１回拍出量の呼吸性変動解析装置におけるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラム
【課題】高精度にアーチファクトの除去できるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムを実現する。
【解決手段】１呼吸周期毎の１回拍出量変動データを求めて第１のバッファにストアし、前記１呼吸周期毎に、過去に遡ってストアされているＮ１個の変動データを読み出して第２のバッファにストアし、前記第２のバッファに格納されたＮ１個の変動データから上下限を越える変動データを除去して第３のバッファにストアし、前記第３のバッファにストアされた変動データの中間値からの各データの偏差値を求めて、偏差値の上下限を越える変動データを除去したＮ２個の変動データを第４のバッファにストアし、前記Ｎ２／Ｎ１が許容値以内か否かの判断をするステップと、前記ステップの判断が許容値以内の場合のみ、前記第４のバッファにストアされた変動データに基づいて平均拍出量を算出する。
【解決手段】１呼吸周期毎の１回拍出量変動データを求めて第１のバッファにストアし、前記１呼吸周期毎に、過去に遡ってストアされているＮ１個の変動データを読み出して第２のバッファにストアし、前記第２のバッファに格納されたＮ１個の変動データから上下限を越える変動データを除去して第３のバッファにストアし、前記第３のバッファにストアされた変動データの中間値からの各データの偏差値を求めて、偏差値の上下限を越える変動データを除去したＮ２個の変動データを第４のバッファにストアし、前記Ｎ２／Ｎ１が許容値以内か否かの判断をするステップと、前記ステップの判断が許容値以内の場合のみ、前記第４のバッファにストアされた変動データに基づいて平均拍出量を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動を解析する装置におけるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の患者の１回拍出量の呼吸性変動を解析する方法としては以下のものが知られており、また考えられている。
・第１の方法は、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量を測定し（特許文献１参照）、得られた１回拍出量から呼吸性変動を解析するというものである。
【０００３】
次に、特許文献１に記載の従来の生体信号モニタ装置を、図を参照しながら詳細に説明する。
図８は従来の生体信号モニタ装置の構成を説明するためのブロック図であり、図９は、従来の生体信号モニタ装置による測定形態の一例を説明する模式図である。
また、図１０は、図８の従来の生体信号モニタ装置で測定された各脈波の波形を示す図である。
【０００４】
収縮・拡張期血圧測定手段２０は、図９に示すように、カフ２５、加圧ポンプ２７、圧
力センサ２８、カフ圧検出部２９、Ａ／Ｄ変換器２２等により構成されている。
【０００５】
具体的には、図９に示すように、カフ２５を患者の上腕部に装着して測定を行う。
このカフ２５は、生体信号モニタ装置本体１０内に設けられた排気弁２６によってその
内部が大気に対して開放または閉塞される。
また、カフ２５には、生体信号モニタ装置本体１０内に設けられた加圧ポンプ２７によ
って空気が供給される。
生体信号モニタ装置本体１０内には圧力センサ２８（カフ脈波センサ）が取り付けられ
ており、このセンサ出力がカフ圧検出部２９によって検出される。
このカフ圧検出部２９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２２によってディジタル信号に変換され
、心拍出量演算手段４０に取り込まれる（図９においては、カフ圧検出部２９、Ａ／Ｄ変
換器２２、心拍出量演算手段４０は、生体信号モニタ装置本体１０内に含まれる）。
【０００６】
図１０（ａ）は心電図波形であり、心臓から出た直後の大動脈圧は、図６（ｂ）に示すような波形となる。
また、図１０（ｃ）（ｄ）に示すような末梢側動脈波形及び末梢脈波波形が得られる。
【０００７】
脈波伝播時間測定手段３０は、図８に示すように、時間間隔検出基準点測定手段３１、Ａ／Ｄ変換器３２、光電脈波検出センサ３３、脈波検出部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、等により構成されている。
【０００８】
時間間隔検出基準点測定手段３１は、心電図のＲ波の発生時点を検出するためのもので
あり、この検出部の出力は、Ａ／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。
この時間間隔検出基準点測定手段３１は、具体的には、図９に示すような、被験者の胸
部に装着される心電図電極３１ａ（心電図測定手段）からなる。
この心電図電極３１ａと電気的に接続された測定データ送信器５０から、測定データが
生体信号モニタ装置本体１０に無線送信される。
この送信された測定データは、生体信号モニタ装置本体１０内のＡ／Ｄ変換器３２によ
りディジタル信号に変換されて、心拍出量演算手段４０に取り込まれる。このようにして
、図１０（ａ）に示すような心電図波形が得られる。
【０００９】
一方、光電脈波検出センサ３３は、図９に示すように、指など患者の末梢部に装着し、
例えば、SPO2測定等を行い、脈波伝播時間を得るものである。
この光電脈波検出センサ３３は、測定データ送信器５０と電気的に接続され、測定デー
タ送信器５０は、生体信号モニタ装置本体１０に測定データを無線送信する。
この測定データが、生体信号モニタ装置本体１０内の脈波検出部３４に送られることで
、患者の装着部位の脈波（光電脈波）が検出される。
脈波検出部３４の出力は、Ａ／Ｄ変換器３５によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。
このようにして、図１０（ｄ）に示すような光電脈波の波形（末梢部の波形）が得られる。
【００１０】
次に、式、esCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算処理を図１１のフローチャートを用いて説明する。
但し、esCO は推定心拍出量、PWTTは脈波伝播時間、HRは心拍数、α，β，Kは患者固有の係数である。
図１１は、初期値のαKを用いて、βKを校正で求めて、推定心拍出量esCOを演算する手順である。
・αKの初期値を読み込む。（ステップS31）
・PWTT及びHRを取得する。（ステップS32）
・次に、βKはあるか否かの判断をする。（ステップS33）
・ステップS33の判断がNOの場合には、校正用のCO値の入力要求を表示する。（ステップS34）
・校正用のCO値が入力されたか否かの判断をする。（ステップS35）
・ステップS35の判断でYESの場合には、入力されたCO値と、取得したPWTT及びHRを、CO1，PWTT1及びHR1としてレジスタに格納する。（ステップS36）
・βK＝CO1／ＨＲ１−αＫ＊PWTT1の式によりβKを求める。（ステップS37）
・求めたβKを用いて、esCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算する。（ステップS38）
・ステップS33の判断がYESの場合も同様に、esCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算する。（ステップS38）
・演算で求めたesCOを表示する。（ステップS39）
上記処理を逐次繰り返す。
【００１１】
上記esＣＯから推定１回拍出量esＳＶを次式で求める。
esＳＶ＝esＣＯ／HR
【００１２】
上記esＳＶから１回拍出量変動（ＳＶＶ）を以下の式から求める。
ＳＶＶ＝２＊（esＳＶmax−esＳＶmin）／（esＳＶmax＋esＳＶmin）
【００１３】
・第２の方法は、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法である。（特許文献２参照）
特許文献２には、動脈拍動圧変動（ＰＰＶ）を以下の式から求めている。
ＰＰＶ＝２＊（ＰＰmax−ＰＰmin）／（ＰＰmax＋ＰＰmin）
（式中、ＰＰmaxが機械的呼吸サイクルあたりの最大の動脈拍動圧（ＰＰ）であり、ＰＰminが機械的呼吸サイクルあたりの最小の動脈拍動圧（ＰＰ）である。）
【００１４】
ＰＰＶは、不整脈なしの呼吸サイクルについて算出される。少なくとも３つの連続したＰＰＶ値の変動性（動脈拍動圧変動ＰＰＶの平均値で割った標準偏差として定義される。）は、予め決められた閾値（例えば、１５％）よりも大きい場合、対応するＰＰＶ値は妥当でないとして血圧動態解析から除外される。）
【００１５】
・第３の方法は、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法である。（特許文献３参照）
特許文献３には、脈波振幅変動（ＰＡＶ）を、容積脈波の最大振幅Ｐmax、最小振幅Ｐmin、平均振幅meanＰから以下の式で求めている。
ＰＡＶ＝１００＊（Ｐmax−Ｐmin）／ meanＰ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−３１２９４７号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３０４１号公報
【特許文献３】特開２００４−１０５６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記第１の方法である、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するものでは、ＥＣＧとパルスオキシメトリープレチスモグラムの測定分解能に対して、脈波伝播時間の測定分解能との間に差がある。
例えば、ＥＣＧの測定分解能は４msec、パルスオキシメトリープレチスモグラムの測定分解能は８msecとした場合、脈波伝播時間の測定分解能は３〜７msecであり、測定分解能は不十分である。したがって、その処理には、さらに時間分解能の高い、例えば１msec程度の測定分解能を有するＡ／Ｄコンバータを必要とする。
また、ＥＣＧとパルスオキシメトリープレチスモグラムを用いているため、アーチファクトの影響を受け易いという問題がある。
【００１８】
上記第２の方法である、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法では、臨床において通常用いられている血圧値の最小分解能は１mmHg 程度でよく、それ程高い分解能が要求されていないのに対して、この方法では動脈カテーテルを用いて直接血圧測定を行っているため、ゼロバランスやフラッシュなどによって血圧波形測定の中断が頻繁に起こり得、その中断した箇所を解析から除外する必要があるという問題がある。
【００１９】
上記第３の方法である、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法では、脈波振幅は末梢循環や血管運動神経支配により大きく変動して、１００倍以上のレンジで変化するため、低振幅脈波にて必要となる分解能を確保しつつ、高振幅脈波にも対応するためには、広いダイナミックレンジと、高い分解能を持ったＡ／Ｄコンバータが必要とする。
また、パルスオキシメトリープレチスモグラムは信号レベルが小さい上に、体表からの測定であるのでアーチファクトの影響を承け易いという問題がある。
【００２０】
本発明の課題（目的）は、患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動を解析する装置におけるアーチファクト除去
を、高価な分解能を備えたＡ／Ｄコンバータの使用を必要とせずに、高精度にアーチファクトを除去できるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を達成する本発明の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法は、
１呼吸周期毎の１回拍出量変動（ＳＶＶ）データを求めて第１のバッファにストアするステップと、
前記１呼吸周期毎に、前記第１のバッファから現在から過去に遡ってストアされているＮ１個の１回拍出量変動データを読み出して第２のバッファにストアするステップと、
前記第２のバッファに格納されたＮ１個の１回拍出量変動データから予め設定された上下限を越える１回拍出量変動データを除去して第３のバッファにストアするステップと、
前記第３のバッファにストアされた１回拍出量変動データの中間値からの各データの偏差値を求めて、予め設定された偏差値の上下限を越える１回拍出量変動データを除去したＮ２個の１回拍出量変動データを第４のバッファにストアするステップと、
前記Ｎ２／Ｎ１が予め定めた許容値以内か否かの判断をするステップと、
前記ステップの判断が許容値以内の場合のみ、前記第４のバッファにストアされた１回拍出量変動データに基づいて平均１回拍出量変動データを算出するステップと、
を含むことを特徴とする。これにより、分解能はほぼ１／√Ｎ２に向上することが見込まれる。
【００２２】
また、前記ＳＶＶデータは、１回拍出量と脈波伝播時間との相関関係に基づいて患者の脈波伝播時間を測定して算出されることを特徴とする。
また、前記ＳＶＶデータは、
ＳＶＶ＝２＊（esＳＶmax−esＳＶmin）／（esＳＶmax＋esＳＶmin）
式で求めることを特徴とする。
【００２３】
また、前記１回拍出量変動データは、１回拍出量と血圧との相関関係に基づいて患者の血圧の脈圧を測定して算出された動脈拍動圧変動（ＰＰＶ）データであることを特徴とする。
また、前記ＰＰＶデータは、
ＰＰＶ＝２＊（ＰＰmax−ＰＰmin）／（ＰＰmax＋ＰＰmin）
式で求めることを特徴とする。
【００２４】
また、前記１回拍出量変動データは、１回拍出量と脈波振幅との相関関係に基づいて患者の脈波振幅を測定して算出された脈波振幅変動（ＰＡＶ）データであることを特徴とする。
また、前記ＰＡＶデータは、
ＰＡＶ＝１００＊（std（Ｐ）max−std（Ｐ）min）／ mean(std（Ｐ））
式で求めることを特徴とする。
【００２５】
上記課題を達成する本発明の１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置は、
１呼吸周期毎の１回拍出量変動データをストアする第１のバッファと、
前記第１のバッファから読出した複数個の１回拍出量変動データをストアする複数の領域に分割された第２のバッファと、
前記１回拍出量変動データ間の演算を実行する制御部と、を備え、
前記制御部には、１呼吸周期毎に過去の所定呼吸数分に遡った所定数の前記１回拍出量変動データに含まれる異常値を削除する異常値除去演算手段と、
前記異常値削除後の１回拍出量変動データに含まれる過大偏差値を削除する過大偏差値削除演算手段と、
前記過大値削除後の１回拍出量変動データの数と前記所定数とを対比する対比手段と、
前記対比手段の対比結果が所定割合以上の場合にのみ、
前記過大値削除後の１回拍出量変動データに基づいた平均拍出量の演算を実行する平均拍出量演算手段と、を含むことを特徴とする。
【００２６】
上記課題を達成する本発明の１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置における１回拍出量変動データのアーチファクト除去プログラムは、
請求項１〜７に記載の各ステップを前記血液量測定装置に搭載されたコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の構成によって、患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析する装置におけるアーチファクト除去
を高価な分解能を備えたＡ／Ｄコンバータを使用を必要とせずに、高精度にアーチファクトの除去できるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の生体信号モニタ装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】患者の脈拍に同期した１回拍出量データ(esＳＶ)を求めてリングバッファ０に順次ストアする処理を示すフローチャートである。
【図３】患者の１呼吸周期における１回拍出量変動データ（ＳＶＶ）を求めてリングバッファ１に順次ストアする処理を示すフローチャートである。
【図４】脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から得た１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去処理を説明するフローチャートである。
【図５】脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果を示す図である。
【図６】１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果を示す図である。
【図７】末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果を示す図である。
【図８】従来の生体信号モニタ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図９】図８の従来の生体信号モニタ装置による測定形態の一例を説明する模式図である。
【図１０】図８の従来の生体信号モニタ装置で測定された各脈波の波形を示す図である。
【図１１】図８の従来の生体信号モニタ装置におけるesCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明の血液量測定方法を適用した生体信号モニタ装置の実施形態を、図面を参
照しながら詳細に説明する。図８〜図１１に示したものと同じものは同一の符号を付す。図１は本発明の生体信号モニタ装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【００３０】
収縮・拡張期血圧測定手段は、図１に示すように、カフ２５、加圧ポンプ２７、圧力セ
ンサ２８、カフ圧検出部２９、Ａ／Ｄ変換器２２等により構成されている。
【００３１】
具体的には、カフ２５を患者の上腕部に装着して測定を行う。このカフ２５は、生体信
号モニタ装置本体内に設けられた排気弁２６によってその内部が大気に対して開放または
閉塞される。また、カフ２５には、生体信号モニタ装置本体内に設けられた加圧ポンプ２
７によって空気が供給される。生体信号モニタ装置本体内には圧力センサ２８（カフ脈波
センサ）が取り付けられており、このセンサ出力がカフ圧検出部２９によって検出される
。このカフ圧検出部２９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２２によってディジタル信号に変換され
、１回拍出量呼吸性変動測定装置４０に取り込まれる。
【００３２】
脈波伝播時間測定手段は、時間間隔検出基準点測定手段３１、Ａ／Ｄ変換器３２、光電
脈波検出センサ３３、脈波検出部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、等により構成されている。
【００３３】
時間間隔検出基準点測定手段３１は、心電図のＲ波の発生時点を検出するためのもので
あり、この検出部の出力は、Ａ／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。この時間間隔検出基準点測定手段３１は、被験者の胸
部に装着される心電図電極３１ａ（心電図測定手段）からなる。この心電図電極３１ａと
電気的に接続された測定データ送信器５０から、測定データが生体信号モニタ装置本体１
０に無線送信される。この送信された測定データは、生体信号モニタ装置本体１０内のＡ
／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されて、１回拍出量呼吸性変動測定装置４０に取り込まれる。このようにして心電図波形が得られる。
【００３４】
一方、光電脈波検出センサ３３は、指など患者の末梢部に装着し、例えば、SｐO2測定等を行い、脈波伝播時間を得るものである。この光電脈波検出センサ３３は、測定データが、生体信号モニタ装置本体１０内の脈波検出部３４に送られることで、患者の装着部位の脈波（光電脈波）が検出される。
脈波検出部３４の出力は、Ａ／Ｄ変換器３５によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。このようにして、光電脈波の波形（末梢部の波形）が
得られる。
【００３５】
１７−１は入力手段１であって、患者の酸素代謝量に関連する個人特定情報としての体表面積，年齢，性別を入力する手段である。
１７−２は別の入力手段２であって、校正のタイミング入力をする手段である。
【００３６】
また、１回拍出量呼吸性変動測定装置４０には、心拍出量演算手段の他に本発明の特徴とする、患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去に使用するための構成として、４０−１のリングバッファ０，４０−２のリングバッファ１、４０−３のバッファ０，４０−４のバッファ１，４０−５のバッファ２，４０−６のバッファ３に領域が分割されたバッファ及び４０−７の演算手段（ＣＰＵ）を備えている。
また、５０は呼吸性変動測定装置である。
【００３７】
次に、本発明のおける患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するための、患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去方法を説明する。
【００３８】
患者の脈拍に同期した１回拍出量データ(esＳＶ)を求めてリングバッファ０に順次ストアする処理を図２のフローチャートを用いて説明する。
・図１における脈拍同期検出手段３６で、脈拍同期を検出したか否かの判断をする。（ステップS1）
・ステップS1でYの場合、esＳＶ（図 のesCOに相当）を算出してリングバッファ０にストアする（ステップS2）
上記ステップS1及びS2を脈拍同期検出の都度繰り返すことによって、リングバッファ０には、患者の脈拍同期検出時毎のesＳＶが連続して蓄積される。（なお、記憶媒体がリングバッファ構成であるので、このesＳＶデータ数が所定量を超えると古いデータに上書きされる。）
【００３９】
患者の１呼吸周期における１回拍出量データ（ＳＶＶ）を求めてリングバッファ１に順次ストアする処理を図３のフローチャートを用いて説明する。
・図１における呼吸性変動測定装置５０で、呼気終末を検出したか否かの判断をする。（ステップS11）
・ステップS11でYの場合、直前の呼気終末時点から現在の呼気終末時点までの前記リングバッファ０にストアされているesＳＶを読み出してバッファ０にストアする。（ステップS12）
・バッファ０にストアされた１呼吸分のesＳＶデータに基づいて以下の式で
ＳＶＶ＝２＊(esＳＶmax −esＳＶmin）／(esＳＶmax ＋esＳＶmin）
ＳＶＶを算出する。（ステップS13）
・ステップS13で算出したＳＶＶをリングバッファ１にストアする（ステップS14）
上記ステップS11及びS14を１呼吸毎に度繰り返すことによって、リングバッファ１には、患者の１呼吸毎のＳＶＶが連続して蓄積される。（なお、記憶媒体がリングバッファ構成であるので、このＳＶＶデータ数が所定量を超えると古いデータに上書きされる。）
【００４０】
次に、患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析におけるアーチファクトの除去処理を図４のフローチャートを用いて説明する。
・図１における呼吸性変動測定装置５０で、呼気終末を検出したか否かの判断をする。（ステップS21）
・ステップS21の判断でYの場合、リングバッファ１にＳＶＶデータがＮ１個（例えば、Ｎ１＝６４個）以上ストアされているか否かを判断する。（ステップS22）
・ステップS22の判断でYの場合、リングバッファ１にストアされている現在から過去に遡ってＮ１個のＳＶＶデータをバッファ１にストアする。
・バッファ１にストアされたＮ１個のＳＶＶデータから異常値として予め設定された上下限値を超えるＳＶＶデータを除いたＳＶＶデータをバッファ２にストアする。（ステップS24）
・バッファ２にストアされたＳＶＶデータの中間値を求めて、各ＳＶＶデータの中間値からの偏差を求める。求めた各ＳＶＶデータの偏差が予め定めた上下限を越えたＳＶＶデータを除いてバッファ３にストアする。（ステップS25）
・バッファ３にストアされたＳＶＶデータの数をＮ２とする。（ステップS26）
・Ｎ２／Ｎ１が予め定めた許容範囲以内であるか否かの判断をする。（ステップS27）
・ステップS27の判断でYの場合、バッファ３にストアされたＳＶＶデータを平均して平均ＳＶＶデータ(avgＳＶＶ)を算出する。
・ステップS27の判断でＮの場合、バッファ３にストアされたＳＶＶデータからの平均ＳＶＶデータ(avgＳＶＶ)を算出はしない。
【００４１】
なお、図２〜４のフローチャートの患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去処理の説明は、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定する場合を例として説明しているが、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法でも、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法でも適用可能であることはいうまでもない。
【００４２】
次に、図２〜４のフローチャートの患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去処理における処理結果を図５〜図７に示す。
図５は、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果である。
【００４３】
図５のグラフにおける設定値は以下のとおりである。
・ステップS22におけるＮ１は、Ｎ１＝６４
・ステップS24における異常上下限値は、上限値＝０．４５，下限値＝０
・ステップS25における偏差上下限値は、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１
・ステップS27における許容平均割合は、許容平均割合＝０．７５
【００４４】
図５（ａ）は呼吸周期毎に取得したＳＶＶデータを表示したグラフである。
この個々のＳＶＶデータは、リングバッファ１にストアされている。
【００４５】
図５（ｂ）は、ステップS24で異常上下限値を、上限値＝０．４５，下限値＝０と設定して処理した結果ＳＶＶ１を表示したグラフである。
この個々のＳＶＶ１データは、リングバッファ２にストアされている。
【００４６】
図５（ｃ）は、ステップS25〜ステップS28で偏差上下限値を、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１，許容平均割合＝０．７５と設定して処理した処理結果avgＳＶＶを表示したグラフである。
【００４７】
図６は、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果である。
【００４８】
図６のグラフにおける設定値は以下のとおりである。
・ステップS22におけるＮ１は、Ｎ１＝６４
・ステップS24における異常上下限値は、上限値＝０．４５，下限値＝０
・ステップS25における偏差上下限値は、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１
・ステップS27における許容平均割合は、許容平均割合＝０．７５
【００４９】
図６（ａ）は呼吸周期毎に取得したＰＰＶデータを表示したグラフである。
この個々のＰＰＶデータは、リングバッファ１にストアされている。
【００５０】
図６（ｂ）は、ステップS24で異常上下限値を、上限値＝０．４５，下限値＝０と設定して処理した結果ＰＰＶ１を表示したグラフである。
この個々のＰＰＶ１データは、リングバッファ２にストアされている。
【００５１】
図６（ｃ）は、ステップS25〜ステップS28で偏差上下限値を、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１，許容平均割合＝０．７５と設定して処理した処理結果avgＰＰＶを表示したグラフである。
【００５２】
図７は、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果である。
【００５３】
図７のグラフにおける設定値は以下のとおりである。
・ステップS22におけるＮ１は、Ｎ１＝６４
・ステップS24における異常上下限値は、上限値＝０．４５，下限値＝０
・ステップS25における偏差上下限値は、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１
・ステップS27における許容平均割合は、許容平均割合＝０．７５
【００５４】
図７（ａ）は呼吸周期毎に取得したＰＡＶデータを表示したグラフである。
この個々のＰＡＶデータは、リングバッファ１にストアされている。
【００５５】
図７（ｂ）は、ステップS24で異常上下限値を、上限値＝０．４５，下限値＝０と設定して処理した結果ＰＡＶ１を表示したグラフである。
この個々のＰＡＶ１データは、リングバッファ２にストアされている。
【００５６】
図７（ｃ）は、ステップS25〜ステップS28で偏差上下限値を、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１，許容平均割合＝０．７５と設定して処理した処理結果avgＰＡＶを表示したグラフである。
【００５７】
図７（ａ）〜（ｃ）に示す如く、本発明の１回拍出量の呼吸性変動の解析では、アーチファクトがより除去されていることが理解できる。
【符号の説明】
【００５８】
１７ ：入力手段
２０ ：収縮・拡張期血圧測定手段
２２ ：Ａ／Ｄ変換器
２５ ：カフ
２６ ：排気弁
２７ ：加圧ポンプ
２８ ：圧力センサ
２９ ：カフ圧検出部
３０ ：脈波伝播時間測定手段
３１ ：時間間隔検出基準点測定手段
３２ ：Ａ／Ｄ変換器
３３ ：光電脈波検出センサ
３４ ：脈波検出部
３５ ：Ａ／Ｄ変換器
３６ ：脈拍周期検出手段
４０ ：心拍出量演算手段
４０−１ ：リングバッファ０
４０−２ ：リングバッファ１
４０−３ ：バッファ０
４０−４ ：バッファ１
４０−５ ：バッファ２
４０−６ ：バッファ３
４０−７ ：ＣＰＵ
４１ ：表示部
４２ ：アラーム
【技術分野】
【０００１】
患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動を解析する装置におけるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の患者の１回拍出量の呼吸性変動を解析する方法としては以下のものが知られており、また考えられている。
・第１の方法は、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量を測定し（特許文献１参照）、得られた１回拍出量から呼吸性変動を解析するというものである。
【０００３】
次に、特許文献１に記載の従来の生体信号モニタ装置を、図を参照しながら詳細に説明する。
図８は従来の生体信号モニタ装置の構成を説明するためのブロック図であり、図９は、従来の生体信号モニタ装置による測定形態の一例を説明する模式図である。
また、図１０は、図８の従来の生体信号モニタ装置で測定された各脈波の波形を示す図である。
【０００４】
収縮・拡張期血圧測定手段２０は、図９に示すように、カフ２５、加圧ポンプ２７、圧
力センサ２８、カフ圧検出部２９、Ａ／Ｄ変換器２２等により構成されている。
【０００５】
具体的には、図９に示すように、カフ２５を患者の上腕部に装着して測定を行う。
このカフ２５は、生体信号モニタ装置本体１０内に設けられた排気弁２６によってその
内部が大気に対して開放または閉塞される。
また、カフ２５には、生体信号モニタ装置本体１０内に設けられた加圧ポンプ２７によ
って空気が供給される。
生体信号モニタ装置本体１０内には圧力センサ２８（カフ脈波センサ）が取り付けられ
ており、このセンサ出力がカフ圧検出部２９によって検出される。
このカフ圧検出部２９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２２によってディジタル信号に変換され
、心拍出量演算手段４０に取り込まれる（図９においては、カフ圧検出部２９、Ａ／Ｄ変
換器２２、心拍出量演算手段４０は、生体信号モニタ装置本体１０内に含まれる）。
【０００６】
図１０（ａ）は心電図波形であり、心臓から出た直後の大動脈圧は、図６（ｂ）に示すような波形となる。
また、図１０（ｃ）（ｄ）に示すような末梢側動脈波形及び末梢脈波波形が得られる。
【０００７】
脈波伝播時間測定手段３０は、図８に示すように、時間間隔検出基準点測定手段３１、Ａ／Ｄ変換器３２、光電脈波検出センサ３３、脈波検出部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、等により構成されている。
【０００８】
時間間隔検出基準点測定手段３１は、心電図のＲ波の発生時点を検出するためのもので
あり、この検出部の出力は、Ａ／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。
この時間間隔検出基準点測定手段３１は、具体的には、図９に示すような、被験者の胸
部に装着される心電図電極３１ａ（心電図測定手段）からなる。
この心電図電極３１ａと電気的に接続された測定データ送信器５０から、測定データが
生体信号モニタ装置本体１０に無線送信される。
この送信された測定データは、生体信号モニタ装置本体１０内のＡ／Ｄ変換器３２によ
りディジタル信号に変換されて、心拍出量演算手段４０に取り込まれる。このようにして
、図１０（ａ）に示すような心電図波形が得られる。
【０００９】
一方、光電脈波検出センサ３３は、図９に示すように、指など患者の末梢部に装着し、
例えば、SPO2測定等を行い、脈波伝播時間を得るものである。
この光電脈波検出センサ３３は、測定データ送信器５０と電気的に接続され、測定デー
タ送信器５０は、生体信号モニタ装置本体１０に測定データを無線送信する。
この測定データが、生体信号モニタ装置本体１０内の脈波検出部３４に送られることで
、患者の装着部位の脈波（光電脈波）が検出される。
脈波検出部３４の出力は、Ａ／Ｄ変換器３５によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。
このようにして、図１０（ｄ）に示すような光電脈波の波形（末梢部の波形）が得られる。
【００１０】
次に、式、esCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算処理を図１１のフローチャートを用いて説明する。
但し、esCO は推定心拍出量、PWTTは脈波伝播時間、HRは心拍数、α，β，Kは患者固有の係数である。
図１１は、初期値のαKを用いて、βKを校正で求めて、推定心拍出量esCOを演算する手順である。
・αKの初期値を読み込む。（ステップS31）
・PWTT及びHRを取得する。（ステップS32）
・次に、βKはあるか否かの判断をする。（ステップS33）
・ステップS33の判断がNOの場合には、校正用のCO値の入力要求を表示する。（ステップS34）
・校正用のCO値が入力されたか否かの判断をする。（ステップS35）
・ステップS35の判断でYESの場合には、入力されたCO値と、取得したPWTT及びHRを、CO1，PWTT1及びHR1としてレジスタに格納する。（ステップS36）
・βK＝CO1／ＨＲ１−αＫ＊PWTT1の式によりβKを求める。（ステップS37）
・求めたβKを用いて、esCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算する。（ステップS38）
・ステップS33の判断がYESの場合も同様に、esCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算する。（ステップS38）
・演算で求めたesCOを表示する。（ステップS39）
上記処理を逐次繰り返す。
【００１１】
上記esＣＯから推定１回拍出量esＳＶを次式で求める。
esＳＶ＝esＣＯ／HR
【００１２】
上記esＳＶから１回拍出量変動（ＳＶＶ）を以下の式から求める。
ＳＶＶ＝２＊（esＳＶmax−esＳＶmin）／（esＳＶmax＋esＳＶmin）
【００１３】
・第２の方法は、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法である。（特許文献２参照）
特許文献２には、動脈拍動圧変動（ＰＰＶ）を以下の式から求めている。
ＰＰＶ＝２＊（ＰＰmax−ＰＰmin）／（ＰＰmax＋ＰＰmin）
（式中、ＰＰmaxが機械的呼吸サイクルあたりの最大の動脈拍動圧（ＰＰ）であり、ＰＰminが機械的呼吸サイクルあたりの最小の動脈拍動圧（ＰＰ）である。）
【００１４】
ＰＰＶは、不整脈なしの呼吸サイクルについて算出される。少なくとも３つの連続したＰＰＶ値の変動性（動脈拍動圧変動ＰＰＶの平均値で割った標準偏差として定義される。）は、予め決められた閾値（例えば、１５％）よりも大きい場合、対応するＰＰＶ値は妥当でないとして血圧動態解析から除外される。）
【００１５】
・第３の方法は、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法である。（特許文献３参照）
特許文献３には、脈波振幅変動（ＰＡＶ）を、容積脈波の最大振幅Ｐmax、最小振幅Ｐmin、平均振幅meanＰから以下の式で求めている。
ＰＡＶ＝１００＊（Ｐmax−Ｐmin）／ meanＰ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−３１２９４７号公報
【特許文献２】特開２００７−２０３０４１号公報
【特許文献３】特開２００４−１０５６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記第１の方法である、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するものでは、ＥＣＧとパルスオキシメトリープレチスモグラムの測定分解能に対して、脈波伝播時間の測定分解能との間に差がある。
例えば、ＥＣＧの測定分解能は４msec、パルスオキシメトリープレチスモグラムの測定分解能は８msecとした場合、脈波伝播時間の測定分解能は３〜７msecであり、測定分解能は不十分である。したがって、その処理には、さらに時間分解能の高い、例えば１msec程度の測定分解能を有するＡ／Ｄコンバータを必要とする。
また、ＥＣＧとパルスオキシメトリープレチスモグラムを用いているため、アーチファクトの影響を受け易いという問題がある。
【００１８】
上記第２の方法である、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法では、臨床において通常用いられている血圧値の最小分解能は１mmHg 程度でよく、それ程高い分解能が要求されていないのに対して、この方法では動脈カテーテルを用いて直接血圧測定を行っているため、ゼロバランスやフラッシュなどによって血圧波形測定の中断が頻繁に起こり得、その中断した箇所を解析から除外する必要があるという問題がある。
【００１９】
上記第３の方法である、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法では、脈波振幅は末梢循環や血管運動神経支配により大きく変動して、１００倍以上のレンジで変化するため、低振幅脈波にて必要となる分解能を確保しつつ、高振幅脈波にも対応するためには、広いダイナミックレンジと、高い分解能を持ったＡ／Ｄコンバータが必要とする。
また、パルスオキシメトリープレチスモグラムは信号レベルが小さい上に、体表からの測定であるのでアーチファクトの影響を承け易いという問題がある。
【００２０】
本発明の課題（目的）は、患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動を解析する装置におけるアーチファクト除去
を、高価な分解能を備えたＡ／Ｄコンバータの使用を必要とせずに、高精度にアーチファクトを除去できるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を達成する本発明の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法は、
１呼吸周期毎の１回拍出量変動（ＳＶＶ）データを求めて第１のバッファにストアするステップと、
前記１呼吸周期毎に、前記第１のバッファから現在から過去に遡ってストアされているＮ１個の１回拍出量変動データを読み出して第２のバッファにストアするステップと、
前記第２のバッファに格納されたＮ１個の１回拍出量変動データから予め設定された上下限を越える１回拍出量変動データを除去して第３のバッファにストアするステップと、
前記第３のバッファにストアされた１回拍出量変動データの中間値からの各データの偏差値を求めて、予め設定された偏差値の上下限を越える１回拍出量変動データを除去したＮ２個の１回拍出量変動データを第４のバッファにストアするステップと、
前記Ｎ２／Ｎ１が予め定めた許容値以内か否かの判断をするステップと、
前記ステップの判断が許容値以内の場合のみ、前記第４のバッファにストアされた１回拍出量変動データに基づいて平均１回拍出量変動データを算出するステップと、
を含むことを特徴とする。これにより、分解能はほぼ１／√Ｎ２に向上することが見込まれる。
【００２２】
また、前記ＳＶＶデータは、１回拍出量と脈波伝播時間との相関関係に基づいて患者の脈波伝播時間を測定して算出されることを特徴とする。
また、前記ＳＶＶデータは、
ＳＶＶ＝２＊（esＳＶmax−esＳＶmin）／（esＳＶmax＋esＳＶmin）
式で求めることを特徴とする。
【００２３】
また、前記１回拍出量変動データは、１回拍出量と血圧との相関関係に基づいて患者の血圧の脈圧を測定して算出された動脈拍動圧変動（ＰＰＶ）データであることを特徴とする。
また、前記ＰＰＶデータは、
ＰＰＶ＝２＊（ＰＰmax−ＰＰmin）／（ＰＰmax＋ＰＰmin）
式で求めることを特徴とする。
【００２４】
また、前記１回拍出量変動データは、１回拍出量と脈波振幅との相関関係に基づいて患者の脈波振幅を測定して算出された脈波振幅変動（ＰＡＶ）データであることを特徴とする。
また、前記ＰＡＶデータは、
ＰＡＶ＝１００＊（std（Ｐ）max−std（Ｐ）min）／ mean(std（Ｐ））
式で求めることを特徴とする。
【００２５】
上記課題を達成する本発明の１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置は、
１呼吸周期毎の１回拍出量変動データをストアする第１のバッファと、
前記第１のバッファから読出した複数個の１回拍出量変動データをストアする複数の領域に分割された第２のバッファと、
前記１回拍出量変動データ間の演算を実行する制御部と、を備え、
前記制御部には、１呼吸周期毎に過去の所定呼吸数分に遡った所定数の前記１回拍出量変動データに含まれる異常値を削除する異常値除去演算手段と、
前記異常値削除後の１回拍出量変動データに含まれる過大偏差値を削除する過大偏差値削除演算手段と、
前記過大値削除後の１回拍出量変動データの数と前記所定数とを対比する対比手段と、
前記対比手段の対比結果が所定割合以上の場合にのみ、
前記過大値削除後の１回拍出量変動データに基づいた平均拍出量の演算を実行する平均拍出量演算手段と、を含むことを特徴とする。
【００２６】
上記課題を達成する本発明の１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置における１回拍出量変動データのアーチファクト除去プログラムは、
請求項１〜７に記載の各ステップを前記血液量測定装置に搭載されたコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の構成によって、患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析する装置におけるアーチファクト除去
を高価な分解能を備えたＡ／Ｄコンバータを使用を必要とせずに、高精度にアーチファクトの除去できるアーチファクト除去方法、血液量測定装置及びアーチファクト除去プログラムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の生体信号モニタ装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】患者の脈拍に同期した１回拍出量データ(esＳＶ)を求めてリングバッファ０に順次ストアする処理を示すフローチャートである。
【図３】患者の１呼吸周期における１回拍出量変動データ（ＳＶＶ）を求めてリングバッファ１に順次ストアする処理を示すフローチャートである。
【図４】脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から得た１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去処理を説明するフローチャートである。
【図５】脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果を示す図である。
【図６】１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果を示す図である。
【図７】末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果を示す図である。
【図８】従来の生体信号モニタ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図９】図８の従来の生体信号モニタ装置による測定形態の一例を説明する模式図である。
【図１０】図８の従来の生体信号モニタ装置で測定された各脈波の波形を示す図である。
【図１１】図８の従来の生体信号モニタ装置におけるesCO＝（αK＊PWTT＋βK）＊HRからesCOを求める演算処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明の血液量測定方法を適用した生体信号モニタ装置の実施形態を、図面を参
照しながら詳細に説明する。図８〜図１１に示したものと同じものは同一の符号を付す。図１は本発明の生体信号モニタ装置の一実施形態の構成を説明するためのブロック図である。
【００３０】
収縮・拡張期血圧測定手段は、図１に示すように、カフ２５、加圧ポンプ２７、圧力セ
ンサ２８、カフ圧検出部２９、Ａ／Ｄ変換器２２等により構成されている。
【００３１】
具体的には、カフ２５を患者の上腕部に装着して測定を行う。このカフ２５は、生体信
号モニタ装置本体内に設けられた排気弁２６によってその内部が大気に対して開放または
閉塞される。また、カフ２５には、生体信号モニタ装置本体内に設けられた加圧ポンプ２
７によって空気が供給される。生体信号モニタ装置本体内には圧力センサ２８（カフ脈波
センサ）が取り付けられており、このセンサ出力がカフ圧検出部２９によって検出される
。このカフ圧検出部２９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２２によってディジタル信号に変換され
、１回拍出量呼吸性変動測定装置４０に取り込まれる。
【００３２】
脈波伝播時間測定手段は、時間間隔検出基準点測定手段３１、Ａ／Ｄ変換器３２、光電
脈波検出センサ３３、脈波検出部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、等により構成されている。
【００３３】
時間間隔検出基準点測定手段３１は、心電図のＲ波の発生時点を検出するためのもので
あり、この検出部の出力は、Ａ／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。この時間間隔検出基準点測定手段３１は、被験者の胸
部に装着される心電図電極３１ａ（心電図測定手段）からなる。この心電図電極３１ａと
電気的に接続された測定データ送信器５０から、測定データが生体信号モニタ装置本体１
０に無線送信される。この送信された測定データは、生体信号モニタ装置本体１０内のＡ
／Ｄ変換器３２によりディジタル信号に変換されて、１回拍出量呼吸性変動測定装置４０に取り込まれる。このようにして心電図波形が得られる。
【００３４】
一方、光電脈波検出センサ３３は、指など患者の末梢部に装着し、例えば、SｐO2測定等を行い、脈波伝播時間を得るものである。この光電脈波検出センサ３３は、測定データが、生体信号モニタ装置本体１０内の脈波検出部３４に送られることで、患者の装着部位の脈波（光電脈波）が検出される。
脈波検出部３４の出力は、Ａ／Ｄ変換器３５によりディジタル信号に変換されて、心拍
出量演算手段４０に取り込まれる。このようにして、光電脈波の波形（末梢部の波形）が
得られる。
【００３５】
１７−１は入力手段１であって、患者の酸素代謝量に関連する個人特定情報としての体表面積，年齢，性別を入力する手段である。
１７−２は別の入力手段２であって、校正のタイミング入力をする手段である。
【００３６】
また、１回拍出量呼吸性変動測定装置４０には、心拍出量演算手段の他に本発明の特徴とする、患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するために患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去に使用するための構成として、４０−１のリングバッファ０，４０−２のリングバッファ１、４０−３のバッファ０，４０−４のバッファ１，４０−５のバッファ２，４０−６のバッファ３に領域が分割されたバッファ及び４０−７の演算手段（ＣＰＵ）を備えている。
また、５０は呼吸性変動測定装置である。
【００３７】
次に、本発明のおける患者の輸液応答性を判断したり、人工呼吸の適切な設定を実行するための、患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去方法を説明する。
【００３８】
患者の脈拍に同期した１回拍出量データ(esＳＶ)を求めてリングバッファ０に順次ストアする処理を図２のフローチャートを用いて説明する。
・図１における脈拍同期検出手段３６で、脈拍同期を検出したか否かの判断をする。（ステップS1）
・ステップS1でYの場合、esＳＶ（図 のesCOに相当）を算出してリングバッファ０にストアする（ステップS2）
上記ステップS1及びS2を脈拍同期検出の都度繰り返すことによって、リングバッファ０には、患者の脈拍同期検出時毎のesＳＶが連続して蓄積される。（なお、記憶媒体がリングバッファ構成であるので、このesＳＶデータ数が所定量を超えると古いデータに上書きされる。）
【００３９】
患者の１呼吸周期における１回拍出量データ（ＳＶＶ）を求めてリングバッファ１に順次ストアする処理を図３のフローチャートを用いて説明する。
・図１における呼吸性変動測定装置５０で、呼気終末を検出したか否かの判断をする。（ステップS11）
・ステップS11でYの場合、直前の呼気終末時点から現在の呼気終末時点までの前記リングバッファ０にストアされているesＳＶを読み出してバッファ０にストアする。（ステップS12）
・バッファ０にストアされた１呼吸分のesＳＶデータに基づいて以下の式で
ＳＶＶ＝２＊(esＳＶmax −esＳＶmin）／(esＳＶmax ＋esＳＶmin）
ＳＶＶを算出する。（ステップS13）
・ステップS13で算出したＳＶＶをリングバッファ１にストアする（ステップS14）
上記ステップS11及びS14を１呼吸毎に度繰り返すことによって、リングバッファ１には、患者の１呼吸毎のＳＶＶが連続して蓄積される。（なお、記憶媒体がリングバッファ構成であるので、このＳＶＶデータ数が所定量を超えると古いデータに上書きされる。）
【００４０】
次に、患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析におけるアーチファクトの除去処理を図４のフローチャートを用いて説明する。
・図１における呼吸性変動測定装置５０で、呼気終末を検出したか否かの判断をする。（ステップS21）
・ステップS21の判断でYの場合、リングバッファ１にＳＶＶデータがＮ１個（例えば、Ｎ１＝６４個）以上ストアされているか否かを判断する。（ステップS22）
・ステップS22の判断でYの場合、リングバッファ１にストアされている現在から過去に遡ってＮ１個のＳＶＶデータをバッファ１にストアする。
・バッファ１にストアされたＮ１個のＳＶＶデータから異常値として予め設定された上下限値を超えるＳＶＶデータを除いたＳＶＶデータをバッファ２にストアする。（ステップS24）
・バッファ２にストアされたＳＶＶデータの中間値を求めて、各ＳＶＶデータの中間値からの偏差を求める。求めた各ＳＶＶデータの偏差が予め定めた上下限を越えたＳＶＶデータを除いてバッファ３にストアする。（ステップS25）
・バッファ３にストアされたＳＶＶデータの数をＮ２とする。（ステップS26）
・Ｎ２／Ｎ１が予め定めた許容範囲以内であるか否かの判断をする。（ステップS27）
・ステップS27の判断でYの場合、バッファ３にストアされたＳＶＶデータを平均して平均ＳＶＶデータ(avgＳＶＶ)を算出する。
・ステップS27の判断でＮの場合、バッファ３にストアされたＳＶＶデータからの平均ＳＶＶデータ(avgＳＶＶ)を算出はしない。
【００４１】
なお、図２〜４のフローチャートの患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去処理の説明は、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定する場合を例として説明しているが、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法でも、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法でも適用可能であることはいうまでもない。
【００４２】
次に、図２〜４のフローチャートの患者の１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクトの除去処理における処理結果を図５〜図７に示す。
図５は、脈波伝播時間と１回拍出量との相関関係を利用して脈波伝播時間変動から１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果である。
【００４３】
図５のグラフにおける設定値は以下のとおりである。
・ステップS22におけるＮ１は、Ｎ１＝６４
・ステップS24における異常上下限値は、上限値＝０．４５，下限値＝０
・ステップS25における偏差上下限値は、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１
・ステップS27における許容平均割合は、許容平均割合＝０．７５
【００４４】
図５（ａ）は呼吸周期毎に取得したＳＶＶデータを表示したグラフである。
この個々のＳＶＶデータは、リングバッファ１にストアされている。
【００４５】
図５（ｂ）は、ステップS24で異常上下限値を、上限値＝０．４５，下限値＝０と設定して処理した結果ＳＶＶ１を表示したグラフである。
この個々のＳＶＶ１データは、リングバッファ２にストアされている。
【００４６】
図５（ｃ）は、ステップS25〜ステップS28で偏差上下限値を、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１，許容平均割合＝０．７５と設定して処理した処理結果avgＳＶＶを表示したグラフである。
【００４７】
図６は、１回拍出量と血圧の相関関係を利用して、患者の血圧の脈圧を測定して、１回拍出量の呼吸性変動を測定する方法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果である。
【００４８】
図６のグラフにおける設定値は以下のとおりである。
・ステップS22におけるＮ１は、Ｎ１＝６４
・ステップS24における異常上下限値は、上限値＝０．４５，下限値＝０
・ステップS25における偏差上下限値は、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１
・ステップS27における許容平均割合は、許容平均割合＝０．７５
【００４９】
図６（ａ）は呼吸周期毎に取得したＰＰＶデータを表示したグラフである。
この個々のＰＰＶデータは、リングバッファ１にストアされている。
【００５０】
図６（ｂ）は、ステップS24で異常上下限値を、上限値＝０．４５，下限値＝０と設定して処理した結果ＰＰＶ１を表示したグラフである。
この個々のＰＰＶ１データは、リングバッファ２にストアされている。
【００５１】
図６（ｃ）は、ステップS25〜ステップS28で偏差上下限値を、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１，許容平均割合＝０．７５と設定して処理した処理結果avgＰＰＶを表示したグラフである。
【００５２】
図７は、末梢の脈波の振幅と１回拍出量との相関関係を利用して、脈波の振幅の変動から１回拍出量の呼吸性変動を測定するＰＡＤ(Pulse amplitude deviation)法における１回拍出量の呼吸性変動の解析においてアーチファクト除去の処理結果である。
【００５３】
図７のグラフにおける設定値は以下のとおりである。
・ステップS22におけるＮ１は、Ｎ１＝６４
・ステップS24における異常上下限値は、上限値＝０．４５，下限値＝０
・ステップS25における偏差上下限値は、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１
・ステップS27における許容平均割合は、許容平均割合＝０．７５
【００５４】
図７（ａ）は呼吸周期毎に取得したＰＡＶデータを表示したグラフである。
この個々のＰＡＶデータは、リングバッファ１にストアされている。
【００５５】
図７（ｂ）は、ステップS24で異常上下限値を、上限値＝０．４５，下限値＝０と設定して処理した結果ＰＡＶ１を表示したグラフである。
この個々のＰＡＶ１データは、リングバッファ２にストアされている。
【００５６】
図７（ｃ）は、ステップS25〜ステップS28で偏差上下限値を、偏差上限値＝０．１，偏差下限値＝−０．１，許容平均割合＝０．７５と設定して処理した処理結果avgＰＡＶを表示したグラフである。
【００５７】
図７（ａ）〜（ｃ）に示す如く、本発明の１回拍出量の呼吸性変動の解析では、アーチファクトがより除去されていることが理解できる。
【符号の説明】
【００５８】
１７ ：入力手段
２０ ：収縮・拡張期血圧測定手段
２２ ：Ａ／Ｄ変換器
２５ ：カフ
２６ ：排気弁
２７ ：加圧ポンプ
２８ ：圧力センサ
２９ ：カフ圧検出部
３０ ：脈波伝播時間測定手段
３１ ：時間間隔検出基準点測定手段
３２ ：Ａ／Ｄ変換器
３３ ：光電脈波検出センサ
３４ ：脈波検出部
３５ ：Ａ／Ｄ変換器
３６ ：脈拍周期検出手段
４０ ：心拍出量演算手段
４０−１ ：リングバッファ０
４０−２ ：リングバッファ１
４０−３ ：バッファ０
４０−４ ：バッファ１
４０−５ ：バッファ２
４０−６ ：バッファ３
４０−７ ：ＣＰＵ
４１ ：表示部
４２ ：アラーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１呼吸周期毎の１回拍出量変動（ＳＶＶ）データを求めて第１のバッファにストアするステップと、
前記１呼吸周期毎に、前記第１のバッファから現在から過去に遡ってストアされているＮ１個の１回拍出量変動データを読み出して第２のバッファにストアするステップと、
前記第２のバッファに格納されたＮ１個の１回拍出量変動データから予め設定された上下限を越える１回拍出量変動データを除去して第３のバッファにストアするステップと、
前記第３のバッファにストアされた１回拍出量変動データの中間値からの各データの偏差値を求めて、予め設定された偏差値の上下限を越える１回拍出量変動データを除去したＮ２個の１回拍出量変動データを第４のバッファにストアするステップと、
前記Ｎ２／Ｎ１が予め定めた許容値以内か否かの判断をするステップと、
前記ステップの判断が許容値以内の場合のみ、前記第４のバッファにストアされた１回拍出量変動データに基づいて平均１回拍出量変動データを算出するステップと、
を含むことを特徴とする１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項２】
前記ＳＶＶデータは、
１回拍出量と脈波伝播時間との相関関係に基づいて患者の脈波伝播時間を測定して算出されることを特徴とする請求項１に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項３】
前記ＳＶＶデータは、
ＳＶＶ＝２＊（esＳＶmax−esＳＶmin）／（esＳＶmax＋esＳＶmin）
式で求めることを特徴とする請求項２に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項４】
前記１回拍出量変動データは、
１回拍出量と血圧との相関関係に基づいて患者の血圧の脈圧を測定して算出された動脈拍動圧変動（ＰＰＶ）データであることを特徴とする請求項１に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項５】
前記ＰＰＶデータは、
ＰＰＶ＝２＊（ＰＰmax−ＰＰmin）／（ＰＰmax＋ＰＰmin）
式で求めることを特徴とする請求項４に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項６】
前記１回拍出量変動データは、
１回拍出量と脈波振幅との相関関係に基づいて患者の脈波振幅を測定して算出された脈波振幅変動（ＰＡＶ）データであることを特徴とする請求項１に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項７】
前記ＰＡＶデータは、
ＰＡＶ＝１００＊（std（Ｐ）max−std（Ｐ）min）／ mean(std（Ｐ））
式で求めることを特徴とする請求項６に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項８】
１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置であって、
１呼吸周期毎の１回拍出量データをストアする第１のバッファと、
前記第１のバッファから読出した複数個の１回拍出量変動データをストアする複数の領域に分割された第２のバッファと、
前記１回拍出量変動データ間の演算を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部には、１呼吸周期毎に過去の所定呼吸数分に遡った所定数の前記１回拍出量変動データに含まれる異常値を削除する異常値除去演算手段と、
前記異常値削除後の１回拍出量変動データに含まれる過大偏差値を削除する過大偏差値削除演算手段と、
前記過大偏差値削除後の１回拍出量変動データの数と前記所定数とを対比する対比手段と、
前記対比手段の対比結果が所定割合以上の場合にのみ、
前記過大偏差値削除後の１回拍出量変動データに基づいた平均拍出量の演算を実行する平均拍出量演算手段と、
を含むことを特徴とする血液量測定装置。
【請求項９】
１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置における１回拍出量変動データのアーチファクト除去プログラムであって、
請求項１〜７に記載の各ステップを前記血液量測定装置に搭載されたコンピュータに実行させることを特徴とするアーチファクト除去プログラム。
【請求項１】
１呼吸周期毎の１回拍出量変動（ＳＶＶ）データを求めて第１のバッファにストアするステップと、
前記１呼吸周期毎に、前記第１のバッファから現在から過去に遡ってストアされているＮ１個の１回拍出量変動データを読み出して第２のバッファにストアするステップと、
前記第２のバッファに格納されたＮ１個の１回拍出量変動データから予め設定された上下限を越える１回拍出量変動データを除去して第３のバッファにストアするステップと、
前記第３のバッファにストアされた１回拍出量変動データの中間値からの各データの偏差値を求めて、予め設定された偏差値の上下限を越える１回拍出量変動データを除去したＮ２個の１回拍出量変動データを第４のバッファにストアするステップと、
前記Ｎ２／Ｎ１が予め定めた許容値以内か否かの判断をするステップと、
前記ステップの判断が許容値以内の場合のみ、前記第４のバッファにストアされた１回拍出量変動データに基づいて平均１回拍出量変動データを算出するステップと、
を含むことを特徴とする１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項２】
前記ＳＶＶデータは、
１回拍出量と脈波伝播時間との相関関係に基づいて患者の脈波伝播時間を測定して算出されることを特徴とする請求項１に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項３】
前記ＳＶＶデータは、
ＳＶＶ＝２＊（esＳＶmax−esＳＶmin）／（esＳＶmax＋esＳＶmin）
式で求めることを特徴とする請求項２に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項４】
前記１回拍出量変動データは、
１回拍出量と血圧との相関関係に基づいて患者の血圧の脈圧を測定して算出された動脈拍動圧変動（ＰＰＶ）データであることを特徴とする請求項１に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項５】
前記ＰＰＶデータは、
ＰＰＶ＝２＊（ＰＰmax−ＰＰmin）／（ＰＰmax＋ＰＰmin）
式で求めることを特徴とする請求項４に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項６】
前記１回拍出量変動データは、
１回拍出量と脈波振幅との相関関係に基づいて患者の脈波振幅を測定して算出された脈波振幅変動（ＰＡＶ）データであることを特徴とする請求項１に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項７】
前記ＰＡＶデータは、
ＰＡＶ＝１００＊（std（Ｐ）max−std（Ｐ）min）／ mean(std（Ｐ））
式で求めることを特徴とする請求項６に記載の１回拍出量変動データのアーチファクト除去方法。
【請求項８】
１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置であって、
１呼吸周期毎の１回拍出量データをストアする第１のバッファと、
前記第１のバッファから読出した複数個の１回拍出量変動データをストアする複数の領域に分割された第２のバッファと、
前記１回拍出量変動データ間の演算を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部には、１呼吸周期毎に過去の所定呼吸数分に遡った所定数の前記１回拍出量変動データに含まれる異常値を削除する異常値除去演算手段と、
前記異常値削除後の１回拍出量変動データに含まれる過大偏差値を削除する過大偏差値削除演算手段と、
前記過大偏差値削除後の１回拍出量変動データの数と前記所定数とを対比する対比手段と、
前記対比手段の対比結果が所定割合以上の場合にのみ、
前記過大偏差値削除後の１回拍出量変動データに基づいた平均拍出量の演算を実行する平均拍出量演算手段と、
を含むことを特徴とする血液量測定装置。
【請求項９】
１回拍出量検出手段及び呼吸周期検出手段を備えた血液量測定装置における１回拍出量変動データのアーチファクト除去プログラムであって、
請求項１〜７に記載の各ステップを前記血液量測定装置に搭載されたコンピュータに実行させることを特徴とするアーチファクト除去プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−５５９６１（Ｐ２０１１−５５９６１Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０７４４６（Ｐ２００９−２０７４４６）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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