(57)【要約】本発明の実施形態によれば、心肺蘇生（ＣＰＲ）の一環として胸部圧迫の有効性を改善するための方法が提供される。そのような方法には、少なくとも１つの胸部圧迫中に鼻に固定されたＰＰＧセンサからのＰＰＧ信号をモニタすることと、そのＰＰＧ信号の波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の、深度、持続時間または頻度の内の少なくとも１つを増加、減少または維持することとが含まれる。関連する装置およびシステムもまた提供される。
2018502683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心肺蘇生（ＣＰＲ）の一環としての胸部圧迫の有効性を改善する方法であって、
（ａ）少なくとも１つの胸部圧迫中に、個体の鼻に固定されたＰＰＧセンサからのＰＰＧ信号をモニタすることと、
（ｂ）前記ＰＰＧ信号の波形パラメータに基づいて、少なくとも１つの後続の胸部圧迫の、深度、持続時間および頻度の少なくとも１つを、増加、減少または維持することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記波形パラメータは、前記ＰＰＧ信号の振幅、前記ＰＰＧ信号の曲線下の面積またはその両方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＰＰＧ信号の前記波形パラメータが予め選択された基準を満たす場合には、前記胸部圧迫の前記深度が増加される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＰＰＧ信号の前記波形パラメータが予め選択された基準を満たす場合には、前記胸部圧迫の前記持続時間が増加される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
２つ以上の胸部圧迫中に前記ＰＰＧセンサからＰＰＧ信号がモニタされ、かつ少なくとも１つの追加の胸部圧迫の深度、持続時間および頻度のうちの少なくとも１つが、前記２つ以上の胸部圧迫中の前記ＰＰＧ信号に基づいて増加または減少される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＰＰＧセンサは、前記個体の鼻翼に固定される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＰＰＧ信号は、ＡＣ成分信号とＤＣ成分信号の少なくとも１つに分離され、前記少なくとも１つの追加の胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の少なくとも１つは、前記ＡＣ成分信号、前記ＤＣ成分信号またはその両方の波形パラメータに基づいて維持、増加または減少される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＰＰＧ信号の前記波形パラメータを最適化するために、反復ステップ（ａ）と反復ステップ（ｂ）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
血中酸素飽和度と呼吸パラメータの少なくとも１つを決定するために、前記ＰＰＧ信号を使用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
（ａ）個体に対して胸部圧迫を遂行するコンプレッサと、
（ｂ）前記コンプレッサを起動して前記個体に胸部圧迫を遂行させるコントローラと、
を備える、自動胸部圧迫装置であって、
前記コントローラは、鼻に固定されたＰＰＧセンサからのＰＰＧ信号を受信して処理し、
前記コントローラは胸部圧迫中の前記ＰＰＧ信号の波形パラメータを計算し、前記波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の少なくとも１つを、維持、増加または減少させるように前記コンプレッサに指示する、自動胸部圧迫装置。
【請求項１１】
前記波形パラメータは前記ＰＰＧ信号の振幅を含む、請求項１０に記載の自動胸部圧迫装置。
【請求項１２】
前記波形パラメータは前記ＰＰＧ信号の曲線の下の面積を含む、請求項１０に記載の自動胸部圧迫装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記ＰＰＧ信号から、血中酸素飽和度および呼吸パラメータの少なくとも１つを決定するようにさらに構成された、請求項１０に記載の自動胸部圧迫装置。
【請求項１４】
前記コントローラは、過去の２つ以上の胸部圧迫時に取得された前記波形パラメータに基づいて、少なくとも１つの追加の胸部圧迫の前記深度、持続時間および頻度の少なくとも１つを増加または減少させるように前記コンプレッサに指示する、請求項１０に記載の自動胸部圧迫装置。
【請求項１５】
前記ＰＰＧ信号は、ＡＣ成分信号とＤＣ成分信号の少なくとも１つに分離され、前記少なくとも１つの追加の胸部圧迫の前記深度、持続時間および頻度の前記少なくとも１つは、前記ＡＣ成分信号、前記ＤＣ成分信号またはその両方の波形パラメータに基づいて増加または減少される、請求項１０に記載の自動胸部圧迫装置。
【請求項１６】
前記ＰＰＧ信号を評価して、自発循環の回復が発生するときを判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年１２月１７日提出の米国特許仮出願第６２／０９２，８９０号の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は生物学的センサに関し、特に患者の生理学的パラメータをモニタするための生物学的センサの使用に関する。本発明はまた心肺蘇生法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
フォトプレチスモグラフィまたは「ＰＰＧ」は、組織内の血液量変化を検出する光学的手法である。この手法では、一つ又は複数のエミッタを用いて光を組織に当て、一つ又は複数の検出器を用いて、組織を透過した（「透過型ＰＰＧ」）または組織で反射された（「反射型ＰＰＧ」）光を検出する。組織の血液量または灌流は、透過または反射される光の量に影響する。したがってＰＰＧ信号は組織の灌流の変化によって変動する。
【０００４】
組織の血液量は心拍毎に変化し、したがって、ＰＰＧ信号も心拍毎に変動する。ＰＰＧ信号のこの成分は、伝統的に信号の「ＡＣ成分」と呼ばれ、「パルス成分」と呼ばれることも多い。血液量は体の他の生理学的プロセスによっても影響を受ける。これには、呼吸、静脈血液量、交感神経及び副交感神経の緊張、特定の病状などが含まれる。これら、およびその他の生理学的プロセスによるＰＰＧ信号変化は、周辺光や体動のような非生理学的プロセス起因の雑音によるＰＰＧ信号変化とともに、全体として伝統的に「ＤＣ成分」と呼ばれている。
【０００５】
パルスオキシメトリはよく知られた生理学的監視ツールであって、そこではＰＰＧを使用して個体の動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）がモニタされる。代表的なパルスオキシメトリでは、赤色光および赤外光で個体の組織を透過する。赤外および赤色の波長に対するＰＰＧ信号のＡＣ成分振幅は、これらの波長に対して酸素化されたヘモグロビンと脱酸素化されたヘモグロビンとで光吸収に差があることにより、ＳｐＯ２の変化に敏感である。これらの振幅比から、それぞれの信号をＤＣ成分で規格化してＳｐＯ２を評価することができる。パルスオキシメトリは伝統的には末梢部位で行われてきたが、近年、鼻（例えば、中隔、鼻翼）、耳（例えば、耳たぶ、耳甲介）、および額を含む別の監視部位の検討がなされている。
【０００６】
最近本発明者は、鼻、特に鼻翼が、ＰＰＧのために特に有望な部位であることを明らかにした。指やつま先などの伝統的なＰＰＧ監視部位では、通常ＰＰＧ信号が比較的小さく、これらの組織部位における交感神経支配によりその信号品質が悪影響を受ける場合がある。したがって場合によっては、末梢部位でのパルスオキシメトリ測定は、実行不能であったり、信頼性がなかったりする。さらに信号が小さいために、伝統的な末梢部位からのＤＣ成分信号は、それを生理学的プロセスの信頼性良い監視に使用するには強度と品質が不十分なことがある。
【０００７】
鼻翼領域は、指やつま先、耳などの体の他の部位に比較して非常に大きなＰＰＧ信号が得られること、また交感神経支配がないことにより比較的高品質の信号が得られることが本発明者により明らかにされた。鼻翼部位での改善されたＰＰＧ信号により、呼吸速度、血流、呼吸努力および静脈容量を含む多くの生理学的パラメータをＤＣ信号から効果的に抽出することが可能となった。ＰＰＧ信号の改善は、鼻への固有の二重血液供給による可能性がある。鼻翼（及び鼻中隔）は、（顔面動脈を介して）外頸動脈の最後の支脈、および（眼動脈を介して）内頸動脈の最初の支脈によって供給され、特に鼻翼と鼻中隔の領域では多くの吻合（キーゼルバッハ（Ｋｉｅｓｓｅｌｂａｃｈ）叢とも呼ばれる）を有する。これらの血管は、他の部位ではＰＰＧシグナルを減少させる臨床条件（寒さ、不安、低灌流など）に対しても比較的免疫がある。鼻翼部位を使用してＰＰＧ信号を取得すること、並びにそのような信号から抽出され得るパラメータおよび生理学的プロセスを記述した特許及び出願の例としては、米国特許第６，９０９，９１２号、第７，１２７，２７８号、第７，０２４，２３５号、第７，７８５，２６２号、第７，８８７，５０２号、第８，１６１，９７１号、第８，６７９，０２８号、および第８，６４１，６３５号明細書がある。これらの内容の全ては参照によりその全体を本明細書に援用する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、心肺蘇生（ＣＰＲ）の一環としての胸部圧迫の有効性を改善するための方法が提供される。いくつかの実施形態では、そのような方法には、少なくとも１つの胸部圧迫中に個体の鼻に固定されたＰＰＧセンサからのＰＰＧ信号をモニタすることと、そのＰＰＧ信号の波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の深度、持続時間または頻度を増加、減少または維持することとが含まれる。いくつかの場合には、ＰＰＧセンサは個体の鼻翼または鼻中隔に固定される。ＰＰＧ信号はまた、いつ自発循環（ＲＯＳＣ）への復帰が発生したか、またＲＯＳＣの後どれだけ圧迫を続けるべきか、を判定するためにも使用可能である。
【０００９】
任意の好適な波形パラメータが本明細書に記載の方法でモニタできる。例えば、波形パラメータにはＰＰＧ波形の振幅または波形曲線の下の面積が含まれ得る。いくつかの実施形態では、波形パラメータがＰＰＧ波形の分離された成分信号に基づいて決定される。特定の実施形態では、ＰＰＧ信号はＡＣ成分信号ストリームとＤＣ成分信号ストリームの少なくとも１つに分離され、少なくとも１つの追加の胸部圧迫の深度、持続時間または頻度が、ＡＣ成分信号、ＤＣ成分信号またはその両方の波形パラメータに基づいて維持、増加または減少される。さらに、いくつかの実施形態では、胸部圧迫の深度、持続時間または頻度が、波形パラメータと、血中酸素飽和度または呼吸パラメータなどの追加の生理学的パラメータとに基づいて維持、増加または減少可能である。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、自動胸部圧迫装置もまた提供される。いくつかの実施形態では、そのような装置には、個体に対して胸部圧縮を遂行するためのコンプレッサと、コンプレッサを起動して個体に対する胸部圧迫を遂行させるコントローラと、が含まれ、コントローラは、鼻に固定されたＰＰＧセンサからのＰＰＧ信号を受信して処理し、コントローラは胸部圧迫中のＰＰＧ信号の波形パラメータを計算し、波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の深度、持続時間または頻度の少なくとも１つを、維持、増加または減少させるようにコンプレッサに指示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、波形パラメータの算出に使用可能なＰＰＧ波形の図である。
【図２】本発明の実施形態による方法の、ＣＰＲにおける胸部圧迫の有効性を維持、改善または最適化するための反復的使用方法を示す図である。
【図３ａ】本発明の実施形態によるＣＰＲ最適化において介護者のガイドのために使用可能な図形表示の一例である。
【図３ｂ】本発明の実施形態によるＣＰＲ最適化において介護者のガイドのために使用可能な図形表示の一例である。
【図３ｃ】本発明の実施形態によるＣＰＲ最適化において介護者のガイドのために使用可能な図形表示の一例である。
【図４】本発明の一実施形態による自動化された胸部圧迫装置の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明を以下でより完全に説明する。ただし本発明はここに示す実施形態に限定されるとみなすべきではない。むしろこれらの実施形態は、この開示が完全かつ完備であり、かつ本発明の範囲を当業者に完全に伝達できるように提供される。
【００１３】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を記述するためのみのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される、いくつかの単数形表示は、文脈で明確にそうでないことが示されない限り複数形もまた含まれることが意図される。用語”備える”および／または”含んでいる”は、本明細書で使用される場合には、記述された特徴、整数、ステップ、操作、要素、および／または成分が存在することを特定する。ただし、一つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、成分、および／またはそれらの群が存在すること、および追加を排除しない。本明細書で使用される用語”およびまたは”は、関連してリストされた項目の一つ以上の任意のもの、およびそれらのすべての組み合わせを含む。
【００１４】
ある要素が別の要素に「接続された」または「結合された」と表現される場合、それはその他方の要素に直接に接続または結合されてもよいし、介在要素が存在してもよい。これに対し、ある要素が別の要素に対して「直接接続された」または「直結された」と表現される場合には、介在する要素は存在しない。本明細書を通じて、同様の参照番号は同様の要素を表す。本明細書では、様々な要素の記述に、第１の、第２の、などの用語を使用することがあるが、これらの要素はこれらの用語によって制限されないことを理解されたい。これらの用語は１つの要素を他の要素から区別するために使用されるにすぎない。したがって、以下で議論する第１の要素は、本発明の教示から乖離することなく第２の要素と呼ぶこともできる。
【００１５】
前述したように、鼻（例えば鼻翼および鼻中隔）は、身体の他の部位に比べて大きなＰＰＧ信号を有し、また交感神経支配がないことにより比較的高品位の信号を有する。さらに脳に近いことにより、鼻での血流は脳血流に比例する。したがって鼻での血流または血液量の測定は脳への血流の代用として使用可能である。ＣＰＲの狙いは、脳および心臓へ、除細動を効果的にするのに十分な血流を与えることである。したがって、鼻でのＰＰＧ信号は、それぞれの胸部圧迫がどれだけ有効に脳へ血液を供給しているかを判定する好適な手段を提供し得る。ＰＰＧ信号をガイドとして利用して、胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の少なくとも１つを、変更、改善および潜在的最適化をして、ＣＰＲの結果および有効性を改善することができる。
【００１６】
このように、本発明の実施形態によれば、心肺蘇生（ＣＰＲ）の一環として胸部圧迫の有効性を改善するための方法が提供される。いくつかの実施形態では、そのような方法には、個体の鼻へフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）センサを固定すること、少なくとも１つの胸部圧迫時にＰＰＧセンサからのＰＰＧ信号をモニタすること、および、少なくとも１つの胸部圧迫時のＰＰＧ信号の波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の深度、持続時間および頻度を増加または減少させること、の１つ以上が含まれる。
個体
【００１７】
本明細書で使用される個体は、患者とも称され、任意の年齢のヒトを含む任意の哺乳動物を含む。個体は、これに限るものではないが、病院（例えば、手術室（ＯＲ）、集中治療ユニット（ＩＣＵ）、総合治療フロアまたはその中での搬送時）、介護ホーム、医療事務所、医療輸送および家庭、を含む任意の介護環境でモニタすることができる。
ＰＰＧセンサ
【００１８】
ＰＰＧセンサは鼻の任意の適切な部分へ固定可能である。ただし特定の実施形態においては、ＰＰＧセンサは個体の鼻翼または鼻中隔に固定される。「固定」という用語は、適切なＰＰＧ信号が生成可能となるように、皮膚にしっかり取り付けることを意味する。いくつかの場合にはセンサ本体は、追加の支持を必要とせずに皮膚に固定されて、適切なＰＰＧ信号が信頼性よく生成されるように構成されている。ただしいくつかの場合にはセンサは、例えば、追加の構造的支持体、ワイヤまたはコード、あるいはテープのような接着製品、などの外部支持体の助けによって固定可能である。そのような支持体は、センサを固定して、例えば患者の動き（震えなど）や、センサまたはセンサに取り付けられたケーブルの動き（ぶつかり、引っ張り、押し付けなど）による信号喪失の防止に望ましいことがある。
【００１９】
ＰＰＧセンサは、光を放出する１つ以上の部品を含む。本明細書ではそのような部品を「エミッタ」と呼ぶ。本明細書では、「光」という用語は電磁放射の総称として使われる。したがってこの用語には、例えば可視光、赤外放射および紫外放射が含まれる。任意の好適な種類のエミッタが使用可能であるが、いくつかの実施形態では、エミッタは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。特定の実施形態では、第１のエミッタが第１の波長で光を放出し、第２のエミッタが第２の波長で光を放出する。いくつかの場合には、１つのエミッタが、第１の波長と第２の波長で光を放出しうる。ＰＰＧセンサには、「検出器」とも称される１つ以上の光検出器も含まれる。検出器はエミッタからの光を検出するように構成され、この検出された光がＰＰＧ信号を生成する。任意の適切な光検出器が使用可能であるが、光検出器の例としては、フォトダイオード、光抵抗器、光トランジスタ、光−デジタル変換器などがある。
【００２０】
ＰＰＧセンサは、動脈拍動性血液量と流量（脈拍から脈拍までの血液量×心拍数／分）を測定する。そうして個体に対する胸部圧迫が行われているときの脈拍から脈拍までの動脈血液量の変化を直接検出する。これは、平均酸素飽和度（静脈対動脈の酸素飽和度比３：１で静脈を重み付け）および選択組織床での多数の脈動／圧迫に亘る微小血管流量値のみを測定することのできる、組織または脳の酸素計測（近赤外分光法［ＮＩＲＳ］／ｒＳＯ２）センサ／技術とは区別される。このように、ＮＩＲＳ技術では微細血管の灌流を測定するが、パルスオキシメトリは動脈血液量／流量を測定する。鼻に固定されたＰＰＧセンサは、特に（胸部圧迫によって）脳に灌流する動脈血液量を測定するので、胸部圧迫の正しい深度、持続時間および／または頻度を決定する重要なガイドを提供する。
【００２１】
任意の好適な鼻ＰＰＧセンサが利用可能であるが、使用可能な鼻ＰＰＧセンサの非制限的な例は、米国特許第８，７５５，８５７号明細書、米国特許第８，６４１，６３５号明細書、米国特許第８，６７９，０２８号明細書、および米国特許出願第２０１４／０００５５５７号明細書に記載されている。このそれぞれの関連する内容は参照により本明細書に援用される。
ＰＰＧ信号および波形パラメータ
【００２２】
ＰＰＧセンサはＰＰＧ原信号を信号処理デバイスへ送信する。本明細書で使用の「ＰＰＧ信号」という用語は、ＰＰＧ波形（経時的な信号）を指し、ＰＰＧ信号ストリームとも称される。いくつかの場合にＰＰＧ原信号は、モニタする前あるいはパラメータ計算に使用する前に、「調整される」か、フィルタを掛けられる。一般的にそのような調整はバンドパスフィルタで行われ、信号内の不要な高周波ノイズまたは低周波ノイズを取り除くことができる。本明細書で使用の「ＰＰＧ原信号」は、全く未処理の信号と調整済みの信号の両方を含む。いくつかの実施形態では、１つの波長の光からのみのＰＰＧ信号が処理および／またはモニタされ、他の実施形態では２つ以上の波長の光（例えばＩＲ波長と赤色波長）からのＰＰＧ信号が取得できる。そしていくつかの場合には、異なる波長での波形を比較することで、胸部圧迫の有効性をより正確に判定可能となし得る。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態では、ＰＰＧ原信号を使用して、胸部圧迫の有効性が評価される。ただし本発明の他の実施形態では、ＰＰＧ原信号は、分離されたＡＣ成分信号ストリーム（パルス成分）、分離されたＤＣ成分信号ストリーム（非パルス成分）またはその両方に分離されて、分離されたＡＣ信号ストリームおよび／または分離されたＤＣ信号ストリームは、任意選択によりＰＰＧ原信号と共に、胸部圧迫の有効性のモニタに使用することができる。分離されたＡＣ成分は、胸部圧迫の特定の深度、持続時間および／または頻度での動脈血液量変化の評価に特に有効となり得る。信号ストリームをＡＣ成分とＤＣ成分に分離することは、いくつかの異なる方法で達成可能であるが、いくつかの実施形態では、米国特許第８，５２９，４５９号明細書で議論した方法で分離される。参照によりその全体を本明細書に援用する。別の例としていくつかの実施形態において、原信号ストリームのピークを内挿し、また原信号ストリームの谷を内挿し、次にこの２つの内挿線（ピーク内挿線と谷内挿線）を平均化して分離したＤＣ成分信号ストリーム（ＤＣ成分波形）を生成することによって、ＤＣ成分信号ストリームが決定される。この分離されたＤＣ成分ストリームを、原信号ストリームから差し引いてＡＣ成分信号ストリームを生成することも可能である。当分野で知られている、ＰＰＧ信号の非パルス性成分からパルス性成分を分離するその他の方法を使用することも可能である。
【００２４】
いくつかの実施形態ではＡＣ成分信号ストリームのみ、またはＤＣ成分信号ストリームのみをモニタしてＣＰＲの有効性が判定されるが、いくつかの実施形態ではＡＣ成分とＤＣ成分の両信号ストリームがモニタされる。ＡＣ成分とＤＣ成分の両信号ストリームをモニタする理由の１つは、ＡＣ成分とＤＣ成分はいずれも血流に関する情報を提供可能であり、各信号の強度は個体の位置または生理学的状況によって変わり得ることによる。
【００２５】
ＰＰＧ原信号または分離ＰＰＧ信号から、複数の波形パラメータが取得可能であり、そのようなパラメータを使用して１つ以上の胸部圧迫の有効性を評価し、後続の胸部圧迫の適正な深度、持続時間および／または頻度を決定できる。例えばいくつかの実施形態では、原信号、ＡＣ成分およびＤＣ成分の１つ以上の振幅をモニタして胸部圧迫の有効性を判定可能である。鼻でのＰＰＧ信号の振幅は、一般的に鼻への血流に比例し、したがって脳への血流に比例する。こうして経時的に１つ以上のＰＰＧ信号の振幅をモニタすることが、特定の圧迫深度が脳へ十分または最適な血液を供給しているかどうかの評価に有効となり得る。モニタ可能な別の波形パラメータは、曲線の下の面積である。ＰＰＧ原信号、分離ＡＣ成分および分離ＤＣ成分の一つ又は複数の曲線下面積をモニタして、胸部圧迫の有効性を判定することができる。曲線下面積を決定する任意の標準的な方法が使用可能である。曲線下面積は胸部圧迫の適正な持続時間の評価に特に有効となり得る。例えば持続時間を長くして曲線下面積が増大する場合には、脳へより多くの血液が差し向けられ、ＣＰＲはより効果的であると考えることができる。逆に、胸部圧迫を長くしても曲線下面積が増大せず、むしろ減少する場合には、より短い胸部圧迫持続時間で十分であるか、またはそれが望ましいと考えることができる。
【００２６】
このほかの任意の好適な波形パラメータを、胸部圧迫のモニタに使用可能である。ただしいくつかの実施形態では、ＤＣ成分とＰＰＧ原信号を一緒に評価して、以下及び図１で述べる波形パラメータを画定できる。
・上部面積は心信号の曲線下の正部分（ＤＣ成分の上部分）の面積である。これを図１ではＡ１で表示する。
・底部面積は心信号の曲線下の負部分（ＤＣ成分の下部分）の面積である。これを図１ではＡ２で表示する。
・ピークと谷の比は、ピーク高さを谷深さで割ったものである。面積比は、上部面積（図１のＡ１）を底部面積（図１のＡ２）で割ったものである。
・平均ＤＣは、各心拍の「始め」から「終り」までの平均ＤＣ振幅である。
・最小ＤＣは、各心拍の「始め」から「終り」までの最大ＤＣ振幅である。
・最大ＤＣは、各心拍の「始め」から「終り」までの最小ＤＣ振幅である。
・ＤＣ振れは、最大ＤＣと最小ＤＣの間の振幅差である。ＤＣ面積は、曲線下のＤＣ信号と算出された「ベースライン」ＤＣとの間の面積である。算出されたベースラインは、前以って決められた期間における平均ＤＣ値である。
ＰＰＧ信号および波形パラメータのモニタ
【００２７】
ＰＰＧ信号はいかなる方式でモニタされてもよいが、典型的には、汎用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの信号処理デバイスでモニタされる。「信号処理デバイス」の単数形には２つ以上の信号処理デバイスが含まれてもよい。そのような信号処理デバイスは、本明細書に記載の機能を遂行する一環として、オペレーティングシステムおよび一つ又は複数のアプリケーションを含み得るソフトウェアを実行するようになっていてもよい。読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータメモリは、信号処理デバイスと電子的に通信可能である。データ記憶システムには任意の好適なコンピュータ可読媒体が使用されてよい。コンピュータ可読媒体は、マイクロプロセッサで解釈可能な情報を格納可能である。この情報は、データであってもよいし、ソフトウェアアプリケーションのようなコンピュータ実行可能命令の形であってもよい。これは信号処理デバイスに、特定の機能および／またはコンピュータ実装方法を遂行させる。実施形態によっては、そのようなコンピュータ可読媒体にコンピュータ記憶媒体と通信媒体が含まれてもよい。
【００２８】
コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたはその他のデータなどの情報を格納する任意の方法又は技術で実装された、揮発性及び不揮発性、リムーバブルおよび非リムーバブルな媒体を含まれてもよい。コンピュータ記憶媒体には、これらに限るものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたはその他の固体素子メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたはその他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置またはその他の磁気ストレージ装置または所望の情報の格納に使用できてかつシステム部品によってアクセス可能であるその他の任意の媒体が含まれてよい。
【００２９】
本発明の特定の実施形態では、信号処理デバイスはＰＰＧ原信号からＡＣ成分信号ストリーム、ＤＣ成分信号ストリームまたはその両方を分離するように構成されている。このデバイスは、前述の方法を含む、任意の好適な処理方法を利用してこれを実行してもよい。いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサデバイスが、ＡＣ成分とＤＣ成分の信号ストリームを分離する前にＰＰＧ信号を調整する。ＰＰＧ信号を処理するためのこの信号処理デバイスは、ＰＰＧ信号のモニタに使用されるような信号処理デバイスと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態によると、１つ、２つまたはそれ以上の胸部圧迫時のＰＰＧ信号からの波形パラメータがモニタ／計算される。いくつかの実施形態では、波形パラメータが予め選択された基準を満たせば、人または装置は、後続の胸部圧迫の、深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを増加させてよい。例えば、１つ以上の胸部圧迫で振幅又はその他の波形パラメータが増加（または減少）しない場合には、人または装置は、胸部圧迫の深度を増加させるか、胸部圧迫の持続時間を延長するか、あるいは胸部圧迫の頻度を増加（胸部圧迫の時間間隔を減少）させるかを行ってもよい。または、波形パラメータが予め選択された基準の違う組合せを満たせば、人または装置は、胸部圧迫の深度を減少させるか、胸部圧迫の持続時間を短縮するか、あるいは胸部圧迫の速度を低下（次の胸部圧迫までの時間を増加）させるかを行ってもよい。人または装置は、各変更を個別に試みてもよいし（例えば深度を変更し、持続時間と頻度は変更しない）、あるいは２つ以上の属性を同時に増加または減少（例えば深度と持続時間を一度に変更）させてもよい。
【００３１】
波形パラメータが予め選択された基準の別の組合せに合致する場合、人または装置は胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを維持してもよい。信号処理デバイスは、上記のように胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを変更するように介護者に指示してもよい。予め選択された基準としては、これに限るものではないが、特定の振幅または振幅範囲（あるいは他の波形基準範囲）、特定のパーセンテージ（例えば、５％、１０％、１５％、２０％またはそれ以上）、振幅や他の波形パラメータに対する以前の値のベースラインからの絶対的な増加または減少、および経時的な波形パラメータの傾向（例えばプラスの傾斜変化）、が含まれてもよい。
【００３２】
いくつかの場合には、波形パラメータは他の生理学的信号との組み合わせでモニタされて、胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを、維持、増加または減少させるかどうかが判定されてもよい。いくつかの場合には、深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つが、波形パラメータと、ＰＰＧ信号の他の利用から導かれるパラメータ（例えば血圧、ＳｐＯ２、呼吸パラメータなど）との両方に基づいて決定されてもよい。別の場合には、圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つが、波形パラメータと他のセンサ（例えば、ＥＣＧまたは他の心拍計またはサーミスタのような呼吸モニタ）から決定された生理学的パラメータの両方に基づいて決定されてもよい。こうしていくつかの実施形態では、予め選択された基準には、波形パラメータに基づく基準と共に、他の生理学的センサから取得された信号に基づく基準、および／またはＰＰＧ信号からの他のパラメータに基づく基準が含まれてよい。そのような予め選択された基準の例としては、これに限るものではないが、酸素飽和度、個体の血圧および心臓の電気活動度の増減が含まれてよい。
【００３３】
上述の圧迫の深度および／または持続時間の有効性をモニタするプロセスは反復することができる。例えば図２を参照すると、１つ以上の胸部圧迫をする時またはその後で、鼻でのＰＰＧセンサから計算される波形パラメータを評価して、予め選択された基準を満たすかどうかを見極めることができる（２００）。このとき予め選択された基準を満たさなければ、圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを増加または減少させてもよい（２１０）。この胸部圧迫をする時またはその後で得られるＰＰＧ信号を評価して、波形パラメータを求め（２２０）、予め選択された基準を満たすかどうかを再度見極めてもよい（２００）。予め選択された基準を満たさない場合には、圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを再び増加ないしは減少させて（２１０）、予め選択された基準を満たすまでこれを反復して行うことができる。波形パラメータを評価して（２００）、予め選択された基準が満たされる場合には、圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つを維持することができる（２３０）。ただし、ＰＰＧ信号と波形パラメータの決定（２２０）および評価（２００）を続行して、予め選択された基準が継続的に満たされていることを確認するようにしてもよい。場合によっては、予め選択された基準は時間とともに変化することがある。例えば第１の予め選択された基準が満たされて、深度、持続時間および頻度のうちの少なくとも１つが維持される場合、第２の予め選択された基準を用いて、その深度、持続時間および頻度のうちの少なくとも１つを維持することが経時的に適切であるかどうかを判定してもよい。
【００３４】
さらに、胸部圧迫の深度および／または持続時間を増加または減少させるかどうかの判定は、胸部圧迫の都度に行わなくてもよい。ある場合には、２つまたはそれ以上の胸部圧迫をする間のＰＰＧ信号を信号処理デバイスで評価してもよいし、またある場合には、波形パラメータの平均または傾向を用いて予め選択された基準が満たされているかどうかを見極めてもよい。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態では、ＰＰＧ信号の波形パラメータが実質的にリアルタイムベースで（例えば１、２、３、４または５秒未満毎に）計算される。そうして各胸部圧迫の有効性に関する情報が介護者に伝達されて、その次の胸部圧迫の深度および／または持続時間をガイドすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、ＰＰＧ信号は、末梢血管収縮を起こす昇圧剤のような特定の薬剤を個体が摂取している（または投与されている）場合でも、胸部圧迫の有効性に関する情報を提供することができる。したがって、胸部圧迫の深度、持続時間、および頻度の内の少なくとも１つを、個体の薬剤摂取の有無に拘わらずモニタすることができる。
胸部圧迫
【００３６】
波形パラメータが決定されて予め選択された基準と比較され、これに応じて、胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つをが、維持、増加または減少される。本明細書で使用される深度とは患者の胸部が下方向に圧縮される距離（例えば、１．０または１．５〜２インチ）であり、持続時間とは胸部が圧縮されている時間の長さ（例えば心拍周期の５０％）であり、頻度とは特定の時間周期内での胸部圧迫回数（例えば、１００回／分）である。胸部圧迫は手動で遂行されてもよいし、介護者への指示が信号処理デバイスを介して提供されてもよい。例えば、波形パラメータが増加しているときはモニタ上のグラフの大きさまたは面積が増加し、波形パラメータが減少するときは減少してもよい。代替的または付加的には、胸部圧迫の有効性を増大、改善または最適化するために、数値または文書による指示が表示されてもよい。
【００３７】
一例として図３ａ〜図３ｃにおいて、胸部圧迫により脳への血液量が改善されていないことがＰＰＧ信号／波形パラメータで実証されると、図形表示での図の照度が低くなるか全くなくなってもよい（図３ａ）。波形パラメータが増加する（ＣＰＲの有効性が増加する）と、図形表示は、この場合には図形表示内の更なるバー（面積）を照明することで、脳への血液量が増加していることを示してもよい（図３ｂ）。脳への血液量がさらに増加すると、更なるバー（図形表示の面積）が照明されてよい（図３ｃ）。胸部圧迫の深度または持続時間の増加が血流を減少させる場合には、いくつかの場合では図形表示の照明された面積が減少し、例えば図３ｂに示すレベルへ戻ってもよい。この図形表示は、医療専門家／介護者を胸部圧迫の有効性改善に向けてガイドできる。
【００３８】
図形表示は様々な異なる構成とすることができる。バーや図形表示面積の大きさおよび形状の異なる任意の好適な構成を使用することができ、また２Ｄまたは３Ｄ構成を含んでもよい。グラフィカルアレイには任意の好適な種類のエミッタが使用されてもよい。ある実施形態では、エミッタは発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、またある実施形態では、赤−緑−青（ＲＧＢ）のＬＥＤであってよい。このほかのタイプのエミッタ／ディスプレイの例としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤ）および陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイがある。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、本明細書で説明した方法を遂行する、自動胸部圧迫装置もまた提供される。そのような胸部圧迫装置またはシステムは、信号プロセッサを含んでもよいし、信号プロセッサと電気的に通信（無線通信を含む）してもよい。信号プロセッサが胸部圧迫装置の一部である場合には、それはコントローラとも呼ばれることもある。胸部圧迫装置はさらに、個体の胸部に力を与える機械的装置である、コンプレッサを含んでもよい。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、鼻ＰＰＧセンサと自動胸部圧迫装置を含むシステムも提供される。ＰＰＧセンサと自動胸部圧迫装置には、他で記述したものが含まれる。図４は胸部圧迫システム４００の一例を簡単に図示したもので、ここにはＰＰＧセンサ４２０およびコンプレッサ４３０と通信するコントローラ４１０が含まれる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、コントローラ４１０が、前述したような方法でＰＰＧセンサ４２０からＰＰＧ信号を受信して処理し、波形パラメータを決定する。例えば、波形パラメータが予め選択された基準を満たせば、その波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の深度を、維持、増加または減少させるようにコントローラがコンプレッサ４３０に指示してもよい。ある場合には、コントローラ４１０は、波形パラメータに基づいて少なくとも１つの後続の胸部圧迫の持続時間を、維持、増加または減少させるようにコンプレッサ４３０に指示してもよい。そのやり方は既に述べた通りである（図２およびその説明を参照）。そこでは胸部圧迫はコンプレッサ４３０によって遂行され、コンプレッサ４３０は胸部圧迫の深度、持続時間および頻度の内の少なくとも１つの、維持、増加または減少をコントローラによって命令される。
自発循環の復帰
【００４２】
上記の方法、装置、およびシステムに加え、鼻からのＰＰＧ信号を使用して個体が自発循環（ＲＯＳＣ）を回復したかどうかを判定可能である。いくつかの実施形態では、胸部圧迫のないときにパルス性信号（原信号またはＡＣ成分のいずれでも）が回復したかどうかを評価することで、このことが判定可能である。前述したようにその他の生理学的センサ／パラメータもまた、ＲＯＳＣが生じたかどうかの判定に使用することができる。
【００４３】
ＲＯＳＣの後、振幅又はその他の波形パラメータをモニタして、脳への適切な血流が回復されたかどうかを判定できる。鼻でのＰＰＧセンサは、脳血流の代用としてこの情報を提供する。心臓に電気的活動が回復したとしても、脳への血流はまだ適切または最適でない可能性がある。鼻でのＰＰＧ信号は、脳への血流を補助するために、ＲＯＳＣの後でもＣＰＲを継続すべきかどうかに関する情報を提供することができる。さらに、鼻のＰＰＧ信号を用いて、胸部圧迫を自発心拍／血流に同期させて、脳血流を増加（増大）させてもよい。
実施例１
【００４４】
予言的な例において、胸部圧迫を停止することなく、心停止の患者に鼻翼センサを設置してよい。胸部圧迫が効果的であれば、信号を表示するモニタ上にＰＰＧ信号が見えるはずである。これは本特許の「ＣＰＲ」モニタであって、酸素飽和度の表示に加えてＰＰＧ波形を表示し、胸部圧迫の有効性、および心臓が再始動した後の心拍出量（特に脳血流）の品質の判定に有益となろう。オペレータは胸部圧迫の深度を変えて、圧迫の深度を変えるとＰＰＧ振幅に改善がみられるかどうか、または現在の深度が最適かどうかを見ることができる。同様に、ＰＰＧ信号が「平坦ライン」であるか、あるいは、信号はあるが比較的小さい場合には、圧迫の深度を変えて、圧迫を深くするかまたは圧迫の速度を変えることで、より大きな波形となるかどうかを見ることができる。そうして自発循環が回復（ＲＯＳＣ）するとＰＰＧ信号が顕著に増大する。これは胸部圧迫では正常な心拍出量に比べてわずかな血流しか提供されないからである。薬物投与の有効性もまた鼻センサでモニタ可能である。エピネフリンまたはその他の血管作用性薬剤を投与すると、血流が脳（および鼻）と冠動脈循環に優先的に向け直されるので、ＰＰＧ振幅が改善されるはずである。
実施例２
【００４５】
鼻翼または鼻中隔からモニタすることは、研究設定においても使用可能であって、圧迫の速度と深度の他の組合せが現在のＡＣＬＳ推奨（これは主に動物実験から推定される）よりも優れているかどうかを見ることができる。鼻センサの使用は胸部圧迫とは干渉しない。そしてデータを連続して収集可能であり、除細動成功率をＰＰＧ信号の妥当性という観点で事後解析可能である。
【００４６】
本明細書において、本発明の実施形態が開示された。特定の用語を使用したが、それらは一般的な説明の意味でのみ使用されており、限定目的での使用ではない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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