特許 6585951 生体情報測定装置および生体情報測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585951

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】生体情報測定装置および生体情報測定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0452 20060101AFI20190919BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20190919BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/04 312A

   A61B5/02 310V

   A61B5/04 312U

   A61B5/02 B

   A61B5/0245 100D

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-148096(P2015-148096)

(22)【出願日】2015年7月27日

(65)【公開番号】特開2017-23612(P2017-23612A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年7月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000230962

【氏名又は名称】日本光電工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】斧 嘉伸

(72)【発明者】

【氏名】高柳 恒夫

(72)【発明者】

【氏名】貝阿彌 隆

【審査官】 門田 宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０３４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４２５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１２４９１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０８７４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１０３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Michael C.K.Khoo et al，Monitoring Ultradian Changes in Cardiorespiratory Control in Obstructive Sleep Apnea Syndrome，33rd Annual International Conference of the IEEE Eng Med Biol Soc，２０１１年，1487-1490

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０４

Ａ６１Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体の心電信号および前記生体の脈波を用いて圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量および血管代替指標を演算する演算部と、
前記演算部によって演算された前記圧受容体反射指標、前記交感神経指標、前記心拍数、前記推定心拍出量および前記血圧代替指標のそれぞれの変化を表示する表示部と、
前記生体の安静時の心拍出量を記憶する記憶部と、を有し、
前記演算部は、
前記心電信号および前記脈波を用いて圧受容体反射指標を演算する圧受容体反射指標演算部と、
前記心電信号を用いて交感神経指標を演算する交感神経指標演算部と、
前記心電信号を用いて心拍数を演算する心拍数演算部と、
前記心電信号および前記脈波を用いて推定心拍出量を演算する推定心拍出量演算部と、
前記心電信号および前記脈波を用いて血圧代替指標を演算する血圧代替指標演算部と、を有し、
前記推定心拍出量演算部は、
前記生体の安静時の心電信号を用いて心拍数を演算するとともに前記生体の安静時の心電信号および脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、さらに、前記記憶部に記憶されている前記生体の安静時の心拍出量、演算された前記心拍数、前記ＰＷＴＴを用いて推定心拍出量算出係数を演算し、前記生体の負荷時の心電信号を用いて心拍数を演算するとともに前記生体の負荷時の前記心電信号および前記脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、前記生体の負荷時の心拍数、ＰＷＴＴおよび前記推定心拍出量算出係数を用いて推定心拍出量を演算することを特徴とする生体情報測定装置。

【請求項2】

前記圧受容体反射指標演算部は、
前記心電信号を用いて心電波形のＲＲ低周波を演算するとともに前記心電波形および前記脈波を用いてＰＷＴＴ低周波を演算し、さらに前記ＲＲ低周波／前記ＰＷＴＴ低周波を演算することによって圧受容体反射指標を演算す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。

【請求項3】

前記交感神経指標演算部は、
前記心電信号を用いて心電波形のＲＲ低周波およびＲＲ高周波を演算し、さらに前記ＲＲ低周波／前記ＲＲ高周波を演算することによって交感神経指標を演算す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。

【請求項4】

前記血圧代替指標演算部は、
前記心電信号および前記脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、前記ＰＷＴＴを血圧代替指標として出力す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。

【請求項5】

前記表示部は、
前記圧受容体反射指標、前記交感神経指標、前記心拍数、前記推定心拍出量および前記血圧代替指標の変化を時系列にグラフ化して表示することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の生体情報測定装置。

【請求項6】

生体の安静時の、心拍出量、心電信号および脈波を用いて、推定心拍出量算出係数を演算する段階と、
前記生体の負荷時の、心電信号および脈波を用いて圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数および血圧代替指標を演算し、前記生体の負荷時の、心電信号、脈波、および前記推定心拍出量算出係数を用いて前記生体の推定心拍出量を演算する段階と、
演算した圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量および血圧代替指標のそれぞれの変化を表示する段階と、
を含むことを特徴とする生体情報測定方法。

【請求項7】

前記圧受容体反射指標は、
前記心電信号を用いて心電波形のＲＲ低周波を演算するとともに前記心電波形および前記脈波を用いてＰＷＴＴ低周波を演算し、さらに前記ＲＲ低周波／前記ＰＷＴＴ低周波を演算することによって求められることを特徴とする請求項６に記載の生体情報測定方法。

【請求項8】

前記交感神経指標は、
前記心電信号を用いて心電波形のＲＲ低周波およびＲＲ高周波を演算し、さらに前記ＲＲ低周波／前記ＲＲ高周波を演算することによって求められることを特徴とする請求項６に記載の生体情報測定方法。

【請求項9】

前記推定心拍出量は、
前記心電信号を用いて心拍数を演算するとともに前記心電信号および前記脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、さらに前記心拍数、前記ＰＷＴＴおよび前記推定心拍出量算出係数を用いることによって求められることを特徴とする請求項６に記載の生体情報測定方法。

【請求項10】

前記血圧代替指標は、
前記心電信号および前記脈波を用いてＰＷＴＴを演算することによって求められることを特徴とする請求項６に記載の生体情報測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律神経機能と心機能とを総合的に評価できる生体情報測定装置および生体情報測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自律神経には、主に活動状態にあるときに機能する交感神経と、主に安静状態であるときに機能する副交感神経とがある。生体が緊張状態または活動状態のときには、自律神経の状態は交感神経優位の状態となり、血圧値および脈拍数が上昇する。また、生体が安静状態のときには自律神経の状態は副交感神経優位の状態となり、血圧値および脈拍数が下降する。このように、自律神経機能と心機能とは密接な関係にある。

【0003】

従来、自律神経機能が正常か否かを検出する装置としては、下記特許文献１および２に開示されているような、自律神経機能診断装置、自律神経機能測定装置がある。また、心機能が正常か否かを検出する装置としては、下記特許文献３に記載されているような、血液量測定装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許５４８０８００号明細書

【特許文献2】特許５４０８７５１号明細書

【特許文献3】特許５４３２７６５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１および２に開示されている装置を用いれば、自律神経機能が正常に機能しているか否かを診断することができる。また、特許文献３に開示されている装置を用いれば、心機能が正常に機能しているか否かを診断することができる。

【0006】

しかし、上述のように、自律神経機能と心機能とは相互に影響し合う機能であるので、両方の機能が正常に機能しているか否かは同時に測定することが好ましい。たとえば、起立性低血圧という疾患の原因を探る場合には、自律神経機能と心機能の両方を同時に測定することが好ましい。

【0007】

起立性低血圧という疾患は、寝ている状態または座っている状態から立ち上がった直後に、血圧が大きく低下して、めまいまたは失神を起こすという症状である。一般的に、寝ている状態から立ち上がった直後は、頭部が心臓の位置より上に位置されるようになるため、頭部の血圧が一時的に低下する。また、座っている状態から立ち上がった直後は、心臓や血液にかかる加速度と重力の影響を受けて、頭部の血圧が一時的に低下する。通常であれば、この血圧の低下は速やかに検出されて心臓の活動が活性化され、血圧は速やかに上昇されるはずである。しかし、この疾患を患っている患者は、血圧が速やかに上昇せず、めまいまたは失神を起こす。

【0008】

患者が立ち上がった直後に血圧が上昇し難い原因は、自律神経機能と心機能とを同時に測定することでより明確になるが、従来、自律神経機能と心機能とを同時に測定できる装置は存在しない。

【0009】

本発明は、このような従来の不具合を解消するために成されたものであり、自律神経機能と心機能とを総合的に評価できる生体情報測定装置および生体情報測定方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明に係る生体情報測定装置は、演算部、表示部、および記憶部を有する。

【0011】

演算部は、生体の心電信号および脈波の少なくともいずれか一方を用いて圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量および血圧代替指標を演算する。表示部は、演算部によって演算された圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量および血圧代替指標のそれぞれの変化を表示する。記憶部は、生体の安静時の心拍出量を記憶する。演算部は、心電信号および脈波を用いて圧受容体反射指標を演算する圧受容体反射指標演算部と、心電信号を用いて交感神経指標を演算する交感神経指標演算部と、心電信号を用いて心拍数を演算する心拍数演算部と、心電信号および脈波を用いて推定心拍出量を演算する推定心拍出量演算部と、心電信号および脈波を用いて血圧代替指標を演算する血圧代替指標演算部と、を有し、推定心拍出量演算部は、生体の安静時の心電信号を用いて心拍数を演算するとともに生体の安静時の心電信号および脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、さらに、記憶部に記憶されている生体の安静時の心拍出量、演算された心拍数、ＰＷＴＴを用いて推定心拍出量算出係数を演算し、生体の負荷時の心電信号を用いて心拍数を演算するとともに生体の負荷時の心電信号および脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、生体の負荷時の心拍数、ＰＷＴＴおよび推定心拍出量算出係数を用いて推定心拍出量を演算する。

【0012】

上記目的を達成するための本発明に係る生体情報測定方法は、生体の安静時の、心拍出量、心電信号および脈波を用いて、推定心拍出量算出係数を演算する段階と、生体の負荷時の、心電信号および脈波を用いて圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数および血圧代替指標を演算し、生体の負荷時の、心電信号、脈波、および推定心拍出量算出係数を用いて生体の推定心拍出量を演算する段階と、演算した圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量および血圧代替指標のそれぞれの変化を表示する段階と、を含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る生体情報測定装置および生体情報測定方法によれば、最終的に、圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標という５つの指標を得て、これらの指標を表示部が表示するので、これらの５つの指標により、自律神経機能と心機能とを総合的に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る生体情報測定装置のブロック図である。

【図2】図１に示した演算部のブロック図である。

【図3】本実施形態に係る生体情報測定方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における圧受容体反射指標を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【図5】図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における交感神経指標を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【図6】図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における心拍数を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【図7】図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における推定心拍出量を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【図8】図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における血圧代替指標を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【図9】心電波形、脈波、ＲＲ間隔およびＰＷＴＴの説明に供する図である。

【図10】本実施形態に係る生体情報測定装置および生体情報測定方法によって最終的に得られる圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標の表示形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明に係る生体情報測定装置および生体情報測定方法を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る生体情報測定装置のブロック図である。

【0016】

本実施形態に係る生体情報測定装置１００は、患者情報入力部１１２、心電信号取得電極１１４、脈波取得プローブ１１６、体位検出センサ１１８、制御部１２０、患者情報記憶部１３０、演算部１４０および表示部１５０を有する。

【0017】

患者情報入力部１１２は、生体情報測定装置１００によって測定される患者の氏名、年齢、性別を入力する。また、患者情報入力部１１２は、胸部インピーダンス法を用いて測定した、患者の安静時の心拍出量を入力する。患者情報入力部１１２が入力したこれらの患者情報は、制御部１２０を介して患者情報記憶部１３０に記憶される。

【0018】

患者情報入力部１１２は、操作者によって操作されるキーボードやマウスなどの入力機器であっても良いし、外部のコンピュータに接続されるインターフェースであっても良い。

【0019】

心電信号取得電極１１４は、患者の体表面に取り付けられ、患者の心電信号を取得する。心電信号取得電極１１４は、通常は、左右の手首、左右の足首、左右の胸部の６か所に取り付ける。心電信号取得電極１１４が取得した心電信号は、制御部１２０を介して演算部１４０に出力される。

【0020】

脈波取得プローブ１１６は、クリップのような形状を有し、患者の手の指先に取り付けられて患者の脈波を取得する。脈波取得プローブ１１６が取得した脈波は、制御部１２０を介して演算部１４０に出力される。

【0021】

体位検出センサ１１８は、患者の体表面に取り付けられ、加速度の変化を用いて患者の体位を検出する。体位検出センサ１１８が検出できる患者の体位は、仰臥位の状態か、座位の状態か、立位の状態か、などの静的状態、および、仰臥位または座位から立位に変化したか、または、立位から仰臥位または座位に変化したか、などの動的状態である。

【0022】

制御部１２０は、生体情報測定装置１００を構成する、患者情報入力部１１２、心電信号取得電極１１４、脈波取得プローブ１１６、体位検出センサ１１８、患者情報記憶部１３０、演算部１４０および表示部１５０の動作を、個別的、総合的に制御する。

【0023】

患者情報記憶部１３０は、患者情報入力部１１２から入力された患者情報を記憶する。たとえば、患者の氏名、年齢、性別、患者の安静時の心拍出量である。患者情報記憶部１３０が患者の安静時の心拍出量を記憶しているので、演算部１４０は推定心拍出量の演算が可能となる。

【0024】

演算部１４０は、心電信号取得電極１１４が取得した患者の心電信号、脈波取得プローブ１１６が取得した患者の脈波、体位検出センサ１１８が検出した患者の体位、患者情報入力部１１２から入力した患者の安静時の心拍出量、を用いて、圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標を演算する。

【0025】

圧受容体反射指標とは、血圧の値を一定の範囲に保持する機能の感受性を示す指標であり、自律神経機能に関する指標である。交感神経指標とは、心拍数の上昇に関係する指標であり、自律神経機能に関する指標である。心拍数とは、一定の時間内に心臓が拍動する回数であり、心機能に関する指標である。推定心拍出量とは、心臓から運び出される推定の血液量であり、心機能に関する指標である。血圧代替指標とは、いわゆるＰＷＴＴ（脈波伝播時間）であり、心機能に関する指標である。圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標のそれぞれを演算する手順は図４から図８に示す。詳しい説明は後述する。

【0026】

表示部１５０は、演算部１４０が演算した圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標の変化を時系列にグラフ化して表示する。これらの５つの指標が時系列にグラフ化されて表示されると、医師は、自律神経機能と心機能とを総合的に評価することが容易になる。圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標のそれぞれの表示形態は図１０に示す。詳しい説明は後述する。

【0027】

図２は、図１に示した演算部１４０のブロック図である。

【0028】

演算部１４０は、圧受容体反射指標演算部１４１、交感神経指標演算部１４３、心拍数演算部１４５、推定心拍出量演算部１４７、血圧代替指標演算部１４９を有する。

【0029】

圧受容体反射指標演算部１４１は、心電信号取得電極１１４が取得した心電信号および脈波取得プローブ１１６が取得した脈波を用いて圧受容体反射指標を演算する。具体的には、圧受容体反射指標演算部１４１は、心電信号を用いて心電波形のＲＲ低周波を演算するとともに心電波形および脈波を用いてＰＷＴＴ低周波を演算し、さらにＲＲ低周波／ＰＷＴＴ低周波を演算することによって圧受容体反射指標を演算する。

【0030】

圧受容体反射指標演算部１４１が圧受容体反射指標を演算することによって、血圧の値を一定の範囲に保持する機能の感受性の程度を判断することが可能となる。

【0031】

交感神経指標演算部１４３は、心電信号取得電極１１４が取得した心電信号を用いて交感神経指標を演算する。具体的には、交感神経指標演算部１４３は、心電信号を用いて心電波形のＲＲ低周波およびＲＲ高周波を演算し、さらにＲＲ低周波／ＲＲ高周波を演算することによって交感神経指標を演算する。

【0032】

交感神経指標演算部１４３が交感神経指標を演算することによって、心拍数の上昇に関係する自律神経機能の程度を判断することが可能となる。

【0033】

心拍数演算部１４５は心電信号を用いて心拍数を演算する。心拍数とは一定の時間内に心臓が拍動する回数であるので、心機能の程度を判断することが可能となる。

【0034】

推定心拍出量演算部１４７は、生体の安静時に心電信号取得電極１１４が取得した心電信号を用いて心拍数を演算するとともに生体の安静時の心電信号および脈波を用いてＰＷＴＴを演算する。さらに、推定心拍出量演算部１４７は、患者情報記憶部１３０に記憶されている生体の安静時の心拍出量、演算された心拍数、ＰＷＴＴを用いて推定心拍出量算出係数を演算する。そして、推定心拍出量演算部１４７は、生体の負荷時の心電信号を用いて心拍数を演算するとともに生体の負荷時の心電信号および脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、生体の負荷時の心拍数、ＰＷＴＴおよび前述の推定心拍出量算出係数を用いて推定心拍出量を演算する。

【0035】

このため、推定心拍出量演算部１４７は患者の負荷時に心臓から運び出される推定の血液量である推定心拍出量を演算することができ、心機能の程度を判断することが可能となる。

【0036】

血圧代替指標演算部１４９は、心電信号取得電極１１４が取得した心電信号、脈波取得プローブ１１６が取得した脈波を用いて血圧代替指標を演算する。具体的には、血圧代替指標演算部１４９は、心電信号および脈波を用いてＰＷＴＴを演算し、ＰＷＴＴを血圧代替指標として出力する。血圧代替指標は心機能に関する指標であるので、心機能の程度を判断することが可能となる。

【0037】

以上のように、演算部１４０は、圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標という５つの指標を得ることができるので、医師は、自律神経機能と心機能との総合的な評価が可能となる。

【0038】

図３は、本発明に係る生体情報測定方法の手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、本発明に係る生体情報測定装置１００の動作を示すフローチャートでもある。

【0039】

まず、胸部インピーダンス法による心拍出量計を用いて患者の安静時の心拍出量を測定する（ステップＳ１００）。患者の安静時の心拍出量を測定する方法としては種々のものが知られている。本実施形態では、胸部インピーダンス法による非侵襲的な連続心拍出量測定を行うことができる、たとえば、タスクフォースモニタを用いて、患者の安静時の心拍出量を測定する。

【0040】

次に、患者情報と心拍出量を入力する（ステップＳ１１０）。具体的には、患者の氏名、年齢、性別と、ステップＳ１００において測定した患者の安静時の心拍出量を、患者情報入力部１１２から入力する。

【0041】

患者に心電信号測定電極１１４、脈波取得プローブ１１６、体位検出センサ１１８を装着する（ステップＳ１２０）。具体的には、患者の左右の手首、左右の足首、左右の胸部に合計６個の心電信号測定電極１１４を取り付け、患者の手の指先に１個の脈波取得プローブ１１６を取り付け、患者の腰部に１個の体位検出センサ１１８を取り付ける。

【0042】

次に、患者の安静時の心電信号、脈波、体位の変化を連続的に測定する（ステップＳ１３０）。具体的には、患者を寝かせた状態で、心電信号の変化を連続的に測定し、脈波の変化を連続的に測定し、体位の変化を連続的に測定する。この測定によって、たとえば、心電波形、脈波、ＲＲ間隔およびＰＷＴＴの説明に供する図である、図９に示すグラフのように、心電波形の時系列な変化と、脈波の時系列な変化を得ることができる。なお、安静時の体位は大きく変化しない。

【0043】

入力した心拍出量、測定した安静時の心電信号、脈波を用いて推定心拍出量算出係数を算出する（ステップＳ１４０）。具体的には、ステップＳ１１０において患者情報入力部１１２から入力した患者の安静時の心拍出量、ステップＳ１３０において測定した患者の安静時の心電信号および脈波を用いて、ＰＷＴＴおよび心拍数を演算し、演算したＰＷＴＴおよび心拍数を用いて推定心拍出量係数を演算する。

【0044】

心拍出量とは、心臓から運び出される血液量のことであり、心機能を計る指標である。心拍出量をＣｏ、ＰＷＴＴをＰＷ、心拍数をＨＲとすると、心拍出量Ｃｏは下記の式で表される。

【0045】

Ｃｏ＝Ｋ×（α×ＰＷ＋β）×ＨＲ
したがって、心拍出量を示すＣｏ、ＰＷＴＴを示すＰＷ、心拍数を示すＨＲがわかれば、推定心拍出量係数Ｋ、α、βを、最小二乗法を用いることによって演算できる。

【0046】

次に、患者の負荷時の心電信号、脈波、体位の変化を連続的に測定する（ステップＳ１５０）。負荷時とは、患者の体位を仰臥位または座位から立位に変化または患者の体位を立位から仰臥位または座位に変化させることを意味する。

【0047】

したがって、このステップでは、患者の体位を仰臥位または座位から立位に変化させた時の、心電信号の変化、脈波の変化を連続的に測定することになる。逆に、患者の体位を立位から仰臥位または座位に変化させた時の、心電信号の変化、脈波の変化を連続的に測定することもできる。

【0048】

演算部１４０は、ステップＳ１５０において測定された、患者の負荷時の心電信号および脈波の少なくともいずれか一方を用いて、患者の任意の体位における圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標の５つのパラメータを演算する（ステップＳ１６０）。なお、これらの５つのパラメータの演算手順の詳細は、図４から図８のフローチャートを用いて後述する。

【0049】

表示部１５０は、演算部１４０が演算した、圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量および血圧代替指標の５つのパラメータの変化を、たとえば図１０に示すように時系列にグラフ化して表示する（ステップＳ１７０）。

【0050】

図４は、図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における圧受容体反射指標を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【0051】

圧受容体反射指標演算部１４１は、患者の負荷時の心電信号を用いて、図９に示すような心電波形を描き、この心電波形の２つの心拍のＲ波とＲ波との間隔、すなわちＲＲ間隔を演算する（ステップＳ１６１−１）。ＲＲ間隔は、連続して測定された全ての心拍において求めることが好ましい。

【0052】

ステップＳ１６１−１で演算したＲＲ間隔は、通常はすべての心拍間で一定ではなく、心拍間ごとに揺らいでいる。このため、圧受容体反射指標演算部１４１は、演算したＲＲ間隔から、この揺らぎの低周波成分である、ＲＲ低周波を演算する（ステップＳ１６１−２）。ＲＲ低周波の演算は、従来から一般的に用いられているＦＦＴ等の周波数解析手法を用いる。

【0053】

次に、圧受容体反射指標演算部１４１は、患者の負荷時の心電信号と脈波とを用いて、図９に示すような心電波形および脈波を描き、心電波形のＲ波の頂点と脈波の立ち上がり点との時間差、すなわちＰＷＴＴを演算する（ステップＳ１６１−３）。

【0054】

ステップＳ１６１−３で演算したＰＷＴＴは、通常はすべての心拍で一定ではなく、心拍ごとに揺らいでいる。このため、圧受容体反射指標演算部１４１は、演算したＰＷＴＴから、この揺らぎの低周波成分である、ＰＷＴＴ低周波を演算する（ステップＳ１６１−４）。ＰＷＴＴ低周波の演算は、従来から一般的に用いられているＦＦＴ等の周波数解析手法を用いる。

【0055】

圧受容体反射指標演算部１４１は、ステップＳ１６１−２で演算したＲＲ低周波とステップＳ１６１−４で演算したＰＷＴＴ低周波を用いて、ＲＲ低周波／ＰＷＴＴ低周波を演算して、圧受容体反射指標を演算する（ステップＳ１６１−５）。

【0056】

圧受容体反射指標演算部１４１は、演算した圧受容体反射指標を表示部１５０に出力する（ステップＳ１６１−６）。表示部１５０は、圧受容体反射指標の変化を時系列にグラフ化して表示する。

【0057】

圧受容体反射指標を演算することによって、血圧の値を一定の範囲に保持する機能の感受性の程度を判断することが可能となる。

【0058】

図５は、図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における交感神経指標を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【0059】

交感神経指標演算部１４３は、上述したステップＳ１６１−１と同様の手順で、患者の負荷時の心電信号よりＲＲ間隔を演算する（ステップＳ１６２−１）。

【0060】

交感神経指標演算部１４３は、上述したステップＳ１６１−２と同様に、演算したＲＲ間隔から、ＲＲ間隔の揺らぎの低周波成分である、ＲＲ低周波を演算し、ＲＲ間隔の揺らぎの高周波成分である、ＲＲ高周波を演算する（ステップＳ１６２−２）。ＲＲ高周波の演算は、従来から一般的に用いられているＦＦＴ等の周波数解析手法を用いる。

【0061】

交感神経指標演算部１４３は、ステップＳ１６２−２で演算したＲＲ低周波とＲＲ高周波を用いて、ＲＲ低周波／ＲＲ高周波を演算して、交感神経指標を演算する（ステップＳ１６２−３）。

【0062】

交感神経指標演算部１４３は、演算した交感神経指標を表示部１５０に出力する（ステップＳ１６２−４）。表示部１５０は、交感神経指標の変化を時系列にグラフ化して表示する。

【0063】

交感神経指標を演算することによって、自律神経機能のバランスの程度を判断することが可能となる。

【0064】

図６は、図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における心拍数を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【0065】

心拍数演算部１４５は、患者の負荷時の心電信号を用いて心電波形を描き、心電波形から心拍数を演算する。心拍数は、図９に示すような心電波形（Ｐ−Ｑ−Ｒ−Ｓ−Ｔ波）が、一定の時間当たり何回発生しているかを認識することによって演算する（ステップＳ１６３−１）。

【0066】

心拍数演算部１４５は、演算した心拍数を表示部１５０に出力する（ステップＳ１６３−２）。表示部１５０は、心拍数の変化を時系列にグラフ化して表示する。

【0067】

心拍数を演算することによって、心機能の程度を判断することが可能になる。

【0068】

図７は、図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における推定心拍出量を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【0069】

推定心拍出量演算部１４７は、ステップＳ１６３−１と同様に、患者の負荷時の心電信号を用いて心電波形を描き、心電波形から心拍数を演算する（ステップＳ１６４−１）。

【0070】

推定心拍出量演算部１４７は、ステップＳ１６１−３と同様に、患者の負荷時の心電信号と脈波とを用いて、図９に示すような心電波形および脈波を描き、心電波形のＲ波の頂点と脈波の立ち上がり点との時間差からＰＷＴＴを演算する（ステップＳ１６４−２）。

【0071】

推定心拍出量演算部１４７は、ステップＳ１６４−１で演算した心拍数、ステップＳ１６４−２で演算したＰＷＴＴ、およびステップＳ１４０で演算した推定心拍出量算出係数より、患者の負荷時の推定心拍出量を演算する（ステップＳ１６４−３）。

【0072】

上述したように、心拍出量をＣｏ、ＰＷＴＴをＰＷ、心拍数をＨＲとすると、推定心拍出量Ｃｏ´は、Ｃｏ´＝Ｋ×（α×ＰＷ＋β）×ＨＲで表される。ステップＳ１４０において、推定心拍出量算出係数Ｋ、α、βが最小二乗法により演算されているので、前述の式に、ステップＳ１６４−１で演算した心拍数ＨＲ、ステップＳ１６４−２で演算したＰＷＴＴを代入することによって推定心拍出量Ｃｏ´が演算できる。

【0073】

推定心拍出量演算部１４７は、演算した推定心拍出量を表示部１５０に出力する（ステップＳ１６４−４）。表示部１５０は、推定心拍出量の変化を時系列にグラフ化して表示する。

【0074】

推定心拍出量は、患者の負荷時に、心臓から運び出される推定の血液量であり、心機能に関する指標である。したがって、推定心拍出量を演算することによって、心機能の程度を判断することが可能になる。

【0075】

図８は、図３に示したフローチャートのステップＳ１６０における血圧代替指標を演算する手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【0076】

血圧代替指標演算部１４９は、ステップＳ１６１−３と同様に、患者の負荷時の心電信号と脈波とを用いて、図９に示すような心電波形および脈波を描き、心電波形のＲ波の頂点と脈波の立ち上がり点との時間差からＰＷＴＴを演算する（ステップＳ１６５−１）。

【0077】

血圧代替指標演算部１４９は、演算したＰＷＴＴを表示部１５０に出力する（ステップＳ１６５−２）。表示部１５０は、ＰＷＴＴの変化を時系列にグラフ化して表示する。

【0078】

ＰＷＴＴは心機能に関する指標である。したがって、ＰＷＴＴを演算することによって、心機能の程度を判断することが可能になる。

【0079】

図１０は、本実施形態に係る生体情報測定装置および生体情報測定方法によって最終的に得られる圧受容体反射指標、交感神経指標、心拍数、推定心拍出量、血圧代替指標の表示形態を示す図である。

【0080】

図１０の表示は表示部１５０によって行われる。図１０では、上から順番に、圧受容体反射指標演算部１４１が演算した圧受容体反射指標、交感神経指標演算部１４３が演算した交感神経指標、心拍数演算部１４５が演算した心拍数、推定心拍出量演算部１４７が演算した推定心拍出量、血圧代替指標演算部１４９が演算した血圧代替指標の変化を示してある。それぞれのグラフは、横軸の時間軸を一致させて表示されている。

【0081】

図１０において、患者の体位の変化は、時系列に、座位（着席）→起立→立位→座位の順である。図１０の起立時は、患者が座位から立ち上がって立位になった時、着席時は、患者が立位から腰を下ろして座位になった時である。

【0082】

図１０において、特に着目する開始点は起立時であり、着目する終了点は安静時と同じレベルに戻る時間帯である。たとえば、これらの時点の患者の心拍数の変化をみると、起立時に心拍数が大きくなり、着席後に起立前の安静時と同じレベルに戻っている。これを見ると、患者は正常な生体反応を示していることがわかる。

【0083】

起立時の健常者の生体反応は次のようになることが知られている。まず、座位から立位になると、すなわち起立すると、一時的な低血圧状態となる。その結果、圧受容体反射が働いて圧受容体反射指標が上昇する。次に交感神経が働いて交感神経指標が上昇し、心拍数が上昇する。その結果、心拍出量が増加して推定心拍出量が上昇する。そして、血圧が上昇して血圧代替指標が低下する。

【0084】

起立時の健常者の生体反応は上記の通りであるので、図１０のように、５つの指標を同時に並べて表示すれば、自律神経機能と心機能との総合的な評価を容易に行うことができる。

【0085】

以上、本発明に係る生体情報測定装置および生体情報測定方法を、１つの実施形態に基づいて説明したが、本発明に係る生体情報測定装置および生体情報測定方法の技術的思想は、この実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0086】

１００ 生体情報測定装置、
１１２ 患者情報入力部、
１１４ 心電信号取得電極、
１１６ 脈波取得プローブ、
１１８ 体位検出センサ、
１２０ 制御部、
１３０ 患者情報記憶部、
１４０ 演算部、
１４１ 圧受容体反射指標演算部、
１４３ 交感神経指標演算部、
１４５ 心拍数演算部、
１４７ 推定心拍出量演算部、
１４９ 血圧代替指標演算部、
１５０ 表示部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】