JP4038280B2 - Noninvasive biological component measuring device - Google Patents

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薫 浅野
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、無侵襲的に生体成分情報を計測する無侵襲生体成分計測装置に関する。 The present invention relates to non-invasive biological component measurement apparatus noninvasively measuring a biological component information.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
生体の循環動態は、個人の行動成績や運動成績と関連することが多い。 Hemodynamics of the living body, it is often associated with individual behavior results and exercise performance. 例えば、血中ヘモグロビン濃度は酸素の運搬能力を直接反映することから、特に有酸素系(エアロビックな)運動能力を示す指標として有用であることが報告されている。 For example, the blood hemoglobin concentration because it directly reflects the oxygen carrying capacity has been reported to be useful as an indicator of particular aerobic system (aerobic a) exercise capacity.
【0003】 [0003]
このような指標は定期的に計測することが必要であるが、通常の採血による方法では、頻回の計測は困難である。 Such measure is necessary to periodically measure, in the method according to conventional blood collection, the measurement of the frequent is difficult.
【0004】 [0004]
そこで、簡単な装置構成で指などの生体の一部に合まれる血管の透過像を得、これを画像解析することによって血管サイズやヘモグロビン濃度およびヘマトクリットのような血液成分の濃度を経皮的、非侵襲的に計測しようとする装置が考案されている(例えば、国際特許出願公開番号WO97/24066)。 Therefore, to obtain a transmission image of the blood vessel is Goma a part of a living body such as a finger with a simple device configuration, transdermal concentration of blood components, such as vessel size and hemoglobin concentration and hematocrit by this image analysis apparatus to be noninvasively measured has been devised (for example, International Patent application Publication No. WO97 / 24066).
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
【0005】 [0005]
しかしながら、このような従来の分析装置は、血管幅や血液成分濃度などの計測結果を単純に表示できるが、その計測結果をグラフや表にして時系列的な変化を表示したり、また任意の選択情報と結びつけて表示することはできなかった。 However, such a conventional analyzer, but the measurement result such as a blood vessel width and the blood constituent concentration can be simply displayed, or display time-series changes in the measurement results in graphs and tables, also any could not be displayed in conjunction with the selection information.
【0006】 [0006]
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、複数の光学的情報から計測された同一人の生体成分情報に対応した任意選択情報の時系列データを解析結果として表示させることが可能な無侵襲生体成分計測装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, be displayed as an analysis result of time-series data of optional information corresponding to the same person the biological component information measured from a plurality of optical information and it provides a non-invasive biological component measurement apparatus capable.
【0007】 [0007]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
この発明は、検査対象とする生体に光を供給するための光源部と、光を受けた生体に光学的情報を検出する受光部と、光学的情報をデータ処理するデータ処理部と、データ処理により得られた生体成分情報を出力する出力部と、データ処理に必要なデータを入力したり操作を行う操作部を備え、データ処理部は同一人の生体成分情報と任意に選択された任意選択情報の時系列データを解析結果として出力部に表示させることを特徴とする。 This invention includes a light source for supplying light to a living body to be inspected, a light receiving unit for detecting an optical information received light biometric, a data processing unit for data processing optical information, data processing optionally an output unit for outputting the biological component information obtained, an operation unit which performs input and manipulate data necessary for data processing, the data processing unit which is arbitrarily selected and the same person biological component information by characterized in that to be displayed on the output unit as the analysis result of time-series data of information.
ここで、任意選択情報とは、生体の状態を表す指標であって、例えば、体重、血圧、心拍数、体脂肪率なども含む。 Here, the optional information, an index representing the state of a living body, including for example, body weight, blood pressure, heart rate, body fat percentage and the like.
【0008】 [0008]
さらに、任意選択情報が同一人の行動成績、運動成績、タイムトライアル成績であることを特徴とする。 Further characterized in that any selection information is the same person of action results, exercise performance, a time trial results.
ここで、行動成績とは、行動によって生じた結果や成果であって、例えば、運動成績、作業成績、労働成績などを含む。 Here, the action results, including a results and outcomes produced by the action, for example, exercise performance, work performance, and labor performance. また、運動成績とは、徒競走、重量上げ、やり投げ等の運動の成績を示す。 Also, the exercise performance, foot race, increasing weight, shows the results of motion such as javelin. さらに、タイムトライアル成績とは、時間を競う競技におけるタイムなどであり、例えば、短距離走、長距離走、水泳などのタイムトライアルの成績を示す。 In addition, the time trial performance, and the like time in the competition to compete for time, for example, sprinting, running long distances, show the results of the time trial, such as swimming.
【0009】 [0009]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
この発明の生体検査用装置において、生体とはヒトを合む哺乳動物であり、生体の一部とは生体から分離した組織ではなく、生体のありのままの組織の一部であり、例えば指や耳柔などがあげられる。 An apparatus for biopsy of the present invention, biological and is if no mammal humans, the portion of a living body rather than the tissue isolated from a living body, a part of the tissue of the bare biological, for example, a finger or an ear such as soft, and the like.
【0010】 [0010]
本発明品の検出部は、光源部と受光部および保持部から構成される。 Detector of the present invention product is composed of the light receiving portion and the holding portion and the light source unit.
光源部には、半導体レーザ(以下、LD)やLEDあるいはハロゲン光源が使用でき、直接生体の一部に照射してもよいし、ファイバーを介して照射してもよい。 The light source unit, a semiconductor laser (hereinafter, LD), an LED or a halogen light source can be used, may be irradiated to a portion of the direct biological may be irradiated through the fiber. 波長としては生体組織を透過し、水の吸収が大きくない600〜950nmの範囲にあることが好ましい。 The wavelength transmitted through the living tissue, it is preferably in the range of 600~950nm absorption of water is not large.
【0011】 [0011]
受光部は、レンズなどの光学系とフォトダイオードやCCDなどの受光素子から構成できる。 The light receiving unit may be comprised of a light receiving element such as an optical system and a photodiode or a CCD, such as a lens. 受光部素子にCCDを用いると、血管部分の濃度分布情報が得られる。 The use of CCD light receiving portion elements, the concentration distribution information of the blood vessel portion is obtained. 受光素子としては、CCDの他にラインセンサーやフォトダイオード・アレイが使用できる。 The light-receiving element, in addition to a line sensor or a photodiode array of a CCD can be used.
また、フォトダイオード1個を血管を横切る方向に駆動させて濃度分布情報を得ることもできる。 It is also possible to one photodiode is driven in a direction transverse to the vessel to obtain the concentration distribution information.
【0012】 [0012]
受光部の光学系は、受光素子にCCDを用いる場合、単にTV用レンズだけを用いて構成してもよい。 The optical system of the light receiving unit, when using a CCD receiving element, may be simply constructed using only TV lens.
【0013】 [0013]
また、検出部はより好適な光学情報を得るために、光源部と受光部を生体の一部に対して保持するための保持部材を備えることが好ましい。 Further, in order to obtain a detection unit a more preferred optical information is preferably provided with a holding member for holding the a light receiving section light source unit to a part of a living body. 生体の一部が例えばヒトの手の指である場合には、保持部材は光源部と撮像部との間にその指を離脱可能に保持するような部材であればよく、それには、指を指の形状に合わせた穴や溝に挿入させる方式のものや、指を可動片で両側から挟む方式のものを用いることができる。 If part of the living body, for example a human finger, the holding member may be any member such that releasably hold the fingers between the light source unit and the imaging unit, to, the fingers those and the method to insert the combined holes or grooves in the shape of a finger, can be used as the method for sandwiching from both sides the finger movable piece.
【0014】 [0014]
本発明品の解析部は、載置部、データ処理部、出力部および操作部から構成される。 Analysis of the products of the present invention, mounting unit, the data processing unit, an output unit and an operation unit.
解析部の載置部に載置された検出部は、コネクタによって解析部と直結することができる。 Detector placed on the placing portion of the analyzing unit can be directly connected to the analyzing unit by the connector. これらのコネクタは、検出部の光学情報を解析部へ電気信号として送るポートの役割と同時に、検出部と解析部を固定して一体化する役割を担う。 These connectors are at the same time as the role of the port to send an electrical signal an optical information detection unit to the analyzer unit, responsible for integrating securing the analysis unit and the detection unit. 検出部と解析部を切り離す場合、検出部を載置部から取り外し、検出部と解析部の間に接続コードを別途設けることで対処できる。 When disconnecting the analysis unit and the detection unit, removed from the mounting portion of the detecting portion, a connection cord between the analyzer and the detector can cope by separately provided.
【0015】 [0015]
また、検出部と解析部が、予め収納タイプのリール式接続コードで接続されているか、もしくは、赤外線送受信機などのワイヤレス送受信機を備えることにより、別途、検出部と解析部の載置部にそれぞれに凹凸からなる固定部材、磁石、粘着テープ、ネジ、などにより自由に脱着できる構成にしても良い。 Further, the analysis unit and the detection unit, whether it is connected in advance with storage type reel-up connection cord, or by providing a wireless transceiver, such as an infrared transceiver, separately, the mounting portion of the analyzer and the detector fixing members each composed of uneven, magnets, adhesive tape, screws, may be configured to be freely detachable by like.
【0016】 [0016]
解析部は、得られた同一人の複数の光学情報から血液に関する情報および任意に選択された情報の時系列データを解析結果として出力部に表示させることができる。 Analysis unit may be displayed on the output unit as the analysis result of time-series data of the information obtained is selected from a plurality of optical information of the same person to the information and optionally a blood. 血液に関する情報とは、血液や血流に関する情報であって、具体的には血管径や血液成分濃度(例えば、ヘモグロビン、ヘマトクリット等)、血液成分濃度比(例えば、酸素化率等)などである。 The information on the blood, a information regarding blood and blood, vessel diameter and the blood constituent concentration in particular (for example, hemoglobin, hematocrit, etc.), the blood constituent concentration ratio (e.g., oxygen rate, etc.) and the like . 任意に選択された情報とは、同一人の健康状態を表す指標であったり、行動成績、運動成績およびタイムトライアル成績あっても良い。 The selected information to any, or an indicator of the health of the same person, action results, there may be a movement performance and time trial performance. また、解析部は、光学情報を解析するために、CPU、ROM、RAMおよびI/Oポートからなるマイクロコンピュータ並びに市販のパーソナルコンピュータを利用できる。 Further, the analysis unit may be utilized to analyze the optical information, CPU, ROM, a microcomputer and commercially available personal computer a RAM and I / O ports.
【0017】 [0017]
出力部は、CRTや液晶ディスプレイなどの表示装置や、プリンタ等の印字装置を利用できる。 The output unit may utilize display devices such as a CRT or a liquid crystal display, a printing apparatus such as a printer.
【0018】 [0018]
操作部は、測定者情報や測定データ等を入力できるキーボードまたはテンキーから構成することができる。 Operation unit may be a keyboard or a numeric keypad can enter the measurer information and measurement data, and the like.
【0019】 [0019]
【実施例】 【Example】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。 It will hereinafter be described in detail by the present invention with reference to the embodiments shown in the drawings. これによってこの発明が限定されるものではない。 This is not intended that the present invention is not limited.
図1はこの発明の生体用検査装置の構成図を示すブロック図であり、「血管幅計測モード」、「血液成分濃度計測モード」および「酸素化率計測モード」を選択的に実行できる。 Figure 1 is a block diagram showing a configuration of a living body inspection apparatus of the present invention, can be selectively run the "vascular width measurement mode", "blood component concentration measuring mode" and "oxygenation rate measuring mode". 図1において、検出部1は、血管を合む生体の一部(ここではヒトの指)を照明するための光源部11と、照明された生体部分の光像(ここでは透過光像)を撮像する受光部12を備える。 In Figure 1, the detector 1 includes a light source unit 11 for some vessels if no biological (in this case a finger of a human) to illuminate the light image of the illuminated living body portion (the transmitted light image in this case) comprising a receiving unit 12 for imaging.
【0020】 [0020]
解析部3は、データ処理部2、出力部24および操作部35から構成され、データ処理部2は、受光部12が生体の一部を時系列的に複数回撮像するとき、撮像された画像ごとにその画像における生体の一部の位置的特徴(ここでは、指の第1関節位置の輪郭におけるくぼみの座標)を抽出する特徴抽出部31と、抽出された各特徴を記憶する記憶部32と、各特徴を比較する比較部33と、比較結果に基づき複数の画像において同一血管部位を合む解析領域を設定する解析領域設定部34を備える。 The analyzing unit 3, the data processing unit 2, and an output unit 24 and the operation unit 35, the data processing unit 2, when the light receiving unit 12 is time-sequentially captured a plurality of times a portion of a living body, the captured image (here, coordinates of the depressions in the contour of the first joint position of the finger) that part of the position characteristics of the living body in an image each time the storage unit 32 for storing a feature extraction unit 31 for extracting the respective feature extracted comprising the, a comparator 33 for comparing each feature, an analysis region setting unit 34 for setting a slip-free analysis region the same vessel site in a plurality of images based on the comparison result.
【0021】 [0021]
また、データ処理部2は、撮像された画像について解析領域内の血管を直角に直線的に横切る部分の画像濃度分布を画像の濃度プロファィルとして抽出する抽出部21と、抽出された濃度プロファイルの形態的特徴を定量化する定量化部22と、定量化された特徴に基づいて血管径、血液成分濃度および酸素化率などを演算する演算部23と、演算結果を記憶する記憶部25とを備える。 The data processing unit 2 includes an extracting section 21 for extracting image density distribution of the blood vessel perpendicularly portion traversing linearly within the analysis region the captured image as a density profiled of the image, the extracted concentration profile of a quantifying section 22 for quantifying the morphological features, blood vessel diameter on the basis of the quantified characteristics, a calculation unit 23 for calculating a like blood component concentration and the oxygen ratio, and a storage unit 25 for storing the calculation result provided.
【0022】 [0022]
さらに、解析部3は演算結果やモニタ画像を出力する出力部(液晶モニター)24、操作部35(キーボード)とからなり、計測モードの設定や解析領域の初期設定、演算部23の演算条件、測定者情報や測定データの入力を行う。 Further, the output unit (LCD monitor) analyzing unit 3 for outputting a computation result or a monitor image 24, becomes from an operation unit 35 (keyboard), the initial setting of the setting and the analysis region of the measurement mode, operation conditions of the operation unit 23, the input of the measurement's information and measurement data is carried out. また、データ処理部2はパーソナルコンピュータによって構成される。 The data processing unit 2 is constituted by a personal computer.
【0023】 [0023]
図2は図lに示す装置の外観斜視図であり、検出部1を載置部4に載置した状態を示している。 Figure 2 is an external perspective view of the device shown in FIG. L, shows a state of mounting the detector 1 on the placing part 4. 検出部1はアーム5とハウジング6からなり、アーム5内に光源部11、アーム5に対向してハウジング6内に受光部12(レンズおよびCCD)を内蔵している。 Detector 1 consists of arm 5 and the housing 6, the light source unit 11 in the arm 5, so as to face the arm 5 has a built-in light receiving portion 12 (lens and CCD) in the housing 6. アーム5とハウジング6の間に指16を保持し、指16に光を照射してその透過光を透過像として受光部12で受光するようになっている。 The finger 16 is held between the arms 5 and the housing 6, is adapted to received by the light receiving unit 12 and the transmitted light as a transmission image by irradiating light to the finger 16. 出力部(液晶モニター)24は、ヒンジ10で解析部3に繋がっており、折り畳むことができる。 Output unit (LCD monitor) 24 is connected to the analysis unit 3 by a hinge 10, it can be folded. 解析部3には外部記憶媒体の挿入口36があり、外部記憶媒体を挿入し、測定情報等を記録できる。 The analysis unit 3 has insertion opening 36 of the external storage medium, and insert the external storage medium, capable of recording the measurement information or the like.
【0024】 [0024]
図3は図1に示す装置を検出部1側から見た側面図であり、載置部3に載置された検出部1は、検出部1のコネクタ7と解析部3のコネクタ8で直結されている。 Figure 3 is a side view as seen from the detection unit 1 side of the apparatus shown in FIG. 1, platform 3 detector 1 mounted on the directly connected connector 8 of the analyzer 3 and connector 7 of the detector 1 It is. このように、検出部1と解析部3が載置部4とコネクタ7、8を介して一体化しているために、持ち運ぶときに便利である。 Thus, for the detection unit 1 and the analysis unit 3 are integrated through the receiver 4 and the connector 7 and 8, which is useful when carrying.
【0025】 [0025]
図4は、検出部1を解析部3の載置部4から取り外し、コネクタの付いた接続コードで検出部1と解析部3を接続した図を示している。 Figure 4 shows the removal detection unit 1 from the mounting portion 4 of the analyzing unit 3, connecting the detector 1 and the analyzing unit 3 in connection cord with a connector FIG. 検出部1を解析部3の載置部4から取り外すことにより、測定の自由度が拡がり、座位または臥位等の自由な姿勢での計測可能となる。 By removing the detection unit 1 from the mounting portion 4 of the analyzing unit 3, the freedom of measurement spreads, and can be measured in a free posture, such as sitting or lying position.
【0026】 [0026]
このように、検出部1を解析部3に自由に脱着ができることにより、検出部1の交換も容易であり、測対象の変更(例えば、大人用や子供用)にも柔軟に対応できる。 By thus can freely desorb the detection unit 1 in the analysis portion 3, replacement of the detecting unit 1 is also easy to change the measurement target (e.g., adult and children) can respond flexibly to.
【0027】 [0027]
図5は、操作部3(キーボード)の一例である。 Figure 5 is an example of the operation unit 3 (keyboard). 操作部3は、装置電源を入れる「POWER」キー、コマンド領域のメニューをハイライト表示する「メニュー」キー、メニューの選択した項目の実行および測定情報や測定データを入力を確定する「入力」キー、メニューツリーに戻るまたは入力を取り消す「取消」キー、頁の切り替えやカーソルの移動を行う「カーソル」キー、測定シーケンスを実行する「測定」キー、並びに数字を入力する「数字」キーから構成される。 Operating section 3 places the apparatus power "POWER" key, highlight a menu command area "menu" key to confirm the execution of the selected item in the menu and enter measurement information or measurement data "Input" key , it is composed of a "number" key to enter return to the menu tree or cancel the input "cancel" key, to move the page of switching and cursor "cursor" key, "measurement" key to perform the measurement sequence, as well as a number that.
【0028】 [0028]
図13は光源部11の正面図であり、LED11aとLED11bとLED11cを備えた発光素子からなる。 Figure 13 is a front view of the light source unit 11, a light emitting device having a LED11a and LED11b and LED 11 c.
LED11aとして、中心波長830nm、半値幅40nmのL3989(浜松ホトニクス(株)製)を使用し、LED11bとして中心波長890nm、半値幅50nmのL25656(同上製)を使用し、LED11cとして、中心波長660nm、半値幅40nmのLED(同上製)を使用している。 As LEDs 11a, using the center wavelength 830 nm, half width 40 nm L3989 (manufactured by Hamamatsu Photonics Co.), using a center wavelength 890 nm, the L25656 (manufactured Id) of the half-value width 50nm as LED 11b, as LED 11 c, the center wavelength 660 nm, We are using an LED (made as above) of the half-width 40nm. なお、後述するように、「血管幅計測モード」ではLED11aのみを点灯させ、「血液成分濃度計測モード」ではLED11a、11bを、「酸素化率計測モード」ではLED11a、11b、11cを点灯させる。 As will be described later, is lit only LEDs 11a in "vascular width measurement mode", the "blood component concentration measuring mode" LEDs 11a, a 11b, in the "oxygenation rate measuring mode" LEDs 11a, 11b, turns on the 11c.
【0029】 [0029]
このような構成において実施される血管幅、血液成分濃度および酸素化率の計測手順を説明する。 Vascular width implemented in such a configuration, the blood component concentration and the oxygen ratio measured steps will be described.
(1)血管幅計測モードこのモードにおいては、一つの波長を使って時系列的に複数回血管像を撮像する。 (1) in vascular width measurement mode This mode captures a time series a plurality of times vessel image using one wavelength.
まず、図6において、操作部35を操作して「血管幅計測モード」を設定し(ステップS1)、LED11a(第1波長)によって指16を照明して撮像すると、図8に示すように、指16の輪郭16aと共に、受光部12側の皮膚表面に局在する血管(静脈)像40を合む画像41が得られる(ステップS2)。 First, in FIG. 6, by operating the operation unit 35 sets the "vascular width measurement mode" (step S1), the when imaged by illuminating the finger 16 by LEDs 11a (first wavelength), as shown in FIG. 8, with the contour 16a of the finger 16, the focus-free image 41 obtained blood vessels (veins) image 40 localized to the skin surface of the light receiving section 12 side (step S2). 次に、画像41において解析領域A1を設定する(ステップS3)。 Next, to set the analysis region A1 in the image 41 (step S3).
【0030】 [0030]
解析領域Alの設定手順は図7に示す手順により実行される。 Procedure for setting the analysis region Al is performed by the procedure shown in FIG. つまり、計測が第1回目であるときには(ステップS31)、血管像40の最もコントラストのよい領域を検索し、決定した領域を解析領域A1として設定する(ステップS32)。 That is, when the measurement is the first time (step S31), retrieves the good areas most contrast blood vessel image 40, sets the determined region as the analysis region A1 (step S32). なお、解析領域A1は解析領域設定部34により自動的に設定されるが、使用者が出力部24に出力されるモニタ像を見ながら操作部35を操作して手動設定してもよい。 Incidentally, the analysis region A1 but is automatically set by the analysis region setter 34 may be manually set by operating the operation unit 35 while viewing the monitor image that the user is output to the output unit 24.
【0031】 [0031]
設定された解析領域A1は、画像41の画面をX−Y座標平面として、四角形の各頂点の座標が記憶部32に記憶される(ステップS33)。 Set analysis region A1 is a screen image 41 as X-Y coordinate plane, the vertex coordinates of the rectangle is stored in the storage unit 32 (step S33). 次に、特徴抽出部31が、画像41において輪郭16aのくぼみから関節位置P1を抽出し、袖出した位置P1の座標を記憶部32に記憶させる(ステップS34、S35)。 Next, feature extraction unit 31 extracts the joint position P1 from depression of the contour 16a in the image 41, and stores the coordinates of the position P1 which issued sleeves in the storage unit 32 (step S34, S35).
【0032】 [0032]
また、ステップ31において、計測が第2回目以降である場合には、前のステップにおいて、例えば、図9に示すような画像41aが得られると、記憶されている解析領域A1の座標が読み出されると共に、画像41aから関節位置P2が特徴抽出部31によって抽出される(ステップS36、S37)。 Further, in step 31, if the measurement is the second time and thereafter, in the previous step, for example, when the image 41a as shown in FIG. 9 is obtained, the coordinates are read in the analysis region A1 stored together, joint position P2 from the image 41a is extracted by the feature extraction unit 31 (step S36, S37).
【0033】 [0033]
次に、第l回の計測時に設定した関節位置P1と今回抽出した関節位置P2について座標の差△X、△Yが比較部33によって算出される(ステップS38)。 Next, is calculated by the l times coordinate difference △ X for joint position P2 extracted this time with the joint position P1 set during measurement, △ Y is comparator 33 (step S38). そして、△X、△Yがいずれも所定の許容範囲δを越えない場合には(ステップS39)、解析領域設定部34は初斯設定した解析領域A1を△X、△Yだけずらすことにより、新しい解析領域A2を設定する(ステップS40)。 Then, △ X, △ Y both are in the case of not exceeding a predetermined allowable range [delta] (step S39), the analysis region setting unit 34 analyzes the region A1 set Hatsu斯 △ X, by shifting only △ Y, setting the new analysis region A2 (step S40).
【0034】 [0034]
これによって領域A2内の血管部位は、第1回目の計測時に設定された領域A1内の血管部位と実質的に同一となる。 This vascular site within the region A2 may be, the vascular site substantially identical to region A1 set in the first round of the time of measurement. このようにして、一人の被検者の指について時系列的(例えば、2時間おき)にn回計測しても、解析領域A1、A2……Anがその都度設定され、常に血管の同一部位についての計測が行われる。 Thus, time series for one person subject's finger (e.g., every two hours) be measured n times, the analysis region A1, A2 ...... An is set each time, always the same site of vascular the measurement of the takes place. なお、ステップS39において、△X、△Yのいずれかが許容値δを越えると、指16が検出部1に対して正常に設置されていないものと判断され、出力部24に「エラー」が表示される。 Note that, in step S39, △ X, △ when either Y exceeds the allowable value [delta], it is determined that the finger 16 is not properly located relative to detector 1, the "error" to the output section 24 Is displayed.
【0035】 [0035]
次に、図6のステップS4においで、プロファイル抽出部21が、設定された解析領域内で血管に垂直な方向の濃度プロファイル(図10)を作成すると、定量化部22は、この濃度プロファイルをベースラインで規格化する。 Next, in step S4 smell 6, the profile extraction section 21, creating a vertical direction density profile (Fig. 10) to the vessel at set analyzed area, the quantification unit 22, the concentration profile normalized with the baseline. ベースラインは、血管部分以外の濃度プロファイルから、最小二乗法などによって求め、これで図10のプロファイルを図11に示すように規格化する(ステップS5)。 Baseline, the concentration profile of non-blood vessel portion, determined by the method of least squares, this normalized as shown in FIG. 11 the profile of FIG. 10 (step S5). このようにすることによって、入射光量に依存しない濃度プロファイルを得ることができる。 By doing so, it is possible to obtain a concentration profile that is independent of the amount of incident light.
【0036】 [0036]
演算部23は、この規格化した濃度プロファイル(図10)からピーク高さh1を求め、(1/2)h1における分布輻(半値輻)w1を血管幅として算出し、記憶部25に格納する(ステップS6)。 Calculation unit 23 obtains the peak height h1 from the normalized concentration profile (Fig. 10), (1/2) distribution in h1 congestion (the half spokes) w1 is calculated as vascular width, and stores it in the storage unit 25 (step S6). そして、所定回数の計測が完了すると、算出した血管幅からその時系列的変化を表わすグラフや表を作成して表示する(ステップS7〜S9)。 Then, when the measurement of the predetermined number of times is completed, then creating and displaying graphs and tables representing the sequence changes from the calculated blood vessel width (step S7 to S9).
【0037】 [0037]
(2)血液成分濃度計測モードこのモードにおいては、2波長について各1回撮像する動作を時系列的に複数回行う。 (2) In the blood constituent concentration measuring mode This mode is performed in chronological order a plurality of times an operation of imaging each once for two wavelengths.
まず、図6において、操作部35を操作して「血液成分濃度計測モード」を設定し(ステップS11)、LED11a(第1波長)とLED11b(第2波長)とによって順に指16を照明し、それぞれ撮像を行い(ステップS12、S13)、第1波長により得られた画像について、ステップS3と同じ手順、つまり図7に示す手順により解析領域を設定する(ステップS14)。 First, in FIG. 6, by operating the operation unit 35 sets the "blood component concentration measuring mode" (step S11), and the finger 16 is illuminated sequentially by the LEDs 11a (first wavelength) LED 11b (second wavelength), each captures an image (step S12, S13), the image obtained by the first wavelength, the same procedure as step S3, that is, it sets the analysis region by the procedure shown in FIG. 7 (step S14).
【0038】 [0038]
次に、プロファイル抽出部21が、第1および第2波長により得られた各画像について、図10に示すようなそれぞれの第1の濃度プロファイルおよび第2の濃度プロファイルを作成する(ステップS15)。 Then, the profile extraction unit 21, for each image obtained by the first and second wavelengths, creating a respective first concentration profile and a second concentration profile as shown in FIG. 10 (step S15). 定量化部22は、第1、第2の各濃度プロファイルをベースラインでそれぞれ図11、図12に示すように規格化する(ステップS16)。 Quantification unit 22, first, second, respectively, of FIG 11 each concentration profiles at baseline normalized as shown in FIG. 12 (step S16).
【0039】 [0039]
そこで、演算部23は、規格化された各濃度プロファイル(図11)についてピーク高さh1および半値幅w1を算出し規格化された第2の濃度プロファイル(図12)について同様にピーク高さh2を算出し(ステップS17)、次のようにしてヘモグロビン濃度HGBおよびヘマトクリットHCTを算出する(ステップS18)。 Therefore, the arithmetic unit 23, likewise the peak heights for the second density profile normalized calculates the peak height h1 and a half value width w1 for each concentration profile that is standardized (FIG. 11) (FIG. 12) h2 calculated (steps S17), and calculates the hemoglobin concentration HGB and the hematocrit HCT as follows (step S18).
【0040】 [0040]
つまり、第1波長における血液の散乱係数をS1、吸収係数をA1とし、近似的にBeerの法則が成立っているとするとlog(1−h1)=−k(Sl+Al)w1 ……(1) That, S1 scattering coefficient of blood at the first wavelength, the absorption coefficient and A1, when the law of approximately Beer is Seiritsu' log (1-h1) = - k (Sl + Al) w1 ...... (1)
である。 It is. ここで、kは比例定数である。 Here, k is a proportionality constant.
【0041】 [0041]
ところで散乱係数S1と吸収係数A1は、それぞれ血液のへマトクリットHCTとヘモグロビン量に比例すると考えられるので、σ1、ε1を定数として、 Meanwhile scattering coefficient S1 and the absorption coefficient A1, because each is believed to be proportional to the hematocrit HCT and the hemoglobin amount to the blood, .sigma.1, the ε1 as a constant,
S1=σ1・HCT、A1=ε1・HGB ……(2) S1 = σ1 · HCT, A1 = ε1 · HGB ...... (2)
故に、 Therefore,
log(1−h1)=−(kσ1・HCT+kε1・HGB)・w1……(3) log (1-h1) = - (kσ1 · HCT + kε1 · HGB) · w1 ...... (3)
となる。 To become.
【0042】 [0042]
そこで、LED11b(第2波長)による画像から求めたピーク高さh2についても同様に、S2=σ2・HCT、A2=ε2・HGB(σ2、ε2は定数) Therefore, LED 11b similarly for the peak height h2 obtained from the image according to (the second wavelength), S2 = σ2 · HCT, A2 = ε2 · HGB (σ2, ε2 are constants)
となる。 To become.
k、σl、σ2、ε1、ε2は理論的又は実験的に決定されるので、h1、h2、w1が得られると、式(3)、(4)よりHGB、HCTが決まる。 k, σl, σ2, ε1, ε2 is because it is determined theoretically or experimentally, the h1, h2, w1 is obtained, Equation (3), HGB, HCT is determined from (4).
【0043】 [0043]
ところで、実際には血管から表皮までに存在する組織によって画像はボケるため、観察されるピーク値は組織がない場合に比べて小さくなる。 However, in practice the image is blurred because some tissue present from the vessel to the epidermis, the peak values ​​observed as compared with the case where there is no tissue decreases. よって、実際にはlog(1−h1)=−k(S+A)w1+T ……(5) Therefore, actually log (1-h1) = - k (S + A) w1 + T ...... (5)
となる。 To become.
ここで、Sは血液の散乱係数、Aは血液の吸収係数、Tは生体組織による影響を表す項である。 Here, S is the scattering coefficient of blood, A is the absorption coefficient of blood, T is a term representing the influence of biological tissue.
【0044】 [0044]
さて、このTは、得られた画像の中で血管像のコントラストが最大となる部分を解析領域に選択することによって、比較的一定となることを実験的に見いだした。 Well this T, by the contrast of the blood vessel image in the obtained image to select the portion to be the largest in the analysis region, was found experimentally to be a relatively constant. 従って、実験的に求めたTを用いればHGB、HCTを求めるのに問題とはならない。 Therefore, no problem HGB by using the T obtained experimentally, to determine the HCT.
算出されたHGBとHCTは記憶部25に格納される。 Calculated HGB and HCT are stored in the storage unit 25. このような計測が所定回数くり返されると、演算部23は、算出した値からその時系列的変化を表わすグラフや表を作成して表示する(ステップS19、S20)。 When such measurement is returned a predetermined number of times repeated, the calculation unit 23 may then creates and displays a graph or table representing the sequence changes from the calculated value (step S19, S20).
【0045】 [0045]
(3)酸素化率計測モードこのモードでは複数波長について各1回撮像する動作を(時系列的に)複数回行う。 (3) an operation of the imaging once each for a plurality of wavelengths in the oxygenation rate measuring mode This mode (chronologically) a plurality of times.
操作部35により「酸素化率計測モード」を設定する。 The operation unit 35 sets "oxygenation rate measuring mode". そして、図14に示すようにLED11a(第一波長:830nm)によって指16を照明し撮像を行う(ステップS51)。 Then, LEDs 11a (first wavelength: 830 nm) as shown in FIG. 14 to illuminate and image the finger 16 by (step S51). 次に、LED11b(第2波長:890nm)によって指16を照明し、同様に撮像する(ステップ52)。 Then, LED 11b (second wavelength: 890 nm) by illuminating the finger 16, similarly to the imaging (step 52). 次に、LED11c(第3波:660nm)によって指16を照明し撮像する(ステップS53)。 Then, LED 11 c (third wave: 660 nm) by imaging to illuminate the finger 16 (step S53). そして、図7に示す手順で、解析領域を設定する(ステップ54)。 Then, in the procedure shown in FIG. 7, it sets the analysis region (step 54).
【0046】 [0046]
次に、第1、第2および第3波長による画像の各濃度プロファイルを図10に示すように作成する(ステップS55)。 Next, create first, each concentration profile of the image by the second and third wavelengths as shown in FIG. 10 (step S55).
次に、各濃度プロファイルを規格化し(ステップS56)、ピーク高さh1、h2、h3と幅w1を算出する(ステップS57)。 Then, normalizing the respective concentration profile (step S56), and calculates a peak height h1, h2, h3 and the width w1 (step S57).
次に、酸素化率を算出して記憶部25に格納する(ステップS58)。 Then, it stored in the storage unit 25 to calculate the oxygenation rate (step S58). 所定回数の計測を繰り返し、その時系列的変化を表すグラフや表を作成して表示してもよい(ステップS59〜S61)。 Repeated measurement of a predetermined number of times, it may be displayed by creating graphs and tables representing the chronological change (step S59~S61).
【0047】 [0047]
ここで、ステップS58において酸素化率を算出する原理を説明する。 Here, explaining the principle of calculating the oxygenation rate in step S58.
全ヘモグロビン量をHGB、酸化ヘモグロビン量をHGBo、還元ヘモグロビン量をHGBrとするとHGB=HGBo+HGBr ……(6) The total amount of hemoglobin the HGB, oxyhemoglobin amount HGBo, and reducing the amount of hemoglobin and HGBr HGB = HGBo + HGBr ...... (6)
である。 It is.
【0048】 [0048]
また、第1波長での酸化および還元ヘモグロビンに対する吸光度ε1(等吸収なので)、第2波長での酸化および還元ヘモグロビンに対する吸光度をε2(等吸収なので)、第3波長での酸化および還元ヘモグロビンに対する吸光度をそれぞれε3o、ε3rとする。 Further, absorbance .epsilon.1 (isosbestic a so) to oxidation and reduced hemoglobin at the first wavelength, the absorbance to oxidation and reduced hemoglobin at the second wavelength .epsilon.2 (so isosbestic), absorbance for oxidation and reduced hemoglobin in the third wavelength each ε3o, and ε3r.
【0049】 [0049]
さらに、第1波長での吸収係数をA1、散乱係数をS1、第2波長での吸収係数をA2、散乱係数をS2、第3波長での吸収係数をA3、散乱係数をS3とし、各波長について規格化された濃度プロファイルのピーク高さをそれぞれ、h1、h2、h3、幅をw1とすると、式(1)と同様にして、 Further, the absorption coefficient at the first wavelength A1, the scattering coefficients S1, the absorption coefficient at the second wavelength A2, the scattering coefficient S2, the absorption coefficient at the third wavelength A3, the scattering coefficient and S3, each wavelength for each peak height of the concentration profile which is standardized, h1, h2, h3, and the width and w1, in the same manner as equation (1),
log(1−h1)=―k(A1+S1)w1 ……(7) log (1-h1) = - k (A1 + S1) w1 ...... (7)
log(1−h2)=―k(A2+S2)w1 ……(8) log (1-h2) = - k (A2 + S2) w1 ...... (8)
log(1−h3)=―k(A3+S3)w1 ……(9) log (1-h3) = - k (A3 + S3) w1 ...... (9)
となり、式(7)、(8)よりA1、A2、S1、S2は決定する。 Next, formula (7), to determine the A1, A2, S1, S2 (8).
【0050】 [0050]
一方、S3は、S1、S2と同様に、血液のヘマトクリットHCTに比例すると考えられ、 Meanwhile, S3, similarly to the S1, S2, believed to be proportional to the hematocrit HCT of blood,
S3=σ3・HCT ……(10) S3 = σ3 · HCT ...... (10)
として決定される。 It is determined as.
従って、式(9)、(10)からA3も求まる。 Thus, equation (9), A3 is also obtained from (10).
【0051】 [0051]
ところで、 by the way,
A3/A1=(ε3o・HGBo+ε3r・HGBr)/(ε1・HGB)……(11) A3 / A1 = (ε3o · HGBo + ε3r · HGBr) / (ε1 · HGB) ...... (11)
ε3r>>ε3oであるから Because it is ε3r >> ε3o
となる(a=ε3r/ε1)。 To become (a = ε3r / ε1).
【0052】 [0052]
酸素化率の定義から From the definition of the oxygen rate
となり、酸素化率が算出される。 Next, the oxygen ratio is calculated.
なお、静脈の酸素化率の臨床的な意義は、現時点では動脈血の酸素飽和度ほど明確ではない。 Incidentally, the clinical significance of venous oxygenation rate is not as obvious as arterial oxygen saturation at this time. しかし、動脈の酸素飽和度と静脈の酸素飽和度の差が実際に消費される酸素量であり、静脈の酸素飽和度は、生体の酸素の予備量を反映していると考えられる。 However, an oxygen amount difference in oxygen saturation and venous oxygen saturation of arterial is actually consumed, the oxygen saturation in the vein is considered to reflect the preliminary amount of oxygen of the living body.
【0053】 [0053]
図15は出力部24(液晶ディスプレイ)の表示例である。 Figure 15 is a display example of the output section 24 (liquid crystal display). グラフ表示領域51、測定データ表示領域52、測定情報領域53、メッセージ領域54、データ表示形式切替領域55、コマンド領域56がある。 Graph display area 51, the measurement data display area 52, the measurement information area 53, a message area 54, the data display format switching area 55, there is a command region 56. グラフ表示領域51は、計測装置より得られた生体成分情報と任意選択情報を時系列データのグラフとして表示できる。 Graph display area 51 can display biological component information and optional information obtained from the measurement device as a graph of time series data. 測定データ表示領域52は、グラフ上のある測定時点の測定データを表示できる。 Measurement data display area 52 may display the measurement data of the measurement point in the upper graph. 測定情報領域53は、測定番号、測定者名、生年月日、性別等の測定者情報が表示される。 Measurement information area 53, the measurement number, the measurement name, date of birth, measurer gender information and the like are displayed. メッセージ領域54はシステムの状態を示すメッセージや、測定者に動作を促すメッセージを表示できる。 Message area 54 can display a message prompting and messages indicating the status of the system, the operation to the subject. データ表示形式切替領域55は、データ表示形式を切り替えるためのアイコンを表示し、グラフ、一覧表、画像等のいずれかに表示を切り替えることができる。 Data display format switching area 55 displays an icon for switching the data display format, graph, it is possible to switch the display list, to any of the image or the like. コマンド領域は、いろいろなコマンドを実行するアイコンが表示され、各アイコンを選択すると、PCカードへの測定データの記録、ファイルの削除、設定、データの転送、印刷、メンテナンス等を実行できる。 Command area is displayed icons to execute various commands, selecting each icon, recording of the measurement data to the PC card, deleting files, settings, data transfer, printing, perform maintenance or the like.
【0054】 [0054]
図15のグラフ領域51に示されたグラフは、同一の被験者について、毎日の運動前に計測して得られた血管幅、ヘモグロビンHGB、酸素化率SVIと、任意の選択情報中からタイムトライアルのタイムを選択して入力した測定データ基づいた時系列グラフである。 The graph shown in the graph area 51 of FIG. 15, for the same subject, the blood vessel width obtained by measuring before daily exercise, hemoglobin HGB, the oxygenation rate SVI, from among any of the selected information of the time trial is a time series graph based measurement data entered by selecting the time. グラフ領域51には示されていないが、任意選択情報として乳酸(乳酸値)、血圧H(血圧最大値)、心拍数が選択、データ入力されており、図3に示した「カーソル」キーで表示領域を切り替えて、グラフ領域51に時系列グラフとして表示できる。 The chart area 51 are not shown, lactic acid (lactate) optionally information, blood pressure H (pressure maximum), heart rate selection, are data input, the "cursor" key shown in FIG. 3 by switching the display area can be displayed as a graph area 51 in a time series graph. また、「カーソル」キーで時系列データのグラフ上の計測点を示すバー(棒)を動かすことができ、グラフ領域51に測定日と測定時間とその時点の測定結果とコメントをデータ表示領域52に表示できる。 Further, time series data can be moved bar (bars) showing the measurement points on the graph, the data display area 52 and the measurement date measurement time and the measurement results and comments at that time in the graph area 51 "Cursor" key It can be displayed on.
【0055】 [0055]
このように、計測装置の計測結果と任意選択情報との関係が時系列的に一目でわかり、計測結果の予測(増加または減少傾向)が容易となり、便利である。 Thus, understanding in chronological order glance the relationship between the measurement result and the optional information of the measuring apparatus, the prediction (increase or decrease) of the measurement result becomes easy, which is convenient. また、コンディションを反映した項目を任意に選択可能であり、目的に応じたコンディションの管理ができる。 Also, be arbitrarily select the item that reflects the condition may manage the condition according to the purpose.
【0056】 [0056]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
この発明によれば、計測結果を時系列データのグラフや表として表示したり、また任意の選択情報と結びつけて表示することができる。 According to the present invention, the measurement results can be displayed or, also displayed in connection with any of the selected information as a graph or a table of time-series data. これにより、計測結果とコンディションが時系列的にわかり、計測結果の予測(増加または減少傾向)が容易となり、便利である。 Thus, to understand the measurement results and conditions are in a time series, the prediction (increase or decrease) of the measurement result becomes easy, which is convenient. また、コンディションを反映した項目を任意に選択可能であり、目的に応じたコンディションの管理ができる。 Also, be arbitrarily select the item that reflects the condition may manage the condition according to the purpose.
このような無侵襲生体成分計測装置は、測定場所を選ばず、どこでも持ち運びができ、定期的に計測したい有酸素系運動能力指標として有用なヘモグロビン濃度の測定が簡単に短時間に行え、測定結果も時系列データとして表示され、その日のコンディションが一目でわかる利点がある。 Such non-invasive biological component measuring device, choosing a measurement location, wherever possible to carry periodically briefly short time available for measuring useful hemoglobin concentration as aerobic exercise capacity indicator to be measured, the measurement result also displayed as time-series data, there is an advantage that the condition of the day at a glance.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】この発明の実施例の構成を示すブロック図である。 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】この発明の実施例の外形を示す斜視図である。 2 is a perspective view showing an outer shape of the embodiment of the present invention.
【図3】この発明の実施例の外形を示す側面図である。 3 is a side view showing an outline of an embodiment of the present invention.
【図4】この発明の実施例の外形を示す斜視図である。 4 is a perspective view showing an outer shape of the embodiment of the present invention.
【図5】この発明の実施例の操作部を示す図である。 5 is a diagram showing the operation of the embodiment of the present invention.
【図6】この発明の実施例の動作を示すフローチャートである。 6 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.
【図7】この発明の実施例の動作を示すフローチャートである。 7 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.
【図8】この発明の実施例により得られる画像例を示す説明図である。 8 is an explanatory diagram showing an example of an image obtained by an embodiment of the present invention.
【図9】この発明の実施例により得られる画像例を示す説明図である。 9 is an explanatory diagram showing an example of an image obtained by an embodiment of the present invention.
【図10】この発明の実施例の画像例の濃度プロファイルを示す説明図である。 10 is an explanatory view showing the density profile of the image of the embodiment of the present invention.
【図11】この発明の実施例の正規化された濃度プロファイルを示す説明図である。 11 is an explanatory diagram showing a normalized concentration profile of an embodiment of the present invention.
【図12】この発明の実施例の正規化された濃度プロファイルを示す説明図である。 12 is an explanatory diagram showing a normalized concentration profile of an embodiment of the present invention.
【図13】この発明の実施例の光源の正面図である。 13 is a front view of a light source embodiment of the present invention.
【図14】この発明の実施例の動作を示すフローチャートである。 14 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.
【図15】この発明の実施例の表示例を示す説明図である。 15 is an explanatory diagram showing a display example of the embodiment of the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 検出部2 データ処理部3 解析部4 載置部11 光源部12 受光部21 プロファイル抽出部22 定量化部23 演算部24 出力部25 記憶部31 特徴抽出部32 記憶部33 比較部34 解析領域設定部35 操作部 1 detector 2 the data processing unit 3 analyzing unit 4 mount 11 light source unit 12 receiving unit 21 profile extraction unit 22 quantifies unit 23 operation unit 24 an output unit 25 storage unit 31 the feature extraction unit 32 storage unit 33 comparing unit 34 analysis area setting unit 35 operation unit

Claims (4)

  1. 検査対象とする生体に光を供給するための光源部と、光を受けた生体に光学的情報を検出する受光部と、光学的情報をデータ処理するデータ処理部と、データ処理により得られた生体成分の測定データを出力する出力部と、データ処理に必要なデータを入力したり操作を行う操作部を備え、データ処理部は同一人の生体成分の測定データ入力されたタイムトライアル成績の時系列データを所定の表示領域に表示した表示画面を出力部に表示させることを特徴とする無侵襲生体成分計測装置。 A light source for supplying light to a living body to be inspected, a light receiving unit for detecting an optical information received light biometric, a data processing unit for data processing the optical information obtained by the data processing an output unit for outputting the measured data of the living body components, an operation unit which performs input and manipulate data necessary for data processing, the data processing unit of the same person in the measurement data and the inputted time trial performance of biocomponent noninvasive biological component measuring device, characterized in that to display a display screen displaying a time-series data in a predetermined display area on the output unit.
  2. 前記表示画面が前記表示領域とは異なる第2の表示領域を備え、前記生体成分の測定データが前記第2表示領域に表示されることを特徴とする請求項1記載の無侵襲生体成分計測装置。 Wherein comprising a different second display area and the display screen is the display area, non-invasive biological component measuring device according to claim 1, wherein the measurement data of the biological component is characterized in that it is displayed on the second display region .
  3. 前記タイムトライアル成績が前記第2表示領域に表示されることを特徴とする請求項2記載の無侵襲生体成分計測装置。 Noninvasive biological component measuring device according to claim 2, characterized in that the time trial results are displayed on the second display area.
  4. 前記表示画面が第3の表示領域を備え、検査対象者の情報が前記第3表示領域に表示されることを特徴とする請求項1〜3の何れか 1 項に記載の無侵襲生体成分計測装置。 Wherein the display screen comprises a third display area, non-invasive biological component measurement according to any one of claims 1 to 3, the information of the inspection subject is characterized in that it is displayed on the third display area apparatus.
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