(57)【要約】【課題】非侵襲で精度良く混合静脈血酸素飽和度を算出すること。【解決手段】血液指標算出部１２は、複数波長の光を被験者の任意の生体部位に照射した際の透過光又は反射光に基づき、酸素運搬にかかる血液指標の少なくとも一部を算出する。酸素消費量算出部１３は、被験者の吸気ガス濃度、呼気ガス濃度、及び換気量に基づいて酸素消費量を算出する。心拍出量算出部１４は、被験者から非侵襲な手法で取得した生体信号に基づいて、心拍出量を算出する。ＳｖＯ２推定部１５は、血液循環則と単位ヘモグロビンあたりの酸素結合量とから導かれる算出式に対し、血液指標、酸素消費量、及び心拍出量を代入して、被験者の混合静脈血酸素飽和度を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数波長の光を被験者の任意の生体部位に照射した際の透過光又は反射光に基づき、酸素運搬にかかる血液指標の少なくとも一部を算出する血液指標算出部と、
前記被験者の吸気ガス濃度、呼気ガス濃度、及び換気量に基づいて酸素消費量を算出する酸素消費量算出部と、
前記被験者から非侵襲な手法で取得した生体信号に基づいて、心拍出量を算出する心拍出量算出部と、
血液循環則と単位ヘモグロビンあたりの酸素結合量とから導かれる算出式に対し、前記血液指標、前記酸素消費量、及び前記心拍出量を代入して、前記被験者の混合静脈血酸素飽和度を推定するＳｖＯ２推定部と、
を備える生体情報測定装置。
【請求項２】
前記算出式は以下の式で示される、ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
SvO2 = SaO2 - (VO2 / ( K * Hb * CO)) --- 式（４）
但し、SvO2は混合静脈血酸素飽和度、SaO2は動脈血酸素飽和度、VO2は酸素消費量、Hbは血中ヘモグロビン量、COは心拍出量、Kは単位ヘモグロビン（例えば１グラム）あたりの酸素結合量とする。
【請求項３】
前記Kは１．３〜１．４の値である、ことを特徴とする請求項２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記複数波長の光は、水の吸光のある光を含み、
前記血液指標算出部は、前記透過光または前記反射光に基づいて、動脈血酸素飽和度と共に血中ヘモグロビン量を算出する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記血液指標算出部は、前記被験者の血液内のヘモグロビン量の総数から異常ヘモグロビン量を除外した値を、前記血液指標を構成する血中ヘモグロビン量として算出する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
複数波長の光を被験者の任意の生体部位に照射した際の透過光又は反射光に基づき、酸素運搬にかかる血液指標の少なくとも一部を算出する血液指標算出ステップと、
前記被験者の吸気ガス濃度、呼気ガス濃度、及び換気量に基づいて酸素消費量を算出する酸素消費量算出ステップと、
前記被験者から非侵襲な手法で取得した生体信号に基づいて、心拍出量を算出する心拍出量算出ステップと、
血液循環則と単位ヘモグロビンあたりの酸素結合量とから導かれる算出式に対し、前記血液指標、前記酸素消費量、及び前記心拍出量を代入して、前記被験者の混合静脈血酸素飽和度を推定するＳｖＯ２推定ステップと、
を備える混合静脈血酸素飽和度推定方法。
【請求項７】
コンピュータに、
複数波長の光を被験者の任意の生体部位に照射した際の透過光又は反射光に基づき、酸素運搬にかかる血液指標の少なくとも一部を算出する血液指標算出ステップと、
前記被験者の吸気ガス濃度、呼気ガス濃度、及び換気量に基づいて酸素消費量を算出する酸素消費量算出ステップと、
前記被験者から非侵襲な手法で取得した生体信号に基づいて、心拍出量を算出する心拍出量算出ステップと、
血液循環則と単位ヘモグロビンあたりの酸素結合量とから導かれる算出式に対し、前記血液指標、前記酸素消費量、及び前記心拍出量を代入して、前記被験者の混合静脈血酸素飽和度を推定するＳｖＯ２推定ステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体情報測定装置、混合静脈血酸素飽和度推定方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
混合静脈血酸素飽和度（ＳｖＯ２：mixed venous oxygen saturation）は、肺動脈血の酸素飽和度である。混合静脈血酸素飽和度は、体内の酸素の需要と供給のバランスの指標として利用されている。例えば混合静脈血酸素飽和度の低下は、酸素供給量の不足又は酸素消費量の増大を意味する。混合静脈血酸素飽和度は、呼吸不全、循環器不全、発熱や感染に伴う代謝亢進によって値が変化する。そのため混合静脈血酸素飽和度は、特に集中治療領域において全身の酸素の循環状態を把握するために活用されている。
【０００３】
一般的に混合静脈血酸素飽和度は、スワンガンツカテーテルを肺動脈に挿入して測定される。しかしながら当該手法は、被験者の体内にスワンガンツカテーテルを挿入する侵襲的な手法であるため、被験者の負担が大きい。
【０００４】
そこで混合静脈血酸素飽和度を非侵襲的に測定する手法が提案されている。特許文献１は、発光素子及び受光素子を対象の深部血管構造体（例えば肺動脈）の近傍に配置し、深部血管構造体を流れる血液に光を照射して当該血液の酸素飽和度を測定する技術を開示している。
【０００５】
特許文献２には、光音響イメージングを用いて非侵襲的に混合静脈血酸素飽和度を算出するシステムが開示されている。当該システムは、測定対象の組織にレーザ光を照射し、光吸収に伴って発生する超音波を利用して混合静脈血酸素飽和度を算出している。
【０００６】
特許文献３には、ＮＩＲＳセンサを用いて肺動脈血に光を照射して混合静脈血酸素飽和度を測定する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１０−５２４５９８号公報
【特許文献２】国際公開第１３／１１２８１２号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／００６５４８５号明細書
【特許文献４】特開平８−３２２８２２号公報
【特許文献５】特開２００５−３１２９４７号公報
【特許文献６】特開２００２−２２８５７９号公報
【特許文献７】特開２００２−３１５７３９号公報
【特許文献８】特開２００３−２２００４５号公報
【特許文献９】特表２００２−５４１９６１号公報
【特許文献１０】特表２０１４−５２１４３３号公報
【特許文献１１】特開２００６−２３１０１２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】青柳卓雄著、“パルスオキシメータの誕生と理論”、日本臨床麻酔学会誌、vol10 no.1, pp1-11, 1990
【非特許文献２】桜井靖久監修、“ＭＥ早わかり  Ｑ＆Ａ  血圧計・心拍出量計・血流計”、南江堂
【非特許文献３】[平成２８年２月１３日検索]、インターネット<URL: http://www.nihonkohden.co.jp/iryo/techinfo/pwtt/principle.html>
【非特許文献４】Yung GL, et.al, “Comparison of impedance cardiography to direct Fick and thermodilution cardiac output determination in pulmonary arterial hypertension.”, Congestive  Heart Failure 2004, 10(2 suppl 2):7-10), [平成２８年２月１３日検索]、インターネット<URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15073478>
【非特許文献５】[平成２８年２月１３日検索]、インターネット<URL: http://www.kykb.jp/manatec1.html >
【非特許文献６】[平成２８年２月１３日検索]、インターネット<URL: http://www.edwards.com/jp/professionals/products/hemodynamic_monitoring/co_sv/clearsight/# >
【非特許文献７】[平成２８年２月１３日検索]、インターネット<URL: http://www.imimed.co.jp/product/monitor/detail/starling_sv.html >
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の特許文献１及び２の技術は、光（レーザ光を含む）を肺動脈の直上の生体組織から照射して混合静脈血酸素飽和度を非侵襲で測定する。この手法では、正確な位置（測定対象となる血管のある位置）に光を照射できなかった場合には正確な混合静脈血酸素飽和度を測定できない恐れがあった。また特許文献３は、ＮＩＲＳセンサを用いるため生体深部まで光が到達せず、体格が大きい被験者の測定が精度良く行えない恐れがあった。
【００１０】
すなわち上述の技術では、精度良く非侵襲に混合静脈血酸素飽和度を測定できない恐れがあった。
【００１１】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、精度良く混合静脈血酸素飽和度を非侵襲に測定できる生体情報測定装置、及び混合静脈血酸素飽和度推定方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる生体情報測定装置の一態様は、
複数波長の光を被験者の任意の生体部位に照射した際の透過光又は反射光に基づき、酸素運搬にかかる血液指標の少なくとも一部を算出する血液指標算出部と、
前記被験者の吸気ガス濃度、呼気ガス濃度、及び換気量に基づいて酸素消費量を算出する酸素消費量算出部と、
前記被験者から非侵襲な手法で取得した生体信号に基づいて、心拍出量を算出する心拍出量算出部と、
血液循環則と単位ヘモグロビンあたりの酸素結合量とから導かれる算出式に対し、前記血液指標、前記酸素消費量、及び前記心拍出量を代入して、前記被験者の混合静脈血酸素飽和度を推定するＳｖＯ２推定部と、
を備える、ものである。
【００１３】
酸素運搬にかかる血液指標（動脈血酸素飽和度、血中ヘモグロビン量）、酸素消費量、及び心拍出量は、一般的な病院において使用される生体情報モニタの機能により非侵襲且つ正確に取得できることが知られている（特許文献４、特許文献５、等）。ＳｖＯ２推定部１５は、血液循環と単位ヘモグロビンあたりの酸素運搬量から導き出される算出式にこれらのパラメータを代入して混合静脈血酸素飽和度（ＳｖＯ２）を推定している。ＳｖＯ２推定部１５は、非侵襲且つ正確に算出可能なパラメータを演算に用いるため、連続的かつ精度の良い混合静脈血酸素飽和度（ＳｖＯ２）の推定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、精度良く混合静脈血酸素飽和度を非侵襲に測定できる生体情報測定装置、及び混合静脈血酸素飽和度推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の表示画面例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる生体情報測定装置１の構成を示すブロック図である。生体情報測定装置１は、被験者の各種のバイタルサイン（心電図、血圧、動脈血酸素飽和度、心拍数、呼吸数、体温、等）を測定する。なお生体情報測定装置１は、病室内で使用されるベッドサイドモニタであっても良く、被験者（患者）が常時携帯する医用テレメータ（送信機）であっても良い。すなわち生体情報測定装置１は、被験者のバイタルサインを測定する装置であればどのような形状や大きさであっても良い。
【００１７】
生体情報測定装置１は、各種のプローブ、カフ、電極等と接続する。図１に示す生体情報測定装置１は、プローブ２０、心電図電極３０、呼吸センサ４０と接続している。なお生体情報測定装置１は、図示しないものの非観血血圧測定用のカフ（空気袋）や体温センサ等と接続してもよい。
【００１８】
プローブ２０は、被験者の任意の生体部位（例えば指先、耳朶、額等）に発光を行い、当該生体部位からの透過光または反射光を受光する。プローブ２０は、発光素子２１と受光素子２２を備える。発光素子２１は、水の吸光がある波長を含む複数の波長の光を生体部位に発光する。発光素子２１は、例えば６００ｎｍ〜１３００ｎｍの間の任意の波長から選択した複数の波長の光を生体組織に発光する。発光素子２１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成されれば良い。
【００１９】
受光素子２２は、複数波長の光が生体部位を透過した透過光（または反射した反射光）を受光する。受光素子２２は、透過光（または反射光）を電気信号（生体信号）に変換して血液指標算出部１２及び心拍出量算出部１３に入力する。なお受光素子２２は、図示しないものの電気信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器等も適宜有していてもよい。受光素子２２は、例えばフォトダイオードから構成されれば良い。
【００２０】
心電図電極３０は、被験者の心電図（ECG：Electrocardiogram）を測定するための複数の電極（ディスポ電極、及びクリップ電極）である。心電図電極３０は、被験者の胸部や四肢の所定位置に取り付けられる。心電図電極３０と生体情報測定装置１は、電気ケーブルによって接続される。心電図電極３０は、被験者の所定位置から取得した生体信号を心拍出量算出部１３に入力する。
【００２１】
呼吸センサ４０は、被験者の呼気ガス濃度、吸気ガス濃度、及び換気量を測定する。呼吸センサ４０は、実際には複数のセンサデバイスから構成されていてもよい。例えば呼吸センサ４０は、いわゆる生体情報測定装置１に接続可能な人工呼吸器及び当該人工呼吸器に取り付け可能なガスセンサ及びフローセンサから構成されれば良い。医療従事者は、人工呼吸器の吸気側呼吸回路及び呼気側呼吸回路または排気口にガスセンサおよびフローセンサを配置する。ガスセンサは、各呼吸回路または排気口から被験者の呼気及び吸気を取得し、呼気ガス濃度及び吸気ガス濃度を測定する。またフローセンサは、被験者の換気量を測定する。
【００２２】
また呼吸センサ４０は、いわゆるサイドストリーム方式で呼気ガス濃度や吸気ガス濃度を測定してもよい。呼吸センサ４０は、例えば被験者に取り付けられた人口鼻、サンプリング用アダプタ、サンプリングチューブ、ガスセンサ、口元に取り付けられるフローセンサ等から構成される。被験者の呼吸気をサンプリングチューブを介して吸引し、吸引したガスをガスセンサによって測定する。これにより被験者の呼気ガス濃度及び吸気ガス濃度を測定する。口元に取り付けられたフローセンサは、被験者の換気量を測定する。
【００２３】
また呼吸センサ４０は、口元に取り付けられたガスセンサ及びフローセンサから構成されてもよい。本構成においてガスセンサは、被験者の呼気ガス濃度及び吸気ガス濃度を測定する。フローセンサは、被験者の換気量を測定する。
【００２４】
すなわち呼吸センサ４０は、被験者の呼気ガス濃度、吸気ガス濃度、及び換気量を測定できるものであればどのような構成であってもよい。呼吸センサ４０は、測定した被験者の呼気ガス濃度、吸気ガス濃度、及び換気量を酸素消費量算出部１４に入力する。
【００２５】
続いて生体情報測定装置１の構成について説明する。生体情報測定装置１は、発光制御部１１、血液指標算出部１２、心拍出量算出部１３、酸素消費量算出部１４、ＳｖＯ２推定部１５、及び出力部１６を有する。なお図示しないものの生体情報測定装置１は、各種データを記憶する記憶部（一次記憶装置、及び二次記憶装置を含む）を備える。
【００２６】
発光制御部１１は、被験者の生体部位に対して発光する複数波長の光を制御する。具体的には発光制御部１１は、発光素子２１が出力する光の波長や発光タイミング及び発光強度を制御する。ここで発光制御部１１は、後述の血液指標算出部１２が血中ヘモグロビン量を算出するために、水の吸光がある波長の光を含む複数波長の光を発光するように制御することが好ましい。
【００２７】
血液指標算出部１２は、水の吸光がある波長を含む複数波長の光が被験者の任意の生体部位を透過又は反射した光（透過光又は反射光）に基づいて、酸素運搬にかかる血液指標の少なくとも一部を算出する。詳細には血液指標算出部１２は、少なくとも動脈血酸素飽和度を算出し、好適には血中ヘモグロビン量も合わせて算出する。
【００２８】
血液指標算出部１２は、生体部位に対して赤色光（例えば波長＝６６０ｎｍ）と赤外光（例えば波長＝９４０ｎｍ）を発光した際の透過光又は反射光を取得する。血液中のヘモグロビンは、酸素との結合の有無により赤色光と赤外光の吸光度が異なる。動脈の認識は、既知の容積脈波法によって行えばよい。血液指標算出部１２は、赤色光と赤外光の吸収された割合から動脈血酸素飽和度を算出する（パルススペクトロフォトメトリ）。なお動脈血酸素飽和度の算出方法の詳細は非特許文献１や非特許文献２に記載の方法と基本的に同様であればよい。
【００２９】
また血液指標算出部１２は、パルススペクトロフォトメトリを応用して血中ヘモグロビン量を算出する。パルススペクトロフォトメトリとは、生体組織内の血液の脈動により血液の実効的厚みが脈動することを利用し、生体組織に光を照射して組織内動脈血液の吸光特性を測定して動脈血中物質の濃度比を求めるものである。血中内の各種ヘモグロビン（例えば酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン、一酸化炭素ヘモグロビン、メトヘモグロビン）及び水は吸光特性がそれぞれ異なるため、複数波長の光を使用することにより各種ヘモグロビン及び水の濃度比を得ることができる。水の濃度比Cw(g%)に対する各種ヘモグロビン濃度比の総和CHb(g%)の比率CHb/Cw=Hb(g/ml)を算出することによりヘモグロビン濃度を計算できる。なお本計算では水1gを1mlとしている。そのため、血中ヘモグロビン量を算出する場合、水の吸光がある波長の光を生体部位に照射する必要がある。パルススペクトロフォトメトリを用いた血中ヘモグロビン量の算出方法の詳細は、特許文献４を参照されたい。
【００３０】
なお血液指標算出部１２は、酸素運搬を行うことが可能なヘモグロビン（正常なヘモグロビン）のみを対象とした（換言すると異常ヘモグロビンを除外した）血中ヘモグロビン量を算出することがより好ましい。すなわち、酸素運搬を行うことのできる酸素化ヘモグロビンの総ヘモグロビンに対する比率であるFractionalな酸素飽和度を使用することが望ましい。または、前述の酸素化ヘモグロビンの濃度比CHbO2(g%)対する水の濃度比Cw(g%)を算出し、酸素化ヘモグロビン濃度HbO2(g/dl)を直接計算してもよい。
【００３１】
異常ヘモグロビンとは、酸素運搬能力の無いヘモグロビンであり、例えば一酸化炭素ヘモグロビンやメトヘモグロビンである。
【００３２】
一酸化炭素ヘモグロビン濃度やメトヘモグロビン濃度を算出する場合、発光素子２１は被験者に照射する光として近赤外光と赤色光に加えて橙色光（または赤橙色光）を照射すればよい。各光の透過光（又は反射光）は、血液の脈動に起因して変動する。血液指標算出部１２は、各波長間の減光度比を求め、当該減光度比を基に一酸化炭素ヘモグロビン濃度やメトヘモグロビン濃度を算出すればよい。なお一酸化炭素ヘモグロビン濃度の算出方法の詳細は、本発明者の先行出願である特許文献６を参考にされたい。同様にメトヘモグロビン濃度の算出方法の詳細は、本発明者の先行出願である特許文献７を参考にされたい。異常ヘモグロビンの濃度が算出できるため、ヘモグロビンの総量に正常なヘモグロビン濃度を乗算することにより正常なヘモグロビン量を算出することができる。
【００３３】
血液指標算出部１２は、算出した動脈血酸素和度及び血中ヘモグロビン量をＳｖＯ２推定部１５に入力する。上述のように血液指標算出部１２は、血中ヘモグロビン量として血中ヘモグロビン量の総数をＳｖＯ２推定部１５に入力してもよいが、血中ヘモグロビン量の総量から異常ヘモグロビン量を差し引いた値（正常なヘモグロビン量）を血中ヘモグロビン量としてＳｖＯ２推定部１５に入力することがより好ましい。
【００３４】
心拍出量算出部１３は、被験者から取得した生体信号を基に心拍出量を算出する。以下、詳細を説明する。
【００３５】
心拍出量算出部１３は、心電図電極３０から心電図信号を取得し、当該心電図信号から心電図（ECG：Electrocardiogram）を算出する。心拍出量算出部１３は、心電図の波形を基に心拍数（HR：Heart Rate）を算出する。例えば心拍出量算出部１３は、Ｒ波の検出回数から心拍数を算出すればよい。
【００３６】
また心拍出量算出部１３は、プローブ２０から光電脈波信号を取得する。上述のようにプローブ２０は、一般的な動脈血酸素飽和度（SaO2）を測定するための発光を行う。心拍出量算出部１３は、光電脈波信号から取得される光電脈波波形と、心電図と、に基づいて脈波伝搬時間（PWTT：Pulse Wave Transition Time）を算出する。光電脈波波形と心電図と脈波伝搬時間の関係は、たとえば非特許文献３を参照されたい。また脈波伝搬時間の算出方法の詳細は、脈圧を利用して算出すればよく、たとえば特許文献５の手法と同様であればよい。
【００３７】
心拍出量算出部１３は、脈波伝搬時間と心拍数を以下の式（１）に代入することによって心拍出量を推定する。
【００３８】
CO = (αL * PWTT + βL) * HR --- 式（１）
但し、COは心拍出量、PWTTは脈波伝搬時間、HRは心拍数、α，β，Lは被験者固有の係数とする。
【００３９】
なお上述の式（１）の各係数は被験者固有の係数であるが、校正用の血圧測定によって得られた校正値を用いてこれ等の係数の校正を行ってもよい。当該校正の詳細は、特許文献５と同等の方式（例えば特許文献７図１２）であればよい。
【００４０】
心拍出量算出部１３は、算出した心拍出量をＳｖＯ２推定部１５に入力する。上記式（１）を使用すると心拍出量は連続的に算出できる。そのため心拍出量算出部１３は、連続的に心拍出量を算出してＳｖＯ２推定部１５に入力することが好ましい。
【００４１】
酸素消費量算出部１４には、呼吸センサ４０から被験者の呼気ガス濃度、吸気ガス濃度、及び換気量が入力される。酸素消費量算出部１４は、呼気ガス濃度内の酸素濃度と吸気ガス濃度内の酸素濃度との差（酸素濃度差）を算出する。酸素消費量算出部１４は、算出した酸素濃度差に換気量を乗算することによって被験者の酸素消費量（VO2:oxygen consumption）を算出する。酸素消費量算出部１４は、算出した酸素消費量をＳｖＯ２推定部１５に入力する。
【００４２】
ＳｖＯ２推定部１５は、血中ヘモグロビン量、動脈血酸素飽和度、酸素消費量、及び心拍出量を基に混合静脈血酸素飽和度を推定する。この推定の仕組みを以下に説明する。
【００４３】
血液循環則（質量保存則）を基にしたＦｉｃｋの式（以下の式（２））が成立することが広く知られている（非引用文献４）。
【００４４】
(CaO2 - CvO2) * CO = VO2  --- 式（２）
但し、CaO2は動脈血酸素含量、CvO2は混合静脈血酸素含量、COは心拍出量、VO2は酸素消費量とする。
【００４５】
またヘモグロビン１ｇと酸素が結合する量はおおよそ１．３ｍｌ〜１．４ｍｌであることが知られている（非引用文献４）。このヘモグロビン１ｇあたりの酸素結合量をＫ（１．３〜１．４の間の定数であり、好適には１．３１〜１．３６である。一般的にはＫ＝１．３４を用いる。）とすると、動脈血酸素含量と混合静脈血酸素含量の差、すなわち(CaO2 - CvO2)はは以下の式（３）のように表すことができる。
【００４６】
(CaO2 - CvO2) = K * Hb * (SaO2 - SvO2) --- 式（３）
但し、Kは単位ヘモグロビン（ヘモグロビン１ｇ）あたりの酸素結合量、Hbは血中ヘモグロビン量、SaO2は動脈血酸素飽和度、SvO2は混合静脈血酸素飽和度とする。ここでSaO2及びSvO2はFractionalな血酸素飽和度である。異常ヘモグロビン（一酸化炭素ヘモグロビン、メトヘモグロビン）は酸素と結合できないヘモグロビンである。異常ヘモグロビンの割合が多い場合、Functinalな酸素飽和度（酸素化ヘモグロビン量と脱酸素化ヘモグロビン量の合計に対する酸素化ヘモグロビン量）を式（３）に代入すると、血液酸素含量であるCaO2やCvO2は誤差を持つ値となる。そのため異常ヘモグロビン量が少ない場合にはFunctionalな酸素飽和度を式（３）に用いてもよいが、異常ヘモグロビン量が多い場合にはFunctionalな酸素飽和度を式（３）に用いることは好ましくない。
【００４７】
よって、混合静脈血酸素飽和度は、上記の式（２）及び式（３）を変形した式（４）を基に算出することができる。すなわち混合静脈血酸素飽和度は、Ｆｉｃｋの公式（血液循環則）と単位ヘモグロビン（例えばヘモグロビン１ｇ）あたりの酸素結合量を基にした算出式（式（４））から推定することができる。
【００４８】
SvO2 = SaO2 - (VO2 / ( K * Hb * CO)) --- 式（４）
但し、SvO2は混合静脈血酸素飽和度、SaO2は動脈血酸素飽和度、VO2は酸素消費量、Hbは血中ヘモグロビン量、COは心拍出量、Kは単位ヘモグロビン（例えば１グラム）あたりの酸素結合量とする。
【００４９】
ＳｖＯ２推定部１５は、この式（４）に各算出部（血液指標算出部１２、心拍出量算出部１３、酸素消費量算出部１４）が算出した動脈血酸素飽和度、血中ヘモグロビン量、心拍出量、及び酸素消費量を代入して混合静脈血酸素飽和度の推定値を算出する。ＳｖＯ２推定部１５は、算出した混合静脈血酸素飽和度の推定値を出力部１６に入力する。
【００５０】
出力部１６は、被験者の各種生体波形やバイタルサインの測定値を出力する。ここで出力とは、ディスプレイ上への表示出力であってもよく、印字による紙出力であってもよい。また出力とは、バイタルサインの異常時のアラーム音の出力も含む概念である。そのため出力部１６は、生体情報測定装置１に備え付けられたディスプレイ（及び当該ディスプレイの周辺回路）、プリンタ（及びその周辺回路）、スピーカ（及びその周辺回路）等である。出力部１６は、ＳｖＯ２推定部１５が推定した混合静脈血酸素飽和度を出力する。例えば出力部１６は、混合静脈血酸素飽和度の測定値やトレンドグラフをディスプレイ上に表示する。なお出力部１６は、一般的なバイタルサイン（血圧、体温）の測定値や測定波形をディスプレイ上に合わせて表示しても勿論構わない。
【００５１】
図２は、出力部１６が表示する表示画面の一例を示す図である。図示するように表示画面には、心拍数や血圧値と共に混合静脈血酸素飽和度（SvO2）の推定値が表示されている。なお図２の表示画面はあくまでも一例であり、混合静脈血酸素飽和度の推定値は数値で表示されるのみならず、トレンドグラフ（経時的変化が分かる形態）として表示されても勿論構わない。
【００５２】
続いて本実施の形態にかかる生体情報測定装置１の効果について説明する。上述のように酸素運搬にかかる血液指標（動脈血酸素飽和度、血中ヘモグロビン量）、酸素消費量、及び心拍出量は、一般的な病院において使用される生体情報モニタの機能により非侵襲且つ正確に取得できることが知られている。ＳｖＯ２推定部１５は、血液循環と単位ヘモグロビンあたりの酸素運搬量から導かれた算出式にこれらのパラメータを代入することにより混合静脈血酸素飽和度を推定している。ＳｖＯ２推定部１５は、非侵襲且つ正確に算出可能なパラメータを演算に用いるため、連続的かつ精度の良い混合静脈血酸素飽和度の推定を行うことができる。
【００５３】
上述の特許文献１〜３の技術は、いずれも専用のセンサ（特許文献１の技術では深部血管用の発光素子等、特許文献２の技術では光音響イメージングセンサ、特許文献３の技術ではＮＩＲＳセンサ）を必要とする。そのため装置構成が複雑となると共に、コストがかかるといった問題があった。また測定対象血管の直上に光を照射する必要があるため、医療従事者の経験不足等により正確な測定ができない恐れもあった。
【００５４】
一方、本実施の形態にかかる生体情報測定装置１は、一般的な多波長測定用のプローブ２０、心電図電極３０、呼吸センサ４０を用いた生体情報モニタの構成によって混合静脈血酸素飽和度（ＳｖＯ２）を推定できる。すなわち装置の複雑化や専用センサの採用によるコストアップを回避しつつ、混合静脈血酸素飽和度を推定できる。また上述のパラメータは、医療従事者の経験や手技の巧拙によらず非侵襲且つ正確に測定可能なものである。そのため、どのような医療従事者が被験者の担当になったとしても、正確に混合静脈血酸素飽和度を推定することができる。
【００５５】
プローブ２０が受光する透過光又は反射光は、動脈血酸素飽和度の算出と共に血中ヘモグロビン量の算出にも使用することができる。透過光又は反射光を複数のパラメータの算出に共用できるため、装置の簡素化を図ることができる。
【００５６】
血液指標算出部１２は、血中ヘモグロビン量の総数から異常ヘモグロビン量を引いた数（換言すると正常ヘモグロビン量のみ）を血中ヘモグロビン量をとして算出することが好ましい。これにより酸素を運搬できない異常ヘモグロビンの影響をキャンセルすることができ、より正確な混合静脈血酸素飽和度の推定を行うことができる。
【００５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００５８】
上述の各パラメータの算出方法は、あくまでも一例であり、その他の手法を用いても良い。すなわちＳｖＯ２推定部１５は、非侵襲かつ医療従事者の経験に影響されない任意の手法で得られた各パラメータの測定値を上述の算出式に代入することにより混合静脈血酸素飽和度を推定すればよい。
【００５９】
たとえば血中ヘモグロビン量は予め被験者から採取した血液から測定しても良い。この場合、プローブ２０や血液指標算出部１２は動脈血酸素飽和度のみを算出する構成（すなわち一般的な動脈血酸素飽和度の測定を行う構成）であれば良い。
【００６０】
また心拍出量算出部１３は、特許文献８や非特許文献５に記載のように血流信号から心拍出量を算出してもよい。さらに心拍出量算出部１３は、指等から測定した血圧値を基に非侵襲的に心拍出量を算出してもよい（特許文献９、非特許文献６）。心拍出量算出部１３は、いわゆるリアクタンス法と呼ばれる手法を用いて非侵襲的に心拍出量を算出してもよい（特許文献１０、非特許文献７）。また、特許文献１１に記載のように酸素循環時間を計測し、酸素循環時間と相関する心拍出量の推定値を回帰式を用いて計算してもよい。
【００６１】
すなわち心拍出量算出部１３は、非侵襲的な手法を用いて被験者から取得した生体信号を基に心拍出量を算出すればよい。
【００６２】
上述の各種処理部（発光制御部１１、血液指標算出部１２、心拍出量算出部１３、酸素消費量算出部１４、ＳｖＯ２推定部１５）の処理の少なくとも一部は、生体情報測定装置１に設けられたＣＰＵ（Central Processing Unit、図１には図示せず。）がプログラムを実行することによって実現されてもよい。
【００６３】
ここでプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００６４】
１  生体情報モニタ
１１  発光制御部
１２  血液指標算出部
１３  心拍出量算出部
１４  酸素消費量算出部
１５  ＳｖＯ２推定部
１６  出力部
２０  プローブ
２１  発光素子
２２  受光素子
３０  心電図電極
４０  呼吸センサ
【図１】
2017153845.tif 000003
【図２】
2017153845.tif 000004