JP4963921B2 - 非侵襲生体計測装置 - Google Patents
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そこで、特許文献1記載の装置では、前述した第1光源とは別に、血管周辺の周辺組織を照明する第2光源と、この第2光源によって照明された生体組織から光学情報を検出する第2受光部とを設け、生体組織からの光学情報に基づいて血液成分を補正している。
前記血管を含む生体を照明する光源部と、
照明された前記生体を撮像する撮像部と、
撮像して得られる生体画像中の血管像に基づいて血液に含まれる成分の濃度を算出し、前記生体画像中の血管周辺組織像に基づいて前記算出された成分濃度を補正する解析部と、を備え、
前記解析部が、前記生体画像中の血管像を横切って分布する第1輝度分布を抽出するとともに当該生体画像中の前記血管像に沿って分布する第2輝度分布を抽出し、前記抽出された第1輝度分布に基づいて前記成分濃度を算出し、前記抽出された第2輝度分布に基づいて当該成分濃度を補正するように構成されていることを特徴としている。
さらに、前記解析部を、前記第2輝度分布に基づいて当該輝度の減衰率を算出し、この算出された減衰率に基づいて前記成分濃度を補正するように構成することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る非侵襲生体計測装置1の概略構成を示す図である。この非侵襲生体計測装置1は、腕時計型の血液成分分析装置であり、装置本体3と保持具4とを備えている。装置本体3は、保持具4によって人間の手首に装着される。なお、装置本体3は保持具4によって手首の周方向に位置調整可能なように装着される。装置本体3の側面には、使用者が非侵襲生体計測装置1を操作するための電源/実行キー38とメニューキー39とが設けられている。また、手首よりも心臓に近い使用者の腕部には、加圧帯2(カフ)が装着される。加圧帯2は、使用者の腕を所定の圧力で加圧して、手首周辺の血流を阻害し、手首の血管(静脈)を膨張させる。このように加圧帯2で手首を加圧した状態で測定を行うことにより、血管の撮像が容易になる。
メインメモリ53bは、SRAM又はDRAM等によって構成されている。メインメモリ53bは、図示しないROM及びフラッシュメモリカード53jに記憶されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられる。また、これらのコンピュータプログラムを実行するときに、CPU53aの作業領域として利用される。
画像入力インタフェース53fは、A/D変換器を含むビデオデジタイズ回路(図示せず)を備えている。画像入力インタフェース53fは、CCDカメラ52cに電気信号線によって電気的に接続されており、当該CCDカメラ52cから、画像信号が入力されるようになっている。CCDカメラ52cから入力された画像信号は、画像入力インタフェース53fでA/D変換される。このようにデジタル変換された画像データは、フレームメモリ53eに格納されるようになっている。
このような血管位置合わせ時には、メニュー表示領域54aには、「続行」と表示され、血管パターン61が領域62c内に位置した場合、指標線62a、62bとが青色で表示され、電源/実行キー38が有効となり、使用者がこれを押すと測定が続行される。
D=h/wn……(1)
ただし、nは、散乱による半値幅の広がりの非線形を表す定数である。光散乱のない場合は、n=1、散乱のある場合はn>1である。
S=(cg2−cg1)/{(h1+h2)/2}……(2)
血管の周辺組織は略均質であるとすると、光源からの光は指数関数に従って減衰するが、撮像領域CRの上下(図3〜4において上下)に光源である発光ダイオードが配置されていることから、前記第2輝度分布は、互いに逆向きの指数関数を重ね合わせた放物線状の形状となる。図17は、血管像に沿って分布する第2輝度分布の例を示す図である。図17において、縦軸は輝度、横軸は撮像領域における周辺組織の血管像に沿った位置を示している。例えば、指標線62b(図4参照)上の第2輝度分布が測定されるとすると、横軸におけるd1及びd2は、図4に示されるように、前記指標線62bが円形の撮像領域CRと交差する点d1、d2に略対応する。
放物線状の曲線mを2つの指数関数n及び指数関数oに分離するには、まず、放物線状の曲線mのうち両端の飽和気味の部分を切り捨てて、実質的に放物線とみなすことができる部分だけを残す。残された部分の左端の輝度をy0、最も低い中央の輝度をy1とする。1ピクセル毎に、隣接するピクセルの輝度が(r×100)%になるとし、このrを減衰率と定義する。
U0=y0/(r+rw)……(3)
D0=y0/(r+rw)……(4)
また、中央では、上下の発光ダイオードからの光が、いずれもrのw/2乗に減衰して届くことから、次の式(5)、(6)が成立する。
y1=2×U0×rw/2……(5)
y1=2×y0/(r+rw)×rw/2……(6)
式(5)、(6)をrについて解けば、減衰率rを求めることができる。rw/2=Xとおくと、
y1×X2−2y0×X+y1=0
となり、これより減衰率rは、
ここで、減衰率rの定義は、1ピクセル毎に、隣接するピクセルの輝度が(r×100)%になるということであるので、前記従来法における、近位側光源からフォトセンサまでの距離(ピクセル単位)をLnとし、遠位側光源からフォトセンサまでの距離(ピクセル単位)をLfとすると、遠位側光源については輝度がrのLn乗に減衰し、遠位側光源については輝度がrのLf乗に減衰することになるので、
M=log(C×rLn)/(C×rLf)
となり、前記v1、v2に代えて減衰率rを用いて組織血液量指標Mと同等の値が算出できることが分かる。なお、Cは前記近位側又は遠位側光源による初期光量値(組織による減衰のない光量値)である。
Do=D×fs×fm……(7)
CPU53aは、ステップS119での算出結果をフレームメモリ53eに記憶し(ステップS120)、主ルーチンに戻る。
2 加圧帯
3 装置本体
35 外側ケース
35a ユニット保持部
35c、
35d 突出部
37 裏蓋
37a、
37b 圧縮スプリング
37c 開口部
38 電源/実行キー
39 メニューキー
4 保持具
41 係合部材
41a 係合部
42 支持台
42a 内方突出部
43 リストバンド
5 測定ユニット
51 光源部
51a 保持板
51b 開口部
AZ 軸
AY 第1軸
AX 第2軸
52 撮像部
52a レンズ
52b 鏡筒
52c CCDカメラ
52d 遮光筒
53 制御部
53a CPU
53b メインメモリ
53c フラッシュメモリカードリーダ
53d 光源部入出力インタフェース
53e フレームメモリ
53f 画像入力インタフェース
53g 入力インタフェース
53h 通信インタフェース
53i 画像出力インタフェース
53j フラッシュメモリカード
54 表示部
54a メニュー表示領域
61 血管パターン
62a、
62b 指標線
63c 領域
63、64、
65、66 マーク
R1、R2、
L1、L2発光ダイオード
CR 撮像領域
A、B 領域
Claims (3)
- 生体を撮像して得られる生体画像中の血管を解析することにより、血液に含まれる成分を計測する非侵襲生体計測装置であって、
前記血管を含む生体を照明する光源部と、
照明された前記生体を撮像する撮像部と、
撮像して得られる生体画像中の血管像に基づいて血液に含まれる成分の濃度を算出し、前記生体画像中の血管周辺組織像に基づいて前記算出された成分濃度を補正する解析部と、を備え、
前記解析部が、前記生体画像中の血管像を横切って分布する第1輝度分布を抽出するとともに当該生体画像中の前記血管像に沿って分布する第2輝度分布を抽出し、前記抽出された第1輝度分布に基づいて前記成分濃度を算出し、前記抽出された第2輝度分布に基づいて当該成分濃度を補正するように構成されていることを特徴とする非侵襲生体計測装置。 - 前記解析部が、前記生体画像中の血管像から所定の距離にある当該生体画像中の血管周辺組織像に基づいて前記第2輝度分布を抽出するように構成されている請求項1に記載の非侵襲生体計測装置。
- 前記解析部が、前記第2輝度分布に基づいて当該輝度の減衰率を算出し、この算出された減衰率に基づいて前記成分濃度を補正するように構成されている請求項1または2に記載の非侵襲生体計測装置。
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