JP3242254B2 - 生体計測装置 - Google Patents
生体計測装置Info
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- JP3242254B2 JP3242254B2 JP2013594A JP2013594A JP3242254B2 JP 3242254 B2 JP3242254 B2 JP 3242254B2 JP 2013594 A JP2013594 A JP 2013594A JP 2013594 A JP2013594 A JP 2013594A JP 3242254 B2 JP3242254 B2 JP 3242254B2
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- Japan
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- living body
- potential
- unit
- optical fiber
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体内部の情報を生体
電位計測かつ光計測で得る装置に関する。
電位計測かつ光計測で得る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体の酸素代謝機能は、生体中の特定色
素（ヘモグロビン，ミオグロビン，チトクロームａａ3)
の酸素化状態（通常、酸素飽和度もしくは酸化度と呼ば
れる）に対応する。これらの色素は酸素化状態により可
視から近赤外領域の波長で光吸収スペクトルが変化する
ため、各々の色素の酸素化状態は光の吸収量から求めら
れる。また、光は光ファイバにより扱いが簡便であり、
安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えない。
素（ヘモグロビン，ミオグロビン，チトクロームａａ3)
の酸素化状態（通常、酸素飽和度もしくは酸化度と呼ば
れる）に対応する。これらの色素は酸素化状態により可
視から近赤外領域の波長で光吸収スペクトルが変化する
ため、各々の色素の酸素化状態は光の吸収量から求めら
れる。また、光は光ファイバにより扱いが簡便であり、
安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えない。
【０００３】このような光計測の利点を利用して、可視
から近赤外の波長の光を用いて酸素代謝機能を測定する
装置が、例えば特開昭57−115232号もしくは特開昭63−
275323号公報に記載されている。
から近赤外の波長の光を用いて酸素代謝機能を測定する
装置が、例えば特開昭57−115232号もしくは特開昭63−
275323号公報に記載されている。
【０００４】一方、生体の酸素代謝機能と関連のある神
経活動を計測し画像化する技術には脳波等電位図装置が
知られており、例えば、医学書院、１９９１年発行の大
熊輝雄による著書「臨床脳波学−第４版−」、または、
にゅ−ろん社、１９８４年発行の松本圭蔵編集による著
書「二次元脳電図の臨床」に記載されている。
経活動を計測し画像化する技術には脳波等電位図装置が
知られており、例えば、医学書院、１９９１年発行の大
熊輝雄による著書「臨床脳波学−第４版−」、または、
にゅ−ろん社、１９８４年発行の松本圭蔵編集による著
書「二次元脳電図の臨床」に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような光による生
体計測装置では、計測対象が血液中に含まれるヘモグロ
ビンの場合、生体の酸素代謝に関する血液の挙動、すな
わち、血液中の酸素濃度及び血液量を計測する。一方、
脳波等電位図装置は神経活動を直接に計測する。この血
液の挙動と神経活動との関係は、例えば「二次元脳電図
の臨床」に詳細に記載されており、症例毎に血液の挙動
と神経活動との間に相関が存在する場合もあり、相関が
無い場合もあることが既知である。このことは、血液の
挙動と神経活動とは本質的に同一の現象を反映している
のではなく、お互いに臨床診断で相補的であることを示
している。
体計測装置では、計測対象が血液中に含まれるヘモグロ
ビンの場合、生体の酸素代謝に関する血液の挙動、すな
わち、血液中の酸素濃度及び血液量を計測する。一方、
脳波等電位図装置は神経活動を直接に計測する。この血
液の挙動と神経活動との関係は、例えば「二次元脳電図
の臨床」に詳細に記載されており、症例毎に血液の挙動
と神経活動との間に相関が存在する場合もあり、相関が
無い場合もあることが既知である。このことは、血液の
挙動と神経活動とは本質的に同一の現象を反映している
のではなく、お互いに臨床診断で相補的であることを示
している。
【０００６】しかし、従来の生体光計測装置では脳波等
電位の計測は考慮されておらず、また同様に、従来の脳
波等電位計測装置では光計測は考慮されていない。従っ
て、両者の計測が必要な場合には、個々の計測装置を用
いて、両者を独立に計測しなければならない。これは時
間的（２回の計測が必要）及び空間的（２台の装置の設
置が必要）に効率が非常に悪い。また、酸素代謝計測及
び神経活動計測は、脳または心臓の手術中における術中
モニタとしても用いられる。この術中モニタとしての使
用の場合、限られた場所及び限られた時間内で計測を行
う必要から装置の操作性が要求されるが、両者の独立な
計測ではこの操作性についても悪くなる。
電位の計測は考慮されておらず、また同様に、従来の脳
波等電位計測装置では光計測は考慮されていない。従っ
て、両者の計測が必要な場合には、個々の計測装置を用
いて、両者を独立に計測しなければならない。これは時
間的（２回の計測が必要）及び空間的（２台の装置の設
置が必要）に効率が非常に悪い。また、酸素代謝計測及
び神経活動計測は、脳または心臓の手術中における術中
モニタとしても用いられる。この術中モニタとしての使
用の場合、限られた場所及び限られた時間内で計測を行
う必要から装置の操作性が要求されるが、両者の独立な
計測ではこの操作性についても悪くなる。
【０００７】本発明の目的は、両者を同時に同一の装置
で計測することで、これらの効率及び操作性を向上させ
る装置を提供することにある。
で計測することで、これらの効率及び操作性を向上させ
る装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、生体内部の
情報を検出するプローブが、生体電位を計測する電極部
と、生体に光を照射する光照射部と生体内部を通過した
光を検出する受光部とから構成されている。
情報を検出するプローブが、生体電位を計測する電極部
と、生体に光を照射する光照射部と生体内部を通過した
光を検出する受光部とから構成されている。
【０００９】
【作用】生体電位計測と生体光計測に必要な電極と光照
射部・受光部が同一プローブ内に配置されているため
に、このプローブを測定部位に装着するだけで、電位と
光との同時計測が可能となる。
射部・受光部が同一プローブ内に配置されているため
に、このプローブを測定部位に装着するだけで、電位と
光との同時計測が可能となる。
【００１０】
【実施例】図１はこの実施例の装置構成を示すブロック
図である。光源部１は可視から近赤外領域内の３波長の
光で構成されている。この光源部１から同時に放射され
た３波長の光は、複数本の入射光ファイバ２−１から２
−ｎに導入される。これらの入射光ファイバは可塑性の
チューブ３−１から３−ｎ内に１本ずつ含まれ、それぞ
れのチューブの先端にはプローブ４−１から４−ｎが配
置されている。このプローブ及びチューブの構造の詳細
は後述する。これらの各プローブごとに光が被検体５に
照射され、被検体５内を通過した光は再び各プローブご
とに捕えられ、検出光ファイバ６−１から６−ｎに導入
される。これらの検出光ファイバはマルチチャンネル分
光検出部７に導かれており、各プローブかつ各波長毎に
検出光量が求められる。この分光検出部としては、例え
ば複数のダイクロイックミラー、複数の波長フィルタ、
及び複数のフォトダイオードから構成されているものを
用いる。
図である。光源部１は可視から近赤外領域内の３波長の
光で構成されている。この光源部１から同時に放射され
た３波長の光は、複数本の入射光ファイバ２−１から２
−ｎに導入される。これらの入射光ファイバは可塑性の
チューブ３−１から３−ｎ内に１本ずつ含まれ、それぞ
れのチューブの先端にはプローブ４−１から４−ｎが配
置されている。このプローブ及びチューブの構造の詳細
は後述する。これらの各プローブごとに光が被検体５に
照射され、被検体５内を通過した光は再び各プローブご
とに捕えられ、検出光ファイバ６−１から６−ｎに導入
される。これらの検出光ファイバはマルチチャンネル分
光検出部７に導かれており、各プローブかつ各波長毎に
検出光量が求められる。この分光検出部としては、例え
ば複数のダイクロイックミラー、複数の波長フィルタ、
及び複数のフォトダイオードから構成されているものを
用いる。
【００１１】また、これらのプローブ４−１から４−ｎ
にはそれぞれ電極が装着されており（詳細は後述）、光
計測と同時に各プローブで被検体５の電位も計測する。
各プローブごとに検出された電位は、電気ケーブル８−
１から８−ｎを介してマルチチャンネル電位検出部９で
計測する。
にはそれぞれ電極が装着されており（詳細は後述）、光
計測と同時に各プローブで被検体５の電位も計測する。
各プローブごとに検出された電位は、電気ケーブル８−
１から８−ｎを介してマルチチャンネル電位検出部９で
計測する。
【００１２】計測された検出光量と電位は吸収体濃度分
布データ処理部１０及び電位分布データ処理部１１で個
々に処理される。まず、吸収体濃度分布データ処理部１
０における処理を以下に示す。一般に、酸素代謝機能を
示す光吸収体の酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグ
ロビンの濃度の計測は、散乱体（被検体）中に含まれる
吸収体の濃度計測法により求められ、複数波長を利用す
ることで実現できる。この方法には、例えば講談社、１
９７９年発行の柴田正三等編集による著書「二波長分光
光度法とその応用」に記載されている測定方法が挙げら
れる。この方法により求められた酸素化ヘモグロビン及
び脱酸素化ヘモグロビンの濃度から、生体の酸素代謝機
能の指標となる、総ヘモグロビン量（酸素化ヘモグロビ
ン量と脱酸素化ヘモグロビン量の和）及びヘモグロビン
酸素飽和度（総ヘモグロビン量に対する酸素化ヘモグロ
ビン量の割合）を導出する。これらの量が、被検体５上
の各プローブの配置位置に対応した個々の部位で求めら
れ、最終的に複数のプローブが配置されている全領域で
の分布が得られる。得られた結果は光記憶部１２で記憶
される。
布データ処理部１０及び電位分布データ処理部１１で個
々に処理される。まず、吸収体濃度分布データ処理部１
０における処理を以下に示す。一般に、酸素代謝機能を
示す光吸収体の酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグ
ロビンの濃度の計測は、散乱体（被検体）中に含まれる
吸収体の濃度計測法により求められ、複数波長を利用す
ることで実現できる。この方法には、例えば講談社、１
９７９年発行の柴田正三等編集による著書「二波長分光
光度法とその応用」に記載されている測定方法が挙げら
れる。この方法により求められた酸素化ヘモグロビン及
び脱酸素化ヘモグロビンの濃度から、生体の酸素代謝機
能の指標となる、総ヘモグロビン量（酸素化ヘモグロビ
ン量と脱酸素化ヘモグロビン量の和）及びヘモグロビン
酸素飽和度（総ヘモグロビン量に対する酸素化ヘモグロ
ビン量の割合）を導出する。これらの量が、被検体５上
の各プローブの配置位置に対応した個々の部位で求めら
れ、最終的に複数のプローブが配置されている全領域で
の分布が得られる。得られた結果は光記憶部１２で記憶
される。
【００１３】一方、被検体５の電位については電位分布
データ処理部１１で以下のように処理される。一般に、
生体の神経活動を示す二次元等電位分布図は、例えば前
記の「二次元脳電図の臨床」に記されている方法で複数
部位の電位から求められる。得られた二次元等電位分布
図のデータは、電位記憶部１３で記憶される。
データ処理部１１で以下のように処理される。一般に、
生体の神経活動を示す二次元等電位分布図は、例えば前
記の「二次元脳電図の臨床」に記されている方法で複数
部位の電位から求められる。得られた二次元等電位分布
図のデータは、電位記憶部１３で記憶される。
【００１４】これらの計測結果は、表示部１４で以下の
ように表示される。この表示部では、操作者の必要とす
る任意の表示モードで計測結果を選択的に表示する。こ
の表示モードは、例えば、(1）光計測結果のみを表示す
る、(2）電位分布のみを表示する、(3）画面を２分割し
て光計測結果と電位分布とを独立に同時に表示する、ま
たは(4）光計測結果と電位分布とを同一画面上に重ねて
表示する、の４種のモードの中から選択する。これらの
モードの選択は制御部（図示されていない）を介して行
われる。この制御部はこの選択の他に上記の一連の計測
及びデータ処理を制御する。
ように表示される。この表示部では、操作者の必要とす
る任意の表示モードで計測結果を選択的に表示する。こ
の表示モードは、例えば、(1）光計測結果のみを表示す
る、(2）電位分布のみを表示する、(3）画面を２分割し
て光計測結果と電位分布とを独立に同時に表示する、ま
たは(4）光計測結果と電位分布とを同一画面上に重ねて
表示する、の４種のモードの中から選択する。これらの
モードの選択は制御部（図示されていない）を介して行
われる。この制御部はこの選択の他に上記の一連の計測
及びデータ処理を制御する。
【００１５】次に、実施例で示したプローブ及びチュー
ブの詳細を、プローブ４−１及びチューブ３−１を例に
して図２で説明する。光照射部２０−１は、入射光ファ
イバ２−１により伝達された光を被検体に照射する部分
である。この光照射部から約１〜２ｃｍ離れた位置に受
光部２１−１を配置する。光照射部２０−１から被検体
５に照射されて被検体内部を通過した光はこの受光部２
１−１から検出光ファイバ６−１で捕えられ、最終的に
マルチチャンネル分光検出部７で検出される。また、こ
のプローブ４−１には、電極部２２−１が配置されてお
り被検体５上で電極部２２−１に接触している部分の電
位を捕らえ、電気ケーブル８−１を介してマルチチャン
ネル電位検出部９で検出される。さらに、チューブ３−
１内には、入射光ファイバ２−１，検出光ファイバ６−
１、及び電気ケーブル８−１がおのおの光学的及び電気
的に絶縁されて配置されている。このようなプローブ及
びチューブの構造は、他のプローブ４−２から４−ｎ及
びチューブ３−２から３−ｎについても同様である。
ブの詳細を、プローブ４−１及びチューブ３−１を例に
して図２で説明する。光照射部２０−１は、入射光ファ
イバ２−１により伝達された光を被検体に照射する部分
である。この光照射部から約１〜２ｃｍ離れた位置に受
光部２１−１を配置する。光照射部２０−１から被検体
５に照射されて被検体内部を通過した光はこの受光部２
１−１から検出光ファイバ６−１で捕えられ、最終的に
マルチチャンネル分光検出部７で検出される。また、こ
のプローブ４−１には、電極部２２−１が配置されてお
り被検体５上で電極部２２−１に接触している部分の電
位を捕らえ、電気ケーブル８−１を介してマルチチャン
ネル電位検出部９で検出される。さらに、チューブ３−
１内には、入射光ファイバ２−１，検出光ファイバ６−
１、及び電気ケーブル８−１がおのおの光学的及び電気
的に絶縁されて配置されている。このようなプローブ及
びチューブの構造は、他のプローブ４−２から４−ｎ及
びチューブ３−２から３−ｎについても同様である。
【００１６】
【発明の効果】生体の酸素代謝機能と神経活動の分布が
同時に計測可能となり、測定の効率及び操作性が向上す
る。
同時に計測可能となり、測定の効率及び操作性が向上す
る。
【図１】本発明による実施例のブロック図。
【図２】プローブ及びチューブの説明図。
１…光源部、２−１〜２−ｎ…入射光ファイバ、３−１
〜３−ｎ…チューブ、４−１〜４−ｎ…プローブ、５…
被検体、６−１〜６−ｎ…検出光ファイバ、７…マルチ
チャンネル分光検出部、８−１〜８−ｎ…電気ケーブ
ル、９…マルチチャンネル電位検出部、１０…光吸収体
濃度分布データ処理部、１１…電位分布データ処理部、
１２…光記憶部、１３…電位記憶部、１４…表示部。
〜３−ｎ…チューブ、４−１〜４−ｎ…プローブ、５…
被検体、６−１〜６−ｎ…検出光ファイバ、７…マルチ
チャンネル分光検出部、８−１〜８−ｎ…電気ケーブ
ル、９…マルチチャンネル電位検出部、１０…光吸収体
濃度分布データ処理部、１１…電位分布データ処理部、
１２…光記憶部、１３…電位記憶部、１４…表示部。
フロントページの続き (72)発明者 川口 文男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 伊藤 嘉敏 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 小泉 英明 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社 日立製作所 中央研究所内 (56)参考文献 実開 平６−29504（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/145 A61B 10/00 G01N 21/35
Claims (4)
- 【請求項１】プローブ先端に生体内の電位を検出する電
極部と、光を生体に照射する光照射部と、生体を通過し
た光を検出する受光部と、前記電極部で検出した電位か
ら生体の電位分布を計算する電位分布データ処理部と、
前記受光部からの光信号を処理して生体の吸収体濃度分
布データを得る処理部と、前記電位分布データと前記光
吸収体濃度の分布データとを同時にもしくは個々にもし
くは重ねて表示する表示部と、を有することを特徴する
生体計測装置。 - 【請求項２】請求項１において、光源からの複数波長の
光を導く為の第１の光ファイバと、生体を通過した光を
前記受光部で導くための第２の光ファイバと、を有する
ことを特徴する請求項１記載の生体計測装置。 - 【請求項３】前記複数波長の光として３波長を用いるこ
とを特徴する請求項２記載の生体計測装置。 - 【請求項４】前記第１の光ファイバと、前記第２の光フ
ァイバと、前記電極部に導くための電気ケーブルがチュ
ーブに収納されていることを特徴する請求項２または３
のいずれか記載の生体計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013594A JP3242254B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 生体計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013594A JP3242254B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 生体計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227389A JPH07227389A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3242254B2 true JP3242254B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=12018698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013594A Expired - Lifetime JP3242254B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 生体計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3242254B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4898671B2 (ja) * | 2004-07-02 | 2012-03-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 複数のプローブを備える分光システム |
| JP4505617B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-07-21 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | リハビリテーション支援装置 |
| AU2010319403A1 (en) * | 2009-11-12 | 2012-05-10 | Covidien Lp | Systems and methods for combined physiological sensors |
-
1994
- 1994-02-17 JP JP2013594A patent/JP3242254B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07227389A (ja) | 1995-08-29 |
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