JP2000262496A

JP2000262496A - 無侵襲生体計測装置

Info

Publication number: JP2000262496A
Application number: JP11074983A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ozawa; 利行小澤; Kaoru Asano; 薫浅野
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP4371461B2

Abstract

(57)【要約】【課題】無侵襲生体計測装置において、生体から良好
な光学情報を獲得し、分析精度を向上させる。【解決手段】被検部位を載置する基台と、載置された
被検部位を覆うカバー部と、被検部位に光を供給する光
源部と、被検部位からの光学情報を受光する受光部と、
を備える無侵襲生体計測装置において、光源部を、基台
に載置される各被検部位に対しそれぞれ密着し適正配置
されるよう、多少の自由度を持ってカバー部に支持す
る。このことにより、光源部はそれぞれ形状が少しずつ
異なる被検部位に対して各被検部位に適合し適正に配置
され、被検部位に対する光照射ロスが少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指等の被検部位に
光を照射しその被検部位から光学情報を獲得し、獲得し
た光学情報を解析して血液成分濃度等の生体情報を得る
無侵襲生体計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置として、基台に検査対象と
してヒトの指を載置しこれを側壁部材で保持しカバー部
で覆い、その指に光源部から光を照射し受光部で透過光
像を検出するようにしたものが知られている（例えば、
国際公開第ＷＯ９９／０００５３号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の装置におい
て、より高精度の分析結果を得たいという要望があっ
た。精度を悪化させる要因として、次のようなものがあ
ると考えられた。

【０００４】（１）不要な光の受光部への入射。不要な
光とは、指以外からの光であり、光源部からの光のうち
指を通過することなく受光部に侵入する光（迷光）や、
光源部以外の外部光源から受光部に侵入する光（外光）
である。これら不要な光の存在は良好な光学情報の獲得
を阻害する。

【０００５】（２）指に対する光源位置の不安定さ。こ
れは被検部位の形状が人により異なるために生じるので
あるが、指への入射光量の変動を引き起こし良好な光学
情報の獲得を阻害する。また、上記（１）の問題を引き
起こすおそれがある。

【０００６】（３）指保持の不安定さ。万人に対して常
に最良に保持することは難しく、人によっては測定に適
するよう保持できないおそれもあった。また、同一人に
対しても一定に保持できないおそれがあった。いずれも
得られる光学情報が不安定になったり、解析領域を一定
に定めにくくなることから解析結果が不安定になったり
するおそれがある。

【０００７】本発明は、無侵襲生体計測装置において、
生体から良好な光学情報を得し、分析精度を向上させる
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の無侵襲生体計測
装置は、被検部位を載置する基台と、載置された被検部
位を覆うカバー部と、被検部位に光を供給する光源部
と、被検部位からの光学情報を受光する受光部と、を備
える無侵襲生体計測装置において、光源部が、カバー部
に可動支持されてなることを特徴とする。

【０００９】ここで、光源部がカバー部に可動支持され
るとは、光源部がカバー部に固定的に支持されているの
ではなく、多少動けるように支持されているということ
である。このことにより、それぞれ形状が少しずつ異な
る被検部位に対して、各被検部位に密着し適正配置可能
となる。このため、被検部位に対する光照射ロスが少な
く迷光も発生し難くなり、良好な光学情報が得られ計測
精度が向上する。

【００１０】また、本発明の無侵襲生体計測装置は、載
置された被検部位を、その両端部において、弾性部材か
らなる保持部材で保持するよう構成されてなることを特
徴とする。

【００１１】被検部位の両端部とは光学情報を得る部位
から離れた箇所の意であり、このように指を保持する
と、光学情報を得る部位において圧迫等の生体組織への
悪影響がほとんど発生しないので、自然な状態での生体
組織や血流に関する情報を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の無侵襲生体計測装置に
おいて、検査対象として生体（好適例としては哺乳類）
を含み、その被検部位とは生体から分離した組織ではな
く生体のありのままの組織であり、計測に適する部分で
あればよい。ヒトの場合には指や耳朶などがその一例で
ある。ラットやマウスの場合には尻尾であってもよい。
計測する生体情報とは生体組織の形態（形状や大きさや
数など）や生体成分の濃度等に関する情報を含む。具体
的には血管の寸法や血液成分の濃度（例えば、ヘモグロ
ビン、ヘマトクリット等）や血液成分の濃度比（例え
ば、血液の酸素化率等）などである。

【００１３】本装置は被検部位から光学情報を得る検出
部（検出ユニットや検出装置とも称す）と得られた光学
情報を解析する解析部（解析ユニットや解析装置とも称
す）とが一体的に構成されていてもよいが、操作や取り
扱いの利便性の観点から、検出部と解析部とに分離的に
構成されていているのが好ましい。その場合、両者はコ
ネクタあるいはケーブル等の情報伝送手段により接続さ
れる。また、検出部は光源部及び受光部を備え、解析部
には生体情報を算出するデータ処理部、出力部及び操作
部を備えることができる。

【００１４】光源部には、半導体レーザ（ＬＤ）やＬＥ
Ｄやハロゲンランプなどの光源が使用でき、光源からの
光を生体に直接、あるいは光ファイバなどを介して照射
する。照射する光の波長としては生体組織を透過し、水
の吸収が大きくない６００〜９５０ｎｍの範囲にあるこ
とが好ましい。計測対象や目的に応じて照射光の波長を
変えたい場合があるので、異なる波長の光を選択的に発
することができる光源であることがさらに好ましい。

【００１５】受光部は、レンズなどの光学素子とＣＣＤ
などの撮像素子により構成することができる。その場
合、撮像素子により生体からの光学情報、すなわち画像
情報が生成される。

【００１６】解析部としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
およびＩ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータある
いは市販のパーソナルコンピュータを利用することがで
き、撮像画像を解析して生体情報を算出するデータ処理
部、各種データを入力したり各種操作を行ったりする操
作部及び得られた生体情報等を出力する出力部を備えて
いてよい。出力部としてはＣＲＴや液晶ディスプレイな
どの表示装置やプリンタ等の印字装置を使用でき、操作
部としてはキーボードやテンキーやタッチキーなど使用
することができる。

【００１７】光源部が、光を発する光源と、光源の周囲
に環状配置される非透光性の弾性部材からなるパッド部
材とを備えてなり、パッド部材は被検部位に接触し光源
光の外部への光漏れ防止機能を有することが好ましい。
この場合、光源からの光はパッド部材により遮断され外
部には漏れにくくなる。このため、被検部位に対する光
照射ロスが少なくなり、また、迷光も発生しなくなるの
で、良好な光学情報が得られ、計測精度が向上する。

【００１８】さらに、外部からの光の侵入を防止するた
め、被検部位の載置端部において非透光性部材を備える
ことが好ましい。

【００１９】また、光源の発光面側は被検部位に接触す
る透明性部材で構成されてなることが好ましい。この透
明性部材は被検部位に接触しその部分のシワをのばし、
被検部位内への光入射効率を向上させる。透明性部材の
被検部位と接触する面は被検部位と接触しやすい面形状
とすることが好ましい。

【００２０】被検部位を所定位置に安定保持するという
観点から、載置された被検部位を、その両端部におい
て、各被検部位の形状に合う形状に構成された弾性部材
からなる保持部材で保持するよう構成されてなることが
好ましく、そして、一方の保持部材は、被検部位の先端
部により押圧可能な弾性部材とすることがさらに好まし
い。この場合、光学情報を得る計測部分から離れた部分
を保持するので生体組織への影響がほとんどない。ま
た、被検部位が姿勢制御され安定配置されるので得られ
る光学情報も安定し、解析も行いやすく、精度が向上す
る。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の無侵襲生体計測装置の一実施
例の測定状態における外観図であり、マウス様の検出部
１をノート型パソコン様の解析部３の載置部４に載置し
た状態を示している。図２は図１の装置全体のブロック
図である。検査対象としては生体であるヒトの指とし、
生体情報としてヘモグロビン濃度等の血液情報を得よう
としている。

【００２２】検出部１側のコネクタ７と解析部３側のコ
ネクタ８とは電気的にまた機構的に連結され、検出部１
で検出された生体１４の光学情報（ここでは画像情報）
が解析部３に送られる。測定や取り扱いの自由度を得る
ために検出部１を解析部３の載置部４から取り外し、コ
ネクタ付き接続コードで検出部１と解析部３とを接続し
て使用することも可能である。

【００２３】検出部１は基台６と基台６に対して軸２７
を中心にして回動できるカバー部５とからなる。本実施
例では検出対象をヒトの指としているためカバー部５は
指形状に合わせて指の長手方向に沿って細長く形成され
ている。カバー部５の内側には光源部１１が備えられ、
指１４を間に挟んで光源部１１に対向する基台６の内側
には受光部としての撮像部１２が備えられている。

【００２４】計測に際しては、カバー部５を上方に開け
て基台６の載置部１５に被検者の指１４を載置し保持
し、カバー部５を閉じて載置部１５を暗室状態にし、指
１４の背側から光を照射し指の腹側から第２関節部分の
透過光像を撮像する。測定時、指１４は載置部１５にお
いて圧迫されることなくかつ安定的に保持されている。

【００２５】解析部３はデータ処理部２、出力部（液晶
モニター）１０及び操作部（複数のキー）９からなる。
解析部３には外部記憶媒体であるメモリーカードの挿入
口１３が設けられ測定情報等を外部記憶することができ
る。

【００２６】解析部３のデータ処理部２の実体は、ＣＰ
Ｕ、メモリを備えるコンピュータであり、撮像部１２に
より得られた指１４の血管を含む領域の画像に対して所
定の血管部位を解析領域として設定する解析領域設定機
能、解析領域内の血管部分の濃度分布を濃度プロファィ
ルとして抽出する濃度プロファイル抽出機能、抽出され
た濃度プロファイルの形態的特徴を定量化する定量化機
能、定量化された特徴量に基づいて血管寸法や血液成分
濃度などの生体情報を演算する演算機能などを備える
（詳しくは、国際公報台ＷＯ９７／２４０６６号公報や
ＷＯ９９／０００５３号公報を参照されたし）。

【００２７】図３はカバー部５を閉じた状態における検
出部１の正面図、図４は同じく平面図、図５は同じく側
面図である。図６はカバー部５を開けた状態における側
断面図である。

【００２８】基台６の上面の後ろ半分には側面と平行的
に一対の側壁部２０、２１が立設され、その側壁部内部
（側壁部の間）が一本の指を載置する載置部１５として
使用される。他の指は両側壁部外部に載置される。側壁
部２０、２１の上部開口部分はカバー部５により覆わ
れ、載置部１５は暗室化される。載置部１５には長方形
の透明板２５が設けられ、透明板２５上方に位置する指
の第２関節部分を透明板２５下方に配置された撮像部１
２で撮像する。透明板２５下側には外部からの不要な光
が撮像部１２にできるだけ入射しないようにするために
垂下した筒状部２６が形成されている。

【００２９】側壁部２０、２１の正面側には部材２２が
設けられ、カバー部５の正面側には部材２３が設けられ
ている。部材２２は指１４の根元の腹側の形状に合うよ
うU字状形状に形成されている。いずれの部材２２、２
３も非透光性の弾性部材からなり、具体的には黒色のク
ロロプレンゴムからなる。部材２２は載置部１５に指を
載置する際に指の根元の腹側を握持し位置決めする保持
部材として働くとともに外部からの光を遮断する遮光部
材としての働きをする。部材２３は載置部１５に載置さ
れた指の根元の背側に沿って接触する保持部材として働
くとともに外部からの光を遮断する遮光部材としての働
きをする。すなわち図３に示すように部材２２、２３は
指を腹側と背側の両側から保持するとともに外部から載
置部１５内への光の侵入を阻止している。

【００３０】正面から見て載置部１５の奥の、指１４の
先端が到達する部分には指の先端腹側の形状に合った形
状に形成され、所定の力で押圧するとへこむ押しボタン
式の弾性部材２４が備えられている。図７は弾性部材２
４を正面側から見た図である。載置部１５に指を載置し
指先端でこの部材２４を押すことで指先端側の保持及び
位置決めをするとともに載置された指１４を測定に適す
るよう姿勢制御する働きをする。このため血管の圧迫も
発生しない。

【００３１】このように光学情報を得る指の第２関節か
ら離れた指の根元と先端の２点において指を保持するの
で、第２関節部分の生体組織への悪影響はほとんどなく
撮像部１２で自然な状態での生体組織や血流の情報を得
ることができる。

【００３２】図８は光源部１１を正面側から見た図、図
９は光源部１１を下面側から見た図である。光源部１１
はカバー部５の内側に、カバー部５を閉じたとき載置部
上の指に光を供給できるよう備えられる。光源部１１は
光源３０、３１を保持する保持部材３２と光源３０、３
１の周囲を環状に取り巻くパッド部材３３と、これら部
材を保持する保持部材３４とから構成されている。光源
３０、３１はカバー部５の長手方向に沿って配置され発
光面を互いに向き合う方向に所定角度傾けられている。
パッド部材３３は非透光性の弾性部材からなり、ここで
は黒色のクロロプレンゴムを使用している。光源３０、
３１には各発光面を覆い集光レンズとしても機能する透
明アクリル製の透明性部材からなるキャップ部材３５、
３６が嵌められている。キャップ部材３５、３６の外面
はここでは所定面積の平面となっている。また、このキ
ャップ部材３５、３６は指に対する電気的、熱的又は機
構上の安全性も考慮して設けられている。

【００３３】指の形状は人によって少しずつ異なるが、
光源部１１は各人の指に対して適正に密着配置できるよ
う固定的にではなく可動的にカバー部に支持されてい
る。３７は一端部において軸３８によりカバー部５に対
し回転可能に支持される板状支持部材である。光源部１
１はその支持部材３８の他端部において軸３９により回
転自在に支持される。軸３８にはコイルバネ４０が巻か
れ支持部材３７は図６において反時計方向に付勢されて
いる（光源部１１を押す力が作用すれば光源部１１はカ
バー部５内側へ移動できる）。

【００３４】図１０は測定時における光源部１１の側断
面図である。光源部は２軸３８、３９により指の長手方
向を含む垂直平面内において矢印ＡとＢ方向の自由度を
持つことにより、光源部１１のキャップ部材３５、３６
はいずれの被検者の指に対してもその背に接触し密着配
置されることになり、その部分において指のシワはのば
され、照射光は光損失なく指の内部に入射し第２関節部
分を照明する。さらに、光源３０、３１の保持部材３２
の発光側の表面２８を光を反射しやすい銀色や白色で構
成した。このため、一旦、光源から出射されて指の皮膚
表面で反射されて来た光がその反射面２８で反射され再
び指に照射されるので、一層指に対する光照射効率を向
上させることができた。

【００３５】一方、パッド部材３３も指に密着する。パ
ッド部材３３は指形状に合う形状としたので光源３０、
３１からの光はパッド部材３３外部に漏れにくい。特
に、指の側面を回り込んで来る光をパッド部材３３の両
側延長部４１、４２によって遮断している。このことに
より光源から発せられたものの指を透過しない光、すな
わち指の外側を回って撮像部１２に到達する迷光を著し
く減少させることができ、明瞭な血管画像を得ることが
できた。指を透過しない光は指を通過した光に比して強
力であるので画像情報を劣化させる大きな要因であった
が、この迷光の発生をなくすことができた。

【００３６】

【発明の効果】本発明の無侵襲生体計測装置は、光源部
がカバー部に可動支持されてなるので、それぞれ形状が
少しずつ異なる被検部位に対して各被検部位に適合し適
正に配置される。このため、被検部位に対する光照射ロ
スが少なく迷光も発生し難くなり、良好な光学情報が得
られ計測精度が向上する。

【００３７】光源部が、光を発する光源と、光源の周囲
に環状配置される非透光性の弾性部材からなるパッド部
材とを備え、そのパッド部材を光源光の外部への漏れ防
止として機能させる場合には、この場合、光源からの光
はパッド部材により遮断され外部には漏れにくくなる。
このため、被検部位に対する光照射ロスが少なくなり、
また、迷光も発生しなくなるので、良好な光学情報が得
られ、計測精度が向上する。被検部位の載置端部におい
て非透光性部材を備えると、外部からの光侵入を防止す
ることができ、さらに好ましい。

【００３８】また、光源の発光面側を、被検部位に接触
する透明性部材で構成してなる場合には、この透明性部
材が被検部位に接触しその部分において被検部位表面上
のシワをのばし、被検部位内への光照射効率を向上させ
ることができる。

【００３９】また、本発明の無侵襲生体計測装置は、被
検部位の両端部において、弾性部材からなる保持部材で
保持するよう構成されてなるので、光学情報を得る部位
から離れた箇所において指を保持することができ、圧迫
等の生体組織への悪影響がほとんどなく自然な状態での
生体組織や血流の情報を得ることができる。

【００４０】一方の保持部材を、被検部位の先端部によ
り押圧可能な弾性部材とする場合には、被検部位が姿勢
制御され安定配置されるので得られる光学情報も安定
し、解析も行いやすいのでさらに好ましい結果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の外観を示す斜視図である。

【図２】この発明の実施例のブロック図である。

【図３】この発明の実施例の検出部の正面図である。

【図４】この発明の実施例の検出部の平面図である。

【図５】この発明の実施例の検出部の側面図である。

【図６】この発明の実施例の検出部の側断面図である。

【図７】指先の弾性部材を正面側から見た図である。

【図８】光源部を正面側から見た図である。

【図９】光源部を下面側から見た図である。

【図１０】光源部の側断面図である。

【符号の説明】

１検出部２データ処理部３解析部５アーム部６基台９操作部１０出力部１１光源部１２撮像部１４ヒトの指１５載置部２２、２３保持部材（遮光部材）２４保持部材３０、３１光源３３パッド部材

フロントページの続きＦターム(参考） 2G059 AA01 BB13 CC18 GG02 KK01 KK04 LL02 LL04 MM09 MM10 PP04 4C038 KK00 KK01 KL07 KM01 KY03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検部位を載置する基台と、載置された
被検部位を覆うカバー部と、被検部位に光を供給する光
源部と、被検部位からの光学情報を受光する受光部と、
を備える無侵襲生体計測装置において、光源部が、カバー部に可動支持されてなることを特徴と
する無侵襲生体計測装置。
【請求項２】光源部が、光を発する光源と、光源の周
囲に環状配置される非透光性の弾性部材からなるパッド
部材とを備えてなり、パッド部材は被検部位に接触し光
源光の外部への光漏れ防止機能を有することを特徴とす
る請求項１記載の無侵襲生体計測装置。
【請求項３】光源の発光面側が、被検部位に接触する
透明性部材で構成されてなることを特徴とする請求項１
記載の無侵襲生体計測装置。
【請求項４】被検部位を載置する基台と、載置された
被検部位を覆うカバー部と、被検部位に光を供給する光
源部と、被検部位からの光学情報を受光する受光部と、
を備える無侵襲生体計測装置において、載置された被検部位を、その両端部において、弾性部材
からなる保持部材で保持するよう構成されてなることを
特徴とする無侵襲生体計測装置。
【請求項５】一方の保持部材は、被検部位の先端部で
押圧可能な弾性部材であることを特徴とする請求項４記
載の無侵襲生体計測装置。