(57)【要約】本発明は、鎮静された患者の自律神経系を監視する方法と装置に関する。本発明では、皮膚コンダクタンスがある時間間隔を通して測定される。その時間間隔における皮膚コンダクタンスの平均値及び変動ピーク数が計算されて分析され、患者の痛み／不快さの状態及び患者の覚醒状態の表示が示される。別々の出力信号が自動的に供給されて鎮痛薬及び催眠薬の必要性が個々に指示されることから、本発明は特に麻酔された、または人工呼吸を受けている患者による使用に適用可能である。
2005524464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎮静された患者の自律神経系を監視するための方法であって、
−  上記患者の皮膚の領域（２）において測定される皮膚コンダクタンス信号を供給することと、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の特徴を計算することと、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の痛み／不快さの状態を指示する第１の出力信号（７１）を確立すること（４１）を含み、
上記方法はさらに、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の覚醒の状態を表示する第２の出力信号（７２）を確立すること（４２）を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記特徴は、第１の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値及び第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値と、前記第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の変動のピークまたはバレー数とを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２の出力信号（７２）を確立するステップは、
−  前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較することと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
−  上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較することと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方であれば、
−  上記患者の覚醒の状態を指示するものとして上記第２の出力信号（７２）を確立することを含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の出力信号（７１）を確立するステップは、
−  前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較することと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
−  上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較することと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方でなければ、
−  上記患者の痛み／不快さの状態を指示するものとして上記第１の出力信号（７１）を確立することを含む請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
上記第１及び第２の間隔は例えば２０秒間である等しい持続時間を有する請求項２乃至４の何れかに記載された方法。
【請求項６】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から０．５〜５秒後である請求項２乃至５の何れかに記載された方法。
【請求項７】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から約１秒後である請求項６記載の方法。
【請求項８】
上記第２の間隔の開始点は、本質的に上記第１の間隔の終了点に一致する請求項２乃至５の何れかに記載された方法。
【請求項９】
上記第１の出力信号７１及び／または上記第２の出力信号７２によって制御される、上記患者へ薬剤を供給するステップをさらに含む請求項１乃至８の何れかに記載された方法。
【請求項１０】
鎮静された患者の自律神経系を監視するための装置であって、
−  上記患者の皮膚の領域（２）において測定される皮膚コンダクタンス信号を供給する測定機器（３，４，５１，５２）と、
−  測定された信号値を離散した時間ポイントにおいて記憶するためのデータ記憶装置（５４，５５）と、
−  制御ユニット（５）であって、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の特徴を計算し、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の痛み／不快さの状態を指示する第１の出力信号（７１）を確立する（４１）ように調整された制御ユニット（５）とを備え、
上記制御ユニット（５）はさらに、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の覚醒の状態を指示する第２の出力信号（７２）を確立する（４２）ように調整される装置。
【請求項１１】
前記特徴は、第１の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値及び第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値と、前記第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の変動のピークまたはバレー数とを含む請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
上記制御ユニット（５）は、
−  前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較するステップと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
−  上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較するステップと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方であれば、
−  上記患者の覚醒の状態を表示するものとして上記第２の出力信号（７２）を確立するステップと、を実行することによって上記第２の信号（７２）を確立するように調整される請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
上記制御ユニット（５）は、
−  前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較するステップと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
−  上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較するステップと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方でなければ、
−  上記患者の痛み／不快さの状態を表示するものとして上記第１の出力信号（７１）を確立するステップと、を実行することによって、上記第１の出力信号（７１）を確立するように調整される請求項１１乃至１２の何れかに記載された装置。
【請求項１４】
上記第１及び第２の間隔は例えば２０秒間である等しい持続時間を有する請求項１１乃至１３の何れかに記載された装置。
【請求項１５】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から０．５〜５秒後である請求項１１乃至１４の何れかに記載された装置。
【請求項１６】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から約１秒後である請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
上記第２の間隔の開始点は、本質的に上記第１の間隔の終了点に一致する請求項１１乃至１４の何れかに記載された装置。
【請求項１８】
上記第１の出力信号７１及び／または上記第２の出力信号７２によって制御される、上記患者へ薬剤を供給するためのデバイスをさらに備える請求項１０乃至１７の何れかに記載された装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して医療技術に関し、特には鎮静された患者の自律神経系を監視するための方法と装置に関する。より特定的には、本発明は、鎮静された患者の可能な痛み／不快さの状態及び可能な覚醒の状態を、患者の皮膚コンダクタンスの測定値を基礎として同時に表示するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療技術の分野では、個人の自律神経系、即ち意志によって制御できない神経系の一部の活性を表示する物理的測定値の生成において問題が存在する。特に、例えば麻酔された状態にある患者または人工呼吸器に繋がれた患者である鎮静された、言語を発することのできない患者の自律神経系を監視して、患者が痛み／不快さの刺激に起因してさらなる鎮痛薬を、または覚醒刺激に起因して催眠薬を必要としているかどうかを検出するという特殊なニーズが存在する。
【０００３】
鎮痛薬は痛み／不快さを避けるために与えられ、催眠薬は覚醒を避けるために与えられる。痛み／不快さは覚醒を引き起こす可能性があるが、覚醒が痛み／不快さを引き起こすことはまれである。痛み／不快さを感じている患者に催眠薬が与えられるとストレスの活性化は低減される可能性があるが、患者は引き続き痛み／不快さを感じている可能性がある。従って、鎮静された患者内に発見されるストレスの活性化が痛み／不快さの刺激によるものか、覚醒刺激によるものかに関する情報を与えることができる監視システムを提供する必要がある。
【０００４】
麻酔された患者及び人工呼吸されている患者は共に、鎮痛薬及び催眠薬を投与される。現時点では、これらの患者のストレス活性化は血圧及び心拍数の増加によって監視されている。血圧及び心拍数は、鎮痛薬または催眠薬の必要性以外にも、幾つか例を挙げると心臓疾患において発見される血液循環上の変化、高血圧、肺疾患、貧血、失血及び敗血症といった他の多くの因子によって影響される。
【０００５】
麻酔された患者の１〜２％は、手術中に痛みを感じている。麻酔における薬剤開発は、半減期が極めて短い催眠薬及び鎮痛薬の双方を与えようとしている。よって、患者の鎮痛薬及び催眠薬に対する必要性を監視することはさらに重要になる。
【０００６】
試験は、皮膚のコンダクタンスが、ゆっくりと変化する値（一定の間隔に渡るいわゆる基礎レベルまたは平均コンダクタンス・レベル）に加えて、自然発生的な波動または変動より成る成分を有する時間可変信号として変化することを証明している。この場合は、これらの変動の特性である例えばその周波数及び振幅等が、対象物（患者）内の痛みの体験と相関される因子である。これらの変動特性の測定及び分析は、痛みの影響を含む交感神経系における活性に関して情報を供給する周知の方法である。
【０００７】
ＷＯ  ００／７２７５１  Ａ１は、個人の自律神経系を監視するための方法及び装置を開示している。上記方法によれば、個人の皮膚の少なくとも１つの領域のコンダクタンスを表示する測定値信号が供給される。測定された信号値は、時間窓における時間の離散点に記憶される。さらに上記方法によれば、上記時間窓において、前記時間窓におけるコンダクタンス信号の振幅及び変動ピーク数の計算を含む測定値信号の分析が実行される。前記ピーク特性から、個人の痛みの状態を示す出力信号が確立される。
【０００８】
この方法は、痛みの兆候を与えるが、覚醒の兆候は与えない。鎮静された患者の監視に使用される場合、上記先行技術方法は鎮痛薬の不足の兆候を合える可能性はあるが、覚醒に起因する催眠薬の不足の兆候を与えない。
【０００９】
ＷＯ  ８５／００７８５  Ａ１は、長距離バスの運転手等の人の注意力または集中力を監視する装置を開示している。手のひらの皮膚の抵抗が監視され、抵抗値が予め決められた量を超えて上昇すれば、例えばヘッドセット内の可聴トーンである刺激が発せられて運転手に警報を与えかつその集中力を高める。
【００１０】
皮膚の抵抗値を監視するというこの単純な方法は人の注意の指示を与える可能性はあるが、鎮静された患者の覚醒の監視に使用するに足る高信頼的な兆候は与えない。特にこの先行技術の解決方法は、痛み／不快さ及び覚醒の兆候を同時に与えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、患者の痛み／不快さの状態を示しかつ同時に患者の覚醒の兆候をも与える、鎮静された患者の自律神経系を監視するための方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、精神性発汗に起因する皮膚コンダクタンス変動の測定に依存するような方法及び装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、高信頼性の出力の表示を提供するような方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、上述の目的は、添付の請求の範囲における請求項１に指示された方法により、かつ添付の請求の範囲における請求項１０に指示された装置により達成される。
【００１５】
本発明のさらなる優位点及び特徴は、諸従属請求項に指示されている。
【００１６】
精神性発汗は、催眠薬（覚醒刺激後）及び鎮痛薬（痛み／不快さの刺激後）の必要性を監視する、血圧及び心拍数の測定値より正確かつ精密な手段となる。血圧及び心拍数とは対照的に、精神性発汗は、数例を挙げれば心臓疾患において発見される血液循環上の変化、高血圧、肺疾患、貧血、失血及び敗血症によって影響されない。さらに、血圧及び心拍数の変化を測定するに当たって、医療スタッフは患者がさらなる鎮痛薬または催眠薬を必要としているかどうかを知ることができない。
【００１７】
次に、添付の図面を参照して本発明による装置及び方法をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明による装置の好適な実施形態のブロック図を示す。本装置は特に、鎮静された患者の痛み／不快さ反応及び覚醒を同時に検出するように配置されている。患者の身体部分１上の皮膚の領域２の上に、皮膚のコンダクタンスを測定するためのセンサ手段３が配置される。身体部分１は、好適には手または足であり、身体部分１上の皮膚の領域２は、好適には手の掌側（手掌）または足の足底側（足の裏の下）である。センサ手段３は、少なくとも２つの電極が皮膚の領域２上へ置かれる接触電極を備える。ある好適な実施形態では、センサ手段３は、信号電極、測定用電極及び基準電圧電極の３つの電極より成り、測定電極下の角質層（皮膚表面層）に渡る一定の電圧印加が確実にされる。測定用電極及び信号電極は、好適には皮膚領域２上に配置される。基準電圧電極も皮膚領域２上へ配置されることが可能であるが、関係する測定配置に適合する近傍位置へ配置されることが好適である。
【００１９】
ある好適な実施形態では、交流電流を使用して皮膚のコンダクタンスが測定される。交流電流は、皮膚のコンダクタンスがほぼ線形である領域に対応して１０００Ｈｚまでの範囲の周波数を有することが効果的である。周波数は、測定用信号が例えばメイン周波数からの干渉によって受ける影響を可能な限り最低限に抑えることを保証するように選択されるべきである。ある好適な実施形態では、周波数は８８Ｈｚである。特定の周波数で動作する信号発生器は、信号電極に信号電流を印加する。
【００２０】
交流電流の場合、コンダクタンスは複素アドミタンスの実数部と同一であり、よって必ずしも抵抗の逆数値には一致しない。コンダクタンスの測定において直流電流でなく交流電流を使用する優位点は、この手段により、皮膚の電気的分極特性の測定値に与える不快な影響が回避されることにある。
【００２１】
測定用電極を経た最終的な電流は、測定変換器４へ変換される。これは、ある好適な実施形態ではトランス抵抗増幅器であるが、その最も単純な形態では抵抗である可能性のある、電流を測定用電極から電圧へ変換する電流／電圧変換器を備える。
【００２２】
測定変換器はさらに、複素アドミタンスを実数部（コンダクタンス）と虚数部（サセプタンス）とに分解する、好適には同期整流器の形式である分解回路を備える。但し上記分解回路は、コンダクタンスを導出するための手段さえ備えていれば十分である。同期整流器は、測定された電圧に信号発生器からの電圧を乗じる。上記２つの信号は、同相信号である。乗算後の結果は余弦（２ｕ）方程式に一致し、上記結果はＤＣ成分及び２ｕ周波数における１つの成分である。上記好適な実施形態では、これは１７６Ｈｚになる。上記好適な実施形態では、この同期整流器は必要とされる精度を有するアナログ回路として実現される。
【００２３】
測定変換器４はまた、増幅器及びフィルタ回路を備える可能性がある。上記好適な実施形態では、測定変換器は入力及び出力の双方に低域通過フィルタを含む。入力側の低域通過フィルタの目的は、例えば他の医療機器から着信する高周波雑音を減衰させることと、高周波成分が時間離散化のための後続回路によって受信されないように防止するアンチ・エイリアシング・フィルタとしても作用することにある。出力側の低域通過フィルタは、ＤＣに近い信号のみがその後の処理に使用されるように、同期整流器における乗法演算の結果として得られる２ｕ成分を減衰させる。
【００２４】
さらに、コンポーネント及び設計ディテールの選択により、測定変換器は、高感度及び低雑音レベルの達成を意図して設計される。
【００２５】
制御ユニット５は、測定変換器からの信号を時間離散化するための時間離散化ユニット５１を備える。時間離散化は、効果的には毎秒約２０〜２００サンプルである可能性のあるサンプリング・レートで発生する。制御ユニットはさらに、測定データをデジタル形式に変換するアナログ／デジタル変換器５２を備える。時間離散化及びアナログ−デジタル変換用回路の選択は、当業者に適する技術決定を含意する。上記好適な実施形態では、時間離散化は、オーバーサンプリング、フィルタリング及び離散化を組み合わせる集積回路において実行される。
【００２６】
制御ユニットは、効果的には、測定変換器４からの入力に加えて追加的なアナログ入力及びおそらくはデジタル入力をも（図示されていない）備えることが可能である。この場合、制御ユニット５は複数のアナログ／デジタル変換器５２を装備する場合もあれば、アナログ入力数を増加させるために当業者には周知である様々なマルチプレックス技術を使用する場合もある。これらの追加的なアナログ入力は、例えば追加的な皮膚電位測定のために、または、効果的には温度、脈拍、ＥＣＧ、呼吸の各測定、血中酸素飽和度測定またはＥＥＧ（バイスペクトル指数）等の皮膚電位測定と同時に、または並行して実行されることが可能な他の生理学的測定のために配置されることが可能である。
【００２７】
制御ユニット５はまた、デジタル化された測定データを処理するための処理ユニット５３と、データ及びプログラムを記憶するための、不揮発性メモリ５４として示された少なくとも１つの記憶装置の形式である記憶手段と、ランダム・アクセス・メモリ５５とを備える。制御ユニット５はさらに、出力信号７１、７２を供給するインタフェース回路６１を備える。好適には制御ユニット５はさらに、ディスプレイ・ユニット８へさらに接続されるさらなるインタフェース回路８１を備える。制御ユニット５はまた、効果的には、パーソナル・コンピュータ１０等の外部ユニットとのデジタル通信のための通信ポート５６を備える。このような通信は、制御ユニット内のメモリ５４、５５に記憶され続けるプログラムのロードまたは変更に、または制御ユニット内のメモリ５４、５５に記憶され続ける他のデータの追加または変更に適している。このような通信はまた、装置内のメモリ５４、５５からのデータの読出しにも適していて、これらがさらなる後続分析または格納のために外部コンピュータ１０へ転送されることが有効化される。制御ユニット内の通信ポート５６は、効果的には、後に詳述するように、患者のための機器の安全要件に従って設計される。
【００２８】
ある好適な実施形態では、不揮発性メモリ５４は、少なくともプログラム・コードと永久データとを含むプログラム可能ＲＯＭ回路の形式の読取り専用記憶装置を備え、ランダム・アクセス・メモリ５５は、測定データ及び他の暫定データを記憶するためのＲＡＭ回路の形式の読取り書込み記憶装置を備える。
【００２９】
制御ユニット５はまた、処理ユニット５３を制御するためのクロック信号を配信する発振器（図示されていない）を備える。処理ユニット５３はまた、測定値の分析に使用される現在時刻表示を供給するためのタイミング手段（図示されていない）を含む。このようなタイミング手段は当業者には周知であり、当業者には本発明との共用に適していることが分かるマイクロ・コントローラまたはプロセッサ・システムに包含されることが多い。
【００３０】
制御ユニット５は、入力、出力、メモリ及び他の周辺回路が接続されたマイクロプロセッサ・ベースのユニットとして実現される場合もあれば、接続される回路の幾つか、または全てが統合されたマイクロ・コントローラ・ユニットとして実現される場合もある。時間離散化ユニット５１及び／またはアナログ／デジタル変換器５２もまた、このようなユニットに包含されることが可能である。制御ユニット５の適切な形式の選択は、当業者に適する決定に関連する。
【００３１】
他の解決方法は、本制御ユニットをデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として実現することである。
【００３２】
制御ユニット５は、測定変換器４から皮膚コンダクタンスの時間離散化及び量子化測定値を、好適には不揮発性メモリ５４に記憶されかつ処理ユニット５３によって実行される実行可能プログラム・コードによって読取るように調整される。これはさらに、測定値が読取り書込みメモリ５５に記憶されることを有効化するように調整される。プログラム・コードにより、制御ユニット５は測定値をリアルタイムで、すなわち測定値のパフォーマンスと同時に、またはこれに並行して分析するようにさらに調整される。これに関連して、同時または並行は、測定値にとって本質的な時定数に関連する観点からの実用上の目的に沿った同時または並行を意味することは理解されるべきである。これは、入力、記憶及び分析は別々の時間間隔において実行されることが可能であるが、この場合のこれらの時間間隔及びこれらの間の時間はあまりに短く、個々のアクションが同時に発生するように見えるという意味である。
【００３３】
制御ユニット５はさらに、ある時間間隔の間の離散する量子化された測定用信号の平均値を、不揮発性メモリ５４に記憶されかつ処理ユニット５３によって実行されるプログラム・コード部分によって同定するように調整される。
【００３４】
制御ユニット５はさらに、時間離散する量子化された測定用信号の変動を、不揮発性メモリ５４に記憶されかつ処理ユニット５３によって実行されるプログラム・コード部分によって同定するように調整される。
【００３５】
制御ユニット５はさらに、ある時間間隔の間の時間離散する量子化された測定用信号の変動ピーク数を、不揮発性メモリ５４に記憶されかつ処理ユニット５３によって実行されるプログラム・コード部分によって計数または計算するように調整される。
【００３６】
処理ユニット５３、メモリ５４、５５、アナログ／デジタル変換器５２、通信ポート５６、インタフェース回路８１及びインタフェース回路６１は全て、バス・ユニット５９に接続される。マイクロプロセッサ・ベースの計器用のこのようなバス・アーキテクチャの詳細な構成は、当業者には周知であるものと考える。
【００３７】
インタフェース回路６１はデジタル・ポート回路であり、インタフェース回路６１が処理ユニット５３により実行されるプログラム・コードによってアドレス指定されると処理ユニット５３からバス・ユニット５９を介してデジタル出力信号７１、７２を導出する。
【００３８】
第１のデジタル出力信号７１は、皮膚コンダクタンス測定値の分析が患者内の痛み／不快状態の発生を検出したことを示す。第２の出力信号７２は、患者内に覚醒の状態が発生したことを示す。
【００３９】
本発明のある特定の利用においては、警告信号７１、７２または皮膚のコンダクタンス測定値の分析において処理手段から導出された別の信号は、患者への自動投薬管理を制御するために使用されることが可能である。特に、鎮痛薬の投薬管理は痛み／不快さを指示する第１の信号７１によって制御されることが可能であり、睡眠誘発剤または催眠薬の管理は、覚醒を指示する第２の信号７２によって制御されることが可能である。上記信号の各々は、例えば薬剤の静脈内投与デバイスを制御するために使用されることが可能である。この場合、本発明は、患者の自律神経系の活性を制御するためのフィードバック・ループの一部を形成する。
【００４０】
ある好適な実施形態では、ディスプレイ手段８は、コンダクタンス信号をグラフィックに視覚化するための画面と、測定された信号変動の周波数及び振幅を表示するためのデジタル・ディスプレイとから成る。ディスプレイ・ユニットは、好適にはＬＣＤ画面及びＬＣＤディスプレイ等の電力消費が少ないタイプである。ディスプレイ手段は、分離されている場合もあれば、全く同一のユニットに統合される場合もある。
【００４１】
本装置はさらに、装置の様々な部分へ動作電力を供給するための電源ユニット９を備える。電源は、周知タイプのバッテリまたはメイン電源であることが可能である。
【００４２】
本装置は、効果的には患者の安全を保証する病院の機器に関する要件に適するように適合化されることが可能である。装置がバッテリ作動式であれば、このような安全要件は比較的容易に満たされる。これとは対照的に、装置がメイン電源で作動される場合には、電源は特定の要件を満たすものとし、もしくは患者にとって安全な装置部分（例えばバッテリ作動式）と患者にとって安全でない装置部分との間の流電仕切りに関して要件が作成される。装置がメイン電源で作動する、患者にとって安全でない外部機器に接続されなければならない場合、患者にとって安全である装置と安全でない外部機器との間の接続は、電気的に分離される必要がある。この種の電気的分離は、光学的仕切りによって効果的に達成されることが可能である。患者の近くに存在する機器の安全要件及び本発明の場合のような装置においてこのような要件を満たすための解決方法は、当業者には周知である。
【００４３】
図２は、鎮静された患者の自律神経系を監視するためと、特に痛み／不快さ及び覚醒を検出するための装置における警告信号を制御する方法のフローチャートを示す。
【００４４】
本方法は、参照番号３１で始まる。
【００４５】
最初の２つのプロセス・ステップ３２及び３３は、その後の反復されるプロセス・ステップにおいて使用するための初期値を確立する初期のステップである。
【００４６】
最初のステップ３２では、皮膚コンダクタンス信号またはＥＤＲ（皮膚電気反応）信号が、図１に関連して説明した機器を使用して測定され、時間量子化され、デジタル形式に変換される。このステップの間に、皮膚コンダクタンス・データを含む、典型的には２０秒間である所定の持続時間の初期時系列が取得される。この時系列は、毎秒２０〜２００サンプルのサンプリング・レートで４００〜４０００サンプルを包含することができる。
【００４７】
次に、この時系列が分析される。ステップ３３では、初期時系列を通じた平均コンダクタンス・レベルまたは基礎レベルが計算される。この初期の平均コンダクタンス値は記憶され、下記の比較ステップ４０の最初の実行の間に最初の「先行値」として使用される。
【００４８】
ステップ３５では、皮膚コンダクタンス信号が、図１に関連して説明した機器を使用して再度測定され、時間量子化され、デジタル形式に変換される。このステップの間に、皮膚コンダクタンス・データを含む、典型的には２０秒間である所定の持続時間の時系列が取得される。
【００４９】
次に、この時系列が分析される。ステップ３６では、カレント時系列を通じた平均コンダクタンス・レベルまたは基礎レベルが計算される。この初期の平均コンダクタンス値は記憶され、下記の比較ステップ４０の実行の間にカレント・コンダクタンス平均値として使用される。
【００５０】
ステップ３７では、カレント時系列を通じたコンダクタンス信号における変動ピーク数が計算される。これは、局所ピークまたは局所最大値を検出することによって、及び／または局所バレーまたは局所最小値を検出することによって実行される。以下の詳細な説明はピークの検出に言及するが、熟練者はバレーの検出も類似方法で実行され得ることを認識するであろう。
【００５１】
ピークの存在は、間隔における小期間に信号の導関数が変われば確立される。信号の導関数は、後続の２サンプル値間の差として計算される。さらに、信号変化が認められるまでに２つ以上の後続符号変化を見る必要がある単純なデジタル・フィルタを使用することも可能である。
【００５２】
計算ステップ３７では、ピークはいつ有効であるとされるべきかに関する追加基準を確立することが必要であるかもしれない。その最も単純な形式では、このような基準は、信号がピークとされ得るためには、それが導関数の符号変化に加えて絶対限界を超えなければならないという事実を基礎とすることが可能である。コンダクタンスの場合、このような限界の推奨値は０．０２μＳである。
【００５３】
或いは、もしくはこれに加えて、上記基準の基礎を、信号は所定の時間を経過すれば事実上ピークを形成しているという事実に置くことが効果的である。上記基準はまた、最大値が有効とされるべきものであれば、時間の関数としての皮膚コンダクタンス信号値の増加は、典型的には２０μＳ／秒である所定の限界を下回ったままでなければならないという事実に基礎を置くことも可能である。
【００５４】
有効なピークを確立する可能性のある別の条件は、局所ピークからこれに続く局所バレーまでのコンダクタンス信号変化の絶対値が、０．０２μＳ等の予め決められた値を超えるというものである。
【００５５】
また、間隔の境界、即ち間隔の開始点または終了点に出現する最大値は、好適には有効ピークと見なされるべきではない。
【００５６】
これにより、例えば皮膚から遊離して作動する電極または他の雑音ソースまたは妨害等のエラー状況において発生する可能性のある不自然な結果がピークの間違った検出をもたらさないという目的が達成される。
【００５７】
ステップ３７で計算されたピーク数は記憶され、下記の比較ステップ３８の実行の間にカレント・ピーク数として使用される。
【００５８】
或いはコンダクタンス平均を計算するステップ３６及びピークを計数するステップ３７は、所望されれば逆の順番で、または同時的に実行されることも可能である。
【００５９】
続くステップ３８〜４２の目的は、下記の作用を実現することにある。
【００６０】
即ち、ピーク数が所定の限界を超えるが、平均コンダクタンス・レベルは不変であれば痛み／不快さが検出され、出力信号７１が起動されかつ出力信号７２は先行起動されていればリセットされる。
【００６１】
ピーク数が上記限界を超えかつ平均コンダクタンス・レベルが増加していれば覚醒状態が検出され、出力信号７２が起動されかつ出力信号７１は先行起動されていればリセットされる。
【００６２】
上記条件の何れもが成立しなければ、出力信号７１または７２は先行起動されていればリセットされる。
【００６３】
比較ステップ３８では、計算されたカレント・ピーク数が予め設定された限界値と比較される。出願人による試験は、適切な限界値が１秒当たり０．１ピーク、即ち２０秒で２ピークであることを示している。出力表示のパフォーマンス及び信頼性をさらに最適化するためには、おそらく臨床試験から他の値が決定されることも可能である。
【００６４】
カレント・ピーク数が予め設定された限界値に等しい、またはこれを超えれば（出力Ｙで表示）、プロセスは決定ステップ４０まで継続される。反対にカレント・ピーク数が予め設定された限界値より少なければ（出力Ｎで表示）、プロセスはステップ３９で継続される。
【００６５】
ステップ３９では、両出力信号７１または７２が、その何れかが先行起動されていればリセットされる。
【００６６】
比較ステップ４０では、カレント平均コンダクタンス値が先行する平均コンダクタンス値と比較される。カレント平均コンダクタンス値が先行する平均コンダクタンス値を下回るか等しければ（出力Ｎで表示）、痛み／不快状態が指示され、プロセスはステップ４１へ継続される。反対にカレント平均コンダクタンス値の方が大きければ（出力Ｙで表示）覚醒状態が指示され、プロセスはステップ４２へ継続される。
【００６７】
ステップ４１では、痛み／不快さの状態が表示される。処理ユニット５３は、インタフェース回路６１を介して痛み／不快さの状態を指示する第１の出力信号７１を起動し、インタフェース回路８１の使用により痛み／不快メッセージがディスプレイ・ユニット８上へ示される。第２の出力信号７２は、先行起動されていればリセットされる。次にプロセスは、更新ステップ４３で継続される。
【００６８】
ステップ４２では、覚醒の状態が表示される。処理ユニット５３は、インタフェース回路６１を介して覚醒状態を指示する第２の出力信号７２を起動し、インタフェース回路８１の使用により覚醒メッセージがディスプレイ・ユニット８上へ示される。第１の出力信号７１は、先行起動されていればリセットされる。次にプロセスは、更新ステップ４３で継続される。
【００６９】
更新ステップ４３では、カレント平均コンダクタンス値が先行する平均コンダクタンス値として記憶される。次にプロセスは、ステップ３５から反復される。
【００７０】
プロセスは、オペレーティング・デバイス（図示されていない）により、または通信ポート５６から入力されるコマンドにより中断または終了されることが可能である。
【００７１】
次に、図２に示す方法の第１の改良について説明する。
【００７２】
図２の比較ステップ３８において、計算されたカレント・ピーク数が予め設定された限界値と比較される。この比較が、カレント・ピーク数は先行するピーク数より多いという条件にも依存するものであれば、痛み／不快さ及び覚醒の表示に関してより信頼度の高い結果が達成される可能性がある。
【００７３】
拡張されたこの比較を実行するためには、ステップ３３に続いて、初期の期間を通じたコンダクタンス信号の変動ピーク数が計算される追加のステップ３４が実行されるべきである。この計算は、ステップ３７に関連して説明したものと同じ方法で実行される。初期のピーク数は記憶され、拡張された比較ステップ３８の最初の実行において「先行ピーク数」として使用される。
【００７４】
さらに、比較ステップ３８は変更されるべきである。変更された比較ステップ３８では、カレント・ピーク数が予め設定された限界値と比較されかつ先行するピーク数と比較される。カレント・ピーク数が限界値及び先行するピーク数の双方より多ければ、プロセスは比較ステップ４０に継続される。反対にピーク数が限界値または先行するピーク数、もしくはこれらの双方以下であれば、プロセスはステップ３９に継続される。
【００７５】
更新ステップ４３もまた、変更されるべきである。変更された更新ステップ４３では、カレント・ピーク数が先行するピーク数として記憶される。さらにカレント平均コンダクタンス値が、先行する平均コンダクタンス値として記憶される。
【００７６】
次に、図２に示す実施形態の第２の改良について説明する。
【００７７】
図２の実施形態では、時系列がまず捕捉され、続いて分析される。効果的な代替として、データの捕捉と分析とは、処理ユニット５３によって同時的に実行される別々の独立したプロセスとして行われる。
【００７８】
次に、メモリ５５の一部を皮膚コンダクタンス信号値の最新の例えば２０秒間で事実上継続的に更新するデータ捕捉プロセスが実行される。
【００７９】
分析プロセスは、例えば１秒毎に開始される。このプロセスは、同時的に実行されるデータ捕捉プロセスによって捕捉される最新の、例えば２０秒間の皮膚コンダクタンス・データを分析する。プロセス・ステップ３５〜４３は全て分析プロセスによって実行され、初期のプロセス・ステップ３２及び３３は前もって初期ステップとして実行される。
【００８０】
この解決方法は、図２に関連して説明したより単純な方法に比べてさらに高速でありかつより信頼度の高い痛み／不快さ及び覚醒の表皮をもたらす。
【００８１】
図３ａ〜ｃは各々、覚醒刺激にも痛み／不快さの刺激にも曝されていない鎮静された患者の皮膚コンダクタンス測定信号（縦軸）と時間（横軸）との関係を時系列で示す３つのグラフである。
【００８２】
図３ａは、本質的に安定している皮膚コンダクタンス信号を示すグラフである。
【００８３】
約２０秒間である第１の時間間隔を３０１ａで示し、約２０秒間である第２の時間間隔を３０２ａで示す。
【００８４】
この信号に、図２に関連して説明した実施形態による方法を適用するものとする。初期の時系列は３０１ａで示した時間間隔に対応し、次の時系列は３０２ａで示した時間間隔に対応する。予め設定された限界値は、２０秒当たり２ピークである。第２の時間間隔３０２ａでは、ピーク数がゼロとして計算される。すると、カレント・ピーク数は予め設定された限界値より少なくなる。従って、プロセスはステップ３９へ継続され、即ち痛み／不快さの状態信号及び覚醒信号の双方がリセットされる。次に、先行する時間間隔としての時間間隔３０２ａ及びカレント時間間隔としての後続の時間間隔（図示されていない）を基礎として、監視プロセスが反復される。
【００８５】
図３ｂは、皮膚コンダクタンスが着実に低下している患者の皮膚コンダクタンス測定値の時系列を示すグラフである。
【００８６】
約２０秒間である第１の時間間隔を３０１ｂで示し、約２０秒間である第２の時間間隔を３０２ｂで示す。
【００８７】
ここではこの信号に、図２に関連して説明した実施形態による方法を適用するものとする。初期の時系列は３０１ｂで示した時間間隔に対応し、次の時系列は３０２ｂで示した時間間隔に対応する。第２の時間間隔３０２ｂでは、ピーク数がゼロとして計算される。すると、ピーク数は２０秒間で２という予め設定された限界値より少ないことが認識される。次に、カレント・ピーク数は予め設定された限界値を下回る。従って、プロセスはステップ３９へ継続され、即ち痛み／不快さの状態信号及び覚醒信号の双方がリセットされる。次に、先行する時間間隔としての時間間隔３０２ｂ及びカレント時間間隔としての後続の時間間隔（図示されていない）を基礎として、監視プロセスが反復される。
【００８８】
図３ｃは、皮膚コンダクタンスが着実に増加している患者の皮膚コンダクタンス測定値の時系列を示すグラフである。
【００８９】
約２０秒間である第１の時間間隔を３０１ｃで示し、約２０秒間である第２の時間間隔を３０２ｃで示す。
【００９０】
ここではこの信号に、図２に関連して説明した実施形態による方法を適用するものとする。初期の時系列は３０１ｃで示した時間間隔に対応し、次の時系列は３０２ｃで示した時間間隔に対応する。
【００９１】
信号の明らかな変動は、比較的低規模（０．０２μＳ未満）の雑音に起因する。ピークを有効と見なすためには、局所ピークから次の局所バレーまでのコンダクタンス信号変化の絶対値が予め決められた値である０．０２μＳを超えなければならないという追加条件によってステップ３７が実施されるものとすれば、上記明らかなピークは有効なピークと見なされない。
【００９２】
従って、第２の時間間隔３０２ｃでは、ピーク数が０として計算される。するとピーク数は、２０秒間で２という予め設定された限界値より少ないことが認識される。次に、カレント・ピーク数は予め設定された限界値を下回る。従って、プロセスはステップ３９へ継続され、即ち痛み／不快さの状態信号及び覚醒信号の双方がリセットされる。次に、監視プロセスが反復される。
【００９３】
図４は、痛み／不快さの刺激に曝されている鎮静された患者の皮膚コンダクタンス測定値の時系列を示すグラフである。
【００９４】
約２０秒間である第１の時間間隔を４０１で示し、約２０秒間である第２の時間間隔を４０２で示す。皮膚コンダクタンス信号における幾つかのピークのうちの２つの後続ピークを４０３及び４０４で示す。
【００９５】
ここではこの信号に、図２に関連して説明した実施形態による方法を適用するものとする。初期の時系列は４０１で示した時間間隔に対応し、次の時系列は４０２で示した時間間隔に対応する。第２の時間間隔４０２では、ピーク数が１０として計算される。すると、ピーク数は予め設定された限界値以上であることが認識される。従って、比較ステップ４０が実行される。
【００９６】
さらに、第１の時間間隔４０１を通じた平均皮膚コンダクタンス値は約８．３マイクロジーメンスと計算され、第２の時間間隔４０２を通じた平均皮膚コンダクタンス値は約８．２マイクロジーメンスとして計算される。すると、比較ステップ４０においては平均コンダクタンス値の増加が認識されない。従ってステップ４１は進み、これは、第１の出力信号７１が起動されて患者内の痛み／不快さの状態が指示されることを意味する。
【００９７】
次に、プロセスはステップ４３に継続され、即ち、先行する時間間隔としての時間間隔４０２及びカレント時間間隔としての後続の時間間隔（図示されていない）を基礎として、監視プロセスが反復される。
【００９８】
図５は、覚醒刺激に曝されている鎮静された患者の皮膚コンダクタンス測定値の時系列を示すグラフである。
【００９９】
約２０秒間である第１の時間間隔を５０１で示し、約２０秒間である第２の時間間隔を５０２で示す。皮膚コンダクタンス信号における２つのピークを５０３及び５０４で示す。
【０１００】
ここではこの信号に、図２に関連して説明した実施形態による方法を適用するものとする。初期の時系列は５０１で示した時間間隔に対応し、次の時系列は５０２で示した第２の時間間隔に対応する。第２の時間間隔５０２では、ピーク数が２として計算される。比較ステップ３８では、ピーク数が予め設定された限界値以上であることが認識される。従って、比較ステップ４０が実行される。
【０１０１】
第１の時間間隔５０１を通じた平均皮膚コンダクタンス値は約２．４マイクロジーメンスと計算され、第２の時間間隔５０２を通じた平均皮膚コンダクタンス値は約３マイクロジーメンスとして計算される。
【０１０２】
従って、比較ステップ４０において平均コンダクタンス値の増加が認識される。よってステップ４２が実行され、第２の出力信号７２が起動される。これは、患者内の覚醒状態が表示されることを意味する。するとプロセスはステップ４３へ継続され、即ち、先行する時間間隔としての時間間隔５０２及びカレント時間間隔としての後続の時間間隔（図示されていない）を基礎として、監視プロセスが反復される。
【０１０３】
上述の説明及び図面は、本発明の特定の実施形態を幾つかの代替例を追加して提示したものである。しかしながら当業者には、本発明の範囲に包含される他の代替実施形態も存在することが明白となるであろう。例えば、皮膚コンダクタンス信号は、特定的に説明したＡＣ方法の代わりにＤＣ方法を使用して測定されることが可能である。当然ながら、測定信号として皮膚コンダクタンスではなく皮膚抵抗を使用することも、これらの変数の逆転的性質を考慮すれば同じ結果に繋がる。詳細な説明ではピークの検出について明記したが、当業者には、バレーまたは最小点を同様に検出しても同じ結果が表れることが認識されるであろう。
【０１０４】
さらに、患者が麻酔の導入に曝されている場合、ピーク数は平均コンダクタンス・レベルの低下に伴って低減する。
【０１０５】
従って、本発明概念は上述の例示的な実施形態に限定されない。本発明の範囲はむしろ、添付の請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明による装置のブロック図である。
【図２】本発明による方法を示すフローチャートである。
【図３】ａ〜ｃは、各々覚醒刺激にも痛み／不快さ刺激にも曝されていない鎮静された患者の皮膚コンダクタンス測定値を時系列で示す３つのグラフである。
【図４】痛み／不快さの刺激に曝されている鎮静された患者の皮膚コンダクタンス測定値を時系列で示すグラフである。
【図５】覚醒刺激に曝されている鎮静された患者の皮膚コンダクタンス測定値を時系列で示すグラフである。
【図１】
2005524464.tif 000003
【図２】
2005524464.tif 000004
2005524464.tif 000005
【図４】
2005524464.tif 000006
【図５】
2005524464.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月16日(2004.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎮静された患者の自律神経系を監視するための方法であって、
−  上記患者の皮膚の領域（２）において測定される皮膚コンダクタンス信号を供給することと、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の特徴を計算することと、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の痛み／不快さの状態を指示する第１の出力信号（７１）を確立すること（４１）を含み、
前記特徴が、第１の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値及び第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値と、前記第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の変動のピークまたはバレー数とを含む
方法において、
上記方法はさらに、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の覚醒の状態を表示する第２の出力信号（７２）を確立する（４２）ステップを含み、
前記確立するステップが
前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較することと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較することと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方であれば、
上記患者の覚醒の状態を指示するものとして上記第２の出力信号（７２）を確立することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の出力信号（７１）を確立するステップは、
前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較することと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較することと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方でなければ、
−  上記患者の痛み／不快さの状態を指示するものとして上記第１の出力信号（７１）を確立することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記第１及び第２の間隔は例えば２０秒間である等しい持続時間を有する請求項２乃至４の何れかに記載された方法。
【請求項４】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から０．５〜５秒後である請求項１乃至３の何れかに記載された方法。
【請求項５】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から約１秒後である請求項４記載の方法。
【請求項６】
上記第２の間隔の開始点は、本質的に上記第１の間隔の終了点に一致する請求項１乃至３の何れかに記載された方法。
【請求項７】
鎮静された患者の自律神経系を監視するための装置であって、
−  上記患者の皮膚の領域（２）において測定される皮膚コンダクタンス信号を供給する測定機器（３，４，５１，５２）と、
−  測定された信号値を離散した時間ポイントにおいて記憶するためのデータ記憶装置（５４，５５）と、
−  制御ユニット（５）であって、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の特徴を計算し、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の痛み／不快さの状態を指示する第１の出力信号（７１）を確立する（４１）ように調整された制御ユニット（５）とを備え、
前記特徴は、第１の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値及び第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の平均値と、前記第２の時間間隔を通じた皮膚コンダクタンス信号の変動のピークまたはバレー数とを含む
装置において、
上記制御ユニット（５）がさらに、
−  前記皮膚コンダクタンス信号の前記特徴を基礎として上記患者の覚醒の状態を指示する第２の出力信号（７２）を確立する（４２）ように調整され、
前記確立するステップが
前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較することと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較することと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方であれば、
上記患者の覚醒の状態を指示するものとして上記第２の出力信号（７２）を確立すること
を実行することを特徴とする装置。
【請求項８】
上記制御ユニット（５）は、
−  前記第２の時間間隔を通じた変動のピークまたはバレー数を限界値と比較するステップと、
上記ピークまたはバレー数が上記限界値より多ければ、
−  上記第２の間隔を通じた平均コンダクタンス値を上記第１の間隔を通じた平均コンダクタンス値と比較するステップと、
上記第２の平均コンダクタンス値が大きい方でなければ、
−  上記患者の痛み／不快さの状態を表示するものとして上記第１の出力信号（７１）を確立するステップと、を実行することによって、上記第１の出力信号（７１）を確立するように調整される請求項７に記載された装置。
【請求項９】
上記第１及び第２の間隔は例えば２０秒間である等しい持続時間を有する請求項７乃至８の何れかに記載された装置。
【請求項１０】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から０．５〜５秒後である請求項７乃至９の何れかに記載された装置。
【請求項１１】
上記第２の間隔の開始点は、上記第１の間隔の開始点から約１秒後である請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
上記第２の間隔の開始点は、本質的に上記第１の間隔の終了点に一致する請求項７乃至９の何れかに記載された装置。
【請求項１３】
上記第１の出力信号７１及び／または上記第２の出力信号７２によって制御される、上記患者へ薬剤を供給するためのデバイスをさらに備える請求項７乃至１２の何れかに記載された装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明によれば、上述の目的は、添付の請求の範囲における請求項１に指示された方法により、かつ添付の請求の範囲における請求項８に指示された装置により達成される。
【国際調査報告】
2005524464.tif 000008
2005524464.tif 000009
2005524464.tif 000010
2005524464.tif 000011