JP3968699B2 - 生体器官のデータ監視装置及びその監視方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
生体（動物）の生命維持は、呼吸活動、血液循環運動等を繰り返し行なうことにより保たれている。呼吸のための肺の動作や血液循環のための心臓の動作は、肺活量検査や心電図検査等によって異常の有無を知ることができる。本発明では、周期的な動作をする器官に対し、周期的な同一測定ポイントごとに測定されるデータの平均値および標準偏差値を算出し、これらを判定基準とする生体器官の監視方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体において、例えば人間では肺、心臓が働いて生命維持が保たれている。このうち、心臓は１日に約１０万回拍動し、環境によって拍動速度も変化する。このような心臓の動作を把握するうえで心電図検査が有効である。検査方法は、ベッドの上に人を安置させ、複数の電極を体に取り付け、微弱電流の変化を検出し、この検出電流を心電図記録計に入力し一定速度で繰り出される用紙に記録する。
この心電図装置では複数の電極を使用するので煩雑であるが、ドップラー効果を利用した、人体に対し非接触型の電波センサを使用して心拍数を検査するものがある（出願平１０−２７６５００号参照）。この検査処理は、電波センサからの動き信号をＡ／Ｄ変換したあとに高速フーリエ変換で波形信号を生成し、データとして活用する。
【０００３】
ところで、心電図の波形と脈拍は密接な関係にあり、Ｐ、ＱＲＳ、Ｔの三棘波が１回の鼓動で変化のある波形となって示される。
前述した心電図記録計はｘ軸が時間軸、ｙ軸が検出信号の大きさであり、波形はアナログ表示となって出力される。また、測定波形の時間軸を複数の測定点として複数の数値データをメモリ回路に記憶させ、数値データを再生して診断することもできる。
【０００４】
そこで、心臓拍動の脈から脈までの間を１サイクルとし、１サイクルのサンプルデータを取る場合、時間軸を等分目盛りにして測定点（サンプルポイント）をこの目盛り上に設定する。そして、時系列に各測定値を記憶回路に記憶させ、最初の１サイクルのデータを仮の基準データとする。次の１サイクルの時系列に測定した各測定値と、各サンプルポイントごとに記憶されたデータとを比較して最大値及び最小値を保存する。以下、複数回測定を行なって、必要に応じて差し替え操作を行ってそれぞれの各サンプルポイントの最大値及び最小値を求める。
例えば、１サイクルのデータを１０００回重ね描いて、各サンプルポイントの最大値を結んだ最大値波形及び各サンプルポイントの最小値を結んだ最小値波形を得て、最大値波形および最小値波形を生体の実測値と比較して生体の状態を把握する。
【０００５】
すなわち、生体の器官の動作を監視する装置の表示画面に、１サイクルのデジタルデータをアナログ的に最大値波形M及び最小値波形ｍとして表示し、器官の動作をサンプルポイントで測定した実測値をそのパターン上にプロットしていく。ある時点で、実測値波形Ｒが最大値波形Ｍまたは最小値波形ｍと交差したときに、測定対象である器官が異常であると判定されることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、心臓拍動は、１分に60回であれば１日に86400回であり、１ヶ月では約26万回となる。
このような器官においては、１０００個（約連続17分）のサンプル数で比較対象とする最大値最小値を決定することは被験者の拘束時間が長いことも考えられる。また、サンプル数が少なすぎると、たまたま大きな（小さな）値があった、たまたま測定中に非常に安定していたという、偶然の要素が入り込む。
【０００７】
したがって、重ね描きの手法では逆に、サンプル測定数を非常に多く取ると不安定または状態が悪いときのデータも混入するので精度良く監視することが困難になる。
すなわち、図１５に示すように、心拍数を少ない測定回数で重ね書きをした波形（ａ）に対して、これらから計算により求めた平均値、最大値及び最小値の波形（ｂ）は、偶然性によって、矢印Ａで示す最大値波形部分のように歪んだ波形となることもある。さらに重ね書きをした波形（ｃ）により平均値、最大値及び最小値の波形（ｄ）を求めると、この波形はかなり鈍った波形になってしまう。
また、人間の呼吸を３秒に１回とすると１日で約２８０００回となる。ここでも、サンプル数を少なくして平均値、最大値及び最小値を取ると前述したように偶然の要素が入り込み信頼性が低くなる。また、図１６に示すように、肺の呼吸状態を示す波形（ｅ）を重ね書きしてデータの最大値および最小値の波形（ｆ）を求めると全体に鈍った波形になることもあり、サンプリングデータとしては不適となる。
【０００８】
また、従来の器官の動作許容範囲の設定は、連続した上限データ、連続した下限データとして設定していたので、１サイクル分の検査が終わるまでは判定が得られないので異常検出時の早い対応ができない。そこで、１サイクルの測定途中であっても異常検出の行なえる装置が望まれていた。
【０００９】
本発明は、生体の器官において繰り返し行われる各生命維持活動の状態を把握すると共に監視を行なって医療の一端を担うことを目的とするので、生体の器官の状況を把握するためのセンサを配し、センサの出力を演算して監視用データを作成し、該監視用データと生体の現時点の実測値とを比較するようにした生体器官の監視方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１の発明は、生体における器官の繰り返し運動の設定開始点から設定終了点までを１サイクルとして、測定センサによる１回の測定で前記１サイクル中の異なる複数の測定ポイントのデータが測定され、該データによって１サイクルのサンプリングデータが形成され、該１サイクルのサンプリングデータが多数のサイクルで測定され、該多数のサイクルで測定されたサンプリングデータの同じ測定ポイント毎のデータの平均値及び標準偏差値を算出する演算部と、
前記算出された測定ポイント毎の平均値及び標準偏差値をサンプルデータとして記憶する記憶部と、
前記測定センサによって前記サンプルデータとは別に測定された前記１サイクル中の測定ポイント毎のデータを、前記記憶部に記憶したサンプルデータとしての測定ポイント毎の平均値及び標準偏差値と比較して、前者が後者に対して予め定められた範囲を超えるデータであるか否かを判定する制御部とを備えることを特徴とする。
上記構成の一例として、繰り返し活動（１サイクル）の信号変化のうち、生体器官の異常診断に役立つ重要部分を短い時間間隔（例：１ｍｓ）でサンプリングを行い、重要でない部分は長い時間間隔（例：１０ｍｓ）でサンプリングし、データ保存を行うようにする。
【００１１】
請求項２の発明は、生体における器官の繰り返し運動の設定開始点から設定終了点までの１サイクル中の異なる複数のポイントを測定センサによる１回の測定ポイントとし、前記測定センサにより多数のサイクルでそれぞれ測定された前記複数のポイントの測定データに基づいて、前記多数のサイクルにおける同じ測定ポイント毎のデータの平均値及び標準偏差値を算出し、前記測定ポイント毎の測定データ、前記算出した平均値及び標準偏差値を記憶部に記憶する第一の工程と、
該第一の工程で記憶されたデータ及び値とは別に、前記測定センサによって測定された１サイクルの測定ポイント毎のデータを、前記記憶部に記憶する第二の工程と、
前記第二の工程で記憶部に記憶した測定ポイント毎のデータを、前記第一の工程で記憶部に記憶した測定ポイント毎の平均値及び標準偏差値と比較して、前記第二の工程のデータが前記第一の工程の値に対して予め定められた差の範囲を超えるデータであるか否かを判定する第三の工程とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記別に測定された測定ポイント毎のデータが、前記多数のサイクルにおける同じ測定ポイント毎に算出されたデータの平均値及 び標準偏差値に対して予め定められた範囲を超えるデータであるか否かを判定して報知する演算プログラムを設けたことを特徴とする。
上記の例を参照すると、サンプリング実行時間は１ｍｓより十分短時間であるので、プログラムの実行はその間に行なう。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３のいずれかの発明において、測定データの有用な区域では時間軸の測定ポイントを多数設定し、有用でない区域では時間軸の測定ポイントを少なく設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４のいずれかの発明において、生体の器官の動作の１サイクル中において、医学的所見の重要区域には、測定ポイントを増加したことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項２ないし請求項５のいずれかの発明において、前記標準偏差値に係数を乗じて上限値及び下限値を設定し、前記別に測定された測定ポイント毎のデータを前記上限値及び下限値の許容幅に対応させて前記予め定められた範囲を超えるデータであるか否かを判定するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、生体の器官、例えば、心臓の機能の状態を把握または監視するための監視装置は、図１２に示すように、複数のセンサ１とそのインタフェイス２を設け、インタフェイス２の出力は制御回路３で制御される演算回路４に接続されている。演算回路４には複数の記憶部５からなる記憶回路６および表示部７が接続されている。また、制御回路３は操作部８の設定により各部をコントロールし、環境用具（椅子、ベッド等）９の調節や環境用具９に置かれた被験者の姿勢・状況を観察するカメラ（ＣＣＤカメラ・電波センサ等）１０の調節も操作部８の指示によってコントロールされる。
したがって、監視装置ではセンサ１の出力を演算するので、センサ１の種類やセンサ１の取付位置は各種測定機に寄るところが大きい。
【００１７】
また、監視装置にはセンサ入力部の機械的不良を検出する異常報知回路１１が設けられ、その出力は制御回路３に入力される。また、制御回路３には自己診断機能も備わっている。
また、監視装置の内部のデータのやり取りは、外部接続部１２によって外部からの操作が可能であり、さらにデータを外部に出力することができる。
さらに、複数の被験者に対しては、図１３に示すように、複数の検出データをそれぞれ回線で外部に送信し、外部機種に接続することも可能である。図１３に示すベッド（環境用具９）には、呼吸動作を監視するための感圧センサ（圧電型・差圧センサ等）１３、脳波センサ１４、脈拍・心電図センサ１５およびインタフェイス２が備わっている。
【００１８】
本発明は、生体の生命維持活動の監視を行う上で、比較するサンプルデータが、対象生体の姿勢、精神および身体状態に大きくかかわることを排除できる構成で実施される。そして、１呼吸、１心拍を１サイクル単位として重ね合わせ、後述するように、１サイクル中の測定ポイントごとに平均値および標準偏差値を算出し、これらを監視基準として実測値を監視するものである。
最初に、生体の器官の機能を監視するためのサンプリングデータの収集について説明する。ここで、器官として肺を対象にした場合は感圧センサ１３となる。また、器官として心臓を対象にした場合、使用するセンサは脈拍・心電図センサ１５となる。
１サイクルのデータを採取する場合、パルス処理を行なう。この説明には心電図波形を例にすると分かり易い。
すなわち、図１４に示すように、一連の心電図波形（ａ）のうち、全ての波形を使用すると脈拍の間隔の違いにより波形がずれ、従来技術の重ね書きでも説明したように好ましくない。したがって、この波形を演算回路においてパルス化（ｂ）をする。そして、パルス間時間を測定することで好ましいパルスデータを選択する。
【００１９】
詳細には、前段階として、このパルス化した複数の波形が測定時に１サイクル中の同じ位置に来るようにして、心電図波形を時系列にサンプリングして、複数サイクルのサンプリングデータを複数の記憶部に記憶する。
そして、採取したパルス間隔のうち、例えば、医療に適した（頻度の高い）パルス間隔を設定１にとる（図１０参照）。または、予め、興奮状態または安静状態のときのデータも揃えておき、この状態のときの医療に適した（頻度の高い）パルス間隔を設定２、設定３として割り振ることもできる。
次に、図１４（ｂ）に示すパルス間隔において、心電図波形（５）の前後のパルス間隔が他と異なる。この場合は心電図波形（５）がチェック対象となり、サンプリングのデータを揃えるために波形（５）を削除すると共に前段の波形（４）及び後段の波形（６）を削除することで、図１４（ｃ）に示すように、使用される心電図波形は波形（１）、（２）、（３）および（７）のパルス間時間の同じものが採用される。
【００２０】
このようにして、採取波形を選択し、監視データを作成する。
【００２１】
次に、複数サイクルの波形データの収集において、どの部分が監視目的に対し、有用、かつ、重要であるかを説明する。
【００２２】
まず測定条件を設定する上で、生体の器官の１サイクル分の活動を一度時系列的に細かくサンプリングし、サンプリング中のサンプリングごとの変化量を検出して、医学的および波形変化を考慮してサンプリングの密な領域と粗の領域を決定し、その間のサンプリング数を設定する。
医学的な考慮とは、生体の生命維持活動の監視を行う上で、生命維持活動の医療に役立つ重要部分に対し、サンプリングの時間間隔を短くして情報量を多くすることである。なお、生命維持活動の変化が緩やかな領域にはデータ推移が小さいのでサンプリングの時間間隔を長くして最小限度のサンプリングを行ない、記憶部を有効に使用して測定保存する。
【００２３】
なお、サンプリング途中において、生体の器官の静止状態にあっては、予め測定した最初の１サイクル目のサンプリングデータの変化量を検出してサンプリングの時間間隔を決定する。次サイクルは１サイクル目のデータを基にしてサンプリングの時間間隔を修正しながらデータを採取する。
【００２４】
図１（ａ）に示すグラフは、感圧センサ１３を配したベッドに被験者が通常にあおむけに寝ている状態で呼吸をし、この呼吸動作に応じて生じる感圧センサ１３の圧力変化信号を連続測定したもので、監視装置でデータ処理を行ない、表示部７のスクリーン画像に表わしたものである。
図における（１）の部分は息を吸う動作で感圧センサの値は上昇をはじめた領域、（２）の部分は呼吸による肺の膨張収縮の変動領域、（３）の部分は吐く動作で下降をはじめた領域、次の（４）部分は呼吸動作が静止した状態にある領域である。
【００２５】
図１（ａ）に示す測定では、（１）（２）（３）（４）の４領域のサンプリングの時間間隔は、予め採取したデータを元にして必要に応じて異ならせている。また、始めの呼吸動作から次の呼吸動作までの１サイクルのサンプリングデータ個数は、３３２個に設定され、２．６秒ごとに行なっている。
なお、図１（ｂ）に示す波形は、（１）（２）（３）（４）の４領域を時系列に等間隔（１０ｍｓ）でサンプリングする従来の技術を応用したもので、（１）の領域のサンプリング個数は５０個、（２）の領域の肺の変動領域のサンプリング個数は３０個、（３）の領域のサンプリング個数は６０個、（４）の呼吸動作が停止している領域は時間間隔が長いため、サンプリング個数は１２０個になっている。
【００２６】
図１（ａ）に示す（１）の部分は上りスロープ監視領域として、サンプリング時間間隔は５ｍｓ、サンプリング数は１００個、（２）の部分は変動監視領域として、サンプリング時間間隔は３ｍｓ、サンプリング個は数１００個、（３）の部分は下りスロープ監視領域として、サンプリング時間間隔は５ｍｓ、サンプリング個数は１２０個、（４）は平坦監視領域として、サンプリング時間間隔は１００ｍｓ、サンプリング個数は１２個で測定をおこなう。
始めの呼吸動作から次の呼吸動作までの１サイクルのサンプリングデータ個数は３３２個で、２．６秒ごとに行なう。なお、図１（ｂ）も同じ２．６秒ごとに行なうが、同じ時間帯域のなかでは前者の方が波形変化の大きい領域を細かく監視できる。
【００２７】
次に図１の（１）から（４）の各領域について説明する。
（１）の領域は、人体の吸気動作による動きを感圧センサで測定する上りスロープ監視領域なので３サイクルごとに記憶分保存する。ポイント１からポイント１００までのサンプリングの間隔時間を５ｍｓとすると、所要時間は０．５秒間（５ｍｓ×１００＝０．５ｓ）となる。
【００２８】
（２）の領域は、人体の吸気、呼気の呼吸動作中心部分で、動きを感圧センサで測定する変動監視領域なので全サイクル分を記憶部に保存する。
ポイント１０１からポイント２００までのサンプリングの間隔時間を３ｍｓとすると、所要時間は０．３秒間（３ｍｓ×１００＝０．３ｓ）となる。
（３）の領域は、人体の排気動作による動きを感圧センサで測定する下りスロープ監視領域なので５サイクルごとに記憶部に保存する。ポイント２０１からポイント３２０までのサンプリングの間隔時間を５ｍｓとすると、所要時間は０．６秒間（５ｍｓ×１２０＝０．６ｓ）となる。
（４）の領域は、人体の呼吸動作に伴う吸気動作をおこなわない平坦監視領域なので記憶部に保存しないか、５０サイクルごとに記憶部に保存する。ポイント３２１からポイント３３２までのサンプリングの間隔時間を１００ｍｓとすると、所要時間は１．２秒間（１００ｍｓ×１２＝１．２ｓ）となる。
【００２９】
このようにデータを採取したとき、接続された記憶回路において、図２に示すように、領域（１）、（２）、（３）、（４）のサンプル数の量に応じて、所定のサンプルポイントで測定したデータは、対応する記憶部内にそれぞれのデータが収容されることになる。
また、図２で領域（１）、（２）、（３）を波形に変換すると呼吸動作のみの連続した波形になる。
【００３０】
次に、図３及び図４を参照してサンプリング工程を説明する。
まず、ステップ１の条件設定において、既存もしくは最新の測定波形に基づいて、前記のごとくサンプリングの速度及び回数を領域順に設定する。必要であれば外部機器との条件設定、外部出力設定を行なう。
ステップ２でサンプリング開始状態にする。ステップ３（及び４，５）で、被験者の位置、姿勢及び環境状態等のチェックをする。
条件が一定に保たれれば（条件によってステップ４または５に移行する。）、ステップ６に進む。例えば、ステップ３は一定の仰向き状態、ステップ４は右横向き状態、ステップ５は足を曲げた状態等に分類する。また、被験者をこの条件に合わせるように指示する。
【００３１】
被験者のそれぞれの姿勢においてサンプリングが可能になり、記憶部も条件ごとにサンプリングデータを収納することができる。したがって、ステップ３、４及び５の出力に対し、同じ工程をたどるので、図４において、出力Ａのその後の工程について説明する。
なお、ステップ６以下の処理途中で、カメラデータにより姿勢が変わったことを検知する信号がきた場合は、強制的にステップ３（４，５）にもどり、測定途中の最新１サイクルの途中データは保存しない。
【００３２】
図４のステップ６において、通過トリガ（内部トリガ）または他のトリガ（外部トリガ）の入力のない場合はここで待機状態になる。通過トリガの発生により、ステップ７では初期に設定されたサンプリング速度を設定する。ステップ８ではサンプリングポイントに到達しているかの判定を行い、到達していれば（ＹＥＳのとき）、ステップ９で測定し、サンプリングデータを記憶部５に保存する。
【００３３】
ここでは、設定値ｎに従って、ステップ７からステップ１０までを繰り返し測定、保存する。
ｎの設定は、以下の通りである。ｎ＝１は測定サイクル全てのデータを保存する。ｎ＝２は１サイクル飛ばしてデータを保存する。ｎ＝５は５サイクルに１回分データを保存する。ｎ＝ＸはＸサイクルに１回分データを保存する。ステップ１０において設定データ個数に達するとステップ１１に進み、サンプリング速度を、５ｍｓ、３ｍｓ、５ｍｓ、１００ｍｓのいずれかの順番に従って設定する。
【００３４】
ステップ１２では呼吸動作が一連のサンプリング速度で１サイクルのデータを採取できたかどうかを判定し、まだの場合はステップ７に戻って変更されたサンプリング速度によりサンプリングを継続する。そして、１サイクルのデータが採取できればステップ１３において設定サイクル数のデータが取れたかどうかを判定する。
【００３５】
ステップ１３において、全てのデータを判定、保存したら測定終了となり（ステップ１４）、設定サイクル分のデータがまだ取り終わっていない場合は、ステップ６に戻り、トリガ待ちとなる。
測定終了（ステップ１４）になれば、ステップ１５でデータを計算処理する。なお、時間的余裕から、図１２に示す記憶部５にデータを収納する時点でプログラムに従った演算を行ない、この結果とデータを一緒に記憶部５に収納することができる。また、ステップ１６で受信側の能力に合わせて処理したデータと共にコマンドを送るようにしても良い。
【００３６】
次に、図５及び図６を参照して実測値と比較する基準波形の作成について説明する。
ここでは、説明しやすくするために、前述の設定値ｎを１にして領域（１）、（２）、（３）は測定サイクル全てのデータが保存されたものを使用する。
また、
ｍ：測定した全サイクル数
ｚ：１サイクルのポイント数；Ｉは１からｚまでの数
ｍ×ｚ：測定した全データ数。ここでは320000個
ｚ＝（１）データ個数＋（２）データ個数＋（３）データ個数。ここではｚ＝３２０。
測定した正常あおむけ状態の呼吸動作数の測定回数を１０００回（サイクル測定回数１０００＝ｍ）とする。
【００３７】
図５において、ステップ１７で測定保存している１０００サイクルデータの各同じ測定ポイントごとの標準偏差値を求め、その３倍の値を保存するように設定する。
ステップ１８で計算を開始する。
ステップ１９で１０００サイクルデータの各１ポイント目の標準偏差値を求める計算を行わせるためにＩ＝１とする。
Ｉ＝２なら１０００サイクルデータの各２ポイント目の標準偏差値を求める。
Ｉ＝ｘなら１０００サイクルデータの各ｘポイント目の標準偏差値を求める。
【００３８】
ステップ２０で標準偏差値の計算を行い、ステップ２１では、算出した標準偏差値と算出途中で出てきた算出値を保存する。
ステップ２２では計算結果の標準偏差値に係数Ａを乗算し、ステップ２３ではその値を保存する。
ステップ２４でＩの値が１サイクルのデータ個数に達していないかチェックする。達していなければ、ステップ２５でＩ＝Ｉ＋１の演算を行ない、１ポイント加算しステップ２０に戻り計算を続ける。達していれば１サイクルの最後のポイントまで計算が終了したので、ステップ２６で終了となる。
【００３９】
図６は図５の説明を表にしたものである。
Ｉ＝１の横並び１サイクル目からｍサイクル目までのデータを計算し標準偏差値を求める。同じく、Ｉ＝２の横並び１サイクル目からｍサイクル目までのデータを計算し標準偏差値を求める。これをＩ＝ｚになるまで繰り返す。
Ｉ＝ｚではｍ（１０００）サイクルの全てのデータを測定ポイント毎に求めた標準偏差値がｓ１からｓｚまで３２０個作成される。
この３２０個に係数Ａをかけて標準偏差値波形を作成する。
【００４０】
図７（ａ）は、各サンプリングポイントで求めた標準偏差値（ｓ）に係数Ａ（例えば３）を乗算し、各サンプリングポイントでの３×ｓの値をポイントにそって繋げた連続３ｓ曲線（標準偏差値波形）（平均値波形に対してプラス側の上限値とマイナス側の下限値を作る。）並びに周知の方法で得た最大値波形・最小値波形を示す。
図７（ａ）に示すサンプリングポイントＡは、図７（ｂ）に示すように、標準偏差値（ｓ１）に係数３を乗算したポイントであり、サンプリングポイントＢは、図７（ｃ）に示すように、標準偏差値（ｓ２）に係数３を乗算したポイントである。図７（ｂ），（ｃ）の縦軸はサンプリング個数であり、図７（ｂ）のヒストグラムでは標準偏差値（ｓ１）の幅が狭く、サンプリングデータ個数も平均値付近に集まっている。また、図７（ｃ）のヒストグラムでは標準偏差値（ｓ２）の幅が広いが、サンプリングデータ個数は平均値付近が多い。このように、波形を断片的に見ても、平均値と周知の方法で得た最大値、最小値とそのときの実測値との比較が容易である。
【００４１】
ヒストグラムと標準偏差値（ｓ）の値は各サンプリングポイントで異なっており、各ポイントの標準偏差値に係数を乗算して繋げて作成した上下限波形は、必然的に精度の良い箇所は上下限値の値が狭くなる。このことから、サンプリングの測定回数が少なくても、従来の最大値波形、最小値波形よりも正確な精度と状態を表す３ｓ波形（上下限値波形）が得られる。
【００４２】
また、統計的手法により全てのサイクル数を計測しなくても、統計的不良率の設定ができる。つまり、係数１の１ｓ波形では全体の６８〜７０％がこの判定幅に収まり良好な呼吸活動とされる。
また、係数２の２×ｓの値をポイントにそって繋げた連続２ｓ曲線、係数３の３×ｓの値をポイントにそって繋げた連続３ｓ曲線を作成することができる。監視幅は１ｓ、２ｓ、３ｓのほか、他の係数を乗算したｓの幅でも良い。
平均値波形を中心にした偏差値波形においてプラスマイナス３ｓの偏差値以上になってくると、従来の最大値波形をつなげた最大値波形より呼吸動作に見合った波形となり、この監視幅では全体の９９．８％が良好な呼吸動作となる。
【００４３】
ここで、各サンプリングデータを収納する記憶回路６の記憶部５について説明する。記憶部５に収納されるサンプリングデータは３ｍｓ，５ｍｓの間隔で取り込まれるとき、取り込み時間はもっと早く、残りの時間において十分、演算及び転送・通信の処理が行なえるので、それぞれに演算及び転送・通信のプログラムが設けられている。したがってこれらの結果も記憶部５に収納される。
また、表示部７は、数値データの表を図示してこれを比較するよりも、実測値、上限値および下限値をＲＧＢ処理で色分けをしてスクリーン画面に映し出すことが実測の呼吸動作の異常の有無が簡単にわかり、監視作業を軽減する。なお、特異な波形があれば記録（専用記憶部に収納）しておく。
【００４４】
次に異常発生時の判定と処理について説明する。
図８に示すように、スクリーン画面上に平均値波形及び上下限波形を色分けして表示させておき、上り・下りスロープ監視領域、変動監視区域を設定しておく。これにより、トリガの開始によって実測値が上下限波形の間をプロットされていくので見易くなっている。なお、通常モード設定時は図１３に示すように、常にパソコンまたはサーバーに接続されている。
【００４５】
異常判定の条件は、例えば、
（１） １サイクル中の上り・下りスロープ監視領域で、連続して５ポイント以上、上限または下限を超えることが、２０サイクル連続して発生した場合に異常と判定し、注意信号を伝送する。
（２） １サイクル中の変動監視領域で、連続して１０ポイント以上、上限または下限を超えることが、１０サイクル連続して発生した場合に異常と判定し、注意信号を伝送する。
（３） １サイクル中の変動監視領域で、連続して１００ポイント以上、上限または下限を超えることが、２０サイクル連続して発生した場合に異常と判定し、緊急事態発生の信号を伝送する。また、あらかじめプログラムされている処理を行なう。
（４） 係数５の５×ｓの標準偏差値を繋げた上下限波形を作成し、それを超える波形は監視対象の呼吸動作と違う動作として、監視を無効にすることもできる。
このようにして、各種センサを備えた監視装置により、被験者の状態を把握し、肺の生命維持活動を監視することができる。
【００４６】
次に、被験者に対し脈拍・心電図センサ１５を取り付けて、被験者の状態を監視する方法では、心電図のサンプリングデータが必要になる。
サンプリングにあたっては、図１４における説明でも示したとおり、パルス間隔の同じものを揃える。したがって、図１０に示すように、ステップ３，４及び５において、パルス間隔時間範囲を選択することになる。また、このフローチャートにおいては、後の手順はいままで述べた通りであるので、省略する。
また、心電図のデータにおいて波形変動の大きい領域はサンプリング箇所を多く取り、他の部分ではサンプリング箇所を少なく取る。したがって、本発明による心電図波形はＰ、ＱＲＳ、Ｔの三棘波が強調され、かつ、他の部分が縮小されるので、図９に示すように、３つの凸部が波形として形成され、従来の心電図波形とは異なったものになる。
【００４７】
次に、被験者に対し脳波センサ１４を取り付けて、被験者の状態を監視する方法では、脳波のサンプリングデータが必要になる。この場合も上記と同じ方法で行なうので、脳波測定の場合について異なるところを述べる。
まず、被験者を落ち着かせ、図１１に示すように、スタート後のステップ３において脳波の安定状態をチェックする。次に、脳波の１サイクルを設定するため、脳波をパルス処理した「内部パルス」または人工的な「外部パルス」を用いるが、適正なものを選択するため、ステップ４，５においてパルス間隔時間範囲が設定１か設定２かを選択する。設定パルス以外のものが入力されると次段のデータ処理へは進まず、ステップ４で待機状態になる。なお、後のデータ処理は同じであるので省略する。
【００４８】
なお、生体の対象は馬、犬、人間等と拘らず、人の場合は人間ドッグや通院により受診でき、健全者の場合、所定の負荷を与えてデータを取ってもよい。また、環境条件を繰り返し変化させることで１サイクルを決定し、血圧、体温の値をデータにとることもできる。
また、データを区別する上で正常、異常の言葉を使用したが、患者からサンプルデータを採取することもあり、正常データを基準値データ、平均値データ、通常値データ等に読み替え、異常データを離脱データと読み替えてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は以上述べた通りであり、請求項１及び請求項２に記載の発明では、生体の器官が生命維持活動を繰り返し行なっているとき、その繰り返す１サイクル中の有用な複数箇所をサンプリングしたデータに基づいて各箇所ごとに標準偏差値を求め、またそのデータおよび値を記憶し、前記器官の実測値を前記標準偏差値と照合して監視するので、生体の生命維持活動における監視を正確な精度をもって行うことができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２の発明において、サンプリングデータを収納する記憶部ごとに演算プログラムを設けたので、サンプリング途中であっても正常あるいは異常の検出が迅速に行なえ、監視能力が高まる。
請求項４に記載の方法の発明では、請求項２または請求項３の発明において、生体の生命維持活動においてサンプリングの有用な区域では時間軸のサンプリング箇所を多数設定し、有用でない区域では時間軸のサンプリング箇所を少なく設定するので、記憶部を有効に活用でき、また、生命維持活動において生体の器官を詳しく監視することができる。
請求項５に記載の発明は請求項２ないし請求項４のいずれかの方法の発明において、生体の器官の医学的所見の区域には、サンプリング箇所を増加したので不確定な生体の生命維持活動を詳しく監視することができる。
請求項６に記載の発明は請求項２ないし請求項５のいずれかの方法の発明において、生体の生命維持活動を監視する上でのサンプリングデータをその記憶部において、標準偏差値に係数（整数）を乗じて上限値及び下限値を設定し、その実測許容幅によって前記生体の生命維持活動の実測値を比較する。これにより、その時点での生体の状態の把握及び異常の有無を判定でき、継続して生体の生命維持活動に沿った精度の良い監視を行うことができる。また、各記憶部に、必要なデータが収納されているので、従来の最大最小波形で監視していたときより、生体の生命維持活動を統計的に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における生体器官の監視をするうえでの、呼吸動作の、本発明によるサンプリング間隔時間の違う連続サンプリング波形（ａ）及び従来のサンプリング等間隔時間の連続サンプリング波形（ｂ）の説明図である。
【図２】 本発明における生体器官の監視をするうえでの、サンプリングポイントとそのデータの採取方法を説明する図である。
【図３】 本発明の実施の形態による、呼吸動作のサンプリングを行なうためのフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態による、呼吸動作のサンプリング工程のフローチャートである。
【図５】 本発明の実施の形態による、各ポイント毎の標準偏差値の算出フローチャートである。
【図６】 図５に示すフローチャートの標準偏差値の算出を説明する図である。
【図７】 本発明の実施の形態による、１サイクルの標準偏差値波形と最大最小波形（ａ）と各部のヒストグラム（ｂ），（ｃ）の図である。
【図８】 本発明の実施の形態による、呼吸動作の１サイクルにおけるサンプリング時間間隔を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施の形態による、生体の器官のうち心臓の脈拍・心電図を１サイクルの波形によって示すグラフである。
【図１０】 本発明の実施の形態による、脈拍・心電図のサンプリングを行なうためのフローチャートである。
【図１１】 本発明の実施の形態による、脳波のサンプリングを行なうためのフローチャートである。
【図１２】 本発明の実施の形態による、生体器官の活動を把握・監視する監視装置のブロック図である。
【図１３】 本発明の実施の形態による、監視装置周辺の監視機器構成図である。
【図１４】 本発明の実施の形態による、脈拍・心電図のサンプリングを行なうための、心電図波形（ａ）、そのパルス化（ｂ）とこれによる波形選別工程（ｃ）を説明する模式図である。
【図１５】 従来の、データの重ね書きによる最大最小値を求める方法による心電図波形図である。
【図１６】 従来の、データの重ね書きによる最大最小値を求める方法による呼吸動作の波形図である。
【符号の説明】
５ 記憶部
６ 記憶回路

Claims (6)

1. 生体における器官の繰り返し運動の設定開始点から設定終了点までを１サイクルとして、測定センサによる１回の測定で前記１サイクル中の異なる複数の測定ポイントのデータが測定され、該データによって１サイクルのサンプリングデータが形成され、該１サイクルのサンプリングデータが多数のサイクルで測定され、該多数のサイクルで測定されたサンプリングデータの同じ測定ポイント毎のデータの平均値及び標準偏差値を算出する演算部と、
   前記算出された測定ポイント毎の平均値及び標準偏差値をサンプルデータとして記憶する記憶部と、
   前記測定センサによって前記サンプルデータとは別に測定された前記１サイクル中の測定ポイント毎のデータを、前記記憶部に記憶したサンプルデータとしての測定ポイント毎の平均値及び標準偏差値と比較して、前者が後者に対して予め定められた範囲を超えるデータであるか否かを判定する制御部とを備えることを特徴とする生体器官のデータ監視装置。
2. 生体における器官の繰り返し運動の設定開始点から設定終了点までの１サイクル中の異なる複数のポイントを測定センサによる１回の測定ポイントとし、前記測定センサにより多数のサイクルでそれぞれ測定された前記複数のポイントの測定データに基づいて、前記多数のサイクルにおける同じ測定ポイント毎のデータの平均値及び標準偏差値を算出し、前記測定ポイント毎の測定データ、前記算出した平均値及び標準偏差値を記憶部に記憶する第一の工程と、
   該第一の工程で記憶されたデータ及び値とは別に、前記測定センサによって測定された１サイクルの測定ポイント毎のデータを、前記記憶部に記憶する第二の工程と、
   前記第二の工程で記憶部に記憶した測定ポイント毎のデータを、前記第一の工程で記憶部に記憶した測定ポイント毎の平均値及び標準偏差値と比較して、前記第二の工程のデータが前記第一の工程の値に対して予め定められた差の範囲を超えるデータであるか否かを判定する第三の工程とからなることを特徴とする生体器官のデータ監視方法。
3. 前記別に測定された測定ポイント毎のデータが、前記多数のサイクルにおける同じ測定ポイント毎に算出されたデータの平均値及び標準偏差値に対して予め定められた範囲を超えるデータであるか否かを判定して報知する演算プログラムを設けたことを特徴とする請求項２記載の生体器官のデータ監視方法。
4. 測定データの有用な区域では時間軸の測定ポイントを多数設定し、有用でない区域では時間軸の測定ポイントを少なく設定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の生体器官のデータ監視方法。
5. 生体の器官の動作の１サイクル中において、医学的所見の重要区域には、測定ポイントを増加したことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の生体器官のデータ監視方法。
6. 前記標準偏差値に係数を乗じて上限値及び下限値を設定し、前記別に測定された測定ポイント毎のデータを前記上限値及び下限値の許容幅に対応させて前記予め定められた範囲を超えるデータであるか否かを判定するようにしたことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の生体器官のデータ監視方法。

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