JP6522327B2 - 脈波解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、動脈圧の呼吸性変動を求める脈波解析装置に関するものである。

心機能の循環動態を把握するに際し、動脈圧の呼吸性変動は重要な指標の一つである。従来、例えばカテーテルを血管に挿入するなどして呼吸性変動を観血的に測定する方法がある。しかしながら、この測定は侵襲的なものであるため、被検者に過度な負担を与えてしまう場合がある。また、測定するための装置が大がかりなものとなり、その測定時間も長くなってしまう場合もある。そこで、例えば特許文献１には、オシロメトリック法の血圧測定によって非観血的に動脈圧の呼吸性変動を求める方法が開示されている。

特開２００８−２３７８８２号公報

特許文献１に記載の方法では、血圧計カフを用いて取得された圧力波形を用いて動脈圧の呼吸性変動を求めている。しかしながら、この方法では、測定中に被検者が体を動かしたり、または、被検者の体の一部又は血圧計カフが外部と接触する等の外部要因により、計測される圧力波形にノイズが含まれやすく、呼吸性変動を精度良く求めることが困難な場合があった。なお、この問題は血圧計カフを用いた場合のみならず、パルスオキシメータや他の脈波センサを用いた場合であっても起こり得る。すなわち非侵襲的な手法で圧力波形を取得した場合、ノイズの影響により呼吸性変動を精度良く算出することが難しいという問題があった。

そこで、本発明は、被検者にかかる負担を軽減しつつ、動脈圧の呼吸性変動を示す指標値を精度良く求めることが可能な脈波解析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の脈波解析装置は、
非観血的に計測された脈波を取得する取得部と、
前記脈波を用いて周波数軸上のデータを算出し、当該周波数軸上のデータに基づいて呼吸性変動の指標値を求める解析部と、
を備える。

この構成によれば、非観血的な手法で被検者の脈波を計測しているので、被検者にかかる負担を軽減することができる。また、被検者の脈波を用いて算出した周波数軸上のデータに基づいて呼吸性変動の指標値を求めているので、余計なノイズを除外することができ、精度よく呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記解析部は、前記脈波を用いて前記脈波の振幅の変動率を示す時間軸上のデータを作成して当該時間軸上のデータに対して周波数解析を行い、被検者の呼吸周期における前記変動率のパワー値を用いて前記呼吸性変動の指標値を求めても良い。

この構成によれば、脈波を用いて作成した時間軸上の変動率のデータに対して周波数解析を行い、さらに、被検者の呼吸周期の周波数におけるパワー値を用いるため、より正確な呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記解析部は、被検者の呼吸周期における前記変動率のパワー値の平方根を算出することで、前記呼吸性変動の指標値を求めても良い。

この構成によれば、被検者の呼吸周期の周波数におけるパワー値の平方根を算出するため、観血的な手法に近い精度の呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記解析部は、予め取得した被検者の呼吸周期に関する情報に基づいて、パワー値の平方根を算出する対象となる前記変動率の周波数を特定しても良い。

この構成によれば、予め取得されている呼吸周期に関する情報を用いているので、より正確にパワー値の平方根を算出する周波数を特定することができ、精度良く呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記変動率は、前記脈波に含まれる各単位脈波の振幅値を、前記各単位脈波の平均振幅値で除算して算出されても良い。

この構成によれば、観血的な手法と同様に平均振幅値で除算しているので、さらに精度良く呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記解析部は、前記周波数軸上における所定の周波数のパワー値に基づいて、前記呼吸性変動の指標値の信頼性を判定しても良い。

この構成によれば、例えば全データに対するノイズ成分の比率を求めることができ、呼吸性変動の指標値の信頼性を正確に判定することができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記解析部は、前記脈波に対して周波数解析を行い、基本周波数のパワー値に対する側帯波のパワー値の比の平方根を算出することで、前記呼吸性変動の指標値を求めても良い。

この構成によれば、基本周波数のパワー値に対する側帯波のパワー値の比の平方根を算出することにより、脈波の振幅の大きさに対する脈波に含まれる変動成分の大きさを算出することができ、精度よく呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記解析部は、予め取得した被検者の呼吸周期に関する情報に基づいて、前記側帯波の周波数を特定しても良い。

この構成によれば、予め取得されている呼吸周期に関する情報を用いて側帯波の周波数の値を特定しているので、より正確に呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記呼吸周期は、呼吸器で制御された呼吸数の情報を用いて算出されても良い。

この構成によれば、呼吸器の呼吸数の設定速度が変化した場合であっても、その変化に追従して正確に呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、本発明の脈波解析装置において、
前記呼吸性変動の指標値を表示部に表示させる制御部を更に有し、
前記制御部は、前記呼吸性変動の指標値の信頼性に応じて、前記呼吸性変動の指標値の表示制御を行う、構成であってもよい。

この構成によれば、信頼性に応じて呼吸性変動の指標値の表示が制御されるため、使用者は呼吸性変動の値の正確性も把握しながら診察や治療を行うことができる。

本発明の脈波解析装置によれば、被検者にかかる負担を軽減しつつ、呼吸性変動を示す指標値を精度良く求めることが可能である。

本発明の実施形態に係る脈波解析装置の概要図である。 実施形態１に係る脈波解析装置の動作を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、被検者に印加されるカフ圧を示すグラフであり、（ｂ）は、カフ圧に重畳された脈波を示すグラフである。 （ａ）は、図２（ｂ）に示す脈波を拡大したグラフであり、（ｂ）は、脈波の振幅値を示すグラフである。 （ａ）は、脈波の振幅の変動率を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示す変動率を周波数解析したグラフである。 （ａ），（ｂ）は、呼吸性変動の信頼性を説明するためのグラフである。 実施形態２に係る脈波解析装置の動作を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、カフ圧に重畳された脈波を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示す脈波を周波数解析したグラフである。 （ａ）は、図８（ａ）に示す脈波の一部を拡大したグラフであり、（ｂ）は、図８（ｂ）に示すスペクトルのＥ領域を拡大したグラフである。

以下、本実施形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に示すように、脈波解析装置１は、取得部１１と、解析部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、表示部１５と、報知部１６とを備えている。

脈波解析装置１は、測定装置Ａと通信可能に接続され、測定装置Ａによって測定された測定データを受信する。

測定装置Ａは、被検者の脈波を非観血的に測定するための装置である。本例では、カフ２１と、圧力制御部１７と、検出部１８とを備える測定装置Ａが用いられている。本例では、圧力制御部１７と検出部１８は、脈波解析装置１の内部に含まれている。カフ２１は、被検者の動脈を検出可能な部位、例えば上腕部に装着される。圧力制御部１７によってカフ２１への印加圧力が制御され、カフ圧が検出部１８によって検出される。カフ２１に印加される印加圧力は、被検者の拡張期血圧以下であって静脈の脈波成分を含まない範囲の圧力、例えば４０〜５０ｍｍＨｇの一定の圧力に制御される。カフ圧は検出部１８によって所定期間（例えば１分間）継続して検出される。検出されたカフ圧には被検者の脈波が重畳されており、脈波が重畳されたカフ圧が測定装置Ａから外部へ出力（送信）される。なお、脈波を測定する装置としては測定装置Ａに限定されず、例えば被検者の指先や耳たぶに取り付けられるパルスオキシメータ等の他のセンサを用いても良い。

取得部１１は、測定装置Ａから出力されたカフ圧を取得する。また、取得部１１は、カフ圧に信号処理を行って、カフ圧に重畳された脈波を取得する。このようにして取得された脈波は、複数の単位脈波から構成される。なお、単位脈波とは、１つの心拍に対応する一単位の脈波のことを意味し、所定期間の脈波データに複数含まれる。

解析部１２は、脈波に含まれる各単位脈波の振幅値と、各単位脈波の振幅値の平均値（以下、平均振幅値と称する）を算出する。また、解析部１２は、平均振幅値に対する各単位脈波の振幅値の比率である振幅比（以下、脈波の振幅の変動率や脈波の変動率と称する）を算出する。また、解析部１２は、脈波の変動率に対して周波数解析（例えばフーリエ変換）を行い時間軸上のデータを周波数軸上のデータに変換する。また、解析部１２は、周波数スペクトルから動脈圧の呼吸性変動の指標値を算出する。また、解析部１２は、算出された呼吸性変動の指標値の信頼性を判定する。また、解析部１２は、算出した各々のデータに基づいて、各データの推移を示すグラフを作成する。なお、周波数解析の手法としては、各周波数の成分を取り出すことができるものであれば良く、例えばウェーブレッド変換を用いても良い。

記憶部１３は、取得部１１によって取得されたカフ圧およびカフ圧に重畳された脈波、解析部１２によって算出された各単位脈波の振幅値、脈波の変動率、周波数スペクトル、解析の結果等の各データを記憶する。

制御部１４は、例えば各データの推移を示すグラフ、呼吸性変動の指標値およびその信頼性等を表示部１５に表示させる。また、制御部１４は、例えば解析の結果が異常であることを報知部１６に音や光等で報知させる。

表示部１５は、例えばタッチパネル式の液晶画面で構成されている。なお、表示部１５は、必ずしも脈波解析装置１の筐体上に設けられている必要はなく、医師等が保有する別筐体のタブレット端末上に構成されてもよい。報知部１６は、例えばスピーカやＬＥＤライト等で構成されている。

次に、図２から図６を参照して、脈波解析装置１の動作を説明する。

先ず、取得部１１は、被検者に印加されて測定装置Ａで測定されたカフ圧を取得する（ステップＳ１０１、図３（ａ）参照）。図３（ａ）に示す一例では、取得部１１は、被検者の拡張期血圧値以下である約４５ｍｍＨｇに保たれたカフ圧を、約１分間取得している。

続いて、取得部１１は、ステップＳ１０１で取得されたカフ圧をフィルタ処理して、カフ圧に重畳される脈波を取得する（ステップＳ１０２、図３（ｂ）参照）。

続いて、解析部１２は、ステップＳ１０２で取得された脈波内の各単位脈波の振幅値と各単位脈波の平均振幅値とを算出する（ステップＳ１０３）。

具体的には、解析部１２は、図４（ａ）に示される各単位脈波の振幅Ｈを各々算出する。図４（ｂ）は、図４（ａ）の各単位脈波の振幅値の時間推移を示したグラフである。図４（ｂ）から、脈波の振幅値が略０．７０〜０．７６ｍｍＨｇの間で変動していることがグラフから分かる。なお、解析部１２は、予め振幅値の大きさの範囲を決めておいて、その範囲を超える振幅値が算出されたときはその脈波を解析のサンプルから除外するようにしても良い。また、解析部１２は、その範囲を超える振幅の脈波に対して除外せずに、例えば前後いくつかの脈波の振幅値を基にして補完処理を行い推定される振幅値に置き換えても良い。

続いて、解析部１２は、ステップＳ１０３で算出された平均振幅値によって各単位脈波の振幅値を除算して、脈波の変動率を算出する（ステップＳ１０４、図５（ａ）参照）。図５（ａ）に示す一例では、変動率が略０．９５〜１．０３５の間で変動している。グラフ中のＴは呼吸周期を示し、ｈは一呼吸内の変動率の振幅を示す。なお、解析部１２は、本例では、各単位脈波の振幅値を平均振幅値を用いて除算しているが、この例に限定されるものではなく、基準値に対する比率が算出できるもの、例えば各単位脈波の振幅の中央振幅値等で除算するようにしても良い。

続いて、解析部１２は、脈波の変動率に対して、周波数解析を行う（ステップＳ１０５）。なお、周波数解析を行うに前に、脈波の変動率のデータに対して、直流成分の除去処理やスプライン補完等の前処理が行われる。そして、周波数解析によって時間軸上のデータである変動率のデータが周波数軸上のパワースペクトルのデータに変換される。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す脈波の変動率を周波数解析して得られたパワースペクトルを示すグラフである。

続いて、解析部１２は、被検者の呼吸周期とパワースペクトルに基づいて呼吸性変動の指標値を算出する（ステップＳ１０６）。被検者の呼吸周期は、例えば被検者に人工呼吸器が取り付けられている場合、人工呼吸器の制御値から取得できる。本例の場合、呼吸周期は、人工呼吸器で５秒（０．２Ｈｚ）に一回の呼吸に制御されている。よって、本例では図５（ｂ）のグラフにおいて０．２Ｈｚのパワー値が呼吸性変動の算出に用いられる対象パワー値として特定される。そして、特定された対象パワー値の平方根の値、すなわち呼吸周期におけるパワー値の平方根の値が、呼吸性変動の指標値として算出される。これは、脈波の変動率に周波数解析を行って得られるパワー値が脈波の振幅の変動率の２乗に相当していることに基づくものである。なお、呼吸性変動の指標値は、パワー値の平方根の値に限られず、呼吸に起因する振幅値の変化を把握できる指標であればよく、例えばパワー値をそのまま指標値としても良い。

なお、被検者の呼吸周期を特定するための構成としては、例えば解析部１２が人工呼吸器の制御値を自動的に読み込んで取得する構成であっても良いし、呼吸周期の情報を医師が外部から解析部１２に入力する構成であっても良い。また、脈波解析装置１（解析部１２）に呼吸周期を計測できる機能（いわゆるカプノグラムの計測機能）を有している場合には、当該機能により取得した呼吸数により呼吸周期を特定する構成としても良い。また、呼吸周期として一般的に予想され得る周波数範囲を決めておき、その周波数範囲で最も大きなパワー値が得られた周波数をその被検者の呼吸周期として特定する等のプログラムを設ける構成であっても良い。

続いて、解析部１２は、ステップＳ１０６で算出された呼吸性変動の指標値の信頼性を判定する（ステップＳ１０７）。この信頼性の判定は、所定周波数帯におけるパワー値の大きさに基づいて行われる。

例えば被検者の呼吸周波数が０．１５〜０．４０Ｈｚの範囲に含まれるとした場合、０〜０．１５Ｈｚと０．４０〜心拍出現周波数（本例では１．２５Ｈｚ）の範囲が所定の周波数帯域と設定される。設定された周波数帯域におけるパワー値の総和、すなわち図５（ｂ）のグラフにおける斜線領域Ｂ，Ｃの面積と、呼吸周波数の範囲におけるパワー値の総和、すなわち斜線領域Ｄの面積とが算出される。そして、所定周波数帯におけるパワー値をノイズ成分であると判定して、Ｂ，Ｃの面積およびＤの面積の比率を算出することで信頼性を判定する。

例えば、Ｂの面積やＣの面積が閾値を超えているか否か、または、Ｄの面積が閾値を超えているか否か、Ｄの面積に対するＢ，Ｃの面積の比率が閾値を超えているか否か等を指標として判定される。図６（ａ）に示す一例では、ノイズ成分が大きいために脈波の変動率が大きく、その結果、周波数解析を行ったときのパワースペクトルが図６（ｂ）に示すようになる。このような場合、Ｂの面積やＣの面積は閾値を超えると判定されて、算出される呼吸性変動の値は、信頼性の低いものと判定される。

なおＢの面積のみ、またはＣの面積のみを用いて信頼性を判定しても勿論良い。またＢの領域のピーク値（最も大きな値）がどの程度大きいのか（またはＤの領域におけるピーク値との比がどの程度であるのか）を用いて信頼性の判定を行っても良い。また、Ｃの領域のピーク値を用いてもよく、Ｂの領域のピーク値及びＣの領域のピーク値の双方を用いて信頼性の判定を行っても良い。また斜線領域Ｂ，Ｃにおいて一定値（例えば０．００５）以上の面積のみを用いて信頼性判定を行っても良い。このように、解析部１２は、所定の周波数帯域におけるパワー値を用いて信頼性判定を行う構成であれば良い。

続いて、ステップＳ１０６で算出された呼吸性変動の指標値、ステップＳ１０７で判定された呼吸性変動の指標値の信頼性、ステップＳ１０５で算出されたパワースペクトル等のデータが、制御部１４によって表示部１５の画面に表示される（ステップＳ１０８）。

続いて、算出された呼吸性変動の指標値が予め定められた閾値を超えている場合には、制御部１４によって例えば警告アラームが報知部１６から出力される（ステップＳ１０９）。このようにして、脈波解析装置１の一連の動作が終了する。

なお、制御部１４は、上記の信頼性の値（例えば上述の（Ｂ，Ｃの面積およびＤの面積の比率）、（Ｂの領域のピーク値とＤの領域のピーク値の比）など）に応じて、表示部１５上への呼吸性変動の指標値の表示の制御を行ってもよい。例えば上述の制御部１４は信頼性の値と所定閾値を比較して信頼性が低いと判定された場合、正常時（信頼性が高いと判定した場合）と比べて呼吸性変動の指標値の表示効果を変更してもよい。ここで表示効果の変更とは、例えば「信頼性が低い場合には呼吸性変動の指標値を非表示にする」、「呼吸性変動の指標値をアラームメッセージ（ノイズ等の影響により正確に測定できていません。）と同時に表示する」、「呼吸性変動の指標値を点滅させる」、「呼吸性変動の指標値を通常時と異なる色で表示する」等である。なお表示効果を変えると共にアラームも合わせて鳴動させてもよい。このように呼吸性変動の指標値の表示効果を変更することにより、使用者（主に医師や看護師）は被験者の呼吸性変動の指標値を正確に取得できていない可能性が高いことを認識できる。これにより、使用者は呼吸性変動の指標値の正確性も把握しながら診察や治療を行うことができる。なお制御部１４は、信頼性の値の遷移を示すトレンドグラフを表示しても良い。

ところで、従来、カテーテルを血管に挿入するなどして観血的に呼吸性変動を測定する方法がある。この方法では、計測した血圧波形を用いて、呼吸性変動（ＰＰＶ:pulse pressure variation）を下記の式１から求めている。

ＰＰＶ＝（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）／（（Ｈｍａｘ＋Ｈｍｉｎ）／２）×１００［％］・・・（式１）

この式から求められる呼吸性変動は、一呼吸内における脈波の最大振幅（Ｈｍａｘ）と最小振幅（Ｈｍｉｎ）の差分を、脈波の最大振幅と最小振幅の平均で割ることによって求められる値であり、一呼吸内における脈波の振幅の大きさの変動率を表わしている。なお、この計算は、時間軸上のデータに対する演算で完結しており、一呼吸ごとに１つの変動率が求められる。

上記の観血的な方法は精度がよいが手間がかかるため、従来、例えば血圧計カフを用いて非観血的に呼吸性変動を測定する方法が提案されている。しかし、この方法では、外部要因により、計測される血圧波形にノイズが含まれやすく、観血的な方法と比較すると、呼吸性変動を精度よく求めることが困難であった。

そこで本発明者は、非観血的な方法で精度よく呼吸性変動の指標値を求めるために、まず、脈波に含まれるノイズ成分を除去することを検討した。本発明者は、実施形態と同じように脈波の変動率に対して周波数解析を行い、パワー値のピークが現れる周波数を特定し、特定した周波数±０．０２Ｈｚの範囲をもつバンドパスフィルタを作成した。例えば、ピークが現れた周波数０．２Ｈｚに合わせて０．１８〜０．２２Ｈｚの特性を有するバンドパスフィルタＹを作成し、脈波に対してバンドパスフィルタＹによるフィルタ処理を行い、フィルタ処理によって得られた脈波データから呼吸性変動の指標値を算出した。

しかしながら、このフィルタ処理を行って算出された呼吸性変動の指標値と上記観血的な方法で求められた呼吸性変動（真値）との相関係数を算出したところ、このようなフィルタ処理を行っても呼吸性変動の算出精度を十分に高めることはできなかった。

これに対して、本実施形態の脈波解析装置１によれば、被検者から非観血的に取得した脈波を用いて脈波の変動率を算出し、算出した変動率に対して周波数解析を行い、被検者の呼吸周波数におけるパワー値の平方根を求めることで呼吸性変動の指標値を算出する。すなわち非観血的に計測した脈波の時間軸上の変動率のデータを、周波数軸上のパワースペクトルのデータに変換し、そのパワースペクトルのデータから呼吸性変動の指標値を算出することにより、観血的に呼吸性変動（ＰＰＶ）を求める上記（式１）に相当する演算を行っている。

このように求めた呼吸性変動の指標値と観血的な方法で求められた呼吸性変動（真値）との相関係数を算出したところ、高い相関が確認できた。これは、被検者から非観血的に取得された脈波から、ノイズ成分を周波数解析によって除外しつつも、呼吸性変動に関係する変動成分を残すことができたためと考えられる。このように、本発明者は、周波数軸上のデータに基づいて呼吸性変動の指標値を精度よく求めることができることを見出した。

また、観血的に呼吸性変動を求める上記（式１）の手法と同様に、平均振幅値で各単位脈波の振幅を除算しているので、より、観血的な手法（式１）に近い精度で呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、例えば被検者に人工呼吸器が取り付けられて被検者の呼吸周期が制御されている場合、人工呼吸器の呼吸周期の設定が変化しても、その設定の変化を解析部１２に読み込ませることで、呼吸性変動を算出するために用いる最適な対象パワー値を常に特定することができ、正確に呼吸性変動の指標値を求めることができる。なお、脈波解析装置１が呼吸周期を計測できる機能を有している場合も同様に呼吸性変動の指標値を求めることができる。

また、図５（ｂ）に示すように、例えば、所定周波数帯（０〜０．１５Ｈｚ，０．４０〜１．２５Ｈｚ）におけるＢ，Ｃの面積のパワー値の総和と、呼吸周波数帯（０．１５〜０．４０Ｈｚ）におけるＤの面積のパワー値の総和を求めることにより、パワー値の総和の比率に基づいて、呼吸性変動の信頼性を正確に判定することができる。また、Ｂの面積やＣの面積が閾値を超えているか否かによっても呼吸性変動の信頼性を判定することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部分には同一符号を付すことで説明を省略する。本例の脈波解析装置１Ａは、被検者から取得した脈波に対して振幅比を求める等の演算をせずに周波数解析が行われている点で、脈波の変動率に対して周波数解析が行われている実施形態１の脈波解析装置１と異なっている。

図７から図９を参照して、脈波解析装置１Ａの動作を説明する。

先ず、取得部１１は、測定装置Ａで測定されたカフ圧を取得する（ステップＳ２０１）。
続いて、取得部１１は、ステップＳ２０１で取得されたカフ圧をフィルタ処理して、カフ圧に重畳される脈波を取得する（ステップＳ２０２、図８（ａ）参照）。

続いて、解析部１２Ａは、ステップＳ２０２で取得された脈波に対して、周波数解析（フーリエ変換）を行う（ステップＳ２０３）。なお、周波数解析を行うに際し、脈波の信号に対して、直流成分の除去処理等を行っても良い。周波数解析によって時間軸上の脈波のデータは周波数軸上のパワースペクトルのデータに変換される（図８（ｂ）参照）。図８（ｂ）に示す一例では、１．２５Ｈｚ付近の周波数成分が多く分布していることが分かる。

続いて、解析部１２Ａにより、脈波の基本周波数と側帯波の周波数とが特定され、周波数解析されたデータの中から脈波の基本周波数におけるパワー値と側帯波の周波数におけるパワー値とが抽出される（ステップＳ２０４）。脈波の基本周波数は、ステップＳ２０２で取得された脈波から計測される。側帯波の周波数は、脈波の基本周波数と被検者の呼吸周期とに基づいて算出される。

図９（ａ）は、図８（ａ）の脈波の一部を示す拡大図である。本例において脈波の基本周波数は、約１．２５Ｈｚであると計測される。

図８（ｂ），図９（ｂ）において、ω１は脈波の基本周波数を示し、ω２は被検者の呼吸周期の周波数を示す。側帯波のパワーは、脈波の基本周波数ω１の両側に対称に現れる。側帯波の周波数は、ω１±ω２［Ｈｚ］と表わされる。被検者の呼吸周期は、上記実施形態１と同様に例えば人口呼吸器によって５秒（０．２Ｈｚ）に制御されている場合、側帯波の周波数は、ω１−ω２，ω１＋ω２と算出される。

図９（ｂ）は、図８（ｂ）のＥ領域を拡大した図である。脈波の基本周波数（ω１）におけるパワー値ａと側帯波の周波数（ω１＋ω２）におけるパワー値ｂとが解析部１２Ａによって抽出される。

続いて、解析部１２Ａにより、側帯波の周波数におけるパワー値ｂの平方根と脈波の基本周波数におけるパワー値ａの平方根とが求められ、パワー値ｂの平方根をパワー値ａの平方根で除算した値が、呼吸性変動の指標値として算出される（ステップＳ２０５）。これは、脈波を周波数解析した場合、脈波の基本周波数のパワー値の両側に現れる側帯波のパワー値が、脈波の基本周波数に重畳している変動成分のパワー値を表わすとの発明者の知見に基づくものである

続いて、呼吸性変動の指標値、作成されたグラフ等のデータが、制御部１４によって表示部１５に表示される（ステップＳ２０６）。続いて、呼吸性変動の値が異常と判定された場合、制御部１４によって例えば警告アラームが報知部１６から出力される（ステップＳ２０７）。

本実施形態の脈波解析装置１Ａによれば、脈波の基本周波数におけるパワー値の平方根（脈波の振幅の大きさを表す）に対する側帯波の周波数におけるパワー値の平方根（変動成分の大きさを表す）の値を算出することにより、呼吸性変動を求める処理に相当する演算を行っている。

この手法によっても、脈波に含まれるノイズを除外することができ、精度よく呼吸性変動の指標値を求めることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、脈波解析装置は、ベッドサイドモニタ、血圧測定装置、人工呼吸器、麻酔器等の機能の一部として設けられるように構成されても良い。

１，１Ａ：脈波解析装置、１１：取得部、１２，１２Ａ：解析部、１３：記憶部、１４：制御部、１５：表示部、１６：報知部

Claims (9)

1. 非観血的に計測された脈波を取得する取得部と、
   前記脈波を用いて周波数軸上のデータを算出し、当該周波数軸上のデータに基づいて呼吸性変動の指標値を求める解析部と、
   を備え、
   前記解析部は、前記脈波を用いて前記脈波の振幅の変動率を示す時間軸上のデータを作成して当該時間軸上のデータに対して周波数解析を行い、被検者の呼吸周期における前記変動率のパワー値を用いて前記呼吸性変動の指標値を求める、
   脈波解析装置。
2. 前記解析部は、被検者の呼吸周期における前記変動率のパワー値の平方根を算出することで、前記呼吸性変動の指標値を求める、請求項１に記載の脈波解析装置。
3. 前記解析部は、予め取得した被検者の呼吸周期に関する情報に基づいて、パワー値の平方根を算出する対象となる前記変動率の周波数を特定する、請求項２に記載の脈波解析装置。
4. 前記変動率は、前記脈波に含まれる各単位脈波の振幅値を、前記各単位脈波の平均振幅値で除算して算出される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の脈波解析装置。
5. 前記解析部は、前記周波数軸上における所定の周波数のパワー値に基づいて、前記呼吸性変動の指標値の信頼性を判定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の脈波解析装置。
6. 非観血的に計測された脈波を取得する取得部と、
   前記脈波を用いて周波数軸上のデータを算出し、当該周波数軸上のデータに基づいて呼吸性変動の指標値を求める解析部と、
   を備え、
   前記解析部は、前記脈波に対して周波数解析を行い、基本周波数のパワー値に対する側帯波のパワー値の比の平方根を算出することで、前記呼吸性変動の指標値を求める、
   脈波解析装置。
7. 前記解析部は、予め取得した被検者の呼吸周期に関する情報に基づいて、前記側帯波の周波数を特定する、請求項６に記載の脈波解析装置。
8. 前記呼吸周期は、呼吸器で制御された呼吸数の情報を用いて算出される、請求項３または請求項７に記載の脈波解析装置。
9. 前記呼吸性変動の指標値を表示部に表示させる制御部を更に有し、
   前記制御部は、前記呼吸性変動の指標値の信頼性に応じて、前記呼吸性変動の指標値の表示制御を行う、請求項５に記載の脈波解析装置。

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