(57)【要約】【課題】呼吸状態に応じて測定値が変化する生体情報の測定精度を高める。【解決手段】生体情報測定装置１０は、被測定者の呼吸のリズムが、呼吸状態に応じて測定値が変化する生体情報の測定に適した基準リズムに近づくように、被測定者に対して呼吸の基準リズムを報知した上で、被測定者の生体情報を測定する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報の測定対象である被測定者の呼吸のリズムが、呼吸状態に応じて測定値が変化する前記生体情報の測定に適したリズムとして予め定めた基準となるリズムに近づくように、前記被測定者に対して前記基準となるリズムを報知する報知部と、
前記報知部で報知される前記基準となるリズムに従って呼吸を行う前記被測定者の前記生体情報を測定する測定部と、
を備えた生体情報測定装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記被測定者の心機能に関する生体情報を測定する
請求項１記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記被測定者の血中における酸素濃度を表す値から酸素循環時間を測定する
請求項２記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記報知部は、前記被測定者が呼気し終えた後で、かつ、前記被測定者が吸気を開始する前に呼吸を停止するように前記基準となるリズムを報知する
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記報知部は、前記基準となるリズムにおいて、前記被測定者に呼吸の停止を報知するための報知形態が、呼気の開始を報知する報知形態、及び吸気の開始を報知する報知形態と異なるように、前記基準となるリズムを報知する
請求項４記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記報知部は、前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間は、予め取得している前記被測定者の安静時における呼吸の周期よりも長い周期で、前記基準となるリズムを報知する
請求項５記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記報知部は、前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間は、吸気の長さよりも呼気の長さの方が長くなるように、前記基準となるリズムを報知する
請求項５又は請求項６記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記被測定者の呼吸のリズムを検出する検出部を更に備え、
前記報知部は、前記検出部で検出された前記被測定者の呼吸のリズムと、前記基準となるリズムのずれの大きさに応じて、前記基準となるリズムを報知し始めてから前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間を調整した前記基準となるリズムを報知する
請求項４〜請求項７の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
【請求項９】
前記報知部は、前記検出部で検出された前記被測定者の呼吸のリズムと、前記基準となるリズムのずれの大きさが大きくなるに従って、前記基準となるリズムを報知し始めてから前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間が長くなるように、前記基準となるリズムを報知する
請求項８記載の生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記報知部は、前記ずれの大きさが許容範囲を超えた場合、前記被測定者に呼吸を前記基準となるリズムに合わせるように報知する
請求項８又は請求項９記載の生体情報測定装置。
【請求項１１】
コンピュータを、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の生体情報測定装置の各部として機能させるための生体情報測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、センサを用いて生体から抽出した動脈血の吸光度信号に基づいて酸素飽和度の変化を算出する装置において、生体への吸気酸素量を変化させると共にその変化させた時点を基準点とし、該基準点から動脈血の酸素飽和度が変化する時点までの時間を測定することを特徴とする酸素運搬の循環時間測定方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、被検体の呼吸又は息止め動作を指示するための表示をする指示表示装置を備えた医用画像撮影装置であって、撮影開始からの経過時間を計測する計測装置と、前記計測装置の計測結果に基づき息止め残り時間が予め定められた時間に達したか否かを判定する判定装置と、前記判定装置の判定結果に基づき前記指示表示装置の制御を開始する制御装置と、を備えることを特徴とする医用画像撮影装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３１０１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−５１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、例えば酸素循環時間のように血中における酸素濃度を表す値から生体情報を測定する測定手法の開発が進められている。
【０００６】
血中における酸素濃度を表す値は被測定者の呼吸状態に応じて変化するため、生体情報を精度よく測定するためには、被測定者の呼吸状態が生体情報の測定に適したリズムに近づくように、被測定者の呼気及び吸気の開始時期を誘導してやることが好ましい。
【０００７】
本発明は、自分の意思に基づいて被測定者に自由に呼吸をさせる場合と比較して、呼吸状態に応じて測定値が変化する生体情報の測定精度を高め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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、生体情報の測定対象である被測定者の呼吸のリズムが、呼吸状態に応じて測定値が変化する前記生体情報の測定に適したリズムとして予め定めた基準となるリズムに近づくように、前記被測定者に対して前記基準となるリズムを報知する報知部と、前記報知部で報知される前記基準となるリズムに従って呼吸を行う前記被測定者の前記生体情報を測定する測定部と、を備える。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記測定部は、前記被測定者の心機能に関する生体情報を測定する。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記測定部は、前記被測定者の血中における酸素濃度を表す値から酸素循環時間を測定する。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記報知部は、前記被測定者が呼気し終えた後で、かつ、前記被測定者が吸気を開始する前に呼吸を停止するように前記基準となるリズムを報知する。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記報知部は、前記基準となるリズムにおいて、前記被測定者に呼吸の停止を報知するための報知形態が、呼気の開始を報知する報知形態、及び吸気の開始を報知する報知形態と異なるように、前記基準となるリズムを報知する。
【００１３】
請求項６記載の発明は、前記報知部は、前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間は、予め取得している前記被測定者の安静時における呼吸の周期よりも長い周期で、前記基準となるリズムを報知する。
【００１４】
請求項７記載の発明は、前記報知部は、前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間は、吸気の長さよりも呼気の長さの方が長くなるように、前記基準となるリズムを報知する。
【００１５】
請求項８記載の発明は、前記被測定者の呼吸のリズムを検出する検出部を更に備え、前記報知部は、前記検出部で検出された前記被測定者の呼吸のリズムと、前記基準となるリズムのずれの大きさに応じて、前記基準となるリズムを報知し始めてから前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間を調整した前記基準となるリズムを報知する。
【００１６】
請求項９記載の発明は、前記報知部は、前記検出部で検出された前記被測定者の呼吸のリズムと、前記基準となるリズムのずれの大きさが大きくなるに従って、前記基準となるリズムを報知し始めてから前記被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間が長くなるように、前記基準となるリズムを報知する。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、前記報知部は、前記ずれの大きさが許容範囲を超えた場合、前記被測定者に呼吸を前記基準となるリズムに合わせるように報知する。
【００１８】
請求項１１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１０の何れか１項に記載の生体情報測定装置の各部として機能させる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、１１記載の発明によれば、自分の意思に基づいて被測定者に自由に呼吸をさせる場合と比較して、呼吸状態に応じて測定値が変化する生体情報の測定精度を高めることができる、という効果を有する。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、被測定者の呼吸状態に応じて、被測定者の心機能に関する生体情報を測定することができる、という効果を有する。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、被測定者の血中における酸素濃度を表す値から、酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、呼吸を再開する場合に、吸気から再開することができる、という効果を有する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、呼吸の停止を報知する報知形態を、呼気の開始又は吸気の開始を報知する報知形態と同じにした場合と比較して、呼吸の停止を被測定者に分かりやすく報知することができる、という効果を有する。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、被測定者の安静時における呼吸の周期に合わせて基準となるリズムを報知する場合と比較して、被測定者の緊張を和らげることができる、という効果を有する。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、吸気の長さと呼気の長さを同じにした場合と比較して、被測定者の緊張を和らげることができる、という効果を有する。
【００２６】
請求項８記載の発明によれば、基準となるリズムの報知期間を変動させない場合と比較して、生体情報の測定精度を高めることができる、という効果を有する。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、被測定者の呼吸のリズムが基準となるリズムに近づくまで、被測定者の呼吸のリズムを誘導することができる、という効果を有する。
【００２８】
請求項１０記載の発明によれば、基準となるリズムに対する被測定者の呼吸のリズムにずれがあることを報知することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】血中の酸素飽和度の測定例を示す模式図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】発光素子及び受光素子の配置例を示す図である。
【図６】発光素子及び受光素子の他の配置例を示す図である。
【図７】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。
【図８】第１実施形態に係る生体情報測定装置の電気系統における要部構成例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】被測定者の呼吸状態と、酸素飽和度の変化例を示す図である。
【図１１】呼吸の基準リズムの報知形態の一例を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る生体情報測定装置の電気系統における要部構成例を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
＜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。
【００３２】
循環器系に関する生体情報には複数の種類が存在するが、血液を血管に送り出す心臓の状態を示す値の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。
【００３３】
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。
【００３４】
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値の一例であり、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値であり、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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値である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（数１）
【００４３】
ΔＡ＝ｌｎ(Ｉb／Ｉa)・・・（１）
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
（数２）
【００４９】
Ｓ＝ｋ(ΔＡRed／ΔＡIR)・・・（２）
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（数３）
【００５３】
ΔＡ＝ｌｎＩb−ｌｎＩa・・・（３）
【００５４】
また、（１）式は（４）式のように変形することができる。
【００５５】
（数４）
【００５６】
ΔＡ＝ｌｎ(Ｉb／Ｉa)＝ｌｎ(１＋(Ｉb-Ｉa)／Ｉa)  ・・・（４）
【００５７】
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。
【００５８】
（数５）
【００５９】
ΔＡ≒(Ｉb-Ｉa)／Ｉa  ・・・（５）
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、受付部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、及び心拍出量測定部１８を含む。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
脈波処理部１２は、生成したそれぞれの脈波信号を酸素飽和度測定部１４に通知する。
【００７３】
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。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。
【００７４】
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。
【００７５】
受付部１３は、被測定者の呼吸状態を受け付ける受付手段の一例である。具体的には、被測定者又は被測定者の生体情報を測定する医療従事者等の測定者によって操作される入力装置を介して呼吸の停止を通知する指示を受け付けた場合、受付部１３は被測定者の呼吸が停止したとみなす。また、入力装置から呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合、受付部１３は被測定者の呼吸が再開されたとみなす。
【００７６】
そして、受付部１３は、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。
【００７７】
タイマ１５は、時間を計測する計測装置の一例であり、指定した時点からの累積時間を計測する。
【００７８】
通知部１６は、酸素飽和度の測定精度が予め定めた精度以上となるように、呼気及び吸気の開始タイミング、並びに呼吸の停止及び呼吸の再開タイミングを被測定者に通知する。
【００７９】
図７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、縦軸は酸素飽和度の逆数を表している。
【００８０】
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（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、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。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」といい、変曲点が現れた時刻を時刻ｔ2とすれば、酸素循環時間は時刻ｔ1と時刻ｔ2の差分によって表される。
【００８１】
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。
【００８２】
酸素飽和度から測定される酸素循環時間は、呼吸を停止するまでの呼吸状態、及び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、酸素循環時間の測定に適した基準となる呼吸のリズム（以降、「呼吸の基準リズム」という）が予め定められている。
【００８３】
ここで「呼吸のリズム」とは、息を吐く時間及び量、並びに息を吸う時間及び量によって表される呼吸状態のことであり、時間軸に沿った波形として表される。呼吸の基準リズムは、呼吸を波形として表す場合に用いられる構成要素、すなわち、呼気の開始時期、強さ、及び長さと、吸気の開始時期、強さ、及び長さと、呼吸の停止時期及び長さと、呼吸の再開時期と、呼吸の停止前及び再開後における呼吸の回数を規定するものであり、本実施の形態に係る基準となるリズムの一例である。なお、呼吸の基準リズムのうち、呼吸の停止期間を規定する時間を、特に「規定時間」ということにする。
【００８４】
呼吸の基準リズム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予め定めた精度以上と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。
【００８５】
通知部１６は、呼吸の基準リズムに従って、被測定者に呼吸の停止を通知するまでは、被測定者の呼吸のリズムを、測定に伴う緊張が和らぐようなリズムに近づけるように誘導するリズムを通知し、被測定者に呼吸の停止を通知した後は、被測定者における呼吸の停止期間が規定時間に近づくように呼吸の再開通知を被測定者に通知する。そして、通知部１６は、入力装置から呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合、酸素循環時間測定部１７にも被測定者の呼吸が再開したことを通知する。なお、被測定者に呼吸の基準リズムを通知する通知部１６は、本実施の形態に係る報知部の一例である。
【００８６】
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知した時刻を時刻ｔ2として記憶し、時刻ｔ1と時刻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。なお、「変曲点を検知」するとは、酸素循環時間の測定に実質的に影響がない範囲で、変曲点から多少ずれた位置を検知する場合を含む。
【００８７】
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。このように酸素循環時間測定部１７は、酸素循環時間を測定する測定手段の一例である。
【００８８】
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、本実施の形態では一例として、光電センサ１１を被測定者の末梢部位に装着する。より具体的には指先に装着し、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。なお、「末梢部位」とは、被測定者の体の首、肩、股関節よりも末梢側にある部位をいう。
【００８９】
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。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。
【００９０】
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。心拍出量は、例えばLFCTと心拍出量の関係を表す予め求められた演算式によって算出される。
【００９１】
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。
【００９２】
「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。
【００９３】
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８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。
【００９４】
コンピュータ２０は、本実施の形態に係る報知部及び測定部として機能する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。
【００９５】
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た場合であっ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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
入力ユニット２７は、例えば被測定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。一例として、入力ユニット２７は、呼吸の停止を通知するボタン、及び呼吸の再開を通知するボタンを含む。
【００９９】
したがって、被測定者はボタンを押下して、呼吸の停止及び呼吸の再開を生体情報測定装置１０に通知する。以降では、呼吸の停止を通知するボタンを「呼吸の停止ボタン」といい、呼吸の再開を通知するボタンを「呼吸の再開ボタン」という。
【０１００】
なお、呼吸の停止及び再開を必ずしもボタンで通知する必要はなく、例えばタッチパネルの押下、キーボードの押下、又はマウスの操作でＣＰＵ２１に通知してもよい。また、呼吸の停止と再開のタイミングは必ずしも被測定者等が自ら指示する必要はなく、後述するように、カウンタやタイマ等によって生体情報測定装置１０側で行ってもよい。
【０１０１】
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)、又はプロジェクタ等の表示装置が用いられる。
【０１０２】
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、例えば呼吸の基準リズムを被測定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。
【０１０３】
例えば呼吸の基準リズムを被測定者に音声で報知する場合、表示ユニット２８の代わりにスピーカーユニットを接続してもよい。また、例えば呼吸の基準リズムを被測定者に体感を通して報知する場合、表示ユニット２８の代わりに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、スピーカーユニット、及び振動ユニットのように、呼吸の基準リズムを被測定者に報知するユニットを２つ以上組み合わせて、呼吸の基準リズムを被測定者に報知してもよい。
【０１０４】
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は無線ＬＡＮ(Local Area Network)の他、約１０ｍ前後の見通し距離の通信に用いられるブルートゥース（登録商標）や約１０ｃｍ前後の近接距離の通信に用いられる近距離無線通信(Near Field Communication：ＮＦＣ)等に対応してもよい。
【０１０５】
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、必ずしも通信ユニット２９をＩ／Ｏ２５に接続する必要はない。
【０１０６】
Ｉ／Ｏ２５に接続されるユニットは上述した例に限られず、例えば心拍出量やLFCTといった生体情報の測定結果を印字する印字ユニット等、他のユニットをＩ／Ｏ２５に接続してもよい。
【０１０７】
次に、図９及び図１０を用いて、生体情報測定装置１０の動作について説明する。
【０１０８】
図９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、被測定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測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１０９】
図１０は、図９に示した測定処理が実行される場合の被測定者の呼吸状態（波形８０）と、酸素飽和度の変化例（波形８２）を示す図である。
【０１１０】
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被測定者の酸素飽和度を測定し続ける。
【０１１１】
また、上述したように、呼吸の基準リズムを報知する報知手段に制約はないが、特に断りがない場合、ここでは一例として表示ユニット２８を用いて被測定者に報知するものとする。
【０１１２】
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、測定処理を実行する。
【０１１３】
まず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ２１は表示ユニット２８を制御して、被測定者に吸気を開始するように指示する画像を表示することで、被測定者に吸気の開始タイミングを報知する。当該処理により、被測定者が吸気を開始することになる。例えば図１０に示す時刻ｔ-2が吸気の開始を報知した時刻となる。
【０１１４】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ２１はタイマ１５を起動して、被測定者に吸気の開始を報知してからの経過時間を測定する。ＣＰＵ２１は、例えばＣＰＵ２１に内蔵されるタイマ機能を用いて経過時間を測定してもよく、また、Ｉ／Ｏ２５に接続される外部のタイマユニットを用いて経過時間を測定してもよい。
【０１１５】
ステップＳ３０において、ＣＰＵ２１は被測定者の吸気の開始に伴い、吸気の回数を計測する吸気カウンタを１つカウントアップする。吸気カウンタはＲＡＭ２３に記憶されており、測定処理を開始する毎に“０”に初期化されている。１回の吸気と１回の呼気の組み合わせを呼吸１回とすれば、吸気カウンタは吸気の回数を表すと共に、呼吸の回数を表すカウンタでもある。
【０１１６】
ステップＳ４０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２０で起動したタイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ1であるか否かを判定する。閾値Ｔ1は、被測定者に呼吸の停止を報知するまでの呼吸の基準リズムにおける吸気の長さを規定する値である。閾値Ｔ1は、心拍出量の測定に伴って被測定者に生じる緊張が和らぐような呼吸となるように予め設定された値であり、生体情報測定装置１０の実機による実験等により求められ、例えば不揮発性メモリ２４に記憶される。
【０１１７】
安静時には、これ以上吸気できないといった状態、すなわち息を吸い切った状態まで吸気することはないため、安静時の呼吸状態に近づくように、閾値Ｔ1は、被測定者が息を吸い切った状態とならない程度の値に設定することが好ましい。
【０１１８】
タイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ1未満の場合、被測定者の吸気の長さが閾値Ｔ1で表される期間に達していないことになるため、ステップＳ４０の判定処理を繰り返し実行して、タイマ１５のタイマ値Ｔを監視する。
【０１１９】
一方、タイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ1である場合には、被測定者の吸気の長さが閾値Ｔ1で表される期間に達したことになるため、ステップＳ５０に移行する。
【０１２０】
ステップＳ５０において、ＣＰＵ２１は表示ユニット２８を制御して、今度は被測定者に呼気を開始するように指示する画像を表示することで、被測定者に呼気の開始タイミングを報知する。当該処理により、被測定者が呼気を開始することになる。例えば図１０に示す時刻ｔ-1が、呼気の開始を報知した時刻となる。
【０１２１】
ステップＳ６０において、ＣＰＵ２１はタイマ１５を停止した後、再び起動して、被測定者に呼気の開始を報知してからの経過時間を測定する。
【０１２２】
ステップＳ７０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ６０で起動したタイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ2であるか否かを判定する。閾値Ｔ2は、被測定者に呼吸の停止を報知するまでの呼吸の基準リズムにおける呼気の長さを規定する値である。閾値Ｔ2は、心拍出量の測定に伴って被測定者に生じる緊張が和らぐような呼吸となるように予め設定された値であり、生体情報測定装置１０の実機による実験等により求められ、例えば不揮発性メモリ２４に記憶される。
【０１２３】
安静時には、これ以上呼気できないといった状態、すなわち息を吐き切った状態まで呼気することはないため、安静時の呼吸状態に近づくように、閾値Ｔ2は、被測定者が息を吐き切った状態とならない程度の値に設定することが好ましい。
【０１２４】
タイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ2未満の場合、被測定者の呼気の長さが閾値Ｔ2で表される期間に達していないことになるため、ステップＳ７０の判定処理を繰り返し実行して、タイマ１５のタイマ値Ｔを監視する。
【０１２５】
一方、タイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ2である場合には、被測定者の呼気の長さが閾値Ｔ2で表される期間に達したことになるため、ステップＳ８０に移行する。
【０１２６】
なお、閾値Ｔ2の値は、閾値Ｔ1の値よりも大きい値に設定される。これにより、被測定者の呼吸が、吸気の長さよりも呼気の長さの方が長くなるように誘導されることになる。吸気よりも呼気の長さを長くした場合、交感神経に比べて副交感神経の方が活発に活動し始めることから、緊張が和らぎやすくなる。
【０１２７】
ステップＳ８０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ３０で更新される吸気カウンタのカウンタ値Ｎが閾値Ｎ1であるか否かを判定する。閾値Ｎ1は、心拍出量の測定指示を受け付けてから被測定者に呼吸の停止を報知するまでの呼吸の回数を規定した値であり、心拍出量の測定に伴って被測定者に生じる緊張が和らぐような呼吸の回数、例えば、数回から数十回程度に設定される。閾値Ｎ1は、例えば不揮発性メモリ２４に記憶される。
【０１２８】
吸気カウンタのカウンタ値Ｎが閾値Ｎ1未満の場合、被測定者は閾値Ｎ1で表される回数まで呼吸を繰り返していないため、ステップＳ１０に移行する。
【０１２９】
一方、ステップＳ１０〜Ｓ８０を繰り返し実行して被測定者の呼吸の回数が閾値Ｎ1に達した場合、ステップＳ９０に移行する。
【０１３０】
ステップＳ９０において、ＣＰＵ２１は表示ユニット２８を制御して、被測定者に呼吸を停止するように指示する画像を表示することで、被測定者に呼吸の停止タイミングを報知する。当該処理により、被測定者が呼吸を停止することになる。すなわち、図１０に示す時刻ｔ0が呼吸の停止を報知した時刻となる。なお、被測定者に呼吸を停止するように指示する画像を表示した時点を時刻ｔ0としてもよいし、表示された画像に基づき、被測定者等が自ら呼吸の停止ボタン等で呼吸を停止したことを示した時点を時刻ｔ0としてもよい。
【０１３１】
ステップＳ１００において、ＣＰＵ２１はタイマ１５を停止した後、再び起動して、被測定者に呼吸の停止を報知してからの経過時間を測定する。
【０１３２】
ステップＳ１１０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１００で起動したタイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ3であるか否かを判定する。閾値Ｔ3は、呼吸の停止期間を規定する規定時間であり、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、例えば不揮発性メモリ２４に記憶される。
【０１３３】
タイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ3未満の場合、被測定者が呼吸を停止してからの経過時間が規定時間に達していないため、ステップＳ１１０の判定処理を繰り返し実行して、タイマ１５のタイマ値Ｔを監視する。
【０１３４】
一方、タイマ１５のタイマ値Ｔが閾値Ｔ3である場合には、被測定者が呼吸を停止してからの経過時間が規定時間に達したため、ステップＳ１２０に移行する。
【０１３５】
ステップＳ１２０において、ＣＰＵ２１は表示ユニット２８を制御して、被測定者に呼吸を再開するように指示する画像を表示することで、被測定者に呼吸の再開タイミングを報知する。当該処理により、被測定者が呼吸を再開することになる。すなわち、図１０に示す時刻ｔ1が呼吸の再開を報知した時刻となる。なお、被測定者に呼吸を再開するように指示する画像を表示した時点を時刻ｔ1としてもよいし、表示された画像に基づき、被測定者等が自ら呼吸の再開ボタン等で呼吸を再開したことを示した時点を時刻ｔ1としてもよい。
【０１３６】
呼吸の停止を報知する報知タイミングを考慮せずに呼吸の停止を報知した場合、被測定者は息を吸った状態で呼吸を停止することがある。この場合、呼吸の再開が報知されると、被測定者は呼気から始めるため、呼吸の再開時に吸気から始める場合と比較して、測定したLFCTが実際のLFCTよりも長くなり、LFCTの測定精度が低下することになる。
【０１３７】
しかしながら、ＣＰＵ２１は、被測定者が呼気し終えた後で、かつ、吸気を開始する前に呼吸を停止するように被測定者に報知しているため、被測定者はステップＳ１２０で呼吸の再開が報知された場合、吸気から開始することになる。
【０１３８】
ＣＰＵ２１は、被測定者に呼吸の再開タイミングを報知した時刻を時刻ｔ1としてＲＡＭ２３に記憶する。
【０１３９】
ステップＳ１３０において、ＣＰＵ２１は酸素飽和度の変化を監視し、酸素飽和度の変曲点を検知した時点の時刻ｔ2を取得して、取得した時刻ｔ2をＲＡＭ２３に記憶する。ＣＰＵ２１は、酸素飽和度の変曲点の出現時刻ｔ2と、ステップＳ１２０でＲＡＭ２３に記憶した呼吸の再開時刻ｔ1の差分をLFCTとして取得する。具体的には、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１２０で被測定者に呼吸の再開を報知した後、タイマ１５を停止してから再び起動して、被測定者に呼吸の再開を報知してから酸素飽和度の変曲点が検知されるまでの経過時間をLFCTとして取得すればよい。
【０１４０】
ステップＳ１４０において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１３０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９に示した測定処理を終了する。
【０１４１】
なお、被測定者は緊張すると、安静時における呼吸の周期よりも呼吸の周期が短くなる傾向が見られる。呼吸の周期が短くなると呼吸のリズムが変化するため、安静時に比べてLFCTの測定精度が低下することになる。一方、こうした緊張状態では、被測定者は生体情報測定装置１０が報知するタイミングよりも早めに呼吸を行う傾向が見られる。
【０１４２】
したがって、生体情報測定装置１０は、被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間は、被測定者の呼吸の周期が安静時における呼吸の周期よりも長い周期となるように、閾値Ｔ1及び閾値Ｔ2を設定しておくことが好ましい。
【０１４３】
被測定者の呼吸の周期を安静時における呼吸の周期より長めに誘導することで、緊張により短くなった呼吸の周期が、安静時における呼吸の周期に近づくことがある。
【０１４４】
なお、安静時における被測定者の呼吸の周期は、被測定者に呼吸センサ等を取り付けることで予め取得しておき、取得した被測定者毎の呼吸の周期を不揮発性メモリ２４に記憶しておけばよい。生体情報測定装置１０は、例えば報知する呼吸の周期が安静時における被測定者の呼吸の周期より長くなるように、自律的に閾値Ｔ1及び閾値Ｔ2を設定してもよいし、生体情報測定装置１０の使用者が、報知する呼吸の周期が安静時における被測定者の呼吸の周期より長くなるような閾値Ｔ1及び閾値Ｔ2を設定してもよい。
【０１４５】
閾値Ｔ1、閾値Ｔ2、閾値Ｔ3、及び閾値Ｎ1といった各種パラメータは、入力ユニット２７を介して設定することも、通信ユニット２９を介して外部装置から設定すること可能である。
【０１４６】
図１１は、図９に示した測定処理によって、表示ユニット２８に表示される呼吸の基準リズムの報知形態の一例を示す図である。
【０１４７】
表示ユニット２８における呼吸の基準リズムの報知形態は、図１１に示すように、例えば波形８０、棒グラフ８４、又は円グラフ８６等によって表される。
【０１４８】
図１１の例では、波形８０が減少から増加に転じる変曲点（極小点ともいう：時刻ｔ-2）が吸気の開始時期を表し、波形８０が増加から減少に転じる変曲点（極大点ともいう：時刻ｔ-1）が呼気の開始時期を表す。また、波形８０が減少したまま変化が見られなくなる最初の箇所（時刻ｔ0）が呼吸の停止時期を表し、波形８０の変化が見られなくなった状態から増加に転じる箇所（時刻ｔ1）が呼吸の再開時期を表す。
【０１４９】
棒グラフ８４で呼吸の基準リズムを表す場合、斜線が施された棒グラフ８４の高さによって呼吸の基準リズムが表される。棒グラフ８４の高さが減少から増加に転じる場合（時刻ｔ-2）が吸気の開始時期を表し、棒グラフ８４の高さが増加から減少に転じる場合（時刻ｔ-1）が呼気の開始時期を表す。また、棒グラフ８４の高さが減少し、バツ印が表示された場合（時刻ｔ0）が呼吸の停止時期を表し、バツ印の表示から上向きの矢印の表示に変わった場合（時刻ｔ1）が呼吸の再開時期を表す。
【０１５０】
円グラフ８６で呼吸の基準リズムを表す場合、円グラフ８６の大きさによって呼吸の基準リズムが表される。円グラフ８６の大きさが減少から増加に転じる場合（時刻ｔ-2）が吸気の開始時期を表し、円グラフ８６の大きさが増加から減少に転じる場合（時刻ｔ-1）が呼気の開始時期を表す。また、円グラフ８６の大きさが減少し、バツ印が表示された場合（時刻ｔ0）が呼吸の停止時期を表し、円グラフ８６に上向きの矢印の表示が行われた場合（時刻ｔ1）が呼吸の再開時期を表す。
【０１５１】
図１１に示した呼吸の基準リズムの表示は一例であって、被測定者が呼吸の基準リズムを視覚によって認識できるものであればどのような報知形態が用いられてもよく、図１１に示した例に限定されるものではない。例えば、吸気の開始時期には「息を吸って」という文字情報を表示し、呼気の開始時期には「息を吐いて」といった文字情報を表示してもよく、呼気及び吸気の開始、並びに、呼吸停止及び呼吸再開までの時間を数字でカウントダウンしながら表示してもよい。更に、例えば波形８０と棒グラフ８４というように、複数の報知形態を組み合わせてもよい。
【０１５２】
表示ユニット２８による呼吸の基準リズムの報知の他、生体情報測定装置１０は、音声及び振動を用いて被測定者に呼吸の基準リズムを報知するようにしてもよい。
【０１５３】
音声による呼吸の基準リズムの報知には、例えばブザー音や人の声が用いられ、生体情報測定装置１０は図示しないスピーカーユニットから、呼気及び吸気の開始、並びに、呼吸停止及び呼吸再開に対してそれぞれ異なる音声を通知する。具体的には、ブザー音を用いる場合、例えばブザー音の長さ、音の高さ、及び回数の少なくとも１つを変化させる。人の声を用いる場合、例えば「吸って」、「吐いて」というように、被測定者に呼びかける言葉の内容を変化させる。
【０１５４】
このように本実施の形態に係る生体情報測定装置１０によれば、被測定者の呼吸のリズムが、呼吸状態に応じて測定値が変化する心拍出量のような生体情報の測定に適したリズムに近づくように基準のリズムを報知して、被測定者の呼吸のリズムを誘導する。
【０１５５】
＜第２実施形態＞
第１実施形態に係る生体情報測定装置１０は、呼吸状態に応じて測定値が変化する生体情報の測定に適した呼吸の基準リズムを被測定者に報知するが、報知した呼吸の基準リズムに被測定者の呼吸のリズムが近づいているか否かをフィードバックする手段を備えていなかった。
【０１５６】
第２実施形態では被測定者の呼吸のリズムを検出し、被測定者の呼吸のリズムに応じて、呼吸の基準リズムを調整する生体情報測定装置１０Ａについて説明する。
【０１５７】
図１２は、生体情報測定装置１０Ａの構成例を示す図である。図１２に示す生体情報測定装置１０Ａの構成が、図４に示した生体情報測定装置１０の構成と異なる点は、検出部１９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。
【０１５８】
検出部１９は、被測定者の呼吸のリズムを検出し、検出した呼吸のリズムを通知部１６に通知する。具体的には、検出部１９は、被測定者に装着された呼吸センサのように呼吸のリズムを測定する測定センサのセンサ値を取得して、被測定者の呼吸のリズムを検出する。
【０１５９】
検出部１９から被測定者の呼吸のリズムを受け付けた通知部１６は、閾値Ｔ1、閾値Ｔ2、閾値Ｔ3、及び閾値Ｎ1といった各種パラメータによって予め規定されている呼吸の基準リズムを被測定者の呼吸のリズムに応じて調整し、調整後の呼吸の基準リズムを被測定者に通知する。
【０１６０】
なお、生体情報測定装置１０Ａにおける電気系統の要部構成は、図８に示した生体情報測定装置１０における電気系統の要部構成例と同じ構成を備える。
【０１６１】
次に、図１３を用いて、生体情報測定装置１０Ａの動作について説明する。
【０１６２】
図１３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、被測定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測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１６３】
図１３に示すフローチャートが、図９に示した生体情報測定装置１０の測定処理におけるフローチャートと異なる点は、ステップＳ４２、Ｓ４４、Ｓ７２、Ｓ７４、Ｓ７６、及びＳ７８が追加された点であり、その他の処理は図９に示したフローチャートと同じである。
【０１６４】
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前から被測定者の呼吸のリズムを検出し、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被測定者の酸素飽和度を測定し続ける。
【０１６５】
ステップＳ４０の判定処理で、被測定者の吸気の長さが閾値Ｔ1で表される期間に達していないと判定された場合、ステップＳ４２が実行される。
【０１６６】
ステップＳ４２において、ＣＰＵ２１は、検出した被測定者の呼吸のリズムから得られる被測定者の呼吸の波形８０を参照して、ステップＳ１０で被測定者に吸気の開始タイミングを報知した時刻をまたいで予め設定された第１監視期間内に、被測定者が吸気を開始した箇所に対応する極小点が存在するか否かを判定する。
【０１６７】
第１監視期間に極小点が存在しない場合、被測定者はまだ呼気から吸気に転じていないことからステップＳ４０に移行し、引き続き被測定者の呼吸状態を監視する。
【０１６８】
一方、第１監視期間に極小値が存在する場合には、被測定者が吸気を開始したことになるため、ステップＳ４４に移行する。
【０１６９】
ステップＳ４４において、ＣＰＵ２１は、極小値が現れた時刻と、ステップＳ１０で被測定者に吸気の開始タイミングを報知した時刻とのずれ量Ｈ1を算出して、ずれ量Ｈ1をＲＡＭ２３に記憶する。なお、第１監視期間は、ステップＳ１０で被測定者に吸気の開始タイミングを報知した時刻をまたいで設定されるため、吸気の開始が指示される前に、被測定者が吸気を開始した場合であっても、ずれ量Ｈ1が取得される。したがって、第１監視期間の中央を、被測定者に吸気の開始タイミングを報知した時刻に合わせる場合、第１監視期間を、想定されるずれ量Ｈ1の最大値の２倍以上の期間に設定することが好ましい。
【０１７０】
また、ステップＳ７０の判定処理で、被測定者の呼気の長さが閾値Ｔ2で表される期間に達していないと判定された場合、ステップＳ７２が実行される。
【０１７１】
ステップＳ７２において、ＣＰＵ２１は、検出した被測定者の呼吸のリズムから得られる被測定者の呼吸の波形８０を参照して、ステップＳ５０で被測定者に呼気の開始タイミングを報知した時刻をまたいで予め設定された第２監視期間内に、被測定者が呼気を開始した箇所に対応する極大点が存在するか否かを判定する。
【０１７２】
第２監視期間に極大点が存在しない場合、被測定者はまだ吸気から呼気に転じていないことからステップＳ７０に移行し、引き続き被測定者の呼吸状態を監視する。
【０１７３】
一方、第２監視期間に極大値が存在する場合には、被測定者が呼気を開始したことになるため、ステップＳ７４に移行する。
【０１７４】
ステップＳ７４において、ＣＰＵ２１は、極大値が現れた時刻と、ステップＳ５０で被測定者に呼気の開始タイミングを報知した時刻とのずれ量Ｈ2を算出して、ずれ量Ｈ2をＲＡＭ２３に記憶する。なお、第２監視期間は、ステップＳ５０で被測定者に呼気の開始タイミングを報知した時刻をまたいで設定されるため、呼気の開始が指示される前に、被測定者が呼気を開始した場合であっても、ずれ量Ｈ2が取得される。したがって、第２監視期間の中央を、被測定者に呼気の開始タイミングを報知した時刻に合わせる場合、第２監視期間を、想定されるずれ量Ｈ2の最大値の２倍以上の期間に設定することが好ましい。
【０１７５】
ステップＳ７０の判定処理で、被測定者の呼気の長さが閾値Ｔ2で表される期間に達したと判定された場合、ステップＳ７６が実行される。
【０１７６】
ステップＳ７６において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ４４で算出したずれ量Ｈ1と、ステップＳ７４で算出したずれ量Ｈ2の合計（以降、「呼吸のずれ量」という）が、規定ずれ量Ｈより大きいか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ２１は、被測定者の呼吸のリズムが基準リズムに近づいているか否かを、呼吸のずれ量から判定する。規定ずれ量Ｈは、呼吸のずれ量が当該値以下の場合、生体情報測定装置１０ＡにおけるLFCTの測定精度が予め定めた精度以上となるような値に設定される。
【０１７７】
呼吸のずれ量が規定ずれ量Ｈより大きい場合、すなわち、被測定者の呼吸のリズムが基準リズムからずれている場合には、ステップＳ７８に移行する。
【０１７８】
被測定者の呼吸のリズムが基準リズムからずれている場合、被測定者が呼吸を閾値Ｎ1繰り返し行ったとしても、被測定者の呼吸のリズムが基準リズムに近づいている場合と比較して、心拍出量の測定に伴って被測定者に生じる緊張がほぐれないことがある。
【０１７９】
したがって、ステップＳ７８において、ＣＰＵ２１は、閾値Ｎ1の値を現在の値よりも大きく設定する。この場合、ＣＰＵ２１は、規定ずれ量Ｈと呼吸のずれ量の差分が大きくなるに従って、閾値Ｎ1に加算する値を大きくしてもよい。すなわち、被測定者の呼吸のリズムと、基準リズムとのずれが大きくなるに従って、呼吸の基準リズムを報知し始めてから被測定者に呼吸の停止を報知するまでの期間が長くなるように、被測定者の呼吸の回数を調整する。
【０１８０】
一方、呼吸のずれ量が規定ずれ量Ｈ以下の場合、すなわち、被測定者の呼吸のリズムが基準リズムに近づいている場合には、ステップＳ７８の処理を実行することなく、ステップＳ８０に移行する。
【０１８１】
以降は既に説明したように、被測定者の呼吸の回数が閾値Ｎ1に達した場合、被測定者に呼吸の停止、及び呼吸の再開を報知してLFCTを取得した後、心拍出量を測定して、図１３に示す測定処理を終了する。
【０１８２】
ここでは一例として、呼吸のずれ量をずれ量Ｈ1とずれ量Ｈ2の合計としたが、被測定者の呼吸のリズムと基準リズムとのずれを定量的に表す他の値を用いてもよい。例えばずれ量Ｈ1及びずれ量Ｈ2の何れか一方を呼吸のずれ量としてもよく、また、ずれ量Ｈ1及びずれ量Ｈ2の累積値を呼吸のずれ量としてもよい。
【０１８３】
更には、呼吸のずれ量が規定ずれ量Ｈを超えた後に、規定ずれ量Ｈと呼吸のずれ量の差分が小さくなっていった場合には、閾値Ｎ1の値が現在の値よりも小さくなるように、閾値Ｎ1の値を調整してもよい。
【０１８４】
また、ＣＰＵ２１は、規定ずれ量Ｈと呼吸のずれ量の差分が予め定めた許容範囲を超えた場合、被測定者に呼吸を基準リズムに合わせるように注意喚起する指示を報知してもよい。
【０１８５】
このように本実施の形態に係る生体情報測定装置１０Ａによれば、被測定者の呼吸のリズムを検出し、被測定者の呼吸のリズムに応じて調整した呼吸の基準リズムを被測定者に報知する。
【０１８６】
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。
【０１８７】
また、各実施の形態では、一例として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９及び図１３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、検出処理の高速化が図られる。
【０１８８】
また、上述した実施の形態では、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、コンピュータで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、実施の形態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、実施の形態に係る生体情報測定プログラムを、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)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実施の形態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。
【符号の説明】
【０１８９】
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  受付部
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  検出部
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
９８  赤色領域
９９  赤外線領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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