JP2005199069A - 生体光子測定を介した血流測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生体光子を放出して血液が流れう血管を備えた生体の血流を測定するための装置及び方法を提供する。
【解決手段】生体から発生する生体光子を測定するために生体の所定部位に位置する検出装置及び該検出装置により測定された生体光子を演算してその演算された値を表示するための表示装置を含む装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は血流を測定するための装置及び方法に係り、さらに詳細には生体光子の測定を介して血流を測定するための装置及び方法に関する。

現代人の健康を脅かす多くの疾患のうち最も致命的なものとして癌と脳卒中とを始めとする循環器疾患が挙げられる。このうち脳卒中は動脈硬化症が進んで脳の血管壁にコレステロールなどがたまり、血管が狭くなったりふさがって発生する。動脈硬化部位には血栓（血管内の血液凝固物）が生成されるが、身体の他の部位、特に心臓及びその周辺の器官でも血栓が発生する。この時、精神的なストレスは心臓に入っていく血流量を減少させて心臓病による死亡危険を高める。

一般的に、心臓に血液を送る冠状動脈の少なくとも１ヵ所が５０％ほど狭くなっているか、心臓麻痺を一回以上経験した患者にこのような現象が起きる。
虚血性脳卒中は血液循環障害により、「完全虚血」と「部分虚血」とに分類できる。完全虚血時には、脳局所部位の血液循環が完全に遮断されて脳の一部分が死ぬ現象、すなわち「脳梗塞」が発生する。脳梗塞の部位は、その機能を蘇生させられないために、脳梗塞による障害は永久的に残って大きい障害として作用しうる。

一過性虚血発作は、脳の血液供給が減少し、一時的に局所的に神経学的症状が現れるものであり、一時的という点で脳卒中と区別される。脳卒中と同じ症状を示すが、普通の状態が数分間持続して、そのうちになくなるという点で差がある。一過性虚血発作は脳の血流に障害があり、その後脳卒中が発生しうる場合、外部から印加した超音波の変化を利用して血流を測定し、脳卒中発生の危険性を警告するものである。

血流量や血流の変化を測定する現在までの方法は、ドップラー効果を利用する方法と電磁気誘導を利用する方法とに分けられる。また、ドップラー効果を利用する方法は、大きくレーザを使用する場合と超音波を使用する場合とに分けられる。血管内部を流れる血液の速度を測定するレーザドップラー血流計の場合、グラスファイバを血管内部に挿入してレーザを照射し、反射光の波長変化を利用して血液が流れる速度を精密に測定する。超音波血流計の場合、外部から印加した超音波の変化を利用して血流を測定し、その根本原理はレーザドップラー血流計の場合と同じである。一方、電磁気血流計は血管に磁界を印加した後で血液に生じる起電力を検出して血流量、流速などを測定する電磁気誘導測定装置である。

しかし、前述の全ての測定装置は基本的に人体刺激や皮膚内外の組織による信号の変化があるので精密な測定ができない。そして、体積が大きくて使用と設置とが不便であって家庭用や携帯用にするには限界がある。

従って、本発明の目的は、生体光子を放出して血液が流れる血管を備えた生体の生体光子測定を介して血流を測定するための装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は生体光子を放出して血液が流れる血管を備えた生体の生体光子測定を介して血流を測定するための方法を提供することである。

本発明の一類型は、生体光子を放出して血液が流れる血管を備えた生体の血流を測定するための装置に係り、前記生体光子を測定するために前記生体の所定部位に位置する検出器と、前記検出装置により測定された生体光子を演算してその演算値を表示するための信号処理器とを含む生体光子測定を介した血流測定装置を提供することである。
本発明の他の類型は、生体光子を放出して血液が流れる血管を備えた生体の血流を測定するための方法に係り、光受容器を利用して生体光子を受け入れる段階と、受け入れられた生体光子を電気的信号に変更して増幅する段階と、増幅された信号を既設定の値と比較する段階と、比較された値を測定者に表示する段階とを含む生体光子測定を介した血流測定方法を提供するものである。

望ましい態様による生体光子測定を介した血流測定装置は、前記検出装置がシャッタをさらに含むことを特徴として暗室で動作させることを特徴とする。
また、望ましい態様による生体光子測定を介した血流測定装置は、検出器に電源を供給するための電源供給装置と、検出器を三次元的に制御可能に構成された移動装置と、検出器から検出された生体光子を電気的信号に変換した後、電気的信号に変換された信号を増幅するためのプリアンプとをさらに含むことを特徴とする。

また、本発明の望ましい態様による移動装置は、スタンドと、スタンド上に固定されている支持台と、スタンドに固定された支持台に付着され、前記検出装置を三次元的に制御できるように設計された移動アームとを含むことを特徴とする。
また、生体光子測定を介した血流測定方法は、比較値が既設定の臨界値Ｉ_ｔｈより大きくなれば、測定者に警告信号を発送する段階をさらに含むことを特徴とする。

本発明の望ましい態様によれば、人体の状態によって変わる生体光子を生体信号とし、外部のいかなる物理的、化学的、生理学的刺激を与えずとも血流の流れに対する情報を提供できる。
また、従来の血流計は準備時間が長くかかることにより費用がかさむ一方、本発明は簡単な装置を使用して簡単な方法を使用するので相対的に費用があまりかからないという長所がある。

また、本発明によれば、リアルタイム測定が可能となり、被検者に対してフィードバックが直ちになされるので、人体状態による即刻な措置が可能である。
また、本発明は生体光子を最終的に電気的信号に転換させることにより、さまざまな通信手段と直接的な連結が可能であり、これにより遠隔治療と個人の身体状態に対するデータ蓄積とが容易である。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態による生体光子測定を介した血流測定装置及び方法を詳細に説明する。
図１は本発明の望ましい実施形態であり、生体光子測定を介した血流測定装置を説明するための概略図である。

図１に図示されたように、生体光子測定を介した血流測定装置１００は、血流測定装置１００に電源を供給するためのパワーサプライ１０２と、測定対象１１０から発生する生体光子を測定するための、例えば光増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）のような光検出器１２０と、測定された生体光子を電気的信号に変換して変換された信号を増幅するためのプリアンプ１０６と、増幅された信号を利用して生体光子を計算する信号処理器１０８と、光検出器１２０を移動させるための移動アーム１２２と、移動アーム１２２を支持するための支持台１２４と、スタンド１２６とを含む。光検出器１２０にはシャッタ１２１が付着されているので、これは光検出器１２０に入射される光量を調節するためのものである。

本発明の望ましい実施形態によれば、スタンド１２６に固定された支持台１２４に付着された移動アーム１２４を介して、三次元的に移動可能な光検出器１２０を調節して、人体のような生体からなる測定対象１１０に接触させる。
その後、あらかじめターンオンされている光検出器１２０に付着されたシャッタ１２１を開放する。シャッタ１２１は測定が始まるまで閉じられているが、これは光検出器１２０が一般的な室内電灯に露出されれば損傷を受けるほどに鋭敏なためである。

本発明の望ましい実施形態に使われる光検出器１２０は、星の明るさの百万分の一ほどに微弱な光である生体光子を測定できるようになっているが、このような生体光子は一般的な方法では測定が不可能である。また、このように微弱な生体光子を測定するためには、外部の光が完全に遮断された暗室で測定することが望ましい。
本発明は、人体の状態によって生体光子が異なって出てくることに着眼してなされたものである。本発明の望ましい実施形態で使われる光検出器１２０は、一般的に固体に適用される測定器であり、１つの光子を百万倍ほど増幅して測定するので、超微弱光を測定する目的で製作される、例えば、光増倍管であることが望ましい。このような光増倍管１２０は、入射光子の個数を測定できるので、単光子測定であると見ることもできる。

光検出器１２０によって測定された生体光子は、プリアンプ１０６を介して信号処理器１０８に表示され、測定者にその測定結果をリアルタイムでディスプレイできる。この時、プリアンプ１０６は、光検出器１２０によって測定された生体光子を電気的信号に変更した後で増幅する。
本発明の望ましい実施形態によれば、生体光子の測定は、環境に対する補正のために、暗レベルを測定した後でほぼ３０秒間行われることが望ましい。

また、本発明による血流測定装置は、通信装置１１２をさらに含むこともある。通信装置１１２は、生体光子の測定結果を遠隔地に伝達することにより、遠隔治療及び個人の健康状態に対する情報を保存することが可能になる。
一方、本発明の望ましい実施形態によって実験した結果として、血流の圧力変化によって測定された生体光子放出量の相関関係は、次の表１のようである。

表１によれば、血流の圧力が高まるほど生体光子の放出量が少なくなるということが分かる。従って、本発明の望ましい実施形態による生体光子測定を介した血流測定装置１００を利用すれば、生体から発生する生体光子を測定でき、前記測定された生体光子を介して血流の状態を予測できる。このように予測された結果で人体の疾病を診断し、かつ健康状態を予測できる。

図２は、本発明によって図１に図示された生体光子測定を介した血流測定装置が行う生体光子測定を介した血流測定方法を説明するためのフローチャートである。図２を参照すれば、生体光子測定を介した血流測定方法は段階Ｓ１０ないしＳ６０を含む。
以下で、図１に図示された生体光子測定を介した血流測定装置１００を参照し、図２に図示された生体光子測定を介した血流測定方法を説明する。

段階Ｓ１０で、測定者は移動アーム１２２を調節して光検出器１２０を測定しようとする生体に整列させた後、シャッタ１２１を開放して生体光子を受け入れる。
その後に段階Ｓ２０で、光検出器１２０によって受け入れられた生体光子は、プリアンプ１０６によって電気的信号に変更された後で増幅され、信号処理器１０８に出力される。

次の段階として段階Ｓ３０で、信号処理器１０８によってプリアンプ１０６で変換された電気的信号によって単位時間当たりの光子数Ｉ_Ｄが計算される。
次に段階Ｓ４０で、Ｉ_Ｄを利用して測定されている生体の異常状態を次の式１によって判別する。

ここで、Ｉ_ｒｅｆは。測定する対象の生体に対して測定前に数日にわたって生体光子を測定して計算された平均測定値に該当する。そして、Ｉ_Ｄは測定された単位時間当たりの生体光子の数を示し、Ｉ_ｔｈは既設定の臨界値である。もしＩ_ｔｈを２０と定めれば、測定されたＩ_Ｄの値が平均測定値の±２０％を超えるようになる場合、式１による計算値はＩ_ｔｈを超えるようになる。

段階Ｓ４０で判断された値が既設定の臨界値Ｉ_ｔｈを超えない場合、段階Ｓ５０で、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）のような表示装置（図示せず）を介して、測定されたデータ及び解釈値を表示できる。
一方、段階Ｓ４０で判断された値が既設定の臨界値Ｉ_ｔｈを超える場合には、段階Ｓ６０で、測定者にアラーム音のような警告信号を伝送した後、表示装置を介して測定されたデータ及び解析値を表示する。この時、解析値には測定対象の生体の血流異常が発生することを示す内容と、可能な疾病や異常現象を分析した値とを表示することも可能である。

本発明によれば、段階Ｓ７０で、放出された生体光子の分析結果を通信装置１１２を介して追加的に伝達することもできる。
本発明は、図面に図示された実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならばこれから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、詳細な説明の範囲内で決まるものではなく、特許請求の範囲により決まるものである。

本発明は、人体の状態によって変わる生体光子の測定を介して外部のいかなる物理的、化学的、生理学的刺激を与えずとも血流の流れに対する情報を得られる血流計を製造するのに利用できる。

本発明の望ましい実施形態に係り、生体光子測定を介した血流測定装置を説明するための概略図である。 本発明の望ましい実施形態に係り、生体光子測定を介した血流測定方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１００…血流測定装置
１０２…パワーサプライ
１０６…プリアンプ
１０８…信号処理器
１１０…測定対象
１２０…光検出器
１２２…移動アーム
１２４…支持台
１２６…スタンド

Claims (14)

1. 生体光子を放出して血液が流れる血管を備えた生体の血流を測定するための装置において、
   前記生体光子を測定するために前記生体の所定部位に位置する検出器と、
   前記検出装置により測定された生体光子を演算して、その演算値を表示するための信号処理器と
   を含むことを特徴とする生体光子測定を介した血流測定装置。
2. 前記検出器は、光量を調節するためのシャッタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
3. 前記検出器を暗室で動作させることを特徴とする請求項１に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
4. 前記検出器は、光増倍管であることを特徴とする請求項１に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
5. 前記検出器に電源を供給するための電源供給装置と、
   前記検出器を三次元的に制御可能に構成された移動装置と、
   前記検出器から検出された生体光子を電気的信号に変換した後、前記電気的信号に変換された信号を増幅するためのプリアンプと
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
6. 前記移動装置は、
   スタンドと、
   前記スタンド上に固定されている支持台と、
   前記スタンドに固定された前記支持台に付着され、前記検出装置を三次元的に制御できるように設計された移動アームと
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
7. 前記信号処理器は、ディスプレイ装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
8. 生体光子放出の分析結果を伝送するための通信装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の生体光子測定を介した血流測定装置。
9. 生体光子を放出して血液が流れる血管を備えた生体の血流を測定するための方法において、前記方法は、
   検出器を利用して生体光子を受け入れる段階と、
   受け入れられた生体光子を電気的信号に変更して増幅する段階と、
   前記増幅された信号を既設定の値と比較する段階と、
   前記比較された値を測定者に表示する段階と
   を含むことを特徴とする生体光子測定を介した血流測定方法。
10. 前記増幅された信号を既設定の値と比較する段階が次の関係式によって行われ、
    

    

    ここで、Ｉ_Ｄは時間当り測定された生体光子の個数であり、Ｉ_ｒｅｆは測定前前記測定しようとする生体に対して数日間測定した平均値を示し、Ｉ_ｔｈは既設定の臨界値を示すことを特徴とする請求項９に記載の生体光子測定を介した血流測定方法。
11. 前記比較値がＩ_ｔｈより大きくなれば、測定者に警告信号を発送する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の生体光子測定を介した血流測定方法。
12. 前記生体光子を測定する段階は、
    所定の生体部分近辺に検出器を位置させる段階と、
    検出器のシャッタを開放する段階と、
    検出器により生体光子を受け入れる段階と
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の生体光子測定を介した血流測定方法。
13. 前記生体光子の測定は暗室で行われることを特徴とする請求項９に記載の生体光子測定を介した血流測定方法。
14. 通信装置を利用して比較された値を伝送する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の生体光子測定を介した血流測定方法。
    

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