(57)【要約】【課題】  環境情報及び生体情報を用いることで、適切な低酸素リスク報知情報を出力する生体情報処理装置、生体情報処理システム及び生体情報処理方法等を提供すること。【解決手段】  生体情報処理装置１００は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得部１１０と、処理部１３０と、報知情報を表示する表示部５０を含み、情報取得部１１０は、環境情報として気圧情報を取得し、生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得し、表示部５０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、報知情報として表示する。【選択図】      図１
2017205147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境情報及び生体情報を取得する情報取得部と、
前記環境情報及び前記生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部と、
報知情報を表示する表示部と、
を含み、
前記情報取得部は、
前記環境情報として気圧情報を取得し、前記生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得し、
前記表示部は、
前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、前記報知情報として表示することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理部は、
前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記低酸素リスク報知情報を求めることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記処理部は、
前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、体内酸素分圧情報を求め、前記体内酸素分圧情報に基づいて、前記低酸素リスク報知情報を生成することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記処理部は、
前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、補正情報を求め、前記補正情報に基づいて前記体内酸素分圧情報を演算することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記処理部は、
ガス交換の時定数を前記補正情報として求めることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記動脈血酸素飽和度情報から求められる動脈血酸素分圧をＰａＯ２とし、前記気圧情報から求められる肺胞気酸素分圧をＰＡＯ２とし、前記脈波情報から求められる脈拍間隔をｔとし、静脈血酸素分圧をＰｖＯ２とした場合に、前記ガス交換の時定数であるＴｈは、
【数１】
2017205147.tif 000008
で表されることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかにおいて、
前記処理部は、
安静状態と判定された場合、又はユーザーからの指示情報に基づいて、前記補正情報を求めることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記表示部は、
前記低酸素リスク報知情報として、低酸素リスク状態に対応する脈拍数を表す情報を表示することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記表示部は、
前記低酸素リスク報知情報として、現在の脈拍数、及び前記低酸素リスク状態に対応する脈拍数を表示することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記表示部は、
前記低酸素リスク報知情報として、低酸素リスク状態と判定された積算時間を表す情報を表示することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記表示部は、
前記低酸素リスク報知情報として、現在の前記積算時間、及び前記積算時間の上限値を表示することを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記低酸素リスク報知情報を外部機器に対して送信する通信部を含むことを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
前記生体情報を出力する生体情報測定部を備えることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
前記環境情報を出力する環境情報測定部を備えることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項１５】
環境情報及び生体情報を取得する情報取得部と、
前記環境情報及び前記生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部と、
報知情報を出力する出力部と、
を含み、
前記情報取得部は、
前記環境情報として気圧情報を取得し、前記生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得し、
前記出力部は、
前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、前記報知情報として出力することを特徴とする生体情報処理システム。
【請求項１６】
環境情報及び生体情報を取得する情報取得処理と、
報知情報を出力する出力処理と、
を含み、
前記情報取得処理として、
前記環境情報として気圧情報を取得し、前記生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得する処理を行い、
前記出力処理として、
前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、前記報知情報として出力する処理を行うことを特徴とする生体情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報処理装置、生体情報処理システム及び生体情報処理方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
高所では大気中の酸素濃度が薄い（酸素分圧が低い）ため、登山等の高所における活動において、経験不足や、自らの過信により高山病症状を発症する場合がある。高山病症状による行動不能や遭難などが増えていることから、高所での活動を安全に行うための手法に対する要求は大きい。
【０００３】
例えば特許文献１では、登山時のユーザーの体調を標高に基づいて判定する手法が開示されている。また特許文献２では、遭難時の救助を迅速に行うための登山計画書管理システムが開示されており、特許文献２ではＧＰＳ（Global Positioning System）が利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３４７６７号公報
【特許文献２】特開２０１４−４９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、標高が高いほど酸素分圧が低くなるため、ユーザーの低酸素リスク（健康リスク）と標高は相関を有する。しかし、同じ標高であっても酸素分圧（気圧）が一定とは限らない。例えば、天気が悪い場合（荒天）は、天気がよい場合（晴天）に比べて同じ標高でも気圧が低くなる。つまり、ユーザーの低酸素リスクとより密接に関係するのは気圧や酸素分圧の情報である。
【０００６】
さらに言えば、気圧や酸素分圧はユーザーの周辺環境の状態を表す情報である。そのため、気圧を用いる手法は、低酸素リスクが高いか低いかについて、一般的な傾向を判定することはできるかもしれないが、ユーザーの実際の状態を判定できるものではない。低酸素リスク状態か否かは、ユーザーが実際に体内に取り込めた酸素量、さらに厳密に言えば、血液により体内に供給できた酸素量に依存する。つまり、低酸素リスクに関する処理では、気圧等の環境情報だけでなく、ユーザーの生体情報を用いることが望ましいと言える。特許文献１や特許文献２等の従来手法ではこれらの点が考慮されておらず、低酸素リスクに関する適切な報知が難しいという課題がある。
【０００７】
本発明の幾つかの態様によれば、環境情報及び生体情報を用いることで、適切な低酸素リスク報知情報を出力する生体情報処理装置、生体情報処理システム及び生体情報処理方法等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得部と、前記環境情報及び前記生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部と、報知情報を表示する表示部と、を含み、前記情報取得部は、前記環境情報として気圧情報を取得し、前記生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得し、前記表示部は、前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、前記報知情報として表示する生体情報処理装置に関係する。
【０００９】
本発明の一態様では、気圧情報、脈波情報、動脈血酸素飽和度情報に基づいて求められた低酸素リスク報知情報を表示する。これにより、気圧のみを用いた手法等に比べて、精度の高い低酸素リスク報知情報を表示することや、わかりやすい形態で低酸素リスク報知情報を表示することが可能になる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記低酸素リスク報知情報を求めてもよい。
【００１１】
これにより、生体情報処理装置の処理部により低酸素リスク報知情報を求めることが可能になる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、体内酸素分圧情報を求め、前記体内酸素分圧情報に基づいて、前記低酸素リスク報知情報を生成してもよい。
【００１３】
これにより、体内酸素分圧情報に基づいて低酸素リスク報知情報を生成することが可能になる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、補正情報を求め、前記補正情報に基づいて前記体内酸素分圧情報を演算してもよい。
【００１５】
これにより、補正情報に基づいて低酸素リスク報知情報を生成することが可能になる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、ガス交換の時定数を前記補正情報として求めてもよい。
【００１７】
これにより、ガス交換の時定数を補正情報とすることが可能になる。
【００１８】
また、本発明の一態様では、前記動脈血酸素飽和度情報から求められる動脈血酸素分圧をＰａＯ２とし、前記気圧情報から求められる肺胞気酸素分圧をＰＡＯ２とし、前記脈波情報から求められる脈拍間隔をｔとし、静脈血酸素分圧をＰｖＯ２とした場合に、前記ガス交換の時定数であるＴｈは、下式（６）で表されてもよい。
【００１９】
これにより、具体的な式と各パラメーターに基づいて、補正情報であるガス交換の時定数を表すことが可能になる。
【００２０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、第１のタイミングで取得された前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記補正情報として前記式（１）におけるＰｖＯ２及びＴｈを求め、求められたＰｖＯ２及びＴｈと、第２のタイミングで取得された前記気圧情報から求められる肺胞気酸素分圧ＰＡＯ２と、前記第２のタイミングで取得された前記脈波情報から求められる脈拍間隔ｔと、下式（６）と、に基づいて、前記第２のタイミングにおける前記体内酸素分圧情報として、前記動脈血酸素分圧であるＰａＯ２を演算してもよい。
【００２１】
これにより、具体的な式と、補正情報を含む各パラメーターに基づいて、動脈血酸素分圧を求めることが可能になる。
【００２２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、安静状態と判定された場合、又はユーザーからの指示情報に基づいて、前記補正情報を求めてもよい。
【００２３】
これにより、ユーザーの状態判定結果、又はユーザー入力に基づいて、補正情報を求めることが可能になる。
【００２４】
また、本発明の一態様では、前記表示部は、前記低酸素リスク報知情報として、低酸素リスク状態に対応する脈拍数を表す情報を表示してもよい。
【００２５】
これにより、低酸素リスク報知情報として脈拍数に関する情報を表示することが可能になる。
【００２６】
また、本発明の一態様では、前記表示部は、前記低酸素リスク報知情報として、現在の脈拍数、及び前記低酸素リスク状態に対応する脈拍数を表示してもよい。
【００２７】
これにより、ユーザーにとってわかりやすい形態で脈拍数に関する情報を報知すること等が可能になる。
【００２８】
また、本発明の一態様では、前記表示部は、前記低酸素リスク報知情報として、低酸素リスク状態と判定された積算時間を表す情報を表示してもよい。
【００２９】
これにより、低酸素リスク報知情報として積算時間に関する情報を表示することが可能になる。
【００３０】
また、本発明の一態様では、前記表示部は、前記低酸素リスク報知情報として、現在の前記積算時間、及び前記積算時間の上限値を表示してもよい。
【００３１】
これにより、ユーザーにとってわかりやすい形態で積算時間に関する情報を報知すること等が可能になる。
【００３２】
また、本発明の一態様では、前記低酸素リスク報知情報を外部機器に対して送信する通信部を含んでもよい。
【００３３】
これにより、生体情報処理装置とは異なる機器に対して、低酸素リスク報知情報を送信することが可能になる。
【００３４】
また、本発明の一態様では、前記生体情報を出力する生体情報測定部を備えてもよい。
【００３５】
これにより、生体情報処理装置において生体情報を検出すること等が可能になる。
【００３６】
また、本発明の一態様では、前記環境情報を出力する環境情報測定部を備えてもよい。
【００３７】
これにより、生体情報処理装置において環境情報を検出すること等が可能になる。
【００３８】
また、本発明の他の態様は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得部と、前記環境情報及び前記生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部と、報知情報を出力する出力部と、を含み、前記情報取得部は、前記環境情報として気圧情報を取得し、前記生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得し、前記出力部は、前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、前記報知情報として出力する生体情報処理システムに関係する。
【００３９】
本発明の他の態様では、気圧情報、脈波情報、動脈血酸素飽和度情報に基づいて求められた低酸素リスク報知情報を出力する。これにより、気圧のみを用いた手法等に比べて、精度の高い低酸素リスク報知情報を出力することや、わかりやすい形態での報知が可能な低酸素リスク報知情報を出力することが可能になる。
【００４０】
本発明の他の態様は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得処理と、報知情報を出力する出力処理と、を含み、前記情報取得処理として、前記環境情報として気圧情報を取得し、前記生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得する処理を行い、前記出力処理として、前記気圧情報、前記脈波情報、及び前記動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、前記報知情報として出力する処理を行う生体情報処理方法に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】生体情報処理装置の構成例。
【図２】動脈血酸素分圧と脈波との関係を説明する図。
【図３】ウェアラブル機器の外観例。
【図４】ウェアラブル機器の外観例。
【図５】ウェアラブル機器と他の機器の接続例。
【図６】ウェアラブル機器と他の機器の接続例。
【図７】動脈血酸素飽和度情報の取得手法の原理を説明する図。
【図８】動脈血酸素飽和度と動脈血酸素分圧の関係図。
【図９】本実施形態の処理を説明するフローチャート。
【図１０】内呼吸及び外呼吸のモデル図。
【図１１】キャリブレーション処理を説明するフローチャート。
【図１２】各酸素分圧値の関係を説明する図。
【図１３】動脈血酸素分圧の演算処理を説明するフローチャート。
【図１４】標高と許容酸素飽和度、許容脈拍数の関係を説明する図。
【図１５】脈拍数に関する情報を表示する画面例。
【図１６】積算時間に関する情報を表示する画面例。
【図１７】詳細な情報を表示する画面例。
【図１８】キャリブレーション時に表示する画面例。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４３】
１．本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。登山等の高所での活動では、低酸素状態となることで高山病症状（高度障害）を発症する場合がある。具体的には、頭痛や吐き気、睡眠障害等の症状が考えられ、場合によっては脳浮腫や肺水腫のように重篤な症状を引き起こすこともある。
【００４４】
そのため、特許文献１のように、登山での活動リスク等をユーザーに報知する手法が知られている。しかし上述したように、ユーザーの健康リスクに直接的に関連するのは酸素分圧の情報であり、同じ標高であっても酸素分圧の値は天候等の要因で変化してしまう。つまり標高のみを用いて報知を行う場合、精度の高い報知が難しいという課題がある。
【００４５】
これに対して、気圧センサーからの気圧情報を用いれば、直接的に気圧に関する報知が可能になる。大気中の酸素分圧は、大気圧と、大気中の酸素比率との積から求められる。大気中の酸素比率は、標高が変化してもほぼ一定であることが知られており、約２１％である。つまり、気圧の値が求められれば、酸素分圧を求めることは容易である。例えば、厚生労働省では、低酸素環境での労働の際には、労働者の安全確保のための対応を求めており、その場合の低酸素環境は酸素分圧が０．１８（ａｔｍ、気圧）と定められている。また、一般的に酸素分圧が０．１６（ａｔｍ）を下回ると、高山病症状の発症リスクが高くなることが知られている。つまり、酸素分圧の値と、０．１８や０．１６といった判定閾値との関係に基づいて、報知情報を生成する手法を用いることで、ユーザーに対して健康リスク（低酸素リスク）を報知することが可能になると考えられる。環境情報として気圧を用いる例としては、特許文献２の手法がある。
【００４６】
しかし、気圧情報はユーザーの周辺環境の状態を表す情報であるため、ユーザーが酸素を摂取しやすい環境にいるか否かを推定する情報となるが、実際にユーザーが摂取できた酸素量を直接的に表す情報とは言えない。
【００４７】
そこで本出願人は、環境情報と生体情報の両方を用いて、低酸素リスクに関する報知情報を出力する手法を提案する。本実施形態に係る生体情報処理装置１００は、図１に示したように、環境情報及び生体情報を取得する情報取得部１１０と、環境情報及び生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部１３０と、報知情報を出力する出力部１４０を含む。出力部１４０とは、具体的には報知情報を表示する表示部５０である。そして、情報取得部１１０は、環境情報として気圧情報を取得し、生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得する。表示部５０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、報知情報として表示する。
【００４８】
ここで、環境情報とは、ユーザーの周辺環境に関する情報であり、ユーザー周囲の大気圧に関する情報である気圧情報を含む。ここでの環境情報は、例えばユーザーの位置情報や、ユーザー周辺の温度、湿度、天候、光量、音響に関する情報を含んでもよい。
【００４９】
気圧情報とは、気圧センサーからの情報に基づく大気圧に関する情報であり、気圧（大気圧）に関する情報や、酸素分圧に関する情報を含む。狭義には、気圧情報とは、気圧や酸素分圧の値であってもよい。また上述したように、本実施形態はユーザーが低酸素状態となることを抑止し、安全に活動を行わせる手法であることに鑑みれば、用いる情報は酸素分圧に限定されず、ユーザー周辺の酸素濃度の情報であってもよい。酸素分圧が低い場合と、酸素濃度が低い場合とは、低酸素リスクが大きいという点で共通するものである。以下では、酸素分圧を例にとって説明を行うが、本明細書における酸素分圧を酸素濃度に置き換える変形実施も可能である。また、酸素分圧と酸素濃度の両方を用いることも妨げられない。
【００５０】
生体情報とは、ユーザーの生体活動の状態を表す情報であり、脈波情報や動脈血酸素飽和度情報を含む。また生体情報は、血圧情報、体温情報、発汗情報等、他の情報を含んでもよい。
【００５１】
脈波情報とは、ユーザーの脈拍に関する情報である。脈波情報は、脈拍数であってもよいし、脈拍間隔であってもよいし、脈に関する他の情報であってもよい。動脈血酸素飽和度情報とは、ユーザーの動脈血酸素飽和度に関する情報である。動脈血酸素飽和度情報とは、経皮的動脈血酸素飽和度であるＳｐＯ２の値そのものであってもよいがこれには限定されず、ＳｐＯ２を算出するための情報を含んでもよいし、ＳｐＯ２から求められる情報であってもよい。
【００５２】
なお、本実施形態に係る生体情報処理装置１００は、生体情報を出力する生体情報測定部を含んでもよい。生体情報測定部とは、上記生体情報を測定し、測定結果を出力する。この場合、情報取得部１１０は、生体情報測定部から出力された生体情報を取得すればよい。生体情報測定部は、例えば後述するセンサー部１２０により実現でき、具体的には生体センサーである脈波センサーや、動脈血酸素飽和度センサー等により実現できる。
【００５３】
同様に、本実施形態に係る生体情報処理装置１００は、環境情報を出力する環境情報測定部を含んでもよい。環境情報測定部とは、上記環境情報を測定し、測定結果を出力する。この場合、情報取得部１１０は、環境情報測定部から出力された環境情報を取得すればよい。環境情報測定部は、例えば後述するセンサー部１２０により実現でき、具体的には環境センサーである気圧センサー等により実現できる。
【００５４】
本実施形態の手法では、低酸素リスク報知情報の出力に、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報を用いる。これにより適切な低酸素リスク報知情報の出力が可能になる。
【００５５】
例えば、本実施形態の生体情報処理装置１００は、ユーザーの生体活動の状態を反映した精度のよい低酸素リスク報知情報を出力できる。ユーザーが大気中から摂取し、且つ血液の循環により全身に供給することのできる酸素の量の指標値として、動脈血酸素分圧ＰａＯ２が知られている。図８を用いて後述するように、動脈血酸素飽和度情報（特にＳｐＯ２）とＰａＯ２との相関が知られているため、ＳｐＯ２を計測できればＰａＯ２を推定できる。しかし、ＳｐＯ２の測定はユーザーの体動等によるノイズの影響を受けやすいことが知られており、登山等の活動を行っている（移動している）場合にＳｐＯ２を高精度で計測することは難しい。結果として、登山等の活動中は、ＳｐＯ２に基づくＰａＯ２の推定精度も低くなってしまう。その点、動脈血酸素飽和度情報とともに、気圧情報、脈波情報を用いることで、活動中であってもＰａＯ２を適切に推定することが可能になる。具体的な処理については図１３等を用いて後述する。
【００５６】
また、図２は、動脈血酸素分圧ＰａＯ２と、脈波の時間変化の関係を示した図である。脈波の高い部分が血流量の増大、低い部分は血流量の低下を示す。図２からわかるように、拍動により血流量が増大する（ｔ１〜ｔ５の各タイミング）と動脈血酸素分圧ＰａＯ２は低下し、その後、次の拍動までの期間（ｔ１の後ｔ２までの期間等）、すなわち血流量が低い値となっている間の期間において、動脈血酸素分圧ＰａＯ２は上昇していく。拍動発生時のＰａＯ２の低下は、当該タイミングで肺胞と静脈血との間のガス交換（酸素と二酸化炭素のやりとり）が終了し、それまでガス交換を行っていた静脈血は動脈血として全身に供給が開始されるとともに、新たな静脈血が肺胞との間のガス交換の対象となるためと考えられる。新たにガス交換の対象となる静脈血は内呼吸により酸素が消費された状態の血液であり、ガス交換後の血液に比べて酸素分圧は低い。また、新たにガス交換の対象となった静脈血は、次の拍動があるまでは大きく移動することがなく、ガス交換を継続できるため、拍動の間の期間では動脈血酸素分圧ＰａＯ２が上昇していくと考えられる。
【００５７】
つまり、拍動と拍動の間隔を表す時間（脈拍間隔、心拍間隔、ＲＲＩ）は、ガス交換を継続できる時間（以下、拡散時間ｔ）に相当する。脈拍数の値が比較的小さい場合、図２のｔ１とｔ２の間や、ｔ２とｔ３の間に示すように拡散時間ｔを長くできるため、充分なガス交換を実行でき、結果として当該期間では動脈血酸素分圧ＰａＯ２は充分高い値まで上昇する。一方、脈拍数の値が過剰に大きい場合、ｔ３とｔ４の間のように拡散時間ｔが短くなるため、当該期間では動脈血酸素分圧ＰａＯ２が上昇しきらないうちに次の拍動（ｔ４での拍動）が発生してしまう。つまり、脈拍数の値が過剰に大きくなることで、ＰａＯ２が低下し、低酸素リスクが高くなる場合がある。
【００５８】
厳密に言えば、低地のように大気中の酸素分圧が大きく、ユーザーが肺に充分な酸素を取り込める場合であれば、脈拍数の値が大きいことは低酸素リスクと直結しない。なぜなら、大気中からの酸素摂取を充分行えるため、拡散時間ｔが短くても血液への酸素の供給が適切に実行可能なためである。むしろ、低地においては脈拍数の増大は血液による全身への酸素供給を助ける作用を有する。しかし本実施形態では登山等の低酸素環境での活動を想定している。その場合、大気中からの酸素摂取量が限定されてしまうため、図２に示したように脈拍数の値が増加し拡散時間ｔが短くなることが低酸素リスクにつながる。本実施形態では、低酸素リスク報知情報の生成に脈波情報を用いる。つまり、脈波情報を肺におけるガス交換のパラメーターとして利用すること等が可能になるため、精度よく低酸素リスク報知情報を求めることが可能になる。ガス交換のモデルについては図１０等を用いて後述する。
【００５９】
また、本実施形態の生体情報処理装置１００は、ユーザーにとってわかりやすい形態で、低酸素リスク報知情報を出力（表示）することができる。気圧情報は標高情報に比べて低酸素リスクに関連する度合いが高いものの、具体的な数値と低酸素リスクとの関係がわかりにくく、低酸素リスク報知情報の報知を受けた場合に、行動の指針を立てにくい。その点、本実施形態では、脈波情報を用いるため、図１５を用いて後述するように、脈拍数等のユーザーにとってわかりやすい形態での低酸素リスク報知情報の報知が可能になる。また、図１６を用いて後述するように、低酸素リスク状態と判定された積算時間等を含む低酸素リスク報知情報の出力も可能であり、この場合もユーザーにとってわかりやすい報知が可能になる。
【００６０】
以下、本実施形態に係る生体情報処理装置１００の構成例を説明し、その後、報知情報生成処理の具体例について説明する。さらに本実施形態で生成される報知情報を表示する表示画面の例を説明し、最後に幾つかの変形例を説明する。
【００６１】
２．システム構成例
生体情報処理装置１００のシステム構成例は図１に示したとおりである。生体情報処理装置１００は、情報取得部１１０と、センサー部１２０と、処理部１３０と、出力部１４０（表示部５０）と、記憶部１５０を含む。ただし、生体情報処理装置１００は図１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００６２】
情報取得部１１０は、少なくとも気圧情報を含む環境情報と、少なくとも脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を含む生体情報を取得する。生体情報処理装置１００のセンサー部１２０が気圧情報を取得する気圧センサー、脈波情報を取得する脈波センサー、動脈血酸素飽和度情報を取得する動脈血酸素飽和度センサーを含む場合、情報取得部１１０は、センサー情報取得用のインターフェース、例えば各センサーからのアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器（Analog-to-Digital Converter）や増幅処理を行う増幅器として実現されてもよい。或いは、環境情報や生体情報が外部機器において取得される場合、情報取得部１１０は当該外部機器からの環境情報及び生体情報の受信を行う受信処理部として実現される。また、情報取得部１１０は、後述する体動情報等を取得してもよい。なお、情報取得部１１０は、取得した情報をそのまま環境情報や生体情報として処理部１３０に対して出力してもよいし、何らかの処理を行い、当該処理後のデータを環境情報や生体情報として処理部１３０に対して出力してもよい。すなわち、本実施形態の情報取得部１１０は、単なるインターフェースにより実現することも可能であるし、ロジック回路やプロセッサー等を含んで実現することも可能である。言い換えれば、本実施形態における「環境情報及び生体情報の取得」とは、センサー部１２０や外部機器から環境情報や生体情報を取得することも含むし、センサー部１２０や外部機器から元データを取得し、当該元データに対する処理の結果として環境情報や生体情報を取得することも含む。
【００６３】
センサー部１２０は、気圧情報を取得する気圧センサーと、脈波情報を取得する脈波センサーと、動脈血酸素飽和度情報を取得する動脈血酸素飽和度センサーを含む。各センサーの具体例については後述する。
【００６４】
また、センサー部１２０は、気圧情報以外の環境情報を検出するセンサーを含んでもよい。例えば、センサー部１２０は、ユーザーの位置を検出する位置センサーを含む。位置センサーは例えばＧＰＳであってもよい。ＧＰＳでは、水平方向での位置（緯度、経度）と、鉛直方向での位置（高度）を検出可能である。
【００６５】
また、センサー部１２０は、環境情報及び生体情報以外の情報を検出するセンサーを含んでもよい。例えばセンサー部１２０は、ユーザーの体動情報を検出する体動センサーを含んでもよい。体動センサーは、例えば加速度センサーやジャイロセンサーにより実現できる。なお、位置の時系列的な変化を体動と捉えれば、上述したＧＰＳ等の位置センサーや方位センサーも広義には体動センサーに含まれる。また、センサー部１２０は、方位を検出するための地磁気センサー、紫外線被ばく量を測定するためのＵＶセンサー、音声情報を取得する音声入力部を含んでも良い。
【００６６】
処理部１３０は、情報取得部１１０が取得した環境情報及び生体情報の少なくとも一方に基づいて、種々の処理を行う。この処理部１３０の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の各種プロセッサー、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit、ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。
【００６７】
例えば、処理部１３０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づいて、低酸素リスク報知情報を求める処理を行う。このようにすれば、生体情報処理装置１００において、低酸素リスク報知情報の生成及び出力（表示）を実行することが可能になる。ただし、本実施形態の手法はこれに限定されず、生体情報処理装置１００は、取得した気圧情報、脈波情報、動脈血酸素飽和度情報を外部機器に対して出力し、外部機器において求められた低酸素リスク報知情報を、当該外部機器から取得する構成であってもよい。例えば、生体情報処理装置１００が後述するウェアラブル機器２００である場合、低酸素リスク報知情報の生成は、携帯端末装置３００（例えばスマートフォン）や、情報処理装置４００（例えばサーバーシステム）によって実行されてもよい。
【００６８】
出力部１４０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づく低酸素リスク報知情報の出力を行う。出力部１４０は、低酸素リスク報知情報を表示する表示部５０であることが想定されるが、生体情報処理装置１００が、表示以外の出力を行う出力部１４０を含むことは妨げられない。詳細については、図５、図６と合わせて後述する。
【００６９】
記憶部１５０は、処理部１３０等のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリーやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などにより実現できる。記憶部１５０は、例えば環境情報や生体情報を記憶する。
【００７０】
本実施形態に係る生体情報処理装置１００は、ユーザーの身体に装着されるウェアラブル機器２００として実現できる。図３は、ウェアラブル機器２００の外観図の例である。図３に示したように、ウェアラブル機器２００は、ケース部３０と、ケース部３０をユーザーの身体（狭義には手首）に固定するためのバンド部１０を含み、バンド部１０には嵌合穴１２と尾錠１４が設けられる。尾錠１４は、尾錠枠１５及び係止部（突起棒）１６から構成される。
【００７１】
図３は、嵌合穴１２と係止部１６を用いてバンド部１０が固定された状態であるウェアラブル機器２００を、バンド部１０側の方向（ケース部３０の面のうち装着状態において被検体側となる面側）から見た斜視図である。図３のウェアラブル機器２００では、バンド部１０に複数の嵌合穴１２が設けられ、尾錠１４の係止部１６を、複数の嵌合穴１２のいずれかに挿入することでユーザーへの装着が行われる。複数の嵌合穴１２は、図３に示すようにバンド部１０の長手方向に沿って設けられる。
【００７２】
ウェアラブル機器２００のケース部３０には、センサー部１２０が設けられる。図３では、後述する生体センサー（動脈血酸素飽和度情報や脈波情報を取得するための光電センサー）を想定し、ケース部３０のうち、ウェアラブル機器２００の装着時に被検体側となる面にセンサー部１２０が設けられる例を示した。ただし、センサー部１２０に含まれるセンサーが設けられる位置は図３には限定されない。例えばセンサー部１２０に含まれるセンサーは、ケース部３０の内部（特に、ケース部３０に含まれるセンサー基板上）に設けられてもよい。
【００７３】
図４は、ユーザーが装着した状態でのウェアラブル機器２００を、表示部５０の設けられる側から見た図である。図４からわかるように、本実施形態に係るウェアラブル機器２００は通常の腕時計の文字盤に相当する位置、あるいは数字やアイコンを視認可能な位置に表示部５０を有する。ウェアラブル機器２００の装着状態では、ケース部３０のうちの図３に示した側の面が被検体に密着するとともに、表示部５０は、ユーザーによる視認が容易な位置となる。
【００７４】
なお、図３、図４ではウェアラブル機器２００のケース部３０を基準として座標系を設定し、表示部５０の表示面に交差する方向であって、表示部５０の表示面側を表面とした場合の裏面から表面へと向かう方向をＺ軸正方向としている。あるいは、センサー部１２０（狭義には図３に示した光電センサー）から表示部５０に向かう方向、あるいは表示部５０の表示面の法線方向においてケース部３０から離れる方向をＺ軸正方向と定義してもよい。ウェアラブル機器２００が被検体に装着された状態では、上記Ｚ軸正方向とは、被検体からケース部３０へと向かう方向に相当する。また、Ｚ軸に直交する２軸をＸＹ軸とし、特にケース部３０に対してバンド部１０が取り付けられる方向をＹ軸に設定している。
【００７５】
低酸素リスク報知情報は、ウェアラブル機器２００においてユーザーへの報知に用いられる。出力部１４０はウェアラブル機器２００に設けられる表示部５０であり、表示部５０は報知情報の表示を行う。具体的な表示画面の例については、図１５〜図１８を用いて後述する。
【００７６】
また、ウェアラブル機器２００における報知は表示に限定されない。例えば、出力部１４０はウェアラブル機器２００に設けられる発光部、振動発生部、スピーカー等により実現されてもよい。この場合、報知情報の出力形態は、光、振動、音の発生により行われる。
【００７７】
また、報知情報を用いたユーザーへの報知がウェアラブル機器２００とは異なる機器において行われてもよく、その場合、出力部１４０とは、報知情報を異なる機器に対して送信する通信部（送信処理部）として実現される。
【００７８】
以上のように、出力部１４０は、表示部５０であり、表示部５０は、低酸素リスク報知情報を表示する。。或いは、生体情報処理装置１００（出力部１４０）は、通信部を含み、通信部は、低酸素リスク報知情報を外部機器に対して送信してもよい。本実施形態では種々の形態により出力部１４０を実現することが可能であり、これにより、低酸素リスク報知情報の多様且つ適切な出力が可能になる。
【００７９】
図５に、ウェアラブル機器２００と他の装置との接続例を示す。図５に示したように、ウェアラブル機器２００は、スマートフォン等の携帯端末装置３００と近距離無線通信等により接続されてもよい。携帯端末装置３００は、登山等の活動を行っているユーザーにより携帯されるため、報知情報を用いたユーザーへの報知は、ウェアラブル機器２００において行ってもよいし、携帯端末装置３００で行ってもよいし、その両方で行ってもよい。
【００８０】
携帯端末装置３００において報知を行う場合、ウェアラブル機器２００の出力部１４０は、報知情報を送信する通信部（送信処理部）として実現される。携帯端末装置３００は、携帯端末装置３００の通信部（受信処理部）によりウェアラブル機器２００からの報知情報を受信し、受信した報知情報に基づく報知を行う。例えば、携帯端末装置３００の表示部により表示を行ってもよいし、光、音、振動等を用いた報知を行ってもよい。
【００８１】
また、報知情報を用いた報知が行われる機器は、登山等の活動を行っているユーザーにより携帯される機器には限定されない。図６に、ウェアラブル機器２００と他の装置との他の接続例を示す。図６に示したように、ウェアラブル機器２００は、ＰＣ（personal computer）等の情報処理装置４００とネットワークＮＥを介して接続されてもよい。ここでのネットワークＮＥは、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、近距離無線通信等、種々のネットワークを利用できる。また、図６における情報処理装置４００は、登山等の活動を行っているユーザーとは異なるユーザーにより携帯される携帯端末装置であってもよい。
【００８２】
情報処理装置４００において報知を行う場合、ウェアラブル機器２００の出力部１４０は、報知情報を送信する通信部（送信処理部）として実現される。情報処理装置４００での具体的な報知は、携帯端末装置３００の場合と同様に種々の手法により実現可能である。
【００８３】
図６の例の場合、情報処理装置４００での報知の対象となるユーザーは、登山等の活動を行っているユーザーとは異なるユーザーである。このようにすれば、高地で活動しているウェアラブル機器２００の使用者の低酸素リスク等を、ネットワークＮＥを介して、平地等の別の場所にいる人に知らせることができる。例えば、機器使用者の家族に対して、機器使用者の危険を通知することができる。また、報知情報による報知を受けるユーザーは、ウェアラブル機器２００の使用者の家族には限定されず、山小屋の管理者や、登山パーティーの仲間、警察や消防などの公共機関等であってもよい。
【００８４】
以上のように、本実施形態の手法は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得部１１０と、環境情報及び生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部１３０と、報知情報を表示する表示部５０を含むウェアラブル機器２００に適用できる。ウェアラブル機器２００の情報取得部１１０は、環境情報として気圧情報を取得し、生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得し、表示部５０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、報知情報として表示する。このようにすれば、環境情報及び生体情報の取得（測定）が可能であり、且つ、自身の表示部５０を用いて低酸素リスク報知情報の表示を行うウェアラブル機器２００を実現できる。ウェアラブル機器２００の表示部５０を用いることで、ユーザーは登山等の活動を妨げられることなく、低酸素リスク報知情報の閲覧が可能になる。
【００８５】
また、本実施形態の手法は、生体情報処理装置１００（ウェアラブル機器２００）に限定されず、他の形態に適用できる。例えば、本実施形態の手法は、図５の携帯端末装置３００や、図６の情報処理装置４００、及びそれらを含む生体情報処理システムに適用できる。本実施形態に係る生体情報処理システムは、携帯端末装置３００により実現されてもよいし、情報処理装置４００により実現されてもよいし、それらの組み合わせにより実現されてもよいし、それらと生体情報処理装置１００（ウェアラブル機器２００）との組み合わせにより実現されてもよい。
【００８６】
例えば、本実施形態に係る生体情報処理システムが情報処理装置４００により実現される場合、情報処理装置４００は、登山等の活動を行うユーザーにより携帯されず、センサー部１２０を含まないことが想定される。よって、情報処理装置４００の情報取得部１１０は、ユーザーにより携帯される機器（ウェアラブル機器２００、携帯端末装置３００）から、ネットワークＮＥを介して環境情報や生体情報を取得する。また、処理部１３０により生成した報知情報は、情報処理装置４００で表示してもよいし、ウェアラブル機器２００や携帯端末装置３００に送信され、それらの機器での報知に用いられてもよい。
【００８７】
また、本実施形態に係る生体情報処理システムが携帯端末装置３００より実現される場合、携帯端末装置３００は、センサー部１２０の全てのセンサーを含んでもよい。或いは携帯端末装置３００が、センサー部１２０一部のセンサーを含み、ウェアラブル機器２００がセンサー部１２０の他のセンサーを含んでもよく、その場合の携帯端末装置３００の情報取得部１１０は、携帯端末装置３００が含むセンサーからの情報、及びウェアラブル機器２００から情報を取得する。或いは、携帯端末装置３００は、センサー部１２０自体を含まなくてもよく、その場合の携帯端末装置３００の情報取得部１１０は、携帯端末装置３００以外の機器（ウェアラブル機器２００）から情報を取得する。また、上述してきた例と同様に、携帯端末装置３００の出力部１４０での報知情報の出力は、携帯端末装置３００自体で行われてもよいし、他の機器で行われてもよく、報知情報の報知形態も表示に限定されず、発光等の変形実施が可能である。また、スマートフォン等の携帯端末装置３００がウェアラブル機器２００とネットワークＮＥとの通信の中継、あるいは、ウェアラブル機器２００からの報知情報を加工してネットワークＮＥ、情報処理装置４００に送信するように構成しても良い。
【００８８】
また、本実施形態に係る生体情報処理システムが、生体情報処理装置１００（ウェアラブル機器２００）、携帯端末装置３００、情報処理装置４００のうちの少なくとも２つの機器の組み合わせにより実現される場合、生体情報処理システムで実行される処理は、いずれか１つの機器において実行されてもよいし、複数の機器で分散処理されてもよい。また、本実施形態に係る生体情報処理システムが、生体情報処理装置１００（ウェアラブル機器２００）、携帯端末装置３００、情報処理装置４００とは異なる機器を含むことも妨げられない。
【００８９】
また、本実施形態に係る生体情報処理装置１００や生体情報処理システムの各部の処理をプログラムにより実現することも可能である。すなわち、本実施形態の手法は、気圧情報を含む環境情報、及び、脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を含む生体情報を取得する情報取得処理と、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を出力する出力処理と、をコンピューターに実行させるプログラムに適用できる。
【００９０】
また、本実施形態の生体情報処理装置１００や生体情報処理システムは、情報（例えばプログラムや各種のデータ）を記憶するメモリーと、メモリーに記憶された情報に基づいて動作するプロセッサーを含む。プロセッサーは、環境情報として気圧情報を取得し、生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得する情報取得処理と、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、報知情報として出力する出力処理と、を行う。
【００９１】
プロセッサーは、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。プロセッサーは、例えばＣＰＵであってもよい。ただしプロセッサーはＣＰＵに限定されるものではなく、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種のプロセッサーを用いることが可能である。またプロセッサーはＡＳＩＣによるハードウェア回路でもよい。メモリーは、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーであってもよいし、レジスターであってもよいし、ハードディスク装置等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリーはコンピューターにより読み取り可能な命令を格納しており、当該命令がプロセッサーにより実行されることで、生体情報処理装置１００や生体情報処理システムの各部の機能が実現されることになる。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットの命令でもよいし、プロセッサーのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。
【００９２】
本実施形態の動作は例えば以下のように実現される。プロセッサーは、環境情報及び生体情報を取得し、メモリーに記憶する。環境情報を取得する処理は、プロセッサーが、センサー部１２０からの情報を取得することにより実現してもよいし、プロセッサーが外部機器から情報を受信することにより実現してもよい。そしてプロセッサーは、メモリーから環境情報及び生体情報を読み出し、低酸素リスク報知情報を求め、求めた低酸素リスク報知情報をメモリーに記憶する。さらにプロセッサーは、メモリーから低酸素リスク報知情報を読み出し、読み出した低酸素リスク報知情報の出力処理を行う。
【００９３】
また、本実施形態の生体情報処理装置１００や生体情報処理システムの各部は、プロセッサー上で動作するプログラムのモジュールとして実現される。例えば情報取得部１１０は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得モジュールとして実現される。処理部１３０は、環境情報及び生体情報の少なくとも一方に基づく処理を行う処理モジュールとして実現される。出力部１４０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、報知情報として出力する出力モジュールとして実現される。
【００９４】
また、本実施形態の手法は、環境情報及び生体情報を取得する情報取得処理と、報知情報を出力する出力処理と、を含み、情報取得処理として、環境情報として気圧情報を取得し、生体情報として脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報を取得する処理を行い、出力処理として、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づき求められた低酸素リスク報知情報を、報知情報として出力する処理を行う生体情報処理方法に適用できる。
【００９５】
３．低酸素リスク報知情報の生成処理
次に気圧情報、脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報に基づく低酸素リスク報知情報の生成処理の具体的な手法について説明する。まず、気圧情報、脈波情報、動脈血酸素飽和度情報の具体的な取得手法を説明した後、図９のフローチャートを用いて低酸素リスク報知情報生成処理の概要について説明する。さらに、キャリブレーション処理と、キャリブレーション結果を用いた処理の具体例について説明する。
【００９６】
３．１  各情報の取得手法
＜環境情報（気圧情報）＞
本実施形態に係る生体情報処理装置１００（狭義にはウェアラブル機器２００のケース部３０）には気圧センサーが設けられ、気圧情報の取得は、気圧センサーからのセンサー情報に基づいて行われる。或いは、携帯端末装置３００が気圧センサーを有してもよい。気圧センサーについてはピエゾ素子を用いた構成等、種々の構成が広く知られているため、詳細な説明は省略する。
【００９７】
また、ユーザーが低酸素状態であるか否かに直接的に関わるのは、大気圧ではなく酸素分圧である。よって、生体情報処理装置１００の処理部１３０では、大気圧に基づいて酸素分圧を求め、当該酸素分圧を気圧情報としてもよい。なお、何らかの理由により気圧センサーからの情報を取得できない場合には、ＧＰＳ信号から求められるＧＰＳ高度（位置情報）に基づいて、気圧情報を演算するといった変形実施も可能である。また、通信を介して外部から位置情報や気象情報を取得し、それらに基づいて気圧情報を算出することも可能である。外部からの位置情報取得については、例えば道標などに設置された地理情報を記録したＱＲコード（登録商標）やバーコード、ビーコン等から、光学的な情報取得手段や近接無線通信を介して位置情報を取得するように構成することができる。
【００９８】
＜生体情報（動脈血酸素飽和度情報）＞
図７は還元ヘモグロビンＨｂの光吸収スペクトルと、酸化ヘモグロビンＨｂＯ２の光吸収スペクトルを示す図である。図７に示すように、酸化ヘモグロビンＨｂＯ２と、還元ヘモグロビンＨｂとでは光吸収スペクトルが異なり、比較的長い波長であるλ１（＞λ）の光を照射した場合、当該光での吸光係数は酸化ヘモグロビンＨｂＯ２の方が大きいため、当該光の生体での透過光又は反射光の強度（受光部の出力値Ｖ１）は血管中の酸化ヘモグロビンの量を表す指標値となる。同様に、比較的短い波長であるλ２（＜λ）の光を照射した場合、当該光での吸光係数は還元ヘモグロビンＨｂの方が大きいため、当該光の生体での透過光又は反射光の強度（受光部の出力値Ｖ２）は血管中の還元ヘモグロビンの量を表す指標値となる。そのため、Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）は酸化ヘモグロビンの比率を表す指標値、すなわち動脈血酸素飽和度ＳｐＯ２に相関を持つ値となる。
【００９９】
このように、酸化ヘモグロビンＨｂＯ２と、還元ヘモグロビンＨｂとでは光吸収スペクトルが異なるという特性を利用することで、異なる２つの波長の光の透過光、反射光から、動脈血酸素飽和度情報を求めることが可能である。
【０１００】
例えば、動脈血酸素飽和度情報を取得するためのセンサーは光電センサーであり、当該光電センサーは、互いに異なる少なくとも２つの波長の光を照射する発光部と、発光部からの光が被検体を透過した透過光、或いは被検体により反射された反射光を受光する受光部と、を含む。一例としては、センサー部１２０は、第１の波長の光を照射する第１の発光部と、第２の波長の光を照射する第２の発光部と、第１の発光部からの光の生体での透過光又は反射光を受光する第１の受光部と、第２の発光部からの光の生体での透過光又は反射光を受光する第２の受光部とを含む。第１の波長とは例えば赤外光に対応する波長であり、第２の波長とは赤色光に対応する波長である。ただし、光電センサーの構成はこれに限定されず種々の変形実施が可能である。例えば受光部を２つ設けるのではなく、１つの受光部を時分割で利用してもよい。
【０１０１】
以上では、シンプルな手法について説明したが、赤外光と赤色光を用いてＳｐＯ２、或いはＳｐＯ２に類する情報を求める手法は種々の変形実施が知られており、本実施形態ではそれらを広く適用することが可能である。また、一方の波長での酸化ヘモグロビンＨｂＯ２と還元ヘモグロビンＨｂの吸光度が、他方の波長での吸光度と明確に異なるものであればよく、用いる波長は赤外光と赤色光に限定されない。例えば、一方の光を緑色光に変更するといった変形実施が可能である。
【０１０２】
＜生体情報（脈波情報）＞
脈波は血液の容積の変化として現れるため、脈波センサーは、計測対象となる部位の血量の変化を捉えることによって脈波を計測する。血流量と、血中のヘモグロビンの量とに相関関係があることに鑑みれば、血管に対して光を照射した場合、血流量が多くヘモグロビンの量も多ければ光の吸収量が大きく透過光又は反射光の強度が小さくなる。逆に、血流量が少なくヘモグロビンの量も少なければ光の吸収量が小さく透過光又は反射光の強度が大きくなる。つまり、脈波センサーは発光部と受光部を含む光電センサーであり、光電センサーにおける検出信号の時間的な変化に基づいて、脈波情報を検出することが可能である。
【０１０３】
なお、脈波センサーの発光部が照射する光は、ヘモグロビンにより吸収されやすい波長とするとよく、一般的には緑色光が用いられる。また、脈波情報は脈拍数には限定されず、脈拍間隔（ＲＲ間隔）であってもよいし、脈拍間隔の変動であってもよいし、脈波を表す他の情報であってもよい。また、脈拍間隔の変動に基づいて導出される自律神経の活動状態、ストレス状態、リラックス状態、疲労状態などの脈波解析指標であってもよい。
【０１０４】
なお、本実施形態では本発明の理解を容易にするために動脈血酸素飽和度情報と脈波情報の両方を用いる形態を例示するが、この場合の光電センサーの構成は種々の形態が考えられる。例えば、センサー部１２０は、動脈血酸素飽和度情報を検出するためのセンサーと、脈波センサーとを別途含んでもよい。この場合、センサー部１２０は動脈血酸素飽和度情報用の、第１の波長（例えば赤外光）及び第２の波長（赤色光）の光の照射する第１，第２の発光部と、脈波情報用の第３の波長（緑色光）の光を照射する第３の発光部を含む。受光部については、第１〜第３の発光部に対応させて第１〜第３の受光部を設けてもよいし、１又は２つの受光部を設け、時分割で利用してもよい。
【０１０５】
或いは、動脈血酸素飽和度情報を検出するためのセンサーを用いて脈波情報を検出してもよい。具体的には、動脈血酸素飽和度情報用のセンサーが有する第１の発光部と第２の発光部のいずれかを、脈波情報検出用の発光部として兼用する。この場合、光の波長は２通りとなるため、赤色光を用いて脈波情報を検出し、赤外光と赤色光を用いて動脈血酸素飽和度情報を検出する。或いは、緑色光を用いて脈波情報を検出し、赤外光と緑色光を用いて動脈血酸素飽和度情報を検出する。その他、光の波長は種々の変形実施が可能である。
【０１０６】
３．２  処理の概要
上述したように、動脈血酸素分圧ＰａＯ２は、低酸素リスクを表す指標値として利用できる。ただし、ＰａＯ２は本来動脈血を採血し、血液ガス分析を行って計測する情報であり、登山等の活動中に直接計測することは現実的でない。そこで、動脈血酸素飽和度ＳｐＯ２から、ＰａＯ２を推定する手法が知られている。
【０１０７】
図８は、ＰａＯ２とＳｐＯ２の対応曲線であり、横軸がＰａＯ２の値を表し、縦軸がＳｐＯ２の値を表す。図８からわかるように、ＰａＯ２とＳｐＯ２は一方の値が求められれば他方の値への変換が可能である。例えば、ＳｐＯ２とＰａＯ２は、Ｈｉｌｌの式として知られる下式（１）が成り立ち、下式（１）を変形した下式（２）を用いることで、ＳｐＯ２の値からＰａＯ２の値を求めることが可能である。なお、下式（１）、（２）におけるｎはＨｉｌｌ係数であり、２．７〜２．９といった値が用いられる。また、Ｋは結合定数であり（１／Ｐ５０）ｎが用いられる。ここでのＰ５０は、酸素飽和度を５０％に保つ動脈血酸素分圧ＰａＯ２であり、基準値は２７（ｍｍＨｇ）である。
【数１】
2017205147.tif 000003
【数２】
2017205147.tif 000004
【０１０８】
常時精度よくＳｐＯ２の値を計測できるのであれば、上式（２）に基づいてＳｐＯ２からＰａＯ２を求めることで、低酸素リスク報知情報を生成できる。しかし、光電センサーによる動脈血酸素飽和度情報（経皮的動脈血酸素飽和度ＳｐＯ２）の計測は、体動ノイズ等のノイズの影響を受けやすいため、登山等の活動中は計測精度が低下してしまう。従来、光線センサーを用いたＳｐＯ２の計測機器（パルスオキシメーター）が広く知られているが、そのような機器は安静時に利用することを想定している。
【０１０９】
そこで本実施形態では、高精度での動脈血酸素飽和度情報の計測が可能な状況でキャリブレーションを行い、高精度での動脈血酸素飽和度情報の計測が難しい状況では、当該キャリブレーションの結果（補正情報）を用いて低酸素リスク報知情報を生成する。このようにすれば、精度の低い動脈血酸素飽和度情報を処理に用いる可能性を抑止できる。さらに、キャリブレーションにより補正情報を求めておくため、高精度での動脈血酸素飽和度情報の計測が難しい状況でも、ユーザーの状態を反映した適切な低酸素リスク報知情報の生成が可能になる。補正情報は、高精度の動脈血酸素飽和度情報を含む情報から求められており、個人差を含めたユーザーの生体活動の状態を適切に表す情報となるためである。
【０１１０】
図９は本実施形態の処理を説明するフローチャートであり、図９の処理は例えば生体情報処理装置１００の処理部１３０において実行される。この処理が開始されると、まず処理部１３０は、キャリブレーションを実行するか否かを判定する（Ｓ１０１）。上述したように、キャリブレーションによる補正情報の演算はＳｐＯ２を高精度で計測可能な状況で実行することが望ましい。
【０１１１】
具体的には、処理部１３０は、安静状態と判定された場合、又はユーザーからの指示情報に基づいて、補正情報を求める。安静状態、すなわちユーザーの体動が小さい状態であれば、ＳｐＯ２を高精度で計測できる可能性が高い。よって、処理部１３０はユーザーの行動判定を行い、安静状態と判定された場合にキャリブレーションを実行する。例えば、センサー部１２０が体動センサーを含む場合、処理部１３０は、体動センサーの出力（加速度値や角加速度値）が所与の閾値以下の場合に、安静状態と判定すればよい。ユーザーの行動判定は種々の手法が知られており、本実施形態の安静状態の判定では、公知の行動判定手法を広く適用可能である。
【０１１２】
或いは、処理部１３０は、キャリブレーションを行うか否かをユーザーからの指示情報に基づいて判定してもよい。例えば、登山における休憩時等に生体情報処理装置１００の操作部を操作するようユーザーに促しておく。あるいはそのような行為を促すためのメッセージを表示部５０に表示する。このようにしておけば、ユーザー操作による指示情報が入力された場合は、ＳｐＯ２を高精度に計測可能と推定できる。よって処理部１３０は、指示情報が入力された場合に、キャリブレーションを実行する。
【０１１３】
以上のように、Ｓ１０１の処理は、生体情報処理装置１００において判定処理を実行してもよいし、ユーザーからの指示情報の入力を受け付けてもよいし、その両方を用いてもよい。
【０１１４】
Ｓ１０１でＹｅｓの場合は、キャリブレーションを実行し（Ｓ１０２）、キャリブレーションの結果である補正情報を記憶部１５０に記憶する（Ｓ１０３）。一方、Ｓ１０２でＮｏの場合は、以前のキャリブレーション結果として取得されている補正情報を記憶部１５０から読み出し（Ｓ１０４）、補正情報を用いて低酸素リスク報知情報の生成処理を行う（Ｓ１０５）。Ｓ１０３又はＳ１０５の処理後に、処理部１３０は、処理を終了するかを判定し（Ｓ１０６）、Ｙｅｓの場合には処理を終了し、Ｎｏの場合にはＳ１０１に戻り処理を継続する。Ｓ１０２及びＳ１０５の詳細な処理については後述する。
【０１１５】
なお、低酸素リスク報知情報を生成する具体的なステップはＳ１０５であるため、本実施形態ではこれを狭義の低酸素リスク報知情報生成処理とする。ただし、Ｓ１０５の処理には補正情報が用いられることに鑑み、本実施形態では、Ｓ１０２を含む図９のフローチャート全体についても、低酸素リスク報知情報生成処理（広義の低酸素リスク報知情報生成処理）と考える。
【０１１６】
３．３  キャリブレーション
図１０は、外呼吸及び内呼吸による酸素の循環を表すモデル図である。図１０において、ＰＢは大気圧、ＰＩＯ２は吸入気酸素分圧、ＰＡＯ２は肺胞気酸素分圧、ＰＡＣＯ２は肺胞気二酸化炭素分圧、ＰａＯ２は動脈血酸素分圧、ＰｖＯ２は静脈血酸素分圧を表す。なお、図１０において、Ｏ２とともに記された数値は対象部分での酸素分圧（単位ｍｍＨｇ）をあらわし、ＣＯ２とともに記された数値は対象部分での二酸化炭素分圧（単位ｍｍＨｇ）を表す。ただし、酸素分圧、二酸化炭素分圧の数値は概算値であり、具体的な値はユーザーの周辺環境や健康状態等に応じて変動する。
【０１１７】
まず大気圧がＰＢであるため、大気中の酸素分圧はＰＢに対して大気中の酸素比率（例えば２１％）を乗じた値となる。ユーザーは呼吸により大気中から酸素を取り込むが、人の食道等の空間は飽和水蒸気により満たされているため、吸入気酸素分圧ＰＩＯ２は、飽和水蒸気の分だけ大気中の酸素分圧に比べて低下することになる。具体的には、ＰＢとＰＩＯ２は下式（３）の関係となる。
ＰＩＯ２＝（ＰＢ−飽和水蒸気圧）×酸素比率  …（３）
【０１１８】
ここで、飽和水蒸気圧は温度に依存した数値となるが、人の体温は極端に大きく変動しないことに鑑みれば、所与の定数としてもよい。例えば、Ｔ＝３７℃とした場合の飽和水蒸気圧である４７ｍｍＨｇを用いればよい。
【０１１９】
また、肺（肺胞）では、静脈血に対して酸素を放出するとともに、静脈血から二酸化炭素を吸収するプロセス、いわゆるガス交換が行われ、ガス交換後の血液が動脈血として心拍により全身の組織に供給される。つまり肺胞気酸素分圧ＰＡＯ２は、ガス交換の分だけ吸入気酸素分圧ＰＩＯ２に比べて低下することになる。この低下量は、組織における酸素の消費量に相当する量となる。組織で消費した酸素の量に対する、当該消費により生成された二酸化炭素の量の比率を表す情報として、呼吸商Ｒが知られている。肺胞気二酸化炭素分圧ＰＡＣＯ２が組織で生成された二酸化炭素の量に対応すると考えれば、ＰＡＣＯ２／Ｒが組織で消費した酸素の量を表すことになる。よって、ＰＩＯ２とＰＡＯ２とは下式（４）の関係となる。呼吸商Ｒは、燃焼対象によって値が異なり、例えば脂肪を燃焼させる場合は０．７程度、糖質を燃焼させる場合は１．０程度である。ここでは、Ｒを定数として扱い、例えばＲ＝０．８とする。
ＰＡＯ２＝ＰＩＯ２−ＰＡＣＯ２／Ｒ  …（４）
【０１２０】
また、肺胞気酸素分圧ＰＡＯ２と、動脈血酸素分圧ＰａＯ２とは、定常状態では下式（５）の関係にあることが知られている。下式（５）におけるＡａＤＯ２は、肺胞気動脈血酸素分圧較差であり、ガス交換が正常に行われているか否かを表す指標値として知られている。すなわちＡａＤＯ２は、本来ユーザーの健康状態に応じて異なる値となる。ただし、本実施形態では登山等の活動を行うユーザーを対象としているため、ある程度健康状態がよいと仮定してよい。よってここでは、ＡａＤＯ２を定数として扱い、例えばＡａＤＯ２＝５（ｍｍＨｇ）とする。
ＰａＯ２−ＰＡＯ２−ＡａＤＯ２  …（５）
【０１２１】
また、上式（５）は時間に関する項を含まない式、すなわち定常状態を表す定常式である。しかし、上式（５）は過渡状態（過渡応答）を表す式に拡張可能である。具体的には、動脈血酸素分圧ＰａＯ２は、静脈血（酸素分圧はＰｖＯ２）と、肺胞気（酸素分圧はＰＡＯ２）との間での拡散によって決定される。よって、ガス交換の時定数をＴｈとし、ガス交換の開始からの継続時間（拡散時間）をｔとした場合に、ＰａＯ２とＰＡＯ２は下式（６）の関係となる。図２を用いて上述したように、拡散時間ｔは脈拍間隔に相当する時間を用いればよい。あるいは、拡散時間ｔは脈拍間隔の測定値は用いずに、１分間の拍動回数である脈拍数から一拍の周期を求めることで算出しても良い。この場合、体動ノイズ等の影響で脈波間隔が測定できなかった場合でも、拡散時間ｔとして適切な値を設定することができる。
【数３】
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【０１２２】
ここで、ガス交換の時定数とは、血液が所定量の５０％に相当する酸素を肺胞から受け取ることができる時間を表す。例えば、上式（６）においてｔ＝Ｔｈとなった場合には、ＰａＯ２＝（ＰｖＯ２＋ＰＡＯ２）／２となる。
【０１２３】
上述してきたように、低酸素リスクを判定する指標値として、体内酸素分圧情報（狭義には動脈血酸素分圧ＰａＯ２）を利用できる。つまり、処理部１３０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づいて、体内酸素分圧情報を求め、体内酸素分圧情報に基づいて、低酸素リスク報知情報を生成するとよい。このようにすれば、ユーザーの体内での酸素の供給状態を表す体内酸素分圧情報を用いるため、適切な低酸素リスク報知情報を出力できる。
【０１２４】
その際、処理部１３０は、気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づいて、補正情報を求めるとよい。そして処理部１３０は、補正情報に基づいて体内酸素分圧情報を演算する。このようにすれば、ＳｐＯ２を精度よく求めることができない状態においても、測定できる情報（気圧情報、脈波情報）と上式（６）からＰａＯ２を求めることが可能になる。
【０１２５】
ここで、センサー部１２０等を用いた直接的な測定が可能な情報、及び測定可能な情報から演算可能な情報は、補正情報として保持する必要性は低い。逆に言えば、直接的な測定もできず、且つ測定できる情報から演算することもできない情報を補正情報とするとよい。具体的には、処理部１３０は、ガス交換の時定数Ｔｈを補正情報として求める。このようにすれば、Ｔｈと上式（６）を用いた演算が可能になる。さらに、Ｔｈは対象としているユーザーのガス交換の能力を表す指標値となるため、ユーザーの心肺機能の高低をＴｈを用いて推定することも可能になる。
【０１２６】
図１１は、キャリブレーション処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、まず、処理部１３０は、気圧情報として大気圧の値ＰＢ、脈波情報として脈拍間隔の値ｔ、動脈血酸素飽和度情報としてＳｐＯ２の値を取得する（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）。なお、Ｓ２０１〜Ｓ２０３は図１１に示した順序は限定されず、順序を入れ替えたり並列で処理を行うことも可能である。また、Ｓ２０４以降の処理についても、Ｓ２０４とＳ２０５の順序を入れ替え可能であるように、具体的な処理手順については種々の変形実施が可能である。
【０１２７】
ＰＢが既知であるため、処理部１３０は、上式（３）によりＰＩＯ２を求める（Ｓ２０４）。また、図８及び上式（２）を用いて上述したように、ＳｐＯ２からＰａＯ２を求めることができる。よって、処理部１３０は、ＳｐＯ２に基づいて、動脈血酸素分圧ＰａＯ２を求める（Ｓ２０５）。また、ＰａＯ２が既知となったため、処理部１３０は、上式（５）によりＰＡＯ２を求める（Ｓ２０６）。さらに、ＰＩＯ２及びＰＡＯ２が既知となったため、処理部１３０は、上式（４）によりＰＡＣＯ２／Ｒを求める（Ｓ２０７）。
【０１２８】
また、上述したように、ＰＩＯ２とＰＡＯ２の差（ＰＡＣＯ２／Ｒに対応）は、組織での活動により消費された酸素の量に対応する。そして、組織での活動により消費された酸素の量とは、動脈血酸素分圧ＰａＯ２と、静脈血酸素分圧ＰｖＯ２の差に等しいと考えられる。この関係を示した図が、図１２であり、図１２においてａ≒ｂと考えてよい。すなわち下式（７）が成り立つ。
ＰＩＯ２−ＰＡＯ２＝ＰａＯ２−ＰｖＯ２  …（７）
【０１２９】
上述した処理によりＰＩＯ２、ＰＡＯ２、ＰａＯ２が既知となっているため、処理部１３０は、上式（８）によりＰｖＯ２を求める（Ｓ２０８）。以上の処理により、ＰａＯ２、ＰｖＯ２、ＰＡＯ２、ｔが既知となったため、これらの値を上式（６）に代入することで、処理部１３０は、ガス交換の時定数Ｔｈを求める（Ｓ２０９）。
【０１３０】
以上をまとめると、動脈血酸素飽和度情報（ＳｐＯ２）から求められる動脈血酸素分圧をＰａＯ２とし、気圧情報（ＰＢ）から求められる肺胞気酸素分圧をＰＡＯ２とし、脈波情報から求められる脈拍間隔をｔとし、静脈血酸素分圧をＰｖＯ２とした場合に、ガス交換の時定数であるＴｈは上式（６）で表されることになる。より具体的には、処理部１３０は、上式（６）を用いた演算処理によりガス交換の時定数Ｔｈを求める。
【０１３１】
なお、Ｓ２０７で求めたＰＡＣＯ２（或いは呼吸商Ｒまで含めたＰＡＣＯ２／Ｒ）、Ｓ２０８で求めたＰｖＯ２についても、気圧情報（ＰＢ）、脈波情報（ｔ）から求めることができない情報であるため補正情報として保持しておくとよい。よって記憶部１５０は、ガス交換の時定数Ｔｈ、静脈血酸素分圧ＰｖＯ２、及び肺胞気二酸化炭素分圧ＰＡＣＯ２を、補正情報として記憶する。
【０１３２】
３．４  キャリブレーション結果（補正情報）に基づく報知情報生成処理
次に図９のＳ１０５で実行される処理の詳細について説明する。Ｓ１０５の処理は、例えば登山における活動中（移動中）に実行される。
【０１３３】
３．４．１  動脈血酸素分圧ＰａＯ２を求める例
図１３は、Ｓ１０５の処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、処理部１３０は、センサー部１２０からのセンサー情報を取得する。上述したように、Ｓ１０５の処理が実行される際には、体動ノイズ等の影響により動脈血酸素飽和度情報（ＳｐＯ２）の高精度での測定は難しいと考えられる。よって処理部１３０は、気圧情報として大気圧の値ＰＢ、脈波情報として脈拍間隔の値ｔを取得する（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。また、図９のＳ１０４の処理において、Ｓ１０３で記憶部１５０に記憶されていた補正情報を読み出す。具体的には、処理部１３０は、ガス交換の時定数Ｔｈ、静脈血酸素分圧ＰｖＯ２、肺胞気二酸化炭素分圧ＰＡＣＯ２を記憶部１５０から読み出す。
【０１３４】
そして処理部１３０は、ＰＢと上式（３）からＰＩＯ２を求めるとともに、求めたＰＩＯ２と、補正情報として読み出したＰＡＣＯ２／Ｒと、上式（４）からＰＡＯ２を求める（Ｓ３０３）。
【０１３５】
ＰｖＯ２及び時定数Ｔｈは補正情報としてＳ１０４で取得され、拡散時間ｔはＳ３０２で取得され、ＰＡＯ２がＳ３０３で求められている。よってこれらの値を上式（６）に代入することで、処理部１３０は、処理対象タイミングにおける動脈血酸素分圧ＰａＯ２の推定値を求める（Ｓ３０４）。
【０１３６】
以上の処理をまとめると、処理部１３０は、第１のタイミングで取得された気圧情報、脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報に基づいて、補正情報として上式（６）におけるＰｖＯ２及びＴｈを求め、求められたＰｖＯ２及びＴｈと、第２のタイミングで取得された気圧情報から求められる肺胞気酸素分圧ＰＡＯ２と、第２のタイミングで取得された脈波情報から求められる脈拍間隔ｔと、上式（６）と、に基づいて、第２のタイミングにおける体内酸素分圧情報として、動脈血酸素分圧であるＰａＯ２を演算する。
【０１３７】
ここで、第１のタイミングとは具体的にはキャリブレーションの実行タイミングであり、第２のタイミングとは所与のキャリブレーションと次のキャリブレーションの間のタイミングである。このようにすれば、キャリブレーションの非実行時、すなわちＳｐＯ２の高精度での測定が難しい状況においても、キャリブレーション結果である補正情報を用いて適切にＰａＯ２を求めることが可能になる。
【０１３８】
処理部１３０は、求めたＰａＯ２に基づいて、低酸素リスク報知情報を生成する（Ｓ３０５）。単純には、処理部１３０は、求めたＰａＯ２の値そのものを低酸素リスク報知情報としてもよいし、ＰａＯ２の値と所与の閾値との比較処理の結果を低酸素リスク報知情報としてもよい。例えば、動脈血酸素分圧ＰａＯ２が７０ｍｍＨｇ程度になると、低酸素血症のおそれがあり、５０ｍｍＨｇを下回るとチアノーゼが出始め、３０ｍｍＨｇを下回ると組織障害が始まる、といった一般的な関係が知られている。よってＰａＯ２の値そのものを出力（表示）することでも低酸素リスクを報知することは可能であるし、７０や５０といった具体的な値との比較結果を出力することでも低酸素リスクを報知できる。
【０１３９】
ただし、標高の高い場所で活動を行う場合、大気中の酸素分圧自体が低下するため、健康な状態のユーザーであっても、体内酸素分圧（動脈血酸素分圧ＰａＯ２）の値は平地に比べて低下する。つまり、平地のような一般的な状態を想定している７０ｍｍＨｇ、５０ｍｍＨｇ等の値を、高地で活動中のユーザーの状態判定にそのまま用いてしまうと、精度のよい低酸素リスクの判定はできない。例えば、健康な状態で活動しているユーザーについても、低酸素リスクが高いと誤判定するおそれがある。
【０１４０】
そこで本実施形態では、標高に応じた許容酸素分圧を設定し、当該許容酸素分圧と、推定されたＰａＯ２とを用いて低酸素リスク報知情報を生成してもよい。図１４は、複数の被験者に高地での活動を行わせ、当該活動において高山病症状を発症しなかった被験者の動脈血酸素飽和度ＳｐＯ２の実測値を表す図である。図１４の横軸は標高を表し、縦軸（左部分）はＳｐＯ２の値を表す。図１４のＡ１は高山病症状を発症しなかった被験者の、標高ごとのＳｐＯ２の平均値を表し、Ａ２は（平均値−２σ）を表す。つまり、高山病症状を発症しないユーザーのＳｐＯ２は、充分な確率でＡ２に示した数値よりも大きいことが期待される。言い換えれば、各標高でのＳｐＯ２がＡ２の数値を下回るユーザーは、高山病症状の発症可能性を否定できない。つまり、Ａ２は許容されるＳｐＯ２の下限値（許容酸素飽和度）を表すことになる。
【０１４１】
ＳｐＯ２は上式（２）によりＰａＯ２に変換可能であるため、図１４のＡ２に基づいて、標高ごとの許容酸素分圧を求めることが可能である。記憶部１５０は、Ａ２に示した標高ごとの許容酸素飽和度、又は標高ごとの許容酸素分圧をあらかじめ記憶しておく。処理部１３０は、処理対象タイミングにおける標高を取得し、当該標高と、記憶部１５０に記憶されている標高ごとの許容酸素分圧に基づいて、処理対象タイミングでの許容酸素分圧を求める。そして処理部１３０は、求めた許容酸素分圧と、Ｓ３０４で求めたＰａＯ２を比較することで低酸素リスク報知情報を生成すればよい。例えば、上式（６）から求めたＰａＯ２が許容酸素分圧を下回った場合に、低酸素リスクが高いことを表す低酸素リスク報知情報を生成する。或いは、上式（６）から求めたＰａＯ２と、許容酸素分圧を合わせて表示するための情報を低酸素リスク報知情報としてもよい。この場合、ユーザーはＰａＯ２の値が許容酸素分圧を下回らないように注意しながら活動を行うことが可能になる。
【０１４２】
なお、標高は種々の手法により取得することが可能である。例えば、センサー部１２０がＧＰＳ受信機を含む場合、処理部１３０は、ＧＰＳ受信機からのＧＰＳ信号に基づいて標高を取得できる。或いは、ＧＰＳ信号と気圧センサーからの気圧情報の両方を用いて、高精度な標高情報を求めてもよい。或いは、変形例として後述するように、気圧情報に基づいて標高を演算してもよい。
【０１４３】
３．４．２  許容脈拍数を求める例
ただし、ＰａＯ２は血液中の酸素量を直接的に表す有用な情報であるものの、ユーザーにとっては直感的にわかりやすい数値とは言えない。例えば、ＰａＯ２の数値が許容酸素分圧に近づいていることが低酸素リスク報知情報として報知されたとしても、どのような行動を取ればＰａＯ２がどのように推移するかという予想を立てることが困難な場合がある。
【０１４４】
よって本実施形態では、脈拍数に関する情報を低酸素リスク報知情報として出力してもよい。具体的には、出力部１４０は、低酸素リスク報知情報として、低酸素リスク状態に対応する脈拍数を表す情報を出力する。
【０１４５】
上式（６）は、補正情報であるＰｖＯ２及びＴｈ、及びＰＢから求められるＰＡＯ２を定数と捉えた場合、動脈血酸素分圧ＰａＯ２と拡散時間（脈拍間隔）ｔの関係を規定する式であると考えられる。つまり、以上では上式（６）を、拡散時間ｔに基づいてＰａＯ２を求める式として利用していたが、上式（６）は許容酸素分圧から当該許容酸素分圧に対応する拡散時間ｔを求める式としても利用できる。そして、拡散時間ｔは脈拍間隔に対応するため、脈拍数ＨＲ（ｂｐｍ）は下式（８）により容易に演算できる。
ＨＲ＝６０／ｔ  …（８）
【０１４６】
つまり処理部１３０は、処理対象タイミングにおける標高を取得し、当該標高と、記憶部１５０に記憶されている標高ごとの許容酸素分圧に基づいて、処理対象タイミングでの許容酸素分圧を求め、当該許容酸素分圧と上式（６）、（８）に基づいて、許容脈拍数（広義には低酸素リスク状態に対応する脈拍数）を求める。
【０１４７】
図１４は、標高と許容脈拍数の関係を表す図でもある。図１４の縦軸（右側）は脈拍数の値を表す。図１４のＡ３は、Ａ２に示した許容酸素飽和度と上式（６）から求められた許容心拍数の一例を表す。Ａ４は、各標高での、低酸素リスクが比較的小さいと考えら得る平均的な脈拍数を表し、Ａ３とＡ４を比較すればわかるように、Ａ４は許容脈拍数を表す情報として適当である。
【０１４８】
このようにすれば、低酸素リスクを脈拍数というわかりやすい形態でユーザーに提示することが可能になる。近年は脈拍数を測定、表示する機器も普及しており、ユーザーは自身の活動状態と脈拍数との関係について知見を有していることも多い。例えば、運動の負荷、運動の継続時間、疲労の程度等から自分の脈拍数がどのような変化をするか、ある程度推測可能と考えられる。つまり、脈拍数を低酸素リスク報知情報に用いることで、ユーザーに対して低酸素リスクを低減するための適切な行動を取らせること等が可能になる。
【０１４９】
特に、上式（６）は、ガス交換の時定数Ｔｈ等を補正情報として利用するものであり、当該補正情報は、実測された脈波情報や動脈血酸素飽和度情報に基づき求められている。つまり、上式（６）により求められる許容脈拍数は、ユーザーごとの個人差を反映した情報となる。これにより、低酸素リスク報知情報として、個人差を考慮した情報を出力可能となる。図１４では、Ａ２からＡ３が求められるものとして説明したが、同じＡ２を用いたとしても、求められる許容脈拍数は、ユーザーに応じて変化することになる。
【０１５０】
なお、出力部１４０は、低酸素リスク報知情報として、現在の脈拍数、及び低酸素リスク状態に対応する脈拍数を出力してもよい。現在の脈拍数は、情報取得部１１０が取得する脈波情報を用いて求めればよい。
【０１５１】
このようにすれば、低酸素リスク状態に対応する脈拍数と、現在の脈拍数との比較が容易になるため、ユーザーによる現在のリスク度合いの把握、今後の行動方針の立案等を容易にすることが可能になる。このような低酸素リスク報知情報を表示する具体的な表示画面の例については、図１５を用いて後述する。
【０１５２】
３．４．３  積算時間を求める例
また、以上では動脈血酸素分圧ＰａＯ２を求める手法、及び脈拍数を求める手法について説明し、それぞれについて低酸素リスク状態に対応する値（許容酸素分圧、許容脈拍数）を用いる手法についても説明した。上述したように、ＰａＯ２が許容酸素分圧を下回る場合、脈拍数が許容脈拍数を上回る場合に、処理部１３０は低酸素リスクが高い（低酸素リスク状態である）と判定する。
【０１５３】
ただし、低酸素環境での作業を行う場合、対象環境で許容される作業時間が設定されていることも多い。例えば、水中で作業を行うダイバーは、６０分の作業を行う場合、作業環境での酸素分圧は最低でも約０．１４ａｔｍにとどめることが推奨されている。これは言い換えれば、標高３５００ｍ相当の酸素分圧下での作業を６０分以上継続すると、低酸素による悪影響が出るとの指針になる。つまり上記の例においても、ユーザーのＰａＯ２が許容酸素分圧を下回る時間（脈拍数が許容脈拍数を上回る時間）が所定時間を超えるような場合に、特に低酸素リスクが高いと考えられる。
【０１５４】
よって本実施形態では、処理部１３０は、低酸素リスク状態となっている積算時間を求めてもよい。ここでの積算時間とは、低酸素リスク状態と判定された時間の活動（登山）開始時からの合計値であり、連続する時間には限定されない。例えば、処理部１３０は、ＰａＯ２が許容酸素分圧を下回った場合、又は脈拍数が許容脈拍数を上回った場合に、カウンターのカウントアップを行い、当該カウンターのカウント値を積算時間として出力すればよい。そして、当該カウンターのカウント値は、登山等の一連の活動が終了するタイミング（より広義には低酸素リスクが充分低い環境となったタイミング）でリセットされる。
【０１５５】
そして、出力部１４０は、低酸素リスク報知情報として、低酸素リスク状態と判定された積算時間を表す情報を出力する。
【０１５６】
このようにすれば、低酸素リスク状態となっている積算時間をユーザーに提示することができる。上述したように、積算時間はユーザーの低酸素リスクに直結する情報であるため、積算時間を出力することで、ユーザーに対して高山病症状の発症を抑止するような適切な対応を促すことが可能になる。例えばユーザーは、積算時間が長くなるほど、自身の低酸素リスクが高いということを容易に理解可能である。
【０１５７】
また、出力部１４０は、現在の積算時間、及び積算時間の上限値を出力してもよい。ここでの上限値とは、例えば上記の６０分である。このようにすれば、ユーザーに対してわかりやすい形態で警告を行うことが可能になる。具体的には、現在の積算時間が上限値に達してしまうと、ユーザーの低酸素リスクが非常に高いことになるため、ユーザーに対して積算時間が上限値を超えないような対応を促すことが可能になる。具体的な表示画面については図１６を用いて後述する。
【０１５８】
なお、上限値は６０分等の固定値を用いてもよいが、現在の気圧情報の値や、標高の値に応じて可変に設定してもよい。例えば、気圧（酸素分圧）が下がるほど、上限値を短く設定すれば、ユーザーに対してより安全な行動を促すことが可能になる。
【０１５９】
また、積算時間に関する情報は、他の情報（ＰａＯ２、又は脈拍数、又はその両方）とともに出力されてもよいし、積算時間のみが出力されてもよい。
【０１６０】
４．表示画面の具体例
次に、低酸素リスク報知情報を表示部で表示する場合の、表示画面の具体例を説明する。なお、以下では、ウェアラブル機器２００の表示部５０において表示を行う例を説明するが、報知情報を表示する表示部は、携帯端末装置３００や情報処理装置４００等に設けられてもよい。
【０１６１】
図１５は、低酸素リスク報知情報である脈拍数に関する情報を表示する画面例である。図１５では、脈拍数（Ｂ１）を表示しており、具体的には現在の脈拍数（Ｂ１１）と、上式（６）から求められる低酸素リスク状態に対応する脈拍数（Ｂ１２）が表示される。また図１５では、脈拍数の横に補助的な情報（Ｂ２）を表示することでユーザーにわかりやすい表示としている。具体的には、矢印（Ｂ２１）及び人の上半身及び肺を表すオブジェクトとバツ印（Ｂ２２）を表示し、脈拍数がＢ１２に示した数値に到達することで、低酸素リスクが高くなることを明示している。また、表示部５０は、時刻（Ｂ３）、日付（Ｂ４）等、時計を用いて一般的に表示される情報を表示してもよい。
【０１６２】
図１６は、低酸素リスク報知情報である脈拍数に関する情報とともに、低酸素リスク状態となった積算時間に関する情報を表示する画面例である。図１６のＣ１（Ｃ１１，Ｃ１２）、Ｃ２（Ｃ２１，Ｃ２２）、Ｃ３、Ｃ４については、図１５のＢ１〜Ｂ４と同様である。また、図１６では、低酸素リスク状態であることを表す文字列「Ｌｏｗ」とともに、積算時間に関する情報（Ｃ５）を表示する。具体的には、現在の積算時間（Ｃ５１）と、積算時間の上限値（Ｃ５２）が表示される。
【０１６３】
図１７は、より詳細な情報を表示する画面例である。図１７では、図１５等と同様に、脈拍数に関する情報（Ｄ１）を、現在の脈拍数（Ｄ１１）と低酸素リスク状態に対応する脈拍数（Ｄ１２）により表示している。
【０１６４】
また、大気中の酸素の量に直結する情報が酸素分圧（大気の酸素分圧）であることに鑑み、酸素分圧に関する情報（Ｄ２）をグラフを用いて表示している。具体的には、縦方向が酸素分圧の値を表し、Ｄ２１の位置が０．１４ａｔｍ、Ｄ２２の位置が０．１６ａｔｍ、Ｄ２３の位置が０．１８ａｔｍ、Ｄ２４の位置が０．２１ａｔｍを表す。低酸素リスクがある酸素分圧の目安として０．１８ａｔｍという値が知られているため、図１７では０．１８ａｔｍに対応する位置に横方向の破線を表示している。さらに、低酸素リスクが高く危険な酸素分圧の範囲（０．１６ａｔｍ未満）を、図１５のＢ２２と同様のオブジェクト（Ｄ２５）を表示することで明確にしている。図１７では、現在の酸素分圧の値を、三角形のオブジェクト（Ｄ２６）により表示している。図１７の例であれば、現在の酸素分圧値Ｄ２６は、Ｄ２３に示した低酸素リスクがある酸素分圧を下回っているが、危険な酸素分圧の範囲を表すオブジェクトＤ２５とは重複しないということがわかる。
【０１６５】
また、現在の気圧に関する情報（Ｄ５）を表示しており、具体的には気圧の現在値（Ｄ５１）とともに、気圧の変化傾向（Ｄ５２）を表示する。図１７の例では、Ｄ５２で下方向の矢印を表示することで、気圧が低下傾向にあることが表示されている。また、図１７では、ユーザーの現在位置を、図を用いて表示している（Ｄ６）。具体的には、登山対象である山の概略的な形状（登山ルートの標高変化）をＤ６１に表示するとともに、当該登山ルート中の現在位置を縦方向のバーＤ６２を用いて明示している。Ｄ６の情報は、例えばＧＰＳ受信機により取得される位置情報と、マップ情報（地形情報）を用いて生成できる。なお、時刻（Ｄ３）、日付（Ｄ４）については図１５と同様である。
【０１６６】
図１８は、キャリブレーション時に表示される画面例である。キャリブレーション時には、上述したように気圧情報、脈波情報及び動脈血酸素飽和度情報が用いられる。よって図１８では、キャリブレーションに用いる情報（Ｅ１）として、気圧の値（Ｅ１１）、動脈血酸素飽和度の値であるＳｐＯ２（Ｅ１２）、及び脈拍数（Ｅ１３）を表示している。また、生体情報処理装置１００がキャリブレーションモードで動作していることを明示するため、モードに関する情報（Ｅ２）を表示する。時刻（Ｅ３）については図１５と同様である。
【０１６７】
５．変形例
以下、幾つかの変形例について説明する。
【０１６８】
５．１  時定数に基づく順化指標の報知
上式（６）を用いて上述したように、キャリブレーション時には、ユーザー周辺の気圧情報と、ユーザーを対象として実測された脈波情報、及び動脈血酸素飽和度情報を用いて、ガス交換の時定数Ｔｈを求める。つまり求められた時定数Ｔｈは、個人差を含むユーザーの状態を反映した情報となる。
【０１６９】
そして時定数Ｔｈは、上述したように血液が所定量の５０％に相当する酸素を肺胞から受け取ることができる時間を表す。つまり、Ｔｈが小さいほど、より短い時間で酸素の受け取りが可能であり、ガス交換の効率がよい。逆に、Ｔｈが大きいほど、長い時間をかけなければ酸素を受け取れず、ガス交換の効率が悪いことになる。つまり、時定数Ｔｈは対象となるユーザーのガス交換の能力を表す指標値として利用可能な情報である。
【０１７０】
よって時定数Ｔｈを、動脈血酸素分圧ＰａＯ２の演算や、許容脈拍数の演算に利用するだけでなく、ユーザーの能力を表す情報として出力してもよい。例えば標準的なＴｈの値を求めておき、当該標準的な値に対する高低によりユーザーのガス交換の能力をわかりやすく提示する。或いは、多くのユーザーを対象としてＴｈのデータを保持しておき、他のユーザーと比較した場合に対象ユーザーがどのような位置にいるかを提示してもよい。
【０１７１】
或いは、同じユーザーが登山等の活動（或いは高地トレーニング、低酸素室でのトレーニング）を繰り返したことで、Ｔｈがどのように変化していったかという経時変化に関する情報も非常に重要である。このようにすれば、低酸素環境での活動を繰り返すことで、ユーザーの順化がどの程度進んでいるかを判定する指標値として、時定数Ｔｈを利用できる。
【０１７２】
５．２  標高に関する変形例
図１４を用いて上述したように、処理部１３０は、低酸素リスク状態に対応する動脈血酸素分圧ＰａＯ２や、低酸素リスク状態に対応する脈波数を、標高情報に基づいて求める。上述の説明では、センサー部１２０がＧＰＳ受信機を有するものとしたが、これには限定されず、気圧センサーの気圧情報から標高を求めてもよい。
【０１７３】
気圧及び標高は、下式（９）に示す関係がある。下式（９）におけるｈ０が第１の地点での標高（ｍ）、Ｐ０が第１の地点での気圧（ｈＰａ）、Ｔが第１の地点での温度（℃）を表し、ｈが対象地点での標高（ｍ）、Ｐが対象地点での気圧（ｈＰａ）を表す。
【数４】
2017205147.tif 000006
【０１７４】
所与の地点を第１の地点として、当該地点における標高ｈ０、気圧Ｐ０、気温Ｔを求めておけば、上式（９）のＰに現在の気圧値を代入することで、標高ｈを算出できる。例えば、登山開始前には、所与の地点を海面に対応する地点とし、ｈ０＝０ｍ、Ｐ０＝１０１３．２５ｈＰａとし、Ｔを海面地点での気温としておけばよい。海面地点での気温Ｔは、１５℃といった固定値を用いてもよいし、温度センサーによる実測値を用いてもよい。
【０１７５】
また、上述した例では、記憶部１５０は、標高ごとの許容酸素飽和度（或いは許容酸素分圧）の情報を記憶するものとしたがこれには限定されない。例えば、あらかじめ標高を気圧値に変換しておき、記憶部１５０は、気圧ごとの許容酸素飽和度（或いは許容酸素分圧）の情報を記憶しておいてもよい。
【０１７６】
５．３  温度に基づく飽和水蒸気圧の算出
また、上式（３）を用いて上述したように、ＰＢからＰＩＯ２を求める際に、飽和水蒸気圧の値を用いる。上述の例では、飽和水蒸気圧を固定値（４７ｍｍＨｇ）としたが、厳密には飽和水蒸気圧は温度に応じて変化する。よって、センサー部１２０がユーザーの体温を測定する温度センサーを含む場合、当該温度センサーにより検出された体温に基づいて、飽和水蒸気圧の値を演算してもよい。具体的には、処理部１３０は、温度をＴとした場合に、Ｔｅｔｅｎｓの式として知られる下式（１０）を用いて飽和水蒸気圧ｅ（Ｔ）ｈＰａを求める。
【数５】
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【０１７７】
以上、本発明を適用した実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。
【符号の説明】
【０１７８】
ＮＥ…ネットワーク、１０…バンド部、１２…嵌合穴、１４…尾錠、１５…尾錠枠、
１６…係止部、３０…ケース部、５０…表示部、１００…生体情報処理装置、
１１０…情報取得部、１２０…センサー部、１３０…処理部、１４０…出力部、
１５０…記憶部、２００…ウェアラブル機器、３００…携帯端末装置、
４００…情報処理装置
【図１】
2017205147.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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