JP5299079B2

JP5299079B2 - 生体情報測定装置

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Publication number: JP5299079B2
Application number: JP2009119019A
Authority: JP
Inventors: 典浩舘田; 澄今井; 仁司亀沢
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: JP2010264126A

Description

本発明は、生体情報測定装置に関する。

無侵襲に生体情報を連続測定する生体情報測定装置が、知られている。この生体情報測定装置の原理は、次の通りである。生体組織の動脈血の周期的な収縮によって、生体組織を透過または反射した光は周期的に脈動する。この脈動する光の変動分は動脈血の吸光特性を反映している。従って、特定の波長の光を生体組織に照射し、生体組織を透過または反射した光を受光することによって得られる、光の変動分に対応する信号成分に基づいて、生体情報を求めることができる。

このような生体情報測定装置で測定される生体情報としては、例えば、動脈血酸素飽和度ＳｐＯ_２、脈泊数（ＢＰＭ；Beats Per Minute）および灌流指標（ＰＩ；Perfusion Index）、脈波波形等がある。

生体情報のうち、特に動脈血の酸素飽和度を測定する生体情報測定装置は、パルスオキシメータ（Pulse Oximeter）と呼ばれている。パルスオキシメータの用途は手術室や集中治療室等の病棟に限らず、在宅酸素療法患者などの日常生活中の呼吸状態のデータ収集や自己管理、呼吸不全患者の睡眠時無呼吸症候群のスクリーニング、および、登山等のスポーツ分野にまで、その用途は拡大しつつある。

このような生体情報測定装置としては、例えば、特許文献１、２および３がある（特許文献１は特許文献２の日本国移行出願の公開公報）。

特許文献１および２に開示のパルスオキシメータは、指用クリップに備えられた光検出器によって計測された光の計測値と予め記憶された最大計測参照レベルとを比較し、光の計測値が大きい場合には、指用クリップから指が外されたと判断し、自動的に測定を停止し、低電力モードに戻る指用クリップ型パルスオキシメータである。

また、特許文献３に開示のオキシメータは、随時表示される動脈血の酸素飽和度から、動脈血の酸素飽和度の安定度を求め、動脈血の酸素飽和度が安定したと判定した場合には、それ以降の測定を行わず、そのときに表示されている動脈血中酸素飽和度をそのまま表示し続ける（固定表示）。

特表平１０−５０２２６８号公報国際公開第９６／００５１８号パンフレット特公平７−３２７６７号公報

ところで、特許文献１および２に開示の指用クリップ型パルスオキシメータでは、被測定者が指を指用クリップから外すと低電力モードに戻る。そのため、被測定者が指用クリップから指を外して測定者に指用クリップ型パルスオキシメータを差し出した場合、測定者は、指用クリップ型パルスオキシメータが正常に作動していたのか否かを確認できない虞がある。

また、特許文献３に開示のオキシメータでは、安定と判定された動脈血中酸素飽和度をそのまま表示し続ける（固定表示）ため、オキシメータの故障で表示が固定されているのか、オキシメータが正常に作動して固定表示となっているのかを確認することができない虞がある。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、生体情報測定装置が正常に作動したか否かを通知することができる生体情報測定装置を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明に係る生体情報測定装置において、波長が互いに異なる複数の光を生体組織へそれぞれ発光し、前記生体組織を透過または反射した各光を受光する測定部と、前記生体組織を透過または反射した各光に基づき、前記生体組織の生体情報を演算する解析処理部と、前記解析処理部で演算した前記生体情報を表示する表示部と、前記測定部による前記生体組織の測定が終了したか否かを判定する判定部とを備え、前記表示部は、前記判定部において前記測定部による前記生体組織の測定が終了したと判定された場合に、前記生体情報を固定表示とし、前記測定部における前記生体組織の測定から前記表示部の固定表示に至るまで正常に作動した場合には、正常に作動した旨を示す正常作動情報をさらに表示することを特徴とする。なお、固定表示とは現在表示している値をそのまま継続して表示し続けることをいう。

この構成によれば、固定表示された生体情報が、生体情報測定装置が正常に作動して表示された値か否かを確認できる。このため、生体情報測定装置が正常に作動しているか否かを確認するために、測定中の生体情報を監視する必要がない。

また、上述の生体情報測定装置において、前記測定部は、前記生体組織に着脱可能に装着され、前記判定部は、測定中に前記測定部が前記生体組織に装着されているか否かを検出し、前記測定部が前記生体組織から外されたことを検出したとき、前記測定部による前記生体組織の測定が終了したと判定することを特徴とする。

この構成によれば、測定部が無駄な電力を消費することはないので、省電力となる。

また、上述の生体情報測定装置において、前記解析処理部は、前記生体情報の安定度をさらに求め、前記表示部は、前記安定度をさらに表示することを特徴とする。

この構成によれば、表示された生体情報の安定度の度合いが表示される。このため、測定者は、安定度の低下などに応じて、測定時間を延長して再計測を行うなどの処置を取ることができる。

また、上述の生体情報測定装置において、前記正常作動情報を音で報知する報知部をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、固定表示された生体情報が、生体情報測定装置が正常に作動して表示された値か否かを音で確認できる。このため、生体情報測定装置が正常に作動したか否かを確認するために、測定中の生体情報を監視する必要がない。

また、上述の生体情報測定装置において、前記生体情報は、動脈血の酸素飽和度であることを特徴とする。

この構成によれば、動脈血酸素飽和度を測定することができる。

本発明によれば、表示される生体情報を目視し続けることなしに、装置が正常に作動したか否かを認識できる生体情報測定装置を提供することができる。

実施形態における生体情報測定装置の電気的な構成を示す図である。実施形態における生体情報測定装置の外観構成を示す図である。実施形態における、正常測定終了を表示部に表示する場合の動作を示すフローチャートである。実施形態における、表示部の表示を説明するため図である。（ａ）は測定中の表示部の表示であり、（ｂ）は正常作動情報表示中の表示部の表示である。

以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態の構成）
図１は、実施形態における生体情報測定装置の電気的な構成を示す図である。図２は、実施形態における生体情報測定装置の外観構成を示す図である。

本実施形態における生体情報測定装置Ｍは、波長が互いに異なる複数の光を前記生体組織へそれぞれ発光し、前記生体組織を透過または反射した各光を受光する測定部と、前記生体組織を透過または反射した各光に基づき、前記生体組織の生体情報を演算する解析処理部と、前記解析処理部で演算した前記生体情報を表示する表示部と、前記測定部による前記生体組織の測定が終了したか否かを判定する判定部とを備え、前記表示部は、前記判定部において前記測定部による前記生体組織の測定が終了したと判定された場合に、前記生体情報を固定表示とし、前記測定部における前記生体組織の測定から前記表示部の固定表示に至るまで正常に作動した場合には、正常に作動した旨を示す正常作動情報をさらに表示する。

生体情報測定装置Ｍは、より具体的には、図１に示すように、装置本体１と、測定部２とを備えて構成される。

測定部２は、装置本体１での生体情報の解析処理に必要な、所定の時間間隔で測定され、生体の脈動に関する時系列データを取得し、この時系列データを後述するＩ／Ｖ変換部３１へ電流信号として出力する。ここで、脈動を検出する方法としては、各種の方法が採用可能であるが、例えば生体組織のヘモグロビンの吸光特性を利用する方法を好適に採用することができる。周知の通り、酸素は、ヘモグロビンによって生体の各細胞に運ばれるが、ヘモグロビンは、肺で酸素と結合して酸化ヘモグロビンとなり、生体の細胞で酸素が消費されるとヘモグロビンに戻る。酸素飽和度は、血中の酸化ヘモグロビンの割合をいう。これらヘモグロビンの吸光度および酸化ヘモグロビンの吸光度は、波長依存性を有しており、例えば、ヘモグロビンは、赤色領域の波長の赤色光に対し酸化ヘモグロビンよりも光を多く吸収するが、赤外線領域の波長の赤外光に対しては酸化ヘモグロビンよりも光の吸収が少ない。この方法は、このようなヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとの赤色光と赤外光とに対する吸光特性の違いを利用して、例えば、動脈血酸素飽和度ＳｐＯ_２、脈拍数、灌流指標等の生体情報を求めるものである。

測定部２は、例えば、赤色光を所定の生体組織に照射する発光素子を備えた発光素子、および、前記発光素子で照射され測定対象の生体組織を透過または反射した光を受光する受光素子を備えた第１素子と、赤外光を前記所定の生体組織に照射する発光素子、および、前記発光素子で照射され測定対象の生体組織を透過または反射した各光を受光する受光素子を備えた第２素子とを含む反射型または透過型センサである。このような構成の測定部２は、所定の生体組織に装着され、前記第１素子および第２素子によって各受光量をそれぞれモニタして、これら受光された各光を光強度に従って電気信号へそれぞれ光電変換することによって、脈動する生体組織に関する前記各時系列データを、それぞれ測定する。なお、測定部２は、この他、圧力センサ等を備え、血管脈動による脈圧を直接検出することで、前記時系列データとして脈波データを取得する装置であっても良い。測定部２は、装置本体１に接続され、これら各時系列データを後述するＩ／Ｖ変換部３１へ出力する。測定部２は、例えば、図１に示すように、発光部２１と受光部２２とを備えて構成される。

測定部２が透過型センサである場合には、発光部２１と受光部２２とは、例えば、発光部２１および受光部２２がそれらの間に生体組織を介して対向するような配置とされる。発光部２１が照射した光は、生体組織中を透過し、受光部２２で受光される。これにより、測定部位の透過光に基づいて、生体情報を測定することができる。

測定部２が反射型センサである場合には、発光部２１と受光部２２とは、例えば、生体組織に対して隣接配置とされる。発光部２１が照射した光は、生体組織中で反射され、受光部２２で受光される。これにより、測定部位の反射光に基づいて、生体情報を測定することができる。

発光部２１は、生体組織に、赤色領域の波長を有する赤色光を発光する赤色光光源と、赤外線領域の波長を有する赤外光を発光する光源とを備えた赤外光光源であり、測定制御部４に接続され、測定制御部４によって点灯および消灯が制御される。発光部２１は、測定部位となる生体組織（例えば、指先の太さ）の個体差や、受光部２２の受光感度の経年変化が生じても、適正なレベルの出力が得られるように、測定時において照射光量を一定の範囲内で調整可能とされることが好ましい。発光部２１は、例えば、赤色光を発光する発光ダイオードと赤外光を発光する発光ダイオードである。

受光部２２は、生体組織を透過または反射した発光部２１からの光を受光し、受光した光の強度に応じた大きさの電流を生成し、後述するＩ／Ｖ変換部３１へ出力する。受光部２２は、より具体的には、赤色光および赤外光の光信号を生体情報信号である電気信号へと変換して、後述するＩ／Ｖ変換部３１へ出力する。受光部２２は、例えば、発光部２１が発光する赤色光および赤外光に対して感度を有するシリコンフォトダイオード等の光電変換素子である。

装置本体１は、制御部４と、記憶部５と、表示部６と、報知部７と、電源部８と、Ｉ／Ｖ変換部３１と、Ａ／Ｄ変換部３２とを備えて構成される。

記憶部５は、生体情報測定装置Ｍの制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを備えている。記憶部５には、判定部４３で測定が終了したか否かを判定するための基準となる基準値、測定部２により得られた生体情報信号を解析処理部４２において解析処理して求められた値（例えば、受光部２２において受光された各光の光量や脈波振幅、赤外光と赤色光との振幅比率、瞬時ＳｐＯ_２値および表示ＳｐＯ_２値等）が格納されている。

ＳｐＯ_２値の安定度の判定には、現時点から一定期間過去にまでさかのぼった測定結果によるデータが用いられるので、記憶部５は、解析処理部４２において解析処理して求められた値のうち、現時点から一定期間過去にまでさかのぼった測定結果によるデータのみを格納してもよい。このように格納することで、記憶部５は、測定結果によるデータのメモリ消費を抑えることができる。この格納方法は、例えば、ＦＩＦＯ（First In, First Out）である。

また、記憶部５は、解析処理部４２において解析処理して求められた値を、ＣＰＵに備えられているタイマー機能を備えた計時部（図示せず）が出力した測定時刻等の計時情報に関連付けて格納してもよい。ＳｐＯ_２値の安定度の判定には、現時点での測定結果だけでなく、一定期間過去にさかのぼった測定結果によるデータを用いるが、このように計時情報に関連付けて格納されることで、過去データの読み出しを容易に行うことができる。なお、計時情報としては、測定開始からの時間としてもよいし、時刻としてもよい。

表示部６は、表示制御部４４に制御され、解析処理部４２で演算した生体情報や、測定部２と装置本体１とが正常に作動した場合にその旨を示す正常作動情報を、表示する。表示部６は、例えば、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）、７セグメントＬＥＤ（Light Emitting Diode）、有機フォトルミネセンス表示装置等の表示装置等である。表示部６は、脈波データのデータ解析結果等の各種測定情報を、適宜に、光点灯（点消灯、点滅を含む）、文、数字、絵記号および色別表示等の任意の形態で表示する。

報知部７は、測定を始めてから所定時間を経過したこと、測定値の表示を固定表示としたことおよび正常に測定が完了したことを、光、音や振動などで被測定者に報知する。報知部７は、例えば、アラーム音等や音声を出力するアラーム、振動装置、または点灯や点滅するＬＥＤ等である。

電源部８は、生体情報測定装置Ｍ、すなわち測定部２および装置本体１に電力を供給する。電源部８は、例えば、ボタン電池や２次電池等である。なお、電源部８は、一定時間固定表示が継続すると、自動的に電源供給を停止する、パワーオフ機能を有する電源回路を備えてもよい。

操作部９は、生体情報測定装置Ｍの各部をＯＮ／ＯＦＦするための装置である。操作部９は、例えば、電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ、表示部６の固定表示をＯＦＦするためのスイッチ、測定開始や、その他の各種操作を指示するスイッチ等である。このような操作部９を備えることによって、生体情報測定装置Ｍは、より省電力の効果が期待できる。

Ｉ／Ｖ変換部３１は、所定の周期で受光部２２から出力される電流信号を電圧信号に変換し、この電圧信号を光電脈波信号としてＡ／Ｄ変換部３２に出力する。

Ａ／Ｄ変換部３２は、Ｉ／Ｖ変換部３１から出力されたアナログの生体情報信号である光電脈波信号をデジタルの光電脈波信号に変換し、制御部４に出力する。

制御部４は、生体情報測定装置Ｍの各部の動作制御を行う。制御部４は、例えば、各種電子部品や集積回路部品、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる。制御部４は、機能的に測定制御部４１、解析処理部４２、判定部４３および表示制御部４４を備えて構成されている。

測定制御部４１は、所定の測定プログラムにより測定部２による生体情報の測定動作を制御する。測定制御部４１は、具体的には、サンプリング周期毎に発光部２１から、赤色光と赤外光とを交互に射出させると共に、その発光タイミングに同期させて受光部２２から光電変換信号を取得する。また、判定部４３が、生体組織から測定部２が外されたことを検出（判定）した場合には、測定制御部４１は、測定部２の測定動作を終了させる。

表示制御部４４は、表示部６の表示動作および報知部７の報知動作を制御する。表示制御部４４は、具体的には、測定中の状態を表す表示または測定により得られた生体情報信号を解析処理部４２にて解析して算出されたＳｐＯ_２値等を、所定の表示形態で表示部６へ表示させる表示動作等を制御する。また、判定部４３が測定終了と判定した場合には、測定制御部４１は、現在表示されているＳｐＯ_２値を固定表示し、測定から固定表示に至るまでの作動が正常であれば、正常作動情報を表示部６が表示するように、表示部６を制御する。さらに、表示部６がＳｐＯ_２値を固定表示とする場合には、固定表示である旨の表示や、その際の安定度の度合いの表示を行うよう表示部６を制御する。また、安定度の度合いとしては、判定対象期間中の最大値、最小値および平均値等も含み、表示制御部４４は、これらを表示するよう表示部６を制御する。なお、最大値、最小値、平均値の少なくとも１つを表示すればよい。

解析処理部４２は、測定部２にて得られた生体情報信号に基づき所定のデータ解析を行い、受光部２２において受光された各光の光量や脈波振幅、赤外光と赤色光との振幅比率、瞬時ＳｐＯ_２値、表示ＳｐＯ_２値、安定度判定値、脈拍数および灌流指標等を求める。

瞬時ＳｐＯ_２値は、サンプリング周期ごとの赤色光および赤外光の振幅比率から、公知の方法により算出する。

表示ＳｐＯ_２値は、算出した瞬時ＳｐＯ_２値の、所定範囲（例えば、１２秒間）における平均値、あるいは、移動平均値である。表示ＳｐＯ_２値は、表示制御部４４により表示部６に表示される。

安定度は、解析処理部４２で求めた生体情報の値の変動の度合いを判定するための指標である。例えば、体動によるノイズが光電脈波信号に重畳した場合、被測定者の容態（例えば、低灌流）や測定部位等によって、生体情報の時系列データは変動し、正しい生体情報を測定することはできない。よって、安定度を求め、所定値と安定度とを比較することで、生体情報の安定度の高さを検出する。

安定度の計算は、以下の通りである。測定が終了したＳｐＯ_２値の安定度および安定である場合の安定度の度合いを算出する。例えば、下記の式１を用いて安定度判定を行えばよい。なお、式１において、ＤＳは判定値であり、Ｗ（Ｉ）は重み係数である。また、Ｓ（０）は現在表示されているＳｐＯ_２値を表し、Ｓ（−１）は１つ前に表示されていたＳｐＯ_２値を表し、Ｓ（−２）は２つ前に表示されていたＳｐＯ_２値を表す。また、Ｗ（Ｉ）はＩによって決まる値である。

ＤＳは、算出された表示ＳｐＯ_２値と、その１つ前に算出された表示ＳｐＯ_２値との差にＷ（Ｉ）を乗じたものを、最新の算出値（現在の表示ＳｐＯ_２値）から５点以前に算出された表示ＳｐＯ_２値まで求めたものの総和である。つまり、ＤＳを求めるためには、６点分の表示ＳｐＯ_２値が必要である。したがって、ＤＳは、表示ＳｐＯ_２値の直近のバラツキの目安となる。なお、最新の表示ＳｐＯ_２値だけでなく、過去の測定における表示ＳｐＯ_２値については、計時情報に関連付けて記憶部５に格納されているので、解析処理部４２は容易に読み出すことができる。

式１により求められた判定値ＤＳは、値が小さいほど表示されるＳｐＯ_２値の変動が少なく、安定度が高いことを示す。判定値ＤＳが所定の閾値以下であればＳｐＯ_２値は安定していると判定する。

解析処理部４２は、具体的には、表示ＳｐＯ_２値を式１に代入することでＤＳを求め、安定度を判定すればよい。ここで、式１におけるＷ（Ｉ）は重み係数であり、任意に決定することができる係数である。式１では、現時点での安定度を判定することから、より過去に算出された表示ＳｐＯ_２値を用いる場合、すなわちＩの値が小さい場合ほどＷ（Ｉ）の値を小さくする等すればよい。なお、場合によっては、Ｗ（Ｉ）を固定値としてもよい。

解析処理部４２は、式１により求めたＤＳにおいて、所定の閾値を設定しておき、ＤＳがその閾値以下である場合には、安定であると判定する。なお、ＤＳが小さければ小さいほど、表示ＳｐＯ_２値の直近のバラツキが少ないといえるため安定度は高い。そこで、ＤＳの値によって、安定度の度合いを判定することができる。具体的には、ＤＳの値は０が最小値であることから、０から前記閾値までをさらに１０等分して、各値により安定度の度合いを１０段階で判定すればよい。例えば、前記所定の閾値をＴｈとした場合に各段階の閾値をＢ（ｉ）で表す。なお、ｉは０以上９以下の整数であり、ｉが大きいほどＢ（ｉ）は大きい。例えば、Ｂ（０）＝Ｔｈ／１０、Ｂ（１）＝（Ｔｈ／１０）×２＝Ｔｈ／５、Ｂ（２）＝（Ｔｈ／１０）×３、Ｂ（３）＝（Ｔｈ／１０）×４＝Ｔｈ×２／５、Ｂ（４）＝（Ｔｈ／１０）×５＝Ｔｈ／２、Ｂ（５）＝（Ｔｈ／１０）×６＝Ｔｈ×３／５、Ｂ（６）＝（Ｔｈ／１０）×７、Ｂ（７）＝（Ｔｈ／１０）×８＝Ｔｈ×４／５、Ｂ（８）＝（Ｔｈ／１０）×９、Ｂ（９）＝（Ｔｈ／１０）×１０＝Ｔｈとする。そして、ＤＳが０以上Ｂ（０）以下ならば安定度は１０、ＤＳがＢ（０）よりも大きくＢ（１）以下ならば安定度は９、ＤＳがＢ（１）よりも大きくＢ（２）以下ならば安定度は８、ＤＳがＢ（２）よりも大きくＢ（３）以下ならば安定度は７、ＤＳがＢ（３）よりも大きくＢ（４）以下ならば安定度は６、ＤＳがＢ（４）よりも大きくＢ（５）以下ならば安定度は５、ＤＳがＢ（５）よりも大きくＢ（６）以下ならば安定度は４、ＤＳがＢ（６）よりも大きくＢ（７）以下ならば安定度は３、ＤＳがＢ（７）よりも大きくＢ（８）以下ならば安定度は２、ＤＳがＢ（８）よりも大きくＢ（９）以下ならば安定度は１として安定度の度合いを判定すればよい。なお、安定度の度合いは１０段階に限られるわけではなく、設定される段階は適宜増減すればよい。また、上記説明では、Ｂ（ｉ）で表される各段階における閾値の間隔を等間隔としているが、等間隔とせず段階に応じて変化させてもよい。例えば、ｉが増加するにしたがって閾値間隔を大きくすることで、安定度が高くなるほど安定度の度合いがより厳しく判定されることになる。

なお、安定しているか否かの判定および安定度の度合いの判定は上述のように、式１による方法に限られるわけでなく、他の方法を用いてもよい。例えば、表示ＳｐＯ_２値を用いての判定以外にも、受光部２２において受光された各光の光量や脈波振幅、赤外光と赤色光との振幅比率、１秒ＳｐＯ_２値および瞬時ＳｐＯ_２値等のいずれか、または表示ＳｐＯ_２値も含めてこれらデータのうちすべてあるいは全部を組み合わせて安定度を判定してもよい。なお、これらの過去データについても、記憶部５に保存されている。例えば、これらのデータのバラツキまたは平均値等から、ＳｐＯ_２値の安定度の判定を行えばよく、その安定度をもとに、安定度の度合いを判定すればよい。具体的には、解析処理部４２は、判定対象期間における各データのうち最小値および最大値を算出し、最小値と最大値との差が所定値以下であれば、安定していると判定してもよく、この差の大きさに応じて安定度の度合いを決定してもよい。なお、安定度の判定においては、最新の測定により得られた現時点の値と、過去の測定により得られた値を用いるが、これら判定に用いる値が測定された期間を判定対象期間期間という。

上記の安定度に代えて、解析処理部４２は、判定対象期間をずらしながら求めた、それぞれの判定対象期間ごとの平均値を用いてもよい。解析処理部４２は、該判定対象期間ごとの平均値を比較し、平均値のバラツキが所定値以下であれば、生体情報が安定していると判定する。この他、このバラツキの大きさに応じて安定度の度合いを決定してもよい。

さらに、上記の安定度に代えて、解析処理部４２は、各光の光量の信号レベル、または、脈波振幅の信号レベルを用いてもよい。これらの信号レベルが高いほど、ＳＮ比（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）が良好であるので、信号レベルが高い場合を安定度が高いと判定し、安定度の度合いを決定する。

灌流指標は、赤外光の光電脈波信号の交流信号ＤＣに対する、直流成分ＡＣの割合を百分率で表したものであり（ＰＩ（％）＝ＡＣ／ＤＣ×１００）、測定部位となる生体組織の脈波の強さを相対的に表す指標である。測定部２を生体組織に装着時に、ＰＩが最高となる部位に装着することにより、体動時の測定精度が向上する。

脈波数は、１分間あたりの脈拍数であり、光電脈波信号のフーリエ変換またはその絶対値のピークを与える周波数で与えられる。

判定部４３は、測定部２が測定を終了したか否かを判定する。具体的には、判定部４３は、測定部２が生体組織に装着されている場合を測定中、測定部２が生体組織から外された場合を測定終了と判定する。測定部２が生体組織に装着されているか否かを測定中に検出（判定）する方法としては、各種の方法が採用可能であるが、例えば、受光部２２で受光される光を利用することができる。これによって、測定終了判定のために、別途部材を必要とすることなく、小型化および低コスト化を図れる。

受光部２２が受光する光は、生体組織が測定部２に装着されているか否かで、大きく異なる。これにより、判定部４３は、測定部２が生体組織に装着されているか否かを判定する。

測定部２が生体組織に装着されている状態では、生体組織を透過または反射した赤外光および赤色光を、受光部２２は受光する。生体組織から測定部２が外された状態では、測定部２が生体組織に装着されている状態での受光部２２が受光する光と比較して、例えば、後述するように、測定部２が透過型センサであれば、受光部２２で受光する光は増加し、測定部２が反射型センサであれば、受光部２２で受光する光は減少する（外光がないとして）。

測定部２が透過型センサである場合で、生体組織から測定部２が外れた状態では、発光部２１が照射した光は、ほぼ同じ強度で受光部２２へ到達し、かつ、時間変化がほとんどないので、受光部２２が受光する光は、受光部２２が受光可能な最大信号量である飽和信号量以上となる。受光部２２は、飽和信号量を変換した電流を、Ｉ／Ｖ変換部３１とＡ／Ｄ変換部３２とを介し、光電脈波信号として制御部４へ出力する。ここで、光電脈波信号は、飽和信号量を変換したものであるので、最大値である。判定部４３は、予め記憶部５に格納された基準値（光電脈波信号の最大値）と、制御部４に入力された光電脈波信号とが、所定時間、ほぼ等しいときに、生体組織から測定部２が外れたと判定し、一方、制御部４に入力された光電脈波信号が予め記憶部５に格納された基準値（光電脈波信号の最大値）より小さいときに、生体組織に測定部２が装着されていると判定する。このように、判定部４３は、記憶部５に予め格納された基準値（光電脈波信号の最大値）と、入力された光電脈波信号とを比較し、生体組織に測定部２が装着されているか否かを判定する。

測定部２が反射型センサである場合で、生体組織から測定部２が外れた状態では、発光部２１が照射した光は、生体組織によって反射されないので、発光部２１に隣接配置された受光部２２へ到達しない。従って、受光部２２の出力は、０に近い値（以下、最小値）となる。判定部４３は、予め記憶部５に格納された基準値（光電脈波信号の最小値）よりも、制御部４に入力された光電脈波信号が下回るときに、生体組織から測定部２が外れたと判定し、一方、制御部４に入力された光電脈波信号が予め記憶部５に格納された光電脈波信号の最小値より大きいときに、生体組織に測定部２が装着されていると判定する。このように、判定部４３は、記憶部５に予め格納された基準値（光電脈波信号の最小値）と、入力された光電脈波信号とを比較し、生体組織に測定部２が装着されているか否かを判定する。

上記の生体情報測定装置Ｍは、適宜、外装部材と組み合わされて提供される。測定部２と装置本体１および外装部材の形状は、生体への装着性、表示部６や報知部７の見やすさを考慮して様々な形態を取ることができる。

外装部材は、測定部２と装置本体１とを外力や外光から保護すると同時に、外力や外光が生体情報に与える影響を防ぐ。外装部材は、例えば、防水性を有する部材、或いは遮光性を有する部材である。外装部材の形態は、特に限定はなく、例えば、装置本体１および測定部２を実装する筐体等として構成することができる。外装部材における測定部２の配置については、透過型センサまたは反射型センサの何れかが採用されている。測定部２と外装部材とは分離又は遊動可能とされていても良い。このように、外装部材の外形形状は、生体への装着部位や測定部２の形態に応じて適宜な形状とされる。外装部材は、例えば、図２に示すように、ヒンジ１０３によって連結された第１外装部材１０１と第２外装部材１０２とを備えて構成される。

第１外装部材１０１は、例えば、図２に示すように、装置本体１を実装した筐体である。この筐体の一側面には、表示部６がその表示面を外部に臨むように配設され、その上面には、被測定者の被測定指３００の指先腹部にフィットする腹部片が形成されている。

第２外装部材１０２は、例えば、図２に示すように、測定部２を実装した略直方体である。この略直方体の、第１外装部材１０１の腹部片と対向する底面には、被測定指３００の指先背部にフィットする背部片が形成されている。

ヒンジ１０３は、腹部片の一方端と背部片の一方端とを連結する。前記背部片と腹部片とは、ヒンジ１０３を中心に開閉し、前記背部片と腹部片との間が閉じる方向に連結部材（図示せず）によって付勢される。

（実施形態の動作）
次に、実施形態における動作について説明する。図３は、実施形態における、正常測定終了を表示部に表示する場合の動作を示すフローチャートである。図４は、実施形態における、表示部の表示を説明するための図であり、（ａ）は測定中の表示部６の表示であり、（ｂ）は正常作動情報表示中の表示部６の表示である。

生体情報測定装置Ｍは、例えば、その起動によって演算処理プログラムを実行する。この演算処理プログラムの実行によって、制御部４の各部４１〜４４が機能的に構成される。そして、生体情報測定装置Ｍは、以下の動作によって、測定部２で測定された光電脈波信号に基づいて、例えば動脈血酸素飽和度ＳｐＯ_２等の生体情報を測定し、測定部２における前記生体組織の測定から表示部６の固定表示に至るまで正常に作動した場合には、正常に作動した旨を示す正常作動情報をさらに表示部６に表示する。

測定に先立って、測定部２は被測定部位である生体組織に装着され、操作部９が操作されることによって、生体情報測定装置Ｍは測定を開始する。

図３に示すフローチャート（ステップＳ１〜ステップＳ５）は、大きく分けてステップＳ１〜ステップＳ３の測定フローと、ステップＳ４〜ステップＳ５の正常作動情報表示フローとから構成されている。

＜測定フロー（ステップＳ１〜ステップＳ３）＞
ステップＳ１において、測定開始の指示が操作部９から制御部４になされると、測定制御部４１が、発光部２１、受光部２２、Ｉ／Ｖ変換部３１およびＡ／Ｄ変換部３２を制御してＳｐＯ_２値等の生体情報の測定が行われる。測定制御部４１は、発光部２１を発光させて、その発光タイミングに同期させて受光部２２に、生体情報信号である光電変換信号を取得させる。さらに、受光部２２で取得された光電変換信号は電流信号であって、Ｉ／Ｖ変換部３１により電圧信号に変換され、光電脈波信号としてＡ／Ｄ変換部３２に出力される。測定制御部４１はＡ／Ｄ変換部３２に、この光電脈波信号をアナログからデジタルに変換させる。

解析処理部４２は、Ａ／Ｄ変換部３２から出力されたデジタルの光電脈波信号に基づき所定の解析を行い、受光部２２において受光された各光の光量や脈波振幅、赤外光と赤色光との振幅比率、瞬時ＳｐＯ_２値、１秒ＳｐＯ_２値および表示ＳｐＯ_２、脈拍数、灌流指標等を算出する。表示制御部４４は、解析処理部４２により算出された表示ＳｐＯ_２値等を順次、表示部６に表示させる。また、解析処理部４２は、算出した前記各種データを計時情報と共に記憶部５に順次保存する。なお、記憶部５に保存しておくデータは、安定度判定および安定度の度合いの判定に用いるもののみでよい。

表示部６は、ステップＳ１〜ステップＳ２において、例えば、図４（ａ）に示すように、表示ＳｐＯ_２値６ａと表示脈拍数値６ｂとを表示する。

ステップＳ２において、判定部４３は、上述した方法により、測定部２が指に装着されているか否かの判定を行う。測定部２が指に装着されていると判定部４３が判定した場合には（ステップＳ２でＹｅｓ）、ステップＳ１に戻り、測定制御部４１は、測定を継続し、新たに表示ＳｐＯ_２値が算出される度に、表示部６は現在表示されている表示ＳｐＯ_２値を更新して表示し続ける。

一方、ステップＳ２において、測定部２が指から外れたと判定部４３が判定した場合には（ステップＳ２でＮｏ）、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、表示制御部４４は表示部６に表示ＳｐＯ_２値を固定表示し、測定制御部４１は測定部２に測定を停止させる。ここで、固定表示とは、測定終了後に同一の表示ＳｐＯ_２値をそのまま継続して表示し続けることを指す。より具体的には、判定部４３が測定が終了したと判定した場合に、表示部６に表示されている、現時点での最新の表示ＳｐＯ_２値と最新の表示脈拍数値を継続して表示し続ける（固定表示）よう、表示制御部４４は表示部６を制御する。

＜正常作動情報表示フロー（ステップＳ４〜ステップＳ５）＞
ステップＳ４において、表示制御部４４は、判定部４３において正常作動情報である正常測定完了マーク６ｃを表示部６に表示させる。表示制御部４４は正常作動情報の表示に代えて、操作者に知らせるためのアラーム音を報知部７に出力させてもよい。

表示部６は、例えば、図４（ｂ）に示すように、ステップＳ３において固定表示した表示ＳｐＯ_２値６ａと表示脈拍数値６ｂとを表示したまま、正常測定完了マーク６ｃを表示する。正常測定完了マーク６ｃは、この表示ＳｐＯ_２値が正常に測定されたものであることを示す表示であり、固定表示後にさらに表示される。なお、正常測定完了マーク６ｃとしては、このように文字（他の例としては「ＨＯＬＤ」や「ＯＫ」など）としてもよいし、その他、絵記号等による表示としてもよい。

ステップＳ５において、表示部６が、所定の時間（例えば、１分間）、表示ＳｐＯ_２値の固定表示および正常測定完了マークを表示させた後、測定制御部４１は、生体情報測定装置Ｍの電源をＯＦＦする。

このように、生体情報測定装置Ｍが正常に作動した場合には、正常測定完了マークが表示部６に表示される。よって、正常作動情報が表示部６に表示されないことによって、被測定者は測定中に表示部を目視することなく、測定から固定表示に至るまでの生体情報測定装置Ｍに何らかの異常が発生したことが確認できる。このような異常は、表示部が故障によって固定されていることに限らない。例えば、電気回路や制御プログラム、特殊な測定条件など、何らかの異常が生体情報測定装置Ｍの測定から固定表示動作までに発生すれば、表示制御部４４は、表示部６の固定表示後に正常作動情報を表示することが出来ないので、被測定者は生体情報測定装置Ｍに異常が発生したことを確認できる。

（他の実施形態）
他の実施形態において、測定部２は、検出部（図示せず）をさらに備えてもよい。検出部は、測定部２が生体組織に装着されるとその情報を含む信号を、測定部２が生体組織から外されるとその情報を含む信号を、制御部４に出力する。判定部４３は、受光部２２が受光した光量に代えて、検出部が出力する信号を検出し、該信号に基づき、測定中に生体組織が測定部２に装着しているか否かを検出（判定）する。検出部は、例えば、生体組織が近づくと静電容量が増加することを利用した静電センサ、生体組織からの放射を利用した温度センサや、ヒンジの開閉を検出するスイッチ等である。検出部は、操作部９の代わりに、電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ、測定開始や、その他の各種操作を指示するスイッチ等として用いてもよい。

さらに他の実施形態において、表示部６は、安定度の度合いや灌流指標をさらに表示してもよい。安定度の度合いは、上述したように、解析処理部４２において算出され、表示制御部４４により表示部６に表示される。安定度の度合いが表示部６に表示されることで、表示ＳｐＯ_２値の信頼度も認識できる。したがって、操作者は、測定開始から表示値を目視し続けることなく、正しいＳｐＯ_２値およびその信頼度を認識できる。正しく装置が作動したか否かについても、表示６ｃにより確認できる。また、灌流指標が表示されることで、測定部２を生体組織に装着する場合に測定値の精度が向上する。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｍ生体情報測定装置
１装置本体
２測定部
４制御部
５記憶部
６表示部
６ａ〜６ｃ表示
７報知部
８電源部
９操作部
２１発光部
２２受光部
３１Ｉ／Ｖ変換部
３２Ａ／Ｄ変換部
４１測定制御部
４２演算部
４３判定部
４４表示制御部
１０１第１外装部材
１０２第２外装部材
１０３ヒンジ

Claims

波長が互いに異なる複数の光を生体組織へそれぞれ発光し、前記生体組織を透過または反射した各光を受光する測定部と、
前記生体組織を透過または反射した各光に基づき、前記生体組織の生体情報を演算する解析処理部と、
前記解析処理部で演算した前記生体情報を表示する表示部と、
前記測定部による前記生体組織の測定が終了したか否かを判定する判定部とを備え、
前記表示部は、前記判定部において前記測定部による前記生体組織の測定が終了したと判定された場合に、前記生体情報を固定表示とし、前記測定部における前記生体組織の測定から前記表示部の固定表示に至るまで正常に作動した場合には、正常に作動した旨を示す正常作動情報をさらに表示することを特徴とする生体情報測定装置。
前記測定部は、前記生体組織に着脱可能に装着され、
前記判定部は、測定中に前記測定部が前記生体組織に装着されているか否かを検出し、前記測定部が前記生体組織から外されたことを検出したとき、前記測定部による前記生体組織の測定が終了したと判定することを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
前記解析処理部は、前記生体情報の安定度をさらに求め、
前記表示部は、前記安定度をさらに表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載の生体情報測定装置。
前記正常作動情報を音で報知する報知部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
前記生体情報は、動脈血の酸素飽和度であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の生体情報測定装置。