JP2001321360A - 生体測定装置 - Google Patents
生体測定装置Info
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- JP2001321360A JP2001321360A JP2000144533A JP2000144533A JP2001321360A JP 2001321360 A JP2001321360 A JP 2001321360A JP 2000144533 A JP2000144533 A JP 2000144533A JP 2000144533 A JP2000144533 A JP 2000144533A JP 2001321360 A JP2001321360 A JP 2001321360A
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の受光部の感度にバラツキがある場合で
も正しく測定を行なうことのできる生体測定装置を提供
する。 【解決手段】 受光部１を送光部１からの距離ａだけ離
れ、かつ送光部２から距離ｂだけ離れた位置に配置し、
受光部２を送光部１からの距離ｂだけ離れ、かつ送光部
２から距離ａだけ離れた位置に配置する。送光部１が点
灯したときの受光部１の信号I11と送光部２が点灯した
ときの受光部１の信号I21に基づいてlog(I12/I11)を算
出し、送光部１が点灯したときの受光部２の信号I12と
送光部２が点灯したときの受光部２のI22に基づいてlog
(I12/I22)を算出し、log(I12/I11)とlog(I12/I22)の平
均値を算出することにより、送光部１が点灯したときの
受光部１での吸光度と受光部２での吸光度の差を求め
る。
も正しく測定を行なうことのできる生体測定装置を提供
する。 【解決手段】 受光部１を送光部１からの距離ａだけ離
れ、かつ送光部２から距離ｂだけ離れた位置に配置し、
受光部２を送光部１からの距離ｂだけ離れ、かつ送光部
２から距離ａだけ離れた位置に配置する。送光部１が点
灯したときの受光部１の信号I11と送光部２が点灯した
ときの受光部１の信号I21に基づいてlog(I12/I11)を算
出し、送光部１が点灯したときの受光部２の信号I12と
送光部２が点灯したときの受光部２のI22に基づいてlog
(I12/I22)を算出し、log(I12/I11)とlog(I12/I22)の平
均値を算出することにより、送光部１が点灯したときの
受光部１での吸光度と受光部２での吸光度の差を求め
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、送光部から生体の
測定部位に測定光を照射し測定部位からの透過散乱光
（測定光が生体に入射し、生体内で散乱されて生体から
出射してきた光を指す）を受光部で受光して酸素飽和度
など、生体内の物理量を無侵襲で測定する生体測定装置
に関するものである。このような生体測定装置は、例え
ば脳や筋肉を対象として、心臓手術中の脳内酸素状態の
モニタや、末梢動静脈疾患の重症度の診断、筋肉の酸素
状態の運動生理学的研究などの目的で用いられている。
測定部位に測定光を照射し測定部位からの透過散乱光
（測定光が生体に入射し、生体内で散乱されて生体から
出射してきた光を指す）を受光部で受光して酸素飽和度
など、生体内の物理量を無侵襲で測定する生体測定装置
に関するものである。このような生体測定装置は、例え
ば脳や筋肉を対象として、心臓手術中の脳内酸素状態の
モニタや、末梢動静脈疾患の重症度の診断、筋肉の酸素
状態の運動生理学的研究などの目的で用いられている。
【０００２】
【従来の技術】近赤外領域（７００〜１０００ｎｍ）の
光は、他の波長の光に比べて生体内を通りやすいので、
近赤外分光法を生体内測定に応用して生体内の酸素飽和
度を無侵襲で測定することが従来から種々の手法で行な
われている。その手法の１つとして、光拡散方程式に基
づいた空間分解法を用いた酸素飽和度の測定法がある。
空間分解法では、酸素化ヘモグロビン（oxyＨｂ）及び
脱酸素化ヘモグロビン（deoxyＨｂ）を測定するにあた
り、それぞれの吸光係数の異なる２つ以上の波長（例え
ば７８０ｎｍと８３０ｎｍ）を用いて計算を行なう。例
えば１つの送光部と、その送光部からの距離が異なる２
つの受光部を被測定部位に配置し、測定部位からの透過
散乱光の光強度を異なる２点で測定し、その強度比、す
なわち吸光度の差から散乱分を仮定して吸収係数を求
め、絶対量に換算する。酸素化ヘモグロビンの絶対量と
脱酸素化ヘモグロビンの絶対量が分かると、酸素飽和度
に相当する酸素化率を計算することができる。
光は、他の波長の光に比べて生体内を通りやすいので、
近赤外分光法を生体内測定に応用して生体内の酸素飽和
度を無侵襲で測定することが従来から種々の手法で行な
われている。その手法の１つとして、光拡散方程式に基
づいた空間分解法を用いた酸素飽和度の測定法がある。
空間分解法では、酸素化ヘモグロビン（oxyＨｂ）及び
脱酸素化ヘモグロビン（deoxyＨｂ）を測定するにあた
り、それぞれの吸光係数の異なる２つ以上の波長（例え
ば７８０ｎｍと８３０ｎｍ）を用いて計算を行なう。例
えば１つの送光部と、その送光部からの距離が異なる２
つの受光部を被測定部位に配置し、測定部位からの透過
散乱光の光強度を異なる２点で測定し、その強度比、す
なわち吸光度の差から散乱分を仮定して吸収係数を求
め、絶対量に換算する。酸素化ヘモグロビンの絶対量と
脱酸素化ヘモグロビンの絶対量が分かると、酸素飽和度
に相当する酸素化率を計算することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】空間分解法では、測定
部位が均質であり、吸収と散乱のみがあると仮定して計
算するので、２つの受光部の感度は同じであることが必
要である。そのため、受光部の感度の補正を電気的又は
ソフトウェア的に行なう必要があるが、経時的な変化に
対しては都度調整し直す必要がある。また、２つの受光
部間で感度が変化する状況、例えば２つの受光部のうち
１つのみに毛髪が挟まれていたり、２つの受光部の配置
位置で肌の色が異なっていたりする場合には計算が合わ
なくなるため、正確な測定値が得られないという問題が
あった。すなわち、毛髪は測定の妨げとなるので毛髪の
ある部位では測定できず、頭部を測定する場合は前額部
に受光部を配置した測定に限られていた。また、毛髪の
ある部位では受光部を１つのみとし、相対変化量（測定
開始時を０とする増減を相対単位で表示する）の測定の
みを行なっていた。
部位が均質であり、吸収と散乱のみがあると仮定して計
算するので、２つの受光部の感度は同じであることが必
要である。そのため、受光部の感度の補正を電気的又は
ソフトウェア的に行なう必要があるが、経時的な変化に
対しては都度調整し直す必要がある。また、２つの受光
部間で感度が変化する状況、例えば２つの受光部のうち
１つのみに毛髪が挟まれていたり、２つの受光部の配置
位置で肌の色が異なっていたりする場合には計算が合わ
なくなるため、正確な測定値が得られないという問題が
あった。すなわち、毛髪は測定の妨げとなるので毛髪の
ある部位では測定できず、頭部を測定する場合は前額部
に受光部を配置した測定に限られていた。また、毛髪の
ある部位では受光部を１つのみとし、相対変化量（測定
開始時を０とする増減を相対単位で表示する）の測定の
みを行なっていた。
【０００４】そこで本発明は、複数の受光部の感度にバ
ラツキがある場合でも正しく測定を行なうことのできる
生体測定装置を提供することを目的とするものである。
ラツキがある場合でも正しく測定を行なうことのできる
生体測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、送光部から生
体の測定部位に測定光を照射し測定部位からの透過散乱
光を受光部で受光して生体内の物理量を無侵襲で測定す
る生体測定装置であって、１ヵ所の測定部位に対してそ
れぞれ異なる位置から測定光を照射する複数の送光部
と、その測定部位からの透過散乱光をそれぞれ異なる位
置で受光する複数の受光部とを備えているものである。
体の測定部位に測定光を照射し測定部位からの透過散乱
光を受光部で受光して生体内の物理量を無侵襲で測定す
る生体測定装置であって、１ヵ所の測定部位に対してそ
れぞれ異なる位置から測定光を照射する複数の送光部
と、その測定部位からの透過散乱光をそれぞれ異なる位
置で受光する複数の受光部とを備えているものである。
【０００６】送光部及び受光部をそれぞれ複数とし、各
受光部について、いずれかの送光部の測定光照射に起因
する透過拡散光をリファレンスとして受光して感度補正
を行なう。これにより、複数の受光部の感度にバラツキ
がある場合でも空間分解法に基づく生体内の物理量の測
定を行なうことができ、例えば毛髪のある部位でも光量
さえ採れれば空間分解法を用いて酸素飽和度を計算でき
るようになる。
受光部について、いずれかの送光部の測定光照射に起因
する透過拡散光をリファレンスとして受光して感度補正
を行なう。これにより、複数の受光部の感度にバラツキ
がある場合でも空間分解法に基づく生体内の物理量の測
定を行なうことができ、例えば毛髪のある部位でも光量
さえ採れれば空間分解法を用いて酸素飽和度を計算でき
るようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の一態様は、２つの送光部
を備え、複数の受光部は、いずれかの送光部からの第１
の距離だけ離れ、かついずれかの送光部とは別の送光部
から第２の距離だけ離れた位置にそれぞれ配置されてい
ることが好ましい。
を備え、複数の受光部は、いずれかの送光部からの第１
の距離だけ離れ、かついずれかの送光部とは別の送光部
から第２の距離だけ離れた位置にそれぞれ配置されてい
ることが好ましい。
【０００８】本発明の一態様において、２つの受光部を
備え、第１の受光部は第１の送光部からの第１の距離だ
け離れ、かつ第２の送光部から第２の距離だけ離れた位
置に配置され、第２の受光部は第１の送光部からの第２
の距離だけ離れ、かつ第２の送光部から第１の距離だけ
離れた位置に配置されており、第１の送光部から第１の
受光部に入る信号をI11、第２の受光部に入る信号を
I12、第２の送光部から第１の受光部に入る信号をI21、
第２の受光部に入る信号をI22とするとき、第１の受光
部位置における吸光度と第２の受光部位置における吸光
度との差を １/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ により求める演算部を備えていることが好ましい。
備え、第１の受光部は第１の送光部からの第１の距離だ
け離れ、かつ第２の送光部から第２の距離だけ離れた位
置に配置され、第２の受光部は第１の送光部からの第２
の距離だけ離れ、かつ第２の送光部から第１の距離だけ
離れた位置に配置されており、第１の送光部から第１の
受光部に入る信号をI11、第２の受光部に入る信号を
I12、第２の送光部から第１の受光部に入る信号をI21、
第２の受光部に入る信号をI22とするとき、第１の受光
部位置における吸光度と第２の受光部位置における吸光
度との差を １/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ により求める演算部を備えていることが好ましい。
【０００９】本発明の他の態様は、２つの送光部を備
え、複数の受光部は、第１の送光部から等距離で、かつ
第２の送光部からの距離が異なる位置にそれぞれ配置さ
れていることが好ましい。
え、複数の受光部は、第１の送光部から等距離で、かつ
第２の送光部からの距離が異なる位置にそれぞれ配置さ
れていることが好ましい。
【００１０】本発明の他の態様において、２つの受光部
を備え、第１の送光部から第１の受光部に入る信号をI
11、第２の受光部に入る信号をI12、第２の送光部から
第１の受光部に入る信号をI21、第２の受光部に入る信
号をI22とするとき、第１の受光部位置における吸光度
と第２の受光部位置における吸光度との差を log｛(I12・I21)/(I11・I22) により求める演算部を備えていることが好ましい。本発
明の生体測定装置において測定する物理量の一例は酸素
飽和度である。
を備え、第１の送光部から第１の受光部に入る信号をI
11、第２の受光部に入る信号をI12、第２の送光部から
第１の受光部に入る信号をI21、第２の受光部に入る信
号をI22とするとき、第１の受光部位置における吸光度
と第２の受光部位置における吸光度との差を log｛(I12・I21)/(I11・I22) により求める演算部を備えていることが好ましい。本発
明の生体測定装置において測定する物理量の一例は酸素
飽和度である。
【００１１】
【実施例】図２は生体測定装置の一例を示すブロック図
である。１ａ，２ａは特定の波長λ１、例えば８３０ｎ
ｍのレーザ光を発振するレーザダイオードであり、１
ｂ，２ｂは他の特定の波長λ２、例えば７８０ｎｍのレ
ーザ光を発振するレーザダイオードである。発振波長λ
１，λ２は７００ｎｍ以上に設定することが好ましく、
その組合わせは上記の波長に限定されず、任意に設定す
ることができる。レーザダイオード１ａ，１ｂ，２ａ，
２ｂは光源ドライバ３によって順次切り替えて発振させ
られる。光源ドライバ３はＣＰＵ（演算部）５によって
制御される。
である。１ａ，２ａは特定の波長λ１、例えば８３０ｎ
ｍのレーザ光を発振するレーザダイオードであり、１
ｂ，２ｂは他の特定の波長λ２、例えば７８０ｎｍのレ
ーザ光を発振するレーザダイオードである。発振波長λ
１，λ２は７００ｎｍ以上に設定することが好ましく、
その組合わせは上記の波長に限定されず、任意に設定す
ることができる。レーザダイオード１ａ，１ｂ，２ａ，
２ｂは光源ドライバ３によって順次切り替えて発振させ
られる。光源ドライバ３はＣＰＵ（演算部）５によって
制御される。
【００１２】レーザダイオード１ａ，１ｂからのレーザ
光をプローブ７へ導く光ファイバ９と、レーザダイオー
ド２ａ，２ｂからのレーザ光をプローブ７へ導く光ファ
イバ１１が設けられている。プローブ７は例えばゴムな
どのフレキシブルな材質で構成されている。プローブ７
では光ファイバ９，１１の先端が異なる位置で測定部位
に接触できるように露出している。プローブ７にはま
た、シリコンフォトダイオードなどの光センサ１３，１
５がそれぞれ異なる位置で測定部位に接触できるように
設けられている。
光をプローブ７へ導く光ファイバ９と、レーザダイオー
ド２ａ，２ｂからのレーザ光をプローブ７へ導く光ファ
イバ１１が設けられている。プローブ７は例えばゴムな
どのフレキシブルな材質で構成されている。プローブ７
では光ファイバ９，１１の先端が異なる位置で測定部位
に接触できるように露出している。プローブ７にはま
た、シリコンフォトダイオードなどの光センサ１３，１
５がそれぞれ異なる位置で測定部位に接触できるように
設けられている。
【００１３】光センサ１３，１５は、信号線１７，１９
を介して、光センサ１３，１５の出力信号を増幅するア
ンプ２１に接続されている。アンプ２１の出力は、アナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３を
介して、ＣＰＵ５へ入力される。ＣＰＵ５には、表示部
２５、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（ＦＤ
Ｄ）２７、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２９、キ
ーボード３１及び外部出力端子３３が接続されている。
を介して、光センサ１３，１５の出力信号を増幅するア
ンプ２１に接続されている。アンプ２１の出力は、アナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３を
介して、ＣＰＵ５へ入力される。ＣＰＵ５には、表示部
２５、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（ＦＤ
Ｄ）２７、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２９、キ
ーボード３１及び外部出力端子３３が接続されている。
【００１４】図１及び図３は、プローブ７における光フ
ァイバ９，１１の先端及び光センサ１３，１５の配置例
を示す平面図である。図１及び図３では、光ファイバ９
の先端を送光部１、光ファイバ１１の先端を送光部２、
光センサ１３を受光部１、光センサ１５を受光部２とし
て示す。レーザダイオード１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは複
数波長のデータを採るため、及びどちらの送光部１，２
が点灯しているかを特定するため、時分割で点灯させて
同時に複数のレーザダイオードが点灯しないように光源
ドライバ３により制御されて点灯する。
ァイバ９，１１の先端及び光センサ１３，１５の配置例
を示す平面図である。図１及び図３では、光ファイバ９
の先端を送光部１、光ファイバ１１の先端を送光部２、
光センサ１３を受光部１、光センサ１５を受光部２とし
て示す。レーザダイオード１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは複
数波長のデータを採るため、及びどちらの送光部１，２
が点灯しているかを特定するため、時分割で点灯させて
同時に複数のレーザダイオードが点灯しないように光源
ドライバ３により制御されて点灯する。
【００１５】図１（Ａ）に示す配置例では、送光部１，
２及び受光部１，２が送光部１、受光部１、受光部２，
送光部２の順で直線上に配置されている。図１（Ｂ）及
び（Ｃ）に示す配置例では、送光部１，２及び受光部
１，２が長方形の四隅にそれぞれ配置されている。図１
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、送光部１と受光部１
の間の距離及び送光部２と受光部２の間の距離は第１の
距離ａだけ離れており、送光部１と受光部２の間の距離
及び送光部２と受光部１の間の距離は第２の距離ｂだけ
離れている。
２及び受光部１，２が送光部１、受光部１、受光部２，
送光部２の順で直線上に配置されている。図１（Ｂ）及
び（Ｃ）に示す配置例では、送光部１，２及び受光部
１，２が長方形の四隅にそれぞれ配置されている。図１
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、送光部１と受光部１
の間の距離及び送光部２と受光部２の間の距離は第１の
距離ａだけ離れており、送光部１と受光部２の間の距離
及び送光部２と受光部１の間の距離は第２の距離ｂだけ
離れている。
【００１６】図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の配置例にお
いて、ＣＰＵ５により実行される真の吸光度強度比の計
算方法を説明する。送光部１が点灯したときに受光部１
に入る信号をI11、受光部２に入る信号をI 12、送光部２
が点灯したときに受光部１に入る信号をI21、受光部２
に入る信号をI22、受光部１と受光部２との未知の感度
比をｋとする。例えば受光部２に入る信号I12及びI
22は、 I12＝ｋ・Ｉ'12 …（１） I22＝ｋ・Ｉ'22 …（２） と示すことができる。ここで、Ｉ'12、Ｉ'22は真の感度
での信号である。
いて、ＣＰＵ５により実行される真の吸光度強度比の計
算方法を説明する。送光部１が点灯したときに受光部１
に入る信号をI11、受光部２に入る信号をI 12、送光部２
が点灯したときに受光部１に入る信号をI21、受光部２
に入る信号をI22、受光部１と受光部２との未知の感度
比をｋとする。例えば受光部２に入る信号I12及びI
22は、 I12＝ｋ・Ｉ'12 …（１） I22＝ｋ・Ｉ'22 …（２） と示すことができる。ここで、Ｉ'12、Ｉ'22は真の感度
での信号である。
【００１７】送光部１が点灯したときの信号I11，I12の
比の対数、すなわち受光部１での吸光度と受光部２での
吸光度との差（以下、単に吸光度の差という）log(I12/
Ill)と、送光部２が点灯したときの吸光度の差log(I21/
I22)は、 log(I12/Ill)＝log(ｋＩ'12/Ill) …（３） log(I21/I22)＝log(I21/ｋＩ'22) …（４） となる。
比の対数、すなわち受光部１での吸光度と受光部２での
吸光度との差（以下、単に吸光度の差という）log(I12/
Ill)と、送光部２が点灯したときの吸光度の差log(I21/
I22)は、 log(I12/Ill)＝log(ｋＩ'12/Ill) …（３） log(I21/I22)＝log(I21/ｋＩ'22) …（４） となる。
【００１８】測定部位の全体が均質であるとすると、送
光部１と受光部１の間の距離と送光部２と受光部２の間
の距離が距離ａで等しく、さらに送光部１と受光部２の
間の距離と送光部２と受光部１の間の距離が距離ｂで等
しいということから、 log(I12/Ill)＝log(I21/I22) …（５） となる。式（５）に式（３）及び（４）を代入して、 log(Ｉ'12/Ill)＝log(I21/Ｉ'22) …（６） 式（６）を式（２）及び式（３）に基づいて変形する
と、 log(Ｉ'12/Ill)＝log(I21/I22)＋logｋ …（７） log(Ｉ'12/Ill)＝log(I21/I22)＋log(I12/I11)−log(Ｉ'12/Ill) …（８） log(Ｉ'12/Ill)＝１/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ …（９） の関係がある。
光部１と受光部１の間の距離と送光部２と受光部２の間
の距離が距離ａで等しく、さらに送光部１と受光部２の
間の距離と送光部２と受光部１の間の距離が距離ｂで等
しいということから、 log(I12/Ill)＝log(I21/I22) …（５） となる。式（５）に式（３）及び（４）を代入して、 log(Ｉ'12/Ill)＝log(I21/Ｉ'22) …（６） 式（６）を式（２）及び式（３）に基づいて変形する
と、 log(Ｉ'12/Ill)＝log(I21/I22)＋logｋ …（７） log(Ｉ'12/Ill)＝log(I21/I22)＋log(I12/I11)−log(Ｉ'12/Ill) …（８） log(Ｉ'12/Ill)＝１/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ …（９） の関係がある。
【００１９】式（９）から、送光部１から距離ｂだけ離
れた位置での信号Ｉ'12と距離ａだけ離れた位置での信
号I11に基づく吸光度の差の真値log(Ｉ'12/Ill)は、感
度比ｋの値に関係なく、log(I12/I11)とlog(I21/I22)の
平均値、又はlog(I12/I22)とlog(I21/I11)の平均値を採
れば求まることが分かる。また、信号I11，I12，I21，I
22を式（９）に代入して吸光度の差の真値log(Ｉ'12/I
ll)を求めてもよい。そして、log(Ｉ'12/Ill)に基づい
て、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの絶
対量を算出し、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグ
ロビンの経時変化や酸素飽和度を算出する。
れた位置での信号Ｉ'12と距離ａだけ離れた位置での信
号I11に基づく吸光度の差の真値log(Ｉ'12/Ill)は、感
度比ｋの値に関係なく、log(I12/I11)とlog(I21/I22)の
平均値、又はlog(I12/I22)とlog(I21/I11)の平均値を採
れば求まることが分かる。また、信号I11，I12，I21，I
22を式（９）に代入して吸光度の差の真値log(Ｉ'12/I
ll)を求めてもよい。そして、log(Ｉ'12/Ill)に基づい
て、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの絶
対量を算出し、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグ
ロビンの経時変化や酸素飽和度を算出する。
【００２０】図３に示す配置例では、送光部２から等距
離ｃだけ離れ、送光部１からの距離が異なる別々の位置
に受光部１，２が配置されている。図３の配置例におい
て、ＣＰＵ５により実行される真の吸光度比の計算方法
を説明する。送光部１が点灯したときに受光部１に入る
信号をI11、受光部２に入る信号をI 12、送光部２が点灯
したときに受光部１に入る信号をI21、受光部２に入る
信号をI22、受光部１と受光部２との未知の感度比をｋ
とする。例えば受光部２に入る信号I12及びI22は、 I12＝ｋ・Ｉ'12 …（１０） I22＝ｋ・Ｉ'22 …（１１） と示すことができる。ここで、Ｉ'12、Ｉ'22は真の感度
での信号である。
離ｃだけ離れ、送光部１からの距離が異なる別々の位置
に受光部１，２が配置されている。図３の配置例におい
て、ＣＰＵ５により実行される真の吸光度比の計算方法
を説明する。送光部１が点灯したときに受光部１に入る
信号をI11、受光部２に入る信号をI 12、送光部２が点灯
したときに受光部１に入る信号をI21、受光部２に入る
信号をI22、受光部１と受光部２との未知の感度比をｋ
とする。例えば受光部２に入る信号I12及びI22は、 I12＝ｋ・Ｉ'12 …（１０） I22＝ｋ・Ｉ'22 …（１１） と示すことができる。ここで、Ｉ'12、Ｉ'22は真の感度
での信号である。
【００２１】測定部位の全体が均質であるとすると、送
光部２から受光部１までの距離と送光部２から受光部２
までの距離は距離ｃで等しいということから、 I21＝Ｉ'22 …（１２） となる。送光部１が点灯したときの信号Ｉ'12と信号I11
の強度比log(Ｉ'12/Ill)は、式（８）に基づいて、 log(Ｉ'12/I11)＝log(I12/ｋI11) …（１３） となる。さらに式（９）及び（１０）に基づいて、 log(Ｉ'12/I11)＝log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ …（１４） となる。
光部２から受光部１までの距離と送光部２から受光部２
までの距離は距離ｃで等しいということから、 I21＝Ｉ'22 …（１２） となる。送光部１が点灯したときの信号Ｉ'12と信号I11
の強度比log(Ｉ'12/Ill)は、式（８）に基づいて、 log(Ｉ'12/I11)＝log(I12/ｋI11) …（１３） となる。さらに式（９）及び（１０）に基づいて、 log(Ｉ'12/I11)＝log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ …（１４） となる。
【００２２】式（１４）から、送光部１の点灯時におけ
る吸光度の差の真値log(Ｉ'12/Ill)は、送光部１の点灯
時における吸光度の差log(I12/I11)と、送光部２の点灯
時における吸光度の差log(I21/I22)を足せばよいことが
分かる。また、信号I11，I12，I21，I22を式（１４）に
代入して吸光度の差の真値log(Ｉ'12/Ill)を求めてもよ
い。そして、log(Ｉ'12/Ill)に基づいて、酸素化ヘモグ
ロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの絶対量を算出し、酸
素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの経時変化
や酸素飽和度を算出する。
る吸光度の差の真値log(Ｉ'12/Ill)は、送光部１の点灯
時における吸光度の差log(I12/I11)と、送光部２の点灯
時における吸光度の差log(I21/I22)を足せばよいことが
分かる。また、信号I11，I12，I21，I22を式（１４）に
代入して吸光度の差の真値log(Ｉ'12/Ill)を求めてもよ
い。そして、log(Ｉ'12/Ill)に基づいて、酸素化ヘモグ
ロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの絶対量を算出し、酸
素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの経時変化
や酸素飽和度を算出する。
【００２３】上記に示す実施例では送光部及び受光部が
それぞれ２つの場合について説明しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、送光部及び受光部がそ
れぞれ３つ以上の場合にも適用することができる。ブロ
ーブ７での送光部１，２と受光部１，２の配置は固定と
し、ブローブ７は一体型であることが好ましいが、再現
性のある配置が可能であれば一体型に限定されるもので
はない。
それぞれ２つの場合について説明しているが、本発明は
これに限定されるものではなく、送光部及び受光部がそ
れぞれ３つ以上の場合にも適用することができる。ブロ
ーブ７での送光部１，２と受光部１，２の配置は固定と
し、ブローブ７は一体型であることが好ましいが、再現
性のある配置が可能であれば一体型に限定されるもので
はない。
【００２４】この実施例では、光源としてのレーザダイ
オードからのレーザ光を送光部１，２に光ファイバで導
いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば送光部１，２の位置にレーザダイオードや発光ダ
イオードを配置するなど、１ヵ所の測定部位に対してそ
れぞれ異なる位置から測定光を照射できる複数の送光部
であればどのようなものでもよい。この実施例では、受
光部としてプローブ７にフォトダイオード１３，１５を
配置しているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば受光部の位置から光ファイバを用いてプロー
ブ外の光センサに導くなど、１ヵ所の測定部位からの透
過散乱光をそれぞれ異なる位置で受光することができる
複数の受光部であればどのようなものでもよい。この実
施例では、空間分解法に基づいて酸素飽和度を算出して
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、空間
分解法に基づく生体内の物理量の測定に適用することが
できる。
オードからのレーザ光を送光部１，２に光ファイバで導
いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば送光部１，２の位置にレーザダイオードや発光ダ
イオードを配置するなど、１ヵ所の測定部位に対してそ
れぞれ異なる位置から測定光を照射できる複数の送光部
であればどのようなものでもよい。この実施例では、受
光部としてプローブ７にフォトダイオード１３，１５を
配置しているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば受光部の位置から光ファイバを用いてプロー
ブ外の光センサに導くなど、１ヵ所の測定部位からの透
過散乱光をそれぞれ異なる位置で受光することができる
複数の受光部であればどのようなものでもよい。この実
施例では、空間分解法に基づいて酸素飽和度を算出して
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、空間
分解法に基づく生体内の物理量の測定に適用することが
できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の生体測定装置では、１ヵ所の測
定部位に対してそれぞれ異なる位置から測定光を照射す
る複数の送光部と、その測定部位からの透過散乱光をそ
れぞれ異なる位置で受光する複数の受光部とを備え、各
受光部について、いずれかの送光部の測定光照射に起因
する透過拡散光をリファレンスとして受光して感度補正
を行なうようにしたので、複数の受光部の感度にバラツ
キがある場合でも空間分解法に基づく生体内の物理量の
測定を行なうことができる。
定部位に対してそれぞれ異なる位置から測定光を照射す
る複数の送光部と、その測定部位からの透過散乱光をそ
れぞれ異なる位置で受光する複数の受光部とを備え、各
受光部について、いずれかの送光部の測定光照射に起因
する透過拡散光をリファレンスとして受光して感度補正
を行なうようにしたので、複数の受光部の感度にバラツ
キがある場合でも空間分解法に基づく生体内の物理量の
測定を行なうことができる。
【００２６】本発明の一態様では、２つの送光部を備
え、第１の受光部を第１の送光部からの第１の距離だけ
離れ、かつ第２の送光部から第２の距離だけ離れた位置
に配置し、第２の受光部を第１の送光部からの第２の距
離だけ離れ、かつ第２の送光部から第１の距離だけ離れ
た位置に配置し、第１の送光部から第１の受光部に入る
信号をI11、第２の受光部に入る信号をI12、第２の送光
部から第１の受光部に入る信号をI21、第２の受光部に
入る信号をI22とするとき、演算部により、第１の受光
部位置における吸光度と第２の受光部位置における吸光
度との差を１/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝により
求めるようにしたので、各受光部の感度差に関係なく、
酸素飽和度の測定を行なうことができる。
え、第１の受光部を第１の送光部からの第１の距離だけ
離れ、かつ第２の送光部から第２の距離だけ離れた位置
に配置し、第２の受光部を第１の送光部からの第２の距
離だけ離れ、かつ第２の送光部から第１の距離だけ離れ
た位置に配置し、第１の送光部から第１の受光部に入る
信号をI11、第２の受光部に入る信号をI12、第２の送光
部から第１の受光部に入る信号をI21、第２の受光部に
入る信号をI22とするとき、演算部により、第１の受光
部位置における吸光度と第２の受光部位置における吸光
度との差を１/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝により
求めるようにしたので、各受光部の感度差に関係なく、
酸素飽和度の測定を行なうことができる。
【００２７】本発明の他の態様では、２つの送光部と複
数の受光部を備え、受光部を第１の送光部から等距離
で、かつ第２の送光部からの距離が異なる位置にそれぞ
れ配置し、第１の送光部から第１の受光部に入る信号を
I11、第２の受光部に入る信号をI12、第２の送光部から
第１の受光部に入る信号をI21、第２の受光部に入る信
号をI22とするとき、演算部により、第１の受光部位置
における吸光度と第２の受光部位置における吸光度との
差を log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ により求めるようにしたので、各受光部の感度差に関係
なく、酸素飽和度の測定を行なうことができる。
数の受光部を備え、受光部を第１の送光部から等距離
で、かつ第２の送光部からの距離が異なる位置にそれぞ
れ配置し、第１の送光部から第１の受光部に入る信号を
I11、第２の受光部に入る信号をI12、第２の送光部から
第１の受光部に入る信号をI21、第２の受光部に入る信
号をI22とするとき、演算部により、第１の受光部位置
における吸光度と第２の受光部位置における吸光度との
差を log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ により求めるようにしたので、各受光部の感度差に関係
なく、酸素飽和度の測定を行なうことができる。
【図１】プローブにおける送光部及び受光部の配置例を
示す平面図であり、（Ａ）は直線型、（Ｂ）及び（Ｃ）
は長方形型を示す。
示す平面図であり、（Ａ）は直線型、（Ｂ）及び（Ｃ）
は長方形型を示す。
【図２】本発明が適用される生体測定装置の一例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】プローブにおける送光部及び受光部の他の配置
例を示す平面図である。
例を示す平面図である。
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ レーザダイオード ３ 光源駆動部 ５ ＣＰＵ ７ プローブ ９，１１ 光ファイバ １３，１５ フォトダイオード １７，１９ 信号線 ２１ アンプ ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２５ 表示部 ２７ フロッピーディスクドライブ ２９ 記憶部 ３１ キーボード ３３ 出力端子
Claims (6)
- 【請求項１】 送光部から生体の測定部位に測定光を照
射し測定部位からの透過散乱光を受光部で受光して生体
内の物理量を無侵襲で測定する生体測定装置において、 １ヵ所の測定部位に対してそれぞれ異なる位置から測定
光を照射する複数の送光部と、 前記測定部位からの透過散乱光をそれぞれ異なる位置で
受光する複数の受光部と、を備えたことを特徴とする生
体測定装置。 - 【請求項２】 ２つの送光部を備え、前記複数の受光部
は、第１の送光部からの第１の距離だけ離れ、かつ第２
の送光部から第２の距離だけ離れた位置と、第１の送光
部からの第２の距離だけ離れ、かつ第２の送光部から第
１の距離だけ離れた位置にそれぞれ配置されている請求
項１に記載の生体測定装置。 - 【請求項３】 ２つの受光部を備え、第１の受光部は第
１の送光部からの第１の距離だけ離れ、かつ第２の送光
部から第２の距離だけ離れた位置に配置され、第２の受
光部は第１の送光部からの第２の距離だけ離れ、かつ第
２の送光部から第１の距離だけ離れた位置に配置されて
おり、 第１の送光部から第１の受光部に入る信号をI11、第２
の受光部に入る信号をI 12、第２の送光部から第１の受
光部に入る信号をI21、第２の受光部に入る信号をI22と
するとき、第１の受光部位置における吸光度と第２の受
光部位置における吸光度との差を １/２log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ により求める演算部を備えている請求項２に記載の生体
測定装置。 - 【請求項４】 ２つの送光部を備え、前記複数の受光部
は、第１の送光部から等距離で、かつ第２の送光部から
の距離が異なる位置にそれぞれ配置されている請求項１
に記載の生体測定装置。 - 【請求項５】 ２つの受光部を備え、 第１の送光部から第１の受光部に入る信号をI11、第２
の受光部に入る信号をI 12、第２の送光部から第１の受
光部に入る信号をI21、第２の受光部に入る信号をI22と
するとき、第１の受光部位置における吸光度と第２の受
光部位置における吸光度との差を log｛(I12・I21)/(I11・I22)｝ により求める演算部を備えている請求項４に記載の生体
測定装置。 - 【請求項６】 前記物理量が酸素飽和度である請求項１
から５に記載の生体測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144533A JP2001321360A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 生体測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144533A JP2001321360A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 生体測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001321360A true JP2001321360A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=18651178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000144533A Pending JP2001321360A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | 生体測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001321360A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7254427B2 (en) | 2003-09-24 | 2007-08-07 | Hitachi, Ltd. | Optical measurements apparatus and blood sugar level measuring apparatus using the same |
| US8021364B2 (en) * | 2003-04-11 | 2011-09-20 | Martin Nolde | Rasp attachment for a motor-driven surgical hand-held device |
| JP2013116210A (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Seiko Epson Corp | 脈波測定装置 |
| WO2015126154A1 (ko) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 이동화 | 생체신호 감지장치 |
| KR20210076662A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 서울대학교산학협력단 | 박동이 없는 체외순환회로용 혈중 산소포화도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
-
2000
- 2000-05-17 JP JP2000144533A patent/JP2001321360A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8021364B2 (en) * | 2003-04-11 | 2011-09-20 | Martin Nolde | Rasp attachment for a motor-driven surgical hand-held device |
| US7254427B2 (en) | 2003-09-24 | 2007-08-07 | Hitachi, Ltd. | Optical measurements apparatus and blood sugar level measuring apparatus using the same |
| JP2013116210A (ja) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Seiko Epson Corp | 脈波測定装置 |
| WO2015126154A1 (ko) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 이동화 | 생체신호 감지장치 |
| KR20210076662A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 서울대학교산학협력단 | 박동이 없는 체외순환회로용 혈중 산소포화도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
| WO2021125672A1 (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 서울대학교 산학협력단 | 박동이 없는 체외순환회로용 혈중 산소포화도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
| KR102348184B1 (ko) * | 2019-12-16 | 2022-01-05 | 서울대학교 산학협력단 | 박동이 없는 체외순환회로용 혈중 산소포화도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 |
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