JP7119482B2 - Biological information measuring device and biological information measuring program - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラムに関する。 The present invention relates to a biological information measuring device and a biological information measuring program.
特許文献1には、呼吸の気流の時間変化を示す気流信号、及び、酸素飽和度の時間変化を示す酸素飽和度信号を取得する信号取得部と、前記気流信号における第一時刻と、前記第一時刻での呼吸再開に対応した酸素飽和度の上昇を示す前記酸素飽和度信号における第二時刻との時間差に基づいて血液の酸素循環時間を測定する循環時間算出部とを有する循環時間測定装置が開示されている。
近年、体内に取り込んだ酸素が予め定めた部位まで運搬されるのに要する時間を示す酸素循環時間を用いて生体情報を測定する測定手法の開発が進められている。 2. Description of the Related Art In recent years, development of measurement methods for measuring biological information using an oxygen circulation time, which indicates the time required for oxygen taken into the body to be transported to a predetermined site, has been advanced.
従来の酸素循環時間の測定は、被測定者が睡眠中に無呼吸状態になる期間を利用して、被測定者の呼吸状態を例えば被測定者の鼻口に取り付けた気流センサ等の検知手段で検知することで行っていた。 Conventional measurement of the oxygen circulation time utilizes the period in which the person to be measured is in an apnea state during sleep, and detects the respiratory state of the person to be measured by means of an airflow sensor or the like attached to the nose or mouth of the person to be measured. It was done by detecting with
しかしながら、睡眠中においては無呼吸状態となる頻度及び期間は被測定者毎にばらつきがあるため、より安定した状態で酸素循環時間を測定するためには、被測定者が覚醒している状態で測定を行うことが望まれる。 However, the frequency and duration of apnea during sleep varies among subjects. Therefore, in order to measure the oxygen circulation time in a more stable state, it is necessary to keep the subject in an awake state. Measurements should be taken.
この場合、気流センサ等の検知手段を覚醒中の被測定者の鼻口に取り付けて被測定者の呼吸状態を検知することになるため、顔に呼吸状態を検知する検知手段を取り付けていない場合と比較して、被測定者の負担が大きくなる。 In this case, a detection means such as an airflow sensor is attached to the nostrils of an awake subject to detect the respiratory state of the subject. Compared to , the burden on the person to be measured is increased.
本発明は、被測定者の呼吸状態を検知することなく、被測定者の酸素循環時間を測定することができる生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a biological information measuring device and a biological information measuring program capable of measuring the oxygen circulation time of a subject without detecting the respiratory state of the subject.
上記目的を達成するために、請求項1記載の生体情報測定装置の発明は、計測装置での計測時間が規定時間に達した場合、被測定者に呼吸の再開を促す促進手段と、前記被測定者の前記呼吸が再開したことを通知する通知手段と、前記被測定者の前記呼吸が再開した時刻から、前記被測定者の予め定めた部位における血中の酸素濃度の変化が減少から増加に転じる変曲点が現れるまでの酸素循環時間を測定する測定手段と、を備え、前記規定時間は、前記被測定者の年齢、性別、及び体調に関する情報に基づいて調整される。
In order to achieve the above object, the invention of a biological information measuring apparatus according to
請求項2記載の発明は、前記通知手段は、前記被測定者、又は前記被測定者の生体情報を測定する測定者によって操作される入力装置から前記被測定者の前記呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合に、前記被測定者の前記呼吸が再開したことを通知する。 In the invention according to claim 2 , the notifying means is configured to prompt the person to be measured to resume the breathing from an input device operated by the person to be measured or by a person who measures the biological information of the person to be measured. When the instruction to notify is received, it is notified that the breathing of the person to be measured has resumed .
請求項3記載の発明は、前記通知手段は、前記計測装置での計測時間が呼吸の停止期間を表す前記規定時間に達した場合に、前記被測定者の前記呼吸が再開したことを通知する。
In the invention according to
請求項4記載の発明は、前記測定手段は、前記入力装置から前記被測定者の前記呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合に時間の計測を開始し、時間の計測中に前記被測定者における血中の酸素濃度の前記変曲点が出現した場合、前記入力装置から前記被測定者の前記呼吸の再開を通知する指示を受け付けてから前記変曲点が出現するまでの累積時間を用いて前記酸素循環時間を測定する。
請求項5記載の発明は、前記測定手段は、前記計測装置での計測時間が前記規定時間に達した場合に時間の計測を開始し、時間の計測中に前記被測定者における血中の酸素濃度の前記変曲点が出現した場合、前記計測装置での計測時間が前記規定時間に達してから前記変曲点が出現するまでの累積時間を用いて前記酸素循環時間を測定する。
According to a fourth aspect of the invention, the measuring means starts measuring time when an instruction to notify the subject of resuming breathing is received from the input device, and during the time measurement When the inflection point of the oxygen concentration in the blood of the person appears, the accumulated time from the reception of the instruction to notify the respiration of the person to be measured from the input device until the appearance of the inflection point to measure the oxygen circulation time.
According to a fifth aspect of the present invention, the measuring means starts measuring time when the time measured by the measuring device reaches the specified time, and measures the amount of oxygen in the blood of the person to be measured during the time measurement. When the concentration inflection point appears, the oxygen circulation time is measured using the accumulated time from when the measurement time in the measuring device reaches the specified time until the inflection point appears.
請求項6記載の発明は、前記測定手段は、前記累積時間から予め定めた時間を差し引いた時間を前記酸素循環時間として測定する。 According to a sixth aspect of the present invention, the measuring means measures a time obtained by subtracting a predetermined time from the accumulated time as the oxygen circulation time.
請求項7記載の発明は、前記測定手段は、前記通知手段から前記被測定者の前記呼吸が再開したことを受け付けた時刻を取得し、取得した前記呼吸が再開したことを受け付けた時刻と前記変曲点の出現時間との差分を用いて、前記酸素循環時間を測定する。 In the invention according to claim 7 , the measuring means acquires the time at which it is accepted that the respiration of the person to be measured has resumed from the notification means, and the acquired time at which it is accepted that the respiration has resumed and the The oxygen circulation time is measured using the difference from the appearance time of the inflection point.
請求項8記載の発明は、前記測定手段は、前記被測定者における血中の酸素濃度の変化から前記変曲点の検知を行い、前記変曲点を検知した時間を前記変曲点の出現時間として前記酸素循環時間を測定する。 According to an eighth aspect of the invention, the measuring means detects the inflection point from a change in blood oxygen concentration of the person to be measured, and the time at which the inflection point is detected is the time of the inflection point. The oxygen circulation time is measured as appearance time.
請求項9記載の発明は、前記測定手段は、時間毎の酸素濃度を予め定めた期間に亘って記憶装置に記憶し、前記記憶装置に記憶した時間毎の酸素濃度から得られた前記変曲点に対応する時間を前記変曲点の出現時間として前記酸素循環時間を測定する。 According to a ninth aspect of the invention, the measurement means stores the oxygen concentration for each hour in a storage device over a predetermined period, and the inflectional value obtained from the oxygen concentration for each hour stored in the storage device The oxygen circulation time is measured by taking the time corresponding to the point as the appearance time of the inflection point.
請求項10記載の発明は、前記測定手段は、前記被測定者の前記呼吸が再開したことを受け付けた時刻と前記変曲点の出現時間の差分から予め定めた時間を差し引いた時間を前記酸素循環時間として測定する。 According to a tenth aspect of the present invention, the measuring means measures the time obtained by subtracting a predetermined time from the difference between the time at which the subject's respiration is resumed and the appearance time of the inflection point. Measured as circulation time.
請求項11記載の発明は、前記測定手段は、前記被測定者における血中の酸素濃度を示す酸素飽和度を用いて前記変曲点を取得し、前記酸素循環時間を測定する。
In the invention according to
請求項12記載の発明は、前記測定手段は、前記被測定者の指における血中の酸素濃度を示す酸素飽和度を用いて前記変曲点を取得し、前記酸素循環時間を測定する。
In the invention according to
請求項13記載の発明は、前記被測定者、又は前記被測定者の生体情報を測定する測定者の操作を受け付ける入力装置と、前記規定時間に達したことを表示する表示装置と、を備える。
The invention according to
請求項14記載の生体情報測定プログラムの発明は、コンピュータを、請求項1~請求項13の何れか1項に記載の生体情報測定装置の各手段として機能させる。
The invention of the biological information measuring program according to
請求項1、14記載の発明によれば、被測定者の呼吸状態を検知することなく、被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。
According to the inventions of
請求項2記載の発明によれば、被測定者、又は被測定者の生体情報を測定する測定者の指示に従って、被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。 According to the second aspect of the invention, it is possible to measure the oxygen circulation time of the person to be measured according to the instruction of the person to be measured or the person who measures the biological information of the person to be measured.
請求項3記載の発明によれば、呼吸の停止期間の終期に合わせて、被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to measure the oxygen circulation time of the person to be measured in accordance with the end of the breathing stop period.
請求項4及び請求項5記載の発明によれば、累積時間を計測するタイマを用いて被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。
According to the inventions of
請求項6記載の発明によれば、時間の計測を開始する指示を受け付けてから酸素濃度の変曲点を検知するまでの累積時間を酸素循環時間とする場合と比較して、被測定者の酸素循環時間を精度よく測定することができる、という効果を有する。
According to the invention of
請求項7記載の発明によれば、絶対時間を計測する時計を用いて被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。 According to the seventh aspect of the invention, it is possible to measure the oxygen circulation time of the subject using a clock that measures absolute time.
請求項8記載の発明によれば、酸素濃度の計測中に被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。 According to the eighth aspect of the invention, it is possible to measure the oxygen circulation time of the subject while measuring the oxygen concentration.
請求項9記載の発明によれば、酸素濃度の計測終了後であっても被測定者の酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。 According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to measure the oxygen circulation time of the person to be measured even after the measurement of the oxygen concentration is completed.
請求項10記載の発明によれば、時間の計測を開始する指示の受付時間と酸素濃度の変曲点の出現時間との差分を酸素循環時間とする場合と比較して、被測定者の酸素循環時間を精度よく測定することができる、という効果を有する。 According to the tenth aspect of the present invention, compared to the case where the difference between the reception time of the instruction to start measuring the time and the appearance time of the inflection point of the oxygen concentration is set as the oxygen circulation time, the oxygen concentration of the subject is reduced. It has an effect that the circulation time can be measured with high accuracy.
請求項11記載の発明によれば、酸素飽和度を用いて酸素循環時間を測定することができる、という効果を有する。
According to the invention of
請求項12記載の発明によれば、指よりも肺から近い場所にある部位の血中の酸素飽和度を用いる場合と比較して、酸素循環時間を精度よく測定することができる、という効果を有する。
According to the invention described in
請求項13記載の発明によれば、生体情報測定装置があれば、入力装置及び表示装置を別途用意することなく操作を受け付け、かつ、規定時間に達したことを表示することができる、という効果を有する。
According to the invention described in
以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、機能が同じ構成要素及び処理には全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings. Components and processes having the same function are given the same reference numerals throughout the drawings, and redundant explanations are omitted.
<第1実施形態>
生体情報測定装置10は生体8に関する情報(生体情報)のうち、特に循環器系に関する生体情報を測定する装置である。循環器系とは、例えば血液のような体液を体内で循環させながら輸送するための器官群を総称するものである。
<First Embodiment>
The biological
循環器系に関する生体情報には複数の指標が存在するが、血液を血管に送り出す心臓の状態を示す指標の1つとして、例えば心臓から拍出される血液量を表す心拍出量(CO:Cardiac Output)が挙げられる。 There are multiple indicators of biological information related to the circulatory system. One of the indicators that indicates the state of the heart, which pumps blood into the blood vessels, is the cardiac output (CO: Cardiac Output).
心拍出量が基準値より低下すると例えば左心不全の疑いがあり、心拍出量が基準値より増加すると例えば右心不全の疑いがあることが知られているなど、心拍出量は様々な心臓疾患の検査、又は投薬効果の確認に利用されている。 Cardiac output is known to be suspected of left heart failure, for example, when cardiac output falls below the reference value, and right heart failure, for example, when cardiac output increases above the reference value. It is used to check for heart disease or to confirm the effect of medication.
心拍出量の測定方法には、例えば心拍出量の測定対象者である被測定者の肺動脈に、先端にバルーンが付いたカテーテルを挿入し、バルーンを膨張及び収縮させながら血中の酸素飽和度を測定し、測定した酸素飽和度から心拍出量を算出する方法が用いられる。ここで血中の酸素飽和度とは、血中の酸素濃度を示す指標の一例であり、血液中のヘモグロビンがどの程度酸素と結合しているかを示す指標であり、血中の酸素飽和度が低下するにつれて、例えば貧血等の症状が発生しやすくなることを示すものである。 As a method for measuring cardiac output, for example, a catheter with a balloon at the tip is inserted into the pulmonary artery of a person to be measured, and oxygen in the blood is measured while inflating and deflating the balloon. A method of measuring saturation and calculating cardiac output from the measured oxygen saturation is used. Here, the blood oxygen saturation is an example of an index that indicates the oxygen concentration in the blood, and is an index that indicates how much hemoglobin in the blood is bound to oxygen. It indicates that symptoms such as anemia tend to occur as the level decreases.
しかしながら、カテーテルを用いた心拍出量の測定方法では、被測定者の血管にカテーテルを挿入する必要があるため外科的処置が必要となり、他の測定方法に比べて被測定者における侵襲性が高くなる。 However, the method of measuring cardiac output using a catheter requires surgical treatment because it is necessary to insert the catheter into the blood vessel of the subject, and is more invasive to the subject than other measurement methods. get higher
したがって、カテーテルを用いた心拍出量の測定方法よりも被測定者の負担が少なくなるように、被測定者の脈波から得られる酸素飽和度を用いて心拍出量を測定する方法が研究されている。脈波とは、心臓による血液の送り出しに伴う血管の拍動変化を示す指標である。 Therefore, a method of measuring cardiac output using the oxygen saturation obtained from the subject's pulse wave is proposed so as to reduce the burden on the subject compared to the method of measuring cardiac output using a catheter. being studied. A pulse wave is an index that indicates changes in blood vessel pulsation associated with blood pumping by the heart.
まず、図1を参照して、生体情報のうち、血中の酸素飽和度の測定方法について説明する。 First, a method for measuring oxygen saturation in blood among biometric information will be described with reference to FIG.
図1に示すように、血中の酸素飽和度は、被測定者の体(生体8)に向けて発光素子1から光を照射し、受光素子3で受光した、被測定者の体内に張り巡らされている動脈4、静脈5、及び毛細血管6等で反射又は透過した光の強さ、すなわち反射光又は透過光の受光量を用いて測定される。
As shown in FIG. 1, the oxygen saturation in the blood is measured by irradiating light from the
図2は、例えば生体8に吸収される光量の変化量を示す概念図である。図2に示すように、生体8における吸光量は、時間の経過と共に変動する傾向が見られる。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the amount of change in the amount of light absorbed by the living
更に、生体8における吸光量の変動に関する内訳について見てみると、主に動脈4によって吸光量が変動し、静脈5及び静止組織を含むその他の組織では、動脈4に比べて吸光量が変動しないとみなせる程度の変動量であることが知られている。これは、心臓から拍出された動脈血は脈波を伴って血管内を移動するため、動脈4が動脈4の断面方向に沿って経時的に伸縮し、動脈4の厚みが変化するためである。なお、図2において、矢印94で示される範囲が、動脈4の厚みの変化に対応した吸光量の変動量を示す。
Furthermore, looking at the details of the variation in the amount of light absorption in the living
図2において、時刻taにおける受光量をIa、時刻tbにおける受光量をIbとすれば、動脈4の厚みの変化による光の吸光量の変化量ΔAは、(1)式で表される。
In FIG. 2, if the amount of light received at time t a is I a and the amount of light received at time t b is I b , the amount of change ΔA in the amount of light absorption due to the change in thickness of the
(数1)
ΔA=ln(Ib/Ia)・・・(1)
(Number 1)
ΔA=ln(I b /I a ) (1)
これに対して、図3は、動脈4を流れる酸素と結合したヘモグロビン(酸化ヘモグロビン)及び酸素と結合していないヘモグロビン(還元ヘモグロビン)の各波長に対する光の吸光量の一例を示す図である。図3において、グラフ96が酸化ヘモグロビンにおける光の吸光量を表し、グラフ97が還元ヘモグロビンにおける光の吸光量を表す。
On the other hand, FIG. 3 is a diagram showing an example of the amount of light absorbed for each wavelength of hemoglobin bound to oxygen (oxygenated hemoglobin) and hemoglobin not bound to oxygen (reduced hemoglobin) flowing in the
図3に示すように、酸化ヘモグロビンは還元ヘモグロビンと比較して、約850nm近辺の波長を有する赤外線(infrared:IR)領域99の光を吸収しやすく、還元ヘモグロビンは酸化ヘモグロビンと比較して、特に約660nm近辺の波長を有する赤色領域98の光を吸収しやすいことが知られている。
As shown in FIG. 3, oxidized hemoglobin is more likely to absorb light in the infrared (IR)
更に、酸素飽和度は、異なる波長における吸光量の変化量ΔAの比率と比例関係があることが知られている。 Furthermore, it is known that the oxygen saturation has a proportional relationship with the ratio of the amount of change ΔA in the amount of light absorption at different wavelengths.
したがって、他の波長の組み合わせに比べて、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光量の差が現われやすい赤外光(IR光)と赤色光を用いて、IR光を生体8に照射した場合の吸光量の変化量ΔAIRと、赤色光を生体8に照射した場合の吸光量の変化量ΔARedとの比率をそれぞれ算出することで、(2)式によって酸素飽和度Sが算出される。なお、(2)においてkは比例定数である。
Therefore, compared to other wavelength combinations, infrared light (IR light) and red light are more likely to cause a difference in the amount of light absorption between oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin. By calculating the ratio between the amount of change ΔA IR and the amount of change ΔA Red in the amount of absorption when the living
(数2)
S=k(ΔARed/ΔAIR)・・・(2)
(Number 2)
S=k(ΔA Red /ΔA IR ) (2)
すなわち、血中の酸素飽和度を算出する場合、それぞれ異なる波長の光を照射する複数の発光素子1を生体8に照射する。具体的には、IR光を照射する発光素子1と赤色光を照射する発光素子1を生体8に用いる。この場合、IR光を照射する発光素子1と赤色光を照射する発光素子1との発光期間は重複してもよいが、望ましくは発光期間が重複しないよう発光させる。そして、各々の発光素子1による反射光又は透過光を受光素子3で受光して、各受光時点における受光量から(1)式及び(2)式、又は、これらの式を変形して得られる公知の式を算出することで、酸素飽和度が測定される。
That is, when calculating the oxygen saturation in blood, the living
上記(1)式を変形して得られる公知の式として、例えば(1)式を展開して、光の吸光量の変化量ΔAを(3)式のように表してもよい。 As a known formula obtained by modifying the above formula (1), for example, formula (1) may be developed to express the amount of change ΔA in the amount of light absorption as in formula (3).
(数3)
ΔA=lnIb-lnIa・・・(3)
(Number 3)
ΔA= lnIb - lnIa (3)
また、(1)式は(4)式のように変形することができる。 Also, equation (1) can be transformed into equation (4).
(数4)
ΔA=ln(Ib/Ia)=ln(1+(Ib-Ia)/Ia) ・・・(4)
(Number 4)
ΔA=ln( Ib / Ia )=ln(1+( Ib - Ia )/ Ia ) (4)
通常、(Ib-Ia)≪Iaであることから、ln(Ib/Ia)≒(Ib-Ia)/Iaが成り立つため、(1)式の代わりに、光の吸光量の変化量ΔAとして(5)式を用いてもよい。 Since (I b -I a )<<I a, ln(I b /I a )≈ (I b -I a )/I a is usually established. Equation (5) may be used as the amount of change ΔA in the amount of light absorption.
(数5)
ΔA≒(Ib-Ia)/Ia ・・・(5)
(Number 5)
ΔA≈(I b −I a )/I a (5)
以降では、IR光を照射する発光素子1と赤色光を照射する発光素子1とを区別して説明する必要がある場合、IR光を照射する発光素子1を「発光素子1A」といい、赤色光を照射する発光素子1を「発光素子1B」ということにする。
Hereinafter, when it is necessary to distinguish between the light-emitting
こうした方法によれば、発光素子1及び受光素子3を被測定者の体表に近づけることで血中の酸素飽和度が測定されるため、血管にカテーテルを挿入して血中の酸素飽和度を測定するよりも被測定者の負担が少なくなる。
According to this method, the oxygen saturation in the blood is measured by bringing the
そして、測定された被測定者の酸素飽和度を用いて、生体情報測定装置10は後述する方法により心拍出量を算出する。
Then, using the measured oxygen saturation of the subject, the biological
図4は、生体情報測定装置10の構成例を示す図である。図4に示すように、生体情報測定装置10は光電センサ11、脈波処理部12、受付部13、酸素飽和度測定部14、タイマ15、通知部16、酸素循環時間測定部17、及び心拍出量測定部18を含む。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the biological
光電センサ11は、約850nmの波長を中心波長とするIR光を照射する発光素子1A、約660nmの波長を中心波長とする赤色光を照射する発光素子1B、及びIR光及び赤色光を受光する受光素子3を備える。
The
図5に光電センサ11における発光素子1A、発光素子1B、及び受光素子3の配置例を示す。図5に示すように、発光素子1A、発光素子1B、及び受光素子3は、生体8の一方の面に向かって並べて配置される。この場合、受光素子3は、生体8の毛細血管6等で反射されたIR光及び赤色光を受光する。
FIG. 5 shows an arrangement example of the
しかしながら、発光素子1A、発光素子1B、及び受光素子3の配置は、図5の配置例に限定されない。例えば、図6に示すように、発光素子1A及び発光素子1Bと、受光素子3とをそれぞれ生体8を挟んで対向する位置に配置するようにしてもよい。この場合、受光素子3は、生体8を透過したIR光及び赤色光を受光する。
However, the arrangement of the
ここでは一例として、発光素子1A及び発光素子1Bは、例えばVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)のような面発光レーザ素子として説明するが、これに限らず、端面発光レーザ素子であってもよい。また、発光素子1A及び発光素子1BはLED(Light Emitting Diode)であってもよい。
Here, as an example, the
光電センサ11には、被測定者の体の部位に光電センサ11を取り付けるための図示しないクリップが備えられており、IR光及び赤色光が光電センサ11から外部に漏れないように、光電センサ11は図示しないクリップによって被測定者の体表に接触するように取り付けられる。被測定者の生体8で反射又は透過したIR光及び赤色光を受光素子3でできるだけ正確に受光するためには、光電センサ11を被測定者の体表に接触するように配置することが好ましいが、被測定者の生体8で反射したIR光及び赤色光、又は被測定者の生体8を透過したIR光及び赤色光が受光素子3で受光される範囲内で、光電センサ11を体表から離した位置に取り付けてもよい。
The
光電センサ11は、受光素子3で受光したIR光及び赤色光のそれぞれの受光量を例えば電圧値に変換して脈波処理部12に通知する。
The
発光素子1A及び発光素子1Bからは予め定めた光量が照射されているため、光電センサ11で受光したIR光及び赤色光のそれぞれの受光量から、生体8におけるIR光及び赤色光の吸光量が得られる。
Since the light-emitting
したがって、脈波処理部12は、光電センサ11から受け付けたIR光及び赤色光のそれぞれの受光量を用いて、IR光から得られた被測定者の脈波を表す脈波信号と、赤外光から得られた被測定者の脈波を表す脈波信号をそれぞれ生成する。脈波処理部12は、受け付けたIR光及び赤色光のそれぞれの受光量に対応する電圧値が、脈波信号の生成に適した予め定めた範囲に含まれるように電圧値を増幅する。そして、脈波処理部12は、公知のフィルタ等を用いてノイズ成分を除去したそれぞれの脈波信号を生成する。
Therefore, the pulse
脈波処理部12は、生成したそれぞれの脈波信号を酸素飽和度測定部14に通知する。
The pulse
酸素飽和度測定部14は、脈波処理部12から脈波信号を受け付けると、受け付けた脈波信号から被測定者の酸素飽和度を測定する。具体的には、酸素飽和度測定部14は脈波信号を用いて、動脈4の厚みの変化によるIR光の吸光量の変化量ΔAIRと、赤色光の吸光量の変化量ΔARedとをそれぞれ(1)式に従って算出する。そして、酸素飽和度測定部14は、算出した変化量ΔAIRと変化量ΔARedを用いて、例えば(2)式から被測定者の酸素飽和度を測定し、測定した酸素飽和度を酸素循環時間測定部17に通知する。
Upon receiving the pulse wave signal from the pulse
以降では一例として、酸素飽和度測定部14が被測定者の酸素飽和度を測定する例について説明するが、酸素飽和度測定部14は、被測定者の酸素飽和度の時間変化を示す値であればどのような値を測定してもよい。例えば、酸素飽和度測定部14は、酸素飽和度の逆数、又は変化量ΔARedと変化量ΔAIRの比率といった、酸素飽和度の時間変化と相関関係を有する値を測定してもよい。
Hereinafter, as an example, an example in which the oxygen
受付部13は、被測定者の呼吸状態を受け付ける受付手段の一例である。具体的には、被測定者又は被測定者の生体情報を測定する医療従事者等の測定者によって操作される入力装置を介して呼吸の停止を通知する指示を受け付けた場合、受付部13は被測定者の呼吸が停止したとみなす。また、入力装置から呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合、受付部13は被測定者の呼吸が再開されたとみなす。
The receiving
そして、受付部13は、例えば呼吸の停止及び呼吸の再開といった被測定者の呼吸状態を通知部16に通知する。
Then, the
以降では、被測定者及び被測定者の生体情報を測定する医療従事者等の測定者を、「生体情報測定装置10のユーザ」ということにする。
Hereinafter, the person to be measured and the measurer such as a medical professional who measures the biological information of the person to be measured will be referred to as the "user of the biological
タイマ15は、時間を計測する計測装置の一例であり、指定した時点からの累積時間を計測する。
The
通知部16は、受付部13から被測定者の呼吸の停止が通知されると、タイマ15を起動し、呼吸の停止期間が予め定めた規定時間に達した場合、呼吸停止中の被測定者に呼吸を再開するよう伝える再開通知を通知する。
When receiving
図7のグラフは、被測定者の特定の部位における血中の酸素飽和度の変化例を示しており、横軸は時間を表し、縦軸は酸素飽和度の逆数を表している。 The graph of FIG. 7 shows an example of change in blood oxygen saturation at a specific site of the subject, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the reciprocal of oxygen saturation.
被測定者が時刻t0で呼吸を停止すると、被測定者における血中の酸素飽和度が減少し始める。被測定者が呼吸を停止する期間として予め定めた規定時間の経過後(時刻t1)に被測定者が呼吸を再開しても、呼吸の再開により血中に取り込まれた酸素が肺から特定の部位まで到達するのには時間がかかるため、時刻t1の後も被測定者における血中の酸素飽和度は減少する。そのうち、呼吸の再開により血中に取り込まれた酸素が肺から特定の部位まで到達するため、被測定者における血中の酸素飽和度は増加に転じる。血中の酸素飽和度が減少から増加に転じる箇所を「変曲点」といい、変曲点が現れた時刻を時刻t2とすれば、酸素循環時間は時刻t1と時刻t2の差分によって表される。 When the subject stops breathing at time t 0 , the oxygen saturation in the subject's blood begins to decrease. Even if the person to be measured resumes breathing after the lapse of a predetermined time (time t 1 ) as the period during which the person to be measured stops breathing, the oxygen taken into the blood by the resumption of breathing cannot be identified from the lungs. Since it takes time to reach the site of , the oxygen saturation in the blood of the subject decreases even after time t 1 . In the meantime, the oxygen taken into the blood by resuming breathing reaches a specific part from the lungs, so the oxygen saturation in the blood of the person to be measured starts to increase. The point where blood oxygen saturation changes from decreasing to increasing is called an "inflection point", and if the time when the inflection point appears is time t2, the oxygen circulation time is the difference between time t1 and time t2. represented by
すなわち、酸素循環時間とは、肺から特定の部位まで酸素が運搬されるのに要する時間を表し、「酸素運搬時間」とも呼ばれる。 That is, the oxygen circulation time represents the time required for oxygen to be transported from the lungs to a specific site, and is also called "oxygen transport time."
酸素飽和度から測定される酸素循環時間は、呼吸の停止期間のばらつきによって測定精度もばらつく傾向があるため、呼吸の停止期間を規定した規定時間が設けられている。 Since the oxygen circulation time measured from the oxygen saturation tends to vary in measurement accuracy due to variations in the breathing stop period, a specified time is provided that defines the breathing stop period.
規定時間は、生体情報測定装置10における酸素循環時間の測定精度が高くなるように、生体情報測定装置10の実機による実験や生体情報測定装置10の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により予め求められている値である。
The specified time is determined in advance by experiments using the actual biological
したがって、通知部16は、被測定者における呼吸の停止期間が規定時間に近づくように呼吸の再開通知を被測定者に通知し、入力装置から呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合、酸素循環時間測定部17にも被測定者の呼吸が再開したことを通知する。
Therefore, the
酸素循環時間測定部17は、通知部16から被測定者の呼吸が再開したことを受け付けると、呼吸の再開を受け付けた時刻を時刻t1として記憶する。そして、酸素循環時間測定部17は、酸素飽和度測定部14で測定される酸素飽和度を監視して、酸素飽和度の変曲点を検知する。酸素循環時間測定部17は、酸素飽和度の変曲点を検知した時刻を時刻t2として記憶し、時刻t1と時刻t2の差分で表される時間を酸素循環時間として測定する。なお、「変曲点を検知」するとは、酸素循環時間の測定に実質的に影響がない範囲で、変曲点から多少ずれた位置を検知する場合を含む。
When the oxygen circulation
そして、酸素循環時間測定部17は、測定した酸素循環時間を心拍出量測定部18に通知する。このように酸素循環時間測定部17は、酸素循環時間を測定する測定手段の一例である。
Then, the oxygen circulation
なお、酸素循環時間の測定部位は、被測定者における光電センサ11の取り付け位置によって決定されるが、本実施の形態では一例として、光電センサ11を被測定者の末梢部位に装着する。より具体的には指先に装着し、肺から指先まで酸素が運搬される場合の酸素循環時間を測定する。これは、他の部位に比べて肺からの距離が長くとれることにより酸素循環時間が長くなることから、他の部位に光電センサ11を取り付けた場合と比較して、精度の高い酸素循環時間が得られるためである。なお、「末梢部位」とは、被測定者の体の首、肩、股関節よりも末梢側にある部位をいう。
The measurement site of the oxygen circulation time is determined by the attachment position of the
したがって、肺から指先までの酸素循環時間を、特にLFCT(Lung to Finger Circulation Time)ということがある。本実施の形態においても、光電センサ11を被測定者の指先に取り付け、酸素循環時間測定部17でLFCTを測定する例について説明するが、光電センサ11の取り付け部位は指先に限られない。得られる酸素循環時間の測定誤差が予め定めた範囲内に含まれるような部位であれば、被測定者の何れの部位に光電センサ11を取り付けてもよい。なお、「指先」とは被測定者の手の指先を指すが、足の指先に光電センサ11を取り付けてもよい。
Therefore, the oxygen circulation time from the lungs to the fingertips is sometimes called LFCT (Lung to Finger Circulation Time). In the present embodiment as well, an example in which the
心拍出量測定部18は酸素循環時間測定部17から受け付けたLFCTを用いて、被測定者の心拍出量を測定する。心拍出量は、例えばLFCTと心拍出量の関係を表す予め求められた演算式によって算出される。
The cardiac
なお、心拍出量測定部18は心拍出量の他に、心拍出量に関する情報を測定してもよい。「心拍出量に関する情報」とは、心拍出量と相関関係が認められる情報であり、例えば心係数及び1回拍出量等が含まれる。
Note that the cardiac
「心係数」とは、被測定者の体格差による心拍出量の違いを補正するため、被測定者の心拍出量を被測定者の体表面積で割った値である。また、「1回拍出量」とは、心臓が1回の収縮によって動脈4へ拍出する血液の量を示す値であり、心拍出量を被測定者の1分間の心拍数で割ることで求められる。
The "cardiac coefficient" is a value obtained by dividing the cardiac output of a person to be measured by the body surface area of the person to be measured in order to correct the difference in cardiac output due to the difference in body size of the person to be measured. The "stroke volume" is a value indicating the amount of blood pumped out to the
上述した生体情報測定装置10は、例えばコンピュータを用いて構成される。図8は、コンピュータ20を用いて構成された生体情報測定装置10における電気系統の要部構成例を示す図である。
The biological
コンピュータ20は、本実施の形態に係る受付手段及び測定手段として機能するCPU(Central Processing Unit)21、ROM(Read Only Memory)22、RAM(Random Access Memory)23、不揮発性メモリ24、及び入出力インターフェース(I/O)25を備える。そして、CPU21、ROM22、RAM23、不揮発性メモリ24、及びI/O25がバス26を介して各々接続されている。なお、コンピュータ20で用いられるオペレーションシステムに制限はない。
The
不揮発性メモリ24は、不揮発性メモリ24に供給される電力が遮断されても記憶した情報を維持する記憶装置の一例であり、例えば半導体メモリが用いられるがハードディスクであってもよい。
The
I/O25には、例えば光電センサ11、入力ユニット27、表示ユニット28、及び通信ユニット29が接続される。
The
光電センサ11はI/O25と有線又は無線によって接続される。なお、生体情報測定装置10と光電センサ11とが分離されるように、それぞれを別体として構成してもよく、生体情報測定装置10と光電センサ11とが一体化されるように、それぞれを同じ筺体に収容する構成としてもよい。
The
入力ユニット27は、例えば生体情報測定装置10のユーザの指示を受け付けてCPU21に通知するユニットである。入力ユニット27には、例えばボタン、タッチパネル、キーボード、及びマウス等が含まれる。一例として、入力ユニット27は、呼吸の停止を通知するボタン、及び呼吸の再開を通知するボタンを含む。
The
したがって、生体情報測定装置10のユーザはボタンを押下して、呼吸の停止及び呼吸の再開を生体情報測定装置10に通知する。以降では、呼吸の停止を通知するボタンを「呼吸の停止ボタン」といい、呼吸の再開を通知するボタンを「呼吸の再開ボタン」という。
Therefore, the user of the biological
なお、呼吸の停止及び再開を必ずしもボタンで通知する必要はなく、例えばタッチパネルの押下、キーボードの押下、又はマウスの操作でCPU21に通知してもよい。
It should be noted that it is not always necessary to notify the
表示ユニット28は、例えばCPU21で処理された情報を視覚的に生体情報測定装置10のユーザに表示するユニットである。表示ユニット28には、例えば液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)、又はプロジェクタ等の表示装置が用いられる。
The
なお、表示ユニット28は必ずしも生体情報測定装置10に必要なユニットではなく、例えば呼吸の再開通知等、生体情報測定装置10から通知される情報を生体情報測定装置10のユーザに報知するものであればどのような種類のユニットがI/O25に接続されてもよい。
Note that the
例えば、生体情報測定装置10から通知される情報を生体情報測定装置10のユーザに音声で通知する場合、表示ユニット28の代わりに例えばスピーカーユニットを接続してもよい。また、生体情報測定装置10から通知される情報を生体情報測定装置10のユーザに体感を通して通知する場合、表示ユニット28の代わりに例えば振動ユニットを接続してもよい。更には、例えば表示ユニット28及びスピーカーユニットのように複数のユニットを用いて、生体情報測定装置10から通知される情報を生体情報測定装置10のユーザに通知してもよい。
For example, when notifying the user of the biological
通信ユニット29は、例えばインターネット等の通信回線と生体情報測定装置10を接続する通信プロトコルを備え、通信回線に接続される他の外部装置と生体情報測定装置10との間でデータ通信を行う。通信ユニット29における通信回線への接続形態は有線であっても無線であってもよい。生体情報測定装置10が通信回線に接続される他の外部装置とデータ通信を行う必要がなければ、必ずしも通信ユニット29をI/O25に接続する必要はない。
The
なお、I/O25に接続されるユニットは上述した例に限られず、例えば印字ユニット等、他のユニットをI/O25に接続してもよい。
Note that the units connected to the I/
次に、図9を用いて、生体情報測定装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the biological
図9は、被測定者の指先に光電センサ11が取り付けられた状態で、生体情報測定装置10のユーザから入力ユニット27を介して心拍出量の測定指示を受け付けた場合に、CPU21によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。生体情報測定装置10は心拍出量の測定指示を受け付けると、少なくとも心拍出量の測定が終了するまで被測定者の酸素飽和度を測定し続けるものとする。
FIG. 9 shows a state in which the
生体情報測定処理を規定する生体情報測定プログラムは、例えば生体情報測定装置10のROM22に予め記憶されている。生体情報測定装置10のCPU21は、ROM22に記憶される生体情報測定プログラムを読み込み、生体情報測定処理を実行する。
A biological information measurement program that defines the biological information measurement process is pre-stored in the
まず、ステップS10において、CPU21は、入力ユニット27に含まれる呼吸の停止ボタンが押下されたか否かによって、被測定者が呼吸を停止したか否かを判定する。
First, in step S10, the
呼吸の停止ボタンが押下されていない場合、すなわち、被測定者がまだ呼吸を停止していない場合にはステップS10の処理を繰り返し実行して、呼吸の停止ボタンの押下状況を監視する。 If the breathing stop button has not been pressed, that is, if the subject has not stopped breathing yet, the process of step S10 is repeatedly executed to monitor the pressing status of the breathing stop button.
一方、呼吸の停止ボタンが押下された場合、すなわち、被測定者が呼吸を停止したと判定される場合にはステップS20に移行する。 On the other hand, if the breathing stop button is pressed, that is, if it is determined that the subject has stopped breathing, the process proceeds to step S20.
ステップS20において、CPU21はタイマ15を起動して呼吸の停止期間の測定を開始する。ここで呼吸の停止期間の測定方法に制限はなく、CPU21は、例えばCPU21に内蔵されるタイマ機能を用いて呼吸の停止期間を測定してもよいし、生体情報測定装置10とは個別に用意された、I/O25に接続される外部のタイマユニットを用いて呼吸の停止期間を測定してもよい。
In step S20, the
ステップS30において、CPU21はタイマ15のタイマ値を参照して、呼吸の停止期間が規定時間に達したか否かを判定する。呼吸の停止期間が規定時間に達していない場合にはステップS30の処理を繰り返し実行して、被測定者における呼吸の停止期間を監視する。一方、呼吸の停止期間が規定時間に達した場合にはステップS40に移行する。
In step S30, the
この場合、被測定者の呼吸を再開させるため、ステップS40においてCPU21は、呼吸の再開通知を被測定者に通知する。具体的には、生体情報測定装置10に表示ユニット28が接続されている場合、CPU21は、例えば呼吸を再開するよう促すメッセージや図を表示ユニット28に表示する。また、生体情報測定装置10にスピーカーユニットが接続されている場合、CPU21は、例えば呼吸を再開するよう促す音声をスピーカーユニットから出力する。
In this case, in order to restart the subject's breathing, the
ステップS50において、CPU21は、入力ユニット27に含まれる呼吸の再開ボタンが押下されたか否かによって、被測定者が呼吸を再開したか否かを判定する。
In step S50, the
呼吸の再開ボタンが押下されていない場合、すなわち、被測定者がまだ呼吸を再開していない場合にはステップS50の処理を繰り返し実行して、呼吸の再開ボタンの押下状況を監視する。 If the breathing restart button has not been pressed, that is, if the subject has not restarted breathing yet, the process of step S50 is repeatedly executed to monitor the pressing status of the breathing restart button.
一方、呼吸の再開ボタンが押下された場合、すなわち、被測定者が呼吸を再開したと判定される場合にはステップS60に移行する。 On the other hand, if the respiration button has been pressed, that is, if it is determined that the person to be measured has resumed breathing, the process proceeds to step S60.
なお、ステップS40では、呼吸の停止期間が規定時間に達するタイミングに合わせて呼吸の再開通知を被測定者に通知したが、呼吸の再開通知が突然通知されると、被測定者は呼吸の再開通知を受けてから実際に呼吸を再開するまで遅れが生じることがある。したがって、CPU21は呼吸の停止期間中に、あとどのくらい呼吸を停止していればよいかを被測定者に知らせるため、規定時間に達するまでの残り時間を表示ユニット28に逐次表示して、被測定者に呼吸の停止期間の終了時期を事前に通知してもよい。
In step S40, the subject was notified of the resumption of breathing in accordance with the timing when the breathing stop period reached the specified time. There may be a delay between being notified and actually resuming breathing. Therefore, the
被測定者の呼吸の再開に伴い、ステップS60において、CPU21は被測定者の呼吸の再開を検知した時点の時刻t1を取得して、取得した時刻t1を記憶装置の一例であるRAM23に記憶する。
As the person to be measured resumes breathing, in step S60, the
ここで時刻情報の取得方法に制限はなく、CPU21は、例えばCPU21に内蔵される時計機能を用いて時刻情報を取得してもよいし、生体情報測定装置10とは個別に用意された、I/O25に接続される外部の時計ユニットから時刻情報を取得してもよい。また、CPU21は、通信ユニット29を介して、通信回線に接続される外部装置の一例である時刻サーバから時刻情報を取得してもよい。
Here, there is no limitation on the method of acquiring the time information. The time information may be obtained from an external clock unit connected to /O25. Also, the
なお、呼吸の再開を検知した時点とは、呼吸の再開を検知した瞬間の一点のみを意味するのではなく、呼吸の再開を検知した時刻以降の予め定めた期間や、検知に関連する信号処理等が行われる遅れ時間等も含む期間をいう。また、呼吸の再開ボタンの押下により、被測定者が呼吸を再開した時刻が計測されるため、生体情報測定装置10のユーザによる呼吸の再開ボタンの押下は計測指示の一例である。
Note that the time point at which resuming of breathing is detected does not mean only one point at the moment when resuming of breathing is detected, but a predetermined period after the time when resuming of breathing is detected, or signal processing related to detection. It refers to the period including the delay time etc. during which the Further, since the time at which the subject resumes breathing is measured by pressing the resuming breathing button, pressing the resuming breathing button by the user of the biological
ステップS70において、CPU21は、光電センサ11によって検知された脈波信号から得られる酸素飽和度を参照し、酸素飽和度の変曲点を検知したか否か、換言すれば、酸素飽和度が減少から回復に転じたか否かを判定する。
In step S70, the
酸素飽和度が減少し続け、変曲点が検知されない場合にはステップS70の処理を繰り返し実行して、酸素飽和度の変化を監視する。一方、酸素飽和度の変曲点が検知された場合にはステップS80に移行する。 If the oxygen saturation continues to decrease and the inflection point is not detected, the process of step S70 is repeatedly executed to monitor changes in the oxygen saturation. On the other hand, when the inflection point of the oxygen saturation is detected, the process proceeds to step S80.
ステップS80において、CPU21は、酸素飽和度の変曲点を検知した時点の時刻t2を取得して、取得した時刻t2をRAM23に記憶する。時刻t2は酸素飽和度の変曲点が出現した時間であることから、「変曲点の出現時間」とも呼ばれる。なお、酸素飽和度の変曲点を検知した時点とは、酸素飽和度の変曲点を検知した瞬間の一点のみを意味するのではなく、酸素飽和度の変曲点を検知した時刻以降の予め定めた期間や、検知に関連する信号処理等が行われる遅れ時間等も含む期間をいう。
In step S<b>80 , the CPU 21 acquires the time t 2 when the inflection point of the oxygen saturation is detected, and stores the acquired time t 2 in the
CPU21は、時刻t2とステップS60でRAM23に記憶した時刻t1の差分をLFCTとして取得する。
The
ステップS90において、CPU21は、ステップS80で取得したLFCTを用いて、例えば(6)式から心拍出量を測定する。更に、CPU21は、測定した心拍出量を用いて心拍出量に関する情報を算出してもよい。
In step S90, the
以上により、図9に示した生体情報測定処理を終了する。 With the above, the biological information measurement process shown in FIG. 9 ends.
LFCTが精度よく測定される呼吸の停止期間は、例えば被測定者の年齢、性別、及び体調等によって変化する。したがって、生体情報測定装置10のユーザが入力ユニット27を介して生体情報測定装置10に設定した被測定者の情報に基づいて、CPU21は、呼吸の停止期間を規定する規定時間を被測定者毎に調整してもよい。また、生体情報測定装置10のユーザが規定時間を調整してもよい。
The duration of respiratory cessation during which LFCT can be measured with high accuracy varies, for example, depending on the subject's age, sex, physical condition, and the like. Therefore, based on the information of the person to be measured set in the biological
規定時間は例えば1秒単位で設定してもよく、例えば15秒、20秒、及び25秒のように、予め用意した複数の時間から選択された時間を規定時間として設定してもよい。規定時間の設定単位に制限はなく、例えばミリ秒単位であっても5秒単位であってもよい。 The prescribed time may be set, for example, in units of one second, or may be set as the prescribed time selected from a plurality of times prepared in advance, such as 15 seconds, 20 seconds, and 25 seconds. There is no limit to the setting unit of the prescribed time, and for example, it may be in units of milliseconds or in units of 5 seconds.
設定した被測定者毎の規定時間は例えば不揮発性メモリ24に記憶され、心拍出量の測定指示に先立って、被測定者の名前又は患者番号といった被測定者を識別する情報が生体情報測定装置10に入力されると、CPU21は、被測定者に対応付けられた規定時間を図9のステップS30の判定に用いるようにする。
The specified time set for each person to be measured is stored, for example, in the
このように第1実施形態に係る生体情報測定装置10によれば、生体情報測定装置10のユーザからの指示に従い、光電センサ11のセンサ値から得られる脈波を用いて被測定者の呼吸状態及び血中の酸素飽和度を測定し、被測定者の呼吸状態及び血中の酸素飽和度から心拍出量を測定する。
As described above, according to the biological
なお、図9に示した生体情報測定処理には、様々な変形例が適用される。 Various modifications are applied to the biological information measurement process shown in FIG.
図9のステップS50に示したように、CPU21は、生体情報測定装置10のユーザによって呼吸の再開ボタンが押下されるのを待ってからLFCTの測定を開始する。しかし、生体情報測定装置10から被測定者に呼吸の再開通知を通知してから呼吸の再開ボタンが押下されるまでの期間が遅れると、呼吸の停止期間が規定時間よりも長くなり、呼吸の停止期間を規定時間に合わせた場合と比較してLFCTの測定精度が低くなることがある。
As shown in step S50 in FIG. 9, the
したがって、呼吸の再開通知を通知してから被測定者の呼吸が再開されるまでの期間が、予め定めた期間である許容遅延期間以内の場合に、CPU21はLFCTを測定するようにしてもよい。換言すれば、CPU21は、呼吸の再開通知を通知してから呼吸の再開ボタンが押下されるまでの期間が許容遅延期間を超えた場合、図9のステップS60以降の処理の実行を中止して、LFCTを測定することなく図9に示す生体情報測定処理を終了してもよい。
Therefore, the
また、上述した生体情報測定処理では、被測定者における呼吸の再開を検知した時刻t1と酸素飽和度の変曲点が出現した時刻t2との差分からLFCTを測定したが、CPU21は、図9のステップS60で時刻t1を記憶する代わりにタイマ15を再起動し、ステップS80で変曲点が出現した時刻t2を記憶する代わりにタイマ15を停止させてもよい。この場合、タイマ15によって計測される、生体情報測定装置10のユーザによって呼吸の再開ボタンが押下されてから酸素飽和度の変曲点が出現するまでの累積時間をLFCTとして取得すればよい。
Further, in the biological information measurement process described above, the LFCT was measured from the difference between the time t 1 at which resuming of breathing in the subject was detected and the time t 2 at which the inflection point of the oxygen saturation appeared. The
反対に、上述した生体情報測定処理では、タイマ15を用いて被測定者の呼吸の停止期間を計測したが、絶対時間を用いて被測定者の呼吸の停止期間を計測してもよい。例えば、CPU21は、図9のステップS20でタイマ15を起動する代わりに呼吸の停止ボタンが押下された時刻t0をRAM23に記憶し、ステップS30で、ステップS30の判定時の時刻とRAM23に記憶した時刻t0との差分が規定時間に達したか否かを判定するようにしてもよい。
Conversely, in the above-described biological information measurement process, the
また、被測定者は呼吸の再開ボタンの押下に合わせて呼吸を再開せずに、呼吸の再開ボタンを押下後、暫くしてから呼吸を再開することがある。したがって、生体情報測定装置10は、呼吸の再開ボタンが押下されてから被測定者が実際に呼吸を再開するまでの遅延時間を考慮してLFCTの測定を行うようにしてもよい。
In addition, the person to be measured may not resume breathing when the breathing resume button is pressed, but may resume breathing after a while after pressing the breathing resume button. Therefore, the biological
具体的には、CPU21は、図9のステップS80で取得したLFCTから、予め定めた時間である遅延時間を差し引いた時間を最終的なLFCTとして取得してもよい。当該遅延時間は、呼吸の再開ボタンが押下されてから被測定者が実際に呼吸を再開するまでの時間を表し、複数の被測定者に対する生体情報測定装置10の実機を用いた実験により予め求められる値である。
Specifically, the
また、図9に示した生体情報測定処理では、被測定者の各時刻における酸素飽和度を実時間に沿って監視し、酸素飽和度の測定中に被測定者の心拍出量を測定する、いわゆるリアルタイム処理を行っている。しかしながら、生体情報測定装置10は、必ずしも酸素飽和度の測定中に被測定者の心拍出量を測定するリアルタイム処理を行う必要はない。
In addition, in the biological information measurement process shown in FIG. 9, the oxygen saturation of the subject at each time is monitored in real time, and the cardiac output of the subject is measured during the measurement of the oxygen saturation. , so-called real-time processing. However, the biological
例えばCPU21は、少なくとも呼吸の再開ボタンが押下された以降の予め定めた期間における各時刻の酸素飽和度と時刻情報を対応付けてRAM23に記憶し、ステップS70~S90の処理を実行せずに図9に示した生体情報測定処理を一旦終了する。
For example, the
そして、CPU21は、生体情報測定装置10のユーザによる心拍出量の測定指示を受け付けると、RAM23から呼吸の再開ボタンが押下された以降の各時刻における酸素飽和度と時刻情報を読み出す。以降、CPU21は、図9のステップS70~S90の処理を実行して、読み出した酸素飽和度の変化から酸素飽和度の変曲点を検知し、呼吸の再開ボタンが押下された時刻、すなわち、被測定者における呼吸の再開を検知した時刻t1と酸素飽和度の変曲点が出現した時刻t2の差分からLFCTを取得し、取得したLFCTを用いて心拍出量を測定する。
When the
ここで「予め定めた期間」とは、医学的に想定されうる最長のLFCTよりも長く設定した期間である。 Here, the “predetermined period” is a period set longer than the longest medically conceivable LFCT.
なお、酸素飽和度と時刻情報の記憶先は不揮発性メモリ24であってもよい。更に、CPU21は、通信ユニット29を介して、通信回線に接続される外部装置の一例である記憶装置に酸素飽和度と時刻情報を対応付けて記憶するようにしてもよい。
Note that the oxygen saturation level and time information may be stored in the
また、上記の例では酸素飽和度と時刻情報を対応付けてRAM23に記憶したが、酸素飽和度は脈波信号から得られるため、脈波信号と時刻情報を対応付けてRAM23に記憶してもよい。この場合、脈波信号から得られる酸素飽和度の変化に基づいて、LFCT及び心拍出量が測定される。
In the above example, the oxygen saturation and the time information are stored in the
このように第1実施形態に係る生体情報測定装置10は、入力ユニット27を介して、生体情報測定装置10のユーザから呼吸の状態を通知する指示を受け付ける。そして、生体情報測定装置10は、呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合、当該指示を受け付けてから酸素飽和度の変曲点が現れるまでの時間を計測し、酸素循環時間及び心拍出量を測定する。したがって、生体情報測定装置10では、被測定者の呼吸状態を検知する気流センサ等の検知手段を用いることなく、被測定者の酸素循環時間及び心拍出量が測定される。
As described above, the biological
<第2実施形態>
第1実施形態に係る生体情報測定装置10では、生体情報測定装置10のユーザによって通知される被測定者の呼吸状態に合わせて呼吸の停止期間の測定及びLFCTの測定を開始した。
<Second embodiment>
In the biological
第2実施形態では、生体情報測定装置10が通知する指示に被測定者が呼吸状態を合わせることで、被測定者の呼吸状態を検知することなく呼吸の停止期間の測定及びLFCTの測定を開始し、被測定者の心拍出量を測定する生体情報測定装置10Aについて説明する。
In the second embodiment, the measurement subject adjusts the respiratory state to the instruction notified by the biological
図10は、生体情報測定装置10Aの構成例を示す図である。図10に示す生体情報測定装置10Aの構成例が図4に示した生体情報測定装置10の構成例と異なる点は、受付部13及び通知部16がそれぞれ受付部13A及び通知部16Aに置き換えられ、タイマ15と受付部13Aが接続された点である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the biological
受付部13Aは、心拍出量の測定指示を受け付けると、心拍出量の測定の開始を通知部16Aに通知する。また、受付部13Aは、タイマ15で計測されるタイマ値を受け付けて通知部16Aに通知すると共に、タイマ値が規定時間に達した場合、酸素循環時間の計測の開始を通知部16Aに通知する。すなわち、受付部13Aがタイマ15から受け付けるタイマ値は、酸素循環時間の計測を開始する指示として機能する。
Upon receiving the instruction to measure the cardiac output, the
通知部16Aは、心拍出量の測定指示を受け付けると、予め定めたルールに従って呼吸の停止通知を通知すると共にタイマ15を起動し、タイマ値が規定時間に達して、受付部13Aから酸素循環時間の計測の開始を通知された場合、呼吸の再開通知を被測定者に通知すると共に、酸素循環時間測定部17にも被測定者の呼吸が再開したことを通知する。
Upon receiving the instruction to measure the cardiac output, the
ここで「予め定めたルール」とは、例えば心拍出量の測定指示を受け付けてn秒(nは0以上の整数)後に呼吸の停止通知を通知するといった、呼吸の停止通知の通知タイミングを定めたルールである。なお、呼吸の停止通知の通知タイミングを定めるn秒の値は「待機時間」と呼ばれ、生体情報測定装置10Aのユーザによって変更される値である。
Here, the "predetermined rule" refers to the notification timing of the notification of the stop of breathing, for example, the notification of the stop of breathing is notified after n seconds (n is an integer equal to or greater than 0) after receiving the instruction to measure the cardiac output. It is a set rule. Note that the value of n seconds that determines the notification timing of the breath stop notification is called "waiting time" and is a value that is changed by the user of the biological
酸素循環時間測定部17は、通知部16Aから被測定者の呼吸が再開したことを受け付けた場合にLFCTの測定を開始し、心拍出量測定部18によって被測定者の心拍出量が測定される。
The oxygen circulation
上述した生体情報測定装置10Aは第1実施形態に係る生体情報測定装置10と同じく、例えばコンピュータを用いて構成される。この場合の生体情報測定装置10Aにおける電気系統の要部構成例は、図8に示した生体情報測定装置10における電気系統の要部構成例と同じになる。
10 A of biological information measuring apparatuses mentioned above are comprised using a computer like the biological
次に、図11を用いて、生体情報測定装置10Aの動作について説明する。
Next, the operation of the biological
図11は、生体情報測定装置10Aが起動した場合に、CPU21によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flow chart showing an example of the flow of biological information measurement processing executed by the
被測定者の指先には光電センサ11が取り付けられ、生体情報測定装置10Aは心拍出量の測定指示を受け付けると、少なくとも心拍出量の測定が終了するまで被測定者の酸素飽和度を測定し続けるものとする。また、生体情報測定装置10Aにおける待機時間は予めn秒に設定されているものとする。
A
生体情報測定処理を規定する生体情報測定プログラムは、例えば生体情報測定装置10AのROM22に予め記憶されている。生体情報測定装置10AのCPU21は、ROM22に記憶される生体情報測定プログラムを読み込み、生体情報測定処理を実行する。
A biological information measurement program that defines the biological information measurement process is pre-stored, for example, in the
図11に示す生体情報測定処理のフローチャートが、図9に示した第1実施形態に係る生体情報測定処理のフローチャートと異なる点は、被測定者の呼吸の停止を受け付けるステップS10、及び被測定者の呼吸の再開を受け付けるステップS50が削除され、ステップS2~S8、S15、及びS25が追加された点である。 The flowchart of the biological information measurement process shown in FIG. 11 differs from the flowchart of the biological information measurement process according to the first embodiment shown in FIG. The only difference is that step S50 for accepting the resumption of breathing is deleted, and steps S2 to S8, S15, and S25 are added.
まず、ステップS2において、CPU21は、入力ユニット27を介して生体情報測定装置10Aのユーザから心拍出量の測定指示を受け付けたか否かを判定する。
First, in step S2, the
心拍出量の測定指示を受け付けていないと判定される場合にはステップS2の処理を繰り返し実行して、ユーザからの指示を監視する。一方、心拍出量の測定指示を受け付けたと判定される場合にはステップS4に移行する。 If it is determined that the cardiac output measurement instruction has not been received, the process of step S2 is repeatedly executed to monitor instructions from the user. On the other hand, when it is determined that the instruction to measure the cardiac output has been received, the process proceeds to step S4.
ステップS4において、CPU21はタイマ15を起動して待機時間の測定を開始する。
In step S4, the
ステップS6において、CPU21は、タイマ15のタイマ値が待機時間に達したか否かを判定する。
In step S6, the
タイマ15のタイマ値が待機時間に達していない場合、ステップS8に移行し、ステップS8においてCPU21は、待機時間が終了するまでの残り時間を被測定者に通知する。待機時間が終了するまでの残り時間の被測定者への通知方法に制限はなく、例えば生体情報測定装置10Aに表示ユニット28が接続されている場合には、待機時間が終了するまでの残り時間を表示ユニット28に表示する。生体情報測定装置10Aにスピーカーユニットが接続されている場合には、待機時間が終了するまでの残り時間を音声で被測定者に通知する。また、生体情報測定装置10Aに振動ユニットが接続されている場合には振動ユニットを振動させ、待機時間が終了するまでの残り時間を被測定者の体感を通して被測定者に通知する。
When the timer value of the
そして、ステップS6に移行し、再びタイマ15のタイマ値が待機時間に達したか否かを判定する処理を繰り返す。
Then, the process proceeds to step S6, and the process of determining whether or not the timer value of the
一方、ステップS6の判定処理でタイマ15のタイマ値が待機時間に達したと判定された場合には、ステップS15に移行する。
On the other hand, when it is determined that the timer value of the
心拍出量の測定指示を受け付けてからの時間が待機時間を経過したことにより、ステップS15において、CPU21はタイマ15を停止し、呼吸の停止通知を被測定者に通知する。これにより、CPU21は被測定者が呼吸を停止させたものとみなして、既に説明したステップS20を実行し、再びタイマ15を起動して呼吸の停止期間の測定を開始する。すなわち、生体情報測定装置10Aは、被測定者における呼吸の停止を確認することなく、呼吸の停止期間の測定を開始する。
When the standby time has elapsed after receiving the cardiac output measurement instruction, the
そして、ステップS30で呼吸の停止期間が規定時間に達したと判定されるまで、CPU21は、ステップS25においてステップS8で説明した通知方法を用いて、規定時間が終了するまでの残り時間を被測定者に通知する。
Until it is determined in step S30 that the breathing stop period has reached the specified time, the
また、CPU21は、生体情報測定装置10とは異なり、ステップS40で呼吸の再開通知を通知した後、被測定者の呼吸が再開されたことを確認することなくステップS60を実行して、引き続きLFCTの測定を開始する。
Further, unlike the biological
以降は、CPU21によって既に説明したステップS70~S90が実行され、被測定者の心拍出量が測定される。以上により、図11に示した生体情報測定処理を終了する。
Thereafter, steps S70 to S90 already described are executed by the
ステップS8及びS25では、それぞれ待機時間が終了するまでの残り時間、及び規定時間が終了するまでの残り時間を通知するようにしたが、残り時間の表現方法に制限はない。例えば残り時間10秒前から通知を行う場合、“10”→“9”→、・・・、→“1”→“0”というように、残り時間をカウントダウン形式で被測定者に通知してもよい。また、例えば残り時間10秒前から通知を行う場合、“0”→“1”→、・・・、→“9”→“10”というように、残り時間をカウントアップ形式で被測定者に通知してもよい。 In steps S8 and S25, the remaining time until the end of the standby time and the remaining time until the end of the specified time are notified, respectively, but there is no limit to the method of expressing the remaining time. For example, if notification is given 10 seconds before the remaining time, the subject is notified of the remaining time in a countdown format, such as "10" → "9" → ... → "1" → "0". good too. In addition, for example, when notifying 10 seconds before the remaining time, the remaining time is counted up in the form of “0” → “1” → … → “9” → “10”. may notify you.
なお、第1実施形態で説明した生体情報測定処理に関する各種変形例の内容は、生体情報測定装置10Aにも適用される。
In addition, the content of various modifications regarding the biological information measuring process described in the first embodiment is also applied to the biological
例えば図11に示した生体情報測定処理では、被測定者における呼吸の再開を検知した時刻t1と酸素飽和度の変曲点が出現した時刻t2との差分からLFCTを測定したが、CPU21は、図11のステップS60で時刻t1を記憶する代わりにタイマ15を再起動し、ステップS80で変曲点が出現した時刻t2を記憶する代わりにタイマ15を停止させてもよい。この場合、タイマ15によって計測される、被測定者に呼吸の再開通知を通知してから酸素飽和度の変曲点が出現するまでの累積時間をLFCTとして取得すればよい。
For example, in the biological information measurement process shown in FIG . Alternatively, the
また、被測定者は、生体情報測定装置10Aから呼吸の再開通知が通知されたとしても、呼吸の再開通知が通知されたことを認識してから呼吸を再開することになるため、生体情報測定装置10Aが再開通知を通知してから実際に呼吸が再開されるまで、遅延時間が発生することが考えられる。
In addition, even if the subject is notified of the resumption of breathing notification from the biological
したがって、生体情報測定装置10Aは、呼吸の再開通知を通知してから被測定者が実際に呼吸を再開するまでの遅延時間を考慮してLFCTの測定を行うようにしてもよい。
Therefore, the biological
具体的には、CPU21は、図11のステップS80で取得したLFCTから遅延時間を差し引いた時間を最終的なLFCTとして取得してもよい。
Specifically, the
また、既に説明したように、生体情報測定装置10Aは、必ずしも酸素飽和度の測定中に被測定者の心拍出量を測定するリアルタイム処理を行う必要はない。
Moreover, as already explained, the biological
例えばCPU21は、少なくともタイマ15のタイマ値が規定時間に達した以降の予め定めた期間における各時刻の酸素飽和度と時刻情報を対応付けてRAM23に記憶し、ステップS70~S90の処理を実行せずに図11に示した生体情報測定処理を一旦終了する。
For example, the
そして、CPU21は、生体情報測定装置10Aのユーザによる心拍出量の測定指示を受け付けると、RAM23からタイマ15のタイマ値が規定時間に達した以降の各時刻における酸素飽和度と時刻情報を読み出す。以降、CPU21は、図11のステップS70~S90の処理を実行して、読み出した酸素飽和度の変化から酸素飽和度の変曲点を検知し、タイマ15のタイマ値が規定時間に達した時刻、すなわち、被測定者が呼吸を再開した時刻t1と酸素飽和度の変曲点が出現した時刻t2の差分からLFCTを取得し、取得したLFCTを用いて心拍出量を測定する。
When the
なお、生体情報測定装置10Aでは呼吸の再開通知を通知した後、被測定者の呼吸の再開を確認することなくLFCTの測定を開始する。したがって、第1実施形態で説明した生体情報測定処理に関する各種変形例のうち、呼吸の再開通知を通知してから被測定者の呼吸が実際に再開されるまでの期間が許容遅延期間内か否かを判定して、当該期間が許容遅延期間を超えた場合、LFCTを測定することなく生体情報測定処理を終了するという変形例は、生体情報測定装置10Aに適用されない。
Note that the biological
このように第2実施形態に係る生体情報測定装置10Aによれば、タイマ15のタイマ値に伴い、呼吸の停止及び再開を通知する指示を受け付ける。そして、生体情報測定装置10Aは、呼吸の再開を通知する指示を受け付けた場合、当該指示を受け付けてから酸素飽和度の変曲点が現れるまでの時間を計測し、酸素循環時間及び心拍出量を測定する。したがって、生体情報測定装置10Aにおいても、被測定者の呼吸状態を検知する気流センサ等の検知手段を用いることなく、被測定者の酸素循環時間及び心拍出量が測定される。
As described above, according to the biological
以上、各実施の形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよい。 Although the present invention has been described above using each embodiment, the present invention is not limited to the scope described in each embodiment. Various modifications or improvements can be made to each embodiment without departing from the gist of the present invention, and the modified or improved forms are also included in the technical scope of the present invention. For example, the order of processing may be changed without departing from the gist of the present invention.
また、各実施の形態では、一例として生体情報測定処理をソフトウエアで実現する形態について説明したが、図9及び図11に示したフローチャートと同等の処理を、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)に実装し、ハードウエアで処理させるようにしてもよい。この場合、生体情報測定処理の高速化が図られる。 Further, in each embodiment, as an example, a form in which the biological information measurement processing is realized by software has been described, but processing equivalent to the flowcharts shown in FIG. 9 and FIG. It may be implemented and processed by hardware. In this case, the biological information measurement process can be speeded up.
また、上述した各実施の形態では、生体情報測定プログラムがROM22にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る生体情報測定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本発明に係る生体情報測定プログラムを、CD(Compact Disc)-ROM、又はDVD(Digital Versatile Disc)-ROM等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、本発明に係る生体情報測定プログラムを、USBメモリ及びフラッシュメモリ等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。更に、生体情報測定装置10、10Aは通信ユニット29を介して、通信回線に接続された外部装置から本発明に係る生体情報測定プログラムを取得するようにしてもよい。
Moreover, although each embodiment mentioned above demonstrated the form installed in ROM22 with the biometric information measurement program, it is not limited to this. The biological information measurement program according to the present invention can also be provided in a form recorded on a computer-readable storage medium. For example, the biological information measurement program according to the present invention may be provided in a form recorded on an optical disc such as CD (Compact Disc)-ROM or DVD (Digital Versatile Disc)-ROM. Also, the biological information measurement program according to the present invention may be provided in a form recorded in a semiconductor memory such as a USB memory or a flash memory. Furthermore, the biological
1(1A、1B)・・・発光素子
3・・・受光素子
4・・・動脈
5・・・静脈
6・・・毛細血管
8・・・生体
10(10A)・・・生体情報測定装置
11・・・光電センサ
12・・・脈波処理部
13・・・受付部
14・・・酸素飽和度測定部
15・・・タイマ
16(16A)・・・通知部
17・・・酸素循環時間測定部
18・・・心拍出量測定部
20・・・コンピュータ
21・・・CPU
22・・・ROM
23・・・RAM
24・・・不揮発性メモリ
27・・・入力ユニット
28・・・表示ユニット
29・・・通信ユニット
98・・・赤色領域
99・・・赤外線領域
Reference Signs List 1 (1A, 1B) Light-emitting
22 ROM
23 RAM
24
Claims (14)
前記被測定者の前記呼吸が再開したことを通知する通知手段と、
前記被測定者の前記呼吸が再開した時刻から、前記被測定者の予め定めた部位における血中の酸素濃度の変化が減少から増加に転じる変曲点が現れるまでの酸素循環時間を測定する測定手段と、
を備え、
前記規定時間は、前記被測定者の年齢、性別、及び体調に関する情報に基づいて調整される、
生体情報測定装置。 Promoting means for prompting the person to be measured to resume breathing when the time measured by the measuring device reaches a specified time;
notification means for notifying that the breathing of the subject has resumed;
A measurement of measuring the oxygen circulation time from the time when the person to be measured resumes breathing to the appearance of an inflection point at which the change in blood oxygen concentration at a predetermined site of the person to be measured changes from decreasing to increasing. means and
with
The specified time is adjusted based on the age, gender, and physical condition information of the person to be measured.
Biological information measuring device.
請求項1記載の生体情報測定装置。 When the notifying means receives an instruction to notify the subject of resuming breathing from an input device operated by the subject or a subject who measures the biological information of the subject. , notifying that the breathing of the subject has resumed
The biological information measuring device according to claim 1.
請求項1記載の生体情報測定装置。 The notification means notifies that the subject's breathing has resumed when the time measured by the measuring device reaches the specified time representing a period of stoppage of breathing.
The biological information measuring device according to claim 1.
請求項2記載の生体情報測定装置。 The measuring means starts measuring time when an instruction to notify the subject of resuming breathing is received from the input device, and measures the blood oxygen concentration of the subject during the time measurement. When the point of inflection appears, the oxygen circulation time is measured using the cumulative time from when the input device receives an instruction to notify the person to resume breathing to when the point of inflection appears. The biological information measuring device according to claim 2 .
請求項3記載の生体情報測定装置。 The measuring means starts measuring time when the time measured by the measuring device reaches the specified time, and the inflection point of the blood oxygen concentration of the person to be measured appears during the time measurement. 4. The biological information measuring device according to claim 3 , wherein, in the case where the oxygen circulation time is measured, the oxygen circulation time is measured by using the cumulative time from when the measurement time of the measuring device reaches the specified time to when the inflection point appears.
請求項4又は5記載の生体情報測定装置。 6. The biological information measuring device according to claim 4, wherein said measuring means measures a time obtained by subtracting a predetermined time from said accumulated time as said oxygen circulation time.
請求項2又は請求項3記載の生体情報測定装置。 The measuring means acquires the time at which it is accepted that the respiration of the person to be measured has resumed from the notification means, and the time between the acquired time at which the respiration is accepted and the appearance time of the inflection point. The biological information measuring device according to claim 2 or 3, wherein the oxygen circulation time is measured using the difference.
請求項7記載の生体情報測定装置。 The measurement means detects the inflection point from the change in the blood oxygen concentration of the person to be measured, and determines the time when the inflection point is detected as the appearance time of the inflection point, and the oxygen circulation time. The biological information measuring device according to claim 7 , which measures.
請求項7記載の生体情報測定装置。 The measurement means stores the oxygen concentration for each hour in a storage device over a predetermined period, and the time corresponding to the inflection point obtained from the oxygen concentration for each hour stored in the storage device is the variation. The biological information measuring device according to claim 7 , wherein the oxygen circulation time is measured as the appearance time of the curved point.
請求項7~請求項9の何れか1項に記載の生体情報測定装置。 8. The measuring means measures the time obtained by subtracting a predetermined time from the difference between the time when it is accepted that the respiration of the subject has resumed and the appearance time of the inflection point, as the oxygen circulation time. The biological information measuring device according to any one of claims 9 to 9.
請求項1~請求項9の何れか1項に記載の生体情報測定装置。 10. The measuring means obtains the inflection point using oxygen saturation indicating the blood oxygen concentration of the subject, and measures the oxygen circulation time. 2. The biological information measuring device according to 1.
請求項11記載の生体情報測定装置。 12. The biological information measuring device according to claim 11 , wherein the measurement means obtains the inflection point using oxygen saturation indicating blood oxygen concentration in the finger of the person to be measured, and measures the oxygen circulation time.
前記規定時間に達したことを表示する表示装置と、を備えた
請求項1~請求項12の何れか1項に記載の生体情報測定装置。 an input device that receives an operation of the person to be measured or a measurer who measures the biological information of the person to be measured;
The biological information measuring device according to any one of claims 1 to 12, further comprising a display device for displaying that the specified time has been reached.
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