(57)【要約】  本発明は、心肺蘇生を行う際に心電図および酸素飽和度を測定し、脳波を測定し、脳への血液循環の程度である脳活性度をリアルタイムで検出し、除細動機能を備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、病院前段階における生体信号の遠隔モニタリングが可能な心肺蘇生装置に関する。  本発明は、前頭葉において脳波信号を検出する脳電図検出部と、前記脳電図検出部から受信された脳波信号から脳活性指標を検出する演算処理部とを備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用いる心肺蘇生装置であって前記脳活性指標は、バーストサプレッション比（ＢＳＲ）、ベータ比、高速および低速波の相対同期（ＳｙｎｃｈＦａｓｔＳｌｏｗ、ＳＦＳ）のうちいずれか１つである。  前記演算処理部は、前記脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去し、雑音が除去された脳波信号からベータ比(BetaRatio)を【数１３】2018520821.tif 000015（ただし、spectral power（３０〜４７Ｈｚ）は、脳波における３０〜４７Ｈｚのパワースペクトルムであり、spectral power（１１〜２０Ｈｚ）は、脳波における１１〜２０Ｈｚのパワースペクトルムである）に基づいて算出する。
2018520821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前頭葉から脳電図信号を検出する脳電図検出部と、脳電図検出部から受信された脳電図信号で脳活性指標を検出する演算処理部とを具備して、心肺蘇生程度を表すCPR信号として脳活性指標を使う心肺蘇生装置であって、
前記演算処理部は脳活性指標のためにBSR(バーストサプレッション比)、ベータ比(Beta Ratio)、シンクファストスロー(高速および低速波の相対同期、SFS)のうちいずれか１つ以上を算出する、心肺蘇生装置。
【請求項２】
前記演算処理部は、前記脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去し、雑音が除去された前記脳波信号を１Ｈｚの低域通過フィルタに通過させ、雑音が除去された前記脳波信号において、前記１Ｈｚの低域通過フィルタを通過した信号を排除することにより補正を行い、補正された前記脳波信号の１次微分をして、５μＶ以下の振幅が０．５秒以上に続く区間をサプレッション（平坦脳波）として検出することによりＢＳＲを検出する、請求項１に記載の心肺蘇生装置。
【請求項３】
前記演算処理部は、前記脳電図検出部から受信された脳波信号で雑音を除去し、雑音が除去された前記脳波信号から、ベータ比(Beta Ratio)を
【数９】
2018520821.tif 000011
（ただし、spectral power（３０〜４７Ｈｚ）は、脳波における３０〜４７Ｈｚのパワースペクトルムであり、spectral power（１１〜２０Ｈｚ）は、脳波における１１〜２０Ｈｚのパワースペクトルムである）
によって算出する、請求項１に記載の心肺蘇生装置。
【請求項４】
前記演算処理部は、前記脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去し、雑音が除去された前記脳波信号から、シンクファストスロー（SynchFastSlow）を
【数１０】
2018520821.tif 000012
（ただし、bispectralpower(0.5〜47.0Hz)は0.5Hz〜47.0Hzの範囲において算出したバイスペクトルパワーであり、bispectralpower(40.0-47.0Hz)は40.0Hz〜47.0Hzの範囲において算出したバイスペクトルパワーである）
によって算出する、請求項１に記載の心肺蘇生装置。
【請求項５】
前記演算処理部は、ＢＳＲ、ベータ比、およびシンクファストスロー（ＳＦＳ）のそれぞれについて、予め記憶された配点値に基づいて点数を付与し、ＢＳＲ、ベータ比、およびシンクファストスロー（ＳＦＳ）の付与された点数を合算して脳活性度を算出する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の心肺蘇生装置。
【請求項６】
患者の胸部を圧迫するように駆動される胸部圧迫ユニットを具備した本体部と、
前記本体部を支持するよう構成され、前記本体部に着脱可能に構成された据置台と、
をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の心肺蘇生装置。
【請求項７】
前記据置台は、
Ｕ字型で、本体部の枠(エッジ)と結合するように構成された本体保持部と、
前記本体据置部に連設されて前記本体部を支持するように成した据置台脚部と、
患者の背中を支持する手段として、一端が前記据置台脚部に繋がれている背もたれ部と、
をさらに備える、請求項６に記載の心肺蘇生装置。
【請求項８】
前記据置台脚部と前記背もたれ部との間にヒンジを備えた角度調節部をさらに備え、
前記角度調節部は、ストッパによって固定することが可能である、請求項７に記載の心肺蘇生装置。
【請求項９】
前記本体保持部の左右側面に患者の手首を留めて固定するための手首固定部をさらに備える、請求項７に記載の心肺蘇生装置。
【請求項１０】
前記手首固定部は、心電図センサーまたは酸素飽和度センサーを具備して心電図信号または酸素飽和度信号を検出して、演算処理部に転送するように成した、請求項９に記載の心肺蘇生装置。
【請求項１１】
前記背もたれ部は、心電図センサーを具備して心電図信号を検出して、演算処理部に転送するように成した、請求項７に記載の心肺蘇生装置。
【請求項１２】
前記脳電図検出部は、２個または４個の脳波信号電極を備える、請求項１に記載の心肺蘇生装置。
【請求項１３】
前記脳電図検出部は、ヘッドバンド状である、請求項１２に記載の心肺蘇生装置。
【請求項１４】
脳活性指標を出力するモニタ部をさらに備える、請求項１に記載の心肺蘇生装置。
【請求項１５】
前頭葉から脳波信号を検出する脳電図検出部と、脳電図検出部から受信された脳波信号で脳活性指標を検出する演算処理部とを具備して、心肺蘇生程度を示すCPR信号として脳活性指標を用いる心肺蘇生術装置の駆動方法において、
前記演算処理部が、前記脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去する、雑音除去段階と、
前記演算処理部が、前記雑音除去段階で雑音が除去された前記脳波信号を１Ｈｚの低域通過フィルタに通過させて、前記雑音除去段階で雑音が除去された前記脳波信号において、前記１Ｈｚの低域通過フィルタを通過した信号を排除することにより補正を行い、補正された前記脳波信号の１次微分をして、振幅がサプレッション基準振幅の以下である区間が、サプレッション基準時間の以上に続く区間をサプレッション（平坦脳波）として検出する、サプレッション検出段階と、
前記演算処理部が、前記サプレッション検出段階で補正された前記脳波信号において、前記サプレッション検出段階におけるサプレッションの時間間隔を利用してバーストサプレッション比（ＢＳＲ）を検出する、ＢＳＲ算出段階と、
を含める、心肺蘇生装置の駆動方法。
【請求項１６】
サプレッション基準振幅は５μＶであり、サプレッション基準時間は０．５秒である、請求項１５に記載の心肺蘇生装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記演算処理部が、前記雑音除去段階で雑音が除去された脳波信号にＦＦＴを行い、パワースペクトルムを算出する、ＦＦＴ算出段階と、
演算処理部が、前記ＦＦＴ算出段階で算出されたパワースペクトルムを利用し、ベータ比(Beta Ratio)を
【数１１】
2018520821.tif 000013
（ただし、spectral power（３０〜４７Ｈｚ）は、脳波における３０〜４７Ｈｚのパワースペクトルムであり、spectral power（１１〜２０Ｈｚ）は、脳波における１１〜２０Ｈｚのパワースペクトルムである）
によってベータ比を算出する、ベータ比算出段階と、
をさらに含める、請求項１５に記載の心肺蘇生装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記演算処理部が、前記ＦＦＴ算出段階で算出されたパワースペクトルムを用い、０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲においてバイスペクトルパワーを算出し、４０．０Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲においてバイスペクトルパワーを計算する、バイスペクトルム算出段階と、
前記演算処理部が、０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲におけるバイスペクトルパワー（bispectral power(0.5-47.0Hz)）と、４０．０Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲におけるバイスペクトルパワー（bispectral power(40.0-47.0Hz)）とを利用し、シンクファストスロー（SynchFastSlow）を
【数１２】
2018520821.tif 000014
によって算出する、シンクファストスロー（ＳＦＳ）算出段階と、
をさらに含める、請求項１７に記載の心肺蘇生装置の駆動方法。
【請求項１９】
前記演算処理部は、ＢＳＲ、ベータ比、およびシンクファストスロー（ＳＦＳ）の各値について各点数を付与し、付与された各点数を合算して脳活性度を算出する脳活性度算出段階をさらに備える、請求項１８に記載の心肺蘇生装置の駆動方法。
【請求項２０】
前記雑音除去段階は、
前記演算処理部が、前記脳電図検出部から受信された脳波信号を、０．１Ｈｚから５０Ｈｚまでの通過帯域を有する帯域通過フィルタに通過させる、帯域通過フィルタ掛けがね段階と、
前記演算処理部が帯域通過フィルタを通した脳波信号で独立性分分析法(ICA)によって独立性分(ソース信号)を分離する、独立性分の分析段階と、
前記演算処理部が、予め記憶された眼電図(ＥＯＧ)を示すテンプレートと、前記独立性分との相関係数を算出し、相関係数の係数値が予め記憶された係数値の基準範囲を超過した場合に、眼電図（ＥＯＧ）信号として判断する、テンプレートマッチング段階と、
前記演算処理部が、独立性分分析段階において分離された独立性分（ソース信号）から、前記テンプレートマッチング段階で検出された眼電図（ＥＯＧ）信号を除去する、眼電図（ＥＯＧ）信号除去段階と、
をさらに備える、請求項１５に記載の心肺蘇生装置の駆動方法。
【請求項２１】
前記雑音除去段階は、
前記眼電図(EOG)信号除去段階において眼電図(EOG)信号が除去され脳波信号で、変異(variance)が、予め記憶された基準値の以上である脳波信号を、モーションアーティファクトであると判断して除去する、モーションアーティファクトの除去段階をさらに備える、請求項２０に記載の心肺蘇生装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心肺蘇生を行う際に心電図および酸素飽和度を測定し、 脳電図(脳波)を測定して脳への血液循環の程度である脳活性度をリアルタイムで検出し、除細動機能を備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、病院前段階（ｐｒｅ−ｈｏｓｐｉｔａｌ）において生体信号の遠隔モニタリングが可能な心肺蘇生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心肺蘇生（ＣＰＲ）とは、心臓麻痺（心停止）が発生した時、人工的に血液を循環させて呼吸を助ける応急治療法であり、心臓が急に止まる急性心停止が生じた際には、応急処置法として心肺蘇生を行わなければならない。すなわち、人工呼吸と心臓圧迫（心臓マッサージ）とを同時に行うことを心肺蘇生と言う。
【０００３】
一般的な心肺蘇生は、正常血流量を２０％程度回復するが、自動体外式除細動器（ＡＥＤ）を利用すると、１００％の回復が可能であり、ＡＥＤは心停止の患者の生存率を最大では７０％まで高めることが可能である。
【０００４】
自動体外式除細動器（ＡＥＤ）は、心肺蘇生を行うための装置で、一般的に、ＡＥＤは、患者の心臓の状態をチェックし、自動的に電気ショックを与えるよう構成される。
【０００５】
心臓麻痺が生じた場合、全身での血液循環が中断され、直ちに措置を取らない場合には、死亡あるいは深刻な脳損傷が生じる。特に脳は、血液の供給が４〜５分間中断されただけでも、不可逆的な損傷を受け、６分以上放置された場合には、脳やすべての臓器の機能が停止し、死に至る。従来の自動心肺蘇生装置は、胸部圧迫の速度を検出し、これを心肺蘇生の程度を示す信号であるＣＰＲ信号として用いる。しかし、実際の心肺蘇生の程度は脳活性度で検出することがより正確な検出方法と言える。
【０００６】
したがって、心肺蘇生を実施しながら、心電図、酸素飽和度、さらに脳波を測定し、測定された脳波を利用して脳の血液循環の程度である脳活性度を検出し、検出されたデータを遠隔で医療従事者に送信し、危機的状況では内蔵した自動体外式除細動器を利用して電気ショックを与える、自動心肺蘇生装置が求められる。
【０００７】
特に、緊急事態においては可能なかぎり早く心肺蘇生装置を使用する必要があるうえ、救急車の中のような狭い空間で装置が使用される可能性が高いため、心電図、酸素飽和度、脳活性度を検出、演算、伝送する装備と、自動体外式除細動器を備えた自動心肺蘇生装置とが求められる。
【０００８】
韓国特許公開第１０−２０１１−００１４１８６号公報は、胸部圧迫ユニットを含む心肺蘇生（ＣＰＲ）用装置に関し、この胸部圧迫ユニットはハウジング内に位置されたプランジャーおよび電気モータ制御装置を含み、プランジャーは可逆電気モータまたは線形流動電気モータにより往復運動方式に駆動され、電気モータ制御装置は、プランジャーによって加えられる圧力を計算し、この圧力に基づきプランジャーの変位を制御することが開示されている。
【０００９】
韓国特許公開第１０−２０１１−００１４１８６号公報には、電気モータ制御装置は酸素飽和度、ＥＣＧデータ、ＥＥＧデータなどを受信することができ、これらデータは電気モータ制御のために利用されることが開示されている。また、除細動パルスの管理を制御し連動させることが可能であることが開示されている。
【００１０】
しかしながら、韓国特許公開第１０−２０１１−００１４１８６号公報は、計算処理により抽出されたパラメータである酸素飽和度、ＥＣＧデータ、ＥＥＧデータなどに関する詳細や、電気モータまたは自動体外式除細動器を制御するためにこの抽出されたデータを利用する方法については記載していないうえ、この心肺蘇生用装置は、酸素飽和度、ＥＣＧ、ＥＥＧを検出および分析する装置を備えていない。
【００１１】
一般的に、心肺蘇生装置が使用される緊急事態においては、人々は混乱に陥りやすく、そのような状況で酸素飽和度、ＥＣＧ、ＥＥＧの測定装置などを捜し、患者にＥＣＧ、ＥＥＧなどの各電極を適切な位置に装着して測定することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、心肺蘇生を行う際に心電図および酸素飽和度を測定するとともに、脳電図(脳波)を測定して脳の血液循環の程度である脳活性度をリアルタイムで検出するだけではなく、除細動機能を備え、病院前段階において生体信号の遠隔モニタリングが可能である自動心肺蘇生装置を提供することである。
【００１３】
本発明が解決しようとする他の課題は、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、自動心肺蘇生装置のモニタ部に脳活性指標をＣＰＲ信号（ＣＰＲフィードバック情報）として波形あるいは数値で表示する自動心肺蘇生装置を提供することである。
【００１４】
本発明が解決しようとする他の課題は、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、脳活性指標は、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）を用いる自動心肺蘇生装置を提供することである。
【００１５】
本発明が解決しようとする他の課題は、心電図、酸素飽和度、脳活性度を検出する装備を備え、これらの装備に検出されたデータを遠隔で医療従事者に送信し、危機的状況においては内蔵した自動体外式除細動器を用いて電気ショックを行うことが可能である自動心肺蘇生装置を備える自動心肺蘇生装置を提供することである。
【００１６】
本発明が解決しようとする他の課題は、酸素飽和度、ＥＣＧデータ、ＥＥＧデータを計算処理してパラメータを抽出し、この抽出されたパラメータを用いて操作モータまたは自動体外式除細動器を制御する自動心肺蘇生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の心肺蘇生装置は、前頭葉から脳波信号を検出する脳電図検出部と、脳電図検出部から受信された脳波信号で脳活性指標を検出する演算処理部とを備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用いる心肺蘇生装置であって、前記演算処理部は、脳活性指標のために、バーストサプレッション比（ＢＳＲ）、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）の中の１つ以上を算出する。
【００１８】
前記演算処理部は、脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去し、雑音が除去された脳波信号を１Ｈｚの低域通過フィルタに通過させ、１Ｈｚの低域通過フィルタを通過した信号を、雑音が除去された脳波信号から差し引いて補正を行い、補正された脳波信号を１次微分し、５μＶ以下の振幅が０．５秒以上続く区間をサプレッション（平坦脳波）として検出して、ＢＳＲを検出する。
【００１９】
前記演算処理部は脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去し、雑音が除去された脳波信号からベータ比(Beta Ratio)を以下のように算出する。
【００２０】
【数１】
2018520821.tif 000003
（ただし、spectral power（３０〜４７Ｈｚ）は、脳波における３０〜４７Ｈｚのパワースペクトルムであり、spectral power（１１〜２０Ｈｚ）は、脳波における１１〜２０Ｈｚのパワースペクトルムである。）
【００２１】
前記演算処理部は、脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去し、雑音が除去された脳波信号からシンクファストスロー（SynchFastSlow）を以下のように算出する。
【００２２】
【数２】
2018520821.tif 000004
（ただし、bispectralpower(0.5〜47.0Hz)は0.5Hz〜47.0Hzの範囲において算出したバイスペクトルパワーであり、bispectralpower(40.0-47.0Hz)は40.0Hz〜47.0Hzの範囲において算出したバイスペクトルパワーである。）
【００２３】
前記演算処理部は、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）のそれぞれの値によって点数を付与され、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）に付与された点数を合算して脳活性度を算出する。
【００２４】
前記心肺蘇生装置は、患者の胸部を圧迫する胸部圧迫ユニットを備える本体部と、前記本体部を支持し、本体部を着脱可能にする据置台とを備える。
【００２５】
前記据置台は、前記本体部の枠(エッジ)と連結するＵ字形の本体保持部と、本体部を支持するため前記本体保持部に連結された据置台脚部と、患者の背中を支持する手段として一端が前記据置台脚部に連結された背もたれ部とをさらに備える。
【００２６】
前記心肺蘇生装置は、前記据置台脚部および背もたれ部の間にヒンジを備えた角度調節部をさらに備え、前記角度調節部は、ストッパによる固定が可能である。
【００２７】
前記心肺蘇生装置は、本体保持部の左右側面に患者の手首を留めて固定するための手首固定部をさらに備える。
【００２８】
前記手首固定部は、心電図センサまたは酸素飽和度センサを備え、心電図信号または酸素飽和度信号を検出して演算処理部に送信する。
【００２９】
前記背もたれ部は、心電図センサを備え、心電図信号を検出して演算処理部送信する。
【００３０】
前記脳電図検出部は、２個または４個の脳波信号電極を備え、ヘッドバンド状である。
【００３１】
前記心肺蘇生装置は、脳活性指標を出力するモニタ部をさらに備える。
【００３２】
また、本発明による心肺蘇生装置は、前頭葉から脳波信号を検出する脳電図検出部と、脳電図検出部から受信された脳波信号から脳活性指標を検出する演算処理部とを備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用いる心肺蘇生装置であって、前記心肺蘇生装置の駆動方法は、演算処理部が脳電図検出部から受信された脳波信号における雑音を除去する雑音除去段階と、演算処理部は雑音が除去された脳波信号を１Ｈｚの低域フィルタを通過させ、１Ｈｚの低域フィルタを通過した信号を、雑音が除去された脳波信号から差し引いて補正を行い、補正された脳波信号を１次微分し、振幅がサプレッション基準振幅以下である区間が、サプレッション基準時間以上に続く区間を、サプレッション（平坦脳波）として検出する、サプレッション検出段階と、サプレッション検出段階で補正された脳波信号で、サプレッション検出段階におけるサプレッションの時間間隔を利用し、バーストサプレッション比（ＢＳＲ）を検出する、ＢＳＲ算出段階とを備える。
【００３３】
なお、サプレッション基準振幅は５μＶ、サプレッション基準時間は０．５秒である。
【００３４】
前記方法は、ＦＦＴ算出段階と、ベータ比算出段階とをさらに含む。ＦＦＴ算出段階は、演算処理部が、雑音除去段階で雑音が除去された脳波信号にＦＦＴを行い、パワースペクトルムを算出する段階である。ベータ比算出段階は、演算処理部が、ＦＦＴ算出段階において算出されたパワースペクトルムを利用し、以下の式に基づいてベータ比を算出する段階である。
【００３５】
【数３】
2018520821.tif 000005
（ただし、spectral power（３０〜４７Ｈｚ）は、脳波における３０〜４７Ｈｚのパワースペクトルムであり、spectral power（１１〜２０Ｈｚ）は、脳波における１１〜２０Ｈｚのパワースペクトルムである。）
【００３６】
前記方法は、バイスペクトルム算出段階およびシンクファストスロー（ＳＦＳ）算出段階をさらに含む。バイスペクトルム算出段階は、演算処理部が、ＦＦＴ算出段階で算出されたパワースペクトルを利用して０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲および４０．０Ｈｚと４７．０Ｈｚの範囲におけるバイスペクトルパワーを算出する段階である。シンクファストスロー（ＳＦＳ）算出段階は、演算処理部が、０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲におけるバイスペクトルパワー（bispectral power(0.5〜47.0Hz)）と、４０．０Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲におけるバイスペクトルパワー（bispectral power(40.0〜47.0Hz)）とを利用し、以下の式に基づいてシンクファストスロー（SynchFastSlow）を算出する段階である。
【００３７】
【数４】
2018520821.tif 000006
【００３８】
前記方法は、演算処理部が、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）のそれぞれの値について各点数を付与し、付与された各点数を合算して脳活性度を算出する、脳活性度算出段階とをさらに備える。
【００３９】
前記雑音除去は、帯域通過フィルタリング、独立性分分析段階、テンプレートマッチング段階、眼電図（ＥＯＧ）信号除去段階をさらに備える。帯域通過フィルタリング段階は、演算処理部が脳電図検出部から受信された脳波信号を、０．１Ｈｚ〜５０Ｈｚの通過帯域を有する帯域通過フィルタに通す段階である。独立性分分析段階は、演算処理部が、独立性分分析法(ICA)に基づいて帯域通過フィルタを通過した脳波信号から独立性分（ソース信号）を分離する段階である。テンプレートマッチング段階は、演算処理部が、予め記憶されたＥＯＧを示すテンプレートと独立性分との相関係数を算出して、相関係数の係数値が予め記憶された基準範囲を超過した場合に、眼電図（ＥＯＧ）信号として判断する段階である。眼電図（ＥＯＧ）信号除去段階は、演算処理部が、テンプレートマッチング段階で検出された眼電図（ＥＯＧ）信号を、独立性分分析段階により分離された独立性分（ソース信号）からとり除く段階である。
【００４０】
前記方法は、眼電図（ＥＯＧ）信号除去段階において眼電図（ＥＯＧ）信号を除去した脳波信号での変異(variance)が、予め記憶された基準値を超過した場合に、演算処理部が、モーションアーティファクトとして特定して除去する、モーションアーティファクト除去段階をさらに備える。
【発明の効果】
【００４１】
本発明による自動心肺蘇生装置は、心肺蘇生中に心電図や酸素飽和度を測定するとともに、脳波を測定することにより脳への血液循環の程度である脳活性度をリアルタイムで検出し、除細動機能を備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用いるため、より短時間で患者に適切な処置を施すことが可能であり、蘇生率を高めることができる。
【００４２】
また、本発明は、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、自動心肺蘇生装置のモニタ部に脳活性指標をＣＰＲ信号（ＣＰＲフィードバック情報）として波形または数値で表示するため、使用者が素人でもより易しく患者の状態を把握することが可能である。
【００４３】
また、本発明は、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、精度を高めるために、脳活性指標にはＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）を用いる。
【００４４】
また、本発明の自動心肺蘇生装置は心電図、酸素飽和度、脳活性度を検出する装備を備え、これら装備により検出されたデータを遠隔で医療従事者に送信し、危機的状況においては内蔵した自動体外式除細動器を利用して電気ショックを与えることを可能にするため、自動体外式除細動器を備える。したがって、前記装置は、多様な生体信号を検出する装備を備え、コンパクトな機器で構成され、一刻を争う事態においてパニックすることなく容易かつ迅速に使用可能で、患者の蘇生率を高めるだけではなく、救急車のような狭い空間においても利用が便利である。
【００４５】
また、本発明の自動心肺蘇生装置は、酸素飽和度、ＥＣＧデータ、ＥＥＧデータを計算処理してパラメータを抽出し、この抽出されたパラメータを利用して操作モータまたは自動体外式除細動器を制御するため、素人でも容易に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の自動心肺蘇生装置の一例である。
【図２】図２は、図１の自動心肺蘇生装置の本体部や据置台を分解した分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の自動心肺蘇生装置の使用状態の一例を現わす使用状態図である。
【図４】図４は、本発明の自動心肺蘇生装置の構成を概略的に説明するブロック図である。
【図５】図５は、本発明の自動心肺蘇生装置やメインサーバの信号伝達過程を概略的に説明する模式図である。
【図６】図６は、本発明のヘッドバンドタイプの脳電図検出部の一例である。
【図７】図７は、図４の演算処理部における脳活動検出の過程を概略的に説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の自動心肺蘇生装置を、添付した図面を参照して詳しく説明する。
【００４８】
図１は、本発明の自動心肺蘇生装置の一例であり、図２は、図１の自動心肺蘇生装置の本体部や据置台を分解した分解斜視図であり、図３は、本発明の自動心肺蘇生装置の使用状態の一例を示す使用状態図である。
【００４９】
自動心肺蘇生装置（１０）は、本体部（１００）および据置台（２００）を備える。
【００５０】
本体部（１００）は、据置台（２００）に対して着脱可能であり、胸部圧迫制御部（３７０）を備え、胸部圧迫ユニット（１３０）を駆動させて心肺蘇生中に胸部圧迫を行うよう構成される。胸部圧迫ユニット（１３０）の一端には、胸部圧迫ディスクまたは胸部圧迫サクションカップが装着される。
【００５１】
また、本体部（１００）は、心電図検出部（３１０）、酸素飽和度検出部（３２０）、脳電図検出部（３３０）から検出された心電図（ＥＣＧ）信号、酸素飽和度信号、脳電図信号（ＥＥＧ、脳波信号）を受信する。さらに、本体部（１００）は抽出された各信号からパラメータを検出し、メインサーバ（４１０）に送信するとともに、脳波から脳活性度を検出する。また、本体部（１００）は、除細動部（３８０）をさらに備える。状況により、本体部（１００）は、脳活性度に基づき、胸部圧迫制御部（３７０）のモータ駆動部（３７４）を制御したり、除細動部（３８０）を制御したりすることができる。
【００５２】
なお、心電図検出部（３１０）の心電図センサ部（未図示）、酸素飽和度検出部（３２０）の酸素飽和度センサ部（未図示）、脳電図検出部（３３０）の脳電図センサ部（未図示）は、患者に別途装着するよう構成することもできる。あるいは、状況により、心電図センサ部（未図示）および酸素飽和度センサ部（未図示）は、据置台（２００）に取り付けることも可能である。脳電図検出部（３３０）は、頭部に装着するヘッドバンド状に構成することが可能であり、前頭葉から脳波信号を検出するように構成される。
【００５３】
本体部（１００）の一側面には、本体保持部（２１０）の凹部（２０１）と連結するための凸部（１０１）を備える。
【００５４】
据置台（２００）は、本体保持部（２１０）、据置台脚部（２２０）、背もたれ部（２５０）、補助支持部（２４０）、手首固定部（２１４）を備える。
【００５５】
本体保持部（２１０）は、本体部（１００）の一側面と連結するための手段として、Ｕ字形に構成されており、据置台脚部（２２０）に連結される。本体保持部（２１０）は、内側に凹部（２０１）を備え、本体部（１００）の凸部（１０１）と組み合わさり、本体保持部（２１０）および本体部（１００）を固定する。
【００５６】
据置台脚部（２２０）は、本体部（１００）が本体保持部（２１０）に支持されるよう維持するとともに、本体部（１００）および背もたれ部（２５０）が所定距離に分離するよう支持する手段である。据置台脚部（２２０）は、２個の据置台脚を備え、２個の据置台脚の間に患者の首部または頭部が挿入（配置）される。
【００５７】
据置台脚部（２２０）と背もたれ部（２５０）との間には、角度調節部（２３０）が設けられ、本体部（１００）の底面（基部）（すなわち、胸部圧迫ディスクまたは胸部圧迫サクションカップの基部）と背もたれ部（２５０）との間の距離、言い換えれば、本体部（１００）の底面（すなわち、胸部圧迫ディスクまたは胸部圧迫サクションカップの基部）と患者の胸部との距離が調節される。角度調節部（２３０）は、ヒンジおよびストッパを備え、本体保持部（２１０）と背もたれ部（２５０）との間の角度を調節し、固定するよう構成される。この構成とすることにより、角度調節部（２３０）を調節し、患者が成人あるいは子供であるか、または肥満型か痩せ型かに関係なく使用することが可能である。
【００５８】
背もたれ部（２５０）は、患者の背中に配置される板である。図１においては、背もたれ部（２５０）は１枚の板で構成されるが、場合に応じて、前記１枚の板を２つの分離した板で代替することも可能である。
【００５９】
前記２枚の板間の空間を調整することにより、幅を調整し、成人あるいは子供、または肥満型あるいは痩せ型に関わらず装置を使用することが可能である。場合に応じて、心電図センサ部（未図示）を背もたれ部に配置さすることが可能である。
【００６０】
補助支持部（２４０）は、患者の胸部を包み圧迫するために、背もたれ部（２５０）と本体部（１００）との間に繋がれるよう配置された胸部圧迫ベルトであり、右側および左側にそれぞれ配置される。補助支持部（２４０）の一端は、背もたれ部（２５０）の側面に固定され、補助支持部（２４０）の他の一端は、本体部（１００）の側面の下部に固定された掛けがねに連結され、固定される。
【００６１】
手首固定部（２１４）は、患者の手首を留めて固定するための、一対の手首結束用バンドである。手首固定部（２１４）は、本体保持部（２１０）の左右両側面に設けられ、心肺蘇生中に患者の手首を固定し、心肺蘇生中に手または腕の動作により邪魔されないよう構成される。場合に応じて、手首固定部には、心電図センサ部（未図示）または酸素飽和度センサ部（未図示）を設けることも可能である。
【００６２】
図４は、本発明の自動心肺蘇生装置（１０）の構成を概略的に説明するブロック図であり、心電図検出部（３１０）、酸素飽和度検出部（３２０）、脳電図検出部（３３０）、Ａ／Ｄ変換部（３４０）、演算処理部（３５０）、胸部圧迫制御部（３７０）、除細動部（３８０）、送受信部（３９０）、およびモニタ部（３９５）を備える。
【００６３】
心電図検出部（３１０）は、心電図信号を検出する心電図センサ部（未図示）と、前記心電図センサ部から検出された心電図信号を増幅して雑音を除去する心電図信号前処理部（未図示）とを備える。前記心電図検出部（３１０）により検出された心電図信号は、Ａ／Ｄ変換部（３４０）を介して演算処理部（３５０）に伝達される。心電図センサ部（未図示）は、背もたれ部（２５０）に設けたり、手首固定部（２１４）に取り付けたりすることも可能であり、状況によっては、自動心肺蘇生装置（１０）から分離して患者の身に装着される別途の心電図センサー部(未図示)を具備することも可能である。
【００６４】
酸素飽和度検出部（３２０）は、酸素飽和度信号を検出する酸素飽和度センサ部（未図示）と、前記酸素飽和度センサ部に検出された酸素飽和度信号を増幅して雑音を除去する酸素飽和度信号の前処理部（未図示）とを備える。酸素飽和度検出部（３２０）に検出された酸素飽和度信号は、Ａ／Ｄ変換部（３４０）を介して演算処理部（３５０）に送信される。酸素飽和度センサ部（未図示）は、発光部および受光部を備え、発光部では、赤外線波長の発光ダイオード（ＬＥＤ）および赤色波長の発光ダイオードが使用される。酸素飽和度センサ部は、背もたれ部（２５０）や、手首固定部（２１４）に設けることが可能である。状況に応じて、前記酸素飽和度センサ部は、自動心肺蘇生装置（１０）から分離し、患者に装着（例えば、指など）される他の酸素飽和度センサ部（未図示）に設けることも可能である。
【００６５】
脳電図検出部（３３０）は、脳波信号(脳電図信号)を検出する脳電図センサ部（未図示）と、前記脳電図センサ部から検出された脳波信号を増幅して雑音を除去する、脳波信号の前処理部（未図示）とを備え、脳電図検出部（３３０）で検出された脳波信号は、Ａ／Ｄ変換部を介して演算処理部（３５０）に送信される。脳電図検出部（３３０）は、ヘッドバンドタイプに構成することで前頭葉に脳電極が装着され、脳電図検出部（３３０）に検出された脳波信号は、有線または無線で演算処理部（３５０）に伝達される。
【００６６】
Ａ／Ｄ変換部（３４０）は、心電図検出部（３１０）、酸素飽和度検出部（３２０）、脳電図検出部（３３０）から受信された心電図（ＥＣＧ）信号、酸素飽和度信号、および脳波（ＥＥＧ）信号をデジタル信号に変換して演算処理部（３５０）に送る。
【００６７】
演算処理部（３５０）は、心電図（ＥＣＧ）信号、酸素飽和度信号、脳波（ＥＥＧ）信号を受信し、計算処理を行い、各パラメータを検出して、各パラメーターと、メモリー部(未図示)に既に保存されている各の基準値とを比べて危険の可否を判断する。前記演算処理部（３５０）は、受信された心電図(ＥＣＧ)信号、酸素飽和度信号、脳電図(ＥＥＧ)信号と、検出した各パラメーターとをメインサーバー(中央管理センターサーバー)(４００)または専門医療人の端末(４１０)に送信する。
【００６８】
演算処理部（３５０）は、心電図（ＥＣＧ）信号から心拍数、心室細動などを検出し、酸素飽和度信号から動脈血酸素飽和度、静脈血酸素飽和度、酸素解離度（酸素解離曲線）などを検出する。これは広く知られたことであるので、ここでは詳細な説明はしない。
【００６９】
さらに、演算処理部（３５０）は、脳波（ＥＥＧ）信号から脳活性度を検出し、検出された脳活性度を用いて心肺蘇生の程度を判断する。
【００７０】
状況に応じて、演算処理部（３５０）は、検出された脳活動または脳活性度、心拍数、心室細動、動脈血酸素飽和度などを利用して心肺蘇生の程度を判断し、心肺蘇生の程度に基づいて胸部圧迫の速度を変更するモータ制御信号を生成し、これを胸部圧迫制御部（３７０）に送信することが可能である。さらに、演算処理部（３５０）は、検出された脳活動または脳活性度、心拍数、心室細動、動脈血酸素飽和度などを利用して心肺蘇生の程度を判断し、心肺蘇生の程度が所定の基準範囲外である場合には、除細動器制御信号を生成して除細動部（３８０）に送信することが可能である。
【００７１】
胸部圧迫制御部（３７０）は、胸部圧迫ユニット（１３０）が所定の速度で胸部圧迫を行うよう制御する手段であり、モータ駆動部（３７４）やモータ（３７７）を備え、演算処理部（３５０）から受信したモータ制御信号に基づきモータ（３７７）を駆動させ、胸部圧迫ユニット（１３０）を駆動させる。
【００７２】
モータ駆動部（３７４）は、演算処理部（３５０）から受信したモータ制御信号によってモータ（３７７）を駆動させる。
【００７３】
モータ（３７７）は、モータ駆動部（３７４）によって駆動されて、モータ（３７７）は胸部圧迫ユニット（１３０）のプランジャーと連結される。
【００７４】
胸部圧迫ユニット（１３０）は、プランジャーを備え、プランジャーは、回転運動を直線運動に変換するための機械的な手段を介して、モータ（３７７）、すなわち、可逆電気モータによって、往復運動方式に駆動される。
【００７５】
除細動部（３８０）は、除細動器を駆動する手段であって、除細動器駆動部（３８４）および除細動器（３８７）を備える。
【００７６】
除細動器駆動部（３８４）は、演算処理部（３５０）の除細動器制御信号に応答するかたちで、あるいは使用者が除細動器のキーをオンにすることにより、除細動器（３８７）を駆動させる。
【００７７】
除細動器（３８７）は、左側電極パッドおよび右側電極パッドを備え、除細動器駆動部（３８４）に基づき、左側電極パッドおよび右側電極パッドを介して患者の心臓に電気ショックを与える。
【００７８】
送受信部（３９０）は、演算処理部（３５０）から受信した心電図、脳波、酸素飽和度、脳活性度、心拍数、心室細動、動脈血酸素飽和度などをメインサーバ（４００）に送信する。
【００７９】
モニタ部（３９５）は、演算処理部（３５０）から受信した心電図、脳波、酸素飽和度、脳活性度、心拍数、心室細動、動脈血酸素飽和度などを表示する。また、心肺蘇生の程度が所定の基準範囲外である場合に、緊急事態を表示する。特に、モニタ部（３９５）は、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として、脳活動または脳活性指標を出力する。
【００８０】
場合に応じて、本発明は、酸素呼吸器（未図示）をさらに備えるとともに、追加的な呼吸量測定センサー部（未図示）をさらに備えることも可能である。
【００８１】
図５は、本発明の自動心肺蘇生装置およびメインサーバ（４００）の信号伝達過程を概略的に説明した模式図である。
【００８２】
自動心肺蘇生装置（１０）は、脳電図検出部（３３０）から脳波を受信し、据置台（２００）に設けられた心電図検出部（３１０）および酸素飽和度検出部（３２０）から心電図および酸素飽和度を受信した後、脳活性度、心拍数、心室細動、動脈血酸素飽和度などを算出する。自動心肺蘇生装置（１０）は、心電図、脳波、酸素飽和度、脳活性度、心拍数、心室細動、動脈血酸素飽和度などのデータを、メインサーバ（４００）に伝達する。
【００８３】
メインサーバ（４００）は、受信されたデータを医療従事者の端末（４１０）に送信し、医療従事者の端末（４１０）から受信された医療従事者の診断を自動心肺蘇生装置（１０）に送信する。
【００８４】
脳電図検出部（３３０）において、電極取付部分は、国際的に統一されている１０〜２０の電極配置方法（１０〜２０  ｓｙｓｔｅｍ）を用い、複数個の電極を前頭葉部分に装着することが可能である。例えば、脳波検出のための信号電極は、前頭葉の前頭極（Frontal pole、Ｆｐ）、すなわち、Ｆｐ１およびＦｐ２に取り付けることが可能である。
【００８５】
図６は、本発明のヘッドバンドタイプの脳電図検出部の例を示す。
【００８６】
図６（ａ）は、脳電図検出部（３３０）は前頭葉のＦｐ１、Ｆｐ２、Ｆｐ７、Ｆｐ８に信号電極（３３１、３３２、３３７、３３８）をそれぞれ備え、中央部には接地電極（３３３）を備えることを示す。場合に応じて、信号電極は、Ｆｐ１とＦｐ２のみに取り付けることも可能である。
【００８７】
図６（ｂ）は、脳電図検出部（３３０）は、前頭葉のＦｐ１、Ｆｐ２、Ｆｐ７、Ｆｐに信号電極（３３１、３３２、３３７、３３８）をそれぞれ備え、左右片側に接地電極（３３３）を備え、場合に応じて左右片側に基準電極（３３４）を備えることを示す。場合に応じて、信号電極は、Ｆｐ１とＦｐ２のみに取り付けることも可能である。
【００８８】
図６（ｃ）は、脳電図検出部（３３０）は、前頭葉のＦｐ１、Ｆｐ２、Ｆｐ７、Ｆｐ８に信号電極（３３１、３３２、３３７、３３８）をそれぞれ備え、左右片側の耳の後ろの頭蓋骨に接地電極（３３３）を備え、場合に応じて左右片側の耳の後ろの頭蓋骨に基準電極（３３４）が設けることを示す。また、場合に応じて、信号電極はＦｐ１およびＦｐ２のみに取り付けることも可能である。
【００８９】
図６（ａ）〜（ｃ）に示した、ヘッドバンドタイプの脳電図検出部は、ヘッドバンドの片側に、脳波検出回路モジュール（３３５）をさらに備えることが可能である。脳波検出回路モジュール（３３５）は、脳波信号前処理部（未図示）および脳波信号送信部（未図示）を備える。
【００９０】
図６は、ヘッドバンドタイプの脳電図検出部を図示しているが、本発明はこれに限定されず、場合に応じて、脳電図検出部は、使い捨ての接着性パッチタイプでもよく、これを患者の前頭葉に取り付けて使用することが可能である。
【００９１】
図７は、図４の演算処理部における脳活性度を検出する過程を概略的に説明するフローチャートである。
【００９２】
雑音除去段階（Ｓ１２０）において、演算処理部（３５０）は、Ａ／Ｄ変換部（３４０）から受信された脳波信号（脳波信号）における雑音を除去する。
【００９３】
この雑音除去段階において、まず、演算処理部（３５０）は、０．１Ｈｚ〜５０Ｈｚの通過帯域を有する帯域通過フィルタ（未図示）に脳波信号を通過させる。前記帯域通過フィルタは、３次バターワースフィルタからなる。
【００９４】
前記帯域通過フィルタを経った脳波信号から独立性分分析法（ＩＣＡ）によって独立性分（すなわち、ソース信号）を分離する。一般的には、前頭葉で脳波（脳電図）信号を検出すると、この脳波信号に眼電図（ＥＯＧ）信号が乗っている。独立性分分析法（ＩＣＡ）に基づいて分離された独立性分（すなわち、ソース信号）のうち、どの信号が眼電図（ＥＯＧ）信号であるのかを判定することは困難であるため、予め記憶されたＥＯＧテンプレートと、各独立性分（すなわち、ソース信号）との相関係数を算出する。相関係数の係数値が予め記憶された係数値の基準範囲を超過する場合には、その独立性分の信号は眼電図（ＥＯＧ）信号であると判断し、検出された眼電図（ＥＯＧ）信号を独立性分から除去する。ここで独立性分と眼電図（ＥＯＧ）信号との相関係数を算出し、係数値に基づいて独立性分（すなわち、ソース信号）中の眼電図（ＥＯＧ）信号を検出することは、テンプルレートマッチングと言えられる。
【００９５】
4個の脳電図電極（Ｆｐ１、Ｆｐ２、Ｆｐ７、Ｆｐ８）を用いる際には、前記の帯域通過フィルタを通った脳電図信号から独立性分分析（ＩＣＡ）の方法を適用して演算を行って、混合行列や4つの独立性分(すなわち、4つのソース信号のチャンネル)を分離する。また、４つの独立性分中におけるＥＯＧ信号(すなわち、４つのソース信号チャネル中でのＥＯＧ信号のチャネル)は、ＥＯＧテンプレート（すなわち、基準ＥＯＧまたは方形波の特徴を有するＥＯＧ信号）のＥＯＧ信号の特徴と４つの独立性分との間でパターンマッチングを行うことにより検出される。
【００９６】
さらに、眼電図（ＥＯＧ）信号を除去した脳波信号から、患者の動作による雑音であるモーションアーチファクトを除去する。
【００９７】
眼電図(EOG)信号をとり除いた脳波信号での変異(variance)、すなわち、現在の信号値と前回の信号値の差をリアルタイムで求めて、変異が既に設定されていた基準値以上である信号を、モーションアーティファクトであると判断し、これを除去する。つまり、眼電図（ＥＯＧ）信号を除去した脳波信号での変異が急激に増加する区間は検出され、除去される。
【００９８】
サプレッション検出段階（Ｓ１３０）において、雑音除去段階（Ｓ１２０）で雑音が除去された脳波信号（元の波形信号）を１Ｈｚの低域通過フィルタに通過させ、基底線の変動(Baselinewandering)を考慮して、サプレッション検出（suppression detection、平坦脳波検出）を行う。
【００９９】
すなわち、１Ｈｚの低域通過フィルタを通過した信号を、雑音が除去された脳波信号（元の波形）から差し引くことにより補正を行い、補正された脳波信号から１次微分をして、５μＶ以下の振幅が、０．５秒以上に続く区間を、サプレッション(平坦脳波)として検出する。場合に応じて、１Ｈｚの低域通過フィルタの代わりに、上記脳波の基底線の移動平均を取ることも可能である。
【０１００】
一般的に、バーストサプレッションの基準で、平坦脳波とは、０．５秒以上の間振幅が５μＶ以下を維持する区間であるが、これらの基準を脳波の元の波形（すなわち、元の脳波信号）に適用すると、基底線変動によりサプレッションを正確に検出することができなくなる。したがって、上記のような補正を行う。この波形の１次微分に基づいてピーク検出を行い、見掛けの振幅を算出し、バーストサプレッションの基準（すなわち、定義）を適用させてバーストサプレッション比（ＢＳＲ、平坦脳波に対するバーストの割合）を算出する。一般的に、移動平均は、最も単純な低域通過フィルタであり、移動平均を差し引くと、低域遮断フィルタになる。
【０１０１】
ＢＳＲ算出段階（１４０）においては、サプレッション検出段階（Ｓ１３０）で補正された脳波信号で、サプレッション検出段階（Ｓ１３０）で検出されたサプレッション（平坦脳波）を用いてバースト平坦脳波比（ＢＳＲ）を検出する。
【０１０２】
ＢＳＲ(バースト平坦脳波比）は、サプレッション検出段階（Ｓ１３０）において検出されたサプレッション（低電位を有する脳波、平坦脳波）に対するバースト（高周波で高電位を有する脳波）の割合として算出される。この場合、予め記憶されたバースト基準振幅以上の電圧がバースト基準時間以上に持続する場合はバーストであると判断され、予め記憶されたサプレッション基準振幅以下の電圧がサプレッション基準時間以上に持続する場合はサプレッションであると判断されたうえで、バーストの時間間隔とサプレッションの時間間隔との比を算出することが可能である。場合に応じて、所定時間間隔内におけるバーストの時間間隔の合計およびサプレッションの時間間隔の合計を算出することが可能である。場合に応じて、ＢＳＲは、サプレッションの時間間隔の合計をバーストの時間間隔の合計で割り、百分率で表した値とすることが可能である。
【０１０３】
あるいは、バースト平坦脳波比（ＢＳＲ）は、サプレッション検出段階（Ｓ１３０）において検出されたサプレッション（平坦脳波）の割合により検出される。この場合、サプレッション基準振幅以上の電圧がサプレッション基準時間以上に持続した場合にサプレッションであると判断され、脳波計測時におけるサプレッション時間の割合を算出することが可能である。場合に応じて、ＢＳＲは、所定時間内おけるサプレッションの総時間を脳波測定時間で割り、百分率で表すことも可能である。
【０１０４】
さらに、場合に応じて、ＢＳＲ算出段階（１４０）において、早期バーストの割合を表す指標であるＱＵＡＺＩ（ＱＵＡＺＩ抑制率とも言う）をさらに算出することも可能である。ＱＵＡＺＩは、脳波信号についてパワースペクトル解析を行うことで得たデータを用い、脳波信号（元の波形）から振動数が１Ｈｚ未満の成分(コンポーネント)を除去することにより得た波形で、所定基準（すなわち、予め記憶されているＱＵＡＺＩ判別基準）に基づいてバーストおよびサプレッション（平坦脳波）を検出し、それらの時間の割合を求める。ここで、所定基準（ＱＵＡＺＩ判別基準）、すなわち、バーストおよびサプレッション（平坦脳波）の判別基準は、ＢＳＲ判別基準より低い。すなわち、ＱＵＡＺＩは、バーストおよびサプレッションがＢＳＲに出現するより多少低いレベル、すなわち、早期バースト状態を測量するために用いられる。ＱＵＡＺＩ（抑制率）は、基底線の現在の不安定な電圧における現在の抑制率を予測することが可能である。一般的に、ＱＵＡＺＩは、バーストサプレッションの平坦部における基底線の揺れが大きい場合に使われる指標であり、主に深い睡眠状態を検出するために用いられる。
【０１０５】
ＦＦＴ算出段階（Ｓ１５０）において、雑音除去段階（Ｓ１２０）において雑音が除去された脳波信号（元の波形）についてＦＦＴを行い、パワースペクトルム(spectralpower)を算出する。場合に応じて、ＦＦＴ算出段階（Ｓ１５０）においてＦＦＴを行う前に、ブラックマンウィンドウ(Blackman window)関数を用いることが可能である。
【０１０６】
ベータ比算出段階（Ｓ１６０）において、ＦＦＴ算出段階（Ｓ１５０）におけるパワースペクトルムを利用してベータ比を算出する。ベータ比(Beta Ratio)は、次のように算出される。
【０１０７】
【数５】
2018520821.tif 000007
ここで、spectral power(30〜47Hz)は、脳波におけるガンマバンドのパワースペクトルムであり、spectral power(11〜20Hz)は、ベータバンドのパワースペクトルムである。
【０１０８】
場合に応じて、ベータ比は、１１〜２０Ｈｚ領域におけるバイスペクトルムの総和ピークと、３０〜４７Ｈｚ領域におけるバイスペクトルムの総和ピークのログ比として算出してもよい。
【０１０９】
バイスペクトルム算出段階（Ｓ１７０）において、バイスペクトルムは０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲で算出され、また、バイスペクトルムは４０．０Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲で算出される。ここで、バイスペクトルムを０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの範囲で計算するということは、ｆ１＝０．５Ｈｚ、ｆ２＝４７．０Ｈｚ、ｆ１＋ｆ２＝４７．５Ｈｚでバイスペクトルムを算出するということである。
【０１１０】
追加的な説明として、バイスペクトルム解析は、２つの異なる周波数を有する波形の非線形的相互作用（phase coupling、位相カップリング）を調査するものである。位相カップリングの簡単な例として、入力値の２乗を出力値として算出する関数が挙げられる。入力値は、周波数の２つの余弦関数の合算であるｆ１、ｆ２であり、それぞれの位相をｑ１、ｑ２とすると、このとき、出力関数は以下のようになる。なお、ｔは時間を示す。
【０１１１】
【数６】
2018520821.tif 000008
【０１１２】
【数７】
2018520821.tif 000009
【０１１３】
この場合、ｆ１＋ｆ２、ｆ１−ｆ２、２ｆ１、２ｆ２で示した周波数の成分(コンポーネント)は、ｆ１およびｆ２で示した周波数の成分に依存する。これら非線形的数式（入力値の加減算以外の演算）によって生成された成分を相互変調積（ＩＭＰｓ、intermodulation products）という。IMPs(相互変調積)では、上記式で示したように、位相は元の成分の位相に依存している。このようなＩＭＰ成分を、位相カップルという。
【０１１４】
一方、IMPs(相互変調積)でない成分はファンダメンタル(foundemental)と呼ばれる。バイスペクトルム解析(Bispectral Analysis)は、信号成分の中で、位相カップルになった成分の存在や程度を調査する解釈方法である。
【０１１５】
仮に、ある波形(wave)が異なる周波数を持つ波形同士に線形結合している場合には、パワースペクトルム分析(Power spectral Analysis)により個々の周波数成分に分解することが可能である。しかしながら、非線形的な結合の場合には、パワースペクトルム分析によって解釈することができない。２つの異なる周波数であるｆ１およびｆ２と、その合算の周波数であるｆ１＋ｆ２とを考慮し、バイスペクトルム解析では、ｆ１波およびｆ２波をそれぞれＸ（ｆ１）およびＸ（ｆ２）とし、これらの位相をｆ１ｔ＋ｑ１およびｆ２ｔ＋ｑ２とし、ｆ１＋ｆ２の波の位相を（ｆ１＋ｆ２）ｔ＋ｑ３とする。波は、一般的に、複素数として示される大きさ(サイズ)および位相と呼ばれる２次元のパラメータで表される。ここで、Ｘ（ｆ１＋ｆ２）の共役複素数をＸ＊（ｆ１＋ｆ２）とすると、Ｘ＊（ｆ１＋ｆ２）の位相は、Ｘ（ｆ１＋ｆ２）の位相を反転したものになる。すなわち、−｛（ｆ１＋ｆ２）ｔ＋ｑ３｝である。ここで、Ｘ（ｆ１）、Ｘ（ｆ２）、Ｘ＊（ｆ１＋ｆ２）の積、即ち、三重積(triple product)を考慮すると、この三重積の位相は（ｆ１ｔ＋ｑ１）＋（ｆ２ｔ＋ｑ２）−｛（ｆ１＋ｆ２）ｔ＋ｑ３｝  ＝  ｑ１＋ｑ２−ｑ３となる。仮に、ｑ１、ｑ２、ｑ３の間に一定な関係(位相カップリング)が存在しない場合には、三重積の位相は、［０、２ｐ］（ただし、ｐは整数である）にランダムに分布する。その結果、三重積の合算の大きさ(バイスペクトルム)は０に近くなる。しかしながら、これら３つの位相間における関係を有する三重積の位相において偏向が生じ、結果的に、バイスペクトルムは０以外の値をとる。バイスペクトルム解析とは、このようにして位相カップリングを調査することである。
【０１１６】
シンクファストスロー（SynchFastSlow、ＳＦＳ）算出段階（Ｓ１８０）において、シンクファストスロー（高速波および低速波の相対同期、ＳＦＳ）は、次式により算出される。シンクファストスローは、脳波で高周波領域に対する全体周波数領域のバイスペクトルムの大きさの割合と言える。
【０１１７】
【数８】
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ここで、SynchFastSlowはシンクファストスロ（ＳＦＳ）であり、bispectral power(0.5〜47.0Hz)は、0.5Hz〜47.0Hzの範囲において算出したバイスペクトルパワーであり、bispectral power(40.0-47.0Hz)は40.0Hz〜47.0Hzの範囲において算出したバイスペクトルパワーである。即ち、バイスペクトルは２つの周波数とその和の周波数の成分の位相間の関係を与える量であり、bispectralpower(0.5〜47.0Hz)は、２つの周波数の和の周波数が０．５Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの間にあるバイスペクトルの和であり、bispectral power(40.0〜47.0Hz)は、２つの周波数の和の周波数が４０．０Ｈｚ〜４７．０Ｈｚの間にあるバイスペクトルの和である。
【０１１８】
場合に応じて、シンクファストスローは、４０Ｈｚ〜４７Ｈｚの範囲（すなわち、４０Ｈｚ〜４７Ｈｚ領域）におけるバイスペクトルムの総和ピークと、０．５〜４７Ｈｚの範囲（すなわち、０．５〜４７Ｈｚ領域）におけるバイスペクトルムの総和ピークのログの割合としても算出することができる。
【０１１９】
脳活動判断段階においては、ＢＳＲ算出段階（１４０）で算出したＢＳＲと、ベータ比算出段階（Ｓ１６０）で算出したベータ比と、シンクファストスロー（ＳＦＳ）算出段階（Ｓ１８０）で算出したシンクファストスロー（ＳＦＳ）とを利用して脳活性度を検出する。
【０１２０】
脳活性度は、ＢＳＲ、ベータ比、およびシンクファストスロー（ＳＦＳ）によってそれぞれ点数が付与され、これらの点数を合算するか、これらの点数の平均値をとることにより脳活性度を算出することが可能である。例えば、ＢＳＲ値に基づいてメモリに予め記憶されたＢＳＲ点数の配点によってＢＳＲの点数が付与され、ベータ比もまた、メモリに予め記憶されたベータ比点数の配点によってベータ比の点数が付与され、シンクファストスローもまた、メモリに予め記憶されたシンクファストスローの配点値によってシンクファストスローの点数が付与される。
【０１２１】
場合に応じて、脳活動は、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）、ＱＵＡＺＩに基づいてそれぞれ点数が付与され、これらの点数の合計として判断するか、これらの点数の平均値をとることが可能である。
【０１２２】
あるいは、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）うちいずれか１つを脳活動として用いることが可能である。
【０１２３】
このように求めた脳活動は、従来の自動心肺蘇生装置におけるＣＰＲ信号として用いられ、このＣＰＲ信号、すなわち脳活動信号は、モニタ部（３９５）に表示される。
【０１２４】
また、演算処理部は、ＣＰＲ信号、すなわち脳活性信号により、心肺蘇生の程度を判断し、心肺蘇生の程度に基づいて胸部圧迫の速度を変更するためのモータ制御信号を生成し、これを胸部圧迫制御部（３７０）に送信する。また、演算処理部（３５０）は、検出されたＣＰＲ信号、すなわち脳活性度を利用して心肺蘇生の程度を判断し、心肺蘇生の程度が所定の基準範囲外である場合には、除細動器制御信号を生成し、これを胸部圧迫制御部（３７０）に送信する。
【０１２５】
換言すると、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）などは、脳活性指標であるといえ、これらの各脳活性指標に基づいて点数が付与され、これら点数を合算またはこれら点数の平均値をとることにより脳活性度が算出され、場合に応じて、ＢＳＲ、ベータ比、シンクファストスロー（ＳＦＳ）のうちいずれか１つを脳活性度として用いることが可能である。
【０１２６】
上述したように、本発明は、限定的な実施例および図面を用いて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の属する技術分野における当業者であれば、この開示内容から多様な修正および変形が可能である。したがって、本発明の精神は、以下に記載した特許請求の範囲によって理解されるべきであるとともに、これらと同一あるいは同等である全ての変形は、本発明の精神の範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の自動心肺蘇生装置は、心肺蘇生を行う際に心電図および酸素飽和度を測定し、脳波を測定することで脳への血液循環の程度である脳活性度をリアルタイム検出し、除細動機能を備え、心肺蘇生の程度を示すＣＰＲ信号として脳活性指標を用い、病院前段階において生体信号遠隔モニタリングが可能であるため、行政機関、学校、家庭、救急車などに設置され、より短時間で患者に適切な処置を施し、患者の蘇生率を高めることができるようにするものである。
【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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【国際調査報告】
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