(57)【要約】【課題】簡便な手法によって血液酸素飽和度に係る情報を取得する。【解決手段】発光部２１は、第１波長λ１を有する第１の光、および第２波長λ２を有する第２の光を出射する。受光部２２は、被検者の生体組織３０を通過または反射した第１の光および第２の光の強度に応じて、それぞれ第１信号および第２信号を出力する。第１演算部４１は、第１信号に基づいて第１の光の減光度Ａ１を取得し、第２信号に基づいて第２の光の減光度Ａ２を取得する。第２演算部４２は、第１の光の減光度Ａ１および第２の光の減光度Ａ２に基づいて、血液由来の減光度Ａｂを取得する。第３演算部４３は、生体組織の圧迫に伴う血液由来の減光度Ａｂの変化量ΔＡｂに基づいて、血液酸素飽和度Ｓに係る情報を取得する。出力部１４は、取得された情報を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体信号の測定システムであって、
第１波長を有する第１の光、および第２波長を有する第２の光を出射する発光部と、
被検者の生体組織を通過または反射した前記第１の光および前記第２の光の受光強度に応じて、それぞれ第１信号および第２信号を出力する受光部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度および前記第２の光の減光度に基づいて、血液由来の減光度を取得する第２演算部と、
前記生体組織の圧迫に伴う前記血液由来の減光度の変化量に基づいて、血液酸素飽和度に係る情報を取得する第３演算部と、
取得された前記情報を出力する出力部とを備える、測定システム。
【請求項２】
前記第３演算部は、前記血液由来の減光度の変化が増加であるか減少であるかに基づいて、前記血液酸素飽和度の基準値に対する高低を特定する、請求項１に記載の測定システム。
【請求項３】
前記減光度の変化の量が所定値を上回る場合に、前記第３演算部による前記情報の取得が自動的に開始される、請求項１または２に記載の測定システム。
【請求項４】
前記生体組織を圧迫できるように、前記被検者に装着可能とされたカフと、
前記カフの内部の気圧を制御するカフ圧制御部とを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定システム。
【請求項５】
生体信号の測定装置であって、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、および当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号を受け付ける信号受付部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度および前記第２の光の減光度に基づいて、血液由来の減光度を取得する第２演算部と、
前記生体組織の圧迫に伴う前記血液由来の減光度の変化量に基づいて、血液酸素飽和度に係る情報を取得する第３演算部と、
取得された前記情報を出力する出力部とを備える、測定装置。
【請求項６】
生体信号の測定装置を制御するプログラムであって、
前記測定装置は、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、および当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号を受け付ける信号受付部と、
前記信号受付部と接続されたコンピュータと、
前記コンピュータと接続された出力部とを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得する第１演算部、
前記第１の光の減光度および前記第２の光の減光度に基づいて、血液由来の減光度を取得する第２演算部、および
前記生体組織の圧迫に伴う前記血液由来の減光度の変化量に基づいて、血液酸素飽和度に係る情報を取得する第３演算部として動作させ、
さらに取得された前記情報を前記出力部より出力させる、プログラム。
【請求項７】
生体信号の測定システムであって、
第１波長を有する第１の光、第２波長を有する第２の光、および第３波長を有する第３の光を出射する発光部と、
生体組織を通過または反射した前記第１の光、前記第２の光、および前記第３の光の受光強度に応じて、それぞれ第１信号、第２信号、および第３信号を出力する受光部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得し、前記第３信号に基づいて前記第３の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第１の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第１減光度を取得し、前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第２の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第２減光度を取得する第２演算部と、
前記第１減光度および前記第２減光度に基づいて、血液酸素飽和度を特定する第３演算部と、
特定された前記血液酸素飽和度を出力する出力部とを備える、測定システム。
【請求項８】
前記血液酸素飽和度の特定を前記第３演算部に定期的に行なわせる監視部を備える、請求項７に記載の測定システム。
【請求項９】
前記生体組織よりも血流の上流側を圧迫できるように、前記被検者に装着可能とされた第１カフと、
前記第１カフの内部の気圧を制御するカフ圧制御部とを備える、請求項７または８に記載の測定システム。
【請求項１０】
前記監視部は、前記出力部を通じて前記生体組織を圧迫するタイミングを報知する、請求項８または９に記載の測定システム。
【請求項１１】
前記生体組織を圧迫可能に前記被検者に装着される第２カフを備え、
前記カフ圧制御部は、所定のタイミングで前記第２カフの内部の気圧を制御する、請求項９に記載の測定システム。
【請求項１２】
生体信号の測定装置であって、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号、および当該生体組織を通過または反射した第３波長を有する第３の光の強度に対応する第３信号を受け付ける信号受付部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得し、前記第３信号に基づいて前記第３の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第１の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第１減光度を取得し、前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第２の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第２減光度を取得する第２演算部と、
前記第１減光度および前記第２減光度に基づいて、血液酸素飽和度を特定する第３演算部と、
特定された前記血液酸素飽和度を出力する出力部とを備える、測定装置。
【請求項１３】
生体信号の測定装置を制御するプログラムであって、
前記測定装置は、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号、および当該生体組織を通過または反射した第３波長を有する第３の光の強度に対応する第３信号を受け付ける信号受付部と、
前記信号受付部と接続されたコンピュータと、
前記コンピュータと接続された出力部とを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得し、前記第３信号に基づいて前記第３の光の減光度を取得する第１演算部、
前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第１の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第１減光度を取得し、前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第２の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第２減光度を取得する第２演算部、および
前記第１減光度および前記第２減光度に基づいて、血液酸素飽和度を特定する第３演算部として動作させ、
さらに特定された前記血液酸素飽和度を前記出力部より出力させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号測定システムに関する。特に生体の一例としての被検者より取得した生体信号に基づいて、血液酸素飽和度を特定するシステムに関する。また本発明は、当該システムに用いられる生体信号測定装置、および当該装置を制御するプログラムに関する。
【０００２】
血液の酸素化の程度を測定することは、生体組織への血液供給が十分に行なわれているかを判断するために重要である。動脈血液の酸素化の程度すなわち動脈血酸素飽和度は、パルスオキシメータを用いて容易に測定できるようになっている。しかしながら、静脈血液まで含めた血液全体の酸素化の程度すなわち血液酸素飽和度を測定するにあたっては、ＮＩＲＳ（Near Infra-Red Spectroscopy：近赤外分光法）センサが一般に用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６２１３９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＩＲＳセンサによる測定の場合、生体組織中を通過する複数の近赤外光の光路長が波長ごとに異なる。また血液以外の組織（皮膚など）による減光の影響が測定結果に含まれる。そのため血液酸素飽和度について定性的な知見を得ることができるものの、定量性のある測定値を得ることができない。
【０００５】
よって本発明は、簡便な手法によって血液酸素飽和度に係る情報を取得しうる技術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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、生体信号の測定システムであって、
第１波長を有する第１の光、および第２波長を有する第２の光を出射する発光部と、
被検者の生体組織を通過または反射した前記第１の光および前記第２の光の受光強度に応じて、それぞれ第１信号および第２信号を出力する受光部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度および前記第２の光の減光度に基づいて、血液由来の減光度を取得する第２演算部と、
前記生体組織の圧迫に伴う前記血液由来の減光度の変化量に基づいて、血液酸素飽和度に係る情報を取得する第３演算部と、
取得された前記情報を出力する出力部とを備える。
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第２の態様は、生体信号の測定装置であって、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、および当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号を受け付ける信号受付部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度および前記第２の光の減光度に基づいて、血液由来の減光度を取得する第２演算部と、
前記生体組織の圧迫に伴う前記血液由来の減光度の変化量に基づいて、血液酸素飽和度に係る情報を取得する第３演算部と、
取得された前記情報を出力する出力部とを備える。
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第３の態様は、生体信号の測定装置を制御するプログラムであって、
前記測定装置は、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、および当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号を受け付ける信号受付部と、
前記信号受付部と接続されたコンピュータと、
前記コンピュータと接続された出力部とを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得する第１演算部、
前記第１の光の減光度および前記第２の光の減光度に基づいて、血液由来の減光度を取得する第２演算部、および
前記生体組織の圧迫に伴う前記血液由来の減光度の変化量に基づいて、血液酸素飽和度に係る情報を取得する第３演算部として動作させ、
さらに取得された前記情報を前記出力部より出力させる。
【０００９】
例えば前記第３演算部は、前記血液由来の減光度の変化が増加であるか減少であるかに基づいて、前記血液酸素飽和度の基準値に対する高低を特定する。
【００１０】
生体組織の圧迫に伴う血液由来の減光度の変化量が、血液酸素飽和度の関数であることを利用すれば、血液酸素飽和度の絶対値を特定することはできないものの、血液酸素飽和度の高低について一定の判定結果を得ることができる。この判定結果を得るために操作者が行なう実質的な作業は、例えばパルスオキシメトリに用いる既存のプローブを被検者の生体組織に装着して圧迫するのみである。すなわち特殊なプローブの用意や特殊な作業を要することなく、例えばトリアージ（識別救急）の現場において、優先度の迅速な決定に寄与しうる。
【００１１】
前記減光度の変化の量が所定値を上回る場合に、前記第３演算部による前記情報の取得が自動的に開始される構成としてもよい。
【００１２】
血液由来の減光度に大きな変化が生じた場合は、生体組織の圧迫が行なわれた蓋然性が高いと判断できる。この判断に基づいて血液酸素飽和度に係る情報の取得を自動的に行なうこととすれば、操作者の負担をさらに軽減することができる。
【００１３】
前記生体組織を圧迫できるように、前記被検者に装着可能とされたカフと、前記カフの内部の気圧を制御するカフ圧制御部とを備える構成としてもよい。
【００１４】
この場合、操作者や繰返し回数によらず、常に一定の条件で圧迫を行なうことができる。したがって、より正確に血液酸素飽和度に係る情報を取得することができる。
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第４の態様は、生体信号の測定システムであって、
第１波長を有する第１の光、第２波長を有する第２の光、および第３波長を有する第３の光を出射する発光部と、
生体組織を通過または反射した前記第１の光、前記第２の光、および前記第３の光の受光強度に応じて、それぞれ第１信号、第２信号、および第３信号を出力する受光部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得し、前記第３信号に基づいて前記第３の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第１の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第１減光度を取得し、前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第２の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第２減光度を取得する第２演算部と、
前記第１減光度および前記第２減光度に基づいて、血液酸素飽和度を特定する第３演算部と、
特定された前記血液酸素飽和度を出力する出力部とを備える。
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第５の態様は、生体信号の測定装置であって、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号、および当該生体組織を通過または反射した第３波長を有する第３の光の強度に対応する第３信号を受け付ける信号受付部と、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得し、前記第３信号に基づいて前記第３の光の減光度を取得する第１演算部と、
前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第１の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第１減光度を取得し、前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第２の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第２減光度を取得する第２演算部と、
前記第１減光度および前記第２減光度に基づいて、血液酸素飽和度を特定する第３演算部と、
特定された前記血液酸素飽和度を出力する出力部とを備える。
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第６の態様は、生体信号の測定装置を制御するプログラムであって、
前記測定装置は、
被検者の生体組織を通過または反射した第１波長を有する第１の光の強度に対応する第１信号、当該生体組織を通過または反射した第２波長を有する第２の光の強度に対応する第２信号、および当該生体組織を通過または反射した第３波長を有する第３の光の強度に対応する第３信号を受け付ける信号受付部と、
前記信号受付部と接続されたコンピュータと、
前記コンピュータと接続された出力部とを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、
前記第１信号に基づいて前記第１の光の減光度を取得し、前記第２信号に基づいて前記第２の光の減光度を取得し、前記第３信号に基づいて前記第３の光の減光度を取得する第１演算部、
前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第１の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第１減光度を取得し、前記第１の光の減光度、前記第２の光の減光度、および前記第３の光の減光度から選ばれた第２の組合せに係る２つの減光度の差分に基づいて血液由来の第２減光度を取得する第２演算部、および
前記第１減光度および前記第２減光度に基づいて、血液酸素飽和度を特定する第３演算部として動作させ、
さらに特定された前記血液酸素飽和度を前記出力部より出力させる。
【００１８】
３種の波長を用いて２種の血液由来の減光度を取得することにより、吸光係数と血液酸素飽和度の関係のみを抽出し、血液酸素飽和度の絶対値を特定することができる。この判定結果を得るために操作者が行なう実質的な作業は、例えば３波長以上で測定するパルスオキシメトリ用プローブを被検者の生体組織に装着するのみである。すなわち特殊なプローブの用意や特殊な作業を要することなく、多波長パルスオキシメータを用いて迅速に血液酸素飽和度を特定することができる。
【００１９】
前記血液酸素飽和度の特定を前記第３演算部に定期的に行なわせる監視部を備える構成としてもよい。
【００２０】
この場合、被検者の末梢循環の状態を連続的に監視することが可能となり、手術中や集中治療室における患者の容体把握の助けとなる。
【００２１】
前記生体組織よりも血流の上流側を圧迫できるように、前記被検者に装着可能とされた第１カフと、前記第１カフの内部の気圧を制御するカフ圧制御部とを備える構成としてもよい。
【００２２】
この場合、生体組織への血流が遮断された状態で血液酸素飽和度の経時変化を観察することにより、生体組織の酸素消費速度についての指標を得ることができ、例えば糖尿病や敗血症などの組織の代謝に障害が発生する疾患の診断に応用可能である。
【００２３】
前記監視部は、前記出力部を通じて前記生体組織を圧迫するタイミングを報知する構成としてもよい。
【００２４】
血液酸素飽和度の正確な特定にあたっては、生体組織の圧迫をその都度行なうことが望ましい。上記の構成によれば、操作者は報知に基づいて圧迫を行なえばよいため、定期的な血液酸素飽和度の特定を確実に行なうことができる。
【００２５】
あるいは前記生体組織を圧迫可能に前記被検者に装着される第２カフを備え、前記カフ圧制御部は、所定のタイミングで前記第２カフの内部の気圧を制御する構成としてもよい。この場合、血液酸素飽和度の定期的特定を自動化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体信号測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】上記生体信号測定システムにおける第２演算部が行なう処理の一例を説明する図である。
【図３】減光度の変化量と血液酸素飽和度の関係を説明する図である。
【図４】上記第２演算部が行なう処理の別例を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る生体信号測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図６】吸光係数と血液酸素飽和度の関係を説明する図である。
【図７】生体組織の圧迫を伴う血液酸素飽和度の特定について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態の例について、添付の図面を参照しつつ以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００２８】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る生体信号測定システム１は、測定装置１０およびプローブ２０を備えている。測定装置１０は、指示受付部１１、制御部１２、信号受付部１３、および表示部１４を備えている。プローブ２０は、被検者の指３０に装着される２波長型の周知構成を有するものであり、発光部２１および受光部２２を備えている。
【００２９】
指示受付部１１は、測定装置１０の外面に設けられた周知のマンマシンインターフェースであり、測定装置１０に所望の動作を行なわせるためにユーザより入力される指示を受け付け可能に構成されている。
【００３０】
制御部１２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を備え、測定装置１０における様々な制御を実行する。制御部１２は、指示受付部１１と通信可能に接続されている。指示受付部１１は、受け付けた指示に応じた信号を制御部１２に入力する。
【００３１】
プローブ２０の発光部２１は、測定装置１０の制御部１２と通信可能に接続されている。発光部２１は、第１波長λ１を有する第１の光と、第２波長λ２を有する第２の光を出射可能とされている。本実施形態において発光部２１は、第１波長λ１の一例として６６０ｎｍの赤色光を出射する発光ダイオードと、第２波長λ２の一例として９４０ｎｍの赤外光を出射する発光ダイオードを備えている。各発光ダイオードは、制御部１２からの制御信号に応じて、所定のタイミングで発光する。出射された第１の光と第２の光は、それぞれ生体組織の一例としての指３０に入射する。
【００３２】
プローブ２０の受光部２２は、指３０を通過した第１の光と第２の光を受光可能な位置に配置される。受光部２２は、受光した第１の光の強度Ｉ１に応じた第１信号Ｓ１、および受光した第２の光の強度Ｉ２に応じた第２信号Ｓ２を出力可能な構成とされている。本実施形態においては、このような構成を有する素子としてフォトダイオードを用いている。受光部２２は、測定装置１０の信号受付部１３と通信可能に接続されている。受光部２２より出力された信号Ｓ１、Ｓ２は、信号受付部１３に入力される。
【００３３】
信号受付部１３は、制御部１２と通信可能に接続されている。信号受付部１３は、受け付けた信号Ｓ１、Ｓ２を制御部１２に入力する。制御部１２は、第１演算部４１、第２演算部４２、および第３演算部４３を備えている。
【００３４】
第１演算部４１は、第１信号Ｓ１に基づいて第１の光の減光度Ａ１を取得し、第２信号Ｓ２に基づいて第２の光の減光度Ａ２を取得するように構成されている。減光度Ａ１、Ａ２は、それぞれ第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の、ある時刻（例えば生体組織の圧迫前）における受光光量と別の時刻（例えば生体組織の圧迫中）における受光光量の比として計算され、次式で表わされる。
Ａ１＝ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉｏ１）                                        （１）
Ａ２＝ｌｏｇ（Ｉ２／Ｉｏ２）                                        （２）
ここでＩｏ１、Ｉｏ２が基準時刻（例えば生体組織の圧迫前）における受光光量を示し、Ｉ１、Ｉ２が測定時における受光光量を示している。添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を表している。
【００３５】
第２演算部４２は、第１演算部４１が取得した第１の光と第２の光の減光度Ａ１、Ａ２に基づいて、血液由来の減光度を取得するように構成されている。具体的には、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分に基づいて、血液由来の減光度Ａｂを取得するように構成されている。この処理の原理について、以下詳しく説明する。
【００３６】
指３０を圧迫して生体組織の厚みを変化させた際に生じる減光度の変化Ａは、血液の厚み変化と血液以外の組織の厚み変化とに起因する。この事実は次式で表わされる。
Ａ１＝Ａｂ１＋Ａｔ１＝Ｅ１ＨｂＤｂ＋Ｚ１Ｄｔ                        （３）
Ａ２＝Ａｂ２＋Ａｔ２＝Ｅ２ＨｂＤｂ＋Ｚ２Ｄｔ                        （４）
ここで、Ｅは吸光係数（dl g-1cm-1）、Ｈｂは血色素濃度（g dl-1）、Ｚは血液以外の組織の減光率（cm-1）、Ｄは変化した厚み（cm）を表している。添え字ｂは血液を、添え字ｔは血液以外の組織を、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を表している。
【００３７】
血液以外の組織の波長依存性は無視できるため、Ｚ１＝Ｚ２とできる。ここで式（４）より式（３）を減ずると、次式を得る。
Ａ２−Ａ１＝（Ｅ２−Ｅ１）ＨｂＤｂ                                  （５）
右辺には血液の情報のみが含まれている。したがって、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分をとることにより、血液由来の減光度Ａｂを得ることができる。
【００３８】
図２は、プローブ２０の上から指３０を圧迫した場合における、減光度Ａ１、減光度Ａ２、および血液由来の減光度Ａｂ（＝Ａ２−Ａ１）の経時変化を示すグラフである。
【００３９】
圧迫を解除しても減光度Ａ１、Ａ２の値が圧迫開始前の水準に戻らず、血液以外の組織の変形が影響を及ぼしていることが判る。一方、減光度の差分値（Ａ２−Ａ１）すなわち血液由来の減光度Ａｂは、圧迫の解除後に圧迫開始前の水準に収束していくことが判る。すなわち、異なる波長の光を組織に照射することにより得られた減光度同士の差分をとるという単純な演算操作のみで、血液以外の組織の変形の影響を除去することができる。
【００４０】
ここで（５）式における（Ｅ２−Ｅ１）は、血液酸素飽和度の関数である。各吸光係数Ｅ１、Ｅ２は、次式で表わされる。
Ｅ１＝Ｅｏ１Ｓ＋Ｅｒ１（１−Ｓ）                             （６）
Ｅ２＝Ｅｏ２Ｓ＋Ｅｒ２（１−Ｓ）                             （７）
ここで、Ｅｏは酸素ヘモグロビンの吸光係数を、Ｅｒは還元ヘモグロビンの吸光係数を、Ｓは血液酸素飽和度を表している。上記と同様に、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を表している。
【００４１】
図３の（ａ）は、各吸光係数Ｅ１、Ｅ２、および（Ｅ２−Ｅ１）の血液酸素飽和度Ｓとの関係を示している。血液酸素飽和度Ｓ＝０．７４を境に、（Ｅ２−Ｅ１）の値は、正負が逆転することが判る。図３の（ｂ）は、図２と同様にプローブ２０の上から指３０を圧迫した場合における、減光度Ａ１、減光度Ａ２、および血液由来の減光度Ａｂ（＝Ａ２−Ａ１）の経時変化を示すグラフであるが、（Ｅ２−Ｅ１）の値が負となる場合を示している。
【００４２】
これより、指３０の圧迫に伴う血液由来の減光度Ａｂの変化量を観察すれば、血液酸素飽和度Ｓについての情報を取得可能であることが判る。すなわち血液由来の減光度Ａｂが減少方向に変化するようであれば、血液酸素飽和度Ｓが０．７４を下回っていると判定できる。０．７４という血液酸素飽和度Ｓの値は、正常値を大きく下回るものであり、当該値をさらに下回る状況は、被検者の容体が救急を要することを示している。血液由来の減光度Ａｂが増加方向に変化した場合でも、その変化量が小さければ、血液酸素飽和度Ｓが０．７４に近い事を意味するため、被検者の容体が正常ではない事を認識しうる。
【００４３】
そこで本実施形態における第３演算部４３は、第２演算部４２が取得した指３０の圧迫に伴う血液由来の減光度Ａｂ（＝Ａ２−Ａ１）の変化量ΔＡｂに基づいて、血液酸素飽和度Ｓの高低に係る情報を取得するように構成されている。
【００４４】
具体的には、第３演算部４３は、第２演算部４２が取得した血液由来の減光度Ａｂの微分値を取得するように構成されている。生体組織の圧迫により減光度Ａｂが急上昇すると、微分値が大きく変化する。圧迫された箇所から血液が排除されると、減光度Ａｂは最大値付近においてほぼ一定値をとるため、微分値はゼロ付近を推移する。第３演算部４３は、最初の微分値の大きな変化をもって生体組織の圧迫がなされたことを認識し、次いで微分値がゼロ付近を推移し始めた時点で変化量ΔＡｂを取得するように構成されている。
【００４５】
そして第３演算部４３は、取得した変化量ΔＡｂに基づいて、血液酸素飽和度Ｓの基準値（本例では０．７４）に対する高低を判定する。変化量ΔＡｂが負の値である場合、すなわち指３０の圧迫に伴う血液由来の減光度Ａｂの変化が減少方向であれば、血液酸素飽和度Ｓは基準値より低い（被検者の容体が深刻度の比較的高い異常状態にある）と判定される。変化量ΔＡｂが正の値である場合、すなわち指３０の圧迫に伴う血液由来の減光度Ａｂの変化が増加方向であれば、血液酸素飽和度Ｓは基準値より高いと判定される。
【００４６】
出力部の一例としての表示部１４は、測定装置１０の外面に設けられた周知のディスプレイ装置である。表示部１４は、制御部１２と通信可能に接続されている。制御部１２は、第３演算部４３による判定結果を示す信号Ｓ４を表示部１４へ入力する。表示部１４は、信号Ｓ４に応じた適宜の態様で判定結果を表示する。
【００４７】
本実施形態の構成では、血液酸素飽和度Ｓの絶対値を取得することはできない。しかしながら医療従事者は、パルスオキシメトリに用いる既存のプローブ２０を被検者の指３０に装着し、プローブ２０の上から指３０を圧迫するという作業のみで、血液酸素飽和度Ｓの高低について一定の判定結果を得ることができる。例えばトリアージ（識別救急）の現場において、特殊なプローブの用意や特殊な作業を要することなく、簡易かつ迅速に血液酸素飽和度Ｓに係る情報を提供することができ、優先度の迅速な決定に寄与しうる。
【００４８】
変化量ΔＡｂが正の値をとる場合については、判定結果をさらに細分化しうる。つまり変化量ΔＡｂが正の値であっても絶対値が小さい場合は、基準値であるＳ＝０．７４に近い値であるとして、被検者の容体が深刻度の比較的低い異常状態にあることが判定される。変化量ΔＡｂの絶対値がある程度大きい場合は、被検者の容体が正常状態にあることが判定される。これらの判定結果を表示部１４へ出力することにより、より詳細な血液酸素飽和度Ｓについての情報を提供しうる。
【００４９】
第１の実施形態に係る上記の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。
【００５０】
受光部２２は、必ずしも指３０を通過した光を受光する位置に配置されることを要しない。指３０を反射した光を受光する位置に配置され、各波長の反射光強度に基づいて上記の減光度が取得される構成としてもよい。
【００５１】
またプローブ２０が装着される生体組織は、指３０に限られるものではない。所望の測定がなしうる限りにおいて、任意の生体組織を対象に選ぶことができる。例えば耳たぶなどを対象とすることができる。
【００５２】
第２演算部４２が血液由来の減光度を取得するための処理は、必ずしも減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分に基づくことを要しない。図４は、第２演算部４２が行なう処理の別例として回転マトリクス法を用いる場合を説明する図である。
【００５３】
図４の（ａ）は、Ｙ軸に第１の光の減光度Ａ１を、Ｘ軸に第２の光の減光度Ａ２をとり、ある時刻における減光度Ａを、成分（Ａ２、Ａ１）を有するベクトルで表現したものである。ベクトルＡは、成分（Ａｂ２、Ａｂ１）を有する血液由来の減光度Ａｂを示すベクトルと、成分（Ａｔ２、Ａｔ１）を有する血液以外の組織由来の減光度Ａｔを示すベクトルの合成ベクトルとして与えられる。
【００５４】
ここでベクトルＡを座標空間内でθだけ回転させることにより、ベクトルＡrotが得られる。このときＡrotのＸ軸成分からは血液以外の組織に由来する成分が除かれ、血液由来の成分のみからなることが判る。この操作は次式で表現される。
ＡrotＴ＝ＫＡＴ                                                     （８）
ここでＫおよびＡは、次の行列で表わされる。
【００５５】
【数１】
2014147473.tif 000003
【００５６】
血液以外の組織由来の減光度Ａｔは波長依存性がないため、図４の（ａ）においてＡｔ１＝Ａｔ２である。よってθ＝（π／２）＝−tan−１（Ａｔ１／Ａｔ２）となる。
【００５７】
このようにして取得したＡrotのＸ座標の値の経時変化を、減光度Ａ１および減光度Ａ２の経時変化とともに示したのが、図４の（ｂ）である。圧迫を解除しても減光度Ａ１、Ａ２の値が圧迫開始前の水準に戻らず、血液以外の組織の変形が影響を及ぼしていることが判る。一方、ＡrotのＸ座標の値すなわち血液由来の減光度Ａｂは、圧迫の解除後に圧迫開始前の水準に収束していくことが判る。すなわち、異なる波長の光を組織に照射することにより得られた減光度の値により得られる行列に対して簡易な回転演算を施すのみで、血液以外の生体組織の変形の影響を除去することができる。
【００５８】
第３演算部４３による血液酸素飽和度Ｓに係る情報の取得処理は、指示受付部１１が測定開始の指示を受け付けた場合に行なわれる構成としてもよいし、第２演算部４２が取得する血液由来の減光度Ａｂの変化量が所定値を超えた場合に、自動的に開始される構成としてもよい。血液由来の減光度Ａｂの変化量が所定値を超えた事実は、第２演算部４２が取得した減光度Ａｂが所定の閾値を超えた事実を以って判定してもよいし、第３演算部４３が取得した微分値Ａｄが所定の閾値を超えた事実を以って判定してもよい。
【００５９】
パルスオキシメトリにおける通常の測定を行なっている限りにおいては、一般に上記のような減光度Ａｂの大きな変化は生じない。したがって減光度Ａｂに大きな変化が生じた場合は、血液充填時間を特定するために生体組織の圧迫が行なわれた蓋然性が高いと判断できる。この判断に基づいて血液充填時間の特定を自動的に行なうこととすれば、操作者の負担をさらに軽減することができる。
【００６０】
本発明の効果として、血液酸素飽和度Ｓに係る情報を取得するにあたって特殊なプローブの用意が必要ない旨を先に述べたが、追加設備の使用を禁止する意図ではない。例えば図１に破線で示すように、プローブ２０を覆うカフ５０を被検者の指３０に装着し、カフ５０の内部の気圧を制御するカフ圧制御部４６を制御部１２が備える構成としてもよい。
【００６１】
カフ圧制御部４６は、先ずカフ５０がプローブ２０を介して被検者の指３０を所定の圧力で圧迫できるように、カフ５０内部を加圧する。そして所定時間の経過後、カフ５０の内部が減圧される。このような構成によれば、操作者や繰返し回数によらず、常に一定の条件で圧迫を行なうことができる。したがって、より正確に血液酸素飽和度Ｓに係る情報を取得することができる。
【００６２】
上述した第１演算部４１、第２演算部４２、第３演算部４３、第４演算部４４、第５演算部４５、およびカフ圧制御部４６の機能は、回路素子等のハードウェアの動作、コンピュータの一例としての制御部１２に格納されたプログラム等のソフトウェアの動作、あるいはこれらの組合せによって実現されうる。
【００６３】
次に図５を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係る生体信号測定システム１Ａについて説明する。第１の実施形態に係る生体信号測定システム１と同一または同様の構成要素については、同一の参照番号を付与して繰り返しとなる説明は割愛する。
【００６４】
本実施形態に係る生体信号測定システム１Ａは、測定装置１０Ａおよびプローブ２０Ａを備えている。測定装置１０Ａは、指示受付部１１、制御部１２Ａ、信号受付部１３、および表示部１４を備えている。本実施形態のプローブ２０Ａは、被検者の指３０に装着される３波長型の周知構成を有するものであり、発光部２１Ａおよび受光部２２Ａを備えている。
【００６５】
プローブ２０Ａの発光部２１Ａは、測定装置１０Ａの制御部１２Ａと通信可能に接続されている。発光部２１Ａは、第１波長λ１を有する第１の光、第２波長λ２を有する第２の光、および第３波長λ３を有する第３の光を出射可能とされている。本実施形態において発光部２１Ａは、第１波長λ１の一例として６６０ｎｍの赤色光を出射する発光ダイオード、第２波長λ２の一例として９４０ｎｍの赤外光を出射する発光ダイオード、第３波長λ３の一例として８１０ｎｍの赤外光を出射する発光ダイオードを備えている。各発光ダイオードは、制御部１２Ａからの制御信号に応じて、所定のタイミングで発光する。出射された第１の光、第２の光、および第３の光は、それぞれ生体組織の一例としての指３０に入射する。
【００６６】
プローブ２０Ａの受光部２２Ａは、指３０を通過した第１の光、第２の光、第３の光を受光可能な位置に配置される。受光部２２Ａは、受光した第１の光の強度Ｉ１に応じた第１信号Ｓ１、受光した第２の光の強度Ｉ２に応じた第２信号Ｓ２、受光した第３の光の強度Ｉ３に応じた第３信号Ｓ３を出力可能な構成とされている。本実施形態においては、このような構成を有する素子としてフォトダイオードを用いている。受光部２２Ａは、測定装置１０Ａの信号受付部１３と通信可能に接続されている。受光部２２Ａより出力された信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、信号受付部１３に入力される。
【００６７】
信号受付部１３は、制御部１２Ａと通信可能に接続されている。信号受付部１３は、受け付けた信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を制御部１２Ａに入力する。制御部１２Ａは、第１演算部４１Ａ、第２演算部４２Ａ、第３演算部４３Ａ、および監視部４４を備えている。
【００６８】
第１演算部４１Ａは、第１信号Ｓ１に基づいて第１の光の減光度Ａ１を取得し、第２信号Ｓ２に基づいて第２の光の減光度Ａ２を取得し、第３信号Ｓ３に基づいて第３の光の減光度Ａ３を取得するように構成されている。減光度Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれ第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２、および第３信号Ｓ３の、ある時刻（例えば生体組織の圧迫前）における受光光量と別の時刻（例えば生体組織の圧迫中）における受光光量の比として計算され、次式で表わされる。
Ａ１＝ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉｏ１）                                        （１０）
Ａ２＝ｌｏｇ（Ｉ２／Ｉｏ２）                                        （１１）
Ａ３＝ｌｏｇ（Ｉ３／Ｉｏ３）                                        （１２）
ここでＩｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３が基準時刻（例えば生体組織の圧迫前）における受光光量を示し、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が測定時における受光光量を示している。添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を、添え字３は第３の光を表している。
【００６９】
第２演算部４２Ａは、第１演算部４１Ａが取得した第１の光と第２の光の減光度Ａ１、Ａ２に基づいて、また第２の光と第３の光の減光度Ａ２、Ａ３に基づいて、血液由来の減光度を取得するように構成されている。具体的には、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分に基づいて、血液由来の減光度Ａb21（第１減光度の一例）を取得し、減光度Ａ２と減光度Ａ３の差分に基づいて血液由来の減光度Ａb23（第２減光度の一例）を取得するように構成されている。この処理の原理について、以下詳しく説明する。
【００７０】
指３０を圧迫して生体組織の厚みを変化させた際に生じる減光度の変化Ａは、血液の厚み変化と血液以外の組織の厚み変化とに起因する。この事実は次式で表わされる。
Ａ１＝Ａｂ１＋Ａｔ１＝Ｅ１ＨｂＤｂ＋Ｚ１Ｄｔ                        （１３）
Ａ２＝Ａｂ２＋Ａｔ２＝Ｅ２ＨｂＤｂ＋Ｚ２Ｄｔ                        （１４）
Ａ３＝Ａｂ３＋Ａｔ３＝Ｅ３ＨｂＤｂ＋Ｚ３Ｄｔ                        （１５）
ここで、Ｅは吸光係数（dl g-1cm-1）、Ｈｂは血色素濃度（g dl-1）、Ｚは血液以外の組織の減光率（cm-1）、Ｄは厚み（cm）を表している。添え字ｂは血液を、添え字ｔは血液以外の組織を、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を、添え字３は第３の光を表している。
【００７１】
血液以外の組織の波長依存性は無視できるため、Ｚ１＝Ｚ２＝Ｚ３とできる。ここで式（１４）より式（１３）を減じ、式（１４）より式（１５）を減ずると、次式を得る。
Ａb21＝Ａ２−Ａ１＝（Ｅ２−Ｅ１）ＨｂＤｂ                           （１６）
Ａb23＝Ａ２−Ａ３＝（Ｅ２−Ｅ３）ＨｂＤｂ                           （１７）
右辺には血液の情報のみが含まれている。したがって、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分、および減光度Ａ２と減光度Ａ３の差分をとることにより、血液由来の減光度Ａb21、Ａb23を得ることができる。
【００７２】
次に、（１７）式を（１６）式で除算すると、ＨｂとＤｂの項が削除され次式を得る。
Ａb21／Ａb23＝（Ａ２−Ａ１）／（Ａ２−Ａ３）＝（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｅ２−Ｅ３）
（１８）
ここで（１８）式における（Ｅ２−Ｅ１）、（Ｅ２−Ｅ３）は、血液酸素飽和度Ｓの関数である。各吸光係数Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、次式で表わされる。
Ｅ１＝Ｅｏ１Ｓ＋Ｅｒ１（１−Ｓ）                             （１９）
Ｅ２＝Ｅｏ２Ｓ＋Ｅｒ２（１−Ｓ）                             （２０）
Ｅ３＝Ｅｏ３Ｓ＋Ｅｒ３（１−Ｓ）                             （２１）
ここで、Ｅｏは酸素ヘモグロビンの吸光係数を、Ｅｒは還元ヘモグロビンの吸光係数を、Ｓは血液酸素飽和度を表している。上記と同様に、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を、添え字３は第３の光を表している。
【００７３】
図６の（ａ）は、各吸光係数Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、（Ｅ２−Ｅ１）、および（Ｅ２−Ｅ３）の血液酸素飽和度Ｓとの関係を示している。したがって図６の（ｂ）に示すように、（Ｅ２−Ｅ１）と（Ｅ２−Ｅ３）の比もまた血液酸素飽和度Ｓの関数となる。
【００７４】
以上より、少なくとも３種の波長を有する光を用いて血液由来の減光度Ａb21、Ａb23を測定すれば、（１８）から（２１）式を通じて血液酸素飽和度Ｓを定量的に特定できることが判る。第３演算部４３Ａは、この原理に基づいて、血液酸素飽和度Ｓを特定するように構成されている。
【００７５】
制御部１２Ａは、第３演算部４３Ａによる判定結果を示す信号Ｓ４を表示部１４へ入力する。表示部１４は、信号Ｓ４に応じた適宜の態様で判定結果を表示する。
【００７６】
よって本実施形態の構成によれば、３波長以上で測定するパルスオキシメトリ用のプローブ２０Ａを被検者の指３０に装着するのみで、血液酸素飽和度Ｓを特定することができる。例えばトリアージ（識別救急）の現場において、特殊なプローブの用意や特殊な作業を要することなく、多波長パルスオキシメータを用いて簡易かつ迅速に血液酸素飽和度Ｓを特定することができ、優先度の迅速な決定に寄与しうる。
【００７７】
監視部４４は、監視処理を実行するように構成されている。監視処理とは、上記の血液酸素飽和度Ｓの特定を、第３演算部４３Ａに定期的に実行させる処理である。より具体的には、指３０が圧迫されたことを認識した際に当該処理を開始し、所定時間が経過するごとに、第３演算部４３Ａに血液酸素飽和度Ｓの特定を行なわせる。
【００７８】
このような構成によれば、被検者の末梢循環の状態を連続的に監視することが可能となり、手術中や集中治療室における患者の容体把握の助けとなる。図７を参照しつつ、この点について説明する。
【００７９】
図７の（ａ）に示すように、プローブ２０Ａが装着される指３０は、動脈血Ｂａ、静脈血Ｂｖ、血液以外の組織Ｔｓを含んでいる。この状態から指３０を圧迫すると、図７の（ｂ）に示すように、組織Ｔｓが圧縮されるとともに、動脈血Ｂａと静脈血Ｂｖが排除される。圧迫状態を解除すると、図７の（ｃ）に示すように、先ず動脈血Ｂａの流入が始まり、組織Ｔｓの厚みが元に戻り始める。次いで図７の（ｄ）に示すように、静脈血Ｂｖの流入が始まる。図７の（ｅ）は、動脈血Ｂａ、静脈血Ｂｖ、組織Ｔｓの厚みが圧迫前の状態に戻ったことを示している。
【００８０】
圧迫が解除された後、指３０の厚みが元に戻るにつれて減光度は大きくなる。減光度の変化は、動脈血Ｂａ、静脈血Ｂｖ、組織Ｔｓそれぞれの厚み変化寄与分を含んでいるが、上述の手法によれば、組織Ｔｓの変化分の影響を排除して血液酸素飽和度Ｓの特定が可能である。図７の（ｃ）に示す時点では、血液酸素飽和度Ｓは、動脈血酸素飽和度と実質的に等しい値をとる。図７の（ｄ）および（ｅ）に示すように静脈血Ｂｖが流入するにつれて、減光度における静脈血Ｂｖの寄与分が大きくなり、血液酸素飽和度Ｓの値は一定の値まで低下していく。その値や、その値に達するまでの時間を、表示部１４を通じて確認することにより、被検者の末梢循環の状態を把握することができる。
【００８１】
本実施形態の構成によれば、任意の時点における血液酸素飽和度Ｓの値を特定することが可能である。例えば、図７の（ａ）に示す時点で測定した受光光量を基準値（式（１０）から（１２）におけるＩｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３）とし、（ｂ）に示す時点で測定した受光光量を同式におけるＩ１、Ｉ２、Ｉ３とすれば、圧迫により排除された血液の酸素飽和度を測定することができる。また図７の（ｂ）に示す時点で測定した受光光量を基準値とし、以降の任意の時点で取得される測定値から計算した減光度の変化は、実質的に血液のみの厚み変化によりもたらされるものと見ることができる。したがってより精度の高い血液酸素飽和度Ｓの連続監視が可能となる。
【００８２】
指３０が圧迫されたことの判断は、第１実施形態に係る第３演算部４３を参照して説明したものと同様の手法を用いればよい。すなわち、監視部４４は、第２演算部４２Ａが取得した血液由来の減光度の微分値を取得するように構成されている。最初の微分値の大きな変化をもって組織の圧迫がなされたことを認識し、次いで微分値がゼロ付近を推移し始めた時点で、血液の排除がなされたと判断して測定開始のトリガとする。
【００８３】
したがって医療従事者は、３波長以上で測定するパルスオキシメトリ用のプローブ２０Ａを被検者の指３０に装着し、プローブ２０Ａの上から指３０を圧迫するという作業のみで、圧迫時点の指先の血液酸素飽和度Ｓを測定できるだけでなく、以降の経時変化を監視できるようになる。同じくプローブ２０Ａにより取得可能な動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）と比較しながら監視することにより、例えば手術中や集中治療室における患者の末梢循環の状態変化を把握することができる。
【００８４】
第２の実施形態に係る上記の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。
【００８５】
受光部２２Ａは、必ずしも指３０を通過した光を受光する位置に配置されることを要しない。指３０を反射した光を受光する位置に配置され、各波長の反射光強度に基づいて上記の減光度が取得される構成としてもよい。
【００８６】
またプローブ２０Ａが装着される生体組織は、指３０に限られるものではない。所望の測定がなしうる限りにおいて、任意の生体組織を対象に選ぶことができる。例えば耳たぶなどを対象とすることができる。
【００８７】
第２演算部４２Ａが血液由来の減光度Ａb21、Ａb23を取得するための処理は、必ずしも減光度Ａ１と減光度Ａ２、および減光度Ａ２と減光度Ａ３の差分に基づくことを要しない。第１の実施形態に係る第２演算部４２について図４を参照して説明したように、回転マトリクス法を用いて血液由来の減光度Ａb21、Ａb23を取得してもよい。
【００８８】
血液由来の減光度を取得する処理に供される減光度の組合せは、減光度Ａ１と減光度Ａ２の組合せ、および減光度Ａ２と減光度Ａ３の組合せに限られるものではない。３種の減光度Ａ１、Ａ２、Ａ３から異なる組合せを２つ選択すれば、いずれの減光度を選択するかは任意である。例えば、減光度Ａ１と減光度Ａ３の組合せ、および減光度Ａ１と減光度Ａ３の組合せを選択することができる。また４波長以上の光を使用し、取得される４種以上の減光度から異なる組合せを選択することとしてもよい。
【００８９】
糖尿病の一つの病態として、生体組織の酸素分圧が低下することが知られている。酸素分圧の低下は血液酸素飽和度の低下に起因する。生体組織を圧迫して測定した血液酸素飽和度Ｓを健常者のものと比較することにより、糖尿病であるか否かの判断にあたり一定の指針を提供することができる。また、敗血症では、シャント血流が増加し、毛細血管に十分な酸素が供給できずに血液酸素飽和度が低下する。したがって血液酸素飽和度の測定は、敗血症患者の病態把握にも有効である。
【００９０】
手や足の指先で測定した場合、手や足の指先の高さを変えると測定組織の灌流圧や血液量を変化させることができる。このときに生ずる血液酸素飽和度の変化を測定することにより、組織血流量、代謝に関する情報を得ることが可能となる。
【００９１】
生体に温度、痛み、音、電気、視覚などの刺激を与えると、神経活動により心拍数や末梢血管抵抗などが変化し、血液酸素飽和度も変化する。このような刺激と組み合わせて応答性を調べることにより、糖尿病などの神経に変化がおきる疾患の診断や、麻酔深度の指標などに使用することが可能となる。
【００９２】
本発明の効果の一つとして、血液酸素飽和度Ｓを特定するにあたって特殊なプローブの用意が必要ない旨を先に述べたが、追加設備の使用を禁止する意図ではない。例えば図５に破線で示すように、指先（圧迫される生体組織）よりも血流の上流側にカフ５１（第１カフの一例）を装着し、カフ５１の内部の気圧を制御するカフ圧制御部４６Ａを制御部１２Ａが備える構成としてもよい。
【００９３】
カフ圧制御部４６によりカフ５１の内部の気圧を上昇させることにより、指３０への血流を遮断することができる。この状態で血液酸素飽和度Ｓの連続測定を行なうことにより、例えば糖尿病や敗血症などの代謝に障害が発生する疾患の診断に応用可能である。
【００９４】
糖尿病の一つの病態として、生体組織における酸素代謝が十分に行なわれない事が知られている。上記のように生体組織への血流を遮断した場合、当該組織により酸素が消費される結果、血液酸素飽和度Ｓは低下していく。しかしながら酸素代謝が十分に行なわれない場合、血液酸素飽和度Ｓの低下の度合いが緩やかとなる。したがって血液酸素飽和度Ｓの連続監視を通じて、その低下度合いを健常者のものと比較することにより、糖尿病であるか否かを判断するにあたり一定の指針を提供することができる。また、敗血症では、シャント血流が増加し、毛細血管に十分な酸素が供給できずに血液酸素飽和度が低下する。したがって血液酸素飽和度の測定は、敗血症患者の病態把握にも有効である。
【００９５】
カフ５１内部の圧力制御は、必ずしも測定装置１０Ａが備えるカフ圧制御部４６Ａにより行なわれることを要しない。指３０への血流を遮断しうる限りにおいて、圧力調整は手動で行なわれてもよい。
【００９６】
上述のように、指３０の圧迫により受光光量の基準値を得ることにより、以降の血液酸素飽和度Ｓの連続測定が可能となる。しかしながら、測定中にプローブ２０Ａと組織の位置関係がずれた場合、基準値を更新しないと正確な測定ができなくなる。そこで圧迫による測定を定期的に行なって基準値を更新していくことにより、測定の信頼性を向上させることが可能となる。したがって監視部４４は、一定時間の経過ごとに、表示部１４を通じて圧迫のタイミングを報知する構成としてもよい。医療従事者が当該報知に従って指３０の圧迫を行なうことにより、定期的な血液酸素飽和度Ｓの特定を確実に行なうことができる。
【００９７】
あるいは図５に破線で示すように、プローブ２０Ａを覆うカフ５２（第２カフの一例）を被検者の指３０に装着し、カフ圧制御部４６Ａが、所定のタイミングでカフ５２の内部の気圧を制御する構成としてもよい。所定のタイミングとは、例えば監視部４４が第３演算部４３Ａに血液酸素飽和度Ｓの特定を行なわせるタイミングである。定期的にカフ５２の内圧を上昇させて指３０を圧迫することにより、上述の血液酸素飽和度Ｓの定期的特定を自動化させることができる。
【００９８】
特定された血液酸素飽和度Ｓは、必ずしも数値として表示部１４に表示されることを要しない。これに加えてあるいは代えて、血液酸素飽和度Ｓを示す色やシンボルを表示部１４に表示してもよいし、血液酸素飽和度Ｓを示す音声を出力してもよい。
【００９９】
上述した第１演算部４１Ａ、第２演算部４２Ａ、第３演算部４３Ａ、監視部４４、およびカフ圧制御部４６Ａの機能は、回路素子等のハードウェアの動作、コンピュータの一例としての制御部１２に格納されたプログラム等のソフトウェアの動作、あるいはこれらの組合せによって実現されうる。
【符号の説明】
【０１００】
１、１Ａ：生体信号測定システム、１０、１０Ａ：測定装置、１２、１２Ａ：制御部、１３：信号受付部、１４：表示部、２１、２１Ａ：発光部、２２、２２Ａ：受光部、４１、４１Ａ：第１演算部、４２、４２Ａ：第２演算部、４３、４３Ａ：第３演算部、４４：監視部、４６、４６Ａ：カフ圧制御部、５０、５１、５２：カフ、Ａ１：第１の光の減光度、Ａ２：第２の光の減光度、Ａ３：第３の光の減光度、Ａｂ、Ａb21、Ａb23：血液由来の減光度、Ｉ１：第１の光の強度、Ｉ２：第２の光の強度、Ｉ３：第３の光の強度、Ｓ：血液酸素飽和度、ΔＡｂ：血液由来の減光度の変化量
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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