JP6784532B2 - 生体情報測定装置、呼吸間隔表示方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は生体情報測定装置、呼吸間隔表示方法、及びプログラムに関する。

医療現場等において呼吸管理を要する患者の呼吸をモニタするための様々な機器および方法が提案されている。例えば、カプノメトリ(capnometry) と呼ばれる方法は、患者の呼気に含まれる二酸化炭素の分圧、すなわち呼気中の二酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度）の経時的な変化を測定することにより、患者の呼吸状態を把握する方法として知られている（例えば特許文献１を参照）。また、フローセンサを用いて患者の呼気、吸気を検出して患者の呼吸状態を把握することも行われている。

一般的な呼吸モニタリング装置は、カプノメータやフローセンサから取得した呼吸情報から呼吸間隔（または無呼吸時間）を検出する機能を有する。呼吸モニタリング装置は、呼吸間隔が所定値以上となった場合にはアラーム音を出力することにより患者の呼吸状態を管理している。

特表２００３−５３２４４２号公報

上述のように呼吸モニタリング装置は、呼吸間隔に関するアラームを出力する。しかしながら医師等は、このような呼吸モニタリング装置を使用した場合であっても、患者の呼吸間隔がどのように推移したかという情報（呼吸間隔が徐々に長くなっている等の情報）を把握することができない。そのため、患者の呼吸状態の悪化が進行してしまう恐れがあった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、患者の呼吸間隔を直感的に把握することが可能な生体情報測定装置、呼吸間隔表示方法、及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

本発明にかかる生体情報測定装置の一態様は、
患者の呼吸間隔を示す情報に基づいて、第１軸に時間情報を示し、第２軸に前記呼吸間隔の長さを示す呼吸間隔グラフを生成して表示部に表示する表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、呼吸間隔が始まる毎に前記呼吸間隔グラフの前記第２軸の値をリセットする、ものである。

表示制御部は、呼吸間隔が終わる毎に値のリセットを行った呼吸間隔グラフを表示する。呼吸間隔が短い場合には値が頻繁にリセットされるため、呼吸間隔の値が小さい状態が継続する。一方、呼吸間隔が長い場合には値が頻繁にはリセットされないため、呼吸間隔の値が大きい状態となる。医師等はこの呼吸間隔グラフを参照することにより、患者の呼吸間隔の変化を視覚的に把握することができる。

本発明は、患者の呼吸間隔を直感的に把握することが可能な生体情報測定装置、呼吸間隔表示方法、及びプログラムを提供することができる。

生体情報測定装置１の概略構成を示すブロック図である。 表示部１３に表示される呼吸間隔グラフを示す図である。 実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる表示部１３に表示される呼吸間隔グラフを示す図である。 実施の形態１にかかる表示部１３に表示される呼吸間隔グラフを示す図である。 実施の形態１にかかる異常検出部１５の動作を示す図である。

＜概略構成＞
図１は、生体情報測定装置１の概略構成を示すブロック図である。生体情報測定装置１は、呼吸間隔検出部１１、表示制御部１２、及び表示部１３を備える。

生体情報測定装置１は、呼吸情報を基に患者の呼吸間隔を検出し、呼吸間隔の長さを示す呼吸間隔グラフを表示する。生体情報測定装置１は、患者の呼吸情報のみを取得して表示する単体機であってもよく、呼吸情報に加えて様々なバイタルサイン（動脈血酸素飽和度、体温、血圧、脈拍数、心電図等）に関する生体信号を取得して表示する生体情報モニタであってもよい。生体情報測定装置１が生体情報モニタである場合の詳細構成は図３等を参照して後述する。

生体情報測定装置１は、呼吸情報を取得する。呼吸情報とは、患者の呼気の開始、吸気の開始を検出可能な情報である。呼吸情報は、生体情報測定装置１に接続可能な（又は通信可能な）センサによって取得される。呼吸情報は、例えばカプノメータ、フローセンサ、インピーダンス法、サーミスタ等によって生成された情報である。また呼吸情報は、患者の胸部を撮影して取得した動画像から呼吸とみなせる周期振動を検出した情報であってもよい。

呼吸間隔検出部１１は、患者の１呼吸の開始時点から次の１呼吸の開始時点までの時間間隔を呼吸間隔として検出する。例えば呼吸情報がカプノメータにより生成される場合、呼吸間隔検出部１１は二酸化炭素分圧が０ｍｍＨｇに近い値（吸気状態）から立ち上がるタイミング（呼気状態開始）から次の０ｍｍＨｇに近い値から立ち上がるタイミング（呼気状態開始）までの間隔を呼吸間隔として検出すればよい。また呼吸情報がフローセンサによって生成される場合、呼吸間隔検出部１１は吸気のフローが立ち上がるタイミング（吸気状態開始）から次の吸気のフローが立ち上がるタイミング（吸気状態開始）までの時間を呼吸間隔として検出すればよい。この他の呼吸情報を用いる場合であっても、呼吸間隔検出部１１は既知の手法を用いて呼吸間隔を検出すればよい。呼吸間隔検出部１１は、呼吸情報と呼吸間隔を表示制御部１２に供給する。

なお呼吸情報が呼吸間隔の情報を含むものであってもよい。すなわち生体情報測定装置１に対して呼吸間隔の数値情報が入力されてもよい。この場合、生体情報測定装置１は、呼吸間隔検出部１１を備えない構成となる。

表示制御部１２は、表示部１３の表示制御を行う。表示部１３は、生体情報測定装置１上に設けられたディスプレイ装置及びその周辺回路等から構成される。表示部１３は、主に患者の生体情報を示す数値や波形を表示する。なお表示部１３は、生体情報測定装置１に着脱可能な形態であってもよい。

表示制御部１２には、患者の呼吸間隔の情報が入力される。表示制御部１２は、この呼吸間隔を用いて表示部１３に表示する呼吸間隔グラフを生成する。図２は、表示部１３に表示される呼吸間隔グラフの例を示す図である。表示制御部１２は、横軸（第１軸）に時間情報（経過時間又は時刻情報）を示し、縦軸（第２軸）に呼吸間隔の長さを示す呼吸間隔グラフを生成する。

表示制御部１２は、ある呼吸の開始時点から呼吸間隔の値（縦軸の値、換言すると秒数）を増加させ、次の呼吸の開始時点で呼吸間隔の値（縦軸の値）をリセットする。すなわち表示制御部１２は、図２に示すように、呼吸間隔が始まる毎（換言すると呼吸間隔が終了する毎）に呼吸間隔の値（縦軸の値）を０にする。なお表示制御部１２は、呼吸間隔グラフ内において呼吸間隔の異常値（危険域）を示す情報（図２の例では正常値と異常値の境界を示す線Ｌ１、Ｌ２）を合わせて表示してもよい。異常値を示す値は、図２に示すように呼吸間隔の上限を示す情報（線Ｌ１）と下限を示す情報（線Ｌ２）の双方が表示されてもよく、一方のみが表示されてもよい。呼吸間隔が線Ｌ１を上回っている場合、当該呼吸間隔が長すぎることを示している。一方、呼吸間隔が線Ｌ２を下回っている場合、当該呼吸間隔が短すぎることを示している。

なお横軸と縦軸は逆の関係（すなわち縦軸に経過時間又は時刻情報を示す関係）であってもよい。

図２に示すように呼吸毎に呼吸間隔の値（縦軸の値）がリセットされることにより、ある呼吸から次の呼吸までの呼吸間隔が視覚的に認識できる状態となる。医師や看護師は、図２に示す呼吸間隔グラフを参照することにより、患者の呼吸間隔がどのように推移したかを把握することができる。図２の例では医師等は、図２Ａ１の時点では呼吸間隔が正常値であること、及び図２Ａ２の時点では呼吸間隔が異常値であること、を容易に把握することができる。また医師等は、危険域には入っていないものの上昇傾向が続いている状態についても認識することができる。これにより医師等は、患者の呼吸異常に対する処置を迅速に行うことができる。

なお上述の説明では、ある呼吸の開始から次の呼吸の開始までの時間を呼吸間隔と捉えて説明したが必ずしもこれに限られない。例えば生体情報測定装置１は、呼気時間と吸気時間を分けてグラフを生成してもよい。この場合、呼気状態開始のタイミング、及び吸気状態開始のタイミングで呼吸間隔の値（縦軸の値）が０にリセットされる。すなわち呼気時間と吸気時間の合計が呼吸間隔となる。換言すると表示制御部１２は、呼吸間隔が始まる毎に呼吸間隔の値（縦軸の値）がリセットすると共に、各呼吸間隔内において呼気と吸気が切り替わるタイミングでも呼吸間隔の値（縦軸の値）をリセットする。医師等は、この呼吸間隔グラフを参照する場合であっても患者の呼吸がどのように変化しているかを把握することができる。

＜実施の形態１＞
続いて図１に示す生体情報測定装置１の詳細な実装例について説明する。本実施の形態では、生体情報測定装置１は様々なバイタルサイン（動脈血酸素飽和度、体温、血圧、脈拍数、心電図等）を取得可能な生体情報モニタである。なお、以下の説明において図１と同様の名称及び符号を付した処理部は、特に言及しない限り上記同様の動作を行うものとする。

図３は、本実施の形態にかかる生体情報測定装置１の構成を示すブロック図である。生体情報測定装置１は、制御部１０、呼吸間隔検出部１１、表示部１３、生体情報測定部１４、発音部１６、及び入力部１７を備える。制御部１０は、取得した呼吸間隔や各種バイタルサインを基に表示やアラームを制御する。制御部１０は、表示制御部１２及び異常検出部１５を備える。なお図示しないものの生体情報測定装置１は、中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、各種メモリ（ハードディスク、キャッシュメモリ等）を備える。

生体情報測定装置１は、各種の生体信号を患者の生体から取得する生体情報センサ２２と接続する。生体情報センサ２２は、例えば心電図電極、ＳｐＯ２プローブ、体温計、血圧測定用カフ、等である。また生体情報測定装置１は、患者の呼吸情報を取得するセンサとも接続する。本例では生体情報測定装置１は、患者の呼吸から二酸化炭素分圧を取得するカプノメータ２１と接続する。なお生体情報測定装置１は、前述したように呼吸情報を取得するフローセンサ等と接続してもよい。

入力部１７は、生体情報測定装置１上に設けられた入力インターフェイスである。入力部１７は、例えば生体情報測定装置１の筐体上に設けられたボタンやツマミ等である。なお入力部１７は表示部１３と一体化された形態（すなわちタッチパネル）であってもよい。医師等は、入力部１７を操作することによって各種の設定値の入力や画面の切り替えを行う。

呼吸間隔検出部１１は、上述したように呼吸情報（本例では二酸化炭素分圧の経時的変化）から呼吸間隔を算出する。呼吸間隔検出部１１は、検出した呼吸間隔と呼吸情報を制御部１０に供給する。

生体情報測定部１４は、各種の生体情報センサ２２が取得した生体信号から各バイタルサイン（動脈血酸素飽和度、体温、血圧、脈拍数、心電図等）の測定値や測定波形を算出する。生体情報測定部１４は、各バイタルサインの測定値や測定波形を制御部１０に供給する。

異常検出部１５は、呼吸情報や呼吸間隔を基にして患者の呼吸の異常状態を検出する。例えば異常検出部１５は、呼吸間隔が所定基準（呼吸間隔が正常であることを示す基準）を満たさない場合に異常と判定する。例えば異常検出部１５は、呼吸間隔が所定値（呼吸間隔が長すぎることを示す上限閾値）以上となった場合、または呼吸間隔が所定値（呼吸間隔が短すぎることを示す下限閾値）以下となった場合に異常と判定する。なお、必ずしも上限閾値と下限閾値の双方を考慮するのではなく、一方の閾値のみが設定されていてもよい。例えば異常検出部１５は、呼吸間隔が所定値（呼吸間隔が長すぎることを示す上限閾値）以上である否かの判定のみによって呼吸異常を検出してもよい。

また異常検出部１５は、各バイタルサインの測定値や測定波形を基に患者の異常状態（アラームを出力する状態）を検出する。この異常検出部１５による異常検出処理は、一般的な生体情報モニタにおいて用いられるアルゴリズムと同等のものであれば良い。

異常検出部１５は、検出した異常の種類やレベルに応じて発音部１６からアラーム音を出力する。発音部１６は、制御部１０の制御に応じてアラーム音等を出力するスピーカである。また異常検出部１５は、検出した異常の種類やレベルを表示制御部１２に通知する。

表示制御部１２は、前述した呼吸間隔グラフ（図２相当）を含む表示画面を生成して表示部１３に表示する。詳細には表示制御部１２は、呼吸間隔グラフ（図２相当）と各バイタルサインの測定値や測定波形をリアルタイムで表示する表示画面を生成して表示部１３に表示する。表示画面の一例を図４に示す。

図４に示す表示画面は、患者の各種測定値や測定波形をリアルタイムで表示するものであり、横軸は経過時間を示す。図４において表示画面には、脈拍数、ＳｐＯ２、呼吸数、ＥＴＣＯ２の測定値が表示されている。また図４において表示画面には、脈波波形Ｓ１、ＣＯ２波形Ｓ２、及び呼吸間隔グラフＳ３が表示されている。呼吸間隔グラフＳ３は、横軸（第１軸）に経過時間が示され、縦軸（第２軸）に呼吸間隔の長さが示されたグラフである。また本例では表示制御部１２は、呼吸間隔グラフＳ３に呼吸間隔の異常値を示す値域Ａ３を合わせて表示している。

このように表示制御部１２は、呼吸間隔の異常値を何らかの方法（図２における線Ｌ１や線Ｌ２、図４における値域Ａ３）で表示することが好ましい。なお呼吸間隔の異常値の情報は、複数のレベルに分かれて表示されていてもよい。例えば正常値域、注意が必要な値域、異常値域といった３種類の値域の情報を呼吸間隔グラフＳ３と併せて表示してもよい。

なお表示制御部１２は、呼吸間隔の履歴を図示しない記憶部（例えばハードディスク）に記憶させ、呼吸間隔を長時間波形（トレンドグラフ）として表示することも可能である。当該表示例を図５を参照して説明する。

図５は、１０：００〜１０：０５の間の患者の呼吸間隔の推移とＳｐＯ２の推移を表示した長時間波形である。医師等は入力部１７を介して表示させる時刻の情報を入力する。表示制御部１２は、この時刻の情報を基に記憶部から必要な呼吸間隔の履歴情報や各バイタルサイン（本例ではＳｐＯ２）の測定履歴情報を読み出す。

そして表示制御部１２は、読み出した呼吸間隔の履歴情報と各バイタルサインの測定履歴情報を用いて長時間波形（トレンドグラフ）の表示画面（図５）を生成する。図５に示す呼吸間隔グラフ（トレンドグラフ）では、横軸（第１軸）に時刻情報が表示され、縦軸（第２軸）に呼吸間隔の長さが表示される。

医師等は、このトレンドグラフを参照することにより、患者の呼吸間隔が長期的にどのように推移したのかを把握することが可能になる。

続いて本実施の形態にかかる生体情報測定装置１の効果について説明する。表示制御部１２は、呼吸間隔が始まる毎（換言すると呼吸間隔が終わる毎）に値のリセットを行った呼吸間隔グラフ（図４、図５）を表示する。呼吸間隔が短い場合には値が頻繁にリセットされるため、呼吸間隔の値（縦軸方向の値）が小さい状態が継続する。一方、呼吸間隔が長い場合には値が頻繁にはリセットされないため、呼吸間隔の値（縦軸方向の値）が大きい状態となる。医師等はこの呼吸間隔グラフ（図４、図５）を参照することにより、患者の呼吸間隔の変化を視覚的に把握することができる。

また表示制御部１２は、呼吸間隔グラフに呼吸間隔の異常値の情報（例えば図４の値域Ａ３）を表示している。これにより医師等は、患者の呼吸間隔が異常であるか否かを一目で把握することができる。

表示制御部１２は、呼吸間隔グラフと共に他のバイタルサインの測定波形や測定値も合わせて表示することができる（図４、図５）。これにより医師等は、呼吸間隔の変化と他のバイタルサインの変化との関係を把握することができる。

[異常検出の変形例]
以下、異常検出部１５による呼吸間隔異常の検出に関する変形例を説明する。異常検出部１５は、呼吸間隔の推移を考慮して異常検出を行ってもよい。以下、異常検出部１５による呼吸間隔の異常検出の変形例について説明する。

図６は、患者の呼吸間隔の異常を検出するための検出ルールの一例を示す図である。図６の例では４つの検出ルールが設定されている。また各検出ルールに対して、アラームレベルが設定されている。例えば患者の呼吸間隔が２０秒以上となった場合（図６Ｎｏ．１）、アラームレベルが緊急アラームと設定されている。同様に患者の呼吸間隔が１５秒以上の状態が１分以上継続した場合（図６Ｎｏ．２）、アラームレベルが注意報アラームと設定されている。また呼吸間隔が１０秒以上であって１分以上上昇傾向である場合（図６Ｎｏ．３）、アラームレベルが注意報アラームと設定されている。呼吸間隔が５分以上上昇傾向である場合（図６Ｎｏ．４）にも注意報アラームが設定されている。このように異常検出部１５は、呼吸間隔が所定値（例えば２０秒）を超えたか否かによる異常検出（図６Ｎｏ．１）のみならず、呼吸間隔の変化（図６Ｎｏ．２〜図６Ｎｏ．４）による異常検出も行う。

異常検出部１５は、この検出ルールと呼吸間隔検出部１１が検出した呼吸間隔を基に異常検出を行う。呼吸異常を検出した場合、異常検出部１５はアラームレベルに応じてアラーム音を発音部１６から出力する。また表示制御部１２は、アラームレベルに応じて表示画面の表示制御やインジケータランプの点灯制御を行う。

なお検出ルールは、生体情報測定装置１のデフォルトとして設定されていてもよい。また検出ルールは、医師等が入力部１７を介して任意に新規登録や変更をできるようにしてもよい。

上記のように検出ルールを医師等が任意に設定できることにより、患者の既往歴等を考慮した呼吸異常の検出を行うことができる。また図６Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４に示すように呼吸間隔の変化（上昇傾向、一定時間にわたり呼吸間隔が長い状態が続く等）を考慮した異常検出を行うことにより、患者の呼吸間隔の悪化にいち早く気づくことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

なお、上述の呼吸間隔検出部１１、表示制御部１２、生体情報測定部１４、異常検出部１５の処理の少なくとも一部は、生体情報測定装置１内において実行されるコンピュータプログラムとして実現することができる。

ここでプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１ 生体情報測定装置
１０ 制御部
１１ 呼吸間隔検出部
１２ 表示制御部
１３ 表示部
１４ 生体情報測定部
１５ 異常検出部
１６ 発音部
１７ 入力部
２１ カプノメータ
２２ 生体情報センサ

Claims (10)

1. 患者のある呼吸の開始点から次の呼吸の開始点までの時間である呼吸間隔を示す情報に基づいて、第１軸を経過時間または時刻情報として第２軸を前記呼吸間隔の長さとした座標上に、ある呼吸が長くなると前記第２軸の値が線形に増加する呼吸間隔グラフを描画した画面を表示部に表示する表示制御部を備え、
   前記表示制御部は、前記呼吸間隔が始まる毎に前記呼吸間隔グラフの前記第２軸の値をリセットし、
   前記呼吸間隔が異常であるか否かの境界を示す情報を前記座標上に表示する、生体情報測定装置。
2. 前記表示制御部は、前記情報として前記第１軸と平行な線、または前記第１軸と平行な辺を有する図形を描画する、ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記表示制御部は、前記呼吸間隔が長すぎて異常であるか否かの境界を示す第１線と、前記呼吸間隔が短すぎて異常であるか否かの境界を示す第２線と、を前記情報として描画する、ことを特徴とする請求項２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記表示制御部は、前記呼吸間隔が長すぎて異常であるか否かの境界を示す第１辺と、前記呼吸間隔が短すぎて異常であるか否かの境界を示す第２辺と、を含む図形を前記情報として描画する、ことを特徴とする請求項２に記載の生体情報測定装置。
5. 前記患者の生体から取得した呼吸情報を基に、前記患者の前記呼吸間隔を検出する呼吸間隔検出部と、
   前記呼吸間隔検出部が検出した前記呼吸間隔が異常であるか否かを判定する異常検出部を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
6. 前記異常検出部は、前記呼吸間隔が所定基準を満たすか否かに基づいて異常検出を行う、ことを特徴とする請求項５に記載の生体情報測定装置。
7. 前記異常検出部は、前記呼吸間隔の変化に基づいて異常検出を行う、ことを特徴とする請求項５に記載の生体情報測定装置。
8. 前記表示制御部は、前記呼吸間隔グラフと、バイタルサインの測定値又は測定波形と、を前記表示部に合わせて表示する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
9. 患者のある呼吸の開始点から次の呼吸の開始点までの時間である呼吸間隔を示す情報に基づいて、第１軸を経過時間または時刻情報として第２軸を前記呼吸間隔の長さとした座標上に、ある呼吸が長くなると前記第２軸の値が線形に増加する呼吸間隔グラフを描画した画面を表示部に表示する表示制御ステップを備え、
   前記表示制御ステップでは、前記呼吸間隔が始まる毎に前記呼吸間隔グラフの前記第２軸の値をリセットするとともに、前記呼吸間隔が異常であるか否かの境界を示す情報を前記座標上に表示する、
   呼吸間隔表示方法。
10. コンピュータに、
    患者のある呼吸の開始点から次の呼吸の開始点までの時間である呼吸間隔を示す情報に基づいて、第１軸を経過時間または時刻情報として第２軸を前記呼吸間隔の長さとした座標上に、ある呼吸が長くなると前記第２軸の値が線形に増加する呼吸間隔グラフを描画した画面を表示部に表示する表示制御ステップ、を実行させ、
    前記表示制御ステップでは、前記呼吸間隔が始まる毎に前記呼吸間隔グラフの前記第２軸の値をリセットするとともに、前記呼吸間隔が異常であるか否かの境界を示す情報を前記座標上に表示する、
    プログラム。
    

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