(57)【要約】【課題】簡便な構成により自律神経機能異常と低酸素血症や睡眠時呼吸障害などの各生体情報相互の関連を明瞭且つ簡便に知り診断に用いることが可能な構成を提供する。【解決手段】パルスオキシメータにより経皮的な照射光に対する透過光から、動脈血酸素飽和度と、心拍変動に基づく自律神経機能の推移とを継続的なデータとして作成し、同一の時系列上で対比観察可能とするシステムとして構成する。【選択図】図１
2008110108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
哺乳動物の(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を、共通の時系列に沿って相互に対比可能なように、所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報を生成する方法であって、
哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、発光手段から複数の異なる波長光を継続的に照射し、受光手段にてこの照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を継続的に計測し、第1の検出手段にて、この継続的に得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における前記複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを、前記照射を行った時系列に沿って継続的に生成する第1の工程と、
前記脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、第2の検出手段が、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを前記時系列に沿って継続的に生成する第2の工程と、
前記生成された継続的な心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、第3の検出手段が、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを前記時系列に沿って継続的に生成する第3の工程と、
前記それぞれ継続的に生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、継続的生理情報生成手段が、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための継続的生理情報を生成する第4の工程と、を備えたことを特徴とする生理情報を生成する方法。
【請求項２】
哺乳動物の、(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報を生成する方法であって、
哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、発光手段から複数の異なる波長光を照射し、受光手段にてこの照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を計測し、第1の検出手段にて、この得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における前記複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを生成する第1の工程と、
前記脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、第2の検出手段が、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを生成する第2の工程と、
前記生成された心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、第3の検出手段が、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを生成する第3の工程と、
前記それぞれ生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、生理情報生成手段が、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報、を生成する第4の工程と、を備えたことを特徴とする生理情報を生成する方法。
【請求項３】
前記第3の検出手段は、下記する(c)〜(i)の内の少なくともいずれかを用いて前記自律神経指標値を生成することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の生理情報を生成する方法。
(c) 連続した前記心拍間隔のパワースペクトルにおける高周波領域成分値。
(d) 連続した前記心拍間隔のパワースペクトルにおける低周波領域成分値。
(e) 連続した前記心拍間隔のパワースペクトルにおける、低周波領域成分値を高周波領域成分値で除した値。
(f) 連続した前記心拍間隔の標準偏差値。
(g) 連続した前記心拍間隔の５分ごとのセグメントの標準偏差の平均値。
(h) 連続した前記心拍間隔において、隣り合った心拍間隔の差の自乗の平均値の平方根。
(i) 連続した前記心拍間隔において、隣り合った心拍間隔の差が50msを超える比率。
【請求項４】
更に、前記所定表示手段による表示及び／又は前記所定印刷手段により印刷を行うための下記する(j)〜(l)の内の少なくともいずれかの情報、を生成する第５の工程を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の生理情報を生成する方法。
(j) 測定全期間中もしくはその中の任意の設定期間中に前記動脈血酸素飽和度が任意の設定値以下となった時間やその時間比率。
(k) 測定全期間中もしくはその中の任意の設定期間中に発生した一過性の前記動脈血酸素飽和度低下の回数（ｄｉｐ数）。
(l) 前記動脈血酸素飽和度の1時間あたりの平均低下回数である、酸素飽和度低下指数（ODI：Oxygen Desaturation Index）。
【請求項５】
哺乳動物の(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を、共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段での表示及び／又は所定印刷手段での印刷の制御を行うためのコンピュータプログラムであって、
「哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、発光手段から複数の異なる波長光を継続的に照射し、受光手段にてこの照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を継続的に計測し、第1の検出手段にて、この継続的に得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における前記複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを、前記照射を行った時系列に沿って継続的に生成する第1の工程と、
前記脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、第2の検出手段が、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを前記時系列に沿って継続的に生成する第2の工程と、
前記生成された継続的な心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、第3の検出手段が、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを前記時系列に沿って継続的に生成する第3の工程と、
前記それぞれ継続的に生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、継続的生理情報生成手段が、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための継続的生理情報を生成する第4の工程と、を備えたことを特徴とする生理情報を生成する方法」において、
少なくとも前記第3の工程を前記第３の検出手段が、前記第4の工程を前記継続的生理情報生成手段がそれぞれ実行するために設けられた制御手段が実行すべき制御コードを有してなることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
哺乳動物の(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を、共通の時系列に沿って相互に対比可能なように、所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報生成システムであって、
（ア）哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、複数の異なる波長光を継続的に照射する発光手段、
（イ）この照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を継続的に計測する受光手段、
（ウ）この継続的に得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における前記複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを、前記照射を行った時系列に沿って継続的に生成する第1の検出手段、
（エ）前記脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを前記時系列に沿って継続的に生成する第2の検出手段、
（オ）前記生成された継続的な心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを前記時系列に沿って継続的に生成する第3の検出手段、
（カ）前記それぞれ継続的に生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための継続的生理情報を生成する継続的生理情報生成手段、を備えたことを特徴とする生理情報生成システム。
【請求項７】
哺乳動物の、(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報生成システムであって、
（ア）哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、複数の異なる波長光を照射する発光手段、
（イ）この照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を計測する受光手段、
（ウ）この得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における前記複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを生成する第1の検出手段、
（エ）前記脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを生成する第2の検出手段、
（オ）前記生成された心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを生成する第3の検出手段、
（カ）前記それぞれ生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報を生成する生理情報生成手段、を備えたことを特徴とする生理情報生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、哺乳動物特に人間の動脈血酸素飽和度と自律神経機能を測定することにより、自律神経機能と低酸素血症や睡眠時呼吸障害等の病態との関連を得ることで、医療者がより正確な診断・治療をすることを目的とする、生理情報を生成する方法、コンピュータプログラム、生理情報生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自律神経機能の異常には循環器疾患や代謝性疾患などさまざまな因子が関与していると言われており、その中の一つとして、低酸素血症や睡眠時呼吸障害が交感神経の亢進に関与することが指摘されている。
低酸素血症は、換気機能が低下し動脈血中の酸素飽和度が少なくなった状態で、各種の肺疾患や下記する睡眠時呼吸障害などにより生ずる。
【０００３】
睡眠時呼吸障害のなかで、特に睡眠時無呼吸症候群（以下、SAS:Sleep Apnea Syndromeともいう）は、国土交通省自動車交通局によるインターネット上で公開済みのホームページである「「睡眠時無呼吸症候群」に注意しましょう！」http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha03/09/090318/090318.pdfにも記載があるように、睡眠時に呼吸が止まった状態（無呼吸）が断続的に繰り返される病気であり、呼吸の断続の結果、十分に睡眠をとることが出来ず、日中強い眠気を感じたり居眠りがちになったりするものである。集中力や活力に欠けるなどの状態になり、漫然運転や居眠り運転により事故などが発生しやすくなることや、高血圧や動脈硬化など循環器疾患に関与することが指摘されているため、社会的にも大きな注目を集めつつある。
SASは、医学的には、呼吸が１0秒以上停止する無呼吸の状態が睡眠中に３０回以上生じるか、睡眠1時間あたり無呼吸が５回以上生じるものをいう。
【０００４】
心電図のピークの間隔（R-R間隔）の1拍ごとの変動（ゆらぎ）を心拍変動と呼ぶ。この心拍変動は心臓洞結節を支配する自律神経系（交感神経・副交感神経）のゆらぎに起因していると言われている。従来では、心電図から得られる心拍変動により自律神経機能を測定しているが、心電図測定のためには電極を体に貼り付ける必要があり、被験者の負担が大きい。
【０００５】
そのため、より簡易的な方法として、心電図波形の代わりに脈波波形を用い、精度良く自律神経機能を測定する方法が、特開2003-339651号公報（特許文献１）に開示されている。また、脈波波形から測定された自律神経指標より、睡眠状態を判定する方法が特開2005-279113号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開2003-339651号公報
【特許文献２】特開2005-279113号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自律神経機能には循環器疾患や代謝性疾患などさまざまな疾患や因子が関与しており、その中の一つとして、低酸素血症や睡眠呼吸障害が交感神経の亢進に関与することが指摘されている。ところがこれらの疾患を有することが予想される被験者に対しては、上記の特許文献１，あるいは特許文献２に記載の自律神経指標のみの測定を行おうとする従来技術では、動脈血酸素飽和度を測定できない為、これら疾患のより正確な診断を行うことが困難であり、簡便かつ、より測定項目の充実した測定方法が望まれている。
【０００８】
一方、SASの確定診断には、睡眠ポリグラフィー（以下、PSG:Polysomnography）と呼ばれる入院を必要とする睡眠検査が必要であるが、このPSGは下記するように高額な機器設備と訓練された技師の医療従事を必要とし、被験者の負担も少なくないのでSAS診療の拡大が従来は困難であった。
【０００９】
すなわち、上記のPSGは、呼吸気流、いびき音、動脈血酸素飽和度(SpO2)といった基礎的な項目に加え、脳波や筋電図、眼球の動きなど、より詳細な生体情報を測定することで、睡眠の深さ（睡眠段階）、睡眠の分断化や覚醒反応の有無、睡眠構築、睡眠効率などを呼吸状態の詳細とあわせて定量的に算出するための検査である。
【００１０】
PSGを行うためには、患者は多くの場合２泊３日（一泊目がPSG実施、二泊目が治療における処方の決定）の日程で医療機関や、スリープラボと呼ばれる専用の検査施設に入院を行こない、睡眠ポリグラフィー測定記録装置と呼ばれる検査器具に付属する各種センサを患者の各体位部に装着し就寝する。そして睡眠中は上記の各センサからの出力信号が所定の記録媒体（パーソナルコンピュータのハードディスクや、メモリーカード等）に連続的に記録される。
記録後のデータは、医療従事者が直接検査データを解析するマニュアル解析、もしくは睡眠ポリグラフィー自動解析装置と呼ばれる専用の装置を用いて解析が行なわれる。
【００１１】
上記の自動解析の場合、複数の項目についての評価をまとめたレポートが自動的に作成される。
医療従事者は、PSGを行って得られた上記のレポートの記載内容に基づき、被験者が睡眠時無呼吸症候群に罹患しているか否かの診断（確定診断）を行う。
【００１２】
上記したようなPSGの実行運営を行うためには、多数の測定項目を記録できるように構成した睡眠ポリグラフィー測定記録装置や、それら多数の測定項目について解析を行うための睡眠ポリグラフィー自動解析装置を含めた諸設備と、患者が入院するための諸設備を設ける必要があるとともに、各種センサの患者への装着等を行う検査技師を配置する必要があり、これら検査のための設備設置と検査の運営とは検査実施者にとり大きな負担となるものであった。
【００１３】
本発明は、簡便な構成により自律神経機能異常と低酸素血症や睡眠時呼吸障害などの各疾患相互の関連を明瞭且つ簡便に知り診断に用いることが出来るので、これらの疾患に対する治療方針の策定や、行われた治療に対する効果の判定をする際に極めて有効な生理情報を生成する方法、コンピュータプログラム、生理情報生成システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明は下記する（１）〜（４）に記載の生理情報を生成する方法、（５）に記載のコンピュータプログラム、及び（６）〜（７）に記載の生理情報生成システムを提供する。
【００１５】
（１）哺乳動物の(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を、共通の時系列に沿って相互に対比可能なように、所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報を生成する方法であって、
哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、発光手段から複数の異なる波長光を継続的に照射し、受光手段にてこの照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を継続的に計測し、第1の検出手段にて、この継続的に得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを、照射を行った時系列に沿って継続的に生成する第1の工程と、
脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、第2の検出手段が、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを時系列に沿って継続的に生成する第2の工程と、
生成された継続的な心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、第3の検出手段が、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを時系列に沿って継続的に生成する第3の工程と、
それぞれ継続的に生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、継続的生理情報生成手段が、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための継続的生理情報を生成する第4の工程と、を備えたことを特徴とする生理情報を生成する方法。
【００１６】
（２）哺乳動物の、(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報を生成する方法であって、
哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、発光手段から複数の異なる波長光を照射し、受光手段にてこの照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を計測し、第1の検出手段にて、この得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを生成する第1の工程と、
脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、第2の検出手段が、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを生成する第2の工程と、
生成された心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、第3の検出手段が、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを生成する第3の工程と、
それぞれ生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、生理情報生成手段が、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報、を生成する第4の工程と、を備えたことを特徴とする生理情報を生成する方法。
【００１７】
（３）第3の検出手段は、下記する(c)〜(i)の内の少なくともいずれかを用いて自律神経指標値を生成することを特徴とする、（１）又は（２）に記載の生理情報を生成する方法。
(c) 連続した心拍間隔のパワースペクトルにおける高周波領域成分値。
(d) 連続した心拍間隔のパワースペクトルにおける低周波領域成分値。
(e) 連続した心拍間隔のパワースペクトルにおける、低周波領域成分値を高周波領域成分値で除した値。
(f) 連続した心拍間隔の標準偏差値。
(g) 連続した心拍間隔の５分ごとのセグメントの標準偏差の平均値。
(h) 連続した心拍間隔において、隣り合った心拍間隔の差の自乗の平均値の平方根。
(i) 連続した心拍間隔において、隣り合った心拍間隔の差が50msを超える比率。
【００１８】
（４）更に、所定表示手段による表示及び／又は所定印刷手段により印刷を行うための下記する(j)〜(l)の内の少なくともいずれかの情報、を生成する第５の工程を有することを特徴とする、（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の生理情報を生成する方法。
(j) 測定全期間中もしくはその中の任意の設定期間中に動脈血酸素飽和度が任意の設定値以下となった時間やその時間比率。
(k) 測定全期間中もしくはその中の任意の設定期間中に発生した一過性の動脈血酸素飽和度低下の回数（dip数）。
(l) 動脈血酸素飽和度の1時間あたりの平均低下回数である、酸素飽和度低下指数（ODI：Oxygen Desaturation Index）。
【００１９】
（５）哺乳動物の(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を、共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段での表示及び／又は所定印刷手段での印刷の制御を行うためのコンピュータプログラムであって、
「哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、発光手段から複数の異なる波長光を継続的に照射し、受光手段にてこの照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を継続的に計測し、第1の検出手段にて、この継続的に得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを、照射を行った時系列に沿って継続的に生成する第1の工程と、
脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、第2の検出手段が、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを時系列に沿って継続的に生成する第2の工程と、
生成された継続的な心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、第3の検出手段が、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを時系列に沿って継続的に生成する第3の工程と、
それぞれ継続的に生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、継続的生理情報生成手段が、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための継続的生理情報を生成する第4の工程と、を備えたことを特徴とする生理情報を生成する方法」において、少なくとも第3の工程を第３の検出手段が、第4の工程を継続的生理情報生成手段がそれぞれ実行するために設けられた制御手段が実行すべき制御コードを有してなることを特徴とするコンピュータプログラム。
【００２０】
（６）哺乳動物の(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を、共通の時系列に沿って相互に対比可能なように、所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報生成システムであって、
（ア）哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、複数の異なる波長光を継続的に照射する発光手段、
（イ）この照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を継続的に計測する受光手段、
（ウ）この継続的に得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを、照射を行った時系列に沿って継続的に生成する第1の検出手段、
（エ）脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを時系列に沿って継続的に生成する第2の検出手段、
（オ）生成された継続的な心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを時系列に沿って継続的に生成する第3の検出手段、
（カ）それぞれ継続的に生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態との時間的な推移を共通の時系列に沿って相互に対比可能なように所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための継続的生理情報を生成する継続的生理情報生成手段、を備えたことを特徴とする生理情報生成システム。
【００２１】
（７）哺乳動物の、(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段にて表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報生成システムであって、
（ア）哺乳動物の生体組織に対して経皮的に、複数の異なる波長光を照射する発光手段、
（イ）この照射光に基づく生体組織からの透過光又は反射光の受光強度を計測する受光手段、
（ウ）この得られた受光強度データ中の、動脈脈動に由来する脈波成分における複数波長光それぞれの吸収率の相違に基づいてこの哺乳動物の動脈血酸素飽和度のデータを生成する第1の検出手段、
（エ）脈波成分における強度ピークの時間間隔に基づいて、当該哺乳動物の心拍間隔のデータを生成する第2の検出手段、
（オ）生成された心拍間隔のデータにおける心拍間隔の変動に基づき、この哺乳動物の自律神経指標値のデータを生成する第3の検出手段、
（カ）それぞれ生成された動脈血酸素飽和度のデータと、自律神経指標値のデータとを用いて、この哺乳動物における(a)動脈血酸素飽和度と(b)自律神経機能状態とを所定表示手段に表示及び／又は所定印刷手段にて印刷を行うための生理情報を生成する生理情報生成手段、を備えたことを特徴とする生理情報生成システム。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、簡便な構成により自律神経機能異常と低酸素血症や睡眠時呼吸障害などの各生体情報相互の関連を明瞭且つ正確に知り診断に用いることが出来るので、これらの疾患に対する治療方針の策定や、行われた治療に対する効果の判定をする際に極めて有効な生理情報を生成する方法、コンピュータプログラム、生理情報生成システムを提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を援用して本発明に係る生理情報を生成する方法、コンピュータプログラム、生理情報生成システムを用いた最良の実施形態である睡眠時用生理情報計測システムの説明を行う。
【００２４】
〔睡眠時用生理情報計測システムの基本構成〕
本発明実施形態構成である睡眠時用生理情報計測システム20は、図1に示す如くの各構成を有している。
すなわち、脈波センサ1は、発光素子（発光ダイオードなど）と受光素子（フォトダイオードなど）を備える周知の光学式センサである。酸素飽和度を測定する為に、通常赤色光と赤外光の2種類の波長を継続的に被験者へ経皮的に照射して用いる。
【００２５】
脈波計測部2は、脈波センサ１の発光素子から継続的に照射される2波長の光を被験者に対して経皮的に照射する動作を制御する。またこの照射に対する透過光、あるいは装置の構成によっては反射光を、脈波センサ１の受光素子にて検出した受光量を出力信号に変換し、これら出力信号から被験者の動脈脈動に基づく脈波成分を分離し、２波長それぞれの継続的な脈波信号として制御部3に出力する。
【００２６】
制御部3は、本システム20全体を制御する機能を有する。
記憶部4は、上記の脈波信号データなどを継続的に記録する部分であり、具体的には公知のフラッシュメモリなどで実現される。
酸素飽和度処理部5は、脈波計測部2で得られた２波長の継続的な脈波信号から酸素飽和度を継続的に演算する部分である。
脈波データ処理部6は、脈波計測部2で得られた2波長の脈波信号の両方、あるいはどちらか1波長の脈波信号をもとに、その脈波ピークの間隔を用いて心拍間隔を継続的に演算算出する部分である。
【００２７】
睡眠時呼吸障害指標・低酸素血症指標演算部7では、酸素飽和度処理部5で演算を行った酸素飽和度の値から、例えば睡眠時無呼吸症や低酸素血症の指標とされている、SpO2がある一定値以下となった時間割合、一過性のSpO2低下（dip）の回数、酸素飽和度低下指数（ODI：Oxygen Desaturation Index）などを継続的に演算する。
【００２８】
自律神経指標演算部8では、例えば心拍間隔データを高速フーリエ変換法などの手法を用い、周波数スペクトルに分布し低周波領域（0.05〜0.15Hz付近）にあるパワースペクトル（LF成分）、高周波領域（0.15〜0.4Hz付近）にあるパワースペクトル（HF成分）を算出したり、心拍間隔データの標準偏差（SDNN）などを算出したりして、自律神経指標を継続的に演算する。
【００２９】
相関演算部9では、睡眠時呼吸障害指標・低酸素血症指標演算部７で得られた睡眠時呼吸障害指標・低酸素血症指標と自律神経指標演算部８で得られた自律神経指標の関連例えば相関などを演算する。具体的には例えば、SpO2がある一定値以下となった時間のHFもしくはLF/HFの値の演算や、dip発生時のHFもしくはLF/HFの値の演算、睡眠時間全体の上記ODIと上記SDNNの関係の演算などを行う。
表示部10は相関演算部9で行った演算の結果を表示する。
【００３０】
これら本システム20の各構成は、一体に構成しても良いし、あるいは別体の複数の構成に分離しても良い。
具体的には、脈波センサ1、脈波計測部2、制御部3及び記憶部4、あるいは脈波センサ1、脈波計測部2、制御部3、記憶部4、酸素飽和度処理部5及び脈波データ処理部6、又は任意の組み合わせを一体に構成し、残余の構成を図示しないこれらの構成の制御部と共に公知のパーソナルコンピュータ及びそこに組みつけられたアプリケーション・ソフトウェアとして実現する方法も考えられる。図1では脈波センサ1、脈波計測部2、制御部3及び記憶部4を一体とし、これを下記する如くの公知のパルスオキシメータ30として実現したものとして図示してある。
【００３１】
これらの各態様のように構成した本システム20は、臨床の現場において、自律神経指標を測定すると同時に低酸素血症や睡眠呼吸障害の検査のため酸素飽和度測定を極めて簡便且つ容易な操作のもとに合わせて行うことが可能となる。また既存のパルスオキシメータを一部改良して、本システム20が実現出来るので、本発明の実施が極めて容易に行えるメリットもある。
【００３２】
従来技術においては、この自律神経指標と酸素飽和度を同時に測定するためには、心電図計測装置とパルスオキシメータを併用する方法を用いるか、もしくは特許文献１のような自律神経を測定する為の脈波計とパルスオキシメータを併用するしかなかった。しかし、これらの方法では被験者の負担は大きく、臨床的には幅広く用いられないのが実態である。また、２つの異なる機器で測定した場合には、これらのデータを解析する時に両機器の時間的なずれを調整することが困難であり、これら複数の生理情報を互いに対比可能なように時系列に沿って観察することは困難であったところ、後記するように本システム20では解決をしたものである。
【００３３】
〔睡眠時用生理情報計測システムに用いられるパルスオキシメータ〕
ここで、本システム20の構成例においてその一部となりうる、公知のパルスオキシメータ30を説明する。
パルスオキシメータ30は、被験者の血液中における酸素の飽和濃度を測定し、測定結果を内部のメモリに記録保持して、操作に応じて外部へ出力して解析に供するための検査装置であって、例えば、本出願人が先に市販を行っている「メモリ付き腕時計型パルスオキシメータ」（商品名：ＰＵＬＳＯＸ−Ｍｅ３００）と類似な構成とすることも考えられる（図示しない）。あるいはこれらと異なる構成としてもよい。
【００３４】
上記のＰＵＬＳＯＸ−Ｍｅ３００を例にとると、公知資料たるその販売用パンフレット「パルスオキシメータ  ＰＵＬＳＯＸ−Ｍｅ300」（帝人ファーマ株式会社発行）にも記載されているように、動脈血の酸素化レベルと脈拍数を、非侵襲的に、連続的に計るための装置である。すなわち測定に際してはセンサ部を患者の指先に取り付けて指先に光をあてるだけで測定ができるので、採血の必要が無く、操作も簡単ですぐに結果が判明し、又、校正の必用もないものである。その測定原理は、波長の異なる２種類の光を指に当てて透過した光の量を測定することにより動脈血酸素飽和度を算出するものであって、動脈血の識別は脈拍に一致して変化する成分に着目することにより行われ、酸素飽和度の算出は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの、２種類の光に対する吸光度が異なることを利用している。
【００３５】
被験者は、パルスオキシメータ30のセンサ部を指に取り付けて測定を行う。
測定は、被験者が就寝中、もしくは昼夜連続で行われ、センサ部により検出された動脈血酸素飽和度（SpO2）、および心拍などの測定データはケーブルを介してパルスオキシメータの本体へ送られ、本体30が内蔵するメモリに記録保持される。
パルスオキシメータ本体部30には、測定値を表示する表示部と所定の操作ボタンなどが設けられている。
【００３６】
また本体部30には、上記のパーソナルコンピュータに測定データを転送するためのインターフェイス装置を接続することが出来、本体30内部のメモリに記録保持された測定データはこのインターフェイス装置を介してパーソナルコンピュータへ転送が可能である。なお、パルスオキシメータ30がインターフェイス装置の機能を兼ね備えて直接に接続する形態であっても勿論よい。
本システム20では上記した公知構成のパルスオキシメータ30を改良してその構成の一部として用いても良い。
【００３７】
〔睡眠時用生理情報計測システムを用いた、動脈血酸素飽和度及び自律神経機能測定手順〕
次に、先に示した図１、図２に示す本システム20動作のフローチャート、及び図3に示す各ステップで得られる波形データ概念図に従い、睡眠時用生理情報計測システムを用いた、動脈血酸素飽和度及び自律神経機能測定の手順を順に説明する。
尚、以下の各動作は先に説明を行った本システム20の該当構成手段により実行されるものであり、それらはパルスオキシメータ30とパーソナルコンピュータとの組み合わせという構成によっても実現可能である点は既に説明したとおりである。
【００３８】
図２に示すステップS1では、指先などに設置された脈波センサ１より、脈波信号を継続的に取得する。脈波センサは酸素飽和度を測定するために、異なる2つの波長（赤色光(R)、赤外光(IR)）を発する２つの発光ダイオードを有し、前記赤色光と赤外光が毎秒数百回の周期で交互に人体に照射される。このとき赤色光や赤外光は血液や人体組織で吸収あるいは反射により減光され、この減光された光はフォトダイオードで継続的に受光される。得られた光量変化量は増幅・電圧信号に変換される。その受光電圧信号概念波形を図3（ａ）に示す。
この受光電圧波形から被験者の動脈脈動に基づく脈波成分を抽出するために非脈波成分を減算して、脈波信号WR,WIRを継続的に取得する。脈波信号波形を図3（ｂ）に示す。
【００３９】
次にステップS2では、ステップS1で得られた脈波信号WR,WIRにおける各ポイントにおけるそれぞれの値を用いて、あらかじめ記憶部４にメモリをしておいた変換テーブルから2波長の吸収量の違いに基づき換算を行い、酸素飽和度を継続的に算出する。酸素飽和度の時系列に沿った波形を図3（ｃ）に示す。
【００４０】
次にステップS3では、ステップS1で得られた継続的な脈波信号WR,WIRのどちらか、もしくは両方を用い、脈拍間隔（心拍間隔）を演算する。脈拍の間隔は、脈波のピーク値間もしくはその他の箇所での変化周期の間隔をとる。脈波から加速度脈波を計算し、そのピーク値間もしくはその他の箇所での変化周期により演算しても良い。脈波間隔の波形を図3（ｄ）に示す。
【００４１】
ステップS4では、ステップS2で得られた酸素飽和度より睡眠時呼吸障害指標・低酸素血症指標の演算を行う。算出を行うのは例えば下記の項目であり、その他の算法、理論に基づく指標でも良い。
・測定全期間中もしくはその中の任意の設定期間中に動脈血酸素飽和度が任意の設定値以下となった時間やその時間比率。
・測定全期間中もしくはその中の任意の設定期間中に発生した一過性の動脈血酸素飽和度低下の回数（dip数）。
・動脈血酸素飽和度の1時間あたりの平均低下回数である、酸素飽和度低下指数（ODI：Oxygen Desaturation Index）。基準とする時間や酸素飽和度の値は外部より任意に設定変更ができるものとする。
【００４２】
ステップS5では、ステップS3で得られた脈波信号WR,WIRの両方もしくはどちらか一方から自律神経指標の演算を行う。まず心拍間隔の演算のために、WR,WIRの異常データの除去、欠落データの補完を行う。その後、例えば得られた心拍間隔データを高速フーリエ変換法などの手法を用い、周波数スペクトルに分布し低周波領域（0.05〜0.15Hz付近）にあるパワースペクトル（LF成分）、高周波領域（0.15〜0.4Hz付近）にあるパワースペクトル（HF成分）を算出したり、心拍間隔データの標準偏差（SDNN）などを算出したりして、自律神経指標を演算する。
【００４３】
高周波成分（HF）は副交感神経活動量を反映していると言われており、低周波領域成分を高周波領域成分で除した値（LF/HF）は交感神経活動量を反映していると言われている。心拍変動の分析には周波数分析手法以外に時間領域分析手法があり、例えば、上記に記載の測定中の心拍間隔の標準偏差を求めるSDNNといった値や、隣り合った心拍間隔の差の自乗の平均値の平方根を求めるRMSSDといった値などがあり、これらも自律神経活動の指標となる。他にもウェーブレット変換による心拍変動解析指標や、非線形およびフラクタル分析から得られる指標もある。
【００４４】
上記を含めて、自律神経機能の指標として本システム20が算出を行うのは例えば下記の項目であり、その他の算法、理論に基づく指標でも良い。
・連続した心拍間隔のパワースペクトルにおける高周波領域成分値。
・連続した心拍間隔のパワースペクトルにおける低周波領域成分値。
・連続した心拍間隔のパワースペクトルにおける、低周波領域成分値を高周波領域成分値で除した値。
・連続した心拍間隔の標準偏差値。
・連続した心拍間隔の５分ごとのセグメントの標準偏差の平均値。
・連続した心拍間隔において、隣り合った心拍間隔の差の自乗の平均値の平方根。
・連続した心拍間隔において、隣り合った心拍間隔の差が50msを超える比率。
【００４５】
ステップS6では、ステップS4で得られた睡眠時呼吸障害指標・低酸素血症指標とステップS5で得られた自律神経指標の関連、すなわち相関の程度などを演算する。低酸素血症や睡眠呼吸障害が交感神経の亢進に関与することが指摘されているため、これらの関連性を計算して観察可能とすることは臨床上有益である。
【００４６】
具体的には例えば、SpO2がある一定値以下となった時間のHFもしくはLF/HFの値の演算や、dip発生時のHFもしくはLF/HFの値の演算、睡眠時間全体もしくは一部のODIとSDNNの関係の演算などを行う。演算する時間間隔や酸素飽和度の値は外部より任意に設定変更ができるものとする。
【００４７】
ステップS7ではステップS6で得られた演算結果及びその他、上記に説明した種々の算出結果を表示あるいは印刷する。これら算出された値は、時系列に沿った継続的なデータとしてグラフなどで表示し相互に対比可能にしてもよいし、あるいは一定期間内のこれらの値を代表値として単独で表示や印刷を行ってもよい。
【００４８】
表示は、本システム20の表示部10であるパーソナルコンピュータの表示画面に行ってもよいし、表示用のデータが保存、送信されることにより、このシステム20からは分離した表示画面や、web上の閲覧可能な情報配置により情報表示が行われてもよい。
同様にして印刷はこのパーソナルコンピュータに接続するプリンタによって行われることが望ましいし、あるいは印刷用のデータを保存、送信することにより本システム20からは分離して配置されたプリンタにより印刷が行われてもよい。
【００４９】
これら画面表示やレポートの印刷は、上記した本システム20が作成する種々のデータが、そもそも被験者に対して２波長光の照射を行う測定の時間経過である時系列に沿ってその推移のグラフが表示や印刷されるようにして、同一時刻での各情報を相互に対比できるようにして臨床での有効性を高める構成が可能であり、あるいはこのような連続的、継続的データ表示だけではなく、一定期間内での算出値を単独で表示する方法も可能であることは既に説明をした通りである。    
【００５０】
図４は報告書の一例を示す概念図であって、報告書11には、患者名及び測定日記載欄12、継続的測定データグラフ表示欄13、測定時間軸14などが配置され、グラフ表示欄13には、酸素飽和度のグラフ13(a)と脈拍数のグラフ13(b)と自律神経活動指標(Total power、HF、LH、LF/HF)のグラフ13(c)とが、測定時間軸14という共通の時系列に沿って平行に表示されている。図５に示す報告書15のように、自律神経指標としてパワースペクトラム16(a)と酸素飽和度16(b)とを同じ測定時間軸14上に時系列に表示してもよい。図６は別の報告書の一例であって、報告書17のグラフ表示欄18には、SpO2がある一定値以下となった時間のHF、もしくはLF/HFの値の演算18(a)や、dip発生時のHFもしくはLF/HFの値の演算18(b)、dipの値とHFもしくはLF/HFの演算18(c)、睡眠時間全体もしくは一部のODIとSDNNの演算18(d)が表示されている。上記は一例であって、これ以外にも、ある任意の条件や任意の時間におけるSpO2と自律神経指標との対比を表示することが可能である。ほかにも、図7に示す報告書19のように、心拍間隔のヒストグラム19(a)と酸素飽和度のヒストグラム19(b)を対比させて表示することができる。報告書19は任意の時間間隔毎の推移を時系列で表示することも可能である。
【００５１】
上記のように表示されることにより、臨床現場における医療従事者は簡便に自律神経機能異常と低酸素血症や睡眠時呼吸障害などの疾患との関連を知ることができるため、疾患に対する治療方針の策定や、行われた治療に対する効果の判定をする際に有用となり、医療現場における本発明による貢献が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る睡眠時用生理情報計測システムの構成図である。
【図２】図１のシステムが実行する動作のフローチャートである。
【図３】図１のシステムが生成する各波形データの概念図である。
【図４】図１のシステムが生成する報告書の概念図である。
【図５】図１のシステムが生成する報告書の概念図である。
【図６】図１のシステムが生成する報告書の概念図である。
【図７】図１のシステムが生成する報告書の概念図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  脈波センサ（発光手段、受光手段）
２  脈波計測部（第1の検出手段）
３  制御部（継続的生理情報生成手段）
６  脈波データ処理部（第２の検出手段）
８  自律神経指標生成部（第３の検出手段）
【図１】
2008110108.tif 000003
【図２】
2008110108.tif 000004
【図３】
2008110108.tif 000005
【図４】
2008110108.tif 000006
【図５】
2008110108.tif 000007
【図６】
2008110108.tif 000008
【図７】
2008110108.tif 000009