JP2009268707A - 生体光計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 そこで,本発明では,脳の局所的血液量変化から,心拍基本波成分および呼吸成分および脳血液動態信号に載る生体揺らぎ成分を抽出して,それらの性質からプローブ装着状態を判断し,その結果を表示する。
【選択図】 図1
Description
(S401)計測データから脳血液量変動を算出する。
(S402)0.5〜2.0Hzのバンドパスフィルタをかける。
(S403)時系列拍動間隔を算出する。
(S404)拍動間隔または,拍動間隔の逆数の時系列データを3次のスプライン曲線で補間して,心拍数変動データを算出する。
(S405)得られた時系列データを10Hzでサンプリングし,10秒間の平均を取り,心拍基本波周波数を求める。
(S406)局所脳血液量変動のパワースペクトルにおいて,心拍基本波周波数を中心として,±0.2Hzの積分値を計算することにより心拍基本波成分積分値を算出する。
(S501)呼吸成分の計算方法を選択する。
(S502)局所脳血液量変動データのパワースペクトル密度を計算する。
(S503)心拍数変動データのパワースペクトル密度を計算する。
(S504)0.15〜0.5Hzの範囲内のパワーの積分値を計算する。
(S601)低周波揺らぎ成分の計算方法を選択する。
(S602)局所脳血液量変動データのパワースペクトル密度を計算する。
(S603)心拍数変動データのパワースペクトル密度を計算する。
(S604)0.06-0.15 Hz, 0.01-0.05 Hzの平均パワーPLF,PVLFを計算する。
これらの周波数領域の揺らぎは血管系の調節機能と深く関係している。調節は血管運動中枢,交感神経・副交感神経(迷走神経)などによって支配されるが,揺らぎの起源は神経原性と筋原性の部分がある。Schroeterらによる非特許文献2,3では,加齢により脳血液量変動のLF領域成分が弱くなる一方で,VLF領域成分には大きな変化が認められないこと,また微小血管症により脳血液量変動のLF領域成分,VLF領域成分いずれも弱まるがその弱まり方がLF領域成分の方が激しいことが記載されている。加齢による変化は平滑筋の繊維化現象と,また微小血管症による変化は血栓による細小血管の閉塞・硬化現象と深い関係があり,何れの変化も平滑筋組織の変性が原因と考えられる。LF領域の揺らぎはVLF領域の揺らぎに比べると,より筋原性であるといえる。
(S701)プローブ装着状態の判断に用いる振動成分を選択する。
(S702)選択された振動成分(P)を計算する。
(S703)成分毎にあらかじめ設定された閾値(TH1,TH2)と比較する。
(S704)TH1≦Pかどうかの判断。
(S705)TH2≦P<TH1かどうかの判断
(S706)「良好」「普通」「悪い」の判断結果を得る。
(S801)計測データから脳血液量変動を算出する。
(S802)パワースペクトルから,各振動成分値を計算する。
(S803)成分毎にあらかじめ設定された閾値と比較する。
(S804)一つでも閾値を超える振動成分があるかどうかの判断。
(S805)一つでも閾値を超える振動成分があれば「良好」,無ければ「悪い」の判断結果を得る。
(S1001)表示間隔(T)を設定する。
(S1002)判断基準の振動成分を設定する。
(S1003)データの記録を開始する(t=0),現在の判断結果を表示する。
(S1004)データの記録を終了する(t=T)。
(S1005)予備計測を終了するかどうかの判断。
(S1006)FFT(高速フーリエ変換)に必要なデータ数分が最新となるように,古いデータを最新データに置き換える。
(S1101)必要に応じて過去の設定をメモリから読み込む。
(S1102)プローブ装着判断に用いる変換式をユーザが設定。
(S1103)閾値TH1とTH2をユーザが設定,または自動取得する。自動取得の場合には,TH1に成分標準値の1.2倍,TH2に成分標準値の0.8倍などに自動的に設定される。元になるデータをその場で取得するか,過去の計測データより取得する。
(S1104)表示項目の設定(複数項目可能)。
(S1105)設定項目をメモリに保存する。
(S1106)予備計測の開始。
(S1107)表示間隔にてデータを解析し,判断結果を表示する。
(S1108)予備計測を終了するかどうかの判断。
(S1301)ゲーム機器等のシステムの電源ON。
(S1302)被験者に対するプローブの装着の指示。
(S1303)脳血液量計測装置による計測を開始する。
(S1304)10秒間隔でパワースペクトル密度を計算する。ここでは10秒としたが,求められる精度により時間を変更する必要がある。例えば,高い精度が必要であれば,時間を長くする必要がある。
(S1305)心拍基本波周波数成分を0.5〜2.0Hzから,呼吸成分を0.15Hz〜0.5Hzから,その他揺らぎ情報を0.15Hz以下の領域から抽出する 。
(S1306)1分間(タイムアウト)を経過したかどうかの判断。ここでは制限時間として,1分間を設定しており,1分間以内に生体の振動成分が二つ以上抽出できない場合には,ゲーム機器等のシステムを継続して動作させられないようなシステムにしている。
(S1307)2成分以上が閾値を超えたかどうかの判断。
(S1308)ゲーム機器等のシステムの動作継続。2成分以上の振動成分を検出し,プローブ装着状態であると判断され,ゲーム機器等のシステムの動作が継続される。
(S1309)ゲーム機器等のシステムの動作終了。制限時間を経過したため,ゲーム機器等のシステムの動作が終了する。この場合は,ゲーム機器等のシステムを継続して動作させることができない。
(S1501)装置電源のON。被験者側,第1オペレータ側ともに行う。
(S1502)被験者自身または第2オペレータが,被験者に対するプローブの装着を行う。
(S1503)遠隔地にいる第1オペレータが予備計測の指示を出す(入力部よりコマンドを入力)。
(S1504)予備計測の開始。
(S1505)表示間隔にてデータを解析し,判断結果を表示する(被験者側,第1オペレータ側の両方)。
(S1506)第1オペレータが予備計測終了の指示を出したかどうかの判断。指示を出したのであれば,予備計測は終了するが,指示を出していないのであれば,予備計測を継続する。予備計測が継続された場合,被験者自身または第2オペレータがプローブの再装着などを行い,プローブ装着状態が良好になるようにする。
(S1507)第1オペレータによる本計測開始の指示。
(S1508)本計測の開始。
(S1509)第1オペレータによる本計測終了の指示。
(S1510)本計測の終了。
PLF(raw signals)/PLF(instantaneous pulsation)
が一定の閾値(例えば2.5)を超えたとき,頭部に装着されていると判断できる。つまり,他の部位にプローブを装着して他の部位の血流を計測したのではなく,頭部の血液量変動を計測したことを検出できる。または,PLF(raw signals)のみでも,他の周波数帯域と比較してかなり大きいため,PLF(raw signals)のみを用いて判定することが可能となる。尚,PLF(raw signals)/PLF(instantaneous pulsation)の値をもとに図9のようなマップを作成してもよい。
Claims (7)
- 複数の光源と,
前記複数の光源の光を被験体へ照射するための複数の光照射プローブと,
前記複数の光照射プローブから照射され前記被検体を伝播または反射した光を受光するための複数の受光プローブと,
前記受光プローブで受光した光を光電変換するための複数の受光器と,
前記受光器によって光電変換された信号をアナログ−デジタル変換するためのアナログ−デジタル変換器と,
前記アナログ−デジタル変換器の出力信号から,前記被験体の生体情報を演算する演算部と,
前記演算部の演算結果に含まれる複数の振動成分を解析するための解析部と,
前記解析部の解析結果より,前記光照射プローブと前記受光プローブの状態を抽出するための抽出部と,
前記解析結果と前記抽出結果を一時的に記憶するための記憶部と,
前記解析部による解析結果と前記抽出部による抽出結果を表示する表示部とを有することを特徴とする生体光計測装置。 - 前記演算部は,前記アナログ−デジタル変換器の出力信号から前記被験体内のヘモグロビン濃度変化,またはヘモグロビン濃度と光路長の積の変化を算出することを特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。
- 前記演算部は,前記ヘモグロビン濃度変化,またはヘモグロビン濃度と光路長の積の変化から前記被験体の心拍数変動を演算することを特徴とする請求項2記載の生体光計測装置。
- 前記解析部は,前記演算結果または前記心拍数変動のパワースペクトルを解析し,0.5〜2.0Hzの心拍基本波成分および/または0.15〜0.5Hzの呼吸成分および/または0.01〜0.15Hzの生体低周波揺らぎ成分を抽出することを特徴とする請求項1または3記載の生体光計測装置。
- 前記抽出部で抽出される前記光照射プローブと前記受光プローブの状態は,前記被験体に対する装着状態であることを特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。
- 前記装着状態は,前記光照射・受光プローブが被験体に装着されているか否かの2値状態量であることを特徴とする請求項5記載の生体光計測装置。
- 請求項1〜6に記載の生体光計測装置と,
前記生体光計測装置を制御するために遠隔地にある外部入力部と,
前記解析結果および/または前記抽出結果を表示するために遠隔地にある外部表示部と,
前記生体光計測装置,前記外部入力部,前記外部表示部の間で相互に通信を行うためのインターネット回線等の通信手段を有することを特徴とする遠隔計測システム。
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