特許 7574033 生体パラメータ演算装置、コンピュータプログラムおよび非一時的コンピュータ可読媒体

(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】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】生体パラメータ演算装置、コンピュータプログラムおよび非一時的コンピュータ可読媒体

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/1455 20060101AFI20241021BHJP

   A61B 5/318 20210101ALI20241021BHJP

【ＦＩ】

A61B5/1455

A61B5/318

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020166154

(22)【出願日】2020-09-30

(65)【公開番号】P2022057749

(43)【公開日】2022-04-11

【審査請求日】2023-07-14

(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】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】上田 徳宣

(72)【発明者】

【氏名】原田 喜晴

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 徹男

【審査官】▲高▼木 尚哉

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２５３１５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－０８５２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４５７７６９３（ＵＳ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第００１８２１９７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－１１５５３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０２－５／０３

Ａ６１Ｂ ５／０５－５／０５３８

Ａ６１Ｂ ５／０６－５／２２

Ａ６１Ｂ ５／２４－５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサに備わる複数の発光素子であって、被検者の生体組織を透過または反射可能な光を出射する前記複数の発光素子を用いて取得された前記被検者の生体情報に対応する複数の信号を取得する取得部と、
前記複数の発光素子の障害を検知する障害検知部と、
前記取得部によって取得された前記複数の信号と、第１のアルゴリズムまたは第２のアルゴリズムと、に基づいて生体パラメータを演算する演算部と、を備える生体パラメータ演算装置であって、
前記演算部は、前記障害検知部が前記複数の発光素子のうち第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子の障害を検知しないとき、前記第１のアルゴリズムに基づいて前記生体パラメータを演算し、前記障害検知部が前記複数の発光素子のうち前記第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子に障害が発生したことを検知したとき、前記第２のアルゴリズムに基づいて前記生体パラメータを演算し、
前記障害検知部は、前記生体パラメータ演算装置から前記複数の発光素子に送信された電流情報および電流信号と電圧信号の対応関係を示す相関情報に基づく想定値と、前記複数の発光素子の電圧値を示す電圧情報と、を比較することで、前記複数の発光素子の障害を検知する、生体パラメータ演算装置。

【請求項2】

前記複数の発光素子は、少なくとも、
前記生体組織を透過または反射可能な第一波長を有する第一の光を前記生体組織に向けて出射可能な第一発光素子と、
前記生体組織を透過または反射可能な第二波長を有する第二の光を前記生体組織に向けて出射可能な第二発光素子と、
前記生体組織を透過または反射可能な第三波長を有する第三の光を前記生体組織に向けて出射可能な第三発光素子と、を含み、
前記演算部は、前記障害検知部が前記第一発光素子の障害を検知すると、前記生体組織を透過または反射した前記第二の光の強度に対応して前記センサから出力される第二信号と、前記生体組織を透過または反射した前記第三の光の強度に対応して前記センサから出力される第三信号と、前記第２のアルゴリズムと、に基づいて前記生体パラメータを演算する、請求項１に記載の生体パラメータ演算装置。

【請求項3】

センサに備わる複数の発光素子であって、被検者の生体組織を透過または反射可能な光を出射する前記複数の発光素子を用いて取得された前記被検者の生体情報に対応する複数の信号を取得する機能と、
前記複数の発光素子の障害を検知する機能と、
前記複数の発光素子のうち第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子の障害が検知されないとき、取得された前記複数の信号と、第１のアルゴリズムと、に基づいて生体パラメータを演算し、前記複数の発光素子のうち前記第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子に障害が発生したことが検知されたとき、取得された前記複数の信号と、第２のアルゴリズムと、に基づいて前記生体パラメータを演算する機能と、
生体パラメータ演算装置から前記複数の発光素子に送信された電流情報および電流信号と電圧信号の対応関係を示す相関情報に基づく想定値と、前記複数の発光素子の電圧値を示す電圧情報と、を比較することで、前記複数の発光素子の障害を検知する機能と、をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラム。

【請求項4】

請求項３に記載のコンピュータプログラムが記録された非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体パラメータ演算装置、コンピュータプログラムおよび非一時的コンピュータ可読媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

被検者の経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ_２：以下、単に動脈血酸素飽和度と表記する）を演算する装置として、パルスオキシメータが知られている。パルスオキシメータに電気的に接続されているプローブは、赤色光を出射可能な少なくとも一つの発光素子と、赤外光を出射可能な少なくとも一つの発光素子と、を備えている（特許文献１参照）。また、標準１２誘導心電図を用いた心電図検査装置も知られている。このような心電図検査装置には複数の電極が電気的に接続されている。当該心電図検査装置により心電図検査を行う場合、四肢に４つ、胸部に６つの電極が被検者に装着される（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－０９５５８１号公報

【文献】特表２００４－５０５６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、従来のパルスオキシメータ（生体パラメータ演算装置の一例）は、プローブに備わる複数の発光素子の一部に障害が発生すると、動脈血酸素飽和度（生体パラメータの一例）を演算することができないことがある。また、従来の心電図検査装置（生体パラメータ演算装置の一例）は、当該心電図検査装置に接続された複数の電極の一部に障害が発生すると、心電図情報（生体パラメータの一例）を取得することができないことがある。この点において、従来の生体パラメータ演算装置には改善の余地があった。

【0005】

本発明は、プローブに備わる発光素子等の障害に対し、耐障害性のある生体パラメータ演算装置、ならびに当該生体パラメータ演算装置に用いられるコンピュータプログラムおよび非一時的コンピュータ可読媒体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の一態様に係る生体パラメータ演算装置は、
センサに備わる複数の素子を用いて取得された被検者の生体情報に対応する複数の信号を取得する取得部と、
前記複数の素子の障害を検知する障害検知部と、
前記取得部によって取得された前記複数の信号と、第１のアルゴリズムまたは第２のアルゴリズムと、に基づいて生体パラメータを演算する演算部と、を備え、
前記演算部は、前記障害検知部が前記複数の素子のうち第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための素子の障害を検知しないとき、前記第１のアルゴリズムに基づいて前記生体パラメータを演算し、前記障害検知部が前記複数の素子のうち前記第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための素子に障害が発生したことを検知したとき、前記第２のアルゴリズムに基づいて前記生体パラメータを演算する。

【0007】

また、上記の目的を達成するための一態様に係るコンピュータプログラムは、
センサに備わる複数の素子を用いて取得された被検者の生体情報に対応する複数の信号を取得する機能と、
前記複数の素子の障害を検知する機能と、
前記複数の素子のうち第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための素子の障害が検知されないとき、取得された前記複数の信号と、第１のアルゴリズムと、に基づいて生体パラメータを演算し、前記複数の素子のうち前記第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための素子に障害が発生したことが検知されたとき、取得された前記複数の信号と、第２のアルゴリズムと、に基づいて前記生体パラメータを演算する機能と、をコンピュータに実現させる。

【0008】

また、上記の目的を達成するための一態様に係る非一時的コンピュータ可読媒体には、
上記コンピュータプログラムが記憶されている。

【0009】

上記構成によれば、被検者の生体情報を取得する複数の素子のうち第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための素子に障害が発生していないとき、演算部は第１のアルゴリズムに基づいて生体パラメータを演算する。一方、被検者の生体情報を取得する複数の素子のうち第１のアルゴリズムに用いられる信号を取得するための素子に障害が発生したとき、演算部は、第２のアルゴリズムに基づいて生体パラメータを演算する。したがって、複数の素子の一部に障害が発生したとしても、演算部は、生体パラメータを演算することができる。
このように、上記構成によれば、被検者の生体情報を取得するセンサに備わる素子の障害に対し、耐障害性のある生体パラメータ演算装置を提供することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、プローブに備わる発光素子センサ等の障害に対し、耐障害性のある生体パラメータ演算装置、ならびに当該生体パラメータ演算装置に用いられるコンピュータプログラム、および非一時的コンピュータ可読媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る生体パラメータ演算システムの機能的構成を例示する図である。

【図2】図２は、第一実施形態において制御部が実行する処理内容のフローチャート図である。

【図3】図３は、第二実施形態において制御部が実行する処理内容のフローチャート図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係る生体パラメータ演算システムの機能的構成を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。

【0013】

（第一実施形態）
図１は、本実施形態に係る生体パラメータ演算システム１の機能的構成を例示する図である。図１に例示するように、生体パラメータ演算システム１は、パルスオキシメータ１０（生体パラメータ演算装置の一例）と、プローブ２０（センサの一例）と、を含む。

【0014】

パルスオキシメータ１０は、被検者のＳｐＯ_２（生体パラメータの一例）を演算する装置である。ＳｐＯ_２は、酸素の運搬が可能なヘモグロビン量に対する酸化ヘモグロビンの割合を示す。図１に例示するように、パルスオキシメータ１０は、入出力インターフェース１１と、障害検知部１２と、制御部１３と、表示部１４と、報知部１５と、を備えている。これらはバス１６を介して互いに通信可能に接続されている。

【0015】

入出力インターフェース１１は、取得部１１ａを含む。入出力インターフェース１１は、例えば、信号の通過を許容するコネクタである。パルスオキシメータ１０は、入出力インターフェース１１を介して、有線または無線によりプローブ２０と接続可能である。

【0016】

プローブ２０は、被検者の生体組織３０（指先や耳朶等）に装着されうる。図１に例示するように、プローブ２０は、第一発光素子２１と、第二発光素子２２と、第三発光素子２３と、検出素子２５と、を備えている。なお、プローブ２０は、検出素子２５以外の検出素子を備えていてもよい。つまり、プローブ２０は複数の検出素子を備えていてもよい。

【0017】

第一発光素子２１は、第一波長λ１を含む第一の光を出射可能な半導体発光素子である。第二発光素子２２は、第二波長λ２を含む第二の光を出射可能な半導体発光素子である。第三発光素子２３は、第三波長λ３を含む第三の光を出射可能な半導体発光素子である。第一の光、第二の光および第三の光は、被検者の生体組織３０を透過または反射可能である。半導体発光素子は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、有機ＥＬ素子等である。また、第一波長λ１および第二波長λ２は、例えば、６６０ｎｍや７００ｎｍである。したがって、第一の光および第二の光は赤色光である。一方、第三波長λ３は、例えば、８８０ｎｍや９４０ｎｍである。したがって、第三の光は赤外光である。

【0018】

プローブ２０がパルスオキシメータ１０に接続されているとき、第一発光素子２１には、パルスオキシメータ１０からの電気が流れる。このとき、パルスオキシメータ１０は当該電気の電流値を示す電流情報（電気信号）を第一発光素子２１に送信する。第一発光素子２１は、当該電流情報に基づいて、第一発光素子２１の電圧値を示す電圧情報（電圧信号）を生成するように構成されている。具体的には、第一発光素子２１は、第一発光素子２１に備わる光電変換素子（図示せず）が電気エネルギーを光エネルギーに変換する際に生じる電圧に基づいて、第一発光素子２１の電圧情報を生成する。また、第二発光素子２２および第三発光素子２３も、第一発光素子２１と同様の原理により、電流情報に基づいて、第二発光素子２２および第三発光素子２３の電圧値を示す電圧情報をそれぞれ生成するように構成されている。なお、生成された各発光素子の電圧情報は、プローブ２０に備わる各発光素子からパルスオキシメータ１０の取得部１１ａに送信される。

【0019】

検出素子２５は、第一波長λ１、第二波長λ２および第三波長λ３に感度を有する光センサである。光センサとしては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタ等である。

【0020】

検出素子２５は、被検者の生体組織３０を透過または反射した光を受光し、当該受光した光の強度（生体情報の一例）に対応する信号を出力するように構成されている。本実施形態において、検出素子２５は、被検者の生体組織３０を透過または反射した第一の光、第二の光および第三の光を受光する。また本実施形態では、第一の光の強度Ｉ１に対応する信号を第一信号Ｓ１、第二の光の強度Ｉ２に対応する信号を第二信号Ｓ２、第三の光の強度Ｉ３に対応する信号を第三信号Ｓ３とする。

【0021】

次に、パルスオキシメータ１０の取得部１１ａについて説明する。取得部１１ａは、入出力インターフェース１１のうち入力インターフェースに対応する。取得部１１ａは、プローブ２０に備わる複数の発光素子（第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３）を用いて取得された光の強度（第一の光の強度Ｉ１、第二の光の強度Ｉ２および第三の光の強度Ｉ３）に対応する複数の信号（第一信号Ｓ１、第二信号Ｓ２および第三信号Ｓ３）を検出素子２５から取得するように構成されている。取得された第一信号Ｓ１、第二信号Ｓ２および第三信号Ｓ３は、制御部１３に送信される。また、取得部１１ａは、第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３の各々から受信した各発光素子の電圧情報を障害検知部１２に送信する。

【0022】

障害検知部１２は、少なくともプロセッサを含む。障害検知部１２は、複数の発光素子（第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３）の障害を検知するように構成されている。障害検知部１２は、第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３から受信した各発光素子の電圧情報に基づいて、各発光素子の障害を検知する。具体的には、障害検知部１２は、各発光素子の原材料の配分により予め決められた電流信号と電圧信号の対応関係を示す情報（相関情報）と、各発光素子から受信した各発光素子の電圧情報と、に基づいて各発光素子の障害を検知する。なお、本実施形態においては、光電変換素子の故障、配線基板の障害、パルスオキシメータ１０と各発光素子をつなぐ電気ケーブルの断線等により発光素子が有する機能が発揮できない状態であるとき、当該発光素子に障害が発生したとする。したがって、第一発光素子２１の電圧値が相関情報に基づく想定値（想定範囲）を下回っている場合、例えば第一発光素子２１が電気エネルギーを光エネルギーに変換できていない場合、障害検知部１２は第一発光素子２１の障害を検知する。また、第一発光素子２１の電圧値が相関情報に基づく想定値（想定範囲）を上回っている場合、例えば第一発光素子２１がパルスオキシメータ１０からの電流情報を受信できていない場合、障害検知部１２は第一発光素子２１の障害を検知する。なお、本実施形態において障害検知部１２は、このような障害のみならず、センサが所定の位置から外れることにより生じる障害等も検知可能である。障害検知部１２は、各発光素子の障害発生状況を示す障害検知結果を制御部１３に送信する。

【0023】

制御部１３は、ハードウェア構成として、メモリ１３１と、プロセッサ１３２と、を備えている。メモリ１３１は、例えば、各種プログラム等が格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やプロセッサ１３２により実行される各種プログラム等が格納される複数ワークエリアを有するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。プロセッサ１３２は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であって、ＲＯＭに組み込まれた各種プログラムから指定されたプログラムをＲＡＭ上に展開し、ＲＡＭとの協働で各種処理を実行するように構成されている。プロセッサ１３２は演算部１３２ａを含む。プロセッサ１３２は、例えば、ＲＡＭとの協働でプログラムを実行することにより、演算部１３２ａの処理を実現する。

【0024】

ここでプログラムは、様々なタイプの非一時的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。非一時的コンピュータ可読媒体としては、例えば、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）である。

【0025】

演算部１３２ａは、メモリ１３１に記録されたメインアルゴリズム（第１のアルゴリズムの一例）またはサブアルゴリズム（第２のアルゴリズムの一例）に基づいて、ＳｐＯ_２を演算するように構成されている。メインアルゴリズムは、当該メインアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子に障害が発生していないときに用いられるアルゴリズムである。サブアルゴリズムは、メインアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子に障害が発生したときに用いられるアルゴリズムである。なお、ＳｐＯ_２を演算するには、少なくとも一つの赤色光に対応する信号と、少なくとも一つの赤外光に対応する信号と、が必要である。したがって、例えば第三発光素子２３に障害が発生したとき、ＳｐＯ_２は演算されない。つまり、本実施形態において、サブアルゴリズムは、第一発光素子２１と第二発光素子２２のうちメインアルゴリズムに用いられる信号を取得するための発光素子にのみ障害が発生したときに用いられる。

【0026】

第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３のいずれにも障害が発生していないとき、演算部１３２ａは、例えば、第一信号Ｓ１と、第三信号Ｓ３と、メインアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ_２を演算する。具体的には、まずはじめに、演算部１３２ａは、以下の式（１）または式（２）に基づいて、第一の光の減光度変化量（以下、第一変化量という。）ΔＡ１と第三の光の減光度変化量（以下、第三変化量という。）ΔＡ３を演算する。

ΔＡ１＝ｌｎ［Ｉ１／（Ｉ１－ΔＩ１）］≒ΔＩ１／Ｉ１ （１）
ΔＡ３＝ｌｎ［Ｉ３／（Ｉ３－ΔＩ３）］≒ΔＩ３／Ｉ３ （２）

なお、Ｉ１は第一の光の強度を、ΔＩ１は被検者の血液の脈動に伴う第一の光の強度Ｉ１の変化量を、Ｉ３は第三の光の強度を、ΔＩ３は被検者の血液の脈動に伴う第三の光の強度Ｉ３の変化量を、それぞれ表している。

【0027】

第一変化量ΔＡ１と第三変化量ΔＡ３が演算されると、演算部１３２ａは、第一変化量ΔＡ１と第三変化量ΔＡ３に基づいて、ＳｐＯ_２の値Ｓ（小数表記）を演算する。なお、具体的な演算内容については以下で説明する。

【0028】

第一変化量ΔＡ１と第三変化量ΔＡ３は、以下の式（３）および式（４）で表わされうる。

ΔＡ１＝ΔＡｂ１＋ΔＡｔ１＝Ｅｂ１ＨｂΔＤｂ＋Σｔ１ΔＤｔ （３）
ΔＡ３＝ΔＡｂ３＋ΔＡｔ３＝Ｅｂ３ＨｂΔＤｂ＋Σｔ３ΔＤｔ （４）

ここで、Ｅは、吸光係数（ｄｌ ｇ^－１ｃｍ^－１）を表している。Ｈｂは、血中ヘモグロビン濃度（ｇ ｄｌ^－１）を表している。Σは、減光率（ｃｍ^－１）を表している。ΔＤは、血液の脈動に伴う厚み変化（ｃｍ）を表している。添字ｂは、血液を表している。添字ｔは、血液以外の組織を表している。添字１は、第一の光を表している。添字３は、第三の光を表している。

【0029】

式（３）と式（４）は、以下のように変形されうる。

ΔＡ１＝Ｅｂ１ＨｂΔＤｂ＋Σｔ１ΔＤｔ
＝［Ｅｂ１＋（Σｔ１ΔＤｔ）／（ＨｂΔＤｂ）］（ＨｂΔＤｂ）
＝（Ｅｂ１＋Ｅｘ１）（ＨｂΔＤｂ） （５）

ΔＡ３＝Ｅｂ３ＨｂΔＤｂ＋Σｔ３ΔＤｔ
＝［Ｅｂ３＋（Σｔ３ΔＤｔ）／（ＨｂΔＤｂ）］（ＨｂΔＤｂ）
＝（Ｅｂ３＋Ｅｘ３）（ＨｂΔＤｂ） （６）

ここで、Ｅｘは（ΣｔΔＤｔ）／（ＨｂΔＤｂ）を置き換えた変数である。添字１は、第一の光を表している。添字３は、第三の光を表している。

【0030】

式（５）と式（６）は、以下のように変形されうる。

Ｅｂ１＋Ｅｘ１－ΔＡ１／（ＨｂΔＤｂ）＝０ （７）
Ｅｂ３＋Ｅｘ３－ΔＡ３／（ＨｂΔＤｂ）＝０ （８）

【0031】

式（７）に関し、第一の光の血液の吸光係数Ｅｂ１は、第三の光の血液の吸光係数Ｅｂ３により、以下のように近似されうる。

Ｅｂ１＝ａ１Ｅｂ３＋ｂ１ （９）

ここで、ａとｂは定数である。添字１は、第一の光を表している。添字３は、第三の光を表している。

【0032】

また、第一の光のＥｘ１は、第三の光のＥｘ３により、以下のように近似されうる。

Ｅｘ１＝α１Ｅｘ３＋β１ （１０）

ここで、αとβは定数である。添字１は、第一の光を表している。添字３は、第三の光を表している。

【0033】

式（９）と式（１０）を用いて式（７）および式（８）を書き換えると、以下の式（１１）および式（１２）が得られる。
Ｅｂ３＋Ｅｘ３－ΔＡ３／（ＨｂΔＤｂ）＝０
Ｅｂ３－ΔＡ３／（ＨｂΔＤｂ）＝－Ｅｘ３ （１１）

（ａ１Ｅｂ３＋ｂ１）＋（α１Ｅｘ３＋β１）－ΔＡ１／（ＨｂΔＤｂ）＝０
ａ１Ｅｂ３－ΔＡ１／（ＨｂΔＤｂ）＝－α１Ｅｘ３－β１－ｂ１ （１２）

【0034】

Ｅｘ３として統計的に得られる定数値を用いると、次の行列式（１３）を計算することにより、変数であるＥｂ３とＨｂΔＤｂの値が得られる。

【数1】

【0035】

百分率表記であるＳｐＯ_２を、小数表記であるＳに単位換算すると、第三の光の吸光係数Ｅｂ３は、次式（１４）で表わされる。

Ｅｂ３＝Ｅｏ３Ｓ＋Ｅｒ３（１－Ｓ） （１４）

ここで、Ｅｏは、酸化ヘモグロビンの吸光係数を表している。Ｅｒは、脱酸化ヘモグロビンの吸光係数を表している。添字３は、第三の光を表している。したがって、演算部１３２ａは、次式（１５）によりＳｐＯ２の値Ｓを演算する。

Ｓ＝（Ｅｂ３－Ｅｒ３）／（Ｅｏ３－Ｅｒ３） （１５）

【0036】

一方で、例えば、障害検知部１２が第一発光素子２１の障害を検知したとき、演算部１３２ａは、第二信号Ｓ２と、第三信号Ｓ３と、サブアルゴリズムと、に基づいて、小数表記であるＳｐＯ_２の値Ｓを演算する。具体的には、まずはじめに、演算部１３２ａは、以下の式（１６）または上記の式（２）に基づいて、第二の光の減光度変化量（以下、第二変化量という。）ΔＡ１と第三変化量ΔＡ３を演算する。

ΔＡ２＝ｌｎ［Ｉ２／（Ｉ２－ΔＩ２）］≒ΔＩ２／Ｉ２ （１６）

なお、Ｉ２は第二の光の強度を、ΔＩ２は被検者の血液の脈動に伴う第二の光の強度Ｉ２の変化量を、それぞれ表している。

【0037】

第二変化量ΔＡ２と第三変化量ΔＡ３が演算されると、演算部１３２ａは、第二変化量ΔＡ２と第三変化量ΔＡ３に基づいて、ＳｐＯ_２の値Ｓ（小数表記）を演算する。なお、具体的な演算内容については以下で説明する。また、当該演算内容の説明において、第一信号Ｓ１と、第三信号Ｓ３と、メインアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ_２が演算される例と説明が重複する部分については適宜説明を省略する。

【0038】

第二変化量ΔＡ２は、次式（１７）で表わされうる。

ΔＡ２＝ΔＡｂ２＋ΔＡｔ２＝Ｅｂ２ＨｂΔＤｂ＋Σｔ２ΔＤｔ （１７）

ここで、添字２は、第二の光を表している。

【0039】

式（１７）は、以下のように変形されうる。

ΔＡ２＝Ｅｂ２ＨｂΔＤｂ＋Σｔ２ΔＤｔ
＝［Ｅｂ２＋（Σｔ２ΔＤｔ）／（ＨｂΔＤｂ）］（ＨｂΔＤｂ）
＝（Ｅｂ２＋Ｅｘ２）（ＨｂΔＤｂ） （１８）

ここで、Ｅｘは（ΣｔΔＤｔ）／（ＨｂΔＤｂ）を置き換えた変数である。添字２は、第二の光を表している。

【0040】

式（１８）は、以下のように変形されうる。

Ｅｂ２＋Ｅｘ２－ΔＡ２／（ＨｂΔＤｂ）＝０ （１９）

【0041】

式（１９）に関し、第二の光の血液の吸光係数Ｅｂ２は、第三の光の血液の吸光係数Ｅｂ３により、以下のように近似されうる。

Ｅｂ２＝ａ２Ｅｂ３＋ｂ２ （２０）

ここで、ａとｂは定数である。添字２は、第二の光を表している。添字３は、第三の光を表している。

【0042】

また、第二の光のＥｘ２は、第三の光のＥｘ３により、以下のように近似されうる。

Ｅｘ２＝α２Ｅｘ３＋β２ （２１）

ここで、αとβは定数である。添字２は、第一の光を表している。添字３は、第三の光を表している。

【0043】

式（２０）と式（２１）を用いて式（１９）を書き換えると、次式（２２）が得られる。

（ａ２Ｅｂ３＋ｂ２）＋（α２Ｅｘ３＋β２）－ΔＡ２／（ＨｂΔＤｂ）＝０
ａ２Ｅｂ３－ΔＡ２／（ＨｂΔＤｂ）＝－α２Ｅｘ３－β２－ｂ２ （２２）

【0044】

Ｅｘ３として統計的に得られる定数値を用いると、次の行列式（２３）を計算することにより、変数であるＥｂ３とＨｂΔＤｂの値が得られる。

【数2】

【0045】

百分率表記であるＳｐＯ_２を、小数表記であるＳに単位換算すると、第三の光の吸光係数Ｅｂ３は、上記の式（１４）で表わされる。したがって、演算部１３２ａは、上記の式（１５）によりＳｐＯ_２の値Ｓを演算する。

【0046】

制御部１３は、障害検知部１２から受信した障害検知結果に基づいて、各発光素子の障害の有無を判断するように構成されている。制御部１３は、当該判断に基づき、演算部１３２ａがＳｐＯ_２を演算するのに用いるアルゴリズムを決定する。制御部１３は、当該決定に基づき、演算部１３２ａにＳｐＯ_２を演算させる。したがって、ＳｐＯ_２の演算に用いられるアルゴリズムは、各発光素子の状態に応じて適宜選択される。例えば、メインアルゴリズムに用いられる信号が第一信号Ｓ１と第三信号Ｓ３である場合において、障害検知部１２がいずれの発光素子の障害も検知しないとき、または第二発光素子２２の障害のみを検知したとき、制御部１３はメインアルゴリズムに基づいてＳｐＯ_２を演算するよう演算部１３２ａを制御する。一方、障害検知部１２が第一発光素子２１の障害を検知したとき、制御部１３はサブアルゴリズムに基づいてＳｐＯ_２を演算するよう演算部１３２ａを制御する。なお、これら以外のとき、制御部１３は演算部１３２ａにＳｐＯ_２の演算をさせない。

【0047】

制御部１３は、演算部１３２ａがＳｐＯ_２を演算すると、ＳｐＯ_２を表示部１４に表示するための表示信号を生成し、当該表示信号を表示部１４に送信する。

【0048】

制御部１３は、障害検知部１２が第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３の少なくとも一つに障害が発生したことを検知したとき、障害信号を生成する。生成された障害信号は報知部１５に送信される。

【0049】

表示部１４は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を備えている。表示部１４は、制御部１３から受信した表示信号に基づいて、所定の情報を表示する。所定の情報としては、例えば、ＳｐＯ_２、脈拍数、電池残量、日時等である。

【0050】

報知部１５は、制御部１３から受信した障害信号に基づいて、第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３の少なくとも一つに障害が発生したことを報知するように構成されている。報知部１５による報知は、視覚的報知、聴覚的報知、および触覚的報知の少なくとも一つにより行われうる。医療従事者は、報知部１５による報知を通じて、少なくとも一つの発光素子に障害が発生したこと、サブアルゴリズムに基づいてＳｐＯ_２の演算が行われたこと等を認識することができる。なお、第一発光素子２１または第二発光素子２２に障害が発生したときの報知の態様は、第一発光素子２１および第二発光素子２２、または第三発光素子２３に障害が発生したときの報知の態様と異なっていてもよい。この場合、医療従事者は、ＳｐＯ_２の演算が実行されているのか否かを容易に判別することができる。

【0051】

次に、図２を参照しつつ、第一実施形態において制御部１３が実行する処理内容について詳細に説明する。図２は、第一実施形態において制御部１３が実行する処理内容のフローチャート図である。なお、本実施形態において、第一波長λ１は６６０ｎｍであり、第二波長λ２は７００ｎｍであるとして説明する。

【0052】

ところで、６６０ｎｍの波長を有する赤色光は、通常、主にＳｐＯ_２の測定に用いられるのに対し、７００ｎｍの波長を有する赤色光は主に一酸化炭素濃度の測定に用いられる。これは、６６０ｎｍの波長を有する赤色光を用いてＳｐＯ_２を測定する方が、７００ｎｍの波長を有する赤色光を用いてＳｐＯ_２を測定するよりも、精度よくＳｐＯ_２を測定することができるからである。このため、本実施形態では、メインアルゴリズムに用いられる信号は第一信号Ｓ１と第三信号Ｓ３である。つまり、本実施形態において、メインアルゴリズムに用いられる発光素子は第一発光素子２１と第三発光素子２３であり、サブアルゴリズムに用いられる発光素子は第二発光素子２２と第三発光素子２３である。

【0053】

図２に例示するように、ＳＴＥＰ０１において、取得部１１ａは、検出素子２５から複数の信号（第一信号Ｓ１、第二信号Ｓ２および第三信号Ｓ３）を取得する。取得された第一信号Ｓ１、第二信号Ｓ２および第三信号Ｓ３は、制御部１３に送信される。

【0054】

ＳＴＥＰ０２において、取得部１１ａは、パルスオキシメータ１０から複数の発光素子（第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３）に送信された電流情報に基づいて生成された電圧情報を各発光素子からそれぞれ取得する。当該取得された電圧情報は障害検知部１２に送信される。障害検知部１２は、取得した電圧情報に基づいて、複数の発光素子の障害を検知し、障害検知結果を制御部１３に送信する。

【0055】

ＳＴＥＰ０３において、制御部１３は、障害検知部１２から受信した障害検知結果に基づいて、メインアルゴリズムに用いる発光素子、すなわち第一発光素子２１と第三発光素子２３に障害があるかどうかを判断する。制御部１３が第一発光素子２１と第三発光素子２３に障害は発生していないと判断した場合（ＳＴＥＰ０３においてＮＯ）、演算部１３２ａは、第一信号Ｓ１と、第三信号Ｓ３と、メインアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ２を演算する（ＳＴＥＰ０４）。一方、制御部１３が第一発光素子２１および第三発光素子２３の少なくとも一方に障害が発生したと判断した場合（ＳＴＥＰ０３においてＹＥＳ）、ＳＴＥＰ０５に進む。

【0056】

ＳＴＥＰ０５において、制御部１３は、障害検知部１２から受信した障害検知結果に基づいて、サブアルゴリズムに用いられる発光素子、すなわち第二発光素子２２と第三発光素子２３に障害があるかどうかを判断する。制御部１３が第二発光素子２２と第三発光素子２３に障害は発生していないと判断した場合（ＳＴＥＰ０５においてＮＯ）、演算部１３２ａは、第二信号Ｓ２と、第三信号Ｓ３と、サブアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ_２を演算する（ＳＴＥＰ０６）。一方、制御部１３が第二発光素子２２および第三発光素子２３の少なくとも一方に障害が発生したと判断した場合（ＳＴＥＰ０５においてＹＥＳ）、制御部１３は、演算部１３２ａにＳｐＯ_２の演算を実行させることなく、本処理を終了させる。

【0057】

ところで、従来のパルスオキシメータは、プローブに備わる複数の発光素子の一部に障害が発生すると、動脈血酸素飽和度を演算することができないことがある。したがって、複数の発光素子の一部に障害が発生すると、医療従事者は障害が解消されるまでの間、当該パルスオキシメータを用いて動脈血酸素飽和度を計測することができない虞がある。また例えば、被検者の動脈血酸素飽和度が９０％以下の場合、当該被検者は呼吸不全の状態である可能性があるため、早急な対応が必要となる。したがって、医療従事者が被検者の容態変化にすぐに気付けるよう、パルスオキシメータが動脈血酸素飽和度を演算することができない状態は発生させないことが望ましい。このような事情から、プローブに備わる複数の発光素子の一部に障害が発生したとしても、継続して動脈血酸素飽和度を演算することができる、すなわちプローブに備わる発光素子の障害に対して耐障害性があるパルスオキシメータが望まれている。

【0058】

本実施形態に係るパルスオキシメータ１０によれば、第一発光素子２１と第三発光素子２３に障害が発生していないとき、演算部１３２ａは、メインアルゴリズムに基づいて、ＳｐＯ_２を演算する。一方、例えば、第一発光素子２１に障害が発生した場合、演算部１３２ａは、サブアルゴリズムに基づいて、ＳｐＯ_２を演算する。具体的には、第一発光素子２１に障害が発生した場合、演算部１３２ａは、第二信号Ｓ２と、第三信号Ｓ３と、サブアルゴリズムと、に基づいてＳｐＯ_２を演算する。このように、プローブ２０に備わる複数の発光素子の一部に障害が発生したとしても、演算部１３２ａは、ＳｐＯ_２を演算することができる。したがって、パルスオキシメータ１０は、プローブ２０に備わる発光素子の障害に対し、耐障害性がある。

【0059】

また、本実施形態に係るパルスオキシメータ１０によれば、障害検知部１２は、複数の発光素子（第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３）の電圧値を示す電圧情報に基づいて、当該複数の発光素子の障害を検知することができる。具体的には、障害検知部１２は、パルスオキシメータ１０から複数の発光素子に送信された電流情報および相関情報に基づく想定値と、当該複数の発光素子から受信した電圧情報と、を比較することで、当該複数の発光素子の障害を検知することができる。このように、パルスオキシメータ１０は、比較的簡易な構成で各発光素子の障害を検知することができる。

【0060】

（第二実施形態）
次に、図１および図３を参照しつつ、第二実施形態において制御部１３が実行する処理内容について詳細に説明する。なお、第二実施形態の説明において、第一実施形態と重複する部分については説明を省略する。第二実施形態は、図１において破線で示すように、プローブ２０が第四発光素子２４をさらに備えている点で第一実施形態と異なる。なお、本実施形態において、第三波長λ３は９４０ｎｍであるものとして説明する。さらに、本実施形態においても、メインアルゴリズムに用いられる発光素子は第一発光素子２１と第三発光素子２３であるものとして説明する。

【0061】

本実施形態において、サブアルゴリズムは、第１のサブアルゴリズム、第２のサブアルゴリズムおよび第３のサブアルゴリズムを含む。なお、第１のサブアルゴリズムに用いられる発光素子は、第一発光素子２１と第四発光素子２４である。第２のサブアルゴリズムに用いられる発光素子は、第二発光素子２２と第三発光素子２３である。第３のサブアルゴリズムに用いられる発光素子は、第二発光素子２２と第四発光素子２４である。

【0062】

第四発光素子２４は、例えば、第四波長λ４を含む第四の光を出射可能な半導体発光素子である。半導体発光素子としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、有機ＥＬ素子等である。また、第四波長λ４は、例えば、８８０ｎｍである。したがって、第四の光は赤外光である。

【0063】

第四発光素子２４は、他の発光素子（第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３）と同様に、パルスオキシメータ１０から送信された電流情報に基づいて電圧情報を生成するように構成されている。生成された電圧情報は、パルスオキシメータ１０の取得部１１ａに送信される。

【0064】

本実施形態において、検出素子２５は第四波長λ４にも感度を有する。検出素子２５は、被検者の生体組織３０を透過または反射した第四の光を受光し、当該受光した第四の光の強度Ｉ４（生体情報の一例）に対応する信号（第四信号Ｓ４）を出力するようにも構成されている。

【0065】

次に、図３を参照しつつ、第二実施形態において制御部１３が実行する処理内容について詳細に説明する。図３は、第二実施形態において制御部１３が実行する処理内容のフローチャート図である。

【0066】

ＳＴＥＰ１１～１４は図２のＳＴＥＰ０１～ＳＴＥＰ０４と同様である。ただし、取得部１１ａは、検出素子２５から第四信号Ｓ４も取得する（ＳＴＥＰ１１）。また、取得部１１ａは、パルスオキシメータ１０から第四発光素子２４に送信された電流情報に基づいて生成された第四発光素子２４の電圧情報を第四発光素子２４から取得する（ＳＴＥＰ１２）。このとき、障害検知部１２は、取得部１１ａによって取得された第四発光素子２４の電圧情報に基づいて、第四発光素子２４の障害も検知し、障害検知結果を制御部１３に送信する。

【0067】

ＳＴＥＰ１３において、制御部１３が第一発光素子２１および第三発光素子２３の少なくとも一方に障害が発生したと判断した場合（ＳＴＥＰ１３においてＹＥＳ）、ＳＴＥＰ１５に進む。ＳＴＥＰ１５において、制御部１３は、障害検知部１２から受信した障害検知結果に基づいて、第１のサブアルゴリズムに用いる発光素子、すなわち第一発光素子２１と第四発光素子２４に障害があるかどうかを判断する。制御部１３が、第一発光素子２１と第四発光素子２４に障害が発生していないと判断した場合（ＳＴＥＰ１５においてＮＯ）、演算部１３２ａは、第一信号Ｓ１と、第四信号Ｓ４と、第１のサブアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ_２を演算する（ＳＴＥＰ１６）。一方、制御部１３が、第一発光素子２１と第四発光素子２４の少なくとも一方に障害があると判断した場合（ＳＴＥＰ１５においてＹＥＳ）、ＳＴＥＰ１７に進む。

【0068】

ＳＴＥＰ１７において、制御部１３は、障害検知部１２から受信した障害検知結果に基づいて、第２のサブアルゴリズムに用いる発光素子、すなわち第二発光素子２２と第三発光素子２３に障害があるかどうかを判断する。制御部１３が、第二発光素子２２と第三発光素子２３に障害が発生していないと判断した場合（ＳＴＥＰ１７においてＮＯ）、演算部１３２ａは、第二信号Ｓ２と、第三信号Ｓ３と、第２のサブアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ_２を演算する（ＳＴＥＰ１８）。一方、制御部１３が、第二発光素子２２と第三発光素子２３の少なくとも一方に障害があると判断した場合（ＳＴＥＰ１７においてＹＥＳ）、ＳＴＥＰ１９に進む。

【0069】

ＳＴＥＰ１９において、制御部１３は、障害検知部１２から受信した障害検知結果に基づいて、第３のサブアルゴリズムに用いる発光素子、すなわち第二発光素子２２と第四発光素子２４に障害があるかどうかを判断する。制御部１３が、第二発光素子２２と第四発光素子２４に障害が発生していないと判断した場合（ＳＴＥＰ１９においてＮＯ）、演算部１３２ａは、第二信号Ｓ２と、第四信号Ｓ４と、第３のサブアルゴリズムと、に基づいて、ＳｐＯ_２を演算する（ＳＴＥＰ２０）。一方、制御部１３が、第二発光素子２２と第四発光素子２４の少なくとも一方に障害があると判断した場合（ＳＴＥＰ１９においてＹＥＳ）、制御部１３は、演算部１３２ａにＳｐＯ_２の演算を実行させることなく、本処理を終了させる。

【0070】

本実施形態に係るパルスオキシメータ１０によれば、例えば、第三発光素子２３のみに障害が発生した場合、制御部１３は、第１のサブアルゴリズムを用いることを決定し、第１のサブアルゴリズムを用いてＳｐＯ_２を演算するよう、演算部１３２ａを制御する。したがって、本実施形態では、第三発光素子２３に障害が発生しても、パルスオキシメータ１０の演算部１３２ａはＳｐＯ_２を演算することができるので、プローブ２０に備わる複数の発光素子の障害に対する耐障害性がさらに高まる。

【0071】

（第三実施形態）
次に、図４を参照しつつ、第三実施形態に係る生体パラメータ演算システム２０１について説明する。なお、第三実施形態の説明において、第一実施形態と重複する部分については説明を省略する。図４は、本実施形態に係る生体パラメータ演算システム２０１の機能的構成を例示する図である。

【0072】

図４に例示するように、生体パラメータ演算システム２０１は、心電図検査装置２１０（生体パラメータ演算装置の一例）と、電極群２２０（センサの一例）と、を含む。

【0073】

心電図検査装置２１０は、標準１２誘導心電図を用いて、被検者の心電図データ（生体パラメータの一例）を演算する装置である。図４に例示するように、心電図検査装置２１０は、入出力インターフェース２１１と、障害検知部２１２と、制御部２１３と、表示部２１４と、報知部２１５と、を備えている。これらはバス２１６を介して互いに通信可能に接続されている。なお、心電図検査装置２１０は、図示しない電源、デジタル／アナログ回路等も有している。

【0074】

入出力インターフェース２１１は、入出力インターフェース１１と同様の構成であってもよく、取得部２１１ａを含む。心電図検査装置２１０は、入出力インターフェース２１１を介して、有線または無線により電極群２２０と接続可能である。

【0075】

ここで、電極群２２０について説明する。電極群２２０は、第一電極２２０Ａ、第二電極２２０Ｂ、第三電極２２０Ｃを含む複数の電極（例えば、１０個の電極）から構成されている。各電極は、被検者の生体組織２３０（四肢や胸部等）に装着される。各電極は、被検者の測定部位に接触し、測定部位の電位変化を導出するためのセンサとして機能する。各電極は測定部位の電位差を導出するように構成されている。また、心電図検査装置２１０は、図示しない不関電極も備えており、当該不関電極は、電極群２２０に同相で誘導される外来雑音を除去するように構成されている。さらに、各電極は検出素子を備えている。例えば、第一電極２２０Ａは第一検出素子２２１を、第二電極２２０Ｂは第二検出素子２２２を、第三電極２２０Ｃは第三検出素子２２３を、それぞれ備えている。

【0076】

第一検出素子２２１は、第一電極２２０Ａが有する装着ゲルから伝えられた起電力（生体情報の一例）に対応する心電図信号（第一信号Ｓ１１）を検出し、第一信号Ｓ１１を、リード線を介して、取得部２１１ａに送信するように構成されている。

【0077】

第一検出素子２２１以外の他の検出素子（例えば、第二検出素子２２２や第三検出素子２２３）は、第一検出素子２２１と同様の構成であるので、説明を省略する。当該他の検出素子を備える電極のそれぞれは、生体組織２３０のうち、第一検出素子２２１を備える第一電極２２０Ａが装着された部位とは異なる部位に装着される。なお、本実施形態においては、第二検出素子２２２を用いて取得された起電力に対応する心電図信号を第二信号Ｓ１２、第三検出素子２２３を用いて取得された起電力に対応する心電図信号を第三信号Ｓ１３とする。

【0078】

各検出素子は、第一実施形態と同様の原理により、各検出素子の電圧値を示す電圧情報を生成するように構成されている。なお、生成された各検出素子に関する電圧情報は、各検出素子から心電図検査装置２１０の取得部２１１ａに送信される。

【0079】

次に、心電図検査装置２１０の取得部２１１ａについて説明する。取得部２１１ａは、電極群２２０に備わる複数の検出素子を用いて取得された起電力に対応する複数の心電図信号を電極群２２０から取得するように構成されている。取得された複数の心電図信号（第一信号Ｓ１１、第二信号Ｓ１２および第三信号Ｓ１３）は、制御部２１３に送信される。また、取得部２１１ａは、各検出素子から受信した電圧情報を障害検知部２１２に送信する。

【0080】

障害検知部２１２は、第一実施形態における障害検知部１２と同様の構成であるので、説明を省略する。なお、本実施形態においては、光電変換素子の故障、心電図検査装置２１０と各検出素子をつなぐ電気ケーブルの断線、電極外れ等により検出素子が有する機能が発揮できない状態であるとき、当該検出素子に障害が発生したとする。

【0081】

制御部２１３は、ハードウェア構成として、メモリ２１３１と、プロセッサ２１３２と、を備えている。なお、メモリ２１３１およびプロセッサ２１３２は、第一実施形態におけるメモリ１３１およびプロセッサ１３２と同様の構成であるので、説明を省略する。プロセッサ２１３２は、演算部２１３２ａを含む。

【0082】

演算部２１３２ａは、メモリ２１３１に記録されたメインアルゴリズム（第１のアルゴリズムの一例）またはサブアルゴリズム（第２のアルゴリズムの一例）に基づいて、心電図データを演算するように構成されている。メインアルゴリズムは、当該メインアルゴリズムに用いられる信号を取得するための検出素子に障害が発生していないときに用いられるアルゴリズムである。サブアルゴリズムは、メインアルゴリズムに用いられる信号を取得するための検出素子に障害が発生したときに用いられるアルゴリズムである。なお、標準１２誘導法を用いて心電図データを演算する場合、１０個の電極が用いられ、そのうち４つの電極は四肢に、残り６つの電極は胸部にそれぞれ装着される。本実施形態において、第一電極２２０Ａおよび第二電極２２０Ｂは、被検者の胸部において隣接して装着されており、第三電極２２０Ｃは被検者の左脚に装着されているものとして説明する。したがって、本実施形態では、第一電極２２０Ａまたは第二電極２２０Ｂに障害が発生しても心電図データは演算されうるが、第三検出素子２２３に障害が発生すると、心電図データは演算されない。

【0083】

第一検出素子２２１、第二検出素子２２２および第三検出素子２２３のいずれにも障害が発生していないとき、演算部２１３２ａは、例えば、第一信号Ｓ１１と、第二信号Ｓ１２と、第三信号Ｓ１３と、メインアルゴリズムと、に基づいて、心電図データを演算する。具体的には、所定の２つの電極間における電位差がそれぞれ誘導されると、演算部２１３２ａは、各誘導の電位変化を総合し、心電図データを演算する。

【0084】

一方で、例えば、第一検出素子２２１に障害が発生し、かつ第一検出素子２２１の代わりに第二検出素子２２２を用いることで心電図データを演算することができるとき、演算部２１３２ａは、第二信号Ｓ２２と、第三信号Ｓ２３と、サブアルゴリズムと、に基づいて、心電図データを演算する。

【0085】

制御部２１３は、第一実施形態と同様の原理により、各検出素子の障害の有無を判断し、演算部２１３２ａが心電図データを演算するのに用いるアルゴリズムを決定する。制御部２１３は、当該決定に基づき、演算部２１３２ａに心電図データを演算させる。

【0086】

制御部２１３は、第一実施形態と同様の原理により、心電図データを表示部２１４に表示するための表示信号を生成し、当該表示信号を表示部２１４に送信する。

【0087】

制御部２１３は、障害検知部２１２が第一検出素子２２１、第二検出素子２２２および第三検出素子２２３の少なくとも一つに障害が発生したことを検知したとき、障害信号を生成する。生成された障害信号は報知部２１５に送信される。

【0088】

表示部２１４は、第一実施形態における表示部１４と同様の構成であってもよい。

【0089】

報知部２１５は、制御部２１３から受信した障害信号に基づいて、第一検出素子２２１、第二検出素子２２２および第三検出素子２２３の少なくとも一つに障害が発生したことを報知するように構成されている。なお、報知部２１５による報知は、第一実施形態に係る報知部１５による報知と同様であるので、説明を省略する。

【0090】

次に、図２を参照しつつ、第三実施形態において制御部２１３が実行する処理内容について詳細に説明する。なお、本実施形態では、いずれの検出素子にも障害が発生していないとき、メインアルゴリズムが用いられ、第一検出素子２２１または第二検出素子２２２のどちらか一方にのみ障害が発生したとき、サブアルゴリズムが用いられるものとして説明する。また、本実施形態において、第一電極２２０Ａ、第二電極２２０Ｂおよび第三電極２２０Ｃ以外の電極に備わる検出素子には障害が発生していないものとする。

【0091】

制御部２１３は、図２のＳＴＥＰ０１～ＳＴＥＰ０３を実行する。いずれの検出素子にも障害が発生していないとき（ＳＴＥＰ０３においてＮＯ）、演算部２１３２ａは、第一信号Ｓ１１と、第二信号Ｓ１２と、第三信号Ｓ１３と、メインアルゴリズムと、に基づいて、心電図データを演算する（ＳＴＥＰ０４）。一方、制御部２１３がいずれかの検出素子に障害が発生したと判断した場合（ＳＴＥＰ０３においてＹＥＳ）、ＳＴＥＰ０５に進む。

【0092】

ＳＴＥＰ０５において、制御部２１３は、第一検出素子２２１および第二検出素子２２２、または第三検出素子２２３に障害があるかどうかを判断する。制御部１３が、第一検出素子２２１および第二検出素子２２２、または第三検出素子２２３に障害は発生していないと判断した場合（ＳＴＥＰ０５においてＮＯ）、演算部２１３２ａは、第一信号Ｓ１１または第二信号Ｓ１２と、第三信号Ｓ１３と、サブアルゴリズムと、に基づいて、心電図データを演算する（ＳＴＥＰ０６）。一方、制御部２１３が、第一検出素子２２１および第二検出素子２２２、または第三検出素子２２３に障害が発生したと判断した場合（ＳＴＥＰ０５においてＹＥＳ）、制御部２１３は、演算部２１３２ａに心電図データの演算を実行させることなく、本処理を終了させる。

【0093】

本実施形態に係る心電図検査装置２１０によれば、いずれの検出素子にも障害が発生していないとき、演算部２１３２ａは、メインアルゴリズムに基づいて、心電図データを演算する。一方、例えば、第一検出素子２２１に障害が発生した場合、演算部２１３２ａは、サブアルゴリズムに基づいて、心電図データを演算する。このように、複数の検出素子の一部に障害が発生したとしても、演算部２１３２ａは、心電図データを演算することができる。したがって、心電図検査装置２１０は、検出素子の障害に対し、耐障害性がある。

【0094】

上記の実施形態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。

【0095】

第一実施形態において、第一の光および第二の光は赤色光であり、第三の光は赤外光であるが、この例に限られない。例えば、第二の光は赤色光であり、第一の光および第三の光は赤外光であってもよい。

【0096】

第一実施形態および第二実施形態において、第一波長λ１は６６０ｎｍであり、第二波長λ２は７００ｎｍであるが、第一波長λ１が７００ｎｍであり、第二波長λ２が６６０ｎｍであってもよい。

【0097】

第二実施形態において、第一の光および第二の光は赤色光であり、第三の光および第四の光は赤外光であるが、この例に限られない。例えば、第一の光および第二の光が赤外光であり、第三の光および第四の光が赤色光であってもよい。

【0098】

第二実施形態において、第三波長λ３は９４０ｎｍであり、第四波長λ４は８８０ｎｍであるが、第三波長λ３が８８０ｎｍであり、第四波長λ４が９４０ｎｍであってもよい。

【0099】

第一実施形態および第二実施形態において、演算部１３２ａは、小数表記でＳｐＯ_２を演算しているが、百分率表記でＳｐＯ_２を演算してもよい。

【0100】

第一実施形態および第二実施形態において、ＳｐＯ_２の演算に用いられなかった信号は、ＳｐＯ_２以外の生体パラメータの演算に用いられてもよい。例えば、第一実施形態において、いずれの発光素子にも障害が発生していない場合、第一信号Ｓ１と第三信号Ｓ３はＳｐＯ_２の演算に用いられ、第二信号Ｓ２は一酸化炭素濃度の値の演算に用いられてもよい。

【0101】

上述した実施形態において、生体パラメータ演算装置（パルスオキシメータ１０および心電図検査装置２１０）は、表示部と報知部を備えているが、表示部と報知部を備えていなくてもよい。なお、この場合、生体パラメータ演算装置は、表示部や報知部を備える外部装置（例えば、ベッドサイドモニタ）と有線または無線で接続されていてもよい。

【0102】

上述した実施形態において、障害検知部１２，２１２は、電圧情報に基づいて、各素子の障害を検知しているが、電流情報に基づいて、各素子の障害を検知してもよい。この場合、生体パラメータ演算装置は、電流信号を電圧信号に変換して電圧情報を生成し、当該電圧情報を各素子に送信する。各素子は、電気エネルギーを光エネルギーに変換する際に生じる電流に基づいて生成される電流情報を生体パラメータ演算装置の取得部１１ａ，２１１ａに送信する。障害検知部１２，２１２は、受信した電流情報と相関情報と、に基づいて各素子の障害を検知する。

【0103】

上述した実施形態において、制御部１３，２１３は、障害検知部１２が第一発光素子２１、第二発光素子２２および第三発光素子２３の少なくとも一つに障害が発生したことを検知したとき、または障害検知部２１２が第一検出素子２２１、第二検出素子２２２および第三検出素子２２３の少なくとも一つに障害が発生したことを検知したとき、障害信号を生成するが、この例に限られない。例えば、制御部１３は、生体パラメータの演算ができないときに限り、障害信号を生成するように構成されていてもよい。この場合、医療従事者は、報知部１５による報知を通じて、生体パラメータ演算装置が生体パラメータを演算できない状態であることを認識することができる。

【0104】

上述した実施形態においては、制御部１３，２１３に備わるプロセッサ１３２，２１３２等によって、障害検知部１２，２１２の機能が実現されてもよい。

【0105】

第一実施形態および第三実施形態において、ＳＴＥＰ０２はＳＴＥＰ０１の後に実行されているが、ＳＴＥＰ０１と同時、またはＳＴＥＰ０１より前に実行されてもよい。

【0106】

第二実施形態において、ＳＴＥＰ１２はＳＴＥＰ１１の後に実行されているが、ＳＴＥＰ１１と同時、またはＳＴＥＰ１１より前に実行されてもよい。

【符号の説明】

【0107】

１，２０１：生体パラメータ演算システム、１０：パルスオキシメータ、１１，２１１：入出力インターフェース、１１ａ，２１１ａ：取得部、１２，２１２：障害検知部、１３，２１３：制御部、１４，２１４：表示部、１５，２１５：報知部、１６，２１６：バス、２０：プローブ、２１：第一発光素子、２２：第二発光素子、２３：第三発光素子、２４：第四発光素子、２５：検出素子、３０，２３０：生体組織、１３１，２１３１：メモリ、１３２，２１３２：プロセッサ、１３２ａ，２１３２ａ：演算部、２１０：心電図検査装置、２２０：電極群、２２０Ａ：第一電極、２２０Ｂ：第二電極、２２０Ｃ：第三電極、２２１：第一検出素子、２２２：第二検出素子、２２３：第三検出素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】