JP6200216B2 - 生体信号測定システム、生体信号測定装置、および生体信号測定装置の制御プログラム - Google Patents
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Description
互いに異なるN種(Nは4以上の整数)の波長を有する光を出射する発光部と、
生体組織を通過または反射したN種の光の受光強度に応じてN種の信号を出力する受光部と、
前記N種の信号に基づいて、N種の減光度を取得する第1演算部と、
前記N種の減光度から選ばれた(N−1)種の組合せに係る2つの減光度に基づいて、(N−1)種の血液由来の減光度を取得する第2演算部と、
前記(N−1)種の血液由来の減光度に基づいて、(N−1)種の血液中物質の濃度を特定する第3演算部と、
特定された前記濃度を出力する出力部とを備える。
被検者の生体組織を通過または反射したN種(Nは4以上の整数)の波長を有する光の強度に対応するN種の信号を受信する信号受信部と、
前記N種の信号に基づいて、N種の減光度を取得する第1演算部と、
前記N種の減光度から選ばれた(N−1)種の組合せに係る2つの減光度に基づいて、(N−1)種の血液由来の減光度を取得する第2演算部と、
前記(N−1)種の血液由来の減光度に基づいて、(N−1)種の血液中物質の濃度を特定する第3演算部と、
特定された前記濃度を出力する出力部とを備える。
前記測定装置は、
被検者の生体組織を通過または反射したN種(Nは4以上の整数)の波長を有する光の強度に対応するN種の信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部と接続されたコンピュータと、
前記コンピュータと接続された出力部とを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、
前記N種の信号に基づいて、N種の減光度を取得する第1演算部と、
前記N種の減光度から選ばれた(N−1)種の組合せに係る2つの減光度に基づいて、(N−1)種の血液由来の減光度を取得する第2演算部と、
前記(N−1)種の血液由来の減光度に基づいて、(N−1)種の血液中物質の濃度を特定する第3演算部として動作させ、
さらに特定された前記濃度を前記出力部より出力させる。
A1=log(I1/Io1) (1)
A2=log(I2/Io2) (2)
A3=log(I3/Io3) (3)
A4=log(I4/Io4) (4)
ここでIo1、Io2、Io3、Io4が基準時刻(例えば生体組織の圧迫前)における受光光量を示し、I1、I2、I3、I4が測定時における受光光量を示している。添え字1は第1の光を、添え字2は第2の光を、添え字3は第3の光を、添え字4は第4の光を表している。
A1=Ab1+At1=E1HbDb+Z1Dt (5)
A2=Ab2+At2=E2HbDb+Z2Dt (6)
A3=Ab3+At3=E3HbDb+Z3Dt (7)
A4=Ab4+At4=E4HbDb+Z4Dt (8)
ここで、Eは吸光係数(dl g-1cm-1)、Hbは血色素濃度(g dl-1)、Zは血液以外の組織の減光率(cm-1)、Dは厚み(cm)を表している。添え字bは血液を、添え字tは血液以外の組織を、添え字1は第1の光を、添え字2は第2の光を、添え字3は第3の光を、添え字4は第4の光を表している。
Ab21=A2−A1=(E2−E1)HbDb (9)
Ab23=A2−A3=(E2−E3)HbDb (10)
Ab24=A2−A4=(E2−E4)HbDb (11)
右辺には血液の情報のみが含まれている。したがって、減光度A2と減光度A1の差分、減光度A2と減光度A3の差分、および減光度A2と減光度A4の差分をとることにより、血液由来の減光度Ab21、Ab23、Ab24を得ることができる。
Ab21/Ab23=(A2−A1)/(A2−A3)=(E2−E1)/(E2−E3)
(12)
Ab21/Ab24=(A2−A1)/(A2−A4)=(E2−E1)/(E2−E4)
(13)
ここで式(12)と式(13)における(E2−E1)、(E2−E3)、(E2−E4)は、酸素化ヘモグロビン濃度O2Hb(%)、還元ヘモグロビン濃度RHb(%)、一酸化炭素ヘモグロビン濃度COHb(%)の関数である。各吸光係数E1、E2、E3、E4は、次式で表わされる。
E1=Eo1・O2Hb+Er1・RHb+Ec1・COHb (14)
E2=Eo2・O2Hb+Er2・RHb+Ec2・COHb (15)
E3=Eo3・O2Hb+Er3・RHb+Ec3・COHb (16)
E4=Eo4・O2Hb+Er4・RHb+Ec4・COHb (16)
O2Hb+RHb+COHb=1 (17)
ここで、Eoは酸素化ヘモグロビンの吸光係数を、Erは還元ヘモグロビンの吸光係数を、Ecは一酸化炭素ヘモグロビンの吸光係数を表している。添え字1は第1の光を、添え字2は第2の光を、添え字3は第3の光を、添え字4は第4の光を表している。
A1=Ab1+At1=E1HbDb+Z1Dt (18)
k2A2=k2Ab2+k2At2=k2E2HbDb+k2Z2Dt (19)
k3A3=k3Ab3+k3At3=k3E3HbDb+k3Z3Dt (20)
k4A4=k4Ab4+k4At4=k4E4HbDb+k4Z4Dt (21)
と定数kを乗算してから減算すると、血液以外の組織の減光度の項は完全に消去されて誤差の無い、より精度の良い測定が可能となる。係数k2、k3、k4は、例えば図3のような測定によりあらかじめ決定することが可能である。
Claims (11)
- 生体信号の測定システムであって、
互いに異なるN種(Nは4以上の整数)の波長を有する光を出射する発光部と、
被検者の生体組織を通過または反射したN種の光の受光強度に応じてN種の信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力された前記N種の信号の前記生体組織の圧迫に伴う変化に基づいて、N種の減光度を取得する第1演算部と、
前記N種の減光度から選ばれた(N−1)種の組合せに係る2つの減光度の差分に基づいて、(N−1)種の血液由来の減光度を取得する第2演算部と、
前記(N−1)種の血液由来の減光度に基づいて、(N−1)種の血液中物質の濃度を特定する第3演算部と、
特定された前記濃度を出力する出力部とを備える、測定システム。 - 前記差分の取得に用いられる前記2つの減光度に対応する2波長は、前記N種の波長のうち、血液以外の組織の減光度の差がより小さい波長同士として選択される、請求項1に記載の測定システム。
- 前記差分は、対応する波長における血液以外の組織の減光度に対応する係数を乗算した上で求められる、請求項1または2に記載の測定システム。
- 前記Nは4であり、
前記血液中物質は、酸素化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、一酸化炭素ヘモグロビン、およびメトヘモグロビンから選ばれた3種である、請求項1から3のいずれか一項に記載の測定システム。 - 前記Nは5であり、
前記血液中物質は、酸素化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、一酸化炭素ヘモグロビン、及びメトヘモグロビンである、請求項1から3のいずれか一項に記載の測定システム。 - 前記濃度の特定を前記第3演算部に所定のタイミングで行なわせる監視部を備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の測定システム。
- 前記監視部は、前記出力部を通じて前記生体組織を圧迫するタイミングを報知する、請求項6に記載の測定システム。
- 前記生体組織に加えられた圧力を検知し、当該圧力に応じた信号を出力する圧力検知部を備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の測定システム。
- 前記生体組織を圧迫可能に前記被検者に装着される圧迫部と、
前記生体組織の減光度変化を発生させる前記圧迫部を制御する圧迫制御部とを備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の測定システム。 - 生体信号の測定装置であって、
被検者の生体組織を通過または反射したN種(Nは4以上の整数)の波長を有する光を受光可能な位置に配置された受光部から当該N種の波長を有する光の強度に対応するN種の信号を受信する信号受信部と、
前記N種の信号の前記生体組織の圧迫に伴う変化に基づいて、N種の減光度を取得する第1演算部と、
前記N種の減光度から選ばれた(N−1)種の組合せに係る2つの減光度の差分に基づいて、(N−1)種の血液由来の減光度を取得する第2演算部と、
前記(N−1)種の血液由来の減光度に基づいて、(N−1)種の血液中物質の濃度を特定する第3演算部と、
特定された前記濃度を出力する出力部とを備える、測定装置。 - 生体信号の測定装置を制御するプログラムであって、
前記測定装置は、
被検者の生体組織を通過または反射したN種(Nは4以上の整数)の波長を有する光を受光可能な位置に配置された受光部から当該N種の波長を有する光の強度に対応するN種の信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部と接続されたコンピュータと、
前記コンピュータと接続された出力部とを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、
前記N種の信号の前記生体組織の圧迫に伴う変化に基づいて、N種の減光度を取得する第1演算部と、
前記N種の減光度から選ばれた(N−1)種の組合せに係る2つの減光度の差分に基づいて、(N−1)種の血液由来の減光度を取得する第2演算部と、
前記(N−1)種の血液由来の減光度に基づいて、(N−1)種の血液中物質の濃度を特定する第3演算部として動作させ、
さらに特定された前記濃度を前記出力部より出力させる、プログラム。
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