JP7228678B2 - Biological information measuring instrument and biological information measuring method using the same - Google Patents

Biological information measuring instrument and biological information measuring method using the same Download PDF

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Description

本発明は、生体情報測定器及びこれを用いた生体情報測定方法に関する。 The present invention relates to a biological information measuring instrument and a biological information measuring method using the same.

被験者の生体信号及び生体情報を非侵襲的にモニタリングする手法の一つとして、光電式容積脈波測定法(Photoplethysmography:PPG)がある。PPGは、被験者の生体表面に所定の波長を有する光を照射し、そこを反射又は透過する光量の時系列変化を測定することで、生体組織内の血流の変化をモニタリングする手法である。血流は、複数の生体システムによる影響を受けることから、PPGにより生体信号を測定することより、例えば、脈拍数(HB)、心拍変動(HRV)、血管伸縮性(RI)、動脈血酸素飽和度(SpO2)、局所組織酸素飽和度(rSO2)といった様々な生体指標を得ることができる。 Photoplethysmography (PPG) is one of methods for noninvasively monitoring biological signals and biological information of a subject. PPG is a technique for monitoring changes in blood flow in living tissue by irradiating the surface of a subject's body with light having a predetermined wavelength and measuring time-series changes in the amount of light reflected or transmitted therethrough. Since blood flow is affected by multiple biological systems, PPG measures biological signals, for example, pulse rate (HB), heart rate variability (HRV), vascular elasticity (RI), and arterial blood oxygen saturation. (SpO2), local tissue oxygen saturation (rSO2) can be obtained.

PPGによる測定においては、被験者の姿勢及び/又は体動に依存して、体の各部位の曲がり方による血管系が変化し、また、脂肪や筋肉の移動による体組成が変化してしまうため、精度の高い測定が要求される場合にあっては、従前、被験者は、安静な姿勢が指定され、測定中、その姿勢のままでいることが強いられていた。したがって、測定中に、被験者の姿勢が変化した場合には、正しい測定結果が得られないおそれがある。 In measurement by PPG, depending on the posture and / or body movement of the subject, the vascular system changes due to the bending of each part of the body, and the body composition changes due to the movement of fat and muscle. Conventionally, when high-precision measurement is required, subjects are assigned a resting posture and are forced to remain in that posture during measurement. Therefore, if the posture of the subject changes during measurement, there is a risk that correct measurement results will not be obtained.

下記に示す特許文献1には、被験者の体動と呼吸器系疾患症状との因果関係を正確に求めるための技術が開示されている。具体的には、かかる特許文献1には、パルスオキシメータとPCとから構成される睡眠評価システムであって、該パルスオキシメータが、被験者の測定指から血中酸素飽和度情報に関する計測データを取得するプローブと、被験者の体動情報に関する計測データを取得する3軸加速度センサと、該プローブ及び3軸加速度センサにより計測される計測データを格納する記憶部とを備え、該PCが、該記憶部に格納されている計測データを取得して、該血中酸素飽和度の変動と被験者の体動との関係を解析する処理機能を備える睡眠評価システムが開示されている。 Patent Literature 1 shown below discloses a technique for accurately obtaining a causal relationship between a subject's body movement and respiratory disease symptoms. Specifically, Patent Document 1 discloses a sleep evaluation system composed of a pulse oximeter and a PC, wherein the pulse oximeter acquires measurement data related to blood oxygen saturation information from a measurement finger of a subject. A probe to be acquired, a three-axis acceleration sensor for acquiring measurement data related to body motion information of a subject, and a storage unit for storing measurement data measured by the probe and the three-axis acceleration sensor, wherein the PC stores the storage A sleep evaluation system is disclosed that has a processing function that acquires measurement data stored in a unit and analyzes the relationship between the variation in the blood oxygen saturation level and the subject's body movement.

特開2006-263054号公報JP 2006-263054 A

しかしながら、特許文献1に示される上記の技術は、呼吸器系疾患を有する被験者の診断において、被験者の体動に同期して、単に、血中酸素飽和度が低下するか否かを把握するに止まり、被験者の血中酸素飽和度そのものを正確に求めることに向けられたものではなかった。つまり、本来、血中酸素飽和濃度は、被験者が安静な正しい姿勢をとった状態で測定されることにより、その正しい値が得られるべきところ、上記の技術において、被験者の姿勢に変化があった場合に測定され示される血中酸素飽和濃度は、本来の理想的な状態で測定されるべき値からずれが生じたものとなる。 However, in diagnosing a subject with a respiratory disease, the above technique disclosed in Patent Document 1 simply grasps whether or not blood oxygen saturation decreases in synchronization with body movement of the subject. It was not aimed at accurately determining the subject's blood oxygen saturation per se. In other words, originally, the blood oxygen saturation level should be obtained by measuring the subject in a correct resting posture, but in the above technology, the subject's posture has changed. In such a case, the blood oxygen saturation level measured and indicated deviates from the value that should be measured in the original ideal state.

そこで、本発明は、被験者の姿勢及び/又は体動が変化した場合であっても、その生体情報を正確に算出することができる生体情報測定器及びこれを用いた生体情報測定方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a biological information measuring device and a biological information measuring method using the same that can accurately calculate the biological information even when the posture and/or body movement of the subject changes. for the purpose.

より具体的には、本発明の一つの目的は、被験者の姿勢及び/又は体動が変化した場合であっても、その姿勢及び/又は体動に応じた補正を行うことにより、被験者のSpO2をより正確に算出することができる生体情報測定器及びこれを用いた生体情報測定方法を提供することを目的とする。 More specifically, one object of the present invention is to correct the subject's SpO2 It is an object of the present invention to provide a biological information measuring instrument and a biological information measuring method using the same, which can more accurately calculate the .

上記課題を解決するための本発明は、以下に示す発明特定事項又は技術的特徴を含んで構成される。 The present invention for solving the above-mentioned problems includes the invention specifying matters or technical features shown below.

ある観点に従う本発明は、生体情報測定器である。前記生体情報測定器は、被験者の生体信号を取得する生体信号取得部と、前記被験者の姿勢状態信号を取得する姿勢状態信号取得部とを備え得る。前記被験者の生体信号は、PPGセンサを含む生体センサから出力され得る。また、前記被験者の姿勢状態信号は、モーションセンサから出力され得る。前記生体情報測定器は、更に、前記姿勢状態信号取得部により取得した姿勢状態信号に基づいて、前記被験者の姿勢状態を推定する姿勢状態推定部と、前記生体信号取得部により取得した前記生体信号と前記姿勢状態推定部により推定された前記姿勢状態に基づいて、前記被験者の基準姿勢状態時におけるSpO2を算出するSpO2算出部とを備え得る。前記SpO2算出部は、前記取得した生体信号に基づいて算出される吸光度比に対して、前記推定された姿勢状態に応じたパラメータセットを適用することにより、前記SpO2を算出し得る。 The present invention according to one aspect is a biological information measuring device. The biological information measuring device may include a biological signal acquisition section that acquires a biological signal of a subject, and a posture state signal acquisition section that acquires a posture state signal of the subject. The subject's biosignals may be output from a biosensor, including a PPG sensor. Also, the posture state signal of the subject may be output from a motion sensor. The biological information measuring device further includes a posture state estimation unit that estimates the posture state of the subject based on the posture state signal acquired by the posture state signal acquisition unit; and an SpO2 calculation unit that calculates SpO2 in the reference posture state of the subject based on the posture state estimated by the posture state estimation unit. The SpO2 calculator may calculate the SpO2 by applying a parameter set corresponding to the estimated posture state to the absorbance ratio calculated based on the acquired biological signal.

前記生体情報測定器は、複数の姿勢状態モデルに対応する複数のパラメータセットを記憶するパラメータセット記憶部を更に備え得る。 The biological information measuring device may further include a parameter set storage unit that stores a plurality of parameter sets corresponding to a plurality of posture state models.

また、前記生体情報測定器は、前記パラメータセット記憶部から、前記推定された姿勢状態に対応する一の前記所定のパラメータセットを選択するパラメータセット選択部を更に備え得る。そして、前記SpO2算出部は、前記選択された一の所定のパラメータセットに基づいて、前記吸光度比を補正し得る。 Moreover, the biological information measuring device may further include a parameter set selection section that selects one of the predetermined parameter sets corresponding to the estimated posture state from the parameter set storage section. Then, the SpO2 calculator can correct the absorbance ratio based on the selected one predetermined parameter set.

また、前記生体情報測定器は、前記パラメータセット記憶部から、前記推定された姿勢状態に対応する1又は2以上の前記パラメータセットを選択し、前記選択した1又は2以上のパラメータセットに基づく補間計算により、一のパラメータセットを推定するパラメータセット推定部を更に備え得る。そして、前記SpO2算出部は、前記推定された一のパラメータセットに基づいて、前記吸光度比を補正し得る。 Further, the biological information measuring device selects one or more of the parameter sets corresponding to the estimated posture state from the parameter set storage unit, and performs interpolation based on the selected one or more of the parameter sets. It may further comprise a parameter set estimator for estimating a parameter set by computation. Then, the SpO2 calculator can correct the absorbance ratio based on the estimated one parameter set.

また、前記SpO2算出部は、確率密度関数を用いた前記補間計算により、前記吸光度比を補正し得る。或いは、前記SpO2算出部は、所定の非線形関数を用いた前記補間計算により、前記吸光度比を補正し得る。 Further, the SpO2 calculator can correct the absorbance ratio by the interpolation calculation using the probability density function. Alternatively, the SpO2 calculator may correct the absorbance ratio by the interpolation calculation using a predetermined nonlinear function.

また、前記生体情報測定器は、前記推定された姿勢状態及び前記吸光度比に基づいて、特定の姿勢状態に対応するパラメータセットを推定するパラメータセット推定部を更に備え得る。そして、前記パラメータセット推定部は、前記推定したパラメータセットを前記パラメータセット記憶部に格納し得る。 Also, the biological information measuring device may further include a parameter set estimator that estimates a parameter set corresponding to a specific posture state based on the estimated posture state and the absorbance ratio. Then, the parameter set estimator may store the estimated parameter set in the parameter set storage.

また、前記姿勢状態推定部は、前記少なくとも1つの生体センサから出力される前記生体信号に基づいて、前記被験者の姿勢状態を推定し得る。 Further, the posture state estimating section may estimate the posture state of the subject based on the biological signals output from the at least one biological sensor.

また、前記少なくとも1つの生体センサは、血圧センサ、脈拍センサ 、ECGセンサ及び筋電センサの少なくとも1つを含み得る。 Also, the at least one biosensor may include at least one of a blood pressure sensor, pulse sensor, ECG sensor and myoelectric sensor.

また、前記モーションセンサは、重力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、感圧センサ、超音波センサ、赤外センサ、イメージセンサ、及びスペクトルセンサのうちの少なくとも1つを含む。 Also, the motion sensor includes at least one of a gravity sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, a pressure sensor, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, an image sensor, and a spectrum sensor.

また、別の観点に従う本発明は、生体情報測定器を用いた生体情報測定方法であり得る。前記方法は、被験者の生体信号を取得することと、前記被験者の姿勢状態信号を取得することとを含み得る。前記被験者の生体信号は、PPGセンサを含む生体センサから出力され得る。また、前記被験者の姿勢状態信号は、モーションセンサから出力され得る。前記方法はまた、前記取得した姿勢状態信号に基づいて、前記被験者の姿勢状態を推定することと、前記取得した生体信号と前記推定された姿勢状態に基づいて、前記被験者の基準姿勢状態時におけるSpO2を算出することとを含み得る。そして、前記SpO2を算出することは、前記取得した生体信号に基づいて算出される吸光度比に対して、前記推定された姿勢状態に応じたパラメータセットを適用することにより、前記SpO2を算出することを含み得る。 Moreover, the present invention according to another aspect can be a biological information measuring method using a biological information measuring instrument. The method may include acquiring biometric signals of a subject and acquiring postural state signals of the subject. The subject's biosignals may be output from a biosensor, including a PPG sensor. Also, the posture state signal of the subject may be output from a motion sensor. The method also includes: estimating a posture state of the subject based on the acquired posture state signal; and calculating SpO2. Then, calculating the SpO2 is calculating the SpO2 by applying a parameter set corresponding to the estimated posture state to the absorbance ratio calculated based on the acquired biological signal. can include

更に、別の観点に従う本発明は、コンピューティングデバイスにおいて、プロセッサの制御の下、前記方法を実行するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体としても構成され得る。 Furthermore, the present invention according to another aspect can also be configured as a computer program for executing the above method under the control of a processor in a computing device and a recording medium recording the same.

なお、本明細書等において、「手段」とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その手段が有する機能をソフトウェアによって実現されるものも含む。また、1つの手段が有する機能が2つ以上の物理的手段により実現されても良いし、2つ以上の手段の機能が1つの物理的手段により実現されてもよい。 In this specification and the like, the term "means" does not simply mean physical means, but also includes those whose functions are realized by software. Also, the function of one means may be realized by two or more physical means, or the functions of two or more means may be realized by one physical means.

また、本開示において、「システム」とは、複数の装置(又は特定の機能を実現する機能モジュール)が論理的に集合した物を含み、各装置や機能モジュールが物理的に単一の物として構成されるか又は別体の物として構成されるかは問わない。 In addition, in the present disclosure, the term "system" includes a logical assembly of multiple devices (or functional modules that implement specific functions), and each device or functional module is physically a single entity. It does not matter whether it is configured or configured as a separate object.

本発明によれば、被験者の姿勢及び/又は体動が変化した場合であっても、その生体情報を正確に算出することができるようになる。 According to the present invention, even when the posture and/or body movement of a subject change, the biological information can be accurately calculated.

本発明の他の技術的特徴、目的、及び作用効果及び利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施形態により明らかにされる。 Other technical features, objects, effects and advantages of the present invention will be made clear by the following embodiments described with reference to the accompanying drawings.

本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram showing an example of composition of a biological information measuring device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の制御部の詳細を説明するためのブロックダイアグラムである。4 is a block diagram for explaining details of a control unit of the biological information measuring device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram showing an example of composition of a biological information measuring device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る生体情報測定器におけるパラメータ混合比率マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the parameter mixture ratio map in the biological information measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 被験者の姿勢状態に応じて仮定された体組成分布の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of body composition distribution assumed according to the posture state of a subject; 被験者の姿勢状態に応じて仮定された体組成分布の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of body composition distribution assumed according to the posture state of a subject; 本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram showing an example of composition of a biological information measuring device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram showing an example of composition of a biological information measuring device concerning one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形(例えば各実施形態を組み合わせる等)して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are merely examples, and are not intended to exclude various modifications and application of techniques not explicitly described below. The present invention can be implemented in various modifications (for example, by combining each embodiment) without departing from the scope of the invention. In addition, in the description of the drawings below, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are schematic and do not necessarily correspond to actual dimensions, proportions, and the like. Even between the drawings, there are cases where portions with different dimensional relationships and ratios are included.

[第1の実施形態]
本実施形態では、SpO2の測定に際して、被験者の姿勢状態を観測し、観測された姿勢状態に応じた最適なパラメータセットを選択し、選択したパラメータセットを、算出された吸光度比に適用することにより、SpO2を算出する生体情報測定器及びこれを用いた測定方法が説明される。
[First embodiment]
In this embodiment, when measuring SpO2, the posture of the subject is observed, the optimal parameter set is selected according to the observed posture, and the selected parameter set is applied to the calculated absorbance ratio. , SpO2 and a measurement method using the same.

図1は、本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示す生体情報測定器1は、被験者の生体指標の1つである、SpO2を測定するための装置であり、例えば、センサ部10と、制御部20と、ユーザインタフェース部30と、通信インタフェース部40といったコンポーネントを含み構成される。生体情報測定器1は、一般に、パルスオキシメータと称されることもあるが、これに限定されない。生体情報測定器1は、例えば、これらのコンポーネントが1つの筐体(図示せず)に収容された一体型として構成されても良い。このような一体型の生体情報測定器1は、被験者の例えば胸部や指に装着され得る。他の例として、生体情報測定器1は、センサ部10等の全部又はその一部が筐体とは別体となるように構成されても良い。或いは、幾つかのコンポーネント、例えば、制御部20、ユーザインタフェース部30、及び通信インタフェース部40が、1つのコントローラボード又は制御装置本体として一体的に構成されても良い。或いは、生体情報測定器1は、制御部20の機能の一部が外部の装置(例えばコンピューティングデバイス)により実行されるように構成されても良い。 FIG. 1 is a block diagram showing an example configuration of a biological information measuring instrument according to one embodiment of the present invention. The biological information measuring instrument 1 shown in the figure is a device for measuring SpO2, which is one of the biological indicators of a subject, and includes, for example, a sensor section 10, a control section 20, a user interface section 30, a communication It is configured including components such as the interface unit 40 . The biological information measuring device 1 is generally called a pulse oximeter, but is not limited to this. For example, the biological information measuring instrument 1 may be configured as an integrated type in which these components are accommodated in one housing (not shown). Such an integrated biological information measuring device 1 can be attached to a subject's chest or finger, for example. As another example, the biological information measuring device 1 may be configured such that all or part of the sensor section 10 and the like are separated from the housing. Alternatively, some components such as the control unit 20, the user interface unit 30, and the communication interface unit 40 may be configured integrally as one controller board or control device body. Alternatively, the biological information measuring instrument 1 may be configured such that part of the functions of the control section 20 are executed by an external device (for example, a computing device).

センサ部10は、例えば、少なくとも1つの生体センサ12と、少なくとも1つのモーションセンサ14とを含み構成される。生体センサ12は、被験者の生体現象を観測し、生体現象に基づく生体信号を検出して出力するセンサである。生体センサ12は、典型的には、SpO2を測定するためのPPGセンサ12aを含む(図2参照)。PPGセンサ12aは、当業者にとって自明なように、2種類の波長の光(赤色光及び赤外光)を発光するための発光部とこれらの光を受光するための受光部とを備えたアクティブセンサであり、例えば、透過型及び反射型がある。本開示では、PPGセンサ12aは、反射型であるものとするが、これに限られない。反射型のPPGセンサ12aは、光が照射された生体からの反射光(散乱光や拡散光等を含み得る。)を受光する。また、後述されるように、PPGセンサ12aにより検出された生体信号は、被験者の姿勢及び/又は体動の状態(以下「姿勢状態」という。)を推定するために用いられ得る。言い換えれば、PPGセンサ12aにより検出された生体信号の変化は、被験者の姿勢状態の変化とみなされ得る。姿勢状態は、例えば、被験者の手や上腕の上げ下げといった特定部位の動きの状態を含み得る。また、生体センサ12は、血圧センサ、脈拍センサ、ECGセンサ、及び筋電センサの少なくとも何れかを含んでも良い。これらの生体センサ12の少なくとも幾つかは、例えば、そのセンサの特性に応じた被験者の測定部位又は箇所に装着され、生体信号を検出する。生体センサ12が検出した生体信号は、制御部20に出力される。 The sensor unit 10 includes, for example, at least one biosensor 12 and at least one motion sensor 14 . The biosensor 12 is a sensor that observes a subject's biophenomenon and detects and outputs a biosignal based on the biophenomenon. Biosensor 12 typically includes a PPG sensor 12a for measuring SpO2 (see FIG. 2). As is obvious to those skilled in the art, the PPG sensor 12a is an active sensor having a light emitting portion for emitting light of two wavelengths (red light and infrared light) and a light receiving portion for receiving these lights. A sensor, for example transmissive and reflective. Although the present disclosure assumes that the PPG sensor 12a is of a reflective type, it is not limited to this. The reflective PPG sensor 12a receives reflected light (which may include scattered light, diffused light, etc.) from the irradiated living body. As will be described later, the biological signals detected by the PPG sensor 12a can be used to estimate the subject's posture and/or body movement state (hereinafter referred to as "posture state"). In other words, changes in biosignals detected by the PPG sensor 12a can be regarded as changes in the subject's posture. The posture state may include, for example, the movement state of a specific part such as raising and lowering the subject's hand or upper arm. Also, the biosensor 12 may include at least one of a blood pressure sensor, a pulse sensor, an ECG sensor, and a myoelectric sensor. At least some of these biosensors 12 are attached, for example, to measurement sites or locations of the subject according to the characteristics of the sensors, and detect biosignals. A biological signal detected by the biological sensor 12 is output to the control unit 20 .

モーションセンサ14は、被験者の姿勢状態を観測し、姿勢状態に関する信号(以下「姿勢状態信号」という。)を検出して出力するセンサである。モーションセンサ14には、既知のものを用いることができる。一例として、モーションセンサ14は、重力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ(これらをまとめて「慣性センサ」と称することもある。)、地磁気センサ、感圧センサ、超音波センサ、赤外センサ、イメージセンサ、及びスペクトルセンサのうちの少なくとも1つを含み得る。モーションセンサ14が検出した姿勢状態信号は、制御部20に出力される。なお、モーションセンサ14の幾つかは、被験者に直接的に装着されず、例えば、被験者から離れた位置から観測するように構成され配置され得る。例えば、イメージセンサは、カメラとして被験者を撮像し、その撮像信号を生体情報測定器1又は外部のコンピューティングデバイスに出力するように構成され得る。 The motion sensor 14 is a sensor that observes the posture state of the subject and detects and outputs a signal related to the posture state (hereinafter referred to as "posture state signal"). A known sensor can be used for the motion sensor 14 . As an example, the motion sensor 14 includes a gravity sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor (these may be collectively referred to as an "inertial sensor"), a geomagnetic sensor, a pressure sensor, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, an image sensor. , and a spectral sensor. A posture state signal detected by the motion sensor 14 is output to the control unit 20 . It should be noted that some of the motion sensors 14 may not be attached directly to the subject, but may be constructed and arranged to observe from a remote location, for example, from the subject. For example, the image sensor can be configured as a camera to capture an image of a subject and output the image signal to the biological information measuring instrument 1 or an external computing device.

制御部20は、典型的には、プロセッサ22とメモリ24とを含み構成され、プロセッサ22の制御の下、生体情報測定器1の動作を統括的に制御するコンポーネントである。メモリ24は、例えば、処理プログラムや各種の設定情報を保持する。処理プログラムは、例えば、幾つかのプログラムモジュールを含み構成され得る。また、本実施形態では、メモリ24は、後述するSpO2の算出に必要な1又は2以上のパラメータセットを記憶するとともに、算出したSpO2を測定結果として記憶するように構成される。例えば、制御部20は、プロセッサ22の制御の下、所定の処理プログラムを実行することにより、他のコンポーネントと協働し、取得した生体信号と姿勢状態信号とに基づいて、SpO2を算出し、これを測定結果としてメモリ24に保存する。この意味において、制御部20は、コンピューティングデバイスとして機能する。測定結果は、例えば、SpO2が測定された時刻を示すタイムスタンプを含み得る。本実施形態では、算出されるSpO2は、被験者の現在の姿勢状態を考慮して、基準となる姿勢状態において推定されるSpO2である。SpO2の算出の詳細については、後述する。 The control unit 20 typically includes a processor 22 and a memory 24 , and is a component that comprehensively controls the operation of the biological information measuring device 1 under the control of the processor 22 . The memory 24 holds, for example, processing programs and various setting information. A processing program may be configured, for example, including several program modules. In addition, in this embodiment, the memory 24 is configured to store one or more parameter sets necessary for calculating SpO2, which will be described later, and to store the calculated SpO2 as a measurement result. For example, the control unit 20 executes a predetermined processing program under the control of the processor 22, cooperates with other components, and calculates SpO2 based on the acquired biomedical signals and posture state signals, This is stored in the memory 24 as a measurement result. In this sense, the control unit 20 functions as a computing device. The measurement results may include, for example, a timestamp indicating the time the SpO2 was measured. In the present embodiment, the calculated SpO2 is the SpO2 estimated in the reference posture state in consideration of the subject's current posture state. The details of SpO2 calculation will be described later.

ユーザインタフェース部30は、被験者及び/又は医者等の医療従事者(以下、これらの者を総称して「ユーザ」ということもある。)に対して、インタラクティブに機能するユーザインタフェースを提供するコンポーネントである。ユーザインタフェース部30は、例えば、プロセッサ22の制御の下、ユーザからの入力操作を受け付けて、及び/又は、ユーザに対して例えば算出したSpO2の測定結果等を表示する。ユーザインタフェース部30の簡単な構成例としては、電源ボタンとLEDやLCD等の表示器とによって実現され得る。また、ユーザインタフェース部30は、スピーカやバイブレータ等を含んでいても良い。他の例として、ユーザインタフェース部30は、タッチパネルであっても良い。ユーザは、例えば、タッチパネルとしてのユーザインタフェース部30をインタラクティブに操作して、必要な情報を表示させたり、生体情報測定器1の各種の設定をしたりすることができる。 The user interface unit 30 is a component that provides a user interface that functions interactively for subjects and/or medical professionals such as doctors (hereinafter these people may be collectively referred to as "users"). be. For example, under the control of the processor 22, the user interface unit 30 receives an input operation from the user and/or displays, for example, the calculated SpO2 measurement result to the user. A simple configuration example of the user interface unit 30 can be implemented by a power button and a display such as an LED or LCD. Also, the user interface unit 30 may include a speaker, a vibrator, and the like. As another example, the user interface unit 30 may be a touch panel. The user can, for example, interactively operate the user interface unit 30 as a touch panel to display necessary information and perform various settings of the biological information measuring device 1 .

なお、本開示では、ユーザインタフェース部30は、生体情報測定器1の一部として構成されているが、これに限られない。例えば、ユーザインタフェース部30の一部又は全部は、外部のコンピューティングデバイスによって実現されても良い。一例として、外部のコンピューティングデバイスは、通信インタフェース部40を介して制御部20と通信可能に構成され、ユーザは、コンピューティングデバイス上のWebブラウザを操作して、測定結果及び/又は該測定結果に対する解析結果を参照し得る。このような構成により、生体情報測定器1は、ユーザインタフェース部30を有する必要がなく、又は最小構成で良く、その筐体サイズを小さくすることができる。 In addition, in the present disclosure, the user interface unit 30 is configured as part of the biological information measuring device 1, but is not limited to this. For example, part or all of the user interface unit 30 may be realized by an external computing device. As an example, the external computing device is configured to be able to communicate with the control unit 20 via the communication interface unit 40, and the user operates a web browser on the computing device to obtain the measurement results and/or the measurement results. You can refer to the analysis results for With such a configuration, the biological information measuring instrument 1 does not need to have the user interface section 30, or may have a minimal configuration, and the housing size can be reduced.

通信インタフェース部40は、生体情報測定器1が外部装置と通信可能に接続するためのコンポーネントである。通信インタフェース部40と外部装置との接続形態は、有線及び/又は無線に限られず、通信インタフェース部40は、そのような接続形態に応じた構成が採用される。例えば、通信インタフェース部40は、USB規格やBluetooth(登録商標)規格、Wi-Fi(登録商標)規格等に準拠して設計され得る。一例として、通信インタフェース部40は、USBマスストレージ・クラスとして定義され、生体情報測定器1のメモリ24に保存されている測定結果は、外部装置によって読み出される。 The communication interface unit 40 is a component for communicably connecting the biological information measuring instrument 1 to an external device. The form of connection between the communication interface section 40 and the external device is not limited to wired and/or wireless, and the communication interface section 40 employs a configuration corresponding to such a form of connection. For example, the communication interface unit 40 can be designed in compliance with the USB standard, the Bluetooth (registered trademark) standard, the Wi-Fi (registered trademark) standard, and the like. As an example, the communication interface unit 40 is defined as a USB mass storage class, and the measurement results stored in the memory 24 of the biological information measuring instrument 1 are read out by an external device.

図2は、本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の制御部の詳細を説明するためのブロックダイアグラムである。同図に示すように、生体情報測定器1の制御部20は、例えば、センサ制御部201と、生体信号受信部202と、姿勢状態信号受信部203と、吸光度比算出部204と、姿勢状態推定部205と、パラメータセット記憶部206と、パラメータセット選択部207と、SpO2算出部208と、測定結果記憶部209とを含み構成される。また、本例では、センサ部10の生体センサ12として、PPGセンサ12aが図示され、また、モーションセンサ14として、慣性センサ14aと3軸地磁気センサ14bとが図示されている。慣性センサ14aは、典型的には、3軸加速度センサ及び3軸ジャイロセンサを含み、3軸地磁気センサ14bと相俟って、9軸モーションセンサとして機能する。なお、上述したように、モーションセンサ14は、これらのセンサに限られず、例えばイメージセンサやスペクトルセンサ等のカメラを含んでも良い。 FIG. 2 is a block diagram for explaining the details of the control section of the biological information measuring instrument according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, the control unit 20 of the biological information measuring device 1 includes, for example, a sensor control unit 201, a biological signal reception unit 202, a posture state signal reception unit 203, an absorbance ratio calculation unit 204, and a posture state It includes an estimation unit 205 , a parameter set storage unit 206 , a parameter set selection unit 207 , an SpO2 calculation unit 208 and a measurement result storage unit 209 . Also, in this example, as the biosensor 12 of the sensor unit 10, a PPG sensor 12a is illustrated, and as the motion sensor 14, an inertial sensor 14a and a triaxial geomagnetic sensor 14b are illustrated. The inertial sensor 14a typically includes a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis gyro sensor, and together with the 3-axis geomagnetic sensor 14b functions as a 9-axis motion sensor. In addition, as described above, the motion sensor 14 is not limited to these sensors, and may include a camera such as an image sensor or a spectrum sensor.

センサ制御部201は、センサ部10の動作を制御する。例えば、センサ制御部201は、ユーザの操作に基づくユーザインタフェース部30からの指示に従い、SpO2の測定を開始するため、PPGセンサ12aの発光部を駆動するための発光制御を行う。 The sensor control section 201 controls the operation of the sensor section 10 . For example, the sensor control unit 201 performs light emission control for driving the light emitting unit of the PPG sensor 12a in order to start measuring SpO2 in accordance with an instruction from the user interface unit 30 based on the user's operation.

生体信号受信部202と、PPGセンサ12aから出力される生体信号を受信又は取得する。PPGセンサ12aから出力される生体信号は、典型的には、第1の発光部(図示せず)が発光した赤色光(例えば、波長λ1=660~670nm又はその近傍)が生体組織(動脈血)に照射されることにより得られる第1の反射光に基づく信号成分と、第2の発光部(図示せず)が発光した赤外光(例えば、波長λ2=880~940nm又はその近傍)が生体組織に照射されることにより得られる第2の反射光に基づく信号成分とを含む。生体信号受信部202は、生体信号取得部の一例であり、生体センサ12それ自体又は生体センサ12と生体信号受信部202とからなる構成もまた、生体信号取得部の一例として把握され得る。生体信号受信部202は、受信した生体信号を吸光度比算出部204に出力する。 The biosignal receiver 202 receives or acquires biosignals output from the PPG sensor 12a. The biological signal output from the PPG sensor 12a is typically red light (for example, wavelength λ1 = 660 to 670 nm or its vicinity) emitted by the first light emitting unit (not shown), which is biological tissue (arterial blood). A signal component based on the first reflected light obtained by irradiating a living body and an infrared light (for example, wavelength λ2 = 880 to 940 nm or its vicinity) emitted by a second light emitting unit (not shown) and a signal component based on the second reflected light obtained by irradiating the tissue. The biosignal receiver 202 is an example of a biosignal acquirer, and the biosensor 12 itself or a configuration including the biosensor 12 and the biosignal receiver 202 can also be understood as an example of the biosignal acquirer. The biosignal receiver 202 outputs the received biosignal to the absorbance ratio calculator 204 .

姿勢状態信号受信部203は、各種のモーションセンサ14(本例では、慣性センサ14a及び地磁気センサ14b)からそれぞれ出力される姿勢状態信号を受信又は取得する。姿勢状態信号受信部203は、姿勢状態信号取得部の一例であり、モーションセンサ14それ自体又はモーションセンサ14と姿勢状態信号受信部203とからなる構成もまた、姿勢状態信号取得部の一例として把握され得る。姿勢状態信号受信部203は、受信した姿勢状態信号を姿勢状態推定部205に出力する。 The posture state signal receiving unit 203 receives or acquires posture state signals output from various motion sensors 14 (inertial sensor 14a and geomagnetic sensor 14b in this example). The posture state signal reception unit 203 is an example of a posture state signal acquisition unit, and the motion sensor 14 itself or a configuration composed of the motion sensor 14 and the posture state signal reception unit 203 is also understood as an example of a posture state signal acquisition unit. can be Posture state signal reception section 203 outputs the received posture state signal to posture state estimation section 205 .

吸光度比算出部204は、生体信号受信部202から出力される生体信号に基づいて、SpO2の算出に用いるための吸光度比(R)を算出する。吸光度比算出部204は、算出した吸光度比(R)をSpO2算出部に出力する。 The absorbance ratio calculator 204 calculates an absorbance ratio (R) for use in calculating SpO2 based on the biological signal output from the biological signal receiver 202 . The absorbance ratio calculator 204 outputs the calculated absorbance ratio (R) to the SpO2 calculator.

吸光度比(R)は、酸化ヘモグロビン(OHb)及び還元ヘモグロビン(HHb)の異なる波長の光に対する吸収係数の違いを利用した既知の手法により、算出される値である。より具体的には、吸光度比(R)は、以下の式1により算出され得る。
R=Red/IR=(ACRed/DCRed)/(ACIR/DCIR) …式1
ただし、Redは受信した赤色光(すなわち、第1の反射光)の吸光度、IRは受信した赤外光(すなわち、第2の反射光)の吸光度である。また、ACRedは受信した赤色光Redの交流信号成分(すなわち、脈動成分)の吸光度、DCRedは受信した赤色光Redの直流信号成分の吸光度、ACIRは受信した赤外光IRの交流信号成分(すなわち、脈動成分)の吸光度、DCIRは受信した赤外光IRの直流信号成分の吸光度である。
The absorbance ratio (R) is a value calculated by a known method using the difference in absorption coefficients of oxygenated hemoglobin (O 2 Hb) and reduced hemoglobin (HHb) for light of different wavelengths. More specifically, the absorbance ratio (R) can be calculated by Equation 1 below.
R=Red/IR=(AC Red /DC Red )/(AC IR /DC IR ) Equation 1
where Red is the absorbance of the received red light (that is, the first reflected light) and IR is the absorbance of the received infrared light (that is, the second reflected light). AC Red is the absorbance of the AC signal component (that is, pulsation component) of the received red light Red, DC Red is the absorbance of the DC signal component of the received red light Red, and AC IR is the AC signal of the received infrared light IR. The component (ie, pulsating component) absorbance, DC IR , is the absorbance of the DC signal component of the received infrared light IR.

算出された吸光度比(R)は、Beer-Lambert則に従って、SpO2への変換に用いられる。SpO2は、以下の定義式で表される。

Figure 0007228678000001
ただし、[OHb]は酸化ヘモグロビン濃度、[HHb]は還元ヘモグロビン濃度である。
これより、SpO2は、Beer-Lambert則を考慮して、SpO2は、以下の理論式から算出される。
Figure 0007228678000002
ただし、εHHb,Redは還元ヘモグロビン(HHb)に対する赤色光Redのモル吸光係数、εO2Hb,Redは酸化ヘモグロビン(OHb)に対する赤色光Redのモル吸光係数、εO2Hb,IRは酸化ヘモグロビン(OHb)に対する赤外光IRのモル吸光係数、及びεHHb,IRは還元ヘモグロビン(HHb)に対する赤外光IRのモル吸光係数である。The calculated absorbance ratio (R) is used for conversion to SpO2 according to the Beer-Lambert law. SpO2 is represented by the following definitional formula.
Figure 0007228678000001
However, [O 2 Hb] is the oxygenated hemoglobin concentration, and [HHb] is the reduced hemoglobin concentration.
From this, SpO2 is calculated from the following theoretical formula in consideration of the Beer-Lambert law.
Figure 0007228678000002
where ε HHb, Red is the molar absorption coefficient of red light Red with respect to reduced hemoglobin (HHb), ε O2Hb, Red is the molar absorption coefficient of red light Red with respect to oxidized hemoglobin (O 2 Hb), ε O2Hb, IR is oxidized hemoglobin ( O 2 Hb) and ε HHb,IR is the infrared IR molar extinction coefficient for reduced hemoglobin (HHb).

ところで、Beer-Lambert則は、理論式と実験値との間の乖離が大きいことが知られている。したがって、従前、実際のSpO2は、SpO2が80~100%の領域に合わせて線形フィッティングした固定パラメータセットを用いて、例えば以下のような式及び数値を用いて、SpO2が算出される。
SpO2=αfix-βfix×R …式4
ただし、αfix=110、βfix=25である。
By the way, it is known that the Beer-Lambert law has a large divergence between the theoretical formula and experimental values. Therefore, conventionally, the actual SpO2 is calculated using a fixed parameter set that is linearly fitted to the SpO2 region of 80 to 100%, for example, using the following equations and numerical values.
SpO2=α fix −β fix ×R Equation 4
However, α fix =110 and β fix =25.

しかしながら、従前の上記固定パラメータセットは、被験者が基準姿勢状態にあることを前提に、かつ、その姿勢状態が変化していない(すなわち安静状態である)ことを前提にしている。このため、被験者の姿勢状態が基準姿勢状態以外である場合には、上記固定パラメータセットを用いて算出されるSpO2は、必ずしも正確であるとはいえない。そこで、本開示の生体情報測定器1は、後記するように、固定パラメータセットに代えて、姿勢状態を考慮したパラメータセットを用いてSpO2を算出する。 However, the conventional fixed parameter set is based on the premise that the subject is in the standard posture state and that the posture state has not changed (that is, is in a resting state). Therefore, when the subject's posture state is other than the reference posture state, the SpO2 calculated using the fixed parameter set is not necessarily accurate. Therefore, as will be described later, the biological information measuring instrument 1 of the present disclosure calculates SpO2 using a parameter set considering the posture state instead of the fixed parameter set.

図2をなお参照して、姿勢状態推定部205は、姿勢状態信号受信部203から出力される姿勢信号に基づいて、被験者の姿勢状態を推定する。被験者の姿勢状態は、例えば、臥位(仰臥位や腹臥位)、座位、及び立位並びにこれらの体位の中間体位の状態を含む。本実施形態では、姿勢状態推定部205は、臥位、座位(リクライニング)、及び立位の3つの姿勢状態のうちのいずれかの姿勢状態を推定するものとする。一例として、被験者の胸部に装着されたモーションセンサ14から水平方向(傾斜角度(仰角)=0度)を示す姿勢信号が取得された場合、姿勢状態推定部205は、被験者の姿勢状態を臥位状態と推定する。他の例として、被験者の胸部に装着されたモーションセンサ14から垂直方向(傾斜角度=90度)を示す姿勢信号が取得された場合、姿勢状態推定部205は、被験者の姿勢状態を立位状態と推定する。更に他の例として、被験者の胸部に装着されたモーションセンサ14から斜め方向(例えば傾斜角度=60度)を示す姿勢信号が取得された場合、姿勢状態推定部205は、被験者の姿勢状態を座位状態と推定する。さらに、他の実施形態で説明されるように、姿勢状態推定部205は、臥位から立位までの体位を例えば傾斜角度で示し得る。姿勢状態推定部205は、推定した姿勢状態をパラメータセット選択部207に出力する。なお、他の実施形態で説明されるように、姿勢状態推定部205は、生体センサ12から得られる生体信号を更に基づいて、被験者の姿勢状態を推定しても良い。 Still referring to FIG. 2 , posture state estimation section 205 estimates the posture state of the subject based on the posture signal output from posture state signal reception section 203 . The postural state of the subject includes, for example, lying (supine and prone), sitting, standing, and intermediate postures among these postures. In this embodiment, the posture state estimation unit 205 estimates one of the three posture states of the lying position, the sitting position (reclining), and the standing position. As an example, when a posture signal indicating a horizontal direction (inclination angle (elevation angle)=0 degrees) is acquired from the motion sensor 14 attached to the chest of the subject, the posture state estimation unit 205 determines the posture state of the subject to be lying. Assume the state. As another example, when a posture signal indicating a vertical direction (tilt angle=90 degrees) is acquired from the motion sensor 14 attached to the chest of the subject, the posture state estimation unit 205 determines the posture state of the subject to be the standing state. We estimate that As still another example, when a posture signal indicating an oblique direction (for example, an inclination angle of 60 degrees) is acquired from the motion sensor 14 attached to the chest of the subject, the posture state estimation unit 205 determines the posture state of the subject as sitting. Assume the state. Furthermore, as described in other embodiments, the posture state estimating unit 205 can indicate the body posture from the lying position to the standing position, for example, by the tilt angle. Posture state estimation section 205 outputs the estimated posture state to parameter set selection section 207 . Note that, as described in other embodiments, the posture state estimation unit 205 may further estimate the posture state of the subject based on biosignals obtained from the biosensor 12 .

パラメータセット記憶部206は、予め設定された、複数の姿勢状態モデルのそれぞれに対応するパラメータセットを記憶する。パラメータセット記憶部206は、典型的には、メモリ24上のある記憶領域として形成され得る。パラメータセットは、吸光度比(R)からSpO2を算出するための幾つかのパラメータ、例えばα,β,及びγを含み構成されるが、これらに限られない。本開示では、必要に応じて、パラメータセットを「パラメータセット(α,β)」や「パラメータセット(α,β,γ)」というように表記するものとする。パラメータセットは、例えば、臥位状態モデルに対応する臥位パラメータセットと、座位状態モデルに対応する座位パラメータセットと、立位状態モデルに対応する立位パラメータセットとを含み得るが、これらに限られない。言い換えれば、これらのパラメータセットは、被験者の基準姿勢状態における測定時のSpO2を推定するための補正パラメータセットである。パラメータセットは、例えば、臨床試験等により実証的に得られたデータから定義され得る。 The parameter set storage unit 206 stores preset parameter sets corresponding to each of a plurality of posture state models. Parameter set storage unit 206 can typically be formed as a certain storage area on memory 24 . The parameter set includes, but is not limited to, several parameters for calculating SpO2 from the absorbance ratio (R), such as α, β, and γ. In the present disclosure, parameter sets are referred to as "parameter set (α, β)" or "parameter set (α, β, γ)" as necessary. The parameter sets may include, for example, a lying parameter set corresponding to the lying model, a sitting parameter set corresponding to the sitting model, and a standing parameter set corresponding to the standing model, but are not limited to these. can't In other words, these parameter sets are correction parameter sets for estimating SpO2 during measurement in the subject's reference posture state. A parameter set can be defined, for example, from empirically obtained data such as from clinical trials.

パラメータセット選択部207は、姿勢状態推定部205によって推定された姿勢状態に基づいて、パラメータセット記憶部206に記憶された複数のパラメータセットの中から、少なくとも1つのパラメータを選択し、読み出す。例えば、姿勢状態推定部205から出力される姿勢状態が座位状態を示す場合、パラメータセット選択部207は、座位パラメータセットをパラメータセット記憶部206から抽出する。パラメータセット選択部207は、選択し読み出したパラメータセットをSpO2算出部208に出力する。 Parameter set selection section 207 selects and reads out at least one parameter from a plurality of parameter sets stored in parameter set storage section 206 based on the posture state estimated by posture state estimation section 205 . For example, when the posture state output from posture state estimation section 205 indicates a sitting state, parameter set selection section 207 extracts a sitting parameter set from parameter set storage section 206 . The parameter set selection unit 207 outputs the selected and read parameter set to the SpO2 calculation unit 208 .

SpO2算出部208は、吸光度比算出部204から出力される吸光度比(R)とパラメータセット選択部207から出力されるパラメータセット(α,β)とに基づいて、SpO2を算出する。具体的には、SpO2算出部208は、吸光度比(R)に対して、以下の式に従って、パラメータセット(α,β)を適用することにより、SpO2を算出する。
SpO2=α+β×R …式5
The SpO2 calculator 208 calculates SpO2 based on the absorbance ratio (R) output from the absorbance ratio calculator 204 and the parameter set (α, β) output from the parameter set selector 207 . Specifically, the SpO2 calculator 208 calculates SpO2 by applying a parameter set (α, β) to the absorbance ratio (R) according to the following equation.
SpO2 = α + β × R ... Formula 5

すなわち、ここでいうパラメータセット(α,β)は、従前のような姿勢状態を何ら考慮していない固定値ではなく、被験者の姿勢状態を考慮した値により構成されている。したがって、かかるパラメータセット(α,β)を吸光度比(R)に対して適用することにより、測定時の姿勢状態時におけるSpO2に対して補正された、基準姿勢状態時におけるSpO2が算出されることになる。SpO2算出部208は、算出したSpO2を測定結果記憶部209に出力する。 That is, the parameter set (α, β) referred to here is composed of values considering the posture of the subject, instead of fixed values that do not take into account the posture of the subject. Therefore, by applying the parameter set (α, β) to the absorbance ratio (R), the SpO2 in the standard posture state corrected with respect to the SpO2 in the posture state at the time of measurement is calculated. become. SpO2 calculation section 208 outputs the calculated SpO2 to measurement result storage section 209 .

測定結果記憶部209は、SpO2算出部208から出力されるSpO2を測定結果として記憶する。測定結果記憶部209は、典型的には、メモリ24上のある記憶領域として形成され得る。ユーザは、例えば、ユーザインタフェース部30を操作して、測定結果記憶部209に記憶された測定結果を閲覧することができる。 The measurement result storage unit 209 stores the SpO2 output from the SpO2 calculation unit 208 as the measurement result. Measurement result storage unit 209 can typically be formed as a certain storage area on memory 24 . For example, the user can browse the measurement results stored in the measurement result storage unit 209 by operating the user interface unit 30 .

以上のように、本実施形態によれば、SpO2の測定に際して、被験者の姿勢状態を観測し、観測された姿勢状態に応じた最適なパラメータセットを選択し、選択したパラメータセットを算出された吸光度比に適用することにより、SpO2を算出しているので、測定時の姿勢状態時におけるSpO2に対して補正された、基準姿勢状態時におけるSpO2を算出することができる。 As described above, according to the present embodiment, when SpO2 is measured, the posture state of the subject is observed, the optimal parameter set corresponding to the observed posture state is selected, and the selected parameter set is used as the calculated absorbance Since the SpO2 is calculated by applying it to the ratio, it is possible to calculate the SpO2 in the standard posture state that is corrected with respect to the SpO2 in the posture state at the time of measurement.

[第2の実施形態]
本実施形態では、SpO2の測定に際して、被験者の姿勢状態を観測し、これにより推定された姿勢状態に応じて、予め設定されたパラメータセットから最適なパラメータセットを推定し、推定したパラメータセットを算出された吸光度比に適用することにより、SpO2を算出する生体情報測定器及びこれを用いた測定方法が説明される。
[Second embodiment]
In the present embodiment, when SpO2 is measured, the posture state of the subject is observed, and an optimal parameter set is estimated from a preset parameter set according to the posture state estimated thereby, and the estimated parameter set is calculated. A biological information measuring device for calculating SpO2 by applying the calculated absorbance ratio and a measuring method using the same will be described.

図3は、本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。本実施形態に係る生体情報測定器1は、パラメータセット選択部207に代えて、パラメータセット推定部210が設けられている点で、第1の実施形態に係る生体情報測定器1と異なっている。また、本実施形態の姿勢状態推定部205は、予め設定された姿勢状態を選択的に特定するのではなく、測定された傾斜角度により姿勢状態を推定するように構成されている。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the biological information measuring device according to one embodiment of the present invention. The biological information measuring instrument 1 according to the present embodiment differs from the biological information measuring instrument 1 according to the first embodiment in that a parameter set estimating section 210 is provided instead of the parameter set selecting section 207. . Moreover, the posture state estimation unit 205 of the present embodiment is configured to estimate the posture state from the measured tilt angle, instead of selectively specifying a preset posture state.

すなわち、姿勢状態推定部205は、姿勢状態信号受信部203から出力される姿勢状態信号に基づいて、姿勢状態を推定し、出力する。例えば、姿勢状態推定部205は、姿勢状態信号に基づいて、姿勢状態を、臥位と座位との間の傾斜角度又は座位と立位との間の傾斜角度で特定する。姿勢状態推定部205は、傾斜角度で示される姿勢状態をパラメータセット推定部210に出力する。 That is, posture state estimating section 205 estimates and outputs the posture state based on the posture state signal output from posture state signal receiving section 203 . For example, based on the posture state signal, the posture state estimation unit 205 identifies the posture state by the tilt angle between the lying position and the sitting position or the tilt angle between the sitting position and the standing position. Posture state estimation section 205 outputs the posture state indicated by the tilt angle to parameter set estimation section 210 .

パラメータセット推定部210は、姿勢状態推定部205から出力される傾斜角度に基づいて、SpO2の算出に用いる最適なパラメータセットを推定する。本実施形態では、パラメータセット推定部210は、例えば図4(a)に示すようなパラメータ混合比率変換マップ(以下「混合比率変換マップ」という。)を参照可能に構成される。パラメータの混合比率とは、異なるパラメータセットにおける対応するパラメータどうしをどのような比率(重み)で混合するかを示す。混合比率変換マップは、例えば、メモリ24の所定の記憶領域に所定のデータ構造で保持されても良いし、パラメータセット推定部210の一部として構成されても良い。同図(a)に示す混合比率変換マップは、例示的に、混合比率が、臥位と座位との間の傾斜角度との関係において、線形に変化するように定義されている。他の例では、例えば同図(b)に示すように、混合比率変換マップは、混合比率が、傾斜角度との関係において、非線形に変化するように定義される。 Parameter set estimating section 210 estimates an optimum parameter set used for calculating SpO2 based on the tilt angle output from posture state estimating section 205 . In this embodiment, the parameter set estimation unit 210 is configured to be able to refer to a parameter mixture ratio conversion map (hereinafter referred to as "mixture ratio conversion map") as shown in FIG. 4(a), for example. The parameter mixing ratio indicates at what ratio (weight) the corresponding parameters in different parameter sets are mixed. The mixture ratio conversion map may be held in a predetermined data structure in a predetermined storage area of the memory 24, or may be configured as part of the parameter set estimation section 210, for example. The mixture ratio conversion map shown in FIG. 4(a) is defined such that the mixture ratio linearly changes in relation to the inclination angle between the lying position and the sitting position. In another example, the mixture ratio conversion map is defined such that the mixture ratio changes non-linearly in relation to the tilt angle, as shown in FIG.

より具体的には、パラメータセット推定部210は、傾斜角度に従って、パラメータセット記憶部206から1又は2以上のパラメータセットを抽出する。例えば、傾斜角度が臥位と座位との間の30度である場合、パラメータセット推定部210は、傾斜角度に隣接して設定された臥位パラメータセットと座位パラメータセットとを抽出する。続いて、パラメータセット推定部210は、対応する混合比率変換マップを参照し、傾斜角度から、抽出したパラメータセットどうしの混合比率を決定し、決定した混合比率に従って、パラメータセットを算出する。例えば、臥位パラメータセットがαLying及びβLying、臥位パラメータセットαSitting及びβSittingであり、混合比率が67:33であるとすると、パラメータセット(α,β)は、
α=αLying×.67+αSitting×.33
β=βLying×.67+βSitting×.33
として、算出される。
パラメータセット推定部210は、算出したパラメータセットを、上記第1の実施形態と同様に、SpO2算出部208に出力する。
More specifically, the parameter set estimator 210 extracts one or more parameter sets from the parameter set storage 206 according to the tilt angle. For example, if the tilt angle is 30 degrees between the lying position and the sitting position, the parameter set estimation unit 210 extracts the lying position parameter set and the sitting position parameter set that are set adjacent to the tilt angle. Subsequently, the parameter set estimator 210 refers to the corresponding mixture ratio conversion map, determines the mixture ratio of the extracted parameter sets from the tilt angle, and calculates the parameter set according to the determined mixture ratio. For example, if the lying parameter sets are α Lying and β Lying , the lying parameter sets α Sitting and β Sitting , and the mixing ratio is 67:33, the parameter set (α, β) is
α=α Lying ×. 67+α Sitting ×. 33
β=β Lying ×. 67+β Sitting ×. 33
is calculated as
The parameter set estimation unit 210 outputs the calculated parameter set to the SpO2 calculation unit 208 as in the first embodiment.

SpO2算出部208は、上記第1の実施形態と同様に、吸光度比算出部204から出力される吸光度比(R)とパラメータセット選択部207から出力されるパラメータセット(α,β)とに基づいて、SpO2を算出する。 The SpO2 calculation unit 208, as in the first embodiment, based on the absorbance ratio (R) output from the absorbance ratio calculation unit 204 and the parameter set (α, β) output from the parameter set selection unit 207 to calculate SpO2.

以上のように、本実施形態によれば、姿勢状態信号に基づいて、傾斜角度により姿勢状態を推定し、推定した傾斜角度に応じて、1又は2以上のパラメータセットを抽出するとともに、混合比率変換マップを参照して、該傾斜角度から混合比率を決定し、決定した混合比率を用いて、最適なパラメータセットを推定乃至は算出するので、被験者の姿勢状態に拘わらず、より正確なSpO2を算出することができるようになる。 As described above, according to the present embodiment, the posture state is estimated from the tilt angle based on the posture state signal, one or more parameter sets are extracted according to the estimated tilt angle, and the mixture ratio By referring to the conversion map, the mixture ratio is determined from the tilt angle, and using the determined mixture ratio, the optimum parameter set is estimated or calculated, so SpO2 can be more accurately measured regardless of the subject's posture. can be calculated.

(実施例2-1)
本例では、例えば図4(b)に示したような非線形の混合比率変換マップのモデル化について、説明する。ただし、本例では、説明の簡略化のため、臥位と立位との間(ただし、仰臥位~立位~伏臥位(腹臥位)であり、仰臥位~立位と立位~伏臥位とは対称とする。)の推定モデルを考える。パラメータセット推定部210は、ここで説明する推定モデルに従って、1又は2以上のパラメータセットを用いて、最適なパラメータセットを推定する。
(Example 2-1)
In this example, modeling of a non-linear mixing ratio conversion map as shown in FIG. 4(b), for example, will be described. However, in this example, to simplify the explanation, it is between the lying position and the standing position (however, the supine position - standing position - prone position (prone position), and the supine position - standing position and standing position - prone position). is symmetrical with the order.). The parameter set estimator 210 estimates an optimal parameter set using one or more parameter sets according to the estimation model described here.

まず、被験者の各姿勢状態での体組成は、正規分布に従う形でその確かさを持つものと仮定し、図5に示すように、この確かさが各姿勢状態で重なり合うように存在していると考える。また、各パラメータセットは平均μ=n、分散σ=1/2の正規分布に従うとし、臥位及び立位の2つの分布が存在する場合を考える。 First, it is assumed that the body composition in each posture of the subject has certainty in the form of a normal distribution, and as shown in FIG. I think. Each parameter set follows a normal distribution with mean μ=n and variance σ=1/2.

今、臥位パラメータセット分布に従う関数をf(x)、立位パラメータセット分布に従う関数をg(x)とすると、それぞれ、以下のように表される。

Figure 0007228678000003
Figure 0007228678000004
Let f(x) be the function following the lying parameter set distribution, and g(x) be the function following the standing parameter set distribution.
Figure 0007228678000003
Figure 0007228678000004

図5を参照して、傾斜角度x=0(rad)のときの最適なパラメータセットを考えた場合、完全に横になっている姿勢状態のため、臥位パラメータセットのみが選択されても良いが、本例では、混合分布の概念を導入する。すなわち、x=0のときの、f(x)及びg(x)の分布の重なりを考慮する。具体的には、f(0)及びg(0)は、

Figure 0007228678000005
Figure 0007228678000006
であるから、f(0):g(0)は、
Figure 0007228678000007
となる。つまり、傾斜角度x=0のときの最適パラメータセットは、臥位パラメータセットを92%、立位パラメータセットを8%の割合で混合した値となる。Referring to FIG. 5, when considering the optimal parameter set when the tilt angle x=0 (rad), only the lying parameter set may be selected due to the fully lying posture state. However, in this example, we introduce the concept of mixed distributions. That is, consider the overlap of the distributions of f(x) and g(x) when x=0. Specifically, f(0) and g(0) are
Figure 0007228678000005
Figure 0007228678000006
So f(0):g(0) is
Figure 0007228678000007
becomes. That is, the optimal parameter set when the tilt angle x=0 is a value obtained by mixing 92% of the lying parameter set and 8% of the standing parameter set.

同様にして、傾斜角度xに基づいて、混合分布関数を用いて、異なるパラメータセットの混合比率が決定され、これにより最適なパラメータセットが算出される。例えば、傾斜角度x=6/πのときの最適パラメータセットの混合比率は、臥位パラメータセットは69%、立位パラメータセットは31%となる。 Similarly, based on the tilt angle x, the mixture distribution function is used to determine the mixture ratio of the different parameter sets, thereby calculating the optimum parameter set. For example, the mixing ratio of the optimal parameter sets when the tilt angle is x=6/π is 69% for the lying parameter set and 31% for the standing parameter set.

なお、傾斜角度x=0のときの混合比率がもっと臥位の方に偏っていると仮定したい場合、分散σが小さく設定されることで混合比率は任意に調整され得る。 If it is desired to assume that the mixing ratio at the tilt angle x=0 is more biased toward the supine position, the mixing ratio can be arbitrarily adjusted by setting the variance σ small.

上記のようにして算出される混合比率(例えば、臥位パラメータセット=69%、立位パラメータセット=31%)は、図6に示すように、同じ重みを付与した2混合正規分布の生起確率(f(x)+g(x)))/2における各正規分布f(x)/2,g(x)/2の寄与率と考えることもできる。

Figure 0007228678000008
The mixture ratio calculated as described above (for example, lying parameter set = 69%, standing parameter set = 31%) is, as shown in FIG. It can also be considered as the contribution rate of each normal distribution f(x)/2, g(x)/2 in (f(x)+g(x)))/2.
Figure 0007228678000008

これは、パラメータセットの分布数をN個に拡張することもできる。

Figure 0007228678000009
This can also be extended to N distributions of parameter sets.
Figure 0007228678000009

以上のように、パラメータセットの分布を考慮することにより、例えば図4(b)に示したような非線形の混合比率変換マップをモデル化することができる。これにより、パラメータセット推定部210は、このような混合比率変換マップを参照して、最適なパラメータセットを推定する。 As described above, by considering the distribution of parameter sets, it is possible to model a non-linear mixing ratio conversion map such as that shown in FIG. 4(b). Thereby, the parameter set estimation unit 210 estimates the optimum parameter set by referring to such a mixture ratio conversion map.

なお、本実施例では、正規分布を用いた例を説明したが、これに限られるものではなく、他の分布、例えばガンマ分布やポアソン分布等を用いても良い。 In this embodiment, an example using a normal distribution has been described, but the present invention is not limited to this, and other distributions such as gamma distribution and Poisson distribution may be used.

(実施例2-2)
本例では、上記のパラメータセットの混合分布を多変数に展開した場合について説明する。
(Example 2-2)
In this example, a case will be described in which the mixture distribution of the above parameter set is expanded to multiple variables.

すなわち、被験者の姿勢状態の傾斜角度を上下方向(ピッチ角)xと左右方向(ロール角)yの多変数として、これらを用いて算出される分布関数f(x,y)及びg(x,y)に基づく、臥位パラメータセット及び立位パラメータセットの混合比率は、それぞれ、以下のように定義される。
臥位パラメータセットの混合比率=f(x,y)/(f(x,y)+g(x,y))
立位パラメータセットの混合比率=g(x,y)/(f(x,y)+g(x,y))
ただし、

Figure 0007228678000010
Figure 0007228678000011
である。ただし、本例では、g(x,y)は、f(x,y)よりもy軸方向に分散が大きい分布として定義している。That is, the distribution functions f(x, y) and g(x, y), the mixing ratios of the lying parameter set and the standing parameter set are defined as follows, respectively.
Mixing ratio of supine parameter set = f(x, y)/(f(x, y) + g(x, y))
Mixing ratio of standing parameter set = g (x, y) / (f (x, y) + g (x, y))
however,
Figure 0007228678000010
Figure 0007228678000011
is. However, in this example, g(x, y) is defined as a distribution having a greater variance in the y-axis direction than f(x, y).

以上のように、傾斜角度(x,y)の値に応じて、各パラメータセットの混合比率が決定される。したがって、パラメータセット推定部210は、例えばモーションセンサ14により検出される姿勢状態信号に基づいて特定される傾斜角度(x,y)からより実態に即した混合比率を決定し、決定した混合比率を用いて、最適なパラメータセットを推定又は算出するので、被験者の姿勢状態に拘わらず、より正確なSpO2を算出することができるようになる。 As described above, the mixing ratio of each parameter set is determined according to the value of the tilt angle (x, y). Therefore, the parameter set estimating unit 210 determines a more realistic mixture ratio from the tilt angle (x, y) specified based on the posture state signal detected by the motion sensor 14, for example, and uses the determined mixture ratio as Since the optimum parameter set is estimated or calculated by using this, SpO2 can be calculated more accurately regardless of the posture of the subject.

(実施例2-3)
非線形混合比率変換マップのモデル化は、上記の混合分布関数に代えて、様々なn次多項式に基づく非線形関数を用いることによっても実現される。一例として、f(x)は以下のような非線形関数によって表される。

Figure 0007228678000012
(Example 2-3)
The modeling of the nonlinear mixture ratio conversion map can also be realized by using nonlinear functions based on various n-order polynomials instead of the above mixture distribution functions. As an example, f(x) is represented by the following nonlinear function.
Figure 0007228678000012

他の例として、f(x)は、

Figure 0007228678000013
であっても良い。更に他の例として、f(x)は、
f(x)=0.9288x-2.2928x+0.673x+1.0043 …式17
であっても良い。As another example, f(x) is
Figure 0007228678000013
can be As yet another example, f(x) is
f(x)=0.9288x 3 −2.2928x 2 +0.673x+1.0043 Equation 17
can be

また、上述したように、非線形関数に基づくパラメータセットの分布は、多変数に展開されても良い。すなわち、算出された傾斜角度(x,y)とした場合の非線形関数は、本例では以下のように定義され得る。
f(x,y)=0.9288x-2.2928x+0.673x+1.0043-y …式18
Also, as described above, the parameter set distribution based on the nonlinear function may be expanded into multiple variables. That is, the non-linear function with the calculated tilt angle (x, y) can be defined as follows in this example.
f(x,y)=0.9288x 3 −2.2928x 2 +0.673x+1.0043−y 2 Equation 18

[第3の実施形態]
本実施形態では、検出された生体信号に基づいて算出された吸光度比(R)と、姿勢状態信号に従って推定された姿勢状態に対応するパラメータセット(α,β)とに基づいて、SpO2が算出された場合において、例えば短時間の間に別の姿勢状態に変化した場合のパラメータセット(α,β)を推定する生体情報測定器及びこれを用いた測定方法が説明される。つまり、本実施形態は、被験者の姿勢状態が変化した直後においては、その変化前後でSpO2の値が変化しないか又は変化が極僅かであるという特性を利用する。
[Third embodiment]
In the present embodiment , SpO2 is calculated, a biological information measuring device and a measuring method using the same will be described for estimating the parameter set (α 2 , β 2 ) when changing to another posture state in a short time, for example. In other words, the present embodiment utilizes the characteristic that the SpO2 value does not change or changes only slightly immediately after the change in the posture state of the subject.

図7は、本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。本実施形態に係る生体情報測定器1は、パラメータセット推定部210が、SpO2算出部208によって算出されたSpO2に基づいて新たにパラメータセットを推定し得るように構成されている点で、上記の実施形態と異なっている。同図における他のコンポーネントの機能及び/又は構成は、上記したものと同じであるので、説明を省略する。なお、以下の説明では、パラメータセット記憶部206は、例えば、座位パラメータセット(αSitting,βSitting)を記憶しているものとする。FIG. 7 is a block diagram showing an example configuration of a biological information measuring device according to an embodiment of the present invention. The biological information measuring instrument 1 according to the present embodiment is configured so that the parameter set estimation unit 210 can newly estimate a parameter set based on the SpO2 calculated by the SpO2 calculation unit 208. It differs from the embodiment. The functions and/or configurations of the other components in the figure are the same as those described above, so descriptions thereof are omitted. In the following description, it is assumed that the parameter set storage unit 206 stores, for example, sitting parameter sets (α Sitting , β Sitting ).

例えば、姿勢状態推定部205は、検出された姿勢信号に基づいて、被験者の姿勢状態が座位(傾斜角度=60度)であると推定していたところ、被験者の姿勢状態が変化して、これにより、リクライニング(傾斜角度=30度)であると推定したとする。パラメータセット選択部207は、リクライニングの場合のパラメータセットをパラメータセット記憶部206から抽出できないため、パラメータセット推定部210に、リクライニングの場合のパラメータセットの推定を依頼する。 For example, based on the detected posture signal, the posture state estimation unit 205 estimated that the posture state of the subject was sitting (tilt angle=60 degrees). Assume that the reclined position (inclination angle=30 degrees) is estimated from the above. Since the parameter set selection unit 207 cannot extract the parameter set for reclining from the parameter set storage unit 206, it requests the parameter set estimation unit 210 to estimate the parameter set for reclining.

これを受けて、パラメータセット推定部210は、姿勢状態推定部205から新たな姿勢状態(すなわち、傾斜角度=30度)を与えられると、例えば、パラメータセット記憶部206から直前の姿勢状態に対応する座位パラメータセットを抽出するとともに、測定結果記憶部209に記憶されている姿勢状態が座位状態である場合に算出されたSpO2の値と、吸光度比算出部204により検出された生体信号に基づいて算出された吸光度比とを取得する。続いて、パラメータセット推定部210は、これら座位パラメータセット、SpO2の値及び吸光度比に基づいて、姿勢状態がリクライニングの場合のパラメータセット(αReclining,βReclining)を推定する。つまり、本実施形態では、姿勢状態が変化した直後(例えば数秒~数分)においては、SpO2の値は、姿勢状態の変化の前後で変化がないか又は小さいものと仮定されている。他の例として、パラメータセット推定部210は、上記の座位パラメータセット、SpO2の値及び吸光度比に加えて、直前の姿勢状態において算出された吸光度比に更に基づいて新たなパラメータセットを推定しても良い。この場合、例えば、パラメータセット推定部210は、吸光度比算出部204及び姿勢状態推定部205から時系列的に吸光度比及び姿勢状態をそれぞれ受け取るように構成され得る。パラメータセット推定部210は、新たに推定したパラメータセットをリクライニングパラメータセットとしてパラメータセット記憶部206に格納する。In response to this, when parameter set estimation section 210 receives a new posture state (that is, tilt angle=30 degrees) from posture state estimation section 205, parameter set estimation section 210 corresponds to, for example, the previous posture state from parameter set storage section 206. Based on the SpO2 value calculated when the posture state stored in the measurement result storage unit 209 is the sitting state and the biological signal detected by the absorbance ratio calculation unit 204 The calculated absorbance ratio is acquired. Subsequently, the parameter set estimation unit 210 estimates a parameter set (α Reclining , β Reclining ) for the reclining posture based on the sitting position parameter set, the SpO2 value, and the absorbance ratio. That is, in the present embodiment, it is assumed that the SpO2 value does not change or is small immediately after the change in posture (for example, several seconds to several minutes) before and after the change in posture. As another example, the parameter set estimating unit 210 estimates a new parameter set further based on the absorbance ratio calculated in the previous posture state in addition to the sitting parameter set, the SpO2 value, and the absorbance ratio. Also good. In this case, for example, the parameter set estimator 210 may be configured to receive the absorbance ratio and the posture state in time series from the absorbance ratio calculator 204 and the posture state estimator 205, respectively. The parameter set estimation unit 210 stores the newly estimated parameter set in the parameter set storage unit 206 as a reclining parameter set.

これにより、例えば、臥位、座位、及び立位のそれぞれのパラメータセットがパラメータセット記憶部206に予め用意されていた場合に、SpO2の測定中に、被験者の姿勢状態がこれら以外の状態に変化しても、パラメータセットの推定を行って、推定した新たなパラメータセットをパラメータセット記憶部206に随時に追加することができ、様々な姿勢状態のパラメータセットを蓄積していくことができるようになる。 As a result, for example, when parameter sets for each of the lying position, sitting position, and standing position are prepared in advance in the parameter set storage unit 206, the posture state of the subject changes to a state other than these during SpO2 measurement. However, parameter sets can be estimated and new estimated parameter sets can be added to the parameter set storage unit 206 at any time, and parameter sets for various posture states can be accumulated. Become.

[第4の実施形態]
本実施形態では、従前の固定パラメータセット(αfix,βfix)に新たな補正パラメータγを加えたパラメータセット(αfix,βfix,γ)を用いて、SpO2を算出する生体情報測定器及びこれを用いた測定方法が説明される。ここで、γは、姿勢状態及び吸光度比Rに応じた関数である。
[Fourth embodiment]
In the present embodiment, a parameter set (α fix , β fix , γ) obtained by adding a new correction parameter γ to the previous fixed parameter set (α fix , β fix ) is used to calculate SpO2 using a biological information measuring device and A measurement method using this will be described. Here, γ is a function according to the posture state and the absorbance ratio R.

本発明の一実施形態に係る生体情報測定器の構成の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示す生体情報測定器1は、パラメータセット選択部207が、姿勢状態推定部205から推定した姿勢状態を受け取るとともに、吸光度比算出部204から吸光度比を受け取ること点で、上述の実施形態における構成とは異なっている。 It is a block diagram showing an example of composition of a biological information measuring device concerning one embodiment of the present invention. In the biological information measuring device 1 shown in the figure, the parameter set selection unit 207 receives the posture state estimated from the posture state estimation unit 205 and the absorbance ratio from the absorbance ratio calculation unit 204. It is different from the configuration in

例えば、姿勢状態推定部205が、検出された姿勢状態信号に基づいて、姿勢状態が臥位状態であると推定したとすると、パラメータセット選択部207は、臥位状態及び吸光度比に対応する臥位パラメータγLyingを含むパラメータセット(αfix,βfix,γLying)を選択し、これをSpO2算出部208に出力する。或いは、パラメータセット選択部207は、臥位状態及び吸光度比に対応する臥位パラメータγLyingを選択し、これを固定パラメータセット(αfix,βfix)と組み合わせて、新たなパラメータセット(αfix,βfix,γLying)としても良い。For example, if the posture state estimation unit 205 estimates that the posture state is the lying state based on the detected posture state signal, the parameter set selection unit 207 selects the lying position corresponding to the lying position and the absorbance ratio. A parameter set (α fix , β fix , γ Lying ) including the order parameter γ Lying is selected and output to SpO2 calculation section 208 . Alternatively, the parameter set selection unit 207 selects the lying position parameter γ Lying corresponding to the lying position state and the absorbance ratio, combines this with the fixed parameter set (α fix , β fix ), and generates a new parameter set (α fix , β fix , γ Lying ).

続いて、本実施形態のSpO2算出部208は、以下の式を用いて、SpO2を算出する。
SpO2=αfix+βfix×R+γ …式19
ただし、αfix及びβfixは、動脈血中酸素飽和度が80~100%の領域に合わせて線形フィッティングした従前の固定値(例えばαfix=110、βfix=25)であり、γは姿勢状態及び吸光度比等に応じた補正パラメータである。
これにより、SpO2算出部208は、検出された生体信号に基づく吸光度比(R)と選択されたパラメータセット(αfix,βfix,γLying)に基づいて、上記式に従い、SpO2を算出する。
Subsequently, the SpO2 calculation unit 208 of this embodiment calculates SpO2 using the following formula.
SpO2= αfix + βfix ×R+γ Equation 19
However, α fix and β fix are conventional fixed values (eg, α fix =110, β fix =25) that are linearly fitted to the region where the arterial blood oxygen saturation is 80 to 100%, and γ is the posture state. and a correction parameter according to the absorbance ratio or the like.
Thereby, the SpO2 calculation unit 208 calculates SpO2 according to the above formula based on the absorbance ratio (R) based on the detected biological signal and the selected parameter set (α fix , β fix , γ Lying ).

また、生体情報測定器1は、上記第2の実施形態で示したように、パラメータセット選択部207に代えて、パラメータセット推定部210により構成されても良い。すなわち、パラメータセット推定部210は、推定された姿勢状態に応じて1又は2以上のパラメータγを選択し、これらのパラメータγから最適なパラメータγを推定し、これに基づくパラメータセット(αfix,βfix,γ)をSpO2に出力しても良い。Also, the biological information measuring instrument 1 may be configured with a parameter set estimating section 210 instead of the parameter set selecting section 207 as shown in the second embodiment. That is, parameter set estimating section 210 selects one or more parameters γ according to the estimated posture state, estimates optimal parameter γ from these parameters γ, and sets parameter set (α fix , β fix , γ) may be output to SpO2.

[第5の実施形態]
本実施形態では、被験者の姿勢状態が変化した直後においては、その変化前後でSpO2の値が変化しないか又は変化が極僅かであるという特性を考慮して、補正パラメータγを推定する生体情報測定器及びこれを用いた測定方法が説明される。
[Fifth embodiment]
In the present embodiment, immediately after a change in the posture state of the subject, taking into account the characteristic that the SpO2 value does not change or changes very slightly before and after the change, biometric information measurement for estimating the correction parameter γ An instrument and a measurement method using the same are described.

例えば、図7に示したようなパラメータセット推定部210は、姿勢状態として臥位状態(傾斜角度=0度)が与えられたとする。パラメータセット推定部210は、例えば、測定結果記憶部209に記憶されている姿勢状態が臥位状態である場合に算出されたSpO2の値と、固定パラメータセット(αfix,βfix)と、検出された生体信号に基づいて算出された吸光度比(R)とに基づいて、姿勢状態が座位状態の場合のパラメータγを推定する。For example, it is assumed that the parameter set estimation unit 210 as shown in FIG. 7 is given a lying position state (tilt angle=0 degrees) as the posture state. The parameter set estimation unit 210, for example, the SpO2 value calculated when the posture state stored in the measurement result storage unit 209 is the lying position, the fixed parameter set (α fix , β fix ), and the detected Based on the absorbance ratio (R) calculated based on the biological signals thus obtained, the parameter γ is estimated when the posture state is the sitting state.

[第6の実施形態]
本実施形態では、モーションセンサ14から得られる姿勢状態信号に加えて、生体センサ12から得られる生体信号を用いて、姿勢状態を推定し、推定された姿勢状態に対応する最適なパラメータセットを選択又は推定する生体情報測定器及びこれを用いた測定方法が説明される。
[Sixth embodiment]
In this embodiment, in addition to the posture state signal obtained from the motion sensor 14, the biometric signal obtained from the biosensor 12 is used to estimate the posture state, and the optimum parameter set corresponding to the estimated posture state is selected. Or, a biological information measuring device for estimation and a measuring method using the same will be described.

すなわち、生体信号受信部202は、生体センサ12から出力される生体信号を受信すると、これを吸光度比算出部204及び姿勢状態推定部205のそれぞれに出力する。また、姿勢状態信号受信部203は、モーションセンサ14から出力される姿勢状態信号を受信すると、姿勢状態推定部205のそれぞれに出力する。これより、姿勢状態推定部205は、生体信号と姿勢状態信号とに基づいて、被験者の姿勢状態を推定する。 That is, upon receiving the biological signal output from the biological sensor 12, the biological signal receiving section 202 outputs the biological signal to the absorbance ratio calculating section 204 and the posture state estimating section 205, respectively. Also, upon receiving the posture state signal output from the motion sensor 14 , the posture state signal receiving section 203 outputs the posture state signal to each of the posture state estimating sections 205 . Thus, posture state estimation section 205 estimates the posture state of the subject based on the biomedical signal and the posture state signal.

上述したように、被験者の姿勢状態は、一般に、モーションセンサ14による姿勢状態信号を用いて推定され得るが、例えば、立位と座位とを比較した場合、慣性センサによる姿勢状態信号のみではどちらの姿勢状態であるかを推定することは困難である。一方、本発明者らは、生体センサ12によって検出される生体信号が、被験者の姿勢状態に応じて異なることを確認した。そこで、姿勢状態推定部205は、例えば、姿勢状態信号に基づいて被験者の姿勢状態を暫定的に推定し、暫定的に推定した姿勢状態について、生体信号に基づいて、最終的に姿勢状態を推定するように構成される。 As described above, the posture state of the subject can generally be estimated using the posture state signal from the motion sensor 14. For example, when comparing a standing position and a sitting position, either posture state signal from the inertial sensor alone can be used to estimate the subject's posture. It is difficult to estimate the posture state. On the other hand, the inventors have confirmed that the biological signal detected by the biological sensor 12 varies depending on the posture of the subject. Therefore, the posture state estimation unit 205, for example, tentatively estimates the posture state of the subject based on the posture state signal, and finally estimates the posture state of the temporarily estimated posture state based on the biological signal. configured to

以上のように、本実施形態によれば、姿勢状態推定部205が、モーションセンサ14から得られる姿勢状態信号に加えて、生体センサ12から得られる生体信号を用いて、姿勢状態を推定するので、より正確な姿勢状態が得られることになり、したがって、選択されるパラメータセットもより正確なものとなる。 As described above, according to the present embodiment, the posture state estimating unit 205 estimates the posture state using the biological signal obtained from the biosensor 12 in addition to the posture state signal obtained from the motion sensor 14. , a more accurate attitude state will be obtained, and therefore the selected parameter set will also be more accurate.

上記各実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。 Each of the above embodiments is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention only to these embodiments. The present invention can be embodied in various forms without departing from the gist thereof.

例えば、上記実施形態では、パラメータα,β,及びγからなるパラメータセット(α,β,γ)について説明したが、これらのパラメータに限られない。例えば、被験者の姿勢状態に応じて生体信号に含まれるノイズの傾向も変化するため、かかるノイズを考慮したパラメータを含むパラメータセットを用いても良い。 For example, in the above embodiment, a parameter set (α, β, γ) consisting of parameters α, β, and γ has been described, but the parameters are not limited to these parameters. For example, since the tendency of noise contained in the biosignal changes depending on the posture of the subject, a parameter set including parameters that take such noise into consideration may be used.

また、例えば、本明細書に開示される方法においては、その結果に矛盾が生じない限り、ステップ、動作又は機能を並行して又は異なる順に実施しても良い。説明されたステップ、動作及び機能は、単なる例として提供されており、ステップ、動作及び機能のうちの幾つかは、発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略でき、また、互いに結合させることで一つのものとしてもよく、また、他のステップ、動作又は機能を追加してもよい。 Also, for example, in the methods disclosed herein, steps, actions, or functions may be performed in parallel or in a different order without conflicting results. The steps, acts and functions described are provided as examples only and some of the steps, acts and functions may be omitted or combined together without departing from the scope of the invention. one, and other steps, operations, or functions may be added.

また、本明細書では、さまざまな実施形態が開示されているが、一の実施形態における特定のフィーチャ(技術的事項)を、適宜改良しながら、他の実施形態に追加し、又は該他の実施形態における特定のフィーチャと置換することができ、そのような形態も本発明の要旨に含まれる。 In addition, although various embodiments are disclosed in this specification, specific features (technical matters) in one embodiment may be added to other embodiments or Certain features in the embodiments can be substituted and such forms are included in the gist of the invention.

1…生体情報測定器
10…センサ部
12…生体センサ
12a…PPGセンサ
14…モーションセンサ
14a…慣性センサ
14b…地磁気センサ
20…制御部
201…センサ制御部
202…生体信号受信部
203…姿勢状態信号受信部
204…吸光度比算出部
205…姿勢状態推定部
206…パラメータセット記憶部
207…パラメータセット選択部
208…SpO2算出部
209…測定結果記憶部
210…パラメータセット推定部
30…ユーザインタフェース部
40…通信インタフェース部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Biological information measuring instrument 10... Sensor part 12... Biological sensor 12a... PPG sensor 14... Motion sensor 14a... Inertial sensor 14b... Geomagnetic sensor 20... Control part 201... Sensor control part 202... Biosignal receiving part 203... Posture state signal Reception unit 204 Absorbance ratio calculation unit 205 Posture state estimation unit 206 Parameter set storage unit 207 Parameter set selection unit 208 SpO2 calculation unit 209 Measurement result storage unit 210 Parameter set estimation unit 30 User interface unit 40 Communication interface

Claims (11)

PPGセンサを含む生体センサから出力される被験者の生体信号を取得する生体信号取得部と、
モーションセンサから出力される前記被験者の姿勢状態信号を取得する姿勢状態信号取得部と、
前記姿勢状態信号取得部により取得した姿勢状態信号に基づいて、前記被験者の姿勢状態を推定する姿勢状態推定部と、
前記生体信号取得部により取得した前記生体信号と前記姿勢状態推定部により推定された前記姿勢状態に基づいて、前記被験者の基準姿勢状態時におけるSpO2を算出するSpO2算出部と、を備え、
前記SpO2算出部は、前記取得した生体信号に基づいて算出される吸光度比に対して、前記推定された姿勢状態に応じたパラメータセットを適用することにより、前記SpO2を算出する、
生体情報測定器。
a biological signal acquisition unit that acquires a biological signal of a subject output from a biological sensor including a PPG sensor;
a posture state signal acquisition unit that acquires a posture state signal of the subject output from a motion sensor;
a posture state estimation unit that estimates the posture state of the subject based on the posture state signal acquired by the posture state signal acquisition unit;
an SpO2 calculation unit that calculates SpO2 in the subject's reference posture state based on the biosignal acquired by the biosignal acquisition unit and the posture state estimated by the posture state estimation unit;
The SpO2 calculation unit calculates the SpO2 by applying a parameter set corresponding to the estimated posture state to the absorbance ratio calculated based on the acquired biological signal.
Biological information measuring instrument.
複数の姿勢状態モデルに対応する複数のパラメータセットを記憶するパラメータセット記憶部を更に備える、
請求項1に記載の生体情報測定器。
further comprising a parameter set storage unit that stores a plurality of parameter sets corresponding to a plurality of posture state models;
The biological information measuring device according to claim 1.
前記パラメータセット記憶部から、前記推定された姿勢状態に対応する一の前記パラメータセットを選択するパラメータセット選択部を更に備え、
前記SpO2算出部は、前記選択された一の所定のパラメータセットに基づいて、前記吸光度比を補正する、
請求項2に記載の生体情報測定器。
further comprising a parameter set selection unit that selects one of the parameter sets corresponding to the estimated posture state from the parameter set storage unit;
The SpO2 calculator corrects the absorbance ratio based on the selected one predetermined parameter set.
The biological information measuring device according to claim 2.
前記パラメータセット記憶部から、前記推定された姿勢状態に対応する1又は2以上の前記パラメータセットを選択し、前記選択した1又は2以上のパラメータセットに基づく補間計算により、一のパラメータセットを推定するパラメータセット推定部を更に備え、
前記SpO2算出部は、前記推定された一のパラメータセットに基づいて、前記吸光度比を補正する、
請求項2に記載の生体情報測定器。
selecting one or more of the parameter sets corresponding to the estimated posture state from the parameter set storage unit, and estimating one parameter set by interpolation calculation based on the selected one or more of the parameter sets; further comprising a parameter set estimator for
The SpO2 calculation unit corrects the absorbance ratio based on the estimated one parameter set.
The biological information measuring device according to claim 2.
前記SpO2算出部は、確率密度関数を用いた前記補間計算により、前記吸光度比を補正する、
請求項4に記載の生体情報測定器。
The SpO2 calculation unit corrects the absorbance ratio by the interpolation calculation using a probability density function.
The biological information measuring device according to claim 4.
前記SpO2算出部は、所定の非線形関数を用いた前記補間計算により、前記吸光度比を補正する、
請求項4に記載の生体情報測定器。
The SpO2 calculation unit corrects the absorbance ratio by the interpolation calculation using a predetermined nonlinear function.
The biological information measuring device according to claim 4.
前記推定された姿勢状態に基づいて、特定の姿勢状態及び前記吸光度比に対応するパラメータセットを推定するパラメータセット推定部を更に備え、
前記パラメータセット推定部は、前記推定したパラメータセットを前記パラメータセット記憶部に格納する、
請求項2に記載の生体情報測定器。
further comprising a parameter set estimating unit that estimates a parameter set corresponding to a specific posture state and the absorbance ratio based on the estimated posture state;
The parameter set estimation unit stores the estimated parameter set in the parameter set storage unit.
The biological information measuring device according to claim 2.
前記姿勢状態推定部は、前記生体センサから出力される前記生体信号に基づいて、前記被験者の姿勢状態を推定する、
請求項1に記載の生体情報測定器。
The posture state estimation unit estimates the posture state of the subject based on the biological signal output from the biological sensor.
The biological information measuring device according to claim 1.
記生体センサは、血圧センサ、ECGセンサ及び筋電センサの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の生体情報測定器。 9. The biological information measuring device according to claim 8, wherein said biological sensor includes at least one of a blood pressure sensor, an ECG sensor and an electromyographic sensor. 前記モーションセンサは、重力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、感圧センサ、超音波センサ、赤外センサ、イメージセンサ、及びスペクトルセンサのうちの少なくとも1つを含む、
請求項1に記載の生体情報測定器。
The motion sensor includes at least one of a gravity sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, a pressure sensor, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, an image sensor, and a spectrum sensor.
The biological information measuring device according to claim 1.
PPGセンサを含む生体センサから出力される、被験者の生体信号を取得することと、
モーションセンサから出力される、前記被験者の姿勢状態信号を取得することと、
前記取得した姿勢状態信号に基づいて、前記被験者の姿勢状態を推定することと、
前記取得した生体信号と前記推定された姿勢状態に基づいて、前記被験者の基準姿勢状態時におけるSpO2を算出することと、を含み、
前記SpO2を算出することは、前記取得した生体信号に基づいて算出される吸光度比に対して、前記推定された姿勢状態に応じたパラメータセットを適用することにより、前記SpO2を算出することを含む、
生体情報測定方法。
Acquiring a subject's biological signal output from a biological sensor including a PPG sensor;
obtaining a posture state signal of the subject output from a motion sensor;
estimating the posture state of the subject based on the acquired posture state signal;
calculating SpO2 in the subject's reference posture state based on the acquired biosignal and the estimated posture state;
Calculating the SpO2 includes calculating the SpO2 by applying a parameter set corresponding to the estimated posture state to an absorbance ratio calculated based on the acquired biological signal. ,
Biometric information measurement method.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001321361A (en) 2000-05-18 2001-11-20 Nippon Koden Corp Physiological function examination device and display device for physiological function examination result
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07100127A (en) * 1993-10-08 1995-04-18 Chiesuto M I Kk Oxygen saturation recording apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001321361A (en) 2000-05-18 2001-11-20 Nippon Koden Corp Physiological function examination device and display device for physiological function examination result
JP2005253865A (en) 2004-03-15 2005-09-22 Seiko Epson Corp Biological evaluation device, biological evaluation method, biological evaluation program, and recording medium
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