(57)【要約】      （修正有）【課題】脈波信号および心電図の波形信号などのＲＲ間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定する、心房細動判定装置を提供する。【解決手段】心房細動判定装置１００は、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得する取得部と、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎にＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、当該パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出するＲＲ間隔算出部１１２と、前記ＲＲ波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーの時間変化を算出するパワー算出部１１３と、前記算出されたパワーが特定の条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じた情報を出力する判定部１１４とを具備することを特徴とする。【選択図】図３
2015205187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心電または脈波の検出結果を示す検出信号を取得する取得部と、
取得された前記検出信号の周波数解析により得られるフレームのスペクトルに基づいて、ＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、前記パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出するＲＲ間隔算出部と、
前記ＲＲ波形信号の予め決められた周波数帯域におけるパワーの時間変化を算出するパワー算出部と、
算出された前記パワーの時間変化が特定の条件を満たすか否かに応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定部と
を具備することを特徴とする心房細動判定装置。
【請求項２】
前記周波数帯域の最低周波数は、前記フレームの時間の逆数以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の心房細動判定装置。
【請求項３】
検出対象者の前記心電または前記脈波を検出する検出部と、
前記判定部によって出力された情報に基づいてユーザーに報知する報知部と
を具備し、
前記取得部は、検出された結果に応じて得られる検出波形信号を取得する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の心房細動判定装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記検出波形信号に対して、体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施し、前記検出波形信号として出力するノイズ低減部を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の心房細動判定装置。
【請求項５】
心電または脈波の検出結果を示す検出信号を取得する取得ステップと、
取得された前記検出信号の周波数解析により得られるフレームのスペクトルに基づいて、ＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、前記パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出するＲＲ間隔算出ステップと、
前記ＲＲ波形信号の予め決められた周波数帯域におけるパワーの時間変化を算出するパワー算出ステップと、
算出された前記パワーの時間変化が特定の条件を満たすか否かに応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定ステップと
を具備することを特徴とする心房細動判定方法。
【請求項６】
コンピューターに、
心電または脈波の検出結果を示す検出信号を取得し、
取得された前記検出信号の周波数解析により得られるフレームのスペクトルに基づいて、ＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、前記パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出し、
前記ＲＲ波形信号の予め決められた周波数帯域におけるパワーの時間変化を算出するし、
算出された前記パワーの時間変化が特定の条件を満たすか否かに応じて心房細動の有無に関する情報を出力させる
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心房細動を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓疾患に関する医療分野において、心房細動を判定する技術がある。特許文献１には、１拍毎の心電図から得られるＲＲ間隔を計測し、その標準偏差と度数分布とに基づいて、心房細動を判定する技術が開示されている。非特許文献１には、心房細動はＲＲ間隔が不規則であり、心房細動の心拍の周波数解析をすると１／ｆβ成分が存在し、そのゆらぎのため白色雑音状になることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８９８８３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hayano J, Yamasaki F, Sakata S, Okada A, Mukai S, Fujinami T 「Spectral characteristics of ventricular response to atrial fibrillation.」 Am J Physiol 1997; 273 : H2811-H2816
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１および非特許文献１においては、正確な心房細動の判定には、１拍毎のＲＲ間隔を正確に計測する必要がある。このＲＲ間隔の計測にあたっては、心電を測定して得られる心電図の波形信号から計測することも可能であるが、脈波を測定して得られる脈波信号から計測することも可能である。
【０００６】
ところが、脈波を測定する場合には、測定中に被験者が自由に動きまわることができる場合が多いことから、体動ノイズの影響が脈波信号に含まれやすい。心電を測定する場合においても、脈波を測定する場合と比べて程度の差はあるものの、体動ノイズの影響が心電図の波形信号に含まれる場合がある。このように体動ノイズの影響を受けた場合には、１拍毎のＲＲ間隔を正確に計測することは非常に困難である。
そのため、特許文献１および非特許文献１に開示された技術のように、１拍毎の正確なＲＲ間隔を計測することを前提としている場合には、体動ノイズの影響が含まれる信号を用いて心房細動の判定を行うことはできなかった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、脈波信号および心電図の波形信号などのＲＲ間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明は、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得する取得部と、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎にＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、当該パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出するＲＲ間隔算出部と、前記ＲＲ波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーの時間変化を算出するパワー算出部と、前記算出されたパワーが特定の条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定部とを具備することを特徴とする心房細動判定装置を提供する。
この心房細動判定装置によれば、脈波信号および心電図の波形信号などのＲＲ間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することができる。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記周波数帯域の最低周波数は、前記フレームの時間の逆数以上であることを特徴とする。
この心房細動判定装置によれば、心房細動の判定の精度を向上させることができる。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、検出対象者の前記心電または前記脈波を検出する検出部と、前記判定部によって出力された情報に基づいてユーザーに報知する報知部とを具備し、前記取得部は、前記検出された結果に応じて得られる検出波形信号を取得することを特徴とする。
この心房細動判定装置によれば、検出対象者がリアルタイムに心房細動の判定結果を確認することができる。
【００１１】
また、別の好ましい態様において、前記取得部は、前記検出波形信号に対して、体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施し、前記検出波形信号として出力するノイズ低減部を備えることを特徴とする。
この心房細動判定装置によれば、心房細動の判定の精度を向上させつつ、検出対象者がリアルタイムに心房細動の判定結果を確認することができる。
【００１２】
また、本発明は、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得する取得ステップと、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎にＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、当該パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出するＲＲ間隔算出ステップと、前記ＲＲ波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーの時間変化を算出するパワー算出ステップと、前記算出されたパワーが特定の条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定ステップとを具備することを特徴とする心房細動判定方法を提供する。
この心房細動判定方法によれば、脈波信号および心電図の波形信号などのＲＲ間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することができる。
【００１３】
また、本発明は、コンピューターを、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得する取得部と、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎にＲＲ間隔に相当するパラメーターを算出し、当該パラメーターの時間変化を示すＲＲ波形信号を算出するＲＲ間隔算出部と、前記ＲＲ波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーの時間変化を算出するパワー算出部と、前記算出されたパワーが特定の条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定部として機能させるためのプログラムを提供する。
このプログラムによれば、脈波信号および心電図の波形信号などのＲＲ間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における脈波測定装置の外観を説明する図である。
【図２】実施形態における脈波測定装置の構成を説明する図である。
【図３】実施形態における心房細動判定装置の機能構成を説明する図である。
【図４】検出波形信号の周波数解析を行うときのフレームを説明する図である。
【図５】ＲＲ間隔算出部における周波数特性を説明する図である。
【図６】ＲＲ波形信号の周波数解析を行うときのフレームを説明する図である。
【図７】心房細動として判定された期間を説明する図である。
【図８】実施形態における心房細動判定処理を説明するフローチャートである。
【図９】非特許文献１における技術を用いた心房細動の判定方法を説明する図である。
【図１０】ＲＲ間隔算出部の処理を施してから非特許文献１における技術を用いた心房細動の判定方法に適用した場合を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
［脈波測定装置１の構成］
図１は、実施形態における脈波測定装置１の外観を説明する図である。本発明の実施形態における脈波測定装置１は、図１（ａ）に示すように、ユーザーである検出対象者の手１０００における手首部分（腕）に腕時計のようにして装着される装置本体１０と、検出部位に装着されて脈波を検出する脈波検出部２０とを有する。装置本体１０と脈波検出部２０とは、ケーブル３０により接続されている。ケーブル３０は、脈波検出部２０から出力される脈波信号（以下、検出波形信号Ｌという）を装置本体１０に供給する一方、装置本体１０からの電力を脈波検出部２０に供給する。
【００１６】
装置本体１０には、リストバンド５０が取り付けられている。装置本体１０は、リストバンド５０がユーザーの腕に巻き付けられることにより腕に装着される。装置本体１０には、操作部１４および表示部１５が設けられている。操作部１４は、ユーザーが脈波測定装置１に機能選択の指示などを入力するためのボタンスイッチなどの操作子である。操作部１４には、表示部１５上に設けられたタッチセンサーなどが含まれていてもよい。表示部１５は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスである。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、脈波検出部２０が装着される検出部位は、この例においては、手１０００における人差し指の根元から第２指関節までの間の一部であるものとするが、脈波を検出できる部位であればどの部位であってもよい。脈波検出部２０は、固定バンド４０によって固定されることにより、検出部位に装着される。このとき、固定バンド４０は、脈波検出部２０を覆った状態であり、脈波検出部２０の受光部には固定バンド４０の外側からの光が到達しないように遮光する構成である。
【００１８】
脈波検出部２０は、以下のようにして脈波を検出し、検出結果を示す検出波形信号Ｌを出力する。脈波検出部２０は、発光部（例えば、緑色ＬＥＤ（Light Emitting Diode））と受光部とを有する。脈波検出部２０は、装置本体１０からケーブル３０を介して供給された電力に応じた光を発光部から照射する。脈波検出部２０は、発光部からの光のうち、毛細血管中のヘモグロビンによって反射した光を受光部により受光し、受光レベルに応じた信号を、検出波形信号Ｌとして、ケーブル３０を介して装置本体１０に供給する。
【００１９】
図２は、実施形態における脈波測定装置１の構成を説明する図である。脈波測定装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２、
ＲＯＭ（Read Only Memory）１３、操作部１４、表示部１５、発振回路１６、計時回路１７、Ａ／Ｄ変換回路１８、増幅回路１９を有する装置本体１０と、脈波検出部２０とを有する。増幅回路１９および脈波検出部２０を除く各構成は、バスを介して接続されている。
【００２０】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に記憶されている制御プログラムにしたがって、各部の制御およびデータの転送などを行う。ＲＡＭ１２は、、検出波形信号Ｌなどの生体情報、およびＣＰＵ１１における制御プログラムの実行中に発生する各種データを一時記憶する。ＣＰＵ１１は制御プログラムを実行することにより、心房細動判定機能を実現し、脈波測定装置１を心房細動判定装置として機能させる。なお、ＣＰＵ１１は、制御プログラムを実行することにより、心房細動判定機能以外の様々な機能を実現するようにしてもよい。これらの機能は、例えば、ユーザーが操作部１４を操作することにより実現されるようにすればよい。
【００２１】
操作部１４は、上述したように、ユーザーの指示を脈波測定装置１に入力するためのボタンスイッチなどを有する。操作部１４は、ユーザーによって操作されると、ＣＰＵ１１に対して、操作内容を示す操作信号を出力する。
表示部１５は、上述したように、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスを有し、ＣＰＵ１１によって表示内容が制御される。この表示内容は、例えば、時刻表示、各種メニュー画面、脈波測定結果、心房細動の判定結果などを示す各種画像である。
発振回路１６は、制御の基礎となるクロック信号をＣＰＵ１１に供給する。
計時回路１７は、ＣＰＵ１１の制御により、時間を計測する。
【００２２】
増幅回路１９は、脈波検出部２０からケーブル３０を介して供給された検出波形信号Ｌを増幅する。増幅時のゲインは、ＣＰＵ１１の制御により設定される。
Ａ／Ｄ変換回路１８は、増幅回路１９において増幅されたアナログ信号の検出波形信号Ｌを、デジタル信号に変換する。この例においては、サンプリング周波数は１００Ｈｚであり、脈波から得られるＲＲ間隔に比べて十分高い周波数となっている。また、この例においては、量子化は１０ビットで行われる。なお、サンプリング周波数、量子化ビットについては、必要とする精度に応じて異なる値に決められていてもよい。
続いて、ＣＰＵ１１によって実現される心房細動判定装置の機能構成（心房細動判定機能）について説明する。
【００２３】
［機能構成］
図３は、実施形態における心房細動判定装置１００の機能構成を説明する図である。心房細動判定装置１００は、ノイズ低減部１１１、ＲＲ間隔算出部１１２、パワー算出部１１３、判定部１１４、および表示制御部１１５を有するとともに、各種データの記憶領域となる検出波形信号記憶領域１２１、ＲＲ波形信号記憶領域１２２、およびパワー波形信号記憶領域１２３の各機能構成により実現される。
【００２４】
検出波形信号記憶領域１２１は、Ａ／Ｄ変換回路１８によってデジタル信号に変換された検出波形信号Ｌが記憶されるＲＡＭ１２上に設けられた領域である。
ノイズ低減部１１１は、検出波形信号記憶領域１２１に記憶された検出波形信号Ｌから、ＲＲ間隔に相当する周波数帯域以外の体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施して出力する。フィルター処理としては、例えば、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター、適応フィルターなどによる処理である。ノイズ低減部１１１において体動ノイズ成分が低減された検出波形信号Ｌについては、一旦ＲＡＭ１２において記憶されるようにしてもよい。検出波形信号記憶領域１２１およびノイズ低減部１１１は、ＲＲ間隔算出部１１２において周波数解析に用いられる検出波形信号Ｌを取得する取得部として機能する。
【００２５】
なお、この処理においては体動ノイズ成分が低減され、その影響が検出波形信号Ｌから減少することにはなるが、背景技術として示した技術（特許文献１、非特許文献１）において精密な心房細動の判定ができるほど、正確なＲＲ間隔を計測することができるまでには至らない。
【００２６】
ＲＲ間隔算出部１１２は、ノイズ低減部１１１において体動ノイズ成分が低減された検出波形信号Ｌについて、サンプリング毎にフレームを切り出し、短時間での周波数解析（ＳＴＦＴ（Short-Time Fourier transform）解析）により周波数スペクトルを算出する。そして、ＲＲ間隔算出部１１２は、算出した周波数スペクトルに基づいて、フレーム毎にＲＲ間隔に相当するパラメータを算出し、このパラメータの時間変化を示すＲＲ波形信号ＦＲＲを、ＲＡＭ１２上に設けられた領域のＲＲ波形信号記憶領域１２２に記憶する。
【００２７】
算出されるパラメータは、この例においては、フレーム内におけるＲＲ間隔の平均を示す値（平均脈波ＲＲ間隔）であり、例えば、周波数スペクトルの最大ピークとなる周波数である。したがって、ＲＲ波形信号ＦＲＲは、平均脈波ＲＲ間隔の時間変化を示すことになる。ＲＲ間隔算出部１１２における処理により、ノイズ低減部１１１において体動ノイズが完全に除去されなくても、ＲＲ波形信号ＦＲＲに含まれる体動ノイズの影響を大幅に低減することができる。
【００２８】
図４は、検出波形信号Ｌの周波数解析を行うときのフレームを説明する図である。図４に示す波形は検出波形信号Ｌの波形の例である。図４に示すように、各フレームの時間は、この例においては４秒であり、１秒毎にサンプリングされ周波数解析が行われる。すなわち、各フレームは１秒ずつずれて設定され、次のフレームと３秒間オーバーラップしている。このように、サンプリングタイミング、フレームが設定されているため、平均脈波ＲＲ間隔はＲＲ間隔の４秒間における平均値であり、ＲＲ波形信号ＦＲＲは１秒毎の平均脈波ＲＲ間隔の変化を示すものとなる。
【００２９】
図５は、ＲＲ間隔算出部１１２における周波数特性を説明する図である。ＲＲ間隔算出部１１２において、上述のように設定したフレームで周波数解析を行うことは、移動平均処理における周波数特性が重畳することと同等である。図５に示す周波数特性は、フレームの時間の４秒に相当する０．２５Ｈｚおよびその整数倍の周波数において谷が生じ、山の頂点を結ぶような全体的な傾向として、高周波数になるほどレベルが低くなる、すなわち、マイナスの傾きを持つ周波数特性となっている。フレームの時間が長くなるほど、この傾きは急になる。一方、フレームの時間が短くなると、傾きが「０」に近づくことになるが、検出波形信号Ｌにおける体動ノイズ成分の残存が多くなってしまう。そのため、フレーム時間は１秒以上５秒以下、望ましくは２秒以上４秒以下とするとよい。
【００３０】
ここで、心房細動判定装置１００の機能構成の説明を中断し、体動ノイズがほとんど存在しない理想的な心電図の波形信号から得られたＲＲ間隔（心電ＲＲ間隔）を用いて、背景技術として示した非特許文献１に開示された技術により心房細動を判定する場合について説明する。また、この説明と対比して、この心電図の波形信号に対して、ＲＲ間隔算出部１１２における処理を施した波形信号（平均心電ＲＲ間隔）を用いて、非特許文献１に開示された技術によっては心房細動を判定することができないことについて説明する。
【００３１】
図９は、非特許文献１における技術を用いた心房細動の判定方法を説明する図である。図９は、心電ＲＲ間隔の変動を示す波形信号について、４８０秒間を１フレームとし、そのフレームにおいて０．０１Ｈｚから０．２Ｈｚの帯域で周波数解析を行い、ピーク周波数とパワーとを対数変換して表したグラフである。図９（ａ）は、心房細動を発症していないときの心電ＲＲ間隔を用いた場合を示し、図９（ｂ）は、心房細動を発症しているときの心電ＲＲ間隔を用いた場合を示している。図中の直線は、プロットされたデータから得られる１次回帰直線を示す。これらのグラフから、１次回帰直線の傾きβと相関係数γとを算出すると、以下に示す結果となる。
【００３２】
図９（ａ）に示す心房細動を発症していない場合においては、γ＝−０．７２、β＝−１．２９となる。また、図９（ｂ）に示す心房細動を発症している場合においては、γ＝−０．０７、β＝−０．１３となる。このように、心房細動を発症している場合には、相関がなくなって白色雑音状になり、また、傾きβが「０」に近づくことがわかる。
一方、図９に示す場合と同じ心電ＲＲ間隔の変動を示す波形信号について、上述したＲＲ間隔算出部１１２における処理を施した波形信号（平均心電ＲＲ間隔）を用いて、同様の解析を行った場合について、図１０を用いて説明する。
【００３３】
図１０は、ＲＲ間隔算出部１１２の処理を施してから非特許文献１における技術を用いた心房細動の判定方法に適用した場合を説明する図である。図１０においても、平均心電ＲＲ間隔の変動を示す波形信号について、４８０秒間を１フレームとし、そのフレームにおいて０．０１Ｈｚから０．２Ｈｚの帯域で周波数解析を行い、ピーク周波数とパワーとを対数変換して表したグラフである。図１０（ａ）は、心房細動を発症していないときの心電ＲＲ間隔を用いた場合を示し、図１０（ｂ）は、心房細動を発症しているときの心電ＲＲ間隔を用いた場合を示している。図中の直線は、プロットされたデータから得られる１次回帰直線を示す。
【００３４】
図１０（ａ）に示す心房細動を発症していない場合においては、γ＝−０．６８、β＝−１．４０となる。また、図１０（ｂ）に示す心房細動を発症している場合においては、γ＝−０．４１、β＝−１．０２となる。このように、非特許文献１に示す技術を適用した場合、心電ＲＲ間隔を用いたときには、図９に示すように心房細動の有無による違いが明確である。一方で、体動ノイズの影響を低減するために、平均心電ＲＲ間隔を用いたときには、図１０に示すように、心房細動の発症の有無によるγ、βの有意差がなく、このデータからは心房細動の有無の判定が困難である。
【００３５】
これは、上述した図５に示す周波数特性が重畳して現れ、傾きβがマイナス側に変化することが原因である。したがって、体動ノイズの影響を低減するために、ＲＲ間隔算出部１１２における処理を行うと、非特許文献１における技術を適用して心房細動の有無を判定することはできない。
一方で、心房細動が発症すると、図９（ｂ）に示すように相関がなくなって白色雑音状になるが、図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較したときに、高周波数帯域側においてパワーが増大しているとも言える。本発明においては、このパワーの増大を指標として用いる構成である。
【００３６】
例えば、図９、図１０に示す例において、０．２Ｈｚ近傍の周波数帯域についてパワーを比較すると、以下のようになる。まず、心電ＲＲ間隔を用いた場合、心房細動を発症していないときのパワーが「１．５９」、心房細動を発症しているときのパワーが「４．９７」となる。また、平均心電ＲＲ間隔を用いた場合、心房細動を発症していないときのパワーが「０．０５」、心房細動を発症しているときのパワーが「０．３０」となる。このように、心房細動を発症しているときには、発症していないときに比べて、この周波数帯域のパワーが数倍に増加して有意差が見られる。したがって、この周波数帯域におけるパワーの変化は、心房細動の有無を判定する指標となり得る。
【００３７】
図３に戻って説明を続ける。パワー算出部１１３は、ＲＲ波形信号記憶領域１２２に記憶されたＲＲ波形信号ＦＲＲについて、短時間での周波数解析（ＳＴＦＴ解析）を行い、得られる周波数スペクトルに基づいて、一部の周波数帯域（以下、算出周波数帯域という）のパワー（以下、帯域パワーという）を算出する。パワー算出部１１３は、算出した帯域パワーの時間変化を示すパワー波形信号Ｐａを、ＲＡＭ１２上に設けられた領域のパワー波形信号記憶領域１２３に記憶する。
【００３８】
図６は、ＲＲ波形信号ＦＲＲの周波数解析を行うときのフレームを説明する図である。図６に示す波形はＲＲ波形信号ＦＲＲの波形の例である。図６に示すように、各フレームの時間は、この例においては１２０秒であり、６０秒毎にサンプリングされ周波数解析が行われる。すなわち、各フレームは６０秒ずつずれて設定され、次のフレームと６０秒間オーバーラップしている。
【００３９】
また、パワー算出部１１３において帯域パワーが算出される上述の算出周波数帯域は、予め決められ、この例においては、０．２５Ｈｚから０．５Ｈｚまでの帯域であるものとする。これは、図５に示す周波数特性の２つの谷（０．２５Ｈｚ、０．５Ｈｚの谷）の間として決められている。これは、谷の部分におけるパワーは抑えられてしまうことから心房細動の有無の判定にはほとんど寄与しないため、心房細動の有無の判定に寄与する部分を中心に算出周波数帯域が決められている。すなわち、０．３Ｈｚから０．４５Ｈｚまでの帯域といったように、算出周波数帯域は、さらに、周波数特性の谷の部分が除かれて、山の部分だけが含まれるように、その範囲が狭くなるように設定されていてもよい。
【００４０】
ここで、算出周波数帯域の最低周波数（下限）と最高周波数（上限）とは、この例においては、ＲＲ間隔算出部１１２における周波数特性、すなわちＲＲ間隔算出部１１２における周波数解析で用いるフレームの時間に応じて決められていた。一方で、上下限の周波数のいずれか一方、または双方の周波数は、必ずしもフレームの時間に応じて決められていなくてもよい。
【００４１】
算出周波数帯域の最低周波数は、図９、図１０に示すように、パワーの変化が明確となる０．１Ｈｚ以上、望ましくは０．２Ｈｚ以上であるとよい。このとき、最低周波数は、上述したように、ＲＲ間隔算出部１１２における周波数解析で用いるフレームの時間の逆数以上であることがさらに望ましい。
また、算出周波数帯域の最高周波数は、ナイキスト周波数による影響を考え、ＲＲ間隔算出部１１２における周波数解析のサンプリング周波数の１／２以下であることが望ましい。このとき、最高周波数は、上述したように、ＲＲ間隔算出部１１２における周波数解析で用いるフレームの時間の逆数の２倍以下であることがさらに望ましい。
【００４２】
図３に戻って説明を続ける。判定部１１４は、パワー波形信号記憶領域１２３に記憶されたパワー波形信号Ｐａについて、特定の判定条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じた情報を出力する。特定の判定条件とは、この例においては、判定時点から過去３０分の観測時間に対して、パワー波形信号Ｐａの値（帯域パワー）が、予め決められた閾値Ｐｔｈ（例えば「１」）を超えた時間が５０％以上の割合となることである。すなわち、この特定の判定条件を満たす場合には、その判定時点において心房細動であると判定する。
【００４３】
なお、特定の判定条件は、様々に設定可能であり、パワー波形信号Ｐａの値が一定時間にわたって閾値Ｐｔｈを超えた場合に心房細動であると判定されるようにしてもよい。また、３０分の観測時間に対して、閾値Ｐｔｈを超えた時間が５０％未満であっても、閾値Ｐｔｈを超えた回数が一定回数を超えていることを条件として、心房細動であると判定されるようにしてもよいし、３０分間の帯域パワーの積分値が一定の値を超えていれば、心房細動であると判定されるようにしてもよい。
また、リアルタイムの判定で無ければ、上記の過去３０分の観測時間ではなく、例えば、判定時点の前後１５分ずつの観測時間としてもよい。
【００４４】
図７は、心房細動として判定された期間を説明する図である。図７に示す波形は、パワー波形信号Ｐａの波形の例であり、２４時間にわたって脈波を検出して得られた波形である。期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、判定部１１４によって心房細動であると判定された期間を示している。この期間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃにおいては、図７に示すように、パワー波形信号Ｐａの値が、大きくなっている。
【００４５】
図３に戻って説明を続ける。判定部１１４は、心房細動であると判定すると、その判定結果を示す情報を表示制御部１１５に出力する。判定部１１４から出力される情報は、例えば、心房細動であることの判定を示す情報など、心房細動の有無に関する情報であればよい。情報表示制御部１１５は、判定部１１４から出力された情報に基づいて、表示部１５の表示内容を制御し、心房細動であると判定されたことを示す画像を表示させる。ユーザーは、この表示内容を見ることにより、心房細動であるか否かを確認することができる。なお、この表示内容は、リアルタイムに心房細動の判定結果を示す表示であってもよいし、心房細動であると判定された期間を示す表示であってもよい。
以上が、心房細動判定装置１００の機能構成の説明である。続いて、心房細動判定装置１００の動作（心房細動判定処理）について、図８を用いて説明する。
【００４６】
［心房細動判定処理］
図８は、実施形態における心房細動判定処理を説明するフローチャートである。まずユーザーが操作部１４を操作し、心房細動の判定処理を開始する指示が入力されると、ＣＰＵ１１は、図８に示すフローを開始する。ＣＰＵ１１は、ユーザーが操作部１４を操作して、判定処理を終了する指示が入力されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ＣＰＵ１１は、判定処理を終了する指示が入力されている場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）には、心房細動の判定処理を終了する。
【００４７】
ＣＰＵ１１は、判定処理を終了する指示が入力されていない場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）には、脈波検出部２０において脈波を検出させて検出波形信号Ｌを測定し（ステップＳ１２０）、ノイズ低減部１１１により体動ノイズ低減処理を行う（ステップＳ１３０）。このとき、ＣＰＵ１１は、検出波形信号ＬをＲＡＭ１２の検出波形信号記憶領域１２１に記憶に記憶するが、体動ノイズ低減処理を行った検出波形信号Ｌを記憶するようにしてもよい。
【００４８】
ＣＰＵ１１は、体動ノイズ低減処理を行った波形信号がＲＡＭ１２に１フレーム蓄積されたか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ＣＰＵ１１０は、１フレームの蓄積がされていない場合（ステップＳ１４０；Ｎｏ）には、ステップＳ１１０に戻って処理を続ける。一方、１フレームの蓄積がされた場合（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ１１は、ＲＲ間隔算出部１１２により平均脈波ＲＲ間隔を算出する（ステップＳ２１０）。
【００４９】
ＣＰＵ１１は、ＲＲ間隔算出部１１２により算出した平均脈波ＲＲ間隔をＲＲ波形信号記憶領域１２２に記憶する（ステップＳ２２０）。この記憶領域に記憶された平均脈波ＲＲ間隔の時間変化はＲＲ波形信号ＦＲＲとなる。
ＣＰＵ１１は、ＲＲ波形信号記憶領域１２２に記憶されたＲＲ波形信号ＦＲＲが１フレーム蓄積されたか否かを判定する（ステップＳ２３０）。ＣＰＵ１１０は、１フレームの蓄積がされていない場合（ステップＳ２３０；Ｎｏ）には、ステップＳ１１０に戻って処理を続ける。一方、１フレームの蓄積がされた場合（ステップＳ２３０；Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ１１は、パワー算出部１１３により帯域パワーを算出する（ステップＳ３１０）。
【００５０】
ＣＰＵ１１は、パワー算出部１１３により算出した帯域パワーをパワー波形信号記憶領域１２３に記憶する（ステップＳ３２０）。この記憶領域に記憶された帯域パワーの時間変化はパワー波形信号Ｐａとなる。
ＣＰＵ１１は、記憶されているパワー波形信号Ｐａを参照し、判定部１１４により、過去３０分における帯域パワーの５０％以上が閾値Ｐｔｈを超えていることという心房細動の判定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４１０）。ＣＰＵ１１は、判定条件を満たしていないと判定した場合（ステップＳ４１０；Ｎｏ）には、ステップ１１０に戻って処理を続ける。
一方、ＣＰＵ１１は、判定条件を満たしていると判定した場合（ステップＳ４１０；Ｙｅｓ）には、表示制御部１１５により心房細動であることの判定結果を表示部１５に表示させ（ステップＳ４２０）、ステップＳ１１０に戻って処理を続ける。
【００５１】
なお、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１１０からステップＳ１４０の処理をステップＳ１４０の判定にかかわらず繰り返し実行してもよい。この場合、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１４０においてＹｅｓとなる度に、ステップＳ１１０からステップＳ１４０の処理と並行して、ステップＳ２１０以降の処理を実行するようにしてもよい。このとき、ステップＳ２３０におけるＮｏの場合、または、ステップＳ４１０におけるＮｏの場合には、並行して実行したステップＳ２１０以降の処理を終了するようにすればよい。
以上が、心房細動判定処理の説明である。
【００５２】
このように、本発明の実施形態における脈波測定装置１においては、１拍毎の脈波ＲＲ間隔の代わりに平均脈波ＲＲ間隔を計測することにより体動ノイズの影響を低減しつつ、心房細動の判定を行うことができる。
【００５３】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
［変形例１］
上述した実施形態においては、検出波形信号Ｌは、脈波検出部２０において脈波を検出した結果を示す信号であったが、心電を検出した結果として得られる波形信号であってもよい。すなわち、ＲＲ間隔に相当するパラメーターが取得可能な波形信号であればよい。
【００５４】
［変形例２］
上述した実施形態においては、心房細動判定装置１００の機能構成としてノイズ低減部１１１が設けられていたが、必ずしも設けられていなくてもよい。この場合には、ＲＲ間隔算出部１１２は、検出波形信号記憶領域１２１から周波数解析を行う検出波形信号Ｌを取得すればよい。
【００５５】
［変形例３］
上述した実施形態においては、心房細動判定装置１００は、脈波測定装置１において実現されていたがが、パーソナルコンピューターなどの情報処理装置において実現されるようにしてもよい。この場合には、情報処理装置は、予め測定された検出波形信号Ｌを外部装置から取得して、検出波形信号記憶領域１２１に記憶するようにすればよい。そして、情報処理装置は、この検出波形信号Ｌを心房細動判定処理により解析して、心房細動の有無を判定すればよい。
【００５６】
［変形例４］
上述した実施形態においては、装置本体１０と脈波検出部２０とは、ケーブル３０により有線で接続されていたが、無線により接続されていてもよい。この場合には、装置本体１０と脈波検出部２０とは、脈波検出部２０の制御に必要な制御信号および脈波検出部２０において生成される検出波形信号Ｌなどの各種信号を無線通信によりやり取りすればよい。また、装置本体１０および脈波検出部２０のそれぞれにおいて電力を供給可能な電池などの構成を有するようにすればよい。
【００５７】
［変形例５］
上述した実施形態においては、心房細動の判定結果が表示部１５に表示され、ユーザーに報知されていたが、音、振動などにより報知されるようにしてもよい。例えば、音でユーザーに報知する場合には、スピーカー、および判定部１１４からの情報に基づいて、スピーカーの放音内容を制御する音制御部を設ければよい。また、振動でユーザーに報知する場合には、振動アクチュエーター、および判定部１１４からの情報に基づいて、振動アクチュエーターの振動内容を制御する振動制御部を設ければよい。このように、実施形態における表示制御部１１５および表示部１５は、心房細動の判定結果に応じてユーザーに報知する報知部として概念することもできる。
【００５８】
［変形例６］
上述した実施形態における制御プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、脈波測定装置１は、各プログラムをネットワーク経由でダウンロードしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…脈波測定装置、１０…装置本体、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＡＭ、１３…ＲＯＭ、１４…操作部、１５…表示部、１６…発振回路、１７…計時回路、１８…Ａ／Ｄ変換回路、１９…増幅回路、２０…脈波検出部、３０…ケーブル、４０…固定バンド、５０…リストバンド、１００…心房細動判定装置、１１１…ノイズ低減部、１１２…ＲＲ間隔算出部、１１３…パワー算出部、１１４…判定部、１１５…表示制御部、１２１…検出波形信号記憶領域、１２２…ＲＲ波形信号記憶領域、１２３…パワー波形信号記憶領域、１０００…手
【図１】
2015205187.tif 000003
【図２】
2015205187.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月8日(2015.7.8)
【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】
ユーザーの脈波信号を取得する脈波信号取得部と、
前記脈波信号のノイズ低減処理を行うノイズ低減部と、
前記ノイズ低減部からの出力信号に対し、所定期間のフレームを時系列に沿って前記フレームの一部が互いに重複するように複数設定し、前記フレームごとに周波数解析を行う周波数解析部と、
前記周波数解析部における解析結果を用いて、心房細動の有無の判定処理を行う判定処理部と、
を備える心房細動判定装置。
【請求項２】
前記ユーザーの体動信号を取得する体動信号取得部を備え、
前記ノイズ低減部は、前記体動信号に基づいて前記ノイズ低減処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の心房細動判定装置。
【請求項３】
前記周波数解析部における解析結果を記憶する記憶部を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の心房細動判定装置。
【請求項４】
前記フレームの前記所定時間は、１秒以上５秒以下である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
【請求項５】
前記フレームの前記所定時間は、２秒以上４秒以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の心房細動判定装置。
【請求項６】
前記フレームの一部が互いに重複する期間は、１秒以上である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
【請求項７】
前記判定処理部は、
前記心房細動の有無の判定処理として、前記第１期間よりも長い第３期間分の前記周波数解析部における解析結果に基づいて、第２の周波数解析を行い、第２の周波数解析結果に基づき、前記心房細動の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
【請求項８】
前記判定処理部は、前記第２の周波数解析結果に基づき、所定周波数帯域におけるパワーの時間変化を算出し、前記パワーの時間変化が特定の条件を満たすか否かに応じて心房細動の有無を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載の心房細動判定装置。
【請求項９】
前記判定処理部によって出力された情報に基づいてユーザーに報知する報知部を備える
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
【請求項１０】
前記ユーザーの脈波信号を出力する脈波検出部を備える
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
【請求項１１】
ユーザーの脈波信号を取得する脈波信号取得ステップと、
前記脈波信号のノイズ低減処理を行うノイズ低減ステップと、
前記ノイズ低減ステップの出力信号に対し、所定期間のフレームを時系列に沿って前記フレームの一部が互いに重複するように複数設定し、前記フレームごとに周波数解析を行う周波数解析ステップと、
前記周波数解析ステップにおける解析結果に基づいて、心房細動の有無の判定処理を行う判定処理ステップと、
を備える心房細動判定方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
ユーザーの脈波信号を取得し、
前記脈波信号のノイズ低減処理を行い、
前記ノイズ低減処理を行った前記脈波信号に対し、所定期間のフレームを時系列に沿って、前記フレームの一部が互いに重複するように複数設定し、前記フレームごとに周波数解析を行い、
前記周波数解析部における解析結果に基づいて、心房細動の有無を判定する処理
を実行させるためのプログラム。