(57)【要約】【課題】適切に生体信号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信頼性評価装置は、被験者の生体信号における心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形を抽出する抽出手段と、抽出された、時系列で隣接する２つの波形の間隔を算出する第１の算出手段と、計測手段から出力される信号を予め設定された期間ごとの信号に分割する分割手段と、分割された各々の信号の電位の特徴量を算出する第２の算出手段と、分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを特徴量に基づいて評価する第１の評価手段と、抽出された、隣接する２つの波形のそれぞれの計測状態を、第１の評価手段による評価結果に基づいて評価し、評価された波形の計測状態の種別に応じて、第１の算出手段により算出された波形の間隔の計測状態の信頼性を評価する第２の評価手段と、を有する。【選択図】図１
2019201997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体信号を計測する計測手段から出力される信号に基づいて前記生体信号における心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された、時系列で隣接する２つの前記波形の間隔を算出する第１の算出手段と、
前記計測手段から出力される信号を予め設定された期間ごとの信号に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された各々の信号の電位の特徴量を算出する第２の算出手段と、
前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを、前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて評価する第１の評価手段と、
前記抽出手段により抽出された、前記隣接する２つの前記波形のそれぞれの計測状態を、前記第１の評価手段による評価結果に基づいて評価し、前記評価された前記波形の計測状態の種別に応じて、前記第１の算出手段により算出された前記波形の間隔の計測状態の信頼性を評価する第２の評価手段と、
を備えた瞬時心拍信頼性評価装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、
前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、
前記第１の評価手段は、
前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号を含んで時系列で連続する信号の集合に属する他の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを、前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに評価し、
前記特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価する、
請求項１に記載の瞬時心拍信頼性評価装置。
【請求項３】
前記第２の算出手段は、
前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、
前記第１の評価手段は、
前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号に対し時系列で隣接する信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに評価し、
前記特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価する、
請求項１に記載の瞬時心拍信頼性評価装置。
【請求項４】
前記第２の算出手段は、
前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、
前記第１の評価手段は、
前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記分割手段により分割された信号のうち計測状態が正常であると予め評価された信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに評価し、
前記特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価する、
請求項１に記載の瞬時心拍信頼性評価装置。
【請求項５】
前記第２の算出手段は、
前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、
前記第１の評価手段は、
前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号を含んで時系列で連続する信号の集合に属する他の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを示す第１の評価結果を前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに得て、
前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号に対し時系列で隣接する信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを示す第２の評価結果を前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに得て、
前記評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および計測状態が正常であると予め評価された信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを示す第３の評価結果を前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに得て、
前記第１、第２、および第３の評価結果の少なくとも一つが、前記評価対象の信号の計測状態が異常である可能性があることを示すときに、前記評価対象の信号の計測状態が異常であると評価する、
請求項１に記載の瞬時心拍信頼性評価装置。
【請求項６】
前記第２の評価手段は、
前記第１の評価手段により計測状態が異常であると評価された信号から前記抽出手段により抽出された前記波形の計測状態が異常であると評価し、
前記第１の評価手段により計測状態が正常であると評価された信号から前記抽出手段により抽出された前記波形の計測状態が正常であると評価する、
請求項１に記載の瞬時心拍信頼性評価装置。
【請求項７】
瞬時心拍信頼性評価装置が行う瞬時心拍信頼性評価方法であって、
被験者の生体信号における心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形を抽出し、
前記抽出された、時系列で隣接する２つの前記波形の間隔を算出し、
前記生体信号を予め設定された期間ごとの信号に分割し、
前記分割された各々の信号の電位の特徴量を算出し、
前記分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを、前記算出された特徴量に基づいて評価し、
前記抽出された、前記隣接する２つの前記波形のそれぞれの計測状態を、前記分割された各々の信号の計測状態の評価結果に基づいて評価し、
前記評価された前記波形の計測状態の種別に応じて、前記算出された前記波形の間隔の計測状態の信頼性を評価する、
瞬時心拍信頼性評価方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の瞬時心拍信頼性評価装置の前記各手段としてプロセッサを機能させる瞬時心拍信頼性評価処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、瞬時心拍信頼性評価装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、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、交感神経および迷走神経が１つの臓器を拮抗的に支配すると言われている。
【０００３】
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。
【０００４】
一方、もう１つの自律神経活動である迷走神経活動は、迷走神経は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。
【０００５】
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。
【０００６】
図９は、瞬時心拍（ＲＲＩ）の一例を示す図である。図９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（ECG（Electrocardiogram））計測によって得られる心電波形のひとつであり、心臓の脱分極活動を反映している。
【０００７】
実環境で自律神経活動を推定する手法として、瞬時心拍変動の周波数スペクトル解析が挙げられる。この手法によれば、不等間隔である瞬時心拍を周波数スペクトルで解析した際の低周波成分（以降HRVLF）は、交感神経活動と心臓迷走神経活動とを反映する指標として解釈され、高周波成分（以降HRVHF）は、心臓迷走神経活動を反映する指標として解釈される。
【０００８】
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される心電図は、電極の変形、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。図１０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１０に示すようなノイズ（Ｗ１）、アーチファクト（Ｗ２）（異常計測状態）という形で確認できる。なお、ノイズ、アーチファクトともに、その持続時間は計測異常の継続時間によって変化する。
【０００９】
図１０に示すように、アーチファクトとして観測される波形は、Ｒ波と酷似した周波数特性を持つため、一般的なフィルタリングで完全に除去するのは非常に困難である。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。
【００１０】
HRVLFおよびHRVHFは、解析対象となるすべてのデータが正常な瞬時心拍を示す場合でのみ、自律神経活動を反映する。ここでいう正常な瞬時心拍とは、計測対象と計測器両方において異常がないときの瞬時心拍を意味する。計測対象の異常とは、被験者の不整脈などを指し、計測器の異常とは、心電図で計測異常が生じている状態を指す。
【００１１】
計測異常の１つであるアーチファクトをＲ波と誤判断した波形（以降では、このような波形を計測異常Ｒ波と表記する）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、解析対象となる瞬時心拍を構成するＲ波のうち、少なくとも１つがアーチファクトをＲ波と誤判断したものである場合、HRVLFおよびHRVHFのいずれも自律神経活動を反映するとは言えない。
【００１２】
心電図の計測異常への対処法は、フィルタリングなどによる計測異常の影響低減と、計測異常発生部分の検出との二つに大別される。後者の手法である、計測異常発生部分の検出は、前者のフィルタリングなどによる計測異常の影響低減が、特にアーチファクト発生時に適切に行えないことに着目し、心電図の電位情報の統計情報を使って計測異常発生部分の検出を図る手法である（以降、従来手法ａ）。
【００１３】
瞬時心拍の異常値を除外する手法として、瞬時心拍の時間特徴量を使用する手法（非特許文献１乃至３参照）（以降、従来手法ｂ）と、瞬時心拍の計測状態と時間特徴量に基づく手法（非特許文献４参照）（以降、従来手法ｃ）とがある。
【００１４】
従来手法ｂの具体的な例としては、瞬時心拍の下限値・上限値と、前後の瞬時心拍との差分値に閾値を設定し、当該閾値を逸脱したものを除外する手法、および瞬時心拍の正規分布から外れた波形を除外する手法がある。この、瞬時心拍の正規分布から外れた波形を除外する手法の中では、「瞬時心拍の平均±標準偏差」による異常値検出が最も簡便なものであり、一般的には２σあるいは３σルールが用いられることが多い。
【００１５】
従来手法ｃの具体的な例としては、瞬時心拍の計測状態をＲ波の電位振幅情報に基づいて判別し、異常と思われる瞬時心拍を除外した上で、従来手法ｂの下限値・上限値除外、３σルールを順に適用するものがある。この時、瞬時心拍の計測状態は、瞬時心拍を構成するＲ波の電位振幅に基づいて評価される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】佐久間大輝，神田尚子，吉見真聡，吉永努，入江英嗣，「座位状態での心拍測定を用いたリアルタイムなストレス緩和システム」，マルチメディア、分散協調とモバイルシンポジウム2013論文集，pp.1188-1195，2013
【非特許文献２】横田康成，河村洋子，松丸直樹，白井邦博，「心拍変動時系列変化を用いた敗血症の前駆症状モニタリング」，第54回自動制御連合講演会，pp.1258-1261，2011
【非特許文献３】江口佳那，角田啓介，籔内勉，吉田和広，渡邉智樹，水野理，「ウェアラブル心電計を対象としたノイズ混入領域の検出方法」，信学技報，Vol.115，No.345，pp.27-32，2015
【非特許文献４】江口佳那，青木良輔，吉田和広，山田智広，「QRS群電位特性を用いたウェアラブル心電計用のRRI計測信頼度評価」，信学技報Vol.116，No.412，pp.171-176，2017
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従来手法ａは、心電図の計測異常がおもに電位の違いとして見られることに着目した手法であるが、長期・短期の二種類の時間長で分割した心電図の統計情報を用いる。このため、任意の分割心電図の計測状態は、その分割心電図が属する長期分割心電図の次の長期分割心電図の統計情報を用いて判別されるため、計測状態判別には長期時間長で設定した時間分がかかる。
【００１８】
従来手法ａにおいて、以前計測異常が生じていないと判定された複数の分割心電図との比較以外については、ある分割心電図と別の分割心電図の統計情報による比較評価が行われる。この比較は、参考情報として設定した分割心電図の定数倍であるかどうかを基準とするため、当該心電図において計測異常が生じていた場合、その影響を低減することが困難なおそれがある。
【００１９】
瞬時心拍は時間の経過とともに変化する値であるため、動的に閾値を設定することが難しい。すなわち、一般に従来手法ｂでは、瞬時心拍の異常値が病理的に正常な範囲内である場合には、当該瞬時心拍を異常として検出できない。
【００２０】
上記の、瞬時心拍の正規分布から外れた波形を除外する手法においては、正規分布から逸脱した値を検出するため、平均値、標準偏差、中央値、四分位数をはじめとする各種統計値に基づいて閾値を設定する。異常値の判別を行うためには、正常な瞬時心拍に対するこれらの統計値を算出する必要があるが、この段階において正常な瞬時心拍を特定することはできない。よって、異常な瞬時心拍が多くなると、その存在が正常とみなされてしまうため、当該瞬時心拍を異常として検出できなくなる。
【００２１】
従来手法ｂにおいては、計測器の異常は考慮されていない。すなわち、アーチファクトをＲ波と誤判断したものを少なくともひとつ以上含む瞬時心拍について、時間的な長さが病理的に正常な場合、あるいは正常な瞬時心拍によって仮定される正規分布の範囲内である場合、従来手法による異常な瞬時心拍の検出は不可能である。
【００２２】
従来手法ｃは，電位情報を用いることで、従来手法ｂの問題点の一部および一般的なフィルタリングの問題点を克服している。しかし、心電図に生じる計測異常は、必ずしもＲ波と異なる電位振幅特性を有するとは限らない。特に筋電アーチファクトなどＲ波と同等の電位振幅特性を誤判定したＲ波については、異常として検出することができない。
【００２３】
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、適切に生体信号の異常判別を実現できる瞬時心拍信頼性評価装置、方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、この発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の第１の態様は、瞬時心拍信頼性評価装置が、被験者の生体信号を計測する計測手段から出力される信号に基づいて前記生体信号における心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された、時系列で隣接する２つの前記波形の間隔を算出する第１の算出手段と、前記計測手段から出力される信号を予め設定された期間ごとの信号に分割する分割手段と、前記分割手段により分割された各々の信号の電位の特徴量を算出する第２の算出手段と、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを、前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて評価する第１の評価手段と、前記抽出手段により抽出された、前記隣接する２つの前記波形のそれぞれの計測状態を、前記第１の評価手段による評価結果に基づいて評価し、前記評価された前記波形の計測状態の種別に応じて、前記第１の算出手段により算出された前記波形の間隔の計測状態の信頼性を評価する第２の評価手段と、を備えるようにしたものである。
【００２５】
この発明の瞬時心拍信頼性評価装置の第２の態様は、第１の態様において、前記第２の算出手段は、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、前記第１の評価手段は、前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号を含んで時系列で連続する信号の集合に属する他の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを、前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに評価し、前記特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価するようにしたものである。
【００２６】
この発明の瞬時心拍信頼性評価装置の第３の態様は、第１の態様において、前記第２の算出手段は、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、前記第１の評価手段は、前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号に対し時系列で隣接する信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに評価し、前記特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価するようにしたものである。
【００２７】
この発明の瞬時心拍信頼性評価装置の第４の態様は、第１の態様において、前記第２の算出手段は、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、前記第１の評価手段は、前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記分割手段により分割された信号のうち計測状態が正常であると予め評価された信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに評価し、前記特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、前記分割手段により分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価するようにしたものである。
【００２８】
この発明の瞬時心拍信頼性評価装置の第５の態様は、第１の態様において、前記第２の算出手段は、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の大きさを表す第１の特徴量、前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位のばらつきを表す第２の特徴量、および前記分割手段により分割された信号の各々に対して、前記分割された各々の信号の電位の時系列での推移量を表す第３の特徴量のうち少なくとも１つを算出し、前記第１の評価手段は、前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号を含んで時系列で連続する信号の集合に属する他の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを示す第１の評価結果を前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに得て、前記分割手段により分割された信号の１つである評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および前記評価対象の信号に対し時系列で隣接する信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを示す第２の評価結果を前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに得て、前記評価対象の信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量、および計測状態が正常であると予め評価された信号について前記第２の算出手段により算出された特徴量に基づいて、前記評価対象の信号の計測状態が正常である可能性があるか又は異常である可能性があるかを示す第３の評価結果を前記第２の算出手段により算出された特徴量の種別ごとに得て、前記第１、第２、および第３の評価結果の少なくとも一つが、前記評価対象の信号の計測状態が異常である可能性があることを示すときに、前記評価対象の信号の計測状態が異常であると評価するようにしたものである。
【００２９】
この発明の瞬時心拍信頼性評価装置の第６の態様は、第１の態様において、前記第２の評価手段は、前記第１の評価手段により計測状態が異常であると評価された信号から前記抽出手段により抽出された前記波形の計測状態が異常であると評価し、前記第１の評価手段により計測状態が正常であると評価された信号から前記抽出手段により抽出された前記波形の計測状態が正常であると評価するようにしたものである。
【００３０】
本発明の一実施形態における、瞬時心拍信頼性評価装置が行う瞬時心拍信頼性評価方法の一つの態様は、被験者の生体信号における心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形を抽出し、前記抽出された、時系列で隣接する２つの前記波形の間隔を算出し、前記生体信号を予め設定された期間ごとの信号に分割し、前記分割された各々の信号の電位の特徴量を算出し、前記分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを、前記算出された特徴量に基づいて評価し、前記抽出された、前記隣接する２つの前記波形のそれぞれの計測状態を、前記分割された各々の信号の計測状態の評価結果に基づいて評価し、前記評価された前記波形の計測状態の種別に応じて、前記算出された前記波形の間隔の計測状態の信頼性を評価するようにしたものである。
【００３１】
本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価処理プログラムの一つの態様は、第１乃至第６の態様のいずれか１つにおける瞬時心拍信頼性評価装置の前記各手段としてプロセッサを機能させるものである。
【発明の効果】
【００３２】
この発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の第１の態様によれば、心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形の間隔の計測状態を、分割した生体信号の計測状態の評価結果に基づいて評価するので、生体信号の計測状態が、心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形の間隔の計測状態の評価に及ぼす影響を低減することができる。
【００３３】
この発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の第２の態様によれば、分割された各々の信号の計測状態が正常又は異常である可能性があるかを特徴量の種別ごとに評価し、特徴量の種別ごとの評価結果に基づいて、分割された各々の信号の計測状態が正常であるか異常であるかを評価するので、生体信号の計測状態の評価の精度を向上させることができる。
【００３４】
この発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の第３乃至第５の態様によれば、評価対象の信号に時系列で前後に位置する信号、または計測状態が正常であると予め評価された信号の特徴量に基づいて、評価対象の信号の計測状態を評価するので、分割した信号の１つである評価対象の信号について算出した計測状態の評価にかかる時間を短縮できる。
【００３５】
この発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の第６の態様によれば、評価対象の生体信号の計測状態の評価結果により、心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形の計測状態を評価するので、生体信号を分割した信号の電位の特徴量に基づいて心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形の計測状態を適切に評価することができる。  
すなわち、本発明によれば、適切に生体信号の異常判別を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の構成例を示す図。
【図２】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の心電図計測状態評価部の構成例を示す図。
【図３】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による処理手順の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の計測状態の評価の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図５】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の分割例、および心電図の計測状態の評価の第１の例を示す図。
【図６】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の計測状態の評価の第２の例を示す図。
【図７】本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の計測状態の評価の第３の例を示す図。
【図８】各評価結果と総合評価結果との関係を表形式で示す図。
【図９】瞬時心拍の一例を示す図。
【図１０】心電図における計測異常の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しながら、この発明に係わる一実施形態を説明する。  
本発明の一実施形態では、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信頼性を評価する。このとき、心電図の計測状態をあらかじめ別途解析しておき、瞬時心拍を構成するＲ波に当該計測状態の情報を付与することで、対象とする瞬時心拍の異常判別を実現する。さらに、このとき、上記の従来手法ａで課題となっていた、計測異常判別にかかる待機時間を削減しつつ、計測異常の影響を受けにくい手法とする。なお、瞬時心拍の評価においては、上記の従来手法ｃで述べたＲ波の電位振幅情報、または上記の従来手法ｂで述べた時間情報を考慮してもよい。
【００３８】
（構成）
図１は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の構成例を示す図である。図１に示す瞬時心拍信頼性評価装置１０は、心電図計測部１１および瞬時心拍信頼性評価部１２を備える。一例として、瞬時心拍信頼性評価装置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、瞬時心拍信頼性評価部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を用い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。メモリは、不揮発性メモリなどの記憶媒体を有する記憶装置により構成される。
【００３９】
なお、瞬時心拍信頼性評価装置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、瞬時心拍信頼性評価装置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は瞬時心拍信頼性評価装置１０の外部に設けられてもよい。言い換えると、瞬時心拍信頼性評価装置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。
【００４０】
本発明の一実施形態と従来技術との相違点は、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を評価する際に、あらかじめ解析しておいた心電図の計測状態を用いることが挙げられる。
【００４１】
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信頼性評価部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。
【００４２】
瞬時心拍信頼性評価部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の信頼性を評価する。例えば、瞬時心拍信頼性評価部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、瞬時心拍評価部１２５、心電図計測状態評価部１３１、および瞬時心拍異常値処理部１３２を備える。
【００４３】
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、瞬時心拍評価部１２５、心電図計測状態評価部１３１、瞬時心拍異常値処理部１３２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。
【００４４】
心電図計測状態評価部１３１は、心電図の計測状態を評価する。図２は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置の心電図計測状態評価部の構成例を示す図である。図２に示すように、心電図計測状態評価部１３１は、信号取得部１３１ａ、信号前処理部１３１ｂ、信号分割部１３１ｃ、特徴量算出部１３１ｄ、評価部１３１ｅ、心電図記録部１３１ｆを有する。各部の具体的な実現例は後述する。  
瞬時心拍信頼性評価部１２の各部について説明する。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。
【００４５】
Ｒ波関連情報記録部１２２は、Ｒ波の電位振幅情報に基づいたＲ波の計測状態判別を併用する場合には必須でなる。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。本発明の一実施形態は、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、抽出された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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、および（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。
【００４８】
なお、瞬時心拍記録部１２４の機能は一実施形態において必須の機能ではない。この機能は、心電図の計測状態、Ｒ波の電位情報に加え、瞬時心拍の時間情報も考慮して瞬時心拍を評価する場合のみに必要となる。
【００４９】
瞬時心拍評価部１２５は、Ｒ波関連情報記録部１２２に記録される情報を基に、瞬時心拍算出部１２３で算出した瞬時心拍の信頼性を評価する。具体的な評価手法については、後述する動作例で述べる。
【００５０】
（動作例）
本発明の一実施形態の動作例について説明する。この動作例では、Ｒ波の電位振幅特性では判別が難しいアーチファクトを対象として、このアーチファクトを誤判定したものを異常値として除外する方法について説明する。
【００５１】
具体的な処理手順を以下に示す。図３は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性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」、最低でも２極の電極によって心電図の計測を行なう（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（Ｓ２）。上記の従来手法ｃのようにＲ波の電位振幅を用いる場合には、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。
【００５２】
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（Ｓ３）。上記の従来手法ｂのように、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は、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。
【００５３】
心電図計測状態評価部１３１は、心電図計測部１１で計測した心電図を元に、この心電図の計測状態を評価する（Ｓ４）。以下にＳ４の詳細について説明する。図４は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の計測状態の評価の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００５４】
心電図計測状態評価部１３１の信号取得部１３１ａは、心電図計測部１１で計測した心電図の信号を取得する。信号前処理部１３１ｂは、信号取得部１３１ａで取得した心電図の低周波ノイズを除去する（Ｓ４ａ）。この処理は、図９にノイズとして示す低周波の基線変動を除去できる手法であれば実現手段は問わない。一例としては、低周波ノイズを除去できる手法は、固定的なカットオフ周波数を持つハイパスフィルタ、ケプストラム解析によるスペクトル包絡の除去などによる可変バンドパスフィルタなどがある。
【００５５】
心電図計測状態評価部１３１の信号分割部１３１ｃは、心電図の信号を少なくとも１周期を含む複数の期間毎に分割する。図５は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の分割例、および心電図の計測状態の評価の第１の例を示す図である。具体的には、信号分割部１３１ｃは、評価対象となる心電図を任意の時間間隔である任意間隔Ａで分割する（Ｓ４ｂ）。具体的には、信号分割部１３１ｃは、心電図の信号を、任意間隔Ａのデータを有する複数の分割ECG、例えば図５に示す分割ECG1、分割ECG2、分割ECG3、分割ECG4、分割ECG5、分割ECG6、…、分割ECGn、分割ECGn+1、分割ECGn+2、分割ECGn+3、分割ECGn+4、分割ECGn+5に分割する。ここで、複数の分割ECGは、それぞれ心電図の信号の１単位となるパケットとみなすこともできる。
【００５６】
心電図計測状態評価部１３１においては、任意間隔Ａごとに区切られた心電図を、以降における最小評価単位とする。すなわち、ある任意間隔Ａの心電図が計測異常と判定されたときには、心電図計測状態評価部１３１は、心電図の分割領域に含まれるすべての心電図を計測異常とみなす。ここでは、任意間隔Ａの具体的な長さについて特に規定しないが、任意間隔Ａの中で観測されるＲ波の数が各分割心電図でおよそ同等となることが望ましい。たとえば、設定値を、健常者の最大ＲＲＩとされる1.5[sec]などとして、分割した心電図の中に最低でも一つのＲ波が観測されるようにすることが考えられる。
【００５７】
心電図計測状態評価部１３１の特徴量算出部１３１ｄは、任意間隔Ａで分割した各心電図について、各種の特徴量を算出する。なお、以下に示す各種の特徴量は一例であり、異なる種類の特徴量を加えても良いし、同等の特性を持つ他の種類の特徴量を代わりに用いてもよいが、計測異常時と正常時とで異なる値となる特徴量である必要がある。
【００５８】
このように分割した各心電図について、各種の特徴量を算出することは、心電は、類似した波形が繰り返し出現する生体信号であることに着目したものである。このため、任意間隔ごとに心電図を区切って、任意間隔ごとに各心電図の計測状態を評価する場合、対象となる心電の周波数特性と類似または同一の周波数特性、例えば類似または同一の周波数帯域、を有するノイズ（以下、「類似周波数特性ノイズ」と称す。）が混入していない理想的な状態であれば、以下に示す各種の特徴量（心電位の大きさ、ばらつき、および波形の推移量）は、どの任意間隔の領域でも近い値を得ると考えられる。
【００５９】
特徴量の算出の詳細について説明する。
第１に、特徴量算出部１３１ｄは、特徴量ａとして、分割心電図に含まれる心電の絶対値について、平均値を算出する（Ｓ４ｃ）。なお、この特徴量ａは、「心電波形の大きさ」の大小関係を大局的に表現可能な正の値であれば、他の特徴量であっても構わない。この特徴量ａによって、心電の電位の大きさに基づいた計測異常の判別を可能とする。
【００６０】
第２に、特徴量算出部１３１ｄは、特徴量ｂとして、分割心電図に含まれる心電について、標準偏差を算出する（Ｓ４ｄ）。なお、この本特徴量ｂは、「心電波形のばらつき」を大局的に表現可能な値であれば、例えば一定間隔ごとに算出可能な分散値などの他の統計量であっても構わない。この特徴量ｂによって、類似周波数特性ノイズによって平均から外れた値を示す心電データの数、または、この平均からの外れ量を評価することができる。これにより、心電の電位のばらつきに基づいた計測異常の判別を可能とする。
【００６１】
第３に、特徴量算出部１３１ｄは、特徴量ｃとして、分割心電図に含まれる心電（または心電の絶対値）について、差分の累積値（以降，累積差分）を算出する（Ｓ４ｅ）。なお、この特徴量ｃは、時系列における「心電波形の推移量」を大局的に表現可能な値であれば、例えば一定間隔ごとに算出可能な移動平均または、微分の積分値などの他の統計量であっても構わない。特徴量算出部１３１ｄは、この特徴量ｃによって、例えば、値が小さく長期的に発生する異常など、局所的には検出が困難な異常を評価することができる。これにより、心電の電位の推移量に基づいた計測異常の判別を可能とする。
【００６２】
［００５９］〜［００６１］では、「心電波形の大きさ」，「心電波形のばらつき」，「心電波形の推移量」を表す各特徴量を順に算出する場合について述べたが、本実施形態では各特徴量の算出手順については特に規定しない。すなわち、各特徴量を並列に算出しても良いし、［００５９］〜［００６１］の記載と異なる順序で特徴量を算出しても良い。
【００６３】
心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、Ｓ４ｃ〜Ｓ４ｅで算出した特徴量ａ〜ｃを用いて、当該分割心電図の計測状態を評価する。ここでは、Ｓ４ｃ〜Ｓ４ｅに示す平均、標準偏差、および累積差分を特徴量として用いる場合について説明する。評価部１３１ｅは、ある分割心電図（被評価分割心電図）（例えば図５の分割ECGn+1）を評価するとき、この心電図に対し時系列に近傍に位置する分割心電図などを参照して、次の処理ｉ〜ｉｉｉで評価を行う。
【００６４】
なお、以下に示す処理ｉ〜ｉｉｉは特徴量の種別ごとに独立して行う。また、本実施形態では処理ｉ〜ｉｉｉの実施順序については問わないため、並列処理などで各処理を実現しても良い。
【００６５】
ｉ）処理ｉについて説明する。処理ｉでは、評価部１３１ｅは、ある種別の特徴量について、評価対象となる被評価分割心電図（例えば図５に示す分割ECGn+1）の近傍のｉ個の分割心電図の特徴量を参照する。従来手法よりも待機時間を短縮しつつ、分割心電図の計測異常を適切に検出するために、評価部１３１ｅは、図５に示すように、任意の被評価分割心電図（例えば図５の分割ECGn+1）の計測状態を、当該被評価分割心電図が属するクラスタの分割心電図（参照分割心電図）（例えば図５に示す分割ECGn、分割ECGn+2、分割ECGn+3、分割ECGn+4、分割ECGn+5）を参照して評価する（Ｓ４ｆ）。つまり、処理ｉでは、被評価分割心電図の計測状態を、この被評価分割心電図を含んで時系列で連続した分割心電図の集合に属する他の分割心電図を参照して評価する。
【００６６】
このとき、Ｓ４ｃ、Ｓ４ｄで算出した値について、参照分割心電図の電位の平均値μ、標準偏差σで表すとき、評価部１３１ｅは、以下の式（１）で被評価分割心電図の計測状態を評価する。式（１）の左辺は、被評価分割心電図について求めた特徴量である。式（１）の右辺は、参照分割心電図の電位の平均値μ、標準偏差σである。これによって、いずれかの参照分割心電図の計測状態が異常であった場合についても、この影響を低減することが可能となる。
【００６７】
Statisticstarget≦μref＋ｋ×σref  …式（１）
式（１）の条件を満たす場合は、評価部１３１ｅは、被評価分割心電図について算出した特徴量の変化が大局的に見て所定の範囲内の値に収まっているとみなし、被評価分割心電図が正常なデータであると判定する。そして、評価部１３１ｅは、当該特徴量を算出するために用いた被評価分割心電図にTRUEiを付与する。
【００６８】
一方、式（１）の条件を満たさない場合は、評価部１３１ｅは、被評価分割心電図で計測異常が発生した可能性があると評価し、特徴量を算出するために用いた被評価分割心電図にFALSEiを付与する。TRUEi、FALSEiの付与については、上記のように、特徴量の種別ごとに独立して行われる。
【００６９】
ｉｉ）処理ｉｉについて説明する。図６は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の計測状態の評価の第２の例を示す図である。従来手法よりも待機時間を短縮しつつ、分割心電図の計測異常を適切に検出するために、処理ｉｉでは、評価部１３１ｅは、ある種別の特徴量について、図６に示すように、評価対象となる被評価分割心電図（例えば図６の分割ECGn+1）に時系列で隣接するｊ個の分割心電図（例えば図５の分割ECGn、分割ECGn+2）の特徴量を参照して被評価分割心電図の計測状態を評価することで（Ｓ４ｇ）、計測異常の開始・終了近傍の適切な判別を行う。このとき、処理ｉと同じく、評価部１３１ｅは、式（１）で被評価分割心電図の計測状態を評価することによって、いずれかの参照分割心電図の計測状態が異常であった場合についても、この影響の低減化を図る。
【００７０】
式（１）の条件を満たす場合は、評価部１３１ｅは、被評価分割心電図について算出した特徴量の変化が大局的に見て所定の範囲内の値に収まっているとみなし、被評価分割心電図が正常なデータであると判定する。そして、評価部１３１ｅは、特徴量を算出するために用いた被評価分割心電図にTRUEiiを付与する。
【００７１】
一方、式（１）の条件を満たさない場合は、評価部１３１ｅは、被評価分割心電図で計測異常が発生した可能性があると評価し、特徴量を算出するために用いた被評価分割心電図にFALSEiiを付与する。TRUEii、FALSEiiの付与については、上記のように、特徴量の種別ごとに独立して行われる。
【００７２】
ｉｉｉ）処理ｉｉｉについて説明する。図７は、本発明の一実施形態における瞬時心拍信頼性評価装置による心電図の計測状態の評価の第３の例を示す図である。従来手法よりも待機時間を短縮しつつ、分割心電図の計測異常を適切に検出するために、処理ｉｉｉでは、評価部１３１ｅは、ある種別の特徴量について、後述のＳ４ｊの処理であらかじめ「正常」とみなされたk個の過去の分割心電図の特徴量を心電図記録部１３１ｆから参照し、処理ｉ、処理ｉｉと同じく、評価部１３１ｅは、式（１）で被評価分割心電図の計測状態を評価する（Ｓ４ｈ）。
【００７３】
式（１）の条件を満たす場合は、評価部１３１ｅは、被評価分割心電図について算出した特徴量の変化が大局的に見て所定の範囲内の値に収まっているとみなし、被評価分割心電図が正常なデータであると判定する。そして、評価部１３１ｅは、特徴量を算出するために用いた被評価分割心電図にTRUEiiiを付与する。
【００７４】
一方、式（１）の条件を満たさない場合は、評価部１３１ｅは、被評価分割心電図で計測異常が発生した可能性があると評価し、特徴量を算出するために用いた被評価分割心電図にFALSEiiiを付与する。TRUEiii、FALSEiiiの付与については、上記のように、特徴量の種別ごとに独立して行われる。
【００７５】
次に、Ｓ４ｆ〜Ｓ４ｈ（処理ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ）にて、各種の特徴量について全ての分割心電図に評価結果が付与された後の総合評価について説明する。図８は、各評価結果と総合評価結果との関係を表形式で示す図である。
【００７６】
総合評価は、図８に示すように、同じデータから算出された特徴量についての処理ｉ，ｉｉ，ｉｉｉでの各評価結果がＡｎｄ条件を満たすか否かにより決定する場合について説明する。この総合評価は、特徴量の種別ごとに独立してなされる。  
Ｄａｔａ＃（ｊ）は、ｊ番目の被評価分割心電図を示している。例えば、「１：１−３００」は１番目の被評価分割心電図に関するデータを示している。そして、１−３００は、例えば、１番目の被評価分割心電図における心電図のサンプリング番号を示している。
【００７７】
そして、総合評価結果ｒを示している総合評価結果ｒ項目、処理ｉの評価結果を示している処理ｉ項目、処理ｉｉの評価結果を示している処理ｉｉ項目、および処理ｉｉｉの評価結果を示している処理ｉｉｉ項目、の各々において、各Ｄａｔａ＃（ｊ）に対応するように、TRUE評価結果またはFALSE評価結果を示している。
【００７８】
例えば、「２：３０１−６００」は２番目の被評価分割心電図に関するデータを示しており、処理ｉ項目、処理ｉｉ項目、および処理ｉｉｉ項目の何れにおいてもTRUE評価結果であることを示している。したがって、Ａｎｄ条件を満たすため、総合評価結果ｒ項目には、TRUE評価結果であることが示されている。
【００７９】
一方、例えば、「５：１２０１−１５００」は５番目の被評価分割心電図に関するデータを示しており、処理ｉ項目は、TRUE評価結果であることを示しており、処理ｉｉ項目および処理ｉｉｉ項目は、FALSE評価結果であることを示している。したがって、Ａｎｄ条件を満たさないため、総合評価結果ｒ項目には、FALSE評価結果であることが示されている。
【００８０】
つまり、ある被評価分割心電図における、ある種別の特徴量について、処理ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ項目のうち１つ以上の処理についての評価結果がFALSEである場合、心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、当該種別の特徴量にかかる被評価分割心電図に計測異常が発生したと総合的に評価し、この心電図にFALSE特徴量名を付与する。
【００８１】
特徴量ａ，ｂ，ｃのすべてについて、被評価分割心電図に対してＳ４ｆ〜Ｓ４ｈで総合的な評価結果が付与された後で、心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、当該被評価分割心電図の最終評価を行う（Ｓ４ｊ）。例えば、ある被評価分割心電図の各種の特徴量ａ，ｂ，ｃの総合的な評価結果のうち１つ以上での総合的な評価結果がFALSEである場合、心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、当該被評価分割心電図を計測異常と最終評価する。一方、ある被評価分割心電図の各特徴量ａ，ｂ，ｃの総合的な評価結果が全てTRUEである場合、心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、当該被評価分割心電図を正常と最終評価する。
【００８２】
また、ある被評価分割心電図における、各種の特徴量について、処理ｉ，ｉｉ，ｉｉｉの全てについての評価結果が計測異常ではない場合、つまり、Ｓ４ｆ〜Ｓ４ｈ（処理ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ）のすべての評価結果がTRUEである場合、心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、当該被評価分割心電図を正常と最終評価し、この心電図を時間的に最も新しいデータである正解値として、心電図記録部１３１ｆに保存されている特徴量のうち、時間的に最も古い心電図に関するデータと置き換える。このデータは上記の処理ｉｉｉにおける参照に用いられる。
【００８３】
ある被評価分割心電図について、Ｓ４ｆ〜Ｓ４ｈあるいはＳ４ｉで評価結果がFALSEとなった場合、Ｓ４ｆ〜Ｓ４ｈに代わって、現在の被評価分割心電図よりも後に評価の対象となる分割心電図に対する評価結果がTRUEとなるまで、心電図計測状態評価部１３１の評価部１３１ｅは、以下の式（２）に基づいて被評価分割心電図の評価を行う。
【００８４】
Statisticstarget≦μref＋ｗ×ｋ×σref  …式（２）
電極ずれが生じ、その電極が別の場所で再度固定されたような場合、すなわち、始めの電位と異なる電位で安定的に生体信号が取得出来るようになった場合、電極がずれる前と同等の電位で生体信号を正常に取得できない場合がある。そこで、上記の式（１）の右辺の第２項の標準偏差の重みを意味する係数ｋをｗ倍した式（２）を用いることで、正常な状態へ復帰することができる。
【００８５】
式（２）を用いることによって、正常値であるとみなす範囲が広くなり、正常な状態であるか否かの評価条件を緩和することができる。そして、異常な状態から復帰したことの検出漏れを抑制することもできる。
【００８６】
瞬時心拍評価部１２５は、Ｓ４での心電図計測状態評価部１３１による評価結果に基づいて、瞬時心拍を評価する（Ｓ５）。なお、この処理に加えて、上記の従来手法ｃを組み合わせて実施しても良いが、その際はＳ５の処理よりも先行して上記の従来手法ｃで述べた、Ｒ波の電位振幅特性に基づく瞬時心拍の計測状態評価を実施しておく。
【００８７】
本実施形態では、上記の心電図計測状態評価部１３１による評価結果のみが示す値を用いる場合について説明する。Ｒ波の計測状態の例として、正常計測状態とアーチファクトの二種を考慮するとき、瞬時心拍評価部１２５は、心電図計測状態評価部１３１で計測異常と判別された分割心電図において検出したすべてのＲ波を計測異常とみなし、当該Ｒ波をアーチファクトとみなす。  
また、瞬時心拍評価部１２５は、心電図計測状態評価部１３１で正常と判別された分割心電図において検出したすべてのＲ波については、正常とみなす。
【００８８】
瞬時心拍評価部１２５は、各Ｒ波に付与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。正常計測状態、アーチファクトの２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１に示す通し番号＃１〜＃４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。
【００８９】
【表１】
2019201997.tif 000003
【００９０】
表１における判別結果の「Ｒ」は正常計測状態を示し、「Ａ」はアーチファクトを示す。つまり、表１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。
【００９１】
表１における通し番号＃２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１における通し番号＃３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１における通し番号＃４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。
【００９２】
表１における「状態の詳細」は、表１における同じ行の判別結果に基づく、隣接する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１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〜＃４に対応する４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、他方はアーチファクト」となる。このため、表１における「状態の詳細」は３通りである。
【００９３】
本実施形態では、表１の「状態の詳細」ごとの評価を行う場合について説明するが、それ以外の評価基準を設けても良い。例えば、同じ「状態の詳細」であっても、２つのＲ波の前後の情報が判別可能な評価基準を設けても良い。
【００９４】
瞬時心拍評価部１２５は、状態の詳細がユーザに容易に区別できるよう、各状態に別個の評価値を割り当てる。評価値の一例を表１の「評価値」として示す。なお、この評価値はあくまでも一例であり、本実施形態では評価値の決め方を特に限定しない。次に、表１における「評価値」について説明する。この「評価値」は、表１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の信頼性を、０から１の間の数値で表現し、「状態の詳細」で示される各状態に対して、任意の評価値を割り当てたものである。なお、評価値の範囲、および各状態に対する評価値の刻み方は特に限られず、例えば１から１０の間で各状態に対し１刻みで異なる評価値を割り当ててもよいし、また、各状態の間で評価値の刻み幅が異なっていてもよい。また、評価値に代えて、例えば、横棒グラフの長さ（例えば横棒グラフの長さが長いほど信頼性が高い）などを用いてもよい。
【００９５】
評価値の具体例を説明する。表１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「評価値」は、最高値の「１」となる。  
また、「状態の詳細」の表現と同じく、「評価値」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、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、他方はアーチファクト」であり、これら通し番号＃２、＃３における「評価値」は、＃１における「評価値」に対して０．６減じた、共通した「０．４」である。
【００９６】
通し番号＃４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＃４における「評価値」は、＃２、＃３における「評価値」に対して０．４減じた、最低値の「０」である。
【００９７】
瞬時心拍異常値処理部１３２は、瞬時心拍評価部１２５による評価結果に基づいて、異常値判別に設定された評価値よりも低い値の瞬時心拍を異常値とみなして、後段処理に引き渡す瞬時心拍から除外する（Ｓ６）。例えば、心拍特徴量の算出など、アーチファクトを後段処理に引き渡す瞬時心拍に含めてはならない場合には評価値「１」が必要となるため、瞬時心拍異常値処理部１３２は、この値以下の評価値を有する瞬時心拍を異常値とみなして、後段処理に引き渡す瞬時心拍から除外する。
【００９８】
以上が本実施形態の概要である。本実施形態では、上記処理ｉ〜ｉｉｉでの評価に用いるｉ，ｊ，ｋの設定値については詳細に規定しないが、例えば、処理ｉｉにｊ＝２（すなわち、被評価分割心電図の前後の分割心電図）を用いることが考えられる。このとき、処理ｉ，ｉｉｉでの評価に用いる分割心電図の個数をｊ＜ｉ,ｋとすることで、処理ｉｉのみでは完全な検出が困難な長期的な計測異常を検出することが可能となる。
【００９９】
なお、上記のＳ４ｉでの総合評価、Ｓ４ｊでの最終評価については、評価部１３１ｅは、ある被評価分割心電図について、上記のＳ４ｆ〜Ｓ４ｈのような、１つ以上のFALSE評価の有無をTRUEまたはFALSEを付与する基準とする、つまりTRUEのAND条件で評価するのではなく、ある被評価分割心電図について、上記のＳ４ｆ〜Ｓ４ｈのうち、FALSEが付与された評価の個数を基準としてTRUEまたはFALSEを付与してもよい。
【０１００】
また、本実施形態では、周波数特性および振幅特性からはＲ波との判別が困難であるアーチファクトのみを異常値除外の対象とする場合について説明したが、低周波の基線変動を心電図の計測異常に含め、これを異常値除外の対象に含めてもよい。このような場合には、心電図計測状態評価部１３１は、Ｓ４ａで行なっていたノイズ除去を割愛し、Ｓ３の直後にＳ４ｂを行なってもよい。
【０１０１】
また、上記に示した計測異常判別については、心電図に限らず、脈波などの心電図と同様の特徴を有する循環器系の信号に対して、計測異常判別を行なってもよい。脈波について計測異常判別を行なうときは、心電で用いたＲ波に代えて、脈波のＰ波に対応して極大値をとる波形（心臓の脱分極に対応する極大値をとる波形）を用いればよい。
【０１０２】
次に、本発明の一実施形態によって生じる効果について説明する。  
本発明の一実施形態では、心電図の計測状態をあらかじめ評価しておき、この評価結果を用いて瞬時心拍の異常値を除外することで、周波数特性および電位振幅特性のみでは判別が困難なアーチファクトが心拍変動解析に及ぼす影響を低減する。  
また、本発明の一実施形態では、心電図の計測状態評価において、評価方法に応じて複数種類の分割心電図を参照した上で、この評価結果の統計を用いた最終評価を行なうことによって、心電図の計測状態判別にかかる待機時間と、参照分割心電図の計測状態が評価に及ぼす影響との双方を低減する。
【０１０３】
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発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された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、課題が解決でき、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。
【０１０４】
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、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、半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…瞬時心拍信頼性評価装置、１１…心電図計測部、１２…瞬時心拍信頼性評価部、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…瞬時心拍評価部、１３１…心電図計測状態評価部、１３２…瞬時心拍異常値処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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