JP6006668B2 - 濃度測定装置および濃度測定方法 - Google Patents
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Description
ただし、(1)〜(3)式において、ΔOD1(T1)は波長λ1の検出光強度の時間的変化量、ΔOD2(T1)は波長λ2の検出光強度の変化量、ΔOD3(T1)は波長λ3の検出光強度の時間的変化量である。
所定の周期で得られた、時間的相対変化量(ΔO2Hb、ΔHHb、ΔcHb)に関するデータ列をX(n)とする。但し、nは整数である。このデータ列X(n)に対し、n=0を時間中心として、例えば以下のフィルタ係数A(n)を各データに乗ずることによって、非巡回型の線形位相デジタルフィルタが実現される。
A(0)=3/4
A(3)=A(−3)=−1/6
A(6)=A(−6)=−1/8
A(9)=A(−9)=−1/12
このとき、上述したフィルタ係数A(n)を用いた場合のデジタルフィルタ特性は、次の(7)式によって記述される。
このように、デジタルフィルタは、データ列X(n)と対応する各係数との積和演算によって表される。そして、この(7)式の時間周波数fを、毎分での時間周波数F(単位は1/min)に変換すると、次の(8)式が求められる。
上述したデータ列X(n)においてn=0を時間中心とし、その前後の所定時間(例えば3秒間、5拍分)の間に得られたデータ列X(n)に対して、高次関数(例えば4次関数)を用いた最小2乗誤差カーブフィッティングを行う。そして、得られた高次関数の定数項を、n=0における平滑成分(所定周波数より小さい周波数成分)と見なす。すなわち、この平滑化された周波数成分を元のデータX(0)から差し引くことによって、相対変化量に含まれる周波数成分のうち所定周波数より小さい周波数成分を除去し、胸骨圧迫の繰り返しに起因する時間変動分を分離・抽出することができる。
但し、Sxはxの分散であり、Syはyの分散であり、Sxyはxとyの共分散である。なお、分散Sx及びSy、並びに共分散Sxyは、それぞれ次の数式(11)〜(13)によって求められる。但し、x0及びy0は、それぞれx及びyの平均値である。また、nはサンプル数である。
まず、酸素化ヘモグロビン濃度、脱酸素化ヘモグロビン濃度、及び総ヘモグロビン濃度の各相対変化量(ΔO2Hb、ΔHHb、ΔcHb)の振幅AΔO2Hb、AΔHHb、及びAΔcHbを求める。ここで、酸素化ヘモグロビン濃度と脱酸素化ヘモグロビン濃度との位相差をθとすると
AΔcHb 2=AΔO2Hb 2+AΔHHb 2+2AΔO2HbAΔHHbCOSθ
であるから、位相差は、次の演算式
θ=COS−1{(AΔcHb 2−AΔO2Hb 2−AΔHHb 2)/2AΔO2HbAΔHHb}
により算出される。したがって、例えば、過去5秒間における各相対変化量(ΔO2Hb、ΔHHb、ΔcHb)の平均振幅から位相差θを求め、この位相差θを例えば1秒毎に更新して表示部に表示するとよい。また、位相差θのおおよその目安を示すパラメータとして、AΔcHbと(AΔO2Hb+AΔHHb)との比であるAΔcHb/(AΔO2Hb+AΔHHb)を表示してもよい。ΔO2HbとΔHHbとが互いに同位相のときこの値は1となり、位相差が大きくなるに従い減少する。
まず、数式(17)に示される酸素化ヘモグロビン濃度O2Hb(t)と脱酸素化ヘモグロビン濃度HHb(t)との相互相関関数z(τ)を、注目している1回のデータ解析範囲T(例えば5秒間)に亘って(t=0〜T)演算する。この時、τを0から測定周期(例えば1/20秒)の刻みで変化させ、少なくとも変動周期(t0)に亘ってZ(τ)を計算する。
次に、相互相関関数z(τ)がピークとなる時間(τ=T0)を求める。そして、関係式θ=360×(T0/t0)を用いて、位相差θを算出する。例えば、過去5秒間における酸素化ヘモグロビン濃度O2Hb(t)と脱酸素化ヘモグロビン濃度HHb(t)を用いて時間T0及び位相差θを求め、これらを例えば1秒毎に更新して表示部に表示するとよい。
Claims (8)
- 胸骨圧迫の繰り返しに起因して変動する、頭部の酸素化ヘモグロビン濃度及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の時間的な相対変化量を測定する濃度測定装置であって、
前記頭部に測定光を入射する光入射部と、
前記頭部の内部を伝搬した前記測定光を検出し、該測定光の強度に応じた検出信号を生成する光検出部と、
前記検出信号に基づいて、酸素化ヘモグロビン濃度の時間的な第1の相対変化量と、脱酸素化ヘモグロビン濃度の時間的な第2の相対変化量との位相ずれを表す数値を求める演算部と
を備えることを特徴とする、濃度測定装置。 - 前記演算部が、前記第1及び第2の相対変化量に基づいて総ヘモグロビン濃度の時間的な相対変化量を更に求め、
前記総ヘモグロビン濃度の時間的な相対変化量と、前記位相ずれを表す数値とを併せて表示する表示部を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の濃度測定装置。 - 前記演算部が、前記第1及び第2の相対変化量に基づいて酸素飽和度を更に求め、
前記酸素飽和度と、前記位相ずれを表す数値とを併せて表示する表示部を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の濃度測定装置。 - 前記表示部が、前記位相ずれを表す数値を数字及びグラフのうち少なくとも一方により表示することを特徴とする、請求項2または3に記載の濃度測定装置。
- 胸骨圧迫の繰り返しに起因して変動する、頭部の酸素化ヘモグロビン濃度及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の時間的な相対変化量を測定する濃度測定方法であって、
前記頭部に測定光を入射する光入射ステップと、
前記頭部の内部を伝搬した前記測定光を検出し、該測定光の強度に応じた検出信号を生成する光検出ステップと、
前記検出信号に基づいて、酸素化ヘモグロビン濃度の時間的な第1の相対変化量と、脱酸素化ヘモグロビン濃度の時間的な第2の相対変化量との位相ずれを表す数値を求める演算ステップと
を備えることを特徴とする、濃度測定方法。 - 前記演算ステップにおいて、前記第1及び第2の相対変化量に基づいて総ヘモグロビン濃度の時間的な相対変化量を更に求め、
前記総ヘモグロビン濃度の時間的な相対変化量と、前記位相ずれを表す数値とを併せて表示する表示ステップを更に備えることを特徴とする、請求項5に記載の濃度測定方法。 - 前記演算ステップにおいて、前記第1及び第2の相対変化量に基づいて酸素飽和度を更に求め、
前記酸素飽和度と、前記位相ずれを表す数値とを併せて表示する表示ステップを更に備えることを特徴とする、請求項5に記載の濃度測定方法。 - 前記表示ステップにおいて、前記位相ずれを表す数値を数字及びグラフのうち少なくとも一方により表示することを特徴とする、請求項6または7に記載の濃度測定方法。
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