JP5202734B2 - Blood flow measuring device and method - Google Patents
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Description
本発明は、経皮的に皮膚組織中の血流量を計測する技術に関する。例えば皮膚温度の計測によって血流量を計算する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring blood flow in a skin tissue percutaneously. For example, the present invention relates to a technique for calculating blood flow by measuring skin temperature.
経皮的に皮膚組織中の血流量を計測する技術として、測定対象部位にレーザー光を照射する方法や熱伝導効果を利用する方法が知られている。 As a technique for measuring the blood flow volume in the skin tissue percutaneously, a method of irradiating a measurement target site with a laser beam and a method using a heat conduction effect are known.
前者の例の一つに、レーザー組織血流測定方法がある(特許文献1(図1)及び特許文献2(図1)を参照)。この方法の場合、測定対象部位(例えば皮膚)に対してレーザー光を照射したときに得られる反射光信号又は散乱光信号の強度に重畳する強度変化の周波数を分析することにより血流量を算出する。 One example of the former is a laser tissue blood flow measurement method (see Patent Document 1 (FIG. 1) and Patent Document 2 (FIG. 1)). In the case of this method, the blood flow rate is calculated by analyzing the frequency of the intensity change superimposed on the intensity of the reflected light signal or scattered light signal obtained when the laser beam is irradiated to the measurement target site (for example, skin). .
後者の例の一つに、交叉熱電対法(ユニークメディカル社製品UM-200A資料)がある。この方法は、測定対象となる部位の皮膚表面に加熱点とそれに近接する温度測定点を設け、加熱点における加熱と同時に温度測定点で温度測定を行って加熱量をフィードバック制御することにより皮膚表面温度が一定に保たれるようにする方法である。この方法の場合、加熱点での加熱量の変化は、その皮下における血流量に比例するという原理に基づいて血流量を算出する。 One example of the latter is the crossover thermocouple method (Unique Medical product UM-200A data). In this method, a heating point and a temperature measuring point close to the heating point are provided on the skin surface of the measurement target, and the temperature is measured at the temperature measuring point simultaneously with the heating at the heating point, and the amount of heating is feedback controlled. This is a method for keeping the temperature constant. In the case of this method, the blood flow rate is calculated based on the principle that the change in the heating amount at the heating point is proportional to the subcutaneous blood flow rate.
ところが、前述したいずれの方法の場合にも、計測装置の構成が複雑化する又は得られた測定信号に対する高度な信号処理技術の要求により装置の大型化と高コスト化が不可避の問題となっている。 However, in any of the above-described methods, the configuration of the measuring device becomes complicated, or the demand for advanced signal processing technology for the obtained measurement signal makes it unavoidable to increase the size and cost of the device. Yes.
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて、簡素な装置構成と簡易な信号処理技術により、簡便に血流量の計測を行えるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to easily measure a blood flow rate by a simple device configuration and a simple signal processing technique in view of the above-described problems of the prior art.
前述した目的を実現するために、本発明は、測定対象部位である皮膚に対する熱負荷の印加を終了した直後から測定対象部位の皮膚温度が熱平衡状態へ回復する過程の温度プロファイルを計測し、計測結果に基づいて血流量を測定する手法を提供する。 In order to achieve the above-described object, the present invention measures the temperature profile of the process in which the skin temperature of the measurement target region recovers to the thermal equilibrium state immediately after the application of the heat load to the skin that is the measurement target region is completed. A technique for measuring blood flow based on the results is provided.
本発明によれば、簡易な装置構成と信号処理技術を用いながら、測定対象部位の血液量を計測することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the blood volume of a measurement object site | part can be measured, using a simple apparatus structure and signal processing technique.
以下、発明に係る形態例を図面に基づいて説明する。なお、図面は、専ら発明の説明を目的として作図したものであり、既知や周知の技術との組み合わせや置換も可能である。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings are drawn exclusively for the purpose of explaining the invention, and can be combined with or replaced with known or well-known techniques.
(基本原理)
冷水に浸す、お湯に浸す等のように指に熱負荷を与えた際に観測される表面温度の回復過程は、指内部の血流量(ω)に依存することが、文献(血流循環と生体熱輸送現象に関する数値と実験的研究:理研 賀纓 他)により報告されている。(Basic principle)
The recovery process of the surface temperature observed when a thermal load is applied to the finger, such as soaking in cold water or hot water, depends on the blood flow (ω) inside the finger. Numerical and experimental studies on biological heat transport phenomena: reported by Kaken Riken et al.
例えば熱平衡状態にある指を冷水に一定時間浸し、その後、冷水から取り出して室温中で安静にする場合、指の表面温度は以下のように変化する。まず、指を冷水に浸すと、熱平衡状態にあった指表面の温度は、初期温度から一旦低下する。次に、指を冷水から出すと、指表面の温度はゆっくり回復し、最終的には初期温度に到達する。この回復過程において、血流量が多い場合と少ない場合で、温度変化の速度に差異が発生する。すなわち、血流量が多い場合の温度変化の速度は大きく、逆に、血流量が少ない場合の温度変化の速度は小さい。この現象は、熱負荷による指表面の温度の変化、特に熱負荷終了後の温度回復過程における温度測定プロファイルを利用して、指内部の血流が推定できることを示唆している。 For example, when a finger in a thermal equilibrium state is immersed in cold water for a certain period of time and then taken out from the cold water and allowed to rest at room temperature, the surface temperature of the finger changes as follows. First, when the finger is immersed in cold water, the temperature of the finger surface that has been in a thermal equilibrium state temporarily decreases from the initial temperature. Next, when the finger is taken out of the cold water, the temperature of the finger surface slowly recovers and finally reaches the initial temperature. In this recovery process, there is a difference in the rate of temperature change between when the blood flow is high and when it is low. That is, the rate of temperature change when the blood flow rate is high is high, and conversely, the rate of temperature change when the blood flow rate is low is low. This phenomenon suggests that the blood flow inside the finger can be estimated using the temperature measurement profile in the temperature recovery process after the end of the thermal load, particularly the temperature change of the finger surface due to the thermal load.
以下の実施の形態では、手の指の表面温度の測定を通じて血流量を測定する装置の形態例を説明する。なお、以下の説明では専ら手の指の表面温度を測定する場合について説明するが、足の指先、手のひら、足の裏などセンサに接触できれば測定部位に制限はない。 In the following embodiments, an example of an apparatus for measuring blood flow through measurement of finger surface temperature will be described. In the following description, the case where the surface temperature of the finger of the hand is exclusively measured will be described. However, there is no limitation on the measurement site as long as the sensor can contact the sensor such as the tip of the toe, the palm, and the sole of the foot.
(形態例1)
図1に、血流量測定装置の概略構成例を示す。形態例に係る血流量測定装置は、本体101、測定領域102、熱吸収体103、蓋104、環境温度計105、皮膚表面温度計106、可動板107、操作ボタン108、表示部109、LED110、断熱構造体111、信号処理部112、外部通信部113、核体温計114を有している。(Example 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration example of a blood flow measuring device. The blood flow measurement device according to the embodiment includes a
形態例に係る本体101は概略直方体形状を有している。本体101は、プラスチック樹脂、金属その他で構成されている。測定領域102は、本体101の表面に配置される。測定領域102は、血流量の測定時に指を載置するのに用いられる。測定領域102のうち測定部位である指先の載置位置には穴102Aが形成されている。この穴102Aは、本体101の内部と通じている。
The
熱吸収体103には、皮膚表面から熱を効率的に奪うことができる熱伝導性に優れた材料を使用する。例えば金属、熱吸収ジェルゲルを使用する。この形態例における蓋104は回動自在に本体101の筐体に取り付けられている。蓋104は、血流量の測定時には測定領域102や環境温度計105を筐体表面に露出させるように回動され、非使用時や収納時には測定領域102や環境温度計105を覆うように回動される。もっとも、蓋104の開閉にはスライド機構を採用しても良いし、筐体から取り外せる構造であっても良い。蓋104を閉じることにより、埃等が穴102Aを通じて筐体内部に進入するのを防ぐことができる。
For the heat absorber 103, a material having excellent thermal conductivity capable of efficiently removing heat from the skin surface is used. For example, metal or heat absorbing gel gel is used. In this embodiment, the
環境温度計105は、血液量計測装置の使用環境である外気温を測定する温度計である。皮膚表面温度計106は、被測定部位である指先の温度を測定する温度計である。この形態例の場合、皮膚表面温度計106には非接触式の温度計を使用する。このため、皮膚表面温度計106は、本体101内のうち穴102Aが見える位置に配置する。図1の場合、皮膚表面温度計106は、穴102Aの鉛直下部に配置される。
The
可動板107は、熱吸収体103の負荷位置(熱吸収体103の表面と指が触れる位置)への移動と熱吸収体103の筐体内への移動に使用される可動部品である。可動板107は不図示の駆動機構によって可動される。可動板107は、例えば皮膚温度の測定時には熱吸収体103を測定位置から退避させ、熱負荷の印加時には熱吸収体103を測定位置に位置決めするように駆動される。図1の場合、熱吸収体103が取り付けていない一端側で、可動板107は筐体内壁に回動自在に取り付けられており、回動角は不図示のモーター等により調整される。図1では可動板107の可動方向を矢印で示している。
The
操作ボタン108は、信号処理部112やコンピュータシステムに対する指示入力や電源の供給/供給停止を操作するためのボタンである。例えば表示部109に表示する内容の切り替え(測定結果、履歴)や時間設定に使用する。なお、操作ボタン108は、スイッチとして構成することもできる。
The
表示部109は、計測手順や計測結果の表示に使用される表示デバイスである。例えば液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイを使用する。LED110は、計測時間や測定の進行状況を利用者に教示するために使用される。図1の場合には、点灯の数により4段階の情報を教示する。もっとも、LED110の数は4個に限らない。また、LED110の発光色や点灯状態の変更(例えば点滅)によって必要な情報を利用者に教示する手法を採用しても良い。また、LED110を配置せずに音(音声を含む。)や表示部109の表示内容を通じて計測時間や測定の進行状況を利用者に通知する手法を採用することもできる。
The
断熱構造体111は、皮膚表面温度計106に対して信号処理部112等の熱が影響するのを防ぐために配置される。図1の場合、断熱構造体111は、筐体内部の主要な発熱源と皮膚表面温度計106の配置される空間とを仕切るように配置される。信号処理部112は、測定された温度に基づいた血流量の演算や測定動作に伴う内部システムの制御を実行する。信号処理部112は、例えばコンピュータシステムで構成される。この形態例の場合、信号処理部112は、血流量の測定動作の進捗に伴って、可動板107の可動位置やLED110の点灯状態を制御する。制御に必要なプログラムは不図示の記憶装置に格納されている。また、血流量の測定に関連して各温度計から適時又は継続的に測定される温度も不図示の記憶装置に格納されている。外部通信部113は、外部装置との通信に使用されるインターフェースである。
The
核体温計114は、被験者の核体温を測定する温度計である。核体温は、中核温や深部温とも呼ばれる。核体温計114には測定部位に応じた体温計が用いられる。測定部位には、例えば舌下、内耳、脇、直腸などがある。なお図1の場合には、血流量測定装置内に環境温度計105や核体温計114を一体的に配置しているが、環境温度や核体温は他の温度計を用いて測定された値が外部通信部113を通じて取得する方式を採用しても良いし、被験者自身が操作ボタン108等を通じて手入力する方式を採用しても良い。
The
続いて、形態例に係る血流量測定装置による温度の計測方法を示す。この形態例の場合、指の皮膚表面の温度の測定について説明する。皮膚表面の温度は、皮膚表面温度計106が測定する。まず、測定領域102に指を載せた状態で、熱負荷を加える前の初期温度(熱平衡状態の温度)が測定される。次に、可動板107により熱吸収体103が測定領域102の穴102Aに位置決めされる。これにより、熱吸収体103の表面が指の皮膚表面に接触し、皮膚温度を奪う。この熱負荷の印加は、予め設定された一定時間について実行される。
Subsequently, a temperature measurement method by the blood flow measuring device according to the embodiment will be described. In the case of this embodiment, measurement of the temperature of the finger skin surface will be described. The skin surface temperature is measured by a
一定時間の熱負荷の印加が終了すると、熱吸収体103は可動板107によって穴102Aから退避位置に退避される。この熱吸収体103の退避と同時に、皮膚表面温度計106による皮膚表面温度の測定が開始される。この測定は、熱負荷の印加後の回復過程における温度プロファイルの測定である。従って、皮膚温度の測定は連続的に実行される。好ましくは、初期温度に戻るまで温度の測定が継続される。
When the application of the heat load for a certain time is completed, the
以上説明した皮膚温度の測定が終了すると、続いて核体温計114を用いた核体温の測定と環境温度計105を用いた環境温度(室温)の測定とを実行する。これら3種類の温度計で測定された各温度は信号処理部112に与えられ、後述する演算処理に基づいて血流量として計算される。なお、この形態例の場合には、皮膚温度の測定後に核体温と環境温度を測定しているが、3種類の温度を測定できれば良いので測定順序は、前述した順番に限らない。
When the measurement of the skin temperature described above is completed, the measurement of the nuclear body temperature using the
次に、皮膚温度の回復過程の温度プロファイルに基づいて血流量を測定する方法について示す。図15に、血流計測時における皮膚温度の変化と室温との時系列データ例を示す。前述したように、図中の皮膚温度のうち回復過程における温度変化の速度が血流量に応じて異なる特性がある。図13に、血流量を導出する計算モデルを示す。図13(A)は指が熱吸収体に接触する前の計算モデルであり、図13(B)は指が熱吸収体に接触した後の計算モデルである。 Next, a method for measuring blood flow based on the temperature profile of the skin temperature recovery process will be described. FIG. 15 shows an example of time-series data of changes in skin temperature and room temperature during blood flow measurement. As described above, among the skin temperatures in the figure, the speed of the temperature change in the recovery process varies depending on the blood flow rate. FIG. 13 shows a calculation model for deriving the blood flow rate. FIG. 13A shows a calculation model before the finger contacts the heat absorber, and FIG. 13B shows a calculation model after the finger contacts the heat absorber.
なお、図中のTaは血流温度(核体温)、Tsは皮膚温度、Trは室温である。また、R1は内部熱抵抗、R2は皮膚表面の空気に対する熱抵抗、C1は皮膚表面組織の熱容量である。因みに、R1は、熱伝導率(血流量ωに比例する成分を含む。)に反比例する特性を有する。また、図13(A)では、熱吸収体103と接触する以前における指の皮膚温度は室温に飽和しているものとし、このときの皮膚温度をTs(0)で表している。また、図13(B)では、熱吸収体103が皮膚温度にt1時間接触した後の皮膚温度をTs(t1)で表している。図14(A)に、図13に示す計算モデルの等価回路を示し、図14(B)に指温度回復の様子を示す。
In the figure, Ta is blood flow temperature (nuclear body temperature), Ts is skin temperature, and Tr is room temperature. R1 is the internal thermal resistance, R2 is the thermal resistance to the air on the skin surface, and C1 is the heat capacity of the skin surface tissue. Incidentally, R1 has a characteristic inversely proportional to the thermal conductivity (including a component proportional to the blood flow ω). In FIG. 13A, it is assumed that the skin temperature of the finger before coming into contact with the
時間t=0とt=∞のとき、指の皮膚温度は室温と平衡状態にある。この状態の場合、等価回路の容量C1は充電状態にあると考えられる。従って、図14の回路図より、次式が成立する。
皮膚表面温度がTs(t1)からTs(0)まで回復する過程では、図14(B)に示したように、時定数τ=R1・C1に従って温度が上昇する。このため、(式1)と合わせて、次式が成立する。
なお、Ta、R1、R2、C1の値は、実際の装置構成に応じた最適解を試行錯誤的に求められているものとする。ここで、R1∝1/ωである。すなわち、R1は血流量ωに比例する。従って、信号処理部112は、各温度計で測定された温度を式2に与え、当該式2を満たすR1を演算により求めることにより、被験者の手の指先の血流量を求める。
It is assumed that the values of Ta, R1, R2, and C1 are obtained by trial and error in an optimal solution corresponding to the actual device configuration. Here, R1∝1 / ω. That is, R1 is proportional to the blood flow rate ω. Therefore, the
図12に、形態例に係る血流量測定装置で実行される血流量の測定手順の一例を示す。操作用ボタン108に対する操作入力に伴って血液量の計測が開始されると、信号処理部112は、LED110や表示部109等を通じて計測開始を被験者に提示する(ステップS1)。
FIG. 12 shows an example of a blood flow measurement procedure executed by the blood flow measurement device according to the embodiment. When blood volume measurement is started in response to an operation input to the
計測開始が提示されると、被験者は、指を測定領域102に載せる。このとき、信号処理部112は、皮膚の初期温度を計測すると共に、環境温度計105で室温を計測する(ステップS2)。次に、皮膚の熱を奪うため、信号処理部112は、可動板107を駆動制御して熱吸収体103を一定時間皮膚に接触させる(ステップS3)。
When the measurement start is presented, the subject places his finger on the
一定時間が経過すると、信号処理部112は、可動板107を駆動制御して熱吸収体103を皮膚から退避させる(ステップS4)。この退避直後から、信号処理部112は、熱吸収体103によって熱が奪われることによって低下した皮膚温度が回復する様子を皮膚表面温度計106にて計測する(ステップS5)。このとき、信号処理部112は、環境温度計105を通じて室温も計測し、測定中における室温の安定性をチェックする。
When the predetermined time has elapsed, the
皮膚表面温度が回復すると、信号処理部112は、LED110や表示部109を通じて核体温の計測を被験者に提示し、核体温計114を通じて被験者の核体温を測定する(ステップS6)。
When the skin surface temperature recovers, the
核体温の測定も終了すると、信号処理部112は、LED110や表示部109を通じて計測の終了を被験者に提示する(ステップS7)。この後、信号処理部112は、測定された温度を(式2)に与え、前述したように血流量ωに比例するR1の値を求める(ステップS8)。R1の値が求まると、信号処理部112は、算出されたR1の値に応じて求められた血流量に関する情報を表示して一連の処理を終了する(ステップS9)。なお、血流量の測定に関連して発生する操作や指示は、蓋104の開閉、ブザー音、音声ガイド等を通じて実施することもできる。なお、環境温度や核体温の測定タイミングは必ずしも図12の手順に限られるものではない。
When the measurement of the core body temperature is also completed, the
以上説明したように、この実施の形態に係る血流量測定装置の場合には、熱吸収体103の接触により指の皮膚表面に熱負荷を与え、その後、指の皮膚温度が回復する過程の温度プロファイルを継続的に測定することにより血流量を測定する。このため、装置構成と信号処理を従来技術に比して簡素化することができる。
As described above, in the case of the blood flow measurement device according to this embodiment, a temperature in the process of applying a heat load to the skin surface of the finger by the contact of the
また、この実施の形態に係る血液量測定装置の場合には、回動型の蓋104を用いるので、穴102Aの下部に位置する皮膚表面温度計106に埃等が付着するのを回避できる。この構造により、皮膚表面温度計106による検出精度の低下を避けることができる。また、埃等が電子部品や駆動機構に付着して動作不良を発生するのを避けることができる。
Further, in the case of the blood volume measuring device according to this embodiment, the
(形態例2)
図2に、血流量測定装置の他の概略構成例を示す。図2には、図1との対応部分に同一符号を付して示している。図2に示すように、基本的な装置構成は、形態例1と同じである。(Example 2)
FIG. 2 shows another schematic configuration example of the blood flow measuring device. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the basic device configuration is the same as that of the first embodiment.
この形態例に係る血流量測定装置と形態例1との違いは、熱吸収体103を本体101の表面に固定的に配置する点である。図2の場合には、測定領域102との並び位置に熱吸収体103を配置する。
The difference between the blood flow measuring device according to this embodiment and
この形態例の場合も、基本的な温度の測定手順は形態例1と同じである。ただし、熱吸収体103が固定であるため、指と熱吸収体103との接触タイミングを自動的に制御することができない。そこで、この形態例の場合には、表示部109の表示内容やLED110の点灯状態の制御を通じて接触タイミングを使用者に通知する手法を採用する。勿論、この通知に関する制御は信号処理部112を通じて実現される。
Also in this embodiment, the basic temperature measurement procedure is the same as that in
以下では、皮膚温度を計測する方法を説明する。まず、表示部109やLED110による合図によって、被験者は、測定領域102に手の指を載せる。このとき、皮膚表面温度計106は、合図に連動して皮膚温度の初期値を測定する。
Below, the method to measure skin temperature is demonstrated. First, the subject places his / her finger on the
次に、表示部109やLED110の通知態様が変化する。被験者は、この通知態様の変化を合図として、測定領域102に載せていた指を熱吸収体103の表面に移動させる。
Next, the notification mode of the
一定時間が経過すると、表示部109やLED110の通知態様が更に変化する。被験者は、この通知態様の変化を合図として、熱吸収体103に載せていた指を測定領域102に移動させる。この後、皮膚表面温度計106は、皮膚温度が回復過程における温度変化を測定する。
When a certain time elapses, the notification mode of the
以上のように、この形態例の場合には、被験者自身が、血流量の測定プロセスの進捗に応じて被測定対象である指を移動させる必要がある以外は、形態例1と全く同様の手順により血流量を測定することができる。
As described above, in the case of this embodiment, the procedure is exactly the same as that of
なお、この形態例の場合には、熱吸収体103が筐体表面に配置されているので、熱吸収体103が汚れた場合にクリーニングすることができる。また、熱吸収体103が破損した場合や機能が低下した場合にも簡単に交換することができる。また、素材の異なる熱吸収体103と交換することで、冷却効果を調整することもできる。
In the case of this embodiment, since the
さらに、この形態例の場合には、可動部品である可動板107が不要であるので、装置構成が簡単になり、故障の可能性を一段と減らすことができる。また、この形態例の場合、熱吸収体103のサイズを穴102Aの大きさと関係なく定めることが可能になる。形態例1の場合、熱吸収体103の表面を指と接触させるために、穴102Aより小さい形状である必要があった。
Furthermore, in the case of this embodiment, the
しかし、この形態例の場合、穴102Aのサイズとの関係により熱吸収体103のサイズを決める必要がないため、形態例1の場合よりも熱吸収体103の表面サイズを大きくすることができる。従って、指との接触面積を簡単に大きくすることができる。また、熱吸収体103の熱容量も簡単に大きくできる。結果的に、この形態例の場合には、熱吸収体103による熱吸収効果を高めることができる。このことは、熱負荷を印加する時間を短縮できることを意味する。
However, in the case of this embodiment, since it is not necessary to determine the size of the
(形態例3)
図3に、血流量測定装置の他の概略構成例を示す。図3には、図1との対応部分に同一符号を付して示している。図3に示すように、基本的な装置構成は、形態例1と同じである。(Example 3)
FIG. 3 shows another schematic configuration example of the blood flow measuring device. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. As shown in FIG. 3, the basic device configuration is the same as that of the first embodiment.
この形態例に係る血流量測定装置と形態例1との違いは、熱吸収体103の移動に熱吸収体用ガイド301を使用する点である。すなわち、この形態例の場合、熱吸収体103又はその台は、熱吸収体用ガイド301に沿って搬送される。この際、熱吸収体103の移動に必要な筐体の厚み方向の空間長は、可動板107を回動駆動する場合に比して小さく済む。従って、この形態例の構造を採用することにより、血流量測定装置の図中A−A断面図の高さ方向の長さを小さくすることができる。すなわち、血流量測定装置の体積を小さくすることができる。
The difference between the blood flow measuring device according to this embodiment and
(形態例4)
図4に、血流量測定装置の他の概略構成例を示す。図4には、図2との対応部分に同一符号を付して示している。図4に示すように、基本的な装置構成は、形態例2と同じである。(Example 4)
FIG. 4 shows another schematic configuration example of the blood flow measuring device. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG. As shown in FIG. 4, the basic device configuration is the same as that of the second embodiment.
この形態例に係る血流量測定装置と形態例2との違いは、皮膚表面温度計106に代えて接触温度計401を使用する点である。なお、この形態例の場合には、測定領域102の近傍に固定式の熱吸収体103を配置するため、形態例2の場合と同様に被験者自身が指を移動する必要がある。
The difference between the blood flow measuring device according to this embodiment and the
因みに、接触温度計401は、一般に安価であるので、非接触型の温度計を用いて皮膚表面の温度を測る場合に比して装置コストを低下させることができる。また、接触温度計401そのものが筐体表面に配置されるので形態例2の場合に比してメンテナンスも容易になる。また、非接触型の温度計の場合のように、測定に適した距離だけ温度計と指との間に距離を設ける必要がないので、その分、血流量測定装置の体積を小さくすることができる。
Incidentally, since the
なお、この形態例の場合、接触温度計401を環境温度計105と兼用することもできる。この場合、血流量測定装置に搭載する温度計の数を、他の形態例に比して1つ削減できる。
In the case of this embodiment, the
(形態例5)
この形態例に係る血流量測定装置の場合には、測定領域102の表面に断熱材を配置する。形態例1〜4のいずれの形態例の場合にも、指の皮膚温度を測定する間、測定箇所の周囲の部分で指は測定領域102と接触する。測定領域102の材質にもよるが、接触部分では指との間で熱の移動が発生する。特に、熱の移動が大きい場合には、測定される皮膚温度への影響を無視できなくなる。そこで、測定領域102のうち、少なくとも指と触れる可能性のある部分を断熱材で覆い、皮膚温度の測定中における指と測定領域102(または装置本体)との間の熱移動を極力小さくする。この形態例の場合、前述した4つの形態例に係る血流量測定装置よりも測定精度を高めることができる。(Example 5)
In the case of the blood flow measuring device according to this embodiment, a heat insulating material is disposed on the surface of the
(形態例6)
この形態例に係る血流量測定装置の場合には、図5に示すような断面が凸形状の熱吸収体103を使用する。図5(A)は、被験者の指が接触する側(筐体表面側)から見た図であり、図5(B)はA−A断面図である。図5の場合、熱吸収体103は、径の異なる円柱を2段重ねた構造を採用する。径の小さい方の円柱が皮膚との接触面となる。なお、指との接触する部分の面積は、指先等の狭い範囲に適応できるサイズにする。(Example 6)
In the case of the blood flow measuring device according to this embodiment, a
図5の場合には、上段と下段の両方を円柱で構成しているが、角柱その他の形状でも勿論構わない。また、上段と下段で形状が異なっていても良い。ただし、熱吸収体103の熱容量を大きくする観点から考えると下段側の体積が上段側の体積よりも大きい方が望ましい。また、図5のように2段構造とするのではなく、熱吸収体103は、円錐形その他の錐体形状の上部を底面と並行に切り取った形状でも良い。
In the case of FIG. 5, both the upper stage and the lower stage are constituted by cylinders. Further, the shape may be different between the upper stage and the lower stage. However, from the viewpoint of increasing the heat capacity of the
なお、熱吸収体103の素材は、熱伝導率を考えると金属体が好ましい。例えば熱伝導率の良い銅、金、銀やこれらを含む合金が好ましい。もっとも、熱吸収体103の大きさによってはABS樹脂等を使用しても構わない。
Note that the material of the
(形態例7)
この形態例に係る血流量測定装置の場合には、効率良く皮膚表面から熱を奪うため、熱吸収体103を加熱又は冷却する構造を追加する。図6に、熱吸収体103に冷却機構を取り付けた場合の構造例を示す。図6は、形態例6(図5)で採用した熱吸収体103の下段側表面に冷却ゲル603を挟んでペルチェ素子604を貼り付けた構造例を示す。ペルチェ素子604が冷却構造体である。また、冷却ゲル603は、熱吸収体103の熱を効率的にペルチェ素子604に逃がすのに用いられる。(Example 7)
In the case of the blood flow measuring device according to this embodiment, a structure for heating or cooling the
(形態例8)
この形態例に係る血流量測定装置の場合には、熱吸収体103の冷却効果を監視して皮膚温度の測定精度を高める仕組みを採用する。具体的には、熱吸収体103のうち皮膚と接触する端面付近に温度計601を配置し、吸収した熱を放射する側の端面付近に温度計602を配置する。温度計601及び602には、例えばサーミスタを使用する。(Embodiment 8)
In the case of the blood flow measuring device according to this embodiment, a mechanism for monitoring the cooling effect of the
この形態例の場合、信号処理部112が、温度計601と602の温度をそれぞれ検出する。この形態例の場合、信号処理部112は、皮膚と接触する側の温度計601の温度がある一定の温度になったか否かによって血流量の測定プロセスを開始するか否かを判定する。温度が安定していない状態で血流量の測定プロセスを開始すると外因によって血流量の測定精度が低下する可能性があるためである。
In the case of this embodiment, the
また、信号処理部112は、血流量の測定プロセスを開始するか否かを判定する際、温度計601の温度が室温より低いか否かも判定する。熱吸収体103の温度が室温より高いと皮膚温度を効果的に吸収できず、測定条件を満たさないためである。
The
また、血流量の測定プロセスが開始され、熱吸収対103と皮膚との接触が行われると、信号処理部112は、温度計601及び602の温度差を計測することにより、熱吸収体103に移動した熱量を計算する。なお、温度差に基づいた移動熱量の計算は既知であるので説明を省略する。この形態例の場合、信号処理部112は、指から熱吸吸収体103に移動した吸収量が事前に定めた閾値を越えることを条件に、指との接触位置から熱吸収体103を退避させる。このような制御を採用することにより、同じ条件で血流量を測定することが可能になる。その結果、血流量ωの測定精度を向上することができる。
In addition, when the blood flow measurement process is started and the
(形態例9)
この形態例に係る血流量測定装置の場合には、測定開始時における熱吸収体103の温度や熱量の熱負荷を加えている間の熱移動量を一定値に積極的に制御する方式を採用する。この例の場合、熱吸収体103の冷却にはペルチェ素子(図6)や空冷ファンを使用する。また、熱吸収体103の加熱には不図示のヒーターを使用する。信号処理部112によって、積極的に温度を管理することにより、血流量の測定開始時における温度を積極的に最適な温度に制御することができる。ここでの最適値は、室温との関係も考慮して設定された値であることが望ましい。(Example 9)
In the case of the blood flow measuring device according to this embodiment, a method of positively controlling the heat transfer amount to a constant value while applying the heat load of the temperature and heat amount of the
また、形態例8の場合には、指と熱吸収体103との接触時間の調整によって移動熱量が一定になるように制御しているが、この形態例の場合には例えば接触時間が一定の場合にも熱吸収体103の冷却又は過熱により一定の接触時間内に移動する熱量を一定にすることが可能になる。いずれにしても、測定条件を同じにできることで、血流量ωの測定精度を向上することができる。
In the case of the
(形態例10)
この形態例に係る血流量測定装置の場合には、放熱効果を更に高める構造を採用する。具体的には、図7に示すように、熱吸収体103に対して放熱ファン701と放熱フィン702を取り付ける構造を採用する。なお、図7の場合には、形態例7(図6)の構造に放熱ファン701と放熱フィン702を取り付けた例を示している。なお、放熱ファン701だけを取り付ける構造も可能である。また、放熱フィンに代えて放熱用の金属板を取り付けても良い。いずれにしても、前述した形態例に比して、熱吸収体103の放熱効率を向上することができる。方熱効率の向上により、血流量測定装置による再計測までに要する時間を短縮することができ、計測効率を向上できる。(Example 10)
In the case of the blood flow measuring device according to this embodiment, a structure that further enhances the heat dissipation effect is adopted. Specifically, as shown in FIG. 7, a structure in which a
(形態例11)
この形態例11の場合には、熱吸収体103に使用して好適な他の構造例を示す。図8(A)〜(F)に熱吸収体103の構造例を示す。それぞれ、上段側が熱吸収体103を上面側から見た図であり、下段側がA−A断面図である。因みに、図8(A)に示す熱吸収体103aは、形態例6で説明した円柱の2段重ねたタイプである。図8(B)に示す熱吸収体103bは、やはり形態例6で説明した円錐上部を底面と平行に切り落としたタイプである。図8(C)に示す熱吸収体103aは、形態例1で説明した円柱タイプである。これらの形状を適用する血流量測定装置の筺体サイズ、筺体との取り付け方式や駆動機構、筺体内のレイアウトに応じて選択的に使用する。なお、図8(D)〜(F)は、それぞれ図8(A)〜(C)のうち皮膚との接触面を曲面形状に加工したタイプである。接触面を曲面形状に加工することにより皮膚との密着度を高め、吸熱効果を高めることができる。(Example 11)
In the case of
(形態例12)
図9に、血流量測定装置の他の概略構成例を示す。図9には、図1との対応部分に同一符号を付して示している。もっとも、図2に示す血流量測定装置のように固定式の熱吸収体103を用いる場合にも応用可能である。この形態例に係る血流量測定装置の場合、筺体上に測定領域102を2つ並べて配置する。勿論、筺体の内部には、熱吸収体103を測定位置と退避位置との間で移動させる機構部としての可動板107が配置される。(Example 12)
FIG. 9 shows another schematic configuration example of the blood flow measuring device. In FIG. 9, parts corresponding to those in FIG. However, the present invention can also be applied to the case where the fixed
この形態例の場合、測定領域102が2つあるので、例えば隣同士に位置する2本の指の血流を測定できる。また例えば右手と左手の各1本の指の血流を測定できる。また例えば隣合う又は近傍に位置する皮膚の血流を測定することができる。なお、血流の測定は同時に行っても良いし、時間差で実行しても良い。いずれにしても複数個所で血流量を測定できることにより、測定位置に依存した血流量のバラツキを平均化することができる。結果的に、被験者についての血流量の測定結果の信頼性を高めることができる。また、被験者に対する血流量の計測を複数回実行し、それらの平均値を信号処理部112で計算する場合に比して、平均値が算出されるまでの測定時間長を短縮することができる。
In the case of this embodiment, since there are two
また、測定領域102を複数配置することにより、いずれかの測定領域102についての測定が失敗した場合でも、その他の測定領域102についての測定結果を利用することができる。
In addition, by arranging a plurality of
(形態例13)
前述した血流量測定装置の場合には、信号処理部112において、測定された3種類の測定温度に基づいて血流量を計算する場合について説明した。しかし、測定温度のデータや計測された血流量は、外部通信部113を通じて通信可能な他の計測装置の別の指標と連動させても良い。また、前述した血流量測定装置の機能は、他の指標を示す装置の機能を搭載しても良いし、反対に他の指標を示す装置の内部に血流量測定装置を一体的に取り付けても良い。因みに、ここでの他の指標には、例えば代謝、温熱感覚、ストレス、自律神経の働きなどが考えられる。また、外部通信部113は、測定された温度や計算した血流値を外部に出力するのに用いるだけでなく、血流量測定装置に対する各種の設定値の受信等に用いてもよい。(Example 13)
In the case of the blood flow measuring device described above, the case where the
(形態例14)
図10及び図11に、信号処理部112による測定結果の表示例を示す。図10は、測定された血液量ωを実数値として表示する例である。この表示は、例えば医療機関で使用する血流量測定装置に適している。図11は、測定された血流量ωを前回値や平均値との比較によって表示する例である。例えば「血流量は(前回値より)少ないです」、「血流量は(前回値)より多いです」などのレベル分けで表示する。ここでの平均値は、特定個人の過去の測定結果の平均値だけでなく、性別や年代別等に統計的に求められた平均値も含まれる。この表示は、非医療機関で使用する血流量測定装置に適している。表示には、色分けやその他の表示形態を組み合わせても良い。(Example 14)
10 and 11 show display examples of measurement results obtained by the
(形態例15)
前述した形態例の場合には、いずれも皮膚表面温度に与える熱負荷が冷却の場合について説明した。しかしながら、熱負荷は加温でも良い。皮膚表面を加温には、ヒーターや温風発生部を用いれば良い。なお、熱負荷が加温の場合にも、適用する原理は全く同じであり、熱負荷の印加後に皮膚表面の温度が熱平衡状態に戻る過程における温度変化を測定すれば良い。(Example 15)
In each of the above-described embodiments, the case where the heat load applied to the skin surface temperature is cooling has been described. However, the heat load may be heating. What is necessary is just to use a heater and a warm air generation | occurrence | production part for heating the skin surface. Even when the heat load is warming, the principle applied is exactly the same, and it is only necessary to measure the temperature change in the process in which the skin surface temperature returns to the thermal equilibrium state after the heat load is applied.
従来より、身体の各部位の血流量は体調や健康などに関係する指標を表すことが知られている。例えば抹消血流が悪化すると、冷えや痺れ、皮膚障害を起こす。また、抹消血管障害に伴うヒビ、アカギレなどを起こす。また、交感神経はアドレナリンを放出する。アドレナリンは血管を収縮させる作用があるため、交感神経の緊張が続き結果的に全身の血行障害がおこる。つまり抹消血流を計測して自律神経の活性度の状態を分析することができる。さらに運動負荷試験やリハビリなどの効果をみるために末梢血流を観察しようという動きも高まっている(http://ci.nii.ac.jp/naid/110002521799/電磁誘導を用いた非観血末梢血流監視システム)。このように血流そのものを簡易に計測することで健康チェック、ストレスチェックなどの装置として使用できる。 Conventionally, it is known that the blood flow in each part of the body represents an index related to physical condition, health, and the like. For example, when peripheral blood flow worsens, it causes coldness and numbness and skin damage. In addition, it causes cracks and red spots due to peripheral vascular disorders. Sympathetic nerves also release adrenaline. Since adrenaline has the effect of constricting blood vessels, sympathetic nerve tension continues, resulting in systemic blood circulation disorders. That is, the peripheral blood flow can be measured to analyze the state of autonomic nerve activity. In addition, movements to observe peripheral blood flow to see effects such as exercise testing and rehabilitation are increasing (http://ci.nii.ac.jp/naid/110002521799/non-invasive using electromagnetic induction) Peripheral blood flow monitoring system). Thus, by simply measuring the blood flow itself, it can be used as a device for health check, stress check and the like.
101…本体、102…測定領域、103…熱吸収体、104…蓋、105…環境温度計、106…皮膚表面温度計、107…可動板、108…操作ボタン、109…表示部、110…LED、111…断熱構造体、112…信号処理部、113…外部通信部、114…核体温計、301…熱吸収体用ガイド、401…接触温度計、601、602…温度計、603…冷却ゲル、604…ペルチェ素子、701…放熱フィン。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記測定領域に載置された前記測定対象部位の皮膚表面温度を測定する皮膚表面温度計と、
血流量の測定時に、前記測定対象部位に対して熱負荷を与える熱負荷印加部と、
前記熱負荷の印加終了後、前記測定対象部位の皮膚温度の温度変化を、前記皮膚表面温度計を通じて測定する温度変化測定部と、
環境温度と、核体温と、前記熱負荷の印加が終了した後の温度変化に基づいて、前記測定対象部位の血流量を演算する信号処理部と
を有する血流量測定装置。A measurement region that contacts the skin surface of the measurement target site when measuring blood flow, and
A skin surface thermometer for measuring the skin surface temperature of the measurement target part placed in the measurement region;
A thermal load application unit that applies a thermal load to the measurement target site when measuring blood flow;
After the application of the thermal load, a temperature change measurement unit that measures the temperature change of the skin temperature of the measurement target site through the skin surface thermometer ;
A blood flow measuring device having an environmental temperature, a nuclear body temperature, and a signal processing unit that calculates a blood flow of the measurement target part based on a temperature change after the application of the heat load is completed .
ことを特徴とする請求項1に記載の血流量測定装置。The blood flow measuring device according to claim 1 , wherein a heat insulating material is disposed in a region portion excluding a region where the measurement target region is disposed in the measurement region.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の血流量測定装置。The blood flow rate according to claim 1 or 2 , wherein a heat insulating structure is arranged around the skin surface thermometer so that heat other than the measurement target region does not affect the measurement result of the skin surface thermometer. measuring device.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の血流量測定装置。Temperature of a portion in contact with the measurement target sections of the heat load applying unit, to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises means for monitoring to be constant at application start of heat load The blood flow measuring device as described.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の血流量測定装置。The blood flow measuring device according to any one of claims 1 to 4 , further comprising means for monitoring so that the amount of heat transferred through the heat load application unit is constant during application of the heat load.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の血流量測定装置。The blood flow measuring device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the thermal load application unit is a heat absorber that takes heat away from a skin surface of a measurement target site.
ことを特徴とする請求項6に記載の血流量測定装置。The blood flow measuring device according to claim 6 , wherein the thermal load application unit includes a heat dissipation mechanism.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の血流量測定装置。The blood flow measurement device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the heat load application unit is a heat application unit that applies heat to a skin surface of a measurement target site.
前記測定領域に載置された前記測定対象部位の皮膚表面温度を測定する皮膚表面温度計と、
環境温度を測定する環境温度計と、
測定対象の核体温を測定する核温度計と、
血流量の測定時に、前記測定対象部位に対して熱負荷を与える熱負荷印加部と、
前記熱負荷の印加終了後、前記測定対象部位の皮膚温度の温度変化を、前記皮膚表面温度計を通じて測定する温度変化測定部と、
環境温度と、核体温と、前記熱負荷の印加が終了した後の温度変化に基づいて、前記測定対象部位の血流量を演算する信号処理部と、
演算により計算された血流量に関する測定結果を通知する手段と
を有する血流量測定装置。A measurement region that contacts the skin surface of the measurement target site when measuring blood flow, and
A skin surface thermometer for measuring the skin surface temperature of the measurement target part placed in the measurement region;
An environmental thermometer for measuring the environmental temperature;
A nuclear thermometer that measures the core temperature of the measurement object;
A thermal load application unit that applies a thermal load to the measurement target site when measuring blood flow;
After the application of the thermal load, a temperature change measurement unit that measures the temperature change of the skin temperature of the measurement target site through the skin surface thermometer;
Based on the environmental temperature, the core temperature, and the temperature change after the application of the thermal load is completed, a signal processing unit that calculates the blood flow volume of the measurement target site,
A blood flow measurement device comprising: means for notifying a measurement result relating to a blood flow calculated by calculation.
測定対象の核体温を測定する処理と、
血流量の測定時に、前記測定対象部位に対して熱負荷を与える処理と、
測定対象部位の皮膚表面を接触させる測定領域に載置された前記測定対象部位の皮膚表面温度の初期値を測定する処理と、
前記熱負荷の印加終了後、前記測定対象部位の皮膚表面温度の変化を測定する処理と、
環境温度と、核体温と、前記熱負荷の印加が終了した以降の皮膚温度の温度変化に基づいて、前記測定対象部位の血流量を演算する処理と
を有する血流量測定方法。A process for measuring the ambient temperature;
A process for measuring the nuclear body temperature to be measured;
A process of applying a thermal load to the measurement target site when measuring blood flow;
A process for measuring an initial value of the skin surface temperature of the measurement target part placed in a measurement region in contact with the skin surface of the measurement target part; and
After the application of the thermal load, a process of measuring a change in the skin surface temperature of the measurement target site;
A blood flow measurement method comprising: processing of calculating a blood flow volume of the measurement target region based on an environmental temperature, a nuclear body temperature, and a temperature change of a skin temperature after the application of the heat load is completed.
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