JP2019166145A - Biological information measurement device and biological information measurement program - Google Patents

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和征 松下
Kazumasa Matsushita
和征 松下
逆井 一宏
Kazuhiro Sakai
一宏 逆井
秀明 小澤
Hideaki Ozawa
秀明 小澤
英之 梅川
Hideyuki Umekawa
英之 梅川
浩平 湯川
Kohei Yukawa
浩平 湯川
赤松 学
Manabu Akamatsu
学 赤松
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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Abstract

To provide a biological information measurement device and a biological information measurement program capable of measuring a cardiac output non-invasively and accurately, compared with a case of not using a blood flow signal.SOLUTION: A biological information measurement device 10A comprises: an acquisition unit 30 for acquiring a blood flow signal indicating at least one of a blood volume and a blood flow speed at a peripheral part of a living body; and an identification unit 32 for identifying a cardiac output of a living body on the basis of the blood flow signal acquired by the acquisition unit 30 on the basis of a predetermined relationship between the blood flow signal of the living body and the cardiac output of the living body.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

本発明は、生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラムに関する。   The present invention relates to a biological information measuring device and a biological information measuring program.

例えば、特許文献1には、心拍出量の特定に必要とされる酸素循環時間を測定する循環時間測定装置が記載されている。この循環時間測定装置は、呼吸の気流の時間変化を示す気流信号、及び、酸素飽和度の時間変化を示す酸素飽和度信号を取得する信号取得部と、気流信号における所定の第一時刻と、第一時刻での呼吸再開に対応した酸素飽和度の上昇を示す酸素飽和度信号における第二時刻との時間差に基づいて血液の酸素循環時間を測定する循環時間算出部と、を有している。   For example, Patent Document 1 describes a circulation time measuring device that measures an oxygen circulation time required for specifying cardiac output. This circulation time measuring device includes a signal acquisition unit that acquires an airflow signal indicating a time change of a respiratory airflow and an oxygen saturation signal indicating a time change of oxygen saturation, a predetermined first time in the airflow signal, A circulation time calculation unit that measures the oxygen circulation time of blood based on a time difference from the second time in the oxygen saturation signal indicating an increase in oxygen saturation corresponding to resumption of breathing at the first time. .

国際公開第2015/190413号パンフレットInternational Publication No. 2015/190413 Pamphlet

ところで、上記心拍出量に代表される拍出量は、心機能の状態を示す指標の一つである。この拍出量を測定する代表的な方法として、血管内に挿入したカテーテルから冷水を注入することで測定を行う熱希釈法がある。しかし、この熱希釈法では、生体に対する侵襲性が高く、生体の負担が大きい。   By the way, the cardiac output represented by the cardiac output is one of the indexes indicating the state of cardiac function. As a representative method for measuring the stroke volume, there is a thermodilution method in which cold water is injected from a catheter inserted into a blood vessel. However, this thermodilution method is highly invasive to the living body and places a heavy burden on the living body.

また、MRI(Magnetic Resonance Imaging)や超音波装置を用いた測定方法や、バイオインピーダンス法等の測定方法もあるが、上記熱希釈法と比較して、比較的侵襲性は低いものの、測定には専門的な知識が必要とされ、簡易な測定方法とは言えない。   In addition, there are measurement methods using MRI (Magnetic Resonance Imaging) and an ultrasonic device, and measurement methods such as a bioimpedance method, but they are relatively less invasive than the above-mentioned thermodilution method. Specialized knowledge is required and it cannot be said that it is a simple measurement method.

また、酸素循環時間を利用する測定方法では、生体の末梢部位における血液量や血流速度等を示す血流信号を測定する場合がある。生体の末梢部位から得られる血流信号は、拍出量と高い相関があると考えられるため、血流信号を利用することで、非侵襲で精度良く拍出量を測定できる可能性がある。しかしながら、酸素循環時間を利用する測定方法では、血流信号を利用して拍出量を測定することについて考慮されていない。   Further, in the measurement method using the oxygen circulation time, a blood flow signal indicating a blood volume, a blood flow velocity, or the like in a peripheral part of the living body may be measured. Since the blood flow signal obtained from the peripheral part of the living body is considered to have a high correlation with the stroke volume, there is a possibility that the stroke volume can be accurately measured non-invasively by using the blood flow signal. However, the measurement method using the oxygen circulation time does not consider measuring the stroke volume using the blood flow signal.

本発明は、血流信号を利用しない場合と比較して、非侵襲で精度良く拍出量を測定することができる生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラムを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a biological information measuring device and a biological information measuring program that can measure the stroke volume non-invasively and accurately compared to the case where a blood flow signal is not used.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の生体情報測定装置は、生体の末梢部位における血液量及び血流速度の少なくとも一方を示す血流信号を取得する取得部と、前記生体の血流信号と前記生体の拍出量との予め定められた関係に基づいて、前記取得部により取得された血流信号から前記生体の拍出量を特定する特定部と、を備えている。   In order to achieve the above object, the biological information measuring device according to claim 1 includes an acquisition unit that acquires a blood flow signal indicating at least one of a blood volume and a blood flow velocity in a peripheral region of the living body, and blood of the living body. A specifying unit that specifies the amount of stroke of the living body from the blood flow signal acquired by the acquiring unit based on a predetermined relationship between the flow signal and the amount of stroke of the living body.

また、請求項2に記載の生体情報測定装置は、請求項1に記載の発明において、前記生体の拍出量が、心拍出量であり、前記予め定められた関係が、生体の心拍出量をCO、定数パラメータをa,a、及び生体の血流信号により示される値をBSとした場合に、
CO=a+a×BS
により表される関係であるとされている。
According to a second aspect of the present invention, in the biological information measuring apparatus according to the first aspect, the output of the living body is a cardiac output, and the predetermined relationship is a heartbeat of the living body. When the output is CO, the constant parameters are a 0 and a 1 , and the value indicated by the blood flow signal of the living body is BS,
CO = a 0 + a 1 × BS
It is assumed that the relationship is represented by

また、請求項3に記載の生体情報測定装置は、請求項1に記載の発明において、生体の拍出量及び生体の血流信号により示される値を予め対応付けて記憶した記憶部を更に備え、前記予め定められた関係が、前記予め対応付けて記憶した関係であるとされている。   Moreover, the biological information measuring device according to claim 3 further includes a storage unit according to the invention according to claim 1, further comprising a storage unit that stores in advance the values indicated by the amount of stroke of the living body and the blood flow signal of the living body. The predetermined relationship is a relationship stored in association with the predetermined relationship.

また、請求項4に記載の生体情報測定装置は、請求項3に記載の発明において、前記生体の拍出量が、心拍出量、1回拍出量、及び心係数のいずれかにより示される量であるとされている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the biological information measuring apparatus according to the third aspect of the present invention, the stroke volume of the living body is indicated by any one of a cardiac output, a stroke volume, and a cardiac coefficient. It is said that it is an amount.

また、請求項5に記載の生体情報測定装置は、請求項1に記載の発明において、前記取得部が、前記生体に取り込まれた酸素が前記末梢部位に到達するまでの時間を表す酸素循環時間を更に取得し、前記特定部が、前記生体の血流信号、前記生体の酸素循環時間、及び前記生体の拍出量の予め定められた第2の関係に基づいて、前記取得部により取得された血流信号及び酸素循環時間から前記生体の拍出量を特定する。   Moreover, the biological information measuring device according to claim 5 is the oxygen circulation time according to the invention according to claim 1, wherein the acquisition unit represents a time until oxygen taken into the living body reaches the peripheral site. And the specifying unit is acquired by the acquiring unit based on a predetermined second relationship of the blood flow signal of the living body, the oxygen circulation time of the living body, and the stroke volume of the living body. The stroke volume of the living body is specified from the blood flow signal and the oxygen circulation time.

また、請求項6に記載の生体情報測定装置は、請求項5に記載の発明において、前記生体の拍出量が、心拍出量であり、前記予め定められた第2の関係が、生体の心拍出量をCO、生体の酸素循環時間をLFCT、定数パラメータをa,a,a、生体の血流信号により示される値をBSとした場合に、
CO=a+a×1/LFCT+a×BS
により表される関係であるとされている。
Further, the biological information measuring apparatus according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the amount of stroke of the living body is the amount of cardiac output, and the predetermined second relationship is: When the cardiac output of CO is CO, the oxygen circulation time of the living body is LFCT, the constant parameters are a 0 , a 1 , a 2 , and the value indicated by the blood flow signal of the living body is BS,
CO = a 0 + a 1 × 1 / LFCT + a 2 × BS
It is assumed that the relationship is represented by

また、請求項7に記載の生体情報測定装置は、請求項5に記載の発明において、生体の拍出量、生体の血流信号により示される値、及び生体の酸素循環時間を予め対応付けて記憶した記憶部を更に備え、前記予め定められた第2の関係が、前記予め対応付けて記憶した関係であるとされている。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the biological information measuring device according to the fifth aspect of the invention, in which the volume of the living body, the value indicated by the blood flow signal of the living body, and the oxygen circulation time of the living body are associated in advance. A storage unit is further provided, and the predetermined second relationship is a relationship stored in association with the predetermined relationship.

また、請求項8に記載の生体情報測定装置は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記取得部が、前記血流信号により示される値を、前記生体の末梢部位に照射された光の反射光又は透過光に応じて得られる信号から取得する。   Moreover, the biological information measuring device according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the acquisition unit determines a value indicated by the blood flow signal as a peripheral part of the living body. It is obtained from a signal obtained in accordance with the reflected light or transmitted light of the light irradiated to.

更に、上記目的を達成するために、請求項9に記載の生体情報測定プログラムは、コンピュータを、請求項1〜8のいずれか1項に記載の生体情報測定装置が備える各部として機能させる。   Furthermore, in order to achieve the said objective, the biological information measurement program of Claim 9 makes a computer function as each part with which the biological information measurement apparatus of any one of Claims 1-8 is provided.

請求項1及び請求項9に係る発明によれば、血流信号を利用しない場合と比較して、非侵襲で精度良く拍出量を測定することができる。   According to the invention which concerns on Claim 1 and Claim 9, compared with the case where a blood-flow signal is not utilized, a stroke volume can be measured with sufficient accuracy non-invasively.

請求項2に記載の発明によれば、血流信号を利用する場合に、簡単な演算で心拍出量を測定することができる。   According to the second aspect of the present invention, when the blood flow signal is used, the cardiac output can be measured with a simple calculation.

請求項3に記載の発明によれば、血流信号を利用する場合に、拍出量に関する演算処理の負荷を軽減することができる。   According to invention of Claim 3, when using a blood-flow signal, the load of the arithmetic processing regarding a stroke amount can be reduced.

請求項4に記載の発明によれば、拍出量として、心拍出量、1回拍出量、及び心係数のいずれかを測定することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, any one of cardiac output, stroke volume, and cardiac coefficient can be measured as the cardiac output.

請求項5に記載の発明によれば、血流信号及び酸素循環時間を利用しない場合と比較して、非侵襲でより精度良く拍出量を測定することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the stroke volume can be measured more accurately and non-invasively than when the blood flow signal and the oxygen circulation time are not used.

請求項6に記載の発明によれば、血流信号及び酸素循環時間を利用する場合に、簡単な演算で心拍出量を測定することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, when the blood flow signal and the oxygen circulation time are used, the cardiac output can be measured with a simple calculation.

請求項7に記載の発明によれば、血流信号及び酸素循環時間を利用する場合に、拍出量に関する演算処理の負荷を軽減することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, when the blood flow signal and the oxygen circulation time are used, it is possible to reduce the load of calculation processing related to the stroke volume.

請求項8に記載の発明によれば、生体の末梢部位に照射された光の反射光又は透過光を用いない場合と比較して、血流信号により示される値を容易に取得することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the value indicated by the blood flow signal can be easily obtained as compared with the case where the reflected light or transmitted light of the light irradiated to the peripheral part of the living body is not used. .

実施形態に係る血流情報及び血中の酸素飽和度の測定例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement example of the blood flow information which concerns on embodiment, and the oxygen saturation in blood. 実施形態に係る生体からの反射光による受光量の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of change of the amount of received light by reflected light from a living body concerning an embodiment. 実施形態に係る血管にレーザ光を照射した場合に生じるドップラーシフトの説明に供する模式図である。It is a schematic diagram with which it uses for description of the Doppler shift which arises when a laser beam is irradiated to the blood vessel which concerns on embodiment. 実施形態に係る血管にレーザ光を照射した場合に生じるスペックルの説明に供する模式図である。It is a schematic diagram with which it uses for description of the speckle produced when the blood vessel which concerns on embodiment is irradiated with a laser beam. 実施形態に係る単位時間における周波数毎のスペクトル分布の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of spectrum distribution for every frequency in unit time concerning an embodiment. 実施形態に係る単位時間あたりの血流量の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of change of blood flow volume per unit time concerning an embodiment. 実施形態に係る生体に吸収される光の吸光量の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of change of the amount of light absorption of the light absorbed by the living body concerning an embodiment. 実施形態に係るヘモグロビンによる吸光度特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the light absorbency characteristic by the hemoglobin which concerns on embodiment. 実施形態に係るLFCTの測定原理の説明に供する模式図である。It is a schematic diagram with which it uses for description of the measurement principle of LFCT which concerns on embodiment. 実施形態に係るLFCTの測定方法の一例を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating an example of the measuring method of LFCT which concerns on embodiment. 第1の実施形態に係る生体情報測定装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electrical constitution of the biological information measuring device which concerns on 1st Embodiment. 実施形態に係る生体情報測定装置における発光素子及び受光素子の配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of the light emitting element and light receiving element in the biological information measuring device which concerns on embodiment. 実施形態に係る生体情報測定装置における発光素子及び受光素子の配置の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of arrangement | positioning of the light emitting element and light receiving element in the biological information measuring device which concerns on embodiment. 第1の実施形態に係る生体情報測定装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of functional composition of a living body information measuring device concerning a 1st embodiment. 実施形態に係る心拍出量と各パラメータとの相関の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation with cardiac output and each parameter which concerns on embodiment. 第1の実施形態に係る回帰分析に用いられる散布図である。It is a scatter diagram used for the regression analysis which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るルックアップテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the lookup table which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る生体情報測定プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process of the biometric information measurement program which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る生体情報測定装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electrical constitution of the biological information measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る生体情報測定装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a functional structure of the biological information measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る回帰分析に用いられる散布図である。It is a scatter diagram used for the regression analysis which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るルックアップテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the look-up table which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る生体情報測定プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process of the biometric information measurement program which concerns on 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
まず、図1を参照して、生体情報のうち、特に血液に関する生体情報の一例である血流情報及び血中の酸素飽和度の測定方法について説明する。
[First Embodiment]
First, a method for measuring blood flow information and oxygen saturation in blood, which is an example of biological information related to blood, among biological information, will be described with reference to FIG.

図1は、本実施形態に係る血流情報及び血中の酸素飽和度の測定例を示す模式図である。
図1に示すように、血流情報及び血中の酸素飽和度とは、被験者の体(生体8)に向けて発光素子1から光を照射し、受光素子3で受光した、生体8の体内に張り巡らされている動脈4、静脈5、及び毛細血管6等の反射又は透過した光の強さ、すなわち、反射光又は透過光の受光量を用いて測定される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a measurement example of blood flow information and blood oxygen saturation according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, blood flow information and oxygen saturation in the blood mean that the inside of the living body 8 is irradiated with light from the light emitting element 1 toward the subject's body (living body 8) and received by the light receiving element 3. It is measured using the intensity of the reflected or transmitted light of the artery 4, vein 5, capillary 6, etc. stretched around, that is, the amount of reflected light or transmitted light received.

(血流情報の測定)
図2は、本実施形態に係る生体8からの反射光による受光量の変化の一例を示すグラフである。
なお、図2において、グラフ80の横軸は時間の経過を表し、縦軸は受光素子3の受光量を表す。
(Measurement of blood flow information)
FIG. 2 is a graph showing an example of a change in the amount of received light due to the reflected light from the living body 8 according to the present embodiment.
In FIG. 2, the horizontal axis of the graph 80 represents the passage of time, and the vertical axis represents the amount of light received by the light receiving element 3.

図2に示すように、受光素子3の受光量は時間の経過に伴って変化するが、これは血管を含む生体8への光の照射に対して現われる3つの光学現象の影響を受けるためであると考えられる。   As shown in FIG. 2, the amount of light received by the light receiving element 3 changes with time, because this is influenced by three optical phenomena that appear when light is applied to the living body 8 including blood vessels. It is believed that there is.

1つ目の光学現象として、脈動によって、測定している血管内に存在する血液量が変化することによる光の吸収の変化が考えられる。血液には、例えば赤血球等の血球細胞が含まれ、毛細血管6等の血管内を移動するため、血液量が変化することによって血管内を移動する血球細胞の数も変化し、受光素子3での受光量に影響を与えることがある。   As a first optical phenomenon, a change in light absorption due to a change in the amount of blood existing in the blood vessel being measured due to pulsation can be considered. The blood contains blood cells such as red blood cells, and moves in blood vessels such as the capillaries 6, so that the number of blood cells moving in the blood vessels changes as the blood volume changes. May affect the amount of light received.

2つ目の光学現象として、ドップラーシフトによる影響が考えられる。   As the second optical phenomenon, the influence of the Doppler shift can be considered.

図3は、本実施形態に係る血管にレーザ光を照射した場合に生じるドップラーシフトの説明に供する模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the Doppler shift that occurs when the blood vessel according to the present embodiment is irradiated with laser light.

図3に示すように、例えばレーザ光のような周波数ω0のコヒーレント光40を発光素子1から血管の一例である毛細血管6を含む領域に照射した場合、毛細血管6を移動する血球細胞で散乱した散乱光42は、血球細胞の移動速度により決まる差周波Δω0を有するドップラーシフトを生じることになる。一方、血球細胞等の移動体を含まない皮膚等の組織(静止組織)で散乱した散乱光42の周波数は、照射したレーザ光の周波数と同じ周波数ω0を維持する。したがって、毛細血管6等の血管で散乱したレーザ光の周波数ω0+Δω0と、静止組織で散乱したレーザ光の周波数ω0とが互いに干渉し、差周波Δω0を有するビート信号が受光素子3で観測され、受光素子3の受光量が時間の経過に伴って変化する。なお、受光素子3で観測されるビート信号の差周波Δω0は血球細胞の移動速度に依存するが、約数十kHzを上限とした範囲に含まれる。 As shown in FIG. 3, for example, when a region including a capillary vessel 6, which is an example of a blood vessel, is irradiated from a light emitting element 1 with coherent light 40 having a frequency ω 0 such as a laser beam, The scattered scattered light 42 causes a Doppler shift having a difference frequency Δω 0 determined by the moving speed of blood cells. On the other hand, the frequency of the scattered light 42 scattered by a tissue such as skin (stationary tissue) that does not include a moving body such as a blood cell maintains the same frequency ω 0 as the frequency of the irradiated laser light. Therefore, the frequency ω 0 + Δω 0 of the laser light scattered by the blood vessels 6 such capillaries, the frequency omega 0 of the laser light scattered by stationary tissue will interfere with each other, the beat signal receiving element 3 having a difference frequency [Delta] [omega 0 And the amount of light received by the light receiving element 3 varies with time. Note that the difference frequency Δω 0 of the beat signal observed by the light receiving element 3 depends on the moving speed of the blood cell, but is included in a range having an upper limit of about several tens kHz.

また、3つ目の光学現象として、スペックルによる影響が考えられる。   As a third optical phenomenon, the influence of speckle is considered.

図4は、本実施形態に係る血管にレーザ光を照射した場合に生じるスペックルの説明に供する模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining speckles generated when a blood vessel according to the present embodiment is irradiated with laser light.

図4に示すように、レーザ光のようなコヒーレント光40を、発光素子1から血管中を矢印44の方向に移動する赤血球等の血球細胞7に照射した場合、血球細胞7にぶつかったレーザ光は様々な方向に散乱する。散乱光は位相が異なるためにランダムに干渉し合う。これによりランダムな斑点模様の光強度分布を生じる。このようにして形成される光強度の分布パターンは「スペックルパターン」と呼ばれる。   As shown in FIG. 4, when coherent light 40 such as laser light is applied to blood cell 7 such as red blood cells moving in the direction of arrow 44 from light emitting element 1, laser light hitting blood cell 7. Scatters in various directions. Since the scattered lights have different phases, they interfere with each other randomly. This produces a random spotted light intensity distribution. The light intensity distribution pattern thus formed is called a “speckle pattern”.

既に説明したように、血球細胞7は血管中を移動するため、血球細胞7における光の散乱状態が変化し、スペックルパターンが時間の経過と共に変動する。したがって、受光素子3の受光量が時間の経過に伴って変化する。   As already described, since the blood cell 7 moves in the blood vessel, the light scattering state in the blood cell 7 changes, and the speckle pattern changes with the passage of time. Therefore, the amount of light received by the light receiving element 3 changes with time.

次に、血流情報の求め方の一例について説明する。図2に示す時間経過に伴う受光素子3の受光量が得られた場合、予め定めた単位時間T0の範囲に含まれるデータを切り出し、当該データに対して、例えば高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform: FFT)を実行することで、周波数ω毎のスペクトル分布が得られる。 Next, an example of how to obtain blood flow information will be described. When the amount of light received by the light receiving element 3 with the passage of time shown in FIG. 2 is obtained, data included in the range of a predetermined unit time T 0 is cut out and, for example, fast Fourier transform (Fast Fourier Transform) is performed on the data. : FFT), the spectral distribution for each frequency ω can be obtained.

図5は、本実施形態に係る単位時間T0における周波数ω毎のスペクトル分布の一例を示すグラフである。
なお、図5において、グラフ82の横軸は周波数ωを表し、縦軸はスペクトル強度を表す。
FIG. 5 is a graph showing an example of the spectrum distribution for each frequency ω in the unit time T 0 according to the present embodiment.
In FIG. 5, the horizontal axis of the graph 82 represents the frequency ω, and the vertical axis represents the spectral intensity.

ここで、血液量はグラフ82の横軸と縦軸とで囲まれた斜線領域84で表されるパワースペクトルの面積を全光量で規格化した値に比例する。また、血流速度はグラフ82で表されるパワースペクトルの周波数平均値に比例するため、周波数ωと周波数ωにおけるパワースペクトルの積を周波数ωについて積分した値を斜線領域84の面積で除算した値に比例する。   Here, the blood volume is proportional to the value obtained by normalizing the area of the power spectrum represented by the hatched area 84 surrounded by the horizontal axis and the vertical axis of the graph 82 with the total light quantity. Further, since the blood flow velocity is proportional to the frequency average value of the power spectrum represented by the graph 82, a value obtained by dividing the product of the frequency ω and the power spectrum at the frequency ω with respect to the frequency ω by the area of the hatched region 84. Is proportional to

なお、血流量は血液量と血流速度の積で表わされるため、上記血液量と血流速度の算出式より求めることが可能である。血流量、血流速度、血液量は血流情報の一例であり、血流情報はこれに限定されない。   In addition, since the blood flow volume is represented by the product of the blood volume and the blood flow velocity, it can be obtained from the calculation formula for the blood volume and the blood flow velocity. Blood flow volume, blood flow velocity, and blood volume are examples of blood flow information, and blood flow information is not limited to this.

図6は、本実施形態に係る単位時間T0あたりの血流量の変化の一例を示すグラフである。
なお、図6において、グラフ86の横軸は時間を表し、縦軸は血流量を表す。
FIG. 6 is a graph showing an example of a change in blood flow per unit time T 0 according to the present embodiment.
In FIG. 6, the horizontal axis of graph 86 represents time, and the vertical axis represents blood flow.

図6に示すように、血流量は時間と共に変動するが、その変動の傾向は2つの種類に分類される。例えば図6の区間Tにおける血流量の変動幅88に比べて、区間Tにおける血流量の変動幅90は大きい。これは、区間Tにおける血流量の変化が、主に脈の動きに伴う血流量の変化であるのに対して、区間Tにおける血流量の変化は、例えばうっ血等の原因に伴う血流量の変化を示しているためであると考えられる。 As shown in FIG. 6, the blood flow volume varies with time, but the variation tendency is classified into two types. For example, compared to the fluctuation range 88 of the blood flow rate in the interval T 1 of the FIG. 6, the fluctuation range 90 of the blood flow in the interval T 2 are large. This is because the change in the blood flow volume in the section T 1 is mainly a change in the blood flow volume accompanying the movement of the pulse, whereas the change in the blood flow volume in the section T 2 is a blood flow volume caused by causes such as congestion. It is thought that this is because of the change of.

(酸素飽和度の測定)
次に、血中の酸素飽和度の測定について説明する。血中の酸素飽和度とは、血中酸素濃度の一例であり、血液中のヘモグロビンがどの程度酸素と結合しているかを示す指標であり、血中の酸素飽和度が低下するにつれ、貧血等の症状が発生しやすくなる。
(Measurement of oxygen saturation)
Next, measurement of blood oxygen saturation will be described. Blood oxygen saturation is an example of blood oxygen concentration and is an indicator of how much hemoglobin in the blood is bound to oxygen. As the blood oxygen saturation decreases, anemia, etc. Symptoms are more likely to occur.

図7は、本実施形態に係る生体8に吸収される光の吸光量の変化の一例を示すグラフである。
なお、図7において、グラフ92の横軸は時間を表し、縦軸は吸光量を表す。
FIG. 7 is a graph showing an example of a change in the amount of light absorbed by the living body 8 according to the present embodiment.
In FIG. 7, the horizontal axis of the graph 92 represents time, and the vertical axis represents the amount of light absorption.

図7に示すように、生体8における吸光量は、時間の経過と共に変動する傾向が見られる。   As shown in FIG. 7, the light absorption amount in the living body 8 tends to vary with time.

更に、生体8における吸光の変動に関する内訳について見てみると、主に動脈4によって吸光量が変動し、静脈5及び静止組織を含むその他の組織では、動脈4に比べて吸光量が変動しないとみなせる程度の変動量であることが知られている。これは、心臓から拍出された動脈血は脈波を伴って血管内を移動するため、動脈4が動脈4の断面方向に沿って経時的に伸縮し、動脈4の厚みが変化するためである。なお、図7において、矢印94で示される範囲が、動脈4の厚みの変化に対応した吸光量の変動量を示す。   Further, looking at the breakdown of the change in light absorption in the living body 8, the light absorption amount mainly fluctuates by the artery 4, and the light absorption amount does not fluctuate compared to the artery 4 in other tissues including the vein 5 and the stationary tissue. It is known that the amount of fluctuation can be considered. This is because arterial blood pumped out of the heart moves in the blood vessel with a pulse wave, so that the artery 4 expands and contracts with time along the cross-sectional direction of the artery 4 and the thickness of the artery 4 changes. . In FIG. 7, the range indicated by the arrow 94 indicates the amount of fluctuation of the light absorption corresponding to the change in the thickness of the artery 4.

図7において、時刻taにおける受光量をIa、時刻tbにおける受光量をIbとすれば、動脈4の厚みの変化による光の吸光量の変化量ΔAは、(1)式で表される。 In FIG. 7, assuming that the amount of received light at time t a is I a and the amount of received light at time t b is I b , the amount of change ΔA in the amount of light absorption due to the change in the thickness of the artery 4 can be expressed by equation (1). Is done.

(数1)
ΔA=ln(Ib/Ia)・・・(1)
(Equation 1)
ΔA = ln (I b / I a ) (1)

図8は、本実施形態に係るヘモグロビンによる吸光度特性の一例を示すグラフである。
なお、図8において、縦軸は吸光度を表し、横軸は波長を表す。
FIG. 8 is a graph showing an example of the absorbance characteristics of hemoglobin according to the present embodiment.
In FIG. 8, the vertical axis represents absorbance and the horizontal axis represents wavelength.

図8に示すように、動脈4を流れる酸素と結合したヘモグロビン(酸化ヘモグロビン)は、特に約880nm近辺の波長を有する赤外線(infrared: IR)領域の光を吸収しやすく、酸素と結合していないヘモグロビン(還元ヘモグロビン)は、特に約665nm近辺の波長を有する赤色領域の光を吸収しやすいことが知られている。更に、酸素飽和度は、異なる波長における吸光量の変化量ΔAの比率と比例関係があることが知られている。   As shown in FIG. 8, hemoglobin (oxygenated hemoglobin) combined with oxygen flowing through the artery 4 easily absorbs light in the infrared (IR) region having a wavelength of about 880 nm, and is not bonded to oxygen. It is known that hemoglobin (reduced hemoglobin) easily absorbs light in the red region having a wavelength around about 665 nm. Furthermore, it is known that the oxygen saturation is proportional to the ratio of the amount of change ΔA in the amount of absorption at different wavelengths.

したがって、他の波長の組み合わせに比べて、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光量の差が現われやすい赤外光(IR光)と赤色光を用いて、IR光を生体8に照射した場合の吸光量の変化量ΔAIRと、赤色光を生体8に照射した場合の吸光量の変化量ΔARedとの比率をそれぞれ算出することで、(2)式によって酸素飽和度Sが算出される。なお、(2)式においてkは比例定数である。 Therefore, compared to other combinations of wavelengths, the absorption when IR light is irradiated on the living body 8 using infrared light (IR light) and red light, in which the difference in the amount of light absorption between oxidized hemoglobin and reduced hemoglobin tends to appear. By calculating the ratio between the change amount ΔA IR of the amount and the change amount ΔA Red of the light absorption amount when the living body 8 is irradiated with red light, the oxygen saturation S is calculated by the equation (2). In equation (2), k is a proportional constant.

(数2)
S=k(ΔARed/ΔAIR)・・・(2)
(Equation 2)
S = k (ΔA Red / ΔA IR ) (2)

すなわち、血中の酸素飽和度を算出する場合、それぞれ異なる波長の光を照射する複数の発光素子1、具体的には、IR光を照射する発光素子1と赤色光を照射する発光素子1とを一部の発光期間が重複しても良いが、望ましくは発光期間が重複しないよう発光させる。そして、各々の発光素子1による反射光又は透過光を受光素子3で受光して、各受光時点における受光量から(1)式及び(2)式、又は、これらの式を変形して得られる公知の式を算出することで、酸素飽和度が測定される。   That is, when calculating oxygen saturation in blood, a plurality of light emitting elements 1 that irradiate light of different wavelengths, specifically, a light emitting element 1 that irradiates IR light and a light emitting element 1 that irradiates red light, However, it is desirable to emit light so that the light emission periods do not overlap. Then, the reflected light or transmitted light from each light emitting element 1 is received by the light receiving element 3 and is obtained by modifying the expressions (1) and (2) or these expressions from the amount of light received at each light reception time point. The oxygen saturation is measured by calculating a known formula.

上記(1)式を変形して得られる公知の式として、例えば(1)式を展開して、光の吸光量の変化量ΔAを(3)式のように表してもよい。   As a well-known equation obtained by modifying the above equation (1), for example, the equation (1) may be developed and the amount of change ΔA in the amount of light absorption may be expressed as in equation (3).

(数3)
ΔA=lnIb−lnIa・・・(3)
(Equation 3)
ΔA = lnI b −lnI a (3)

また、(1)式は(4)式のように変形することができる。   Further, the expression (1) can be modified as the expression (4).

(数4)
ΔA=ln(Ib/Ia)=ln(1+(Ib-Ia)/Ia) ・・・(4)
(Equation 4)
ΔA = ln (I b / I a ) = ln (1+ (I b −I a ) / I a ) (4)

通常、(Ib-Ia)≪Iaであることから、ln(Ib/Ia)≒(Ib-Ia)/Iaが成り立つため、(1)式の代わりに、光の吸光量の変化量ΔAとして(5)式を用いてもよい。 Usually, because it is (I b -I a) «I a , ln order to (I b / I a) ≒ (I b -I a) / I a is satisfied, instead of equation (1), light Equation (5) may be used as the amount of change ΔA in the amount of light absorption.

(数5)
ΔA≒(Ib-Ia)/Ia ・・・(5)
(Equation 5)
ΔA≈ (I b −I a ) / I a (5)

なお、IR光を照射する発光素子1と赤色光を照射する発光素子1とを区別して説明する必要がある場合、以降では、IR光を照射する発光素子1を「発光素子LD1」といい、赤色光を照射する発光素子1を「発光素子LD2」というようにする。また、一例として、発光素子LD1を血流量の算出で使用する発光素子1とし、発光素子LD1及び発光素子LD2を、血中の酸素飽和度の算出で利用する発光素子1とする。   When it is necessary to distinguish between the light emitting element 1 that emits IR light and the light emitting element 1 that emits red light, the light emitting element 1 that emits IR light is hereinafter referred to as “light emitting element LD1”. The light emitting element 1 that emits red light is referred to as a “light emitting element LD2”. In addition, as an example, the light emitting element LD1 is used as the light emitting element 1 used for calculating blood flow, and the light emitting element LD1 and the light emitting element LD2 are used as light emitting element 1 used for calculating oxygen saturation in blood.

また、血中の酸素飽和度を測定する場合、受光量の測定周波数は約30Hzから1000Hz程度で十分であることが知られているため、発光素子LD2の1秒あたりの点滅回数を表す発光周波数も約30Hzから1000Hz程度で十分である。したがって、発光素子LD2における消費電力等の観点からは、発光素子LD2の発光周波数を発光素子LD1の発光周波数より低くすることが好ましいが、発光素子LD2の発光周波数を発光素子LD1の発光周波数に合わせ、発光素子LD1と発光素子LD2を交互に発光させるようにしてもよい。   In addition, when measuring oxygen saturation in blood, it is known that the measurement frequency of the amount of received light is about 30 Hz to about 1000 Hz. Therefore, the light emission frequency representing the number of flashes per second of the light emitting element LD2 Also, about 30 Hz to about 1000 Hz is sufficient. Therefore, from the viewpoint of power consumption in the light emitting element LD2, it is preferable that the light emitting frequency of the light emitting element LD2 is lower than the light emitting frequency of the light emitting element LD1, but the light emitting frequency of the light emitting element LD2 is matched to the light emitting frequency of the light emitting element LD1. The light emitting element LD1 and the light emitting element LD2 may alternately emit light.

次に、図9を参照して、心臓からの血液の拍出量と相関がある指標の一例であるLFCT(Lung to Finger Circulation Time)を測定する原理について説明する。ここでいう拍出量には、上述の心拍出量に限らず、1回拍出量、心係数等も含まれる。なお、心拍出量とは、心臓の単位時間(例えば1分)当たりの収縮によって動脈へ拍出される血液量と定義される。1回拍出量とは、心臓の1回の収縮によって動脈へ拍出される血液量と定義される。心係数とは、心拍出量を被験者の体表面積で除して得られる係数と定義される。また、LFCTとは、呼吸で取り込まれた酸素が肺及び心臓を通り指先に到達するまでの時間と定義される。すなわち、LFCTは、生体8に取り込まれた酸素が末梢部位に到達するまでの時間を表す酸素循環時間の一例である。ここでいう末梢部位とは、被験者の首、肩、股関節よりも末梢側の部位をいい、一例としては、手の指先や、足の指先、手首、足首、耳朶、肘や膝の内側の部位等が挙げられる。   Next, with reference to FIG. 9, the principle of measuring LFCT (Lung to Finger Circulation Time), which is an example of an index correlated with the amount of blood from the heart, will be described. The stroke volume here includes not only the above-mentioned cardiac output but also stroke volume, cardiac coefficient, and the like. The cardiac output is defined as the amount of blood pumped into the artery by contraction per unit time (for example, 1 minute) of the heart. Stroke volume is defined as the volume of blood pumped into an artery by a single contraction of the heart. The cardiac coefficient is defined as a coefficient obtained by dividing the cardiac output by the body surface area of the subject. LFCT is defined as the time taken for oxygen taken in by breathing to reach the fingertip through the lungs and heart. That is, LFCT is an example of an oxygen circulation time that represents a time until oxygen taken into the living body 8 reaches a peripheral site. The peripheral part here means the part on the distal side of the subject's neck, shoulder, and hip joint. For example, the fingertip of the hand, the tip of the toe, the wrist, the ankle, the earlobe, the part inside the elbow or knee Etc.

図9は、本実施形態に係るLFCTの測定原理の説明に供する模式図である。
図9に示すように、上記拍出量とLFCTとは相関がある。例えば、拍出量の一例である心拍出量をCOとした場合、心拍出量COは、以下に示す(6)式により算出される。但し、a及びaは定数パラメータである。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the measurement principle of LFCT according to the present embodiment.
As shown in FIG. 9, the stroke volume and LFCT have a correlation. For example, when the cardiac output, which is an example of the cardiac output, is CO, the cardiac output CO is calculated by the following equation (6). However, a 0 and a 1 are constants parameter.

(数6)
CO=a+a/LFCT・・・(6)
(Equation 6)
CO = a 0 + a 1 / LFCT (6)

図10は、本実施形態に係るLFCTの測定方法の一例を説明するためのグラフである。
なお、図10において、縦軸は酸素飽和度の逆数を表し、横軸は時間を表す。
FIG. 10 is a graph for explaining an example of the LFCT measurement method according to the present embodiment.
In FIG. 10, the vertical axis represents the reciprocal of oxygen saturation, and the horizontal axis represents time.

図10に示すように、本実施形態に係るLFCTは、上述した血中の酸素飽和度から測定される。すなわち、LFCTは、一定期間呼吸を停止した後に呼吸を再開した時点から、酸素飽和度が回復したことを示す変曲点までの時間を測定することで得られる。   As shown in FIG. 10, the LFCT according to the present embodiment is measured from the oxygen saturation in the blood described above. That is, LFCT is obtained by measuring the time from the point when respiration is resumed after stopping breathing for a certain period to the inflection point indicating that the oxygen saturation has recovered.

次に、上述の血流情報を利用して、非侵襲で精度良く拍出量を測定する生体情報測定装置について説明する。   Next, a biological information measuring apparatus that measures the stroke volume accurately and non-invasively using the blood flow information described above will be described.

図11は、第1の実施形態に係る生体情報測定装置10Aの電気的な構成の一例を示すブロック図である。   FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of an electrical configuration of the biological information measuring apparatus 10A according to the first embodiment.

図11に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置10Aは、発光制御部12、駆動回路14、増幅回路16、A/D(Analog/Digital)変換回路18、制御部20、表示部22、発光素子LD1、及び受光素子3を備えている。なお、発光素子LD1、受光素子3、及び増幅回路16は、センサ部を構成している。また、発光制御部12、駆動回路14、増幅回路16、A/D変換回路18、制御部20、及び表示部22は、本体部を構成している。本実施形態では、これらのセンサ部と本体部とは別体で構成され、有線又は無線を介して通信可能とされている。なお、センサ部と本体部とが一体的に構成されていてもよい。また、センサ部は、外部光が入力しないように生体8に密着するように取り付けられる。本実施形態に係るセンサ部は、一例として、生体8の指先に取り付けられるが、耳朶等の他の末梢部位にも取り付け可能とされている。   As shown in FIG. 11, the biological information measuring apparatus 10A according to the present embodiment includes a light emission control unit 12, a drive circuit 14, an amplification circuit 16, an A / D (Analog / Digital) conversion circuit 18, a control unit 20, and a display unit. 22, a light emitting element LD 1, and a light receiving element 3. The light emitting element LD1, the light receiving element 3, and the amplifier circuit 16 constitute a sensor unit. Moreover, the light emission control part 12, the drive circuit 14, the amplifier circuit 16, the A / D conversion circuit 18, the control part 20, and the display part 22 comprise the main-body part. In the present embodiment, the sensor unit and the main body unit are configured separately, and can communicate with each other via wired or wireless communication. The sensor unit and the main body unit may be configured integrally. The sensor unit is attached so as to be in close contact with the living body 8 so that external light is not input. The sensor unit according to the present embodiment is attached to the fingertip of the living body 8 as an example, but can be attached to other peripheral parts such as the earlobe.

発光制御部12は、発光素子LD1に駆動電力を供給する電力供給回路を含む駆動回路14に、発光素子LD1の発光周期及び発光期間を制御する制御信号を出力する。なお、発光制御部12は、制御部20の一部として実現してもよい。   The light emission control unit 12 outputs a control signal for controlling the light emission cycle and the light emission period of the light emitting element LD1 to the driving circuit 14 including a power supply circuit that supplies driving power to the light emitting element LD1. Note that the light emission control unit 12 may be realized as a part of the control unit 20.

駆動回路14は、発光制御部12からの制御信号を受け付けると、制御信号で指示された発光周期及び発光期間に従って、発光素子LD1に駆動電力を供給し、発光素子LD1を駆動する。   When the drive circuit 14 receives the control signal from the light emission control unit 12, the drive circuit 14 supplies driving power to the light emitting element LD1 according to the light emission cycle and the light emission period instructed by the control signal to drive the light emitting element LD1.

受光素子3は、発光素子LD1から第1の波長の光を受光し、受光した第1の波長の光に対応する第1の受光信号を出力する。なお、本実施形態では、第1の波長として赤外領域に対応する波長の範囲が適用される。また、第1の受光信号にはIR光信号が適用される。   The light receiving element 3 receives light of the first wavelength from the light emitting element LD1, and outputs a first light receiving signal corresponding to the received light of the first wavelength. In the present embodiment, a wavelength range corresponding to the infrared region is applied as the first wavelength. An IR optical signal is applied to the first light receiving signal.

増幅回路16は、受光素子3で受光した光の強さに応じた電圧を、A/D変換回路18の入力電圧範囲として規定される電圧レベルまで増幅する。なお、ここでは一例として、受光素子3は受光した光の強さに応じた電圧を出力する素子とするが、受光素子3は受光した光の強さに応じた電流を出力してもよく、この場合、増幅回路16は、A/D変換回路18の入力電流範囲として規定される電流レベルまで、受光素子3が出力する電流を増幅する。   The amplifier circuit 16 amplifies a voltage corresponding to the intensity of light received by the light receiving element 3 to a voltage level defined as an input voltage range of the A / D conversion circuit 18. Here, as an example, the light receiving element 3 is an element that outputs a voltage according to the intensity of received light, but the light receiving element 3 may output a current according to the intensity of received light, In this case, the amplifier circuit 16 amplifies the current output from the light receiving element 3 to the current level defined as the input current range of the A / D conversion circuit 18.

A/D変換回路18は、増幅回路16で増幅した電圧を入力として、当該電圧の大きさで表される受光素子3の受光量を数値化して出力する。   The A / D conversion circuit 18 receives the voltage amplified by the amplifier circuit 16 as an input, converts the received light amount of the light receiving element 3 represented by the magnitude of the voltage into a numerical value, and outputs it.

制御部20は、CPU(Central Processing Unit)20A、ROM(Read Only Memory)20B、及びRAM(Random Access Memory)20Cを備えている。ROM20Bには、生体情報測定プログラムが記憶される。この生体情報測定プログラムは、例えば、生体情報測定装置10Aに予めインストールされていてもよい。生体情報測定プログラムは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、生体情報測定装置10Aに適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、光磁気ディスク、HDD、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。   The control unit 20 includes a central processing unit (CPU) 20A, a read only memory (ROM) 20B, and a random access memory (RAM) 20C. A biological information measurement program is stored in the ROM 20B. This biological information measuring program may be installed in advance in the biological information measuring apparatus 10A, for example. The biological information measurement program may be realized by being stored in a nonvolatile storage medium or distributed via a network and appropriately installed in the biological information measurement apparatus 10A. As examples of nonvolatile storage media, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), magneto-optical disk, HDD, DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), flash memory, memory card, etc. are assumed. The

表示部22は、生体情報の測定結果を通知する通知部の一例である。表示部22には、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等が用いられる。表示部22は、タッチパネルを一体的に有している。   The display unit 22 is an example of a notification unit that notifies measurement results of biological information. For example, a liquid crystal display (LCD), an organic EL (Electro Luminescence) display, or the like is used for the display unit 22. The display unit 22 integrally has a touch panel.

図12は、本実施形態に係る生体情報測定装置10Aにおける発光素子LD1及び受光素子3の配置の一例を示す図である。また、図13は、本実施形態に係る生体情報測定装置10Aにおける発光素子LD1及び受光素子3の配置の別の例を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing an example of the arrangement of the light emitting element LD1 and the light receiving element 3 in the biological information measuring apparatus 10A according to the present embodiment. FIG. 13 is a diagram showing another example of the arrangement of the light emitting element LD1 and the light receiving element 3 in the biological information measuring apparatus 10A according to the present embodiment.

図12に示すように、発光素子LD1及び受光素子3は、生体8の一方の面に向かって並べて配置される。この場合、受光素子3は、生体8で反射された発光素子LD1の光を受光する。   As shown in FIG. 12, the light emitting element LD <b> 1 and the light receiving element 3 are arranged side by side toward one surface of the living body 8. In this case, the light receiving element 3 receives the light of the light emitting element LD1 reflected by the living body 8.

なお、発光素子LD1及び受光素子3の配置は、図12の配置例に限定されない。例えば、図13に示すように、発光素子LD1と、受光素子3とを、生体8を挟んで対向する位置に配置するようにしてもよい。この場合、受光素子3は、生体8を透過した発光素子LD1の光を受光する。   The arrangement of the light emitting element LD1 and the light receiving element 3 is not limited to the arrangement example of FIG. For example, as shown in FIG. 13, the light emitting element LD1 and the light receiving element 3 may be arranged at positions facing each other with the living body 8 interposed therebetween. In this case, the light receiving element 3 receives the light of the light emitting element LD1 that has passed through the living body 8.

なお、ここでは一例として、発光素子LD1は、面発光レーザ素子であるものとして説明するが、これに限らず、端面発光レーザ素子であってもよい。また、発光素子LD1から照射される光はレーザ光でなくてもよい。この場合、発光素子LD1には、発光ダイオード(Light-Emitting Diode: LED)又は有機発光ダイオード(Organic Light-Emitting Diode: OLED)を用いてもよい。   Here, as an example, the light emitting element LD1 is described as a surface emitting laser element. However, the present invention is not limited thereto, and may be an edge emitting laser element. The light emitted from the light emitting element LD1 may not be laser light. In this case, a light emitting diode (Light-Emitting Diode: LED) or an organic light-emitting diode (OLED) may be used as the light emitting element LD1.

本実施形態に係る生体情報測定装置10AのCPU20Aは、ROM20Bに記憶されている生体情報測定プログラムをRAM20Cに書き込んで実行することにより、図14に示す各部として機能する。   The CPU 20A of the biological information measuring device 10A according to the present embodiment functions as each unit shown in FIG. 14 by writing and executing the biological information measuring program stored in the ROM 20B in the RAM 20C.

図14は、第1の実施形態に係る生体情報測定装置10Aの機能的な構成の一例を示すブロック図である。
図14に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置10AのCPU20Aは、取得部30及び特定部32として機能する。
FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the biological information measuring apparatus 10A according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 14, the CPU 20 </ b> A of the biological information measurement device 10 </ b> A according to the present embodiment functions as an acquisition unit 30 and a specification unit 32.

本実施形態に係る取得部30は、生体8の末梢部位における血液量及び血流速度の少なくとも一方を示す血流信号を取得する。具体的には、取得部30は、血流信号により示される値を、生体8の末梢部位に照射された光の反射光又は透過光に応じて得られる信号から取得する。本実施形態に係る血流信号とは、上述の血流情報と同義であるため、以下では血流情報に統一して説明する。   The acquisition unit 30 according to the present embodiment acquires a blood flow signal indicating at least one of the blood volume and the blood flow velocity in the peripheral region of the living body 8. Specifically, the acquisition unit 30 acquires a value indicated by the blood flow signal from a signal obtained according to reflected light or transmitted light of light irradiated on the peripheral portion of the living body 8. Since the blood flow signal according to the present embodiment is synonymous with the above-described blood flow information, the blood flow information will be described in the following unified description.

本実施形態では、血流情報を測定するためのIR光を照射する1つの発光素子LD1が用いられる。このため、受光素子3からはIR光信号が出力される。取得部30は、受光素子3から出力されたIR光信号を受け付け、受け付けたIR光信号から血流情報を算出して取得する。なお、この血流情報は、IR光信号に対して、一例として図5を参照して説明したように、FFTを実行して得られる周波数ω毎のスペクトル分布に基づいて算出される。   In the present embodiment, one light emitting element LD1 that irradiates IR light for measuring blood flow information is used. For this reason, an IR optical signal is output from the light receiving element 3. The acquisition unit 30 receives the IR light signal output from the light receiving element 3, and calculates and acquires blood flow information from the received IR light signal. Note that this blood flow information is calculated based on the spectrum distribution for each frequency ω obtained by performing FFT on the IR optical signal as described with reference to FIG. 5 as an example.

本実施形態に係る特定部32は、生体8の血流情報と生体8の拍出量との予め定められた関係に基づいて、取得部30により取得された血流情報から生体8の拍出量を特定する。本実施形態では、生体8の拍出量の一例として、心拍出量を適用した場合について説明するが、1回拍出量及び心係数のいずれを適用しても同様である。また、血流情報としては、血液量、血流速度、及び血流量(=血流速度×血液量)のいずれについても同様に適用される。   The specifying unit 32 according to the present embodiment outputs the living body 8 from the blood flow information acquired by the acquiring unit 30 based on a predetermined relationship between the blood flow information of the living body 8 and the stroke amount of the living body 8. Specify the amount. In the present embodiment, a case where the cardiac output is applied as an example of the stroke volume of the living body 8 will be described, but the same applies regardless of which stroke volume or cardiac coefficient is applied. The blood flow information is similarly applied to any of blood volume, blood flow velocity, and blood flow volume (= blood flow velocity × blood volume).

図15は、本実施形態に係る心拍出量と各パラメータとの相関の一例を示す図である。
図15に示す例は、心拍出量との相関が有ると推定される30個のパラメータの中から、心拍出量との相関係数が高い順に上位3個のパラメータを抽出して示したものである。これら3個のパラメータについて、「Mass」は血液量を表し、「1/LFCT」はLFCTの逆数を表し、「BF」は血流量を表す。なお、被験者数を「15」とする。また、「Mass」及び「BF」については反射型センサを用いて指先を測定対象とした場合のデータであり、「1/LFCT」については透過型センサを用いて指先を測定対象とした場合のデータである。血流情報及びLFCTの両方を用いる場合については後述する。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the correlation between the cardiac output and each parameter according to the present embodiment.
The example shown in FIG. 15 shows the top three parameters extracted from the 30 parameters estimated to have correlation with cardiac output in descending order of the correlation coefficient with cardiac output. It is a thing. For these three parameters, “Mass” represents the blood volume, “1 / LFCT” represents the reciprocal of LFCT, and “BF” represents the blood flow. The number of subjects is “15”. “Mass” and “BF” are data when a fingertip is measured using a reflective sensor, and “1 / LFCT” is data when a fingertip is measured using a transmissive sensor. It is data. The case where both blood flow information and LFCT are used will be described later.

ここで、本実施形態に係る「相関係数」には、一例として、ピアソンの相関係数等が用いられる。ピアソンの相関係数は、無次元量であり、−1以上1以下の値をとる。一例として、相関係数の絶対値が0.4以上であれば相関有り(例えば、0.4以上0.7未満で弱い相関有り、0.7以上1以下で強い相関有り)と判断される。また、「p値」とは、相関関係を示す指標の一つであり、一般的な基準として、0.05未満であれば相関有りと判断される。   Here, as an example of the “correlation coefficient” according to the present embodiment, a Pearson correlation coefficient is used. Pearson's correlation coefficient is a dimensionless quantity and takes a value between −1 and 1 inclusive. As an example, if the absolute value of the correlation coefficient is 0.4 or more, it is determined that there is a correlation (for example, there is a weak correlation between 0.4 and less than 0.7, and there is a strong correlation between 0.7 and 1 or less). . The “p value” is one of indices indicating correlation, and as a general standard, if it is less than 0.05, it is determined that there is a correlation.

具体的には、生体8の血流情報と生体8の心拍出量との予め定められた関係は、生体8の心拍出量をCO、定数パラメータをa,a、及び生体8の血流情報により示される値をBSとした場合に、以下に示す(7)式により表される。 Specifically, the predetermined relationship between the blood flow information of the living body 8 and the cardiac output of the living body 8 is that the cardiac output of the living body 8 is CO, the constant parameters are a 0 , a 1 , and the living body 8. When the value indicated by the blood flow information is BS, it is expressed by the following equation (7).

(数7)
CO=a+a×BS・・・(7)
(Equation 7)
CO = a 0 + a 1 × BS (7)

なお、定数パラメータa、aは、図16に示すような回帰分析を行い、相関係数の絶対値が0.4以上になるように決定される。 The constant parameters a 0 and a 1 are determined so that the absolute value of the correlation coefficient is 0.4 or more by performing a regression analysis as shown in FIG.

図16は、第1の実施形態に係る回帰分析に用いられる散布図である。
図16において、縦軸は心拍出量(CO)の推定値を表し、横軸は心拍出量(CO)の真値を表す。単位は[l(リットル)/min(分)]、被験者数は「15」である。
FIG. 16 is a scatter diagram used for the regression analysis according to the first embodiment.
In FIG. 16, the vertical axis represents the estimated value of cardiac output (CO), and the horizontal axis represents the true value of cardiac output (CO). The unit is [l (liter) / min (minute)], and the number of subjects is “15”.

なお、ここでいう回帰分析とは、1人の被験者に対して、2つの異なる方法で得られた測定値をX軸(横軸)、Y軸(縦軸)上にプロットした散布図を描き、相関係数及び回帰直線の傾き、切片を算出する方法である。例えば、回帰直線を、f(x)=αx+β、と仮定した場合に、最小二乗法を適用し、散布図にプロットされているY座標(=y)と、回帰直線上のY座標(=f(x))との差の二乗(=(y−f(x)))の和が最小になるf(x)を求める。 The regression analysis here refers to a scatter plot in which the measured values obtained by two different methods are plotted on the X axis (horizontal axis) and Y axis (vertical axis) for one subject. In this method, the correlation coefficient, the slope of the regression line, and the intercept are calculated. For example, assuming that the regression line is f (x) = αx + β, the least square method is applied, and the Y coordinate (= y) plotted in the scatter diagram and the Y coordinate (= f) on the regression line are applied. F (x) that minimizes the sum of the squares of the difference from (x)) (= (y−f (x)) 2 ) is obtained.

図16に示す例では、CO真値として、一例として熱希釈法等を用いて測定した測定値を用い、CO推定値として、上記(7)式の定数パラメータa、aをある値として導出した推定値を用いる。また、血流情報により示される値BSとして、血液量Massの40秒間の平均値を用いる。 In the example shown in FIG. 16, the measured value measured using the thermodilution method or the like is used as the CO true value as an example, and the constant parameters a 0 and a 1 of the above equation (7) are set as certain values as the CO estimated value. Use the derived estimate. Further, as the value BS indicated by the blood flow information, an average value of the blood volume Mass for 40 seconds is used.

図16に示す散布図から、回帰直線f(x)について、相関係数R及び回帰直線f(x)の傾きα、切片βが得られる。回帰分析自体は公知の手法であるため、ここでの具体的な導出過程の説明は省略する。本実施形態では、相関係数Rの絶対値が0.4以上である場合に、定数パラメータa、aが決定される。一例として、相関係数Rは0.76、定数パラメータaは13.032、定数パラメータaは−1.698と決定される。なお、相関係数Rの絶対値が0.4未満の場合、上記(7)式の定数パラメータa、aの値を変化させて散布図を作成し、同様の処理を繰り返す。 From the scatter diagram shown in FIG. 16, the correlation coefficient R and the slope α and the intercept β of the regression line f (x) are obtained for the regression line f (x). Since regression analysis itself is a well-known technique, the description of the specific derivation process here is abbreviate | omitted. In the present embodiment, the constant parameters a 0 and a 1 are determined when the absolute value of the correlation coefficient R is 0.4 or more. As an example, the correlation coefficient R is determined to be 0.76, the constant parameter a 0 is 13.032, and the constant parameter a 1 is −1.698. When the absolute value of the correlation coefficient R is less than 0.4, a scatter diagram is created by changing the values of the constant parameters a 0 and a 1 in the above equation (7), and the same processing is repeated.

なお、上記(7)式に基づいて予め導出した結果を、図17に示すようなルックアップテーブルとして予め記憶しておいてもよい。また、ルックアップテーブルは一例であり、血流情報により示される値BSと心拍出量COとが予め対応付けて記憶されていればよく、他の方法であってもよい。   The result derived in advance based on the above equation (7) may be stored in advance as a lookup table as shown in FIG. Further, the look-up table is an example, and the value BS indicated by the blood flow information and the cardiac output CO may be stored in advance in association with each other, and other methods may be used.

図17は、第1の実施形態に係るルックアップテーブルの一例を示す図である。
図17に示すように、本実施形態に係るルックアップテーブルには、生体8の血流情報により示される値BSに対応付けて、生体8の拍出量の一例である心拍出量COが予め格納されている。なお、このルックアップテーブルは、記憶部の一例であるROM20Bに記憶されている。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a lookup table according to the first embodiment.
As shown in FIG. 17, in the lookup table according to the present embodiment, a cardiac output CO, which is an example of the cardiac output of the living body 8, is associated with the value BS indicated by the blood flow information of the living body 8. Stored in advance. This lookup table is stored in the ROM 20B, which is an example of a storage unit.

この場合、生体8の血流情報と生体8の心拍出量との予め定められた関係は、ルックアップテーブルにより表される関係とされる。つまり、この場合、血流情報により示される値BSに基づいて、図17に示すルックアップテーブルを参照することで、心拍出量COが得られる。   In this case, the predetermined relationship between the blood flow information of the living body 8 and the cardiac output of the living body 8 is a relationship represented by a lookup table. That is, in this case, the cardiac output CO can be obtained by referring to the lookup table shown in FIG. 17 based on the value BS indicated by the blood flow information.

次に、図18を参照して、第1の実施形態に係る生体情報測定装置10Aの作用を説明する。なお、図18は、第1の実施形態に係る生体情報測定プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。   Next, the operation of the biological information measuring apparatus 10A according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the biological information measurement program according to the first embodiment.

まず、被験者又は測定担当者の操作により生体情報測定装置10Aの電源がオンされると、生体情報測定プログラムが起動され、以下の各ステップを実行する。   First, when the biological information measuring apparatus 10A is turned on by the operation of the subject or the person in charge of measurement, the biological information measuring program is started and the following steps are executed.

図18のステップ100では、取得部30が、受光素子3からIR光信号を取得する。   In step 100 of FIG. 18, the acquisition unit 30 acquires an IR light signal from the light receiving element 3.

ステップ102では、取得部30が、上記ステップ100で取得したIR光信号から血流情報を算出して取得する。なお、この血流情報は、IR光信号に対して、一例として図5を参照して説明したように、FFTを実行して得られる周波数ω毎のスペクトル分布に基づいて算出される。   In step 102, the acquisition unit 30 calculates and acquires blood flow information from the IR light signal acquired in step 100. Note that this blood flow information is calculated based on the spectrum distribution for each frequency ω obtained by performing FFT on the IR optical signal as described with reference to FIG. 5 as an example.

ステップ104では、特定部32が、生体8の血流情報と生体8の拍出量との予め定められた関係に基づいて、上記ステップ102で算出された血流情報から生体8の拍出量を特定する。例えば、上記(7)式を用いて、血流情報により示される値BSから拍出量の一例である心拍出量COを特定する。   In step 104, the specifying unit 32 determines the output amount of the living body 8 from the blood flow information calculated in step 102 based on the predetermined relationship between the blood flow information of the living body 8 and the output amount of the living body 8. Is identified. For example, using the above equation (7), the cardiac output CO, which is an example of the cardiac output, is specified from the value BS indicated by the blood flow information.

このように、本実施形態によれば、生体の血流情報と生体の拍出量との予め定められた関係を利用することにより、非侵襲で精度良く拍出量が測定される。
また、酸素循環時間を利用しないため、息止め等を行う必要なく、被験者の負担が軽減される。
また、発光素子が1つで済むため、装置構成が簡易となる。
Thus, according to the present embodiment, the stroke volume is measured non-invasively and accurately by using the predetermined relationship between the blood flow information of the living body and the stroke volume of the living body.
Moreover, since the oxygen circulation time is not used, it is not necessary to hold the breath and the burden on the subject is reduced.
Further, since only one light emitting element is required, the apparatus configuration is simplified.

[第2の実施形態]
上記第1の実施形態では、発光素子LD1のみを用いて血流情報を取得する場合について説明したが、本実施形態では、発光素子LD1及び発光素子LD2の両方を用いて血流情報及び酸素循環時間を取得する場合について説明する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the case where blood flow information is acquired using only the light emitting element LD1 has been described, but in this embodiment, blood flow information and oxygen circulation are obtained using both the light emitting element LD1 and the light emitting element LD2. A case where time is acquired will be described.

図19は、第2の実施形態に係る生体情報測定装置10Bの電気的な構成の一例を示すブロック図である。   FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of an electrical configuration of the biological information measuring device 10B according to the second embodiment.

図19に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置10Bは、発光制御部12、駆動回路14、増幅回路16、A/D変換回路18、制御部20、表示部22、発光素子LD1、発光素子LD2、及び受光素子3を備えている。   As shown in FIG. 19, the biological information measuring apparatus 10B according to this embodiment includes a light emission control unit 12, a drive circuit 14, an amplification circuit 16, an A / D conversion circuit 18, a control unit 20, a display unit 22, and a light emitting element LD1. , A light emitting element LD2 and a light receiving element 3.

本実施形態に係る生体情報測定装置10Bは、上記第1の実施形態に係る生体情報測定装置10Aに対して、発光素子LD2を備えている点で異なっている。なお、第1の実施形態に係る生体情報測定装置10Aと同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付し、ここでの繰り返しの説明は省略する。   The biological information measuring device 10B according to the present embodiment is different from the biological information measuring device 10A according to the first embodiment in that a light emitting element LD2 is provided. In addition, about the component which has the same function as 10 A of biological information measuring devices which concern on 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and repeated description here is abbreviate | omitted.

本実施形態の場合、発光素子LD1、発光素子LD2、及び受光素子3は、生体8の一方の面に向かって並べて配置される。この場合、受光素子3は、生体8で反射された発光素子LD1及び発光素子LD2の各々の光を受光する。また、発光素子LD1及び発光素子LD2と、受光素子3とを、生体8を挟んで対向する位置に配置するようにしてもよい。この場合、受光素子3は、生体8を透過した発光素子LD1及び発光素子LD2の光を受光する。   In the present embodiment, the light emitting element LD1, the light emitting element LD2, and the light receiving element 3 are arranged side by side toward one surface of the living body 8. In this case, the light receiving element 3 receives each light of the light emitting element LD1 and the light emitting element LD2 reflected by the living body 8. Further, the light emitting element LD1, the light emitting element LD2, and the light receiving element 3 may be arranged at positions facing each other with the living body 8 interposed therebetween. In this case, the light receiving element 3 receives light from the light emitting element LD1 and the light emitting element LD2 that have passed through the living body 8.

なお、ここでは一例として、発光素子LD2は、発光素子LD1と同様に、面発光レーザ素子であるものとして説明するが、これに限らず、端面発光レーザ素子であってもよい。また、発光素子LD2から照射される光はレーザ光でなくてもよい。この場合、発光素子LD2には、発光ダイオード(LED)又は有機発光ダイオード(OLED)を用いてもよい。   Here, as an example, the light emitting element LD2 is described as being a surface emitting laser element similarly to the light emitting element LD1, but is not limited thereto, and may be an edge emitting laser element. Further, the light emitted from the light emitting element LD2 may not be laser light. In this case, a light emitting diode (LED) or an organic light emitting diode (OLED) may be used for the light emitting element LD2.

本実施形態に係る生体情報測定装置10BのCPU20Aは、ROM20Bに記憶されている生体情報測定プログラムをRAM20Cに書き込んで実行することにより、図20に示す各部として機能する。   The CPU 20A of the biological information measurement apparatus 10B according to the present embodiment functions as each unit illustrated in FIG. 20 by writing and executing the biological information measurement program stored in the ROM 20B in the RAM 20C.

図20は、第2の実施形態に係る生体情報測定装置10Bの機能的な構成の一例を示すブロック図である。
図20に示すように、本実施形態に係る生体情報測定装置10BのCPU20Aは、取得部34及び特定部36として機能する。
FIG. 20 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the biological information measurement device 10B according to the second embodiment.
As illustrated in FIG. 20, the CPU 20 </ b> A of the biological information measurement device 10 </ b> B according to the present embodiment functions as an acquisition unit 34 and a specification unit 36.

本実施形態に係る取得部34は、生体8の血流情報に加えて、生体8の酸素循環時間の一例であるLFCTを更に取得する。このLFCTは、上述したように血中の酸素飽和度に基づいて算出される。   The acquisition unit 34 according to the present embodiment further acquires LFCT that is an example of the oxygen circulation time of the living body 8 in addition to the blood flow information of the living body 8. This LFCT is calculated based on the oxygen saturation level in the blood as described above.

本実施形態では、発光素子LD1からIR光が照射され、発光素子LD2から赤色光が照射される。このため、受光素子3からはIR光信号及び赤色光信号が出力される。取得部34は、受光素子3から出力されたIR光信号及び赤色光信号を受け付け、受け付けたIR光信号から血流情報を算出して取得する。更に、取得部34は、受け付けたIR光信号及び赤色光信号からLFCTを算出して取得する。   In the present embodiment, IR light is emitted from the light emitting element LD1, and red light is emitted from the light emitting element LD2. For this reason, the IR light signal and the red light signal are output from the light receiving element 3. The acquisition unit 34 receives the IR light signal and the red light signal output from the light receiving element 3, and calculates and acquires blood flow information from the received IR light signal. Furthermore, the acquisition unit 34 calculates and acquires LFCT from the received IR light signal and red light signal.

本実施形態に係る特定部36は、生体8の血流情報、生体8のLFCT、及び生体8の拍出量との予め定められた第2の関係に基づいて、取得部34により取得された血流情報及びLFCTから生体8の拍出量を特定する。本実施形態では、生体8の拍出量の一例として、上記第1の実施形態と同様に、心拍出量を適用した場合について説明する。   The specifying unit 36 according to the present embodiment is acquired by the acquiring unit 34 based on a predetermined second relationship among the blood flow information of the living body 8, the LFCT of the living body 8, and the stroke volume of the living body 8. The stroke volume of the living body 8 is specified from the blood flow information and the LFCT. In the present embodiment, a case where the cardiac output is applied will be described as an example of the output of the living body 8 as in the first embodiment.

具体的には、生体8の血流情報、生体8のLFCT、及び生体8の心拍出量との予め定められた第2の関係は、生体8の心拍出量をCO、生体8の酸素循環時間をLFCT、定数パラメータをa,a,a、及び生体8の血流情報により示される値をBSとした場合に、以下に示す(8)式により表される。 Specifically, the predetermined second relationship among the blood flow information of the living body 8, the LFCT of the living body 8, and the cardiac output of the living body 8 is that the cardiac output of the living body 8 is CO, When the oxygen circulation time is LFCT, the constant parameter is a 0 , a 1 , a 2 , and the value indicated by the blood flow information of the living body 8 is BS, it is expressed by the following equation (8).

(数8)
CO=a+a×1/LFCT+a×BS・・・(8)
(Equation 8)
CO = a 0 + a 1 × 1 / LFCT + a 2 × BS (8)

なお、定数パラメータa、a、aは、図21に示すような回帰分析を行い、相関係数の絶対値が0.4以上になるように決定される。 The constant parameters a 0 , a 1 , and a 2 are determined such that the absolute value of the correlation coefficient is 0.4 or more by performing a regression analysis as shown in FIG.

図21は、第2の実施形態に係る回帰分析に用いられる散布図である。
図21において、縦軸は心拍出量(CO)の推定値を表し、横軸は心拍出量(CO)の真値を表す。単位は[l(リットル)/min(分)]、被験者数は「15」である。
FIG. 21 is a scatter diagram used for regression analysis according to the second embodiment.
In FIG. 21, the vertical axis represents the estimated value of cardiac output (CO), and the horizontal axis represents the true value of cardiac output (CO). The unit is [l (liter) / min (minute)], and the number of subjects is “15”.

図21に示す例では、CO真値として、一例として熱希釈法等を用いて測定した測定値を用い、CO推定値として、上記(8)式の定数パラメータa、a、aをある値として導出した推定値を用いる。また、血流情報により示される値BSとして、血液量Massの40秒間の平均値を用いる。 In the example shown in FIG. 21, the measured values measured using the thermodilution method or the like are used as the CO true value as an example, and the constant parameters a 0 , a 1 , and a 2 of the above equation (8) are used as the CO estimated values. An estimated value derived as a certain value is used. Further, the average value of blood volume Mass for 40 seconds is used as the value BS indicated by the blood flow information.

図21に示す散布図から、上記第1の実施形態の場合と同様に、回帰直線f(x)について、相関係数R及び回帰直線f(x)の傾きα、切片βが得られる。本実施形態では、相関係数Rの絶対値が0.4以上である場合に、定数パラメータa、a、aが決定される。一例として、相関係数Rは0.82、定数パラメータaは10.458、定数パラメータaは21.184、定数パラメータaは−1.395と決定される。この場合、上記第1の実施形態では、相関係数Rが0.76であるのに対して、本実施形態では、相関係数Rが0.82であり、より相関が高くなっていることが分かる。なお、相関係数Rの絶対値が0.4未満の場合、上記(8)式の定数パラメータa、a、aの値を変化させて散布図を作成し、同様の処理を繰り返す。 From the scatter diagram shown in FIG. 21, as in the case of the first embodiment, the correlation coefficient R and the slope α and the intercept β of the regression line f (x) are obtained for the regression line f (x). In the present embodiment, when the absolute value of the correlation coefficient R is 0.4 or more, the constant parameters a 0 , a 1 , and a 2 are determined. As an example, it is determined that the correlation coefficient R is 0.82, the constant parameter a 0 is 10.458, the constant parameter a 1 is 21.184, and the constant parameter a 2 is −1.395. In this case, in the first embodiment, the correlation coefficient R is 0.76, whereas in this embodiment, the correlation coefficient R is 0.82 and the correlation is higher. I understand. If the absolute value of the correlation coefficient R is less than 0.4, a scatter diagram is created by changing the values of the constant parameters a 0 , a 1 , and a 2 in the above equation (8), and the same processing is repeated. .

なお、上記(8)式に基づいて予め導出した結果を、図22に示すようなルックアップテーブルとして予め記憶しておいてもよい。また、ルックアップテーブルは一例であり、他の方法で記憶してもよい。   The result derived in advance based on the above equation (8) may be stored in advance as a lookup table as shown in FIG. Also, the look-up table is an example and may be stored by other methods.

図22は、第2の実施形態に係るルックアップテーブルの一例を示す図である。
図22に示すように、本実施形態に係るルックアップテーブルには、生体8の血流情報により示される値BS及び生体8のLFCTの各々に対応付けて、生体8の拍出量の一例である心拍出量COが予め格納されている。なお、このルックアップテーブルは、記憶部の一例であるROM20Bに記憶されている。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a lookup table according to the second embodiment.
As shown in FIG. 22, the lookup table according to the present embodiment is an example of the amount of stroke of the living body 8 in association with the value BS indicated by the blood flow information of the living body 8 and the LFCT of the living body 8. A certain cardiac output CO is stored in advance. This lookup table is stored in the ROM 20B, which is an example of a storage unit.

この場合、生体8の血流情報、生体8のLFCT、及び生体8の心拍出量の予め定められた第2の関係は、ルックアップテーブルにより表される関係とされる。つまり、この場合、血流情報により示される値BS及びLFCTに基づいて、図22に示すルックアップテーブルを参照することで、心拍出量COが得られる。   In this case, the predetermined second relationship among the blood flow information of the living body 8, the LFCT of the living body 8, and the cardiac output of the living body 8 is a relationship represented by a look-up table. That is, in this case, the cardiac output CO can be obtained by referring to the lookup table shown in FIG. 22 based on the values BS and LFCT indicated by the blood flow information.

次に、図23を参照して、第2の実施形態に係る生体情報測定装置10Bの作用を説明する。なお、図23は、第2の実施形態に係る生体情報測定プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。   Next, the operation of the biological information measuring device 10B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a flowchart illustrating an example of a process flow of the biological information measurement program according to the second embodiment.

まず、被験者又は測定担当者の操作により生体情報測定装置10Bの電源がオンされると、生体情報測定プログラムが起動され、以下の各ステップを実行する。   First, when the biological information measuring device 10B is turned on by the operation of the subject or the person in charge of measurement, the biological information measuring program is started and the following steps are executed.

図23のステップ110では、取得部34が、受光素子3からIR光信号及び赤色光信号を取得する。   In step 110 of FIG. 23, the acquisition unit 34 acquires an IR light signal and a red light signal from the light receiving element 3.

ステップ112では、取得部34が、上記ステップ110で取得したIR光信号から血流情報を算出して取得し、かつ、取得したIR光信号及び赤色光信号からLFCTを算出して取得する。なお、血流情報は、上述したように、IR光信号に対して、FFTを実行して得られる周波数ω毎のスペクトル分布に基づいて算出される。また、LFCTは、上述したように、IR光信号及び赤色光信号から得られる酸素飽和度に基づいて算出される。   In step 112, the acquisition unit 34 calculates and acquires blood flow information from the IR light signal acquired in step 110, and calculates and acquires LFCT from the acquired IR light signal and red light signal. As described above, the blood flow information is calculated based on the spectrum distribution for each frequency ω obtained by performing FFT on the IR optical signal. Further, as described above, LFCT is calculated based on the oxygen saturation obtained from the IR light signal and the red light signal.

ステップ114では、特定部36が、生体8の血流情報、生体8のLFCT、及び生体8の拍出量との予め定められた第2の関係に基づいて、上記ステップ112で算出された血流情報及びLFCTから生体8の拍出量を特定する。例えば、上記(8)式を用いて、血流情報により示される値BS及びLFCTから拍出量の一例である心拍出量COを特定する。   In step 114, the specifying unit 36 calculates the blood calculated in step 112 based on the predetermined second relationship among the blood flow information of the living body 8, the LFCT of the living body 8, and the stroke volume of the living body 8. The stroke volume of the living body 8 is specified from the flow information and the LFCT. For example, using the above equation (8), the cardiac output CO, which is an example of the cardiac output, is specified from the values BS and LFCT indicated by the blood flow information.

このように、本実施形態によれば、生体の血流情報、生体の酸素循環時間、及び生体の拍出量の予め定められた第2の関係を利用することにより、非侵襲でより精度良く拍出量が測定される。   As described above, according to the present embodiment, by using the second predetermined relationship between the blood flow information of the living body, the oxygen circulation time of the living body, and the amount of stroke of the living body, non-invasive and more accurate. The stroke volume is measured.

以上、実施形態として生体情報測定装置を例示して説明した。実施形態は、生体情報測定装置が備える各部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、このプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体の形態としてもよい。   Heretofore, the biological information measuring device has been exemplified and described as an embodiment. The embodiment may be in the form of a program for causing a computer to execute the function of each unit included in the biological information measuring apparatus. The embodiment may be in the form of a computer-readable storage medium storing this program.

その他、上記実施形態で説明した生体情報測定装置の構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。   In addition, the configuration of the biological information measuring device described in the above embodiment is an example, and may be changed according to the situation without departing from the gist.

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。   Further, the processing flow of the program described in the above embodiment is an example, and unnecessary steps may be deleted, new steps may be added, or the processing order may be changed within a range not departing from the gist. Good.

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the process which concerns on embodiment was implement | achieved by a software structure using a computer by running a program, it is not restricted to this. The embodiment may be realized by, for example, a hardware configuration or a combination of a hardware configuration and a software configuration.

1 発光素子
3 受光素子
4 動脈
5 静脈
6 毛細血管
7 血球細胞
8 生体
10A、10B生体情報測定装置
12 発光制御部
14 駆動回路
16 増幅回路
18 A/D変換回路
20 制御部
20A CPU
20B ROM
20C RAM
22 表示部
30、34 取得部
32、36 特定部
40 コヒーレント光
42 散乱光
44 矢印
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting element 3 Light receiving element 4 Artery 5 Vein 6 Capillary blood vessel 7 Blood cell 8 Living body 10A, 10B Living body information measuring device 12 Light emission control part 14 Drive circuit 16 Amplification circuit 18 A / D conversion circuit 20 Control part 20A CPU
20B ROM
20C RAM
22 Display unit 30, 34 Acquisition unit 32, 36 Identification unit
40 Coherent light 42 Scattered light 44 Arrow

Claims (9)

生体の末梢部位における血液量及び血流速度の少なくとも一方を示す血流信号を取得する取得部と、
前記生体の血流信号と前記生体の拍出量との予め定められた関係に基づいて、前記取得部により取得された血流信号から前記生体の拍出量を特定する特定部と、
を備えた生体情報測定装置。
An acquisition unit for acquiring a blood flow signal indicating at least one of a blood volume and a blood flow velocity in a peripheral region of the living body;
Based on a predetermined relationship between the blood flow signal of the living body and the amount of stroke of the living body, a specifying unit that specifies the amount of stroke of the living body from the blood flow signal acquired by the acquiring unit;
A biological information measuring device comprising:
前記生体の拍出量は、心拍出量であり、
前記予め定められた関係は、生体の心拍出量をCO、定数パラメータをa,a、及び生体の血流信号により示される値をBSとした場合に、
CO=a+a×BS
により表される関係である請求項1に記載の生体情報測定装置。
The volume of the living body is the cardiac output,
The predetermined relationship is as follows: when the cardiac output of the living body is CO, the constant parameters are a 0 and a 1 , and the value indicated by the blood flow signal of the living body is BS,
CO = a 0 + a 1 × BS
The biological information measuring device according to claim 1, wherein the relationship is represented by:
生体の拍出量及び生体の血流信号により示される値を予め対応付けて記憶する記憶部を更に備え、
前記予め定められた関係は、前記予め対応付けて記憶した関係である請求項1に記載の生体情報測定装置。
Further comprising a storage unit that stores in advance the values indicated by the volume of the living body and the blood flow signal of the living body,
The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein the predetermined relationship is the relationship stored in association with the predetermined relationship.
前記生体の拍出量は、心拍出量、1回拍出量、及び心係数のいずれかにより示される量である請求項3に記載の生体情報測定装置。   The biological information measuring device according to claim 3, wherein the stroke volume of the living body is an amount indicated by any one of a cardiac output, a stroke volume, and a cardiac coefficient. 前記取得部は、前記生体に取り込まれた酸素が前記末梢部位に到達するまでの時間を表す酸素循環時間を更に取得し、
前記特定部は、前記生体の血流信号、前記生体の酸素循環時間、及び前記生体の拍出量の予め定められた第2の関係に基づいて、前記取得部により取得された血流信号及び酸素循環時間から前記生体の拍出量を特定する請求項1に記載の生体情報測定装置。
The acquisition unit further acquires an oxygen circulation time representing a time until oxygen taken into the living body reaches the peripheral site,
The identification unit is configured to obtain a blood flow signal acquired by the acquisition unit based on a predetermined second relationship of the blood flow signal of the living body, the oxygen circulation time of the living body, and the stroke volume of the living body, and The living body information measuring device according to claim 1 which specifies the amount of stroke of the living body from oxygen circulation time.
前記生体の拍出量は、心拍出量であり、
前記予め定められた第2の関係は、生体の心拍出量をCO、生体の酸素循環時間をLFCT、定数パラメータをa,a,a、生体の血流信号により示される値をBSとした場合に、
CO=a+a×1/LFCT+a×BS
により表される関係である請求項5に記載の生体情報測定装置。
The volume of the living body is the cardiac output,
The second predetermined relationship is that the cardiac output of the living body is CO, the oxygen circulation time of the living body is LFCT, the constant parameters are a 0 , a 1 , a 2 , and the values indicated by the blood flow signals of the living body. In case of BS,
CO = a 0 + a 1 × 1 / LFCT + a 2 × BS
The biological information measuring device according to claim 5, wherein the relationship is expressed by:
生体の拍出量、生体の血流信号により示される値、及び生体の酸素循環時間を予め対応付けて記憶する記憶部を更に備え、
前記予め定められた第2の関係は、前記予め対応付けて記憶した関係である請求項5に記載の生体情報測定装置。
Further comprising a storage unit that stores in advance the volume of the living body, the value indicated by the blood flow signal of the living body, and the oxygen circulation time of the living body in advance,
The biological information measuring apparatus according to claim 5, wherein the predetermined second relationship is a relationship stored in association with the predetermined second relationship.
前記取得部は、前記血流信号により示される値を、前記生体の末梢部位に照射された光の反射光又は透過光に応じて得られる信号から取得する請求項1〜7のいずれか1項に記載の生体情報測定装置。   The said acquisition part acquires the value shown by the said blood flow signal from the signal obtained according to the reflected light or the transmitted light of the light irradiated to the peripheral site | part of the said biological body. The biological information measuring device according to 1. コンピュータを、請求項1〜8のいずれか1項に記載の生体情報測定装置が備える各部として機能させるための生体情報測定プログラム。   The biological information measurement program for functioning a computer as each part with which the biological information measuring device of any one of Claims 1-8 is provided.
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