JP2003265446A - 光を利用した診断方法及び装置 - Google Patents

光を利用した診断方法及び装置

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JP2003265446A JP2003056223A JP2003056223A JP2003265446A JP 2003265446 A JP2003265446 A JP 2003265446A JP 2003056223 A JP2003056223 A JP 2003056223A JP 2003056223 A JP2003056223 A JP 2003056223A JP 2003265446 A JP2003265446 A JP 2003265446A
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Gil-Won Yoon
吉源 尹
Hong-Sig Kim
泓植 金
Kye-Jin Jeon
桂珍 全
Jong-Youn Lee
宗淵 李
Kun-Kook Park
建國 朴
Su-Jin Kim
秀珍 金
Hoon-Jong Jwa
訓宗 左
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光を利用した診断方法及びその装置に係り、
特に光を利用してヘモグロビン濃度及び酸素飽和程度を
測定し、脈拍数及び呼吸数を測定し、血管の老化程度を
測定する方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 ユーザから診断命令を入力されて診断制
御信号を発する制御部、前記診断制御信号により２つ以
上の入射光を発する測定光生成部、測定対象を透過した
前記入射光を電気信号に変換する受光部及び前記電気信
号を提供されて所定の診断結果情報を発生させるデータ
処理部を含むことを特徴とする。よって、採血せずとも
非浸湿的にヘモグロビン濃度、酸素飽和度、呼吸数、脈
拍数、血管の年齢推定を同時に測定できる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を利用した診断
方法及びその装置に係り、特に光を利用してヘモグロビ
ン濃度及び酸素飽和程度を測定し、脈拍数及び呼吸数を
測定し、血管の老化程度を測定する方法及びその装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素の供給に責任を担うということが赤
血球内に含まれたヘモグロビンの役割であり、人体にあ
る各細胞の機能を正常に保持するのに必須である。もし
酸素量が減少すれば組織の細胞内のエネルギー代謝が制
限され、長時間酸素が供給されない場合に人体活動が停
止することもありうる。かかるヘモグロビン数値を測定
することにより貧血を診断でき、献血しようとする人が
献血できるか否かということと献血量を決定するのに使
用できる。
【０００３】また、交通事故など応急出血患者及び手術
患者はヘモグロビンの濃度、酸素飽和度、分当たり脈拍
数、分当たり呼吸数、血管の老化程度などをリアルタイ
ムでモニタリングすることにより患者の状態を把握する
必要があり、一般家庭で女性、子供、妊婦、青少年など
が随時濃度を測定できるようにする。
【０００４】従来には、医療機関にて治療や疾病予防を
目的に採血して化学的にそれを分析してヘモグロビンの
濃度などを測定し、脈拍数または呼吸数及び血管の老化
程度測定は専門家を介してこそ測定され、一般人が簡便
にそれを測定できない問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明がなそうとする
技術的課題は、光を利用してヘモグロビン濃度及び酸素
飽和度、脈拍術、呼吸術及び血管の老化程度を測定でき
る方法及びその装置を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めの本発明による光を利用した診断装置は、ユーザから
診断命令を入力され、診断結果情報をユーザに提供する
入出力部と、入出力部から診断命令を伝達され、制御信
号を発する制御部と、制御信号により２つ以上の入射光
を発する測定光生成部と、測定対象を透過した入射光を
受信して電気信号に変換する受光部と、電気信号を提供
されて所定の診断結果情報を発生させるデータ処理部と
を含む。
【０００７】また、本発明の光を利用した診断装置の測
定光生成部は、制御部から制御信号を入力されてアナロ
グ信号に変換するＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ）／Ａ（Ａｎａｌ
ｏｇ）変換部と、アナログ信号に変換された制御信号に
より入射光を発するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉ
ｎｇ Ｄｉｏｄｅ）駆動部と、発せられた入射光を測定
対象に照射する光照射部とを含むことが望ましい。
【０００８】また、本発明の光を利用した診断装置の受
光部は、測定対象を透過した入射光の光度を検出して電
気的信号に変換する光検出部と、入射光の光度を示す電
気的信号に含まれている高周波成分を除去する低域フィ
ルタ部と、高周波成分が除去された入射光の光度を示す
アナログ電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
部とを含むことが望ましい。
【０００９】また、本発明の光を利用した診断装置のデ
ータ処理部は、受光部から入射光の光度を示す電気信号
を提供され、測定光生成部から発せられた入射光の光度
値に対する受光部で受光された入射光の光度値の比率値
を入射光の波長別に計算する比率計算部と、比率値とヘ
モグロビン濃度値との関連性に基づいてヘモグロビンの
濃度値を求め、ヘモグロビンの濃度値に基づいて酸素飽
和度値を求めるヘモグロビン濃度及び酸素飽和度計算部
とを含むことが望ましい。
【００１０】また、本発明の光を利用した診断装置のデ
ータ処理部は、受光部から入射光の光度を示す電気信号
を提供されて人間の分当たり脈拍数周期に対応する脈波
信号を抽出し、抽出された脈波信号のピーク値間の平均
時間差値に基づいて分当たり脈拍数を求めることが望ま
しい。
【００１１】また、本発明の光を利用した診断装置のデ
ータ処理部は、受光部から入射光の光度を示す電気信号
を提供されて人間の分当たり呼吸数周期に対応する呼吸
信号を抽出し、抽出された呼吸信号のピーク値間の平均
時間差値に基づいて分当たり呼吸数を求めることが望ま
しい。
【００１２】また、本発明の光を利用した診断装置のデ
ータ処理部は、受光部から入射光のデジタル光度を示す
電気信号を提供されて人間の分当たり脈拍数周期に対応
する第１脈波信号を抽出した後、抽出された脈波信号を
微分して求めた第２脈波信号の変曲点の大きさを利用し
て血管老化診断指数を求め、血管老化診断指数と血管の
老化程度値との相関関係を利用して測定対象の血管の老
化程度を測定することが望ましい。
【００１３】一方、本発明の光を利用した診断方法は
（ａ）ユーザから診断命令を入力される段階と、（ｂ）
診断命令により制御信号を発する段階と、（ｃ）制御信
号により２つ以上の入射光を発する段階と、（ｄ）入射
光を測定対象に照射して測定対象を透過した入射光の光
度を測定して電気信号に変換する段階と、（ｅ）電気信
号を処理して所定の診断結果情報を発生させる段階とを
含む。
【００１４】また、本発明の光を利用した診断方法の
（ｃ）段階は、（ｃ１）制御信号を入力されてアナログ
信号に変換する段階と、（ｃ２）制御信号により前記入
射光を発する段階と、（ｃ３）発せられた入射光を測定
対象に照射する段階とを含むことが望ましい。
【００１５】また、本発明の光を利用した診断方法の
（ｄ）段階は、（ｄ１）測定対象を透過した入射光の光
度を測定して電気信号に変換する段階と、（ｄ２）入射
光の光度を示す電気信号に含まれている高周波成分を除
去する段階と、（ｄ３）高周波成分が除去された入射光
の光度を示すアナログ電気信号をデジタル信号に変換す
る段階とを含むことが望ましい。
【００１６】また、本発明の光を利用した診断方法の
（ｅ）段階は、（ｅ１）（ｃ）段階から発せられた入射
光の光度値に対する、（ｄ）段階で受光された入射光の
光度値の比率値を前記入射光の波長別に計算する段階
と、（ｅ２）比率値とヘモグロビン濃度値との関連性に
基づいてヘモグロビンの濃度値を求め、ヘモグロビンの
濃度値に基づいて酸素飽和度値を求める段階とを含むこ
とが望ましい。
【００１７】また、本発明の光を利用した診断方法の
（ｅ）段階は、（ｄ）段階で求めた入射光の光度を示す
電気信号から人間の分当たり脈拍数周期に対応する脈波
信号を抽出し、抽出された脈波信号のピーク値間の平均
時間差値に基づいて分当たり脈拍数を求めることが望ま
しい。
【００１８】また、本発明の光を利用した診断方法の
（ｅ）段階は、（ｄ）段階で求めた前記入射光の光度を
示す電気信号から人間の分当たり呼吸数周期に対応する
呼吸信号を抽出し、抽出された呼吸信号のピーク値間の
平均時間差値に基づいて分当たり呼吸数を求めることが
望ましい。
【００１９】また、本発明の光を利用した診断方法の
（ｅ）段階は、（ｄ）段階で求めた入射光の光度を示す
電気信号から人間の分当たり脈拍数周期に対応する第１
脈波信号を抽出した後、抽出された第１脈波信号を微分
して求めた第２脈波信号の変曲点の大きさを利用して血
管老化診断指数を求め、血管老化診断指数と血管の老化
程度値との相関関係を利用して測定対象の血管の老化程
度を測定することが望ましい。また、本発明の光を利用
した診断方法は（ｆ）前記診断結果情報をユーザに提供
する段階をさらに含むことが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
及び本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図１
は、本発明による光を利用した診断装置の全体構成図で
ある。本発明による光を利用した診断装置は入出力部１
０１、制御部１０２、測定光生成部１０３、受光部１０
４、データ処理部１０５を含み、それらの機能は次の通
りである。
【００２１】入出力部１０１は、ユーザから血液中のモ
グロビン濃度及び酸素飽和度、脈拍数、呼吸数、血管の
老化程度のうちいずれの項目を測定するのか測定項目を
入力される役割を果たし、測定結果情報をユーザに提供
する機能を果たす。入出力部１０１の入力手段はボタ
ン、マウス、キーボードなどよりなり、測定結果をユー
ザに提供する手段としてはコンピュータモニタ、ＬＣＤ
（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓａｐｌａｙ）、
その他のディスプレイ装置になり、ＲＳ２３２ポートな
どを介して外部のパソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ
Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｏｓｔａｎｔ）などの機器で前
記の測定結果情報を提供できる。
【００２２】制御部１０２は、前記の入出力部１０１か
ら所定の測定項目に関する測定命令を伝達され、それに
より測定光生成部１０３、受光部１０４、データ処理部
１０５に前記測定項目情報を伝達する役割を果たす。ま
た、本発明による光を利用した診断装置の各構成要素が
正常な動作をしているか否かを点検する役割も果たしう
る。
【００２３】測定光生成部１０３は、前記制御部１０２
から伝達された測定項目情報により所定の波長を有する
２以上の入射光を発する役割を果たし、細部的な構成要
素は図２に示されている。すなわち、測定光生成部１０
３は、前記制御部１０２から伝送されたデジタル制御信
号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２０１、上の
制御信号を伝達されて前記所定の波長を有する２以上の
入射光を発するＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部２０２、
前記ＬＥＤ駆動部２０２から発せられた２以上の入射光
を外部に出力して測定対象に入射させる光照射部２０３
より構成されうる。
【００２４】受光部１０４は、前記測定光生成部１０３
から発せられた入射光のうち測定対象を透過した光の光
度を測定してそれを電気的信号に変換する役割を果た
し、その細部的な構成は図３に示されている。すなわ
ち、受光部１０４は、測定対象を透過した光の光度を測
定して電気的な信号に変換する光検出部３０１、前記光
検出部３０１から測定された電気信号を提供されて高周
波成分を除去する低域フィルタ部３０２、前記低域フィ
ルタ部３０２から高周波成分が除去された測定された光
のアナログ光度信号をデジタル信号に変換する役割を果
たすＡ／Ｄ変換器３０３を含みうる。
【００２５】データ処理部１０５は、前記受光部１０４
で受光された光の光度信号を提供され、これを処理して
血液中のヘモグロビン濃度及び酸素飽和度、脈拍数、呼
吸数及び血管老化程度の測定項目に関する測定結果情報
を発生させる役割を果たし、その細部的な構成は図４に
示されている。
【００２６】図４を参照してデータ処理部１０５の細部
構成要素の機能を説明すれば、データ処理部１０５はデ
ータ貯蔵部４０６、比率計算部４０１、ヘモグロビン濃
度及び酸素飽和度計算部４０２、脈拍数計算部４０３、
呼吸数計算部４０４、血管老化度計算部４０５を含むこ
とができ、それぞれの機能は次の通りである。
【００２７】上の比率計算部４０１は、上の受光部１０
４から前記入射光のデジタル光度信号を提供され、測定
光生成部１０３から測定対象に照射された入射光の光度
値に対する前記受光部１０４で受光された入射光の光度
値の比率値を前記入射光の波長別に計算する機能を果た
す。
【００２８】ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度計算部４
０２は、前記比率計算部４０１で計算された比率値とヘ
モグロビン濃度値との関連性に基づいて、ヘモグロビン
の濃度値を求め、前記のヘモグロビンの濃度値に基づい
て酸素飽和度値を求める機能を果たす。本発明に適用さ
れるヘモグロビンの濃度及び酸素飽和度を測定する方法
は本願の出願人と同一人である三星電子（株）が出願し
た出願番号２００１−２１１２４に開示されている方法
と同じ方法により、上の出願番号２００１−２１１２４
の明細書にそれに関して詳細に開示されているので、本
明細書ではそれに関する詳細な説明は省略する。
【００２９】なお、ヘモグロビン濃度が求められた後で
酸素飽和度を求める方法を説明すれば次の通りである。
酸素飽和度というのは総ヘモグロビン濃度に対して酸素
と結合した酸化ヘモグロビン濃度の百分率で体内細胞の
機能が正常に保持されるための酸素が血液中に飽和にな
っている量を定量的に示す方法である。酸素飽和度を測
定するために、生体組織に赤色光と赤外光とを透過させ
て動脈血の脈動成分に対する波長別の吸光度を求めてそ
の値の割合として計算される。人体に照射された光の吸
収は一定の透過経路を有する骨、生体組織などの非脈動
成分により大部分なされ、この成分の１〜２％ほどの量
が動脈血の脈動成分により吸収される。
【００３０】透過光の光度から各波長別上の脈動成分か
ら吸収された入射光の量と非脈動成分から吸収された入
射光の量とを求められるが、赤色光及び赤外光の２波長
から非脈動成分により吸収された入射光の量と脈動成分
により吸収された入射光の量との比は動脈血中に存在す
るヘモグロビンに対する光の吸収を示す。結局、両波長
の入射光が吸収された量の割合から酸素飽和度を決定で
きる。
【００３１】脈拍数計算部４０３は、前記の受光部１０
４から前記入射光のデジタル光度信号を提供されて人間
の分当たり脈拍数周期に該当する周波数を有する脈波信
号を抽出し、前記抽出された脈波信号のピーク値間の平
均時間差値に基づいて分当たり脈拍数を求める機能を果
たす。本発明により分当たり脈拍数を求める方法を詳細
に説明すれば次の通りである。
【００３２】すなわち、脈拍数計算部４０３は受光部１
０４から提供された測定対象（例えば、指）の所定部位
を順次透過した光の光度に関するデジタル信号（受光信
号）を提供され、前記の受光信号を人間の脈の周期に合
う帯域の信号だけを抽出する。この時、ソフトウェアで
具現されたフィルタプログラムを使用できる。そして、
フィルタを経た受光信号を微分し、曲線の傾きが正から
負に変化する変曲点を探す。変曲点の大きさが初期に指
定したしきい値と比較して大きい場合にピークとして貯
蔵する。検出されたピーク間の平均時間差を計算し、ピ
ーク間の平均時間差を６０秒に換算した時の分当たり脈
拍数を計算する。
【００３３】前記の過程を介して測定された受光信号は
信号処理方法により脈波、速度脈波、加速度脈波に区分
する。一般的に、脈波は元来の波形を検出したものであ
って脈波本来の純粹性を備えており、特性を把握するの
に一助となる。しかし、元来の脈波はその波形が緩慢な
ために変化過程を理解するのに限界がある。かかる短所
を補完するために臨床では元来の脈波を微分して臨床に
活用しもする。これを「速度脈波」と称する。速度脈波
では一般脈波から区別し難い変化過程を理解して分析す
るのに一助となる。現在、市中で販売されている脈振器
でも微分脈波、すなわち速度脈波を利用している。
【００３４】しかし、速度脈波も脈波の変化過程を理解
するのには長所があるが、勢力の変化過程を理解するの
には限界がある。それにより、脈の勢力変化過程をより
具体的に理解するために速度脈波をさらに微分して臨床
に活用しており、それを加速度脈波とする。循環器疾患
を診断するにあたって最近では医工学が急速に進歩する
ことにより、心電図、心音、心臓カテーテル検査などが
大きな比重を占めるようになった。それに比べて脈波に
関しては多くの研究にもかかわらず、波形が単純で脈波
形に影響をおよぼす因子が多いとして脈波は疾患による
情報を十分に伝達できないものと見なされた傾向があ
る。そして、脈波は限定された末梢血管疾患についてだ
けある程度有用な手段に過ぎないと見なされてきた。
【００３５】しかし、腰骨動脈の促進により心臓機能の
低下を測定することが可能であるという事実に基づき、
脈波から心臓予備力の程度や心不全の有無を診断する研
究も行われてきた。ある種類の心臓疾患では血行動態が
正常と異なるために脈波形に特徴的な変化を招くためで
ある。また、脈波は動脈の閉塞性疾患や血管弾性の変化
のような血管疾患においても情報を提供する。
【００３６】かかる脈波の一例が図５に示されている。
図５を参照すれば、参照番号５０１のＰＴＧとして表示
されている波形が脈波であり、参照番号５０２のＳＤＰ
ＴＧとして示された波形が前記の脈波を２回微分した加
速度脈波である。
【００３７】呼吸数計算部４０４は、前記受光部１０４
から前記入射光のデジタル光度信号を提供されて人間の
分当たり呼吸数周期の周波数を有する呼吸信号を抽出
し、前記抽出された呼吸信号のピーク値間の平均時間差
値に基づいて分当たり呼吸数を求める役割を果たす。
【００３８】本発明により分当たり呼吸数を計算する方
法を説明すれば次の通りである。脈波信号で（から）呼
吸率測定のために、呼吸率に該当する周波数帯域の信号
を帯域通過フィルタを介して抽出する。この時使われる
フィルタはソフトウェアで具現されたものを使用でき
る。
【００３９】安定状態にて正常成人の場合に分当たり１
０〜２０回呼吸をし、運動中には約４５回まで増加す
る。従って、呼吸信号は脈波信号の周波数成分に比べて
低い０．１〜０．５Ｈｚの周波数帯域特性を有し、その
周波数帯域の信号を抽出する帯域通過フィルタを使用し
て呼吸信号を分離する。デジタルフィルタを通過した呼
吸成分信号は変曲点測定方法により傾きが正から負に変
化する変曲点を探す。測定された一つの変曲点が一度の
呼吸であるので、その周期を６０秒に換算して分当たり
呼吸数を計算する。
【００４０】血管老化度計算部４０５は、前記受光部１
０４から前記入射光のデジタル光度信号を提供されて人
間の分当たり脈拍数周期に該当する周波数を有する第１
脈波信号である第１信号を抽出した後、前記抽出された
第１信号を微分して求めた第２信号の変曲点の大きさを
利用して血管老化診断指数を求め、血管老化診断指数と
血管の老化程度値との相関関係を利用して、前記測定対
象の血管の老化程度を測定する機能を果たす。
【００４１】本発明により血管の老化程度を測定する方
法を説明すれば次の通りである。再び図５を参照すれ
ば、参照番号５０２の加速度脈波波形にて、ａは心臓の
収縮期が始まる部分であり、ｄは収縮期が終わる部分で
あり、ｅは拡張期に該当する。加速度脈波の各特定変曲
点にてｄ／ａ、ｂ／ａ、ｃ／ａ、ｅ／ａ、（ｂ−ｃ−ｄ
−ｅ）／ａなどの比率値は血管の老化程度を判断するの
に定量的な診断指数として用いられうる。図６は、各診
断指数と年齢とによる相関関係を表したグラフであり、
この結果ではｂ／ａは年齢により線形的に比例してｄ／
ａは反比例する傾向を示していることが分かる。
【００４２】そして、データ貯蔵部４０６は、前記ヘモ
グロビン濃度及び酸素飽和度計算部４０２、脈拍数計算
部４０３、呼吸数計算部４０４、血管老化度計算部４０
５にて計算された測定結果情報を貯蔵して制御部１０２
の制御信号により上の測定結果値を入出力部１０１に出
力する機能を果たす。
【００４３】図７は、本発明による光を利用した診断方
法の順序図である。まず、ユーザから血中ヘモグロビン
濃度及び酸素飽和度、分当たり脈拍数、呼吸数、血管老
化度のうちいずれか一つまたは複数の測定項目を入力さ
れる（７０１）。その後、前記の入力された測定項目に
応じて必要な入射光を発するＬＥＤを駆動させて２つ以
上の相異なる波長を有する入射光を発する（７０２）。
その後、前記発せられた入射光を測定対象、例えば患者
または測定を受けようとする者の指などに照射する（７
０３）。そして、前記の測定対象を透過した光を受光し
（７０４）、受光された光の光度を測定して電気的信号
を発する。その後、ユーザから入力された測定項目の測
定結果情報を生成する。
【００４４】すなわち、前述の過程または方法を介して
ヘモグロビン濃度及び酸素飽和度を求め（７０５）、脈
拍数及び呼吸数を求め（７０６）、血管の老化度測定す
る（７０７）。その後、前記の求めた測定結果情報を貯
蔵したりユーザに提供する（７０８）。
【００４５】図８は、図７のヘモグロビン濃度及び酸素
飽和度を測定する方法の順序図である。すなわち、少な
くとも二つの等吸光波長を含む少なくとも二つの波長を
水の吸光係数がヘモグロビンの吸光係数より低い波長帯
域から選択する（８０１）。その後、選択された波長を
有する入射光を身体の所定部位に順次照射する（８０
２）。そして、身体の所定部位を透過された光を身体上
の単一地点で受光して電気的な信号に変換する（８０
３）。そして、波長別の光減衰度変化量を求め（８０
４）、変化量間の比率を少なくとも一つ求めた後（８０
５）、前記の比率を利用してヘモグロビン濃度を求める
（８０６）。そして、ヘモグロビン濃度を利用して酸素
飽和度を求める（８０７）。
【００４６】図９は、図７の脈拍数を測定する方法の順
序図である。まず、一定時間に収集された脈波波形デー
タをもって帯域通過フィルタを通過させる（９０１）。
そして、フィルタを経た信号を微分する（９０２）。そ
して、傾きが正から負に変化する変曲点を探す（９０
３）。そして、変曲点の大きさが初期に指定した所定値
（しきい値）と比較して大きい場合にはピークとして貯
蔵（９０４）する。そして、検出されたピーク間の平均
時間差を計算した後で（９０５）、ピーク間の平均時間
差を６０秒に換算した時の分当たり脈拍数を計算する
（９０６）。
【００４７】図１０は、図７の呼吸数を測定する方法の
順序図である。まず、一定時間に収集された脈波波形デ
ータをもって帯域通過フィルタを通過させる（１００
１）。そして、フィルタを経た呼吸信号を微分する（１
００２）。そして、傾きが正から負に変化する変曲点を
探す（１００３）。そして、変曲点の大きさが初期に指
定した所定値（しきい値）と比較して大きい場合にはピ
ークとして貯蔵（１００４）する。そして、検出された
ピーク間の平均時間差を計算した後で（１００５）、ピ
ーク間の平均時間差を６０秒に換算した時の分当たり呼
吸数を計算する（１００６）。
【００４８】図１１は、図７の血管老化度を測定する方
法の順序図である。まず、一定時間に収集された脈波波
形データをもって帯域通過フィルタを通過させる（１１
０１）。前記のフィルタを経た信号を２回微分して加速
度脈波を求める（１１０２）。そして、傾きが正から負
にあるいは負から正に変化する変曲点を探す（１１０
３）。そして、前記の変曲点の値に基づいて血管の老化
度を測定する（１１０４）。
【００４９】一方、本発明にて用いられる入射光は入射
光の水に対する吸光係数がヘモグロビンに対する吸光係
数より小さい波長帯域、すなわち１３００nm以下の波長
のうち選択し、ヘモグロビンの形に関係なく、すなわち
ヘモグロビンが還元されたか否か、酸化されたか否かに
関係なく同じ吸収係数を有する波長であるアイソースベ
スティック波長を選択して用いる。かかる基準により本
発明には４２２，４５３，４９９，５２９，５４６，５
６９，５８４，８０５または１３００nmの波長を有する
光が用いられうる。
【００５０】一方、前述の本発明の実施例はコンピュー
タで実行できるプログラムで作成可能であり、コンピュ
ータで読み込める記録媒体を利用して前記プログラムを
動作させる汎用ディジタルコンピュータで具現しうる。
前記コンピュータで読み込める記録媒体はマグネチック
貯蔵媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）デ
ィスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例え
ば、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウエーブ
（例えば、インターネットを介した伝送）のような貯蔵
媒体を含む。
【００５１】これまで本発明についてその望ましい実施
例を中心に説明した。本発明が属する技術分野にて当業
者は本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で
変形された形に具現できることを理解できるであろう。
従って、開示された実施例は限定的な観点でなくて説明
的な観点から考慮さるべきである。本発明の範囲は前述
した説明でなく特許請求の範囲に示されており、それと
同等な範囲内にあるあらゆる差異点は本発明に含まれた
ものと解釈さるべきである。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、採血せずとも非浸湿的
にヘモグロビン濃度、酸素飽和度、呼吸数、脈拍数、血
管の年齢を同時に測定できる効果がある。本発明による
光を利用した診断装置は携帯が可能であって使用が簡便
であり、またヘモグロビンの濃度と酸素飽和度、呼吸、
脈拍に対するリアルタイムモニタリングが可能な効果が
ある。
【００５３】そして、本発明による光を利用した診断装
置はヘモグロビン濃度、酸素飽和度、呼吸数、脈拍数、
血管の年齢を同時に測定するので、従来の各測定項目別
に別途の装置を利用せねばならない不便を解消し、コス
ト側面でも５つの測定項目を一度に測定できるので大幅
なコスト節減をなせる。
【００５４】また、本発明では一つの光検出部だけを使
用するので、測定の正確度を一層高められ、生体内の血
管以外の他の組織の影響をあまり受けずに測定できる効
果を有する。そして、本発明による診断装置に通信機能
を内蔵させてインターネット上にて有線を介して家庭と
病院との直接的な測定結果を病院に通知が可能なので、
病院を尋ねて検査すべき不便を減らせる効果があり、家
庭にいる患者の健康状態を直接家庭で直ちに受けられる
長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による光を利用した診断装置の全体構
成図である。
【図２】 図１の測定光生成部の細部構成図である。
【図３】 図１の受光部の細部構成図である。
【図４】 図１のデータ処理部の細部構成図である。
【図５】 本発明により測定された脈波の一例である。
【図６】 本発明にて適用される血管の老化程度を判断
するのに基礎となる定量的診断指数グラフである。
【図７】 本発明による光を利用した診断方法の順序図
である。
【図８】 図７のヘモグロビン濃度及び酸素飽和度を測
定する方法の順序図である。
【図９】 図７の脈拍数を測定する方法の順序図であ
る。
【図１０】 図７の呼吸を測定する方法の順序図であ
る。
【図１１】 図７の血管老化度を測定する方法の順序図
である。
【符号の説明】
１０１ 入出力部 １０２ 制御部 １０３ 測定光生成部 １０４ 受光部 １０５ データ処理部 ２０１ Ｄ／Ａ変換部 ２０２ ＬＥＤ駆動部 ２０３ 光照射部 ３０３ Ａ／Ｄ変換部 ３０４ 低域フィルタ部 ３０１ 光検出部 ４０１ 比率計算部 ４０２ ヘモグロビン及び酸素飽和度計算部 ４０３ 脈拍数計算部 ４０４ 呼吸数計算部 ４０５ 血管老化度計算部 ４０６ データ貯蔵部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｂ 5/02 Ａ (72)発明者 全 桂珍 大韓民国京畿道水原市長安区栗田洞516番 地 信一アパート107棟903号 (72)発明者 李 宗淵 大韓民国京畿道龍仁市器興邑上葛里481番 地 上葛住公グリーンビル307棟707号 (72)発明者 朴 建國 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山14− １番地 三星綜合技術院内 (72)発明者 金 秀珍 大韓民国大田広域市寿城区寿城１街249− １番地 (72)発明者 左 訓宗 大韓民国ソウル特別市江北区水踰４洞558 −７番地 Ｆターム(参考） 4C017 AA09 AA10 AA14 AB03 AC27 BC01 BC07 BC11 CC01 DD20 FF30 4C038 KK01 KL05 KL07 KX01 SS08 SX07

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ユーザから診断命令を入力され、診断結
    果情報をユーザに提供する入出力部と、 前記入出力部から診断命令を伝達され、制御信号を発す
    る制御部と、 前記制御信号により２つ以上の入射光を発する測定光生
    成部と、 測定対象を透過した前記入射光を受信して電気信号に変
    換する受光部と、 前記電気信号を提供されて所定の診断結果情報を発生さ
    せるデータ処理部とを含むことを特徴とする光を利用し
    た診断装置。
  2. 【請求項２】 前記測定光生成部は、 前記制御部から制御信号を入力されてアナログ信号に変
    換するＤ／Ａ変換部と、 前記アナログ信号に変換された制御信号により前記入射
    光を発するＬＥＤ駆動部と、 前記発せられた入射光を測定対象に照射する光照射部と
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の光を利用した
    診断装置。
  3. 【請求項３】 前記受光部は、 前記測定対象を透過した入射光の光度を検出して電気的
    信号に変換する光検出部と、 前記入射光の光度を示す電気的信号に含まれている高周
    波成分を除去する低域フィルタ部と、 前記高周波成分が除去された入射光の光度を示すアナロ
    グ電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを
    含むことを特徴とする請求項１に記載の光を利用した診
    断装置。
  4. 【請求項４】 前記データ処理部は、 前記受光部から前記入射光の光度を示す電気信号を提供
    され、前記測定光生成部から発せられた入射光の光度値
    に対する前記受光部で受光された入射光の光度値の比率
    値を前記入射光の波長別に計算する比率計算部と、 前記比率値とヘモグロビン濃度値との関連性に基づいて
    ヘモグロビンの濃度値を求め、前記ヘモグロビンの濃度
    値に基づいて酸素飽和度値を求めるヘモグロビン濃度及
    び酸素飽和度計算部とを含むことを特徴とする請求項１
    に記載の光を利用した診断装置。
  5. 【請求項５】 前記データ処理部は、 前記受光部から前記入射光の光度を示す電気信号を提供
    されて人間の分当たり脈拍数周期に対応する脈波信号を
    抽出し、前記抽出された脈波信号のピーク値間の平均時
    間差値に基づいて分当たり脈拍数を求めることを特徴と
    する請求項１に記載の光を利用した診断装置。
  6. 【請求項６】 前記データ処理部は、 前記受光部から前記入射光の光度を示す電気信号を提供
    されて人間の分当たり呼吸数周期に対応する呼吸信号を
    抽出し、前記抽出された呼吸信号のピーク値間の平均時
    間差値に基づいて分当たり呼吸数を求めることを特徴と
    する請求項１に記載の光を利用した診断装置。
  7. 【請求項７】 前記データ処理部は、 前記受光部から前記入射光のデジタル光度を示す電気信
    号を提供されて人間の分当たり脈拍数周期に対応する第
    １脈波信号を抽出した後、前記抽出された第１脈波信号
    を微分して求めた第２脈波信号の変曲点の大きさを利用
    して血管老化診断指数を求め、血管老化診断指数と血管
    の老化程度値との相関関係を利用して前記測定対象の血
    管の老化程度を測定することを特徴とする請求項１に記
    載の光を利用した診断装置。
  8. 【請求項８】 （ａ）ユーザから診断命令を入力される
    段階と、 （ｂ）前記診断命令により制御信号を発する段階と、 （ｃ）前記制御信号により２つ以上の入射光を発する段
    階と、 （ｄ）前記入射光を測定対象に照射して前記測定対象を
    透過した前記入射光の光度を測定して電気信号に変換す
    る段階と、 （ｅ）前記電気信号を処理して所定の診断結果情報を発
    生させる段階とを含むことを特徴とする光を利用した診
    断方法。
  9. 【請求項９】 前記（ｃ）段階は、 （ｃ１）前記制御信号を入力されてアナログ信号に変換
    する段階と、 （ｃ２）前記制御信号により前記入射光を発する段階
    と、 （ｃ３）前記発せられた入射光を測定対象に照射する段
    階とを含むことを特徴とする請求項８に記載の光を利用
    した診断方法。
  10. 【請求項１０】 前記（ｄ）段階は、 （ｄ１）前記測定対象を透過した入射光の光度を測定し
    て電気信号に変換する段階と、 （ｄ２）前記入射光の光度を示す電気信号に含まれてい
    る高周波成分を除去する段階と、 （ｄ３）前記高周波成分が除去された入射光の光度を示
    すアナログ電気信号をデジタル信号に変換する段階とを
    含むことを特徴とする請求項８に記載の光を利用した診
    断方法。
  11. 【請求項１１】 前記（ｅ）段階は、 （ｅ１）前記（ｃ）段階から発せられた入射光の光度値
    に対する前記（ｄ）段階で受光された入射光の光度値の
    比率値を前記入射光の波長別に計算する段階と、 （ｅ２）前記比率値とヘモグロビン濃度値との関連性に
    基づいてヘモグロビンの濃度値を求め、前記ヘモグロビ
    ンの濃度値に基づいて酸素飽和度値を求める段階とを含
    むことを特徴とする請求項８に記載の光を利用した診断
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記（ｅ）段階は、 前記（ｄ）段階で求めた入射光の光度を示す電気信号か
    ら人間の分当たり脈拍数周期に対応する脈波信号を抽出
    し、前記抽出された脈波信号のピーク値間の平均時間差
    値に基づいて分当たり脈拍数を求めることを特徴とする
    請求項８に記載の光を利用した診断方法。
  13. 【請求項１３】 前記（ｅ）段階は、 前記（ｄ）段階で求めた前記入射光の光度を示す電気信
    号から人間の分当たり呼吸数周期に対応する呼吸信号を
    抽出し、前記抽出された呼吸信号のピーク値間の平均時
    間差値に基づいて分当たり呼吸数を求めることを特徴と
    する請求項８に記載の光を利用した診断方法。
  14. 【請求項１４】 前記（ｅ）段階は、 前記（ｄ）段階で求めた前記入射光の光度を示す電気信
    号から人間の分当たり脈拍数周期に対応する第１脈波信
    号を抽出した後、前記抽出された第１脈波信号を微分し
    て求めた第２脈波信号の変曲点の大きさを利用して血管
    老化診断指数を求め、血管老化診断指数と血管の老化程
    度値との相関関係を利用して前記測定対象の血管の老化
    程度を測定することを特徴とする請求項８に記載の光を
    利用した診断方法。
  15. 【請求項１５】 （ｆ）前記診断結果情報をユーザに提
    供する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記
    載の光を利用した診断方法。
  16. 【請求項１６】 請求項８ないし請求項１５のうちいず
    れか１の方法をコンピュータで実行するためのプログラ
    ムを記録したコンピュータで読み込める記録媒体。
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