JP2019166151A - 生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラム - Google Patents

生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】血中の酸素濃度を表す値から得られる予め定めた出現順序の変曲点を用いて酸素循環時間を測定する場合と比較して、酸素循環時間の測定精度を向上する。【解決手段】生体情報測定装置１０は、被測定者の酸素飽和度を測定し、測定した酸素飽和度の変化を参照して、呼吸を停止している被測定者の呼吸の再開時刻から、終期が再開時刻より後に設定されている適正期間内で、かつ、再開時刻より後に検知された酸素飽和度の変曲点の検知時刻までの時間を酸素循環時間として測定する。【選択図】図４

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。
特許文献１には、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、前記気流信号における第一時刻と、前記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前記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する循環時間測定装置が開示されている。
再表２０１５−１９０４１３号
従来より、体内に取り込んだ酸素が予め定めた部位まで運搬されるのに要する時間を示す酸素循環時間を用いて生体情報を測定する測定手法の開発が進められている。
酸素循環時間は、例えば呼吸を停止している被測定者が呼吸を再開してから、当該呼吸の再開に伴って被測定者の予め定めた部位で測定される酸素飽和度が減少から増加に転じる変曲点までの時間によって表される。
測定した酸素飽和度が理想的な変化を示す場合、上記変曲点は被測定者の呼吸再開後に１つしか出現しないため、出現した変曲点を用いれば酸素循環時間が得られる。
しかしながら、酸素飽和度の測定条件によっては、被測定者の呼吸再開後に複数の変曲点が出現することがある。この場合、被測定者が呼吸を再開してから、例えば被測定者が呼吸を再開した後に最初に出現する変曲点というように、予め定めた出現順序の変曲点までの時間を酸素循環時間として扱うことがあるが、最初に出現した変曲点が必ずしも呼吸の再開によって出現した変曲点とは限られない。
本発明は、血中の酸素濃度を表す値から得られる予め定めた出現順序の変曲点を用いて酸素循環時間を測定する場合と比較して、酸素循環時間の測定精度を向上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。
上記目的を達成するために、請求項１記載の生体情報測定装置の発明は、被測定者の血中の酸素濃度を表す値を測定する第１の測定手段と、前記第１の測定手段によって測定された前記値の変化を参照して、呼吸を停止している前記被測定者の呼吸の再開時刻から、終期が前記再開時刻より後に設定されている予め定めた期間内で、かつ、前記再開時刻より後に検知された前記値の変曲点の検知時刻までの時間を酸素循環時間として測定する第２の測定手段と、を備える。
請求項２記載の発明は、使用者からの指示を受け付ける受付手段と、前記受付手段で受け付けた指示に従って、前記予め定めた期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する変更手段と、を備える。
請求項３記載の発明は、前記変更手段により、前記予め定めた期間の始期が前記再開時刻より後に変更可能に構成されている。
請求項４記載の発明は、前記変更手段により、前記予め定めた期間の始期及び終期の少なくとも一方が前記被測定者毎に設定可能に構成されている。
請求項５記載の発明は、前記変更手段で変更された前記予め定めた期間の長さが、前記酸素循環時間の測定に適さない場合、警告を報知する報知手段を備える。
請求項６記載の発明は、前記第２の測定手段で測定された各々の前記酸素循環時間に従って、前記値の変曲点の検知時刻が前記予め定めた期間に含まれるように前記予め定めた期間の長さを更新する更新手段を備える。
請求項７記載の発明は、前記更新手段は、前記第２の測定手段で測定された前記被測定者毎の前記酸素循環時間に従って、前記予め定めた期間の始期及び終期の少なくとも一方を前記被測定者毎に更新する。
請求項８記載の発明は、前記第２の測定手段は、前記予め定めた期間に亘って前記値の変曲点を検知し、前記酸素循環時間を測定する。
請求項９記載の発明は、前記第２の測定手段は、前記第１の測定手段によって前記値が測定されている期間に亘って検知された前記値の変曲点のうち、前記予め定めた期間に含まれる前記値の変曲点の検知時刻を用いて前記酸素循環時間を測定する。
請求項１０記載の発明は、前記第２の測定手段は、前記予め定めた期間内に前記値の変曲点を複数検知した場合、複数の変曲点のうち、前記値が他の変曲点より小さく、かつ、前記再開時刻より後に検知した変曲点の検知時刻から前記再開時刻までの時間を酸素循環時間として測定する。
請求項１１記載の生体情報測定装置の発明は、被測定者の血中の酸素濃度を表す値を測定する第１の測定手段と、前記第１の測定手段によって測定された前記値の変化を参照して、呼吸を停止している前記被測定者の呼吸の再開時刻から、前記値の変曲点の検知時刻までの時間を酸素循環時間として測定する第２の測定手段と、前記値の変曲点を検知する検知期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する変更手段と、を備える。
請求項１２記載の発明は、使用者からの指示を受け付ける受付手段を備え、前記変更手段は、前記受付手段で受け付けた指示に従って、前記検知期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する。
請求項１３記載の発明は、前記変更手段は、前記検知期間の始期及び終期の少なくとも一方を前記被測定者毎に変更する。
請求項１４記載の生体情報測定プログラムの発明は、コンピュータを、請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の生体情報測定装置の各手段として機能させる。
請求項１、１１、１４記載の発明によれば、血中の酸素濃度を表す値から得られる予め定めた出現順序の変曲点を用いて酸素循環時間を測定する場合と比較して、酸素循環時間の測定精度を向上することができる、という効果を有する。
請求項２記載の発明によれば、酸素循環時間の測定に用いられる変曲点が得られる期間を変更することができる、という効果を有する。
請求項３記載の発明によれば、予め定めた期間の始期を呼吸の再開以前に変更できる場合と比較して、呼吸の再開に伴って出現した変曲点を精度よく検知することができる、という効果を有する。
請求項４記載の発明によれば、生体情報測定装置に対して一意に設定された予め定めた期間を用いて呼吸の再開に伴って出現した変曲点を検知する場合と比較して、呼吸の再開に伴って出現した変曲点を更に精度よく検知することができる、という効果を有する。
請求項５記載の発明によれば、酸素循環時間の測定に適した予め定めた期間の長さを報知することができる、という効果を有する。
請求項６記載の発明によれば、酸素循環時間の履歴から予め定めた期間の長さを変更することができる、という効果を有する。
請求項７記載の発明によれば、被測定者毎の酸素循環時間の履歴に合わせて、予め定めた期間の長さを被測定者毎に変更することができる、という効果を有する。
請求項８記載の発明によれば、酸素飽和度を測定している期間に亘って変曲点を検知する場合と比較して、酸素循環時間の測定に要する負荷を軽減することができる、という効果を有する。
請求項９記載の発明によれば、予め定めた期間に呼吸の再開に伴って出現した変曲点が含まれない場合であっても、当該変曲点を検知することができる、という効果を有する。
請求項１０記載の発明によれば、予め定めた期間に複数の変曲点が含まれる場合であっても、呼吸の再開に伴って出現した変曲点を検知することができる、という効果を有する。
請求項１２記載の発明によれば、酸素循環時間の測定に用いられる変曲点の検知期間を変更することができる、という効果を有する。
請求項１３記載の発明によれば、生体情報測定装置に対して一意に設定された変曲点の検知期間を用いて呼吸の再開に伴って出現した変曲点を検知する場合と比較して、呼吸の再開に伴って出現した変曲点を更に精度よく検知することができる、という効果を有する。
血中の酸素飽和度の測定例を示す模式図である。 生体に吸収される光の吸光量の変化例を示すグラフである。 酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの各波長に対する光の吸光量の一例を示す図である。 第１実施形態に係る生体情報測定装置の構成例を示す図である。 発光素子及び受光素子の配置例を示す図である。 発光素子及び受光素子の他の配置例を示す図である。 呼吸波形の一例を示す図である。 呼吸の停止及び再開に伴う血中の酸素飽和度の変化例を示す図である。 呼吸の停止及び再開に伴う血中の酸素飽和度の逆数の変化例を示す図である。 生体情報測定装置における電気系統の要部構成例を示す図である。 第１実施形態に係る生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る生体情報測定装置で適正期間の変更指示を受け付けた場合における生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る生体情報測定装置の構成例を示す図である。 第２実施形態に係る生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 適正期間更新処理Ｂの流れの一例を示すフローチャートである。 適正期間更新処理Ａの流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、機能が同じ構成要素及び処理には全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する。
＜第１実施形態＞
生体情報測定装置１０は生体８に関する情報（生体情報）のうち、特に循環器系に関する生体情報を測定する装置である。循環器系とは、例えば血液のような体液を体内で循環させながら輸送するための器官群を総称するものである。
循環器系に関する生体情報には複数の指標が存在するが、血液を血管に送り出す心臓の状態を示す指標の１つとして、例えば心臓から拍出される血液量を表す心拍出量(CO:Cardiac Output)が挙げられる。
心拍出量が基準値より低下すると例えば左心不全の疑いがあり、心拍出量が基準値より増加すると例えば右心不全の疑いがあることが知られているなど、心拍出量は様々な心臓疾患の検査、又は投薬効果の確認に利用されている。
心拍出量の測定方法には、例えば心拍出量の測定対象者である被測定者の肺動脈に、先端にバルーンが付いたカテーテルを挿入し、バルーンを膨張及び収縮させながら血中の酸素飽和度を測定し、測定した酸素飽和度から心拍出量を算出する方法が用いられる。ここで血中の酸素飽和度とは、血中の酸素濃度を示す指標の一例であり、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て、例えば貧血等の症状が発生しやすくなることを示すものである。
しかしながら、カテーテルを用いた心拍出量の測定方法では、被測定者の血管にカテーテルを挿入する必要があるため外科的処置が必要となり、他の測定方法に比べて被測定者における侵襲性が高くなる。
したがって、カテーテルを用いた心拍出量の測定方法よりも被測定者の負担が少なくなるように、被測定者の脈波から得られる酸素飽和度を用いて心拍出量を測定する方法が研究されている。脈波とは、心臓による血液の送り出しに伴う血管の拍動変化を示す指標である。
まず、図１を参照して、生体情報のうち、血中の酸素飽和度の測定方法について説明する。
図１に示すように、血中の酸素飽和度は、被測定者の体(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、被測定者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等で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。
図２は、例えば生体８に吸収される光量の変化量を示す概念図である。図２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。
更に、生体８における吸光量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２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。
図２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。
（数１）
ΔＡ＝ｌｎ(Ｉb／Ｉa)・・・（１）
これに対して、図３は、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）及び酸素と結合していないヘモグロビン（還元ヘモグロビン）の各波長に対する光の吸光量の一例を示す図である。図３において、グラフ９６が酸化ヘモグロビンにおける光の吸光量を表し、グラフ９７が還元ヘモグロビンにおける光の吸光量を表す。
図３に示すように、酸化ヘモグロビンは還元ヘモグロビンと比較して、約８５０ｎｍ近辺の波長を有する赤外線(infrared:IR)領域９９の光を吸収しやすく、還元ヘモグロビンは酸化ヘモグロビンと比較して、特に約６６０ｎｍ近辺の波長を有する赤色領域９８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。
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）においてｋは比例定数である。
（数２）
Ｓ＝ｋ(ΔＡRed／ΔＡIR)・・・（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を生体８に照射する。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を生体８に用いる。この場合、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との発光期間は重複してもよいが、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。
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。
（数３）
ΔＡ＝ｌｎＩb−ｌｎＩa・・・（３）
また、（１）式は（４）式のように変形することができる。
（数４）
ΔＡ＝ｌｎ(Ｉb／Ｉa)＝ｌｎ(１＋(Ｉb-Ｉa)／Ｉa) ・・・（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。
（数５）
ΔＡ≒(Ｉb-Ｉa)／Ｉa ・・・（５）
以降では、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とを区別して説明する必要がある場合、ＩＲ光を照射する発光素子１を「発光素子１Ａ」といい、赤色光を照射する発光素子１を「発光素子１Ｂ」ということにする。
こうした方法によれば、発光素子１及び受光素子３を被測定者の体表に近づけることで血中の酸素飽和度が測定されるため、血管にカテーテルを挿入して血中の酸素飽和度を測定するよりも被測定者の負担が少なくなる。
そして、測定された被測定者の酸素飽和度を用いて、生体情報測定装置１０は後述する方法により心拍出量を算出する。
図４は、生体情報測定装置１０の構成例を示す図である。図４に示すように、生体情報測定装置１０は光電センサ１１、脈波処理部１２、呼吸波形抽出部１３、酸素飽和度測定部１４、タイマ１５、通知部１６、酸素循環時間測定部１７、心拍出量測定部１８、受付部１９、及び変更部３０を含む。
光電センサ１１は、約８５０ｎｍの波長を中心波長とするＩＲ光を照射する発光素子１Ａ、約６６０ｎｍの波長を中心波長とする赤色光を照射する発光素子１Ｂ、及びＩＲ光及び赤色光を受光する受光素子３を備える。
図５に光電センサ１１における発光素子１Ａ、発光素子１Ｂ、及び受光素子３の配置例を示す。図５に示すように、発光素子１Ａ、発光素子１Ｂ、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の毛細血管６等で反射されたＩＲ光及び赤色光を受光する。
しかしながら、発光素子１Ａ、発光素子１Ｂ、及び受光素子３の配置は、図５の配置例に限定されない。例えば、図６に示すように、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂと、受光素子３とをそれぞれ生体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ＩＲ光及び赤色光を受光する。
ここでは一例として、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂは、例えばVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)のような面発光レーザ素子として説明するが、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１Ａ及び発光素子１ＢはLED(Light Emitting Diode)であってもよい。
光電センサ１１には、被測定者の体の部位に光電センサ１１を取り付けるための図示しないクリップが備えられており、ＩＲ光及び赤色光が光電センサ１１から外部に漏れないように、光電センサ１１は図示しないクリップによって被測定者の体表に接触するように取り付けられる。被測定者の生体８で反射又は透過したＩＲ光及び赤色光を受光素子３でできるだけ正確に受光するためには、光電センサ１１を被測定者の体表に接触するように配置することが好ましいが、被測定者の生体８で反射したＩＲ光及び赤色光、又は被測定者の生体８を透過したＩＲ光及び赤色光が受光素子３で受光される範囲内で、光電センサ１１を体表から離した位置に取り付けてもよい。
光電センサ１１は、受光素子３で受光したＩＲ光及び赤色光のそれぞれの受光量を例えば電圧値に変換して脈波処理部１２に通知する。
発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂからは予め定めた光量が照射されているため、光電センサ１１で受光したＩＲ光及び赤色光のそれぞれの受光量から、生体８におけるＩＲ光及び赤色光の吸光量が得られる。
したがって、脈波処理部１２は、光電センサ１１から受け付けたＩＲ光及び赤色光のそれぞれの受光量を用いて、ＩＲ光から得られた被測定者の脈波を表す脈波信号と、赤外光から得られた被測定者の脈波を表す脈波信号をそれぞれ生成する。脈波処理部１２は、受け付けたＩＲ光及び赤色光のそれぞれの受光量に対応する電圧値が、脈波信号の生成に適した予め定めた範囲に含まれるように電圧値を増幅する。そして、脈波処理部１２は、公知のフィルタ等を用いてノイズ成分を除去したそれぞれの脈波信号を生成する。
脈波処理部１２は生成したそれぞれの脈波信号を、呼吸波形抽出部１３及び酸素飽和度測定部１４に通知する。
呼吸波形抽出部１３は脈波処理部１２から脈波信号を受け付けると、脈波信号から被測定者の呼吸状態を表す呼吸波形を抽出する。
具体的には、呼吸波形抽出部１３は、ＩＲ光から得られた脈波信号と赤色光から得られた脈波信号のうち、何れか一方の脈波信号の予め定めた期間（例えば１分）における極大値及び極小値を検出し、検出した各々の極大値を接続する線（ピーク線）又は検出した各々の極小値を接続する線（ボトム線）を被測定者の呼吸波形として抽出する。
図７は、呼吸波形抽出部１３によって脈波信号から抽出された呼吸波形の一例を示す図である。
なお、呼吸波形抽出部１３では、ＩＲ光から得られた脈波信号を用いて呼吸波形を抽出する。これは、図３に示したように、ＩＲ光は赤色光に比べて酸化ヘモグロビンに吸収されやすいため、動脈４の厚みの変化に対する脈波信号の振幅が赤色光から得られた脈波信号の振幅より大きくなる傾向が見られる。したがって、ＩＲ光から得られた脈波信号から抽出した呼吸波形は、赤色光から得られた脈波信号から抽出した呼吸波形よりも波形の変動が明確になり、精度の高い呼吸波形が得られるためである。
呼吸波形抽出部１３は、脈波信号から抽出した呼吸波形を参照して、例えば呼吸の停止及び呼吸の再開といった被測定者の呼吸状態を通知部１６に通知する。
酸素飽和度測定部１４は、脈波処理部１２から脈波信号を受け付けると、受け付けた脈波信号から被測定者の酸素飽和度を測定する第１の測定手段の一例である。具体的には、酸素飽和度測定部１４は脈波信号を用いて、動脈４の厚みの変化によるＩＲ光の吸光量の変化量ΔＡIRと、赤色光の吸光量の変化量ΔＡRedとをそれぞれ（１）式に従って算出する。そして、酸素飽和度測定部１４は、算出した変化量ΔＡIRと変化量ΔＡRedを用いて、例えば（２）式から被測定者の酸素飽和度を測定し、測定した酸素飽和度を酸素循環時間測定部１７に通知する。
以降では一例として、酸素飽和度測定部１４が被測定者の酸素飽和度を測定する例について説明するが、酸素飽和度測定部１４は、被測定者の酸素飽和度の時間変化を示す値であればどのような値を測定してもよい。例えば、酸素飽和度測定部１４は、酸素飽和度の逆数、又は変化量ΔＡRedと変化量ΔＡIRの比率といった、酸素飽和度の時間変化と相関関係を有する値を測定してもよい。
通知部１６は、呼吸波形抽出部１３から被測定者の呼吸の停止が通知されると、タイマ１５を起動し、呼吸の停止期間が予め定めた規定時間に達した場合、呼吸停止中の被測定者に呼吸を再開するよう伝える再開通知を通知する。また、通知部１６は、心拍出量の測定において注意を要する情報がある場合には、警告を通知する。
図８のグラフは、被測定者の特定の部位における血中の酸素飽和度の変化例を示しており、横軸は時間を表し、縦軸は酸素飽和度を表している。
被測定者が時刻ｔ0で呼吸を停止すると、被測定者における血中の酸素飽和度が減少し始める。被測定者が呼吸を停止する期間として予め定めた規定時間の経過後（再開時刻ｔ1）に被測定者が呼吸を再開しても、呼吸の再開により血中に取り込まれた酸素が肺から特定の部位まで到達するのには時間がかかるため、再開時刻ｔ1の後も被測定者における血中の酸素飽和度は減少する。そのうち、呼吸の再開により血中に取り込まれた酸素が肺から特定の部位まで到達するため、被測定者における血中の酸素飽和度は増加に転じる。
以降では、血中の酸素飽和度が減少から増加に転じる箇所を「変曲点」という。血中の酸素飽和度が減少から増加に転じる箇所は、酸素飽和度の波形上の１点で表されずに範囲を持つ場合もある。
なお、酸素飽和度の変化を表す波形に変曲点が複数現れる場合もあるが、被測定者の呼吸の再開によって現れる変曲点は１つであり、この変曲点を特に「正規変曲点」という場合がある。正規変曲点以外の変曲点は、予め規定された理想的な酸素飽和度の測定とは異なる測定が行われたことによって出現したものと考えられる。
具体的には、酸素飽和度の変動要因には、例えば被測定者の体表に接触する光電センサ１１の接触具合といった測定環境の変化、並びに、被測定者の緊張といった被測定者の心理的変化及び身体的変化が含まれる。更に、酸素飽和度の変動要因には、例えば太陽光の影響による光電センサ１１の測定誤差といった外乱、及び被測定者が規定時間に達する途中で呼吸を再開してしまい、再度呼吸を停止するというような呼吸状態に関する安定性の変化が含まれる。
被測定者の呼吸再開後に、酸素飽和度が減少から増加に転じる正規変曲点が検知された時刻を検知時刻ｔ2とすれば、酸素循環時間は再開時刻ｔ1と検知時刻ｔ2の差分によって表される。
すなわち、酸素循環時間とは、肺から特定の部位まで酸素が運搬されるのに要する時間を表し、「酸素運搬時間」とも呼ばれる。
なお、酸素飽和度測定部１４で酸素飽和度の逆数を測定する場合には、被測定者の特定の部位における血中の酸素飽和度の波形は図９のように、図８に示した波形を上下反転させたものとなる。この場合においても、酸素循環時間は再開時刻ｔ1と検知時刻ｔ2の差分によって表される。
このように、酸素飽和度が減少から増加に転じる変曲点が時系列に沿って示されるのであれば、酸素飽和度測定部１４は、測定した酸素飽和度をどのような形式で表してもよい。
なお、酸素飽和度から測定される酸素循環時間は、呼吸の停止期間のばらつきによって測定精度もばらつく傾向があるため、呼吸の停止期間を規定した規定時間が設けられている。規定時間は、生体情報測定装置１０における酸素循環時間の測定精度が高くなるように、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められている値である。
酸素循環時間測定部１７は、通知部１６から被測定者の呼吸が再開したことを受け付けると、呼吸の再開を受け付けた時刻を再開時刻ｔ1として記憶する。そして、酸素循環時間測定部１７は、酸素飽和度測定部１４で測定される酸素飽和度を監視して、酸素飽和度の変曲点を検知する。酸素循環時間測定部１７は、酸素飽和度の変曲点を検出した時刻を検知時刻ｔ2として記憶し、再開時刻ｔ1と検知時刻ｔ2の差分で表される時間を酸素循環時間として測定する。
ただし、酸素循環時間測定部１７は、被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1より後に終期が設定された予め定めた期間内で、かつ、再開時刻ｔ1より後に検知された変曲点の検知時刻を正規変曲点の検知時刻ｔ2とする。すなわち、酸素循環時間測定部１７は、再開時刻ｔ1より後の期間を含むように設定された予め定めた期間以外の期間で検知された変曲点、及び、予め定めた期間に検知された変曲点であっても再開時刻ｔ1以前に検知された変曲点は、正規変曲点ではないと判定する。
呼吸の再開により血中に取り込まれた酸素が肺から特定の部位まで到達するには時間を要するため、正規変曲点は被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1よりも遅れて出現する。また、酸素が肺から特定の部位まで到達する時間には、医学的にこれ以上時間を要することはないという上限値が存在する。したがって、予め定めた期間は、正規変曲点が含まれると考えられる期間を含むように設定された期間であり、説明するまでもなく、予め定めた期間の終期は、被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1より後になるように設定される。
検知した変曲点が正規変曲点であると判定するためには、変曲点が予め定めた期間に含まれることが１つの条件であることから、以降では、予め定めた期間を「適正期間」ということにする。
適正期間の始期の設定については特に制限はないが、既に説明したように、正規変曲点は被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1よりも遅れて出現することから、再開時刻ｔ1より後に設定することが好ましい。当然のことながら、適正期間の始期は適正期間の終期よりも前に設定される。この場合、変曲点の検知時刻を再開時刻ｔ1と比較することなく、適正期間に含まれる変曲点が正規変曲点として扱われることになる。以降では、適正期間の始期を再開時刻ｔ1より後に設定した例について説明する。
なお、被測定者が呼吸を再開してから適正期間の始期が開始するまでに出現した変曲点は正規変曲点として扱われないことから、当該期間を「待機期間」ということにする。
そして、酸素循環時間測定部１７は、測定した酸素循環時間を心拍出量測定部１８に通知する。こうした酸素循環時間測定部１７は、酸素循環時間を測定する第２の測定手段の一例である。
なお、酸素循環時間の測定部位は、被測定者における光電センサ１１の取り付け位置によって決定されるが、本実施の形態では光電センサ１１を被測定者の指先に装着し、肺から指先まで酸素が運搬される場合の酸素循環時間を測定する。これは、他の部位に比べて肺からの距離が長くとれることにより酸素循環時間が長くなることから、他の部位に光電センサ１１を取り付けた場合と比較して、精度の高い酸素循環時間が得られるためである。
したがって、肺から指先までの酸素循環時間を、特にLFCT(Lung to Finger Circulation Time)ということがある。本実施の形態においても、光電センサ１１を被測定者の指先に取り付け、酸素循環時間測定部１７でLFCTを測定する例について説明するが、光電センサ１１の取り付け部位は指先に限られない。得られる酸素循環時間の測定誤差が予め定めた範囲内に含まれるような部位であれば、被測定者の何れの部位に光電センサ１１を取り付けてもよい。例えば、被測定者の首、肩、及び股関節よりも抹消側の部位（抹消部位）が取り付け部位の一例である。なお、「指先」とは被測定者の手の指先を指すが、足の指先に光電センサ１１を取り付けてもよい。
心拍出量測定部１８は酸素循環時間測定部１７から受け付けたLFCTを用いて、被測定者の心拍出量を測定する。
心拍出量COは、例えば（６）式に示す公知の演算式を用いてLFCTから得られる。
（数６）
CO＝(a0×S)／LFCT ・・・（６）
ここで、a0は定数であり、例えばa0＝50が用いられる。Sは被測定者の体表面積（ｍ2）であり、LFCTの単位は秒である。
なお、心拍出量測定部１８は心拍出量の他に、心拍出量に関する情報を測定してもよい。「心拍出量に関する情報」とは、心拍出量と相関関係が認められる情報であり、例えば心係数及び１回拍出量等が含まれる。
「心係数」とは、被測定者の体格差による心拍出量の違いを補正するため、被測定者の心拍出量を被測定者の体表面積で割った値である。また、「１回拍出量」とは、心臓が１回の収縮によって動脈４へ拍出する血液の量を示す値であり、心拍出量を被測定者の１分間の心拍数で割ることで求められる。
受付部１９は、後述する入力ユニット２７を介して、生体情報測定装置１０の使用者からの指示を受け付ける受付手段の一例である。ここで「生体情報測定装置１０の使用者」とは、例えば被測定者、被測定者の生体情報を測定する医療従事者等の測定者、及び生体情報測定装置１０の管理者といった少なくとも１人以上の関係者を表す。
受付部１９が受け付ける指示には、例えば適正期間の長さ、すなわち、適正期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する変更指示、及び被測定者の酸素飽和度の測定を開始して心拍出量の測定を行う心拍出量の測定指示が含まれる。
変更部３０は、受付部１９で受け付けた指示が適正期間の変更指示の場合、適正期間の始期及び終期の少なくとも一方が変更指示によって設定された値となるように適正期間を変更する。
変更指示によって変更が指示される適正期間の始期及び終期の設定に制限はないが、受付部１９は、少なくとも適正期間の始期を被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1より後に変更する変更指示を受け付け、変更部３０は、適正期間の始期を指示された時刻に変更する。
適正期間の始期及び終期は、例えば被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1からの相対時間でも表される。この場合、適正期間の始期又は終期を再開時刻ｔ1より前に設定するには負値とし、適正期間の始期又は終期を再開時刻ｔ1に設定するには“０”とし、適正期間の始期又は終期を再開時刻ｔ1より後に設定するには正値とする。
なお、適正期間の始期及び終期を変更する指示はこれに限られず、例えば待機期間の長さと適正期間の長さを指示するようにしてもよい。また、被測定者が呼吸を再開する再開時刻ｔ1が絶対時刻として予め計画されているような場合には、適正期間の始期及び終期を絶対時刻で指示してもよい。
受付部１９で受け付けた適正期間の終期が再開時刻ｔ1以前となるように指示される等、変更指示による変更後の適正期間が酸素循環時間の測定に適さない場合、報知手段の一例である通知部１６は警告を報知して、生体情報測定装置１０の使用者に適正期間の再変更を促す。
酸素循環時間測定部１７は、予め定められている適正期間が変更部３０によって変更された場合、変更後の適正期間を用いて正規変曲点を検知してLFCTを測定する。
上述した生体情報測定装置１０は、例えばコンピュータを用いて構成される。図１０は、コンピュータ２０を用いて構成された生体情報測定装置１０における電気系統の要部構成例を示す図である。
コンピュータ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、不揮発性メモリ２４、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）２５を備える。そして、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、不揮発性メモリ２４、及びＩ／Ｏ２５がバス２６を介して各々接続されている。なお、コンピュータ２０で用いられるオペレーションシステムに制限はない。
不揮発性メモリ２４は、不揮発性メモリ２４に供給される電力が遮断されても記憶した情報を維持する記憶装置の一例であり、例えば半導体メモリが用いられるがハードディスクであってもよい。
Ｉ／Ｏ２５には、例えば光電センサ１１、入力ユニット２７、表示ユニット２８、及び通信ユニット２９が接続される。
光電センサ１１はＩ／Ｏ２５と有線又は無線によって接続される。なお、生体情報測定装置１０と光電センサ１１とが分離されるように、それぞれを別体として構成してもよく、生体情報測定装置１０と光電センサ１１とが一体化されるように、それぞれを同じ筺体に収容する構成としてもよい。
入力ユニット２７は、例えば生体情報測定装置１０の使用者の指示を受け付けてＣＰＵ２１に通知するユニットである。入力ユニット２７には、例えばボタン、タッチパネル、キーボード、及びマウス等が含まれる。
表示ユニット２８は、例えばＣＰＵ２１で処理された情報を視覚的に生体情報測定装置１０の使用者に表示するユニットである。表示ユニット２８には、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)、及びプロジェクタ等の表示装置が用いられる。
なお、表示ユニット２８は必ずしも生体情報測定装置１０に必要なユニットではなく、例えば呼吸の再開通知や警告等、生体情報測定装置１０から通知される情報を生体情報測定装置１０の使用者に報知するものであればどのような種類のユニットがＩ／Ｏ２５に接続されてもよい。
例えば、生体情報測定装置１０から通知される情報を生体情報測定装置１０の使用者に音声で通知する場合、表示ユニット２８の代わりに例えばスピーカーユニットを接続してもよい。また、生体情報測定装置１０から通知される情報を生体情報測定装置１０の使用者に体感を通して通知する場合、表示ユニット２８の代わりに例えば振動ユニットを接続してもよい。更には、例えば表示ユニット２８及びスピーカーユニットのように複数のユニットを用いて、生体情報測定装置１０から通知される情報を生体情報測定装置１０の使用者に通知してもよい。
通信ユニット２９は、例えばインターネット等の通信回線と生体情報測定装置１０を接続する通信プロトコルを備え、通信回線に接続される他の外部装置と生体情報測定装置１０との間でデータ通信を行う。通信ユニット２９における通信回線への接続形態は有線であっても無線であってもよい。生体情報測定装置１０が通信回線に接続される他の外部装置とデータ通信を行う必要がなければ、必ずしもＩ／Ｏ２５に通信ユニット２９を接続する必要はない。
なお、Ｉ／Ｏ２５に接続されるユニットは上述した例に限られず、例えば印字ユニット等、他のユニットをＩ／Ｏ２５に接続してもよい。
次に、図１１を用いて、生体情報測定装置１０の動作について説明する。
図１１は、被測定者の指先に光電センサ１１が取り付けられた状態で、生体情報測定装置１０の使用者から入力ユニット２７を介して心拍出量の測定指示を受け付けた場合に、ＣＰＵ２１によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。生体情報測定装置１０は心拍出量の測定指示を受け付けると、少なくとも心拍出量の測定が終了するまでの間、被測定者の酸素飽和度を測定し続けるものとする。
生体情報測定処理を規定する生体情報測定プログラムは、例えば生体情報測定装置１０のＲＯＭ２２に予め記憶されている。生体情報測定装置１０のＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶される生体情報測定プログラムを読み込み、生体情報測定処理を実行する。適正期間の始期及び終期は被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1からの相対時間で表され、それぞれ不揮発性メモリ２４に予め記憶されているものとする。
まず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ２１は、規定時間に亘って呼吸を停止していた被測定者が、生体情報測定装置１０から通知された呼吸の再開通知に従って呼吸を再開したか否かを判定する。
被測定者が呼吸を再開したか否かの判定は、光電センサ１１によって検知された脈波信号から得られる呼吸波形を参照することで行われる。被測定者が呼吸を再開していないと判定される場合にはステップＳ１０の処理を繰り返し実行して、被測定者の呼吸波形を監視する。一方、被測定者が呼吸を再開したと判定される場合にはステップＳ２０に移行する。
なお、被測定者における呼吸状態の検知方法は呼吸波形の参照に限られない。例えば、被測定者の鼻口に気流の流れを検知する気流センサ、又は風量を検知する風量センサを取り付け、呼吸の有無を直接検知するようにしてもよい。また、被測定者が呼吸した場合、体内で温められた空気が鼻口から排出されることから、被測定者の鼻口に温度センサを取り付けることによっても、被測定者の呼吸の有無が直接検知される。更に、呼吸に伴い被測定者の胸部の位置が変動することから、カメラで被測定者の胸部を撮影した映像を解析したり、被測定者の胸部に変位計を取り付けたりすることで、被測定者の呼吸の有無が検知される。
上記では、例えば光電センサ１１や気流センサ等、各種センサを用いて被測定者の呼吸状態を検知する方法を説明したが、被測定者が入力ユニット２７に含まれるボタンを押下して、呼吸の再開をＣＰＵ２１に通知してもよい。また、タイマ１５で呼吸の停止期間を規定した規定時間を計測し、規定時間の経過を知らせるタイマ１５のタイムアウト通知によって、被測定者が呼吸を再開したものとみなしてもよい。
ステップＳ２０において、ＣＰＵ２１は、被測定者の呼吸の再開に合わせてタイマ１５を起動する。すなわち、タイマ１５の値が、被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1からの相対時間を表す。
なお、ＣＰＵ２１は、被測定者が呼吸を再開する前に行った呼吸の停止に合わせてタイマ１５を起動してもよい。この場合、ステップＳ２０でタイマ１５を起動する必要はなく、タイマ１５の値から規定時間を差し引いた値が、被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1からの相対時間を表すことになる。
ステップＳ３０において、ＣＰＵ２１は、タイマ１５の値が適正期間の始期に達したか否か、すなわち、被測定者が呼吸を再開してからの経過時間が待機期間を経過したか否かを判定する。経過時間が待機期間を経過していない場合にはステップＳ３０を繰り返し実行して、経過時間が待機期間を経過するまでタイマ１５の値を監視する。一方、経過時間が待機期間を経過した場合にはステップＳ４０に移行する。
ステップＳ４０において、ＣＰＵ２１は、被測定者における測定中の酸素飽和度を参照して変曲点の検知を行う。酸素飽和度の変曲点が検知されない場合にはステップＳ５０に移行する。
ステップＳ５０において、ＣＰＵ２１は、タイマ１５の値が適正期間の終期に達したか否か、すなわち、適正期間内で変曲点を検知しているか否かを判定する。適正期間内で変曲点を検知している場合にはステップＳ４０に移行して、再び変曲点の検知を行う。
一方、ステップＳ４０の判定処理が肯定判定の場合、すなわち、酸素飽和度の変曲点が検知された場合にはステップＳ６０に移行する。
ステップＳ６０において、ＣＰＵ２１はタイマ１５を参照して、ステップＳ４０で検知した変曲点が適正期間内の変曲点か否かを再度判定する。これは、適正期間の終期が差し迫った状況で変曲点の検知が行われた場合、変曲点の検知タイミングによっては、ステップＳ４０で検知した変曲点が適正期間内の変曲点ではない場合も考えられるためである。
ステップＳ６０の判定処理において、ステップＳ４０で検知した変曲点が適正期間内の変曲点である場合にはステップＳ７０に移行する。
ステップＳ７０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ４０で検知した変曲点の検知時刻、及び当該変曲点における酸素飽和度の値を、例えばＲＡＭ２３に記憶する。そして、再びステップＳ４０に移行して変曲点の検知を継続する。これにより、適正期間内に検知された変曲点の検知時刻及び値がＲＡＭ２３に記憶される。なお、変曲点の検知時刻及び値の記憶先はＲＡＭ２３に限られない。例えば通信回線に接続された外部装置の記憶部に、適正期間内に検知された変曲点の検知時刻及び値を記憶してもよい。変曲点の検知時刻は、変曲点が検知された時点のタイマ１５の値が用いられる。
一方、ステップＳ５０の判定処理で、タイマ１５の値が適正期間の終期に達した場合、又は、ステップＳ６０の判定処理で、ステップＳ４０で検知した変曲点が適正期間に含まれないと判定された場合には、共にステップＳ８０に移行する。
ステップＳ８０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２０で起動したタイマ１５を停止する。
ステップＳ９０において、ＣＰＵ２１は、適正期間内に検知された変曲点としてステップＳ７０でＲＡＭ２３に記憶された変曲点が存在するか否かを判定する。適正期間内に検知された変曲点が存在しない場合、ステップＳ１００に移行する。
この場合、被測定者のLFCTが得られないため、ＣＰＵ２１は、表示ユニット２８に被測定者のLFCTが測定されなかったことを知らせる警告を表示する。
なお、Ｉ／Ｏ２５にスピーカーユニットが接続されている場合、ＣＰＵ２１は、スピーカーユニットから音声で警告を出力してもよい。また、Ｉ／Ｏ２５に振動ユニットが接続されている場合には、ＣＰＵ２１は振動ユニットを振動させ、生体情報測定装置１０の使用者の体感を通じて警告を通知してもよい。以上により、図１１に示した生体情報測定処理を終了する。
一方、ステップＳ９０の判定処理で適正期間内に検知された変曲点が存在すると判定された場合、ステップＳ１１０に移行する。
ステップＳ１１０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ７０でＲＡＭ２３に記憶された変曲点の検知時刻ｔ2を取得して、電源が遮断された場合であっても検知時刻ｔ2が記憶されるように、例えば不揮発性メモリ２４に記憶し直す。変曲点の検知時刻ｔ2は、被測定者が呼吸を再開した再開時刻ｔ1を基準とした相対時間であるため、LFCTを表すことになる。
なお、適正期間において複数の変曲点が検知されている場合には、複数の変曲点のうち、酸素飽和度の値が最も低い変曲点が検知された検知時刻ｔ2をLFCTとすればよい。被測定者が呼吸を再開したことによって現れる正規変曲点は、それまで被測定者が呼吸を停止していたことから、酸素飽和度が最も減少した状態で現れることになる。したがって、正規変曲点における酸素飽和度の値は、他の変曲点における酸素飽和度の値より低くなる傾向があるためである。
ステップＳ１２０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１１０で取得したLFCTを用いて、例えば（６）式から心拍出量を測定する。更に、ＣＰＵ２１は、測定した心拍出量を用いて心拍出量に関する情報を算出してもよい。以上により、図１１に示した生体情報測定処理を終了する。
図１１では、予め設定された適正期間の間に検知された変曲点からLFCTを測定したが、生体情報測定装置１０では、適正期間の始期及び終期の少なくとも一方が変更可能に構成されている。
図１２は、適正期間の変更指示を受け付けた場合に、ＣＰＵ２１によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１２に示す生体情報測定処理を規定する生体情報測定プログラムは、例えば生体情報測定装置１０のＲＯＭ２２に予め記憶されている。生体情報測定装置１０のＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶される生体情報測定プログラムを読み込み、生体情報測定処理を実行する。
まず、ステップＳ２００において、ＣＰＵ２１は、仮に変更指示で指示された内容に従って変更した場合の適正期間を算出する。既に説明したように、適正期間の変更は待機期間の長さ及び適正期間の長さの少なくとも一方を指示することで行ってもよいが、ここでは適正期間の始期及び終期の少なくとも一方を指示することで適性期間を変更する例について説明する。
変更指示で適正期間の始期及び終期の変更が指示されている場合には、ＣＰＵ２１は、変更指示で指示された始期及び終期から適正期間を算出する。変更指示で適正期間の始期又は終期の一方の変更が指示されている場合には、ＣＰＵ２１は、変更指示で変更が指示された始期又は終期と、変更が指示されていない現在の適正期間の始期又は終期から変更後の適正期間を算出する。
適正期間の長さは予め定めた下限値Ｈ1より短すぎると、適正期間の間に正規変曲点が捉えられない場合がある。また、適正期間の長さは予め定めた上限値Ｈ2より長すぎると、正規変曲点が現れた後も変曲点の検知を継続することになり、LFCTの測定に取り掛かるまでの時間が長くなる場合がある。
したがって、ステップＳ２１０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２００で算出した適正期間の長さが予め定めた下限値Ｈ1以上、かつ、上限値Ｈ2以下であるか否かを判定する。この下限値Ｈ1及び上限値Ｈ2は、正規変曲点の検知に適した適正期間の長さを規定する基準値であり、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められた値である。そして、下限値Ｈ1及び上限値Ｈ2は、例えば不揮発性メモリ２４に予め記憶されている。
適正期間の長さが下限値Ｈ1未満、又は上限値Ｈ2を超える場合にはステップＳ２２０に移行する。
ステップＳ２２０において、ＣＰＵ２１は、変更指示に従って適正期間を変更した場合、変更後の適正期間の長さがLFCTの測定に適さない期間になってしまうことを生体情報測定装置１０の使用者に通知する警告を表示ユニット２８に表示する。そして、図１２に示す生体情報測定処理を終了する。
これにより、警告を通知された生体情報測定装置１０の使用者は、変更後の適正期間の長さが下限値Ｈ1以上、かつ、上限値Ｈ2以下となるように指示した変更指示を再度行うように促されることになる。
一方、ステップＳ２１０の判定処理で、ステップＳ２００で算出した適正期間の長さが下限値Ｈ1以上、かつ、上限値Ｈ2以下であると判定された場合、ステップＳ２３０に移行する。
この場合、変更後の適正期間の長さはLFCTの測定に適した長さであることから、ステップＳ２３０以降において、ＣＰＵ２１は、変更指示に基づいた適正期間の変更を行う。
そのため、ステップＳ２３０において、ＣＰＵ２１は、変更指示で適正期間の始期の変更が指示されているか否かを判定する。適正期間の始期の変更が指示されている場合にはステップＳ２４０に移行する。
そして、ステップＳ２４０において、ＣＰＵ２１は、適正期間の始期を変更指示で指示された始期に変更する。
一方、ステップＳ２３０の判定処理において、適正期間の始期の変更が指示されていない場合には、ステップＳ２４０を実行することなくステップＳ２５０に移行する。
ステップＳ２５０において、ＣＰＵ２１は、変更指示で適正期間の終期の変更が指示されているか否かを判定する。適正期間の終期の変更が指示されている場合にはステップＳ２６０に移行する。
そして、ステップＳ２６０において、ＣＰＵ２１は、適正期間の終期を変更指示で指示された終期に変更して、図１２に示す生体情報測定処理を終了する。
一方、ステップＳ２５０の判定処理において、適正期間の終期の変更が指示されていない場合には、ステップＳ２６０を実行することなく、図１２に示す生体情報測定処理を終了する。
なお、変更指示で指示された変更後の適正期間がLFCTの測定に適した期間であるか否かの確認事項は、適正期間の長さに限られない。例えば、被測定者が呼吸を再開する以前に正規変曲点は現れないことから、適正期間の始期が被測定者の呼吸の再開時刻以前に変更されようとしているかを判定し、再開時刻以前に変更しようとしている場合は警告を通知するようにしてもよい。また、適正期間の終期が適正期間の始期以前に変更されようとしている場合にも警告を通知してよい。
変更指示で適性期間の始期及び終期の少なくとも一方の代わりに、適正期間の長さの変更が指示されている場合には、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２１０において、指示された適正期間の長さが下限値Ｈ1以上、かつ、上限値Ｈ2以下であるか否かを判定すればよい。そして、指示された適正期間の長さが下限値Ｈ1以上、かつ、上限値Ｈ2以下の場合には、ステップＳ２３０〜Ｓ２６０の代わりに、現在の適正期間の長さを指示された適正期間の長さに変更すればよい。そうでない場合には警告を通知すればよい。
また、変更指示で待機期間の長さの変更が指示されている場合には、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２１０において、指示された待機期間の長さが下限値Ｊ1以上、かつ、上限値Ｊ2以下であるか否かを判定すればよい。
この下限値Ｊ1及び上限値Ｊ2は、正規変曲点の検知に適した適正期間の始点を規定する基準値であり、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められた値である。
酸素が肺から特定の部位（この場合、指先）まで到達するのには時間がかかるため、待機期間の長さが下限値Ｊ1より短くなると、正規変曲点が現れない範囲まで変曲点の検知を行うことになる。また、待機期間を必要以上に長くすると変曲点の検知の開始が遅れるため、待機期間の長さが上限値Ｊ2より長くなると、正規変曲点を検出し損ねる場合がある。
したがって、指示された待機期間の長さが下限値Ｊ1以上、かつ、上限値Ｊ2以下の場合には、ステップＳ２３０〜Ｓ２６０の代わりに、現在の待機期間の長さを指示された待機期間の長さに変更すればよい。そうでない場合には警告を通知すればよい。
なお、図１２では適正期間を変更する例について説明したが、生体情報測定装置１０は、変曲点の検知期間を変更する変更指示を生体情報測定装置１０の使用者から受け付け、変曲点の検知期間を変更するようにしてもよい。
図１１に示した生体情報測定装置１０では、適正期間の始期から終期に亘って変曲点の検知を行ったが、必ずしも変曲点の検知期間を適正期間に合わせる必要はない。例えば心拍出量の測定指示を受け付けて酸素飽和度を測定している間は、酸素飽和度の変曲点を検知し続け、検知した変曲点のうち、適正期間に含まれる変曲点を正規変曲点としてLFCTの測定を行ってもよい。
また、例えば生体情報測定装置１０の不揮発性メモリ２４に被測定者毎に予め設定された適正期間を記憶しておき、被測定者毎に被測定者と関連付けられた適正期間を用いて、酸素飽和度の変曲点が正規変曲点であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合においても、図１２に示したフローチャートに従って、被測定者毎に設定されている適正期間の始期及び終期の少なくとも一方が被測定者毎に変更される。
被測定者には被測定者を識別する識別情報、例えばそれぞれの被測定者に対して予めユーザ名及びパスワードが対応付けられており、生体情報測定装置１０の不揮発性メモリ２４には、被測定者毎の適正期間とそれぞれの被測定者のユーザ名及びパスワードが関連付けられて記憶されている。したがって、生体情報測定装置１０は、入力ユニット２７を介して受け付けたユーザ名及びパスワードと一致するユーザ名及びパスワードに関連付けられた適正期間を不揮発性メモリ２４から取得することで、被測定者に対応した適正期間を取得する。
また、変曲点の検知期間についても適正期間と同じく、被測定者毎に予め設定してもよい。この場合においても、図１２に示したフローチャートに従って、被測定者毎に設定されている変曲点の検知期間の始期及び終期の少なくとも一方が被測定者毎に変更される。
このように第１実施形態に係る生体情報測定装置１０によれば、被測定者の血中の酸素濃度を表す酸素飽和度の変曲点のうち、予め設定された適正期間内に検知された変曲点を正規変曲点としてLFCTの測定を行う。
＜第２実施形態＞
第１実施形態に係る生体情報測定装置１０では、例えば設定した適正期間内に変曲点が検出されない場合、生体情報測定装置１０の使用者は、変曲点が現れるタイミングを予測して適正期間を変更することになる。
第２実施形態では、できるだけ短い期間で、かつ、変曲点が含まれるように自律的に適正期間を変更する生体情報測定装置１０Ａについて説明する。
図１３は、第２実施形態に係る生体情報測定装置１０Ａの構成例を示す図である。図１３に示す生体情報測定装置１０Ａの構成が、図４に示した第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の構成と異なる点は、受付部１９及び変更部３０が削除された代わりに更新部３１が追加された点であり、その他の構成は生体情報測定装置１０と同じである。
更新部３１は、例えば不揮発性メモリ２４に記憶されている生体情報測定装置１０Ａで測定された過去のLFCT、すなわち正規変曲点の検知時刻ｔ2を参照する。LFCTの測定回数が多くなるに従って、正規変曲点の検知時刻ｔ2は特定の範囲に収まる傾向を表すことから、できるだけ短い期間で、かつ、各々の検知時刻ｔ2を含む範囲を適正期間に設定すれば、過去のLFCTの測定値から推定される最適の適正期間が設定されることになる。
しかしながら、LFCTは被測定者毎にばらつきがあるため、必ずしも上記のように設定した適正期間内で変曲点が検知されないことも考えられる。したがって、更新部３１は、適正期間が各々の検知時刻ｔ2を含むできるだけ短い適正期間となるように適正期間を更新すると共に、適正期間内に変曲点が検知されなかった場合には、適正期間の長さが現在の長さより長くなるように適正期間の更新を行う。このような更新部３１は、本実施の形態に係る更新手段の一例である。
生体情報測定装置１０Ａにおける電気系統の要部構成例は、図１０に示した第１実施形態に係る生体情報測定装置１０における電気系統の要部構成例と同じになる。
次に、図１４を用いて、生体情報測定装置１０Ａの動作について説明する。
図１４は、被測定者の指先に光電センサ１１が取り付けられた状態で、生体情報測定装置１０Ａの使用者から入力ユニット２７を介して心拍出量の測定指示を受け付けた場合に、ＣＰＵ２１によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。生体情報測定装置１０Ａは心拍出量の測定指示を受け付けると、少なくとも心拍出量の測定が終了するまでの間、被測定者の酸素飽和度を測定し続けるものとする。
生体情報測定処理を規定する生体情報測定プログラムは、例えば生体情報測定装置１０ＡのＲＯＭ２２に予め記憶されている。生体情報測定装置１０ＡのＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶される生体情報測定プログラムを読み込み、生体情報測定処理を実行する。適正期間の始期及び終期は、それぞれ不揮発性メモリ２４に予め記憶されているものとする。
図１４に示すフローチャートが、図１１に示した第１実施形態に係る生体情報測定処理のフローチャートと異なる点は、ステップＳ１３０及びＳ１４０が追加された点であり、その他の処理は図１１と同じである。
設定されている適正期間に酸素飽和度の変曲点が検知されなかった場合、ステップＳ１００で警告が通知された後、ステップＳ１４０の適正期間更新処理Ｂが実行される。
図１５は、ステップＳ１４０の適正期間更新処理Ｂの詳細例を示すフローチャートである。
適正期間更新処理Ｂが実行されるということは、現在設定されている適正期間外に変曲点が現れたことになる。したがって、ステップＳ３００において、ＣＰＵ２１は、現在設定されている適正期間の始期が早まるように適正期間の更新を行う。適正期間の始期をどの程度早めるかについて制限はないが、例えば予め定めた補正値Ｍだけ早めるようにすればよい。
ステップＳ３１０において、ＣＰＵ２１は、現在設定されている適正期間の終期が遅くなるように適正期間の更新を行う。適正期間の終期をどの程度遅らせるかについて制限はないが、例えば予め定めた補正値Ｍだけ遅らせるようにすればよい。
以上によって図１４のステップＳ１４０における適正期間更新処理Ｂを終了する。
適正期間更新処理Ｂにより、適正期間の長さが更新前の適正期間の長さより延長されるため、更新前の適正期間では検知されなかった被測定者の呼吸再開に伴って出現する変曲点が検知されやすくなる。すなわち、更新後の適正期間は更新前の適正期間に比べて、より多くの被測定者のLFCTが１度で測定されるような適切な長さに更新されることになる。
一方、図１４において、設定されている適正期間内に酸素飽和度の変曲点が検知された場合、ステップＳ１１０でLFCTの測定が行われ、ステップＳ１２０で心拍出量の測定が行われた後、ステップＳ１３０の適正期間更新処理Ａが実行される。
図１６は、ステップＳ１３０の適正期間更新処理Ａの詳細例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ４００において、ＣＰＵ２１は、例えば不揮発性メモリ２４に保存されているこれまでに検知された過去のLFCT、すなわち、過去の正規変曲点の検知時刻ｔ2を全て読み出す。ＣＰＵ２１は、読み出した各々の検知時刻ｔ2のうち、最も短い検知時刻ｔ2を取得する。この検知時刻ｔ2は、現時点までの被測定者におけるLFCTの下限値を表すものである。
ステップＳ４１０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ４００で読み出した各々の検知時刻ｔ2のうち、最も長い検知時刻ｔ2を取得する。この検知時刻ｔ2は、現時点までの被測定者におけるLFCTの上限値を表すものである。
ステップＳ４２０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ４００で取得した検知時刻ｔ2が新たな適正期間の始期となるように、適正期間の始期を更新する。
ステップＳ４３０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ４１０で取得した検知時刻ｔ2が新たな適正期間の終期となるように、適正期間の終期を更新する。
以上によって図１４のステップＳ１３０における適正期間更新処理Ａを終了する。
適正期間更新処理Ａにより、例えば適正期間更新処理Ｂによって延長した適正期間の長さが、過去に検知された正規変曲点の各々が含まれる範囲まで短縮されることになる。
すなわち、生体情報測定装置１０Ａで心拍出量の測定を繰り返し実行することで、適性期間が被測定者の呼吸の再開に対応した何れの変曲点も含むような範囲に自律的に設定されることになる。
以上、各実施の形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよい。
また、本発明は酸素飽和度の変曲点を酸素飽和度の測定中に逐次検知する、いわゆる実時間処理以外にも適用される。例えば本発明は、心拍出量の測定指示によって測定した酸素飽和度を例えば不揮発性メモリ２４に一旦記憶し、酸素飽和度の測定が終了した後に不揮発性メモリ２４から酸素飽和度の値を読み出して、適正期間における酸素飽和度の変曲点を検知するような場合にも適用される。
また、各実施の形態では、一例として生体情報測定処理をソフトウエアで実現する形態について説明したが、図１１、図１２、及び図１４〜図１６に示したフローチャートと同等の処理を、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に実装し、ハードウエアで処理させるようにしてもよい。この場合、測定処理の高速化が図られる。
また、上述した各実施の形態では、生体情報測定プログラムがＲＯＭ２２にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る生体情報測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本発明に係る生体情報測定プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、又はＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、本発明に係る生体情報測定プログラムを、ＵＳＢメモリ及びフラッシュメモリ等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。更に、生体情報測定装置１０、１０Ａは通信ユニット２９を介して、通信回線に接続された外部装置から本発明に係る生体情報測定プログラムを取得するようにしてもよい。
１（１Ａ、１Ｂ）・・・発光素子
３・・・受光素子
４・・・動脈
５・・・静脈
６・・・毛細血管
８・・・生体
１０（１０Ａ）・・・生体情報測定装置
１１・・・光電センサ
１２・・・脈波処理部
１３・・・呼吸波形抽出部
１４・・・酸素飽和度測定部
１５・・・タイマ
１６・・・通知部
１７・・・酸素循環時間測定部
１８・・・心拍出量測定部
１９・・・受付部
２０・・・コンピュータ
２１・・・ＣＰＵ
２２・・・ＲＯＭ
２３・・・ＲＡＭ
２４・・・不揮発性メモリ
２７・・・入力ユニット
２８・・・表示ユニット
２９・・・通信ユニット
３０・・・変更部
３１・・・更新部
９８・・・赤色領域
９９・・・赤外線領域

Claims (14)

  1. 被測定者の血中の酸素濃度を表す値を測定する第１の測定手段と、
    前記第１の測定手段によって測定された前記値の変化を参照して、呼吸を停止している前記被測定者の呼吸の再開時刻から、終期が前記再開時刻より後に設定されている予め定めた期間内で、かつ、前記再開時刻より後に検知された前記値の変曲点の検知時刻までの時間を酸素循環時間として測定する第２の測定手段と、
    を備えた生体情報測定装置。
  2. 使用者からの指示を受け付ける受付手段と、
    前記受付手段で受け付けた指示に従って、前記予め定めた期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する変更手段と、を備えた
    請求項１記載の生体情報測定装置。
  3. 前記変更手段により、前記予め定めた期間の始期が前記再開時刻より後に変更可能に構成されている
    請求項２記載の生体情報測定装置。
  4. 前記変更手段により、前記予め定めた期間の始期及び終期の少なくとも一方が前記被測定者毎に設定可能に構成されている
    請求項２又は請求項３記載の生体情報測定装置。
  5. 前記変更手段で変更された前記予め定めた期間の長さが、前記酸素循環時間の測定に適さない場合、警告を報知する報知手段を備えた
    請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
  6. 前記第２の測定手段で測定された各々の前記酸素循環時間に従って、前記値の変曲点の検知時刻が前記予め定めた期間に含まれるように前記予め定めた期間の長さを更新する更新手段を備えた
    請求項１記載の生体情報測定装置。
  7. 前記更新手段は、前記第２の測定手段で測定された前記被測定者毎の前記酸素循環時間に従って、前記予め定めた期間の始期及び終期の少なくとも一方を前記被測定者毎に更新する
    請求項６記載の生体情報測定装置。
  8. 前記第２の測定手段は、前記予め定めた期間に亘って前記値の変曲点を検知し、前記酸素循環時間を測定する
    請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
  9. 前記第２の測定手段は、前記第１の測定手段によって前記値が測定されている期間に亘って検知された前記値の変曲点のうち、前記予め定めた期間に含まれる前記値の変曲点の検知時刻を用いて前記酸素循環時間を測定する
    請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
  10. 前記第２の測定手段は、前記予め定めた期間内に前記値の変曲点を複数検知した場合、複数の変曲点のうち、前記値が他の変曲点より小さく、かつ、前記再開時刻より後に検知した変曲点の検知時刻から前記再開時刻までの時間を酸素循環時間として測定する
    請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
  11. 被測定者の血中の酸素濃度を表す値を測定する第１の測定手段と、
    前記第１の測定手段によって測定された前記値の変化を参照して、呼吸を停止している前記被測定者の呼吸の再開時刻から、前記値の変曲点の検知時刻までの時間を酸素循環時間として測定する第２の測定手段と、
    前記値の変曲点を検知する検知期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する変更手段と、
    を備えた生体情報測定装置。
  12. 使用者からの指示を受け付ける受付手段を備え、
    前記変更手段は、前記受付手段で受け付けた指示に従って、前記検知期間の始期及び終期の少なくとも一方を変更する
    請求項１１記載の生体情報測定装置。
  13. 前記変更手段は、前記検知期間の始期及び終期の少なくとも一方を前記被測定者毎に変更する
    請求項１２記載の生体情報測定装置。
  14. コンピュータを、請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の生体情報測定装置の各手段として機能させるための生体情報測定プログラム。
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