JP6847627B2 - 医用フォトメータ、および医用フォトメータの制御方法 - Google Patents
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Description
第一波長を含む第一の光を出射する第一発光部と、
第二波長を含む第二の光を出射する第二発光部と、
生体の組織を透過あるいは反射した前記第一の光の強度に対応する第一強度信号を出力し、当該組織を透過あるいは反射した前記第二の光の強度に対応する第二強度信号を出力する受光部と、
プロセッサと、
コンピュータが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えている医用フォトメータであって、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、前記医用フォトメータは、
前記第一強度信号に基づいて、前記第一の光の第一減光度を取得し、
前記第二強度信号に基づいて、前記第二の光の第二減光度を取得し、
前記第一減光度と前記第二減光度の比に基づいて、前記組織における第一吸光物質の量である吸光物質量を算出し、
前記第一の光と前記第二の光の双方は、赤外光または赤色光であり、
前記第一波長における前記第一吸光物質の第一吸光度と前記第二波長における前記第一吸光物質の第二吸光度の比率は1から乖離しており、
前記第一波長における第二吸光物質の第三吸光度は、前記第一吸光度よりも高く、
前記第二波長における前記第二吸光物質の第四吸光度は、前記第二吸光度よりも高く、
前記第三吸光度と前記第四吸光度の比率は1で近似できる。
プロセッサと、
コンピュータが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えている医用フォトメータであって、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、前記医用フォトメータは、
生体の組織を透過あるいは反射した第一波長を含む第一の光の強度に対応する第一強度信号に基づいて、前記第一の光の第一減光度を取得し、
前記組織を透過あるいは反射した第二波長を含む第二の光の強度に対応する第二強度信号に基づいて、前記第二の光の第二減光度を取得し、
前記第一減光度と前記第二減光度の比に基づいて、前記組織における第一吸光物質の量である吸光物質量を算出し、
前記第一波長における前記第一吸光物質の第一吸光度と前記第二波長における前記第一吸光物質の第二吸光度の比率は1から乖離しており、
前記第一波長における第二吸光物質の第三吸光度は、前記第一吸光度よりも高く、
前記第二波長における前記第二吸光物質の第四吸光度は、前記第二吸光度よりも高く、
前記第三吸光度と前記第四吸光度の比率は1で近似できる。
生体の組織を透過あるいは反射した第一波長を含む第一の光の強度に対応する第一強度信号に基づいて、前記第一の光の減光度を医用フォトメータに取得させ、
前記組織を透過あるいは反射した第二波長を含む第二の光の強度に対応する第二強度信号に基づいて、前記第二の光の減光度を前記医用フォトメータに取得させ、
前記第一減光度と前記第二減光度の比に基づいて、前記組織における第一吸光物質の量である吸光物質量を前記医用フォトメータに算出させ、
前記第一波長における前記第一吸光物質の第一吸光度と前記第二波長における前記第一吸光物質の第二吸光度の比率は1から乖離しており、
前記第一波長における第二吸光物質の第三吸光度は、前記第一吸光度よりも高く、
前記第二波長における前記第二吸光物質の第四吸光度は、前記第二吸光度よりも高く、
前記第三吸光度と前記第四吸光度の比率は1で近似できる。
A1=ln(I01/I1)
(1)
A2=ln(I02/I2)
(2)
A1=E11C1D1+E21C2D2
(3)
ここで、E11は第一波長λ1における第一吸光物質の吸光係数(M−1cm−1)を表している。C1は第一吸光物質の濃度(M)を表している。D1は第一吸光物質による吸光が行なわれる部分の光路長(cm)を表している。E21は第一波長λ1における第二吸光物質の吸光係数(M−1cm−1)を表している。C2は第二吸光物質の濃度(M)を表している。D2は第二吸光物質による吸光が行なわれる部分の光路長(cm)を表している。
A2=E12C1D1+E22C2D2
(4)
ここで、E12は第二波長λ2における第一吸光物質の吸光係数(M−1cm−1)を表している。E22は第二波長λ2における第二吸光物質の吸光係数(M−1cm−1)を表している。
A1−A2=(E11C1D1+E21C2D2)
−(E12C1D1+E22C2D2)
ln(I01/I1)−ln(I02/I2)≒(E11−E12)C1D1
ln(I2/I1)−ln(I02/I01)≒(E11−E12)C1D1
(5)
式(5)における左辺の第二項は、第一発光部11から出射される第一の光の強度と第二発光部12から出射される第二の光の強度の比となっている。前述したようにこれらの値は既知であるため、左辺の第二項は定数として扱える。他方、右辺におけるE11およびE12も定数である。したがって、受光部14による第一の光の受光強度と第二の光の受光強度の比から、C1D1を特定できる。この値が、第一吸光物質すなわち体内低吸光物質の量に相当する。
A1=Ea1HbDa+Ev1HbDv+Σt1Dt
(6)
ここで、Ea1は第一波長λ1における動脈血ヘモグロビンの吸光係数(dl g-1 cm-1)を表している。Hbは、血中ヘモグロビン濃度(dl g-1)を表している。Daは動脈血が流れる血管の厚み(cm)を表している。Ev1は第一波長λ1における静脈血ヘモグロビンの吸光係数(dl g-1 cm-1)を表している。Dvは静脈血が流れる血管の厚み(cm)を表している。Σt1は第一波長λ1における血液以外の組織による減光率(cm−1)を表している。Dtは、血液以外の組織の厚さすなわち組織厚(cm)を表している。
A2=Ea2HbDa+Ev2HbDv+Σt2Dt
(7)
ここで、Ea2は第二波長λ2における動脈血ヘモグロビンの吸光係数(dl g-1 cm-1)を表している。Ev2は第二波長λ2における静脈血ヘモグロビンの吸光係数(dl g-1 cm-1)を表している。第二波長λ2におけるΣt2は血液以外の組織による減光率(cm−1)を表している。
A1−A2=(Ea1HbDa+Ev1HbDv+Σt1Dt)
−(Ea2HbDa+Ev2HbDv+Σt2Dt)
ln(I01/I1)−ln(I02/I2)≒(Σt1−Σt2)Dt
ln(I2/I1)−ln(I02/I01)≒(Σt1−Σt2)Dt
(8)
式(8)における左辺の第二項は、第一発光部11から出射される第一の光の強度と第二発光部12から出射される第二の光の強度の比となっている。前述したようにこれらの値は既知であるため、左辺の第二項は定数として扱える。他方、右辺におけるΣt1およびΣt2も定数である。したがって、受光部14による第一の光の受光強度と第二の光の受光強度の比から、組織厚Dtを特定できる。
・第一波長λ1における血液の吸光係数と第三波長λ3における当該血液の吸光係数の比率が、当該血液に含まれる対象吸光物質(本例においては酸化ヘモグロビン)の濃度に応じて変化する。
・第二波長λ2における血液の吸光係数と第三波長λ3における当該血液の吸光係数の比率が、当該血液に含まれる対象吸光物質(本例においては酸化ヘモグロビン)の濃度に応じて変化する。
ln(R)−ln(R0)≒(Σt1−Σt2)Dt
ln(R+ΔR)−ln(R0)≒(Σt1−Σt2)(Dt+ΔDt)
ln(R+ΔR)−ln(R)≒(Σt1−Σt2)(Dt+ΔDt)
−(Σt1−Σt2)Dt
ln[(R+ΔR)/R]≒(Σt1−Σt2)ΔDt
ここでΔRがRよりも十分小さいとすると、次式を得る。
ΔR/R≒(Σt1−Σt2)ΔDt
(9)
強度比の変化率(ΔR/R)は、組織厚の変化量ΔDtに比例していることがわかる。
Claims (5)
- 第一波長を含む第一の光を出射する第一発光部と、
前記第一波長と異なる第二波長を含む第二の光を出射する第二発光部と、
生体の組織を透過あるいは反射した前記第一の光の強度に対応する第一強度信号を出力し、当該組織を透過あるいは反射した前記第二の光の強度に対応する第二強度信号を出力する受光部と、
プロセッサと、
コンピュータが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えている医用フォトメータであって、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、前記医用フォトメータは、
前記第一強度信号に基づいて、前記第一の光の第一減光度を取得し、
前記第二強度信号に基づいて、前記第二の光の第二減光度を取得し、
前記第一減光度と前記第二減光度の差分に基づいて、前記組織における第一吸光物質の量である吸光物質量を算出し、
前記第一の光と前記第二の光の双方は、赤外光または赤色光であり、
前記第一吸光物質の前記第一波長における第一吸光度と前記第一吸光物質の前記第二波長における第二吸光度の比率は1から乖離しており、
前記組織における前記第一吸光物質と異なる第二吸光物質の前記第一波長における第三吸光度は、前記第一吸光度よりも高く、
前記第二吸光物質の前記第二波長における第四吸光度は、前記第二吸光度よりも高く、
前記第三吸光度と前記第四吸光度の比率は1で近似できる、
医用フォトメータ。 - 前記命令が前記プロセッサにより実行されると、前記医用フォトメータは、
前記第一減光度と前記第二減光度の差分に基づいて、前記組織の組織厚を特定する、
請求項1に記載の医用フォトメータ。 - 前記第一波長および前記第二波長と異なる第三波長を含む第三の光を出射する第三発光部を備えており、
前記第一波長における血液の吸光係数と前記第三波長における当該血液の吸光係数の比率が、当該血液に含まれる前記第二吸光物質の濃度に応じて変化し、
前記第二波長における血液の吸光係数と前記第三波長における当該血液の吸光係数の比率が、当該血液に含まれる前記第二吸光物質の濃度に応じて変化し、
前記受光部は、前記組織を透過あるいは反射した前記第三の光の強度に対応する第三強度信号を出力し、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、前記医用フォトメータは、
前記第一強度信号と前記第二強度信号の少なくとも一方に基づいて、前記組織における血液の脈動に伴う前記第一の光の減光度変化量と前記第二の光の減光度変化量の少なくとも一方を取得し、
前記第三強度信号に基づいて当該脈動に伴う前記第三の光の減光度変化量を取得し、
前記第一の光の減光度変化量と前記第二の光の減光度変化量の少なくとも一方と、前記第三の光の減光度変化量に基づいて、前記血液における前記第二吸光物質の濃度を算出する、
請求項1または2に記載の医用フォトメータ。 - プロセッサと、
コンピュータが読み取り可能な命令を記憶するメモリと、
を備えている医用フォトメータであって、
前記命令が前記プロセッサにより実行されると、前記医用フォトメータは、
生体の組織を透過あるいは反射した第一波長を含む第一の光の強度に対応する第一強度信号に基づいて、前記第一の光の第一減光度を取得し、
前記組織を透過あるいは反射した前記第一波長と異なる第二波長を含む第二の光の強度に対応する第二強度信号に基づいて、前記第二の光の第二減光度を取得し、
前記第一減光度と前記第二減光度の差分に基づいて、前記組織における第一吸光物質の量である吸光物質量を算出し、
前記第一吸光物質の前記第一波長における第一吸光度と前記第一吸光物質の前記第二波長における第二吸光度の比率は1から乖離しており、
前記組織における前記第一吸光物質と異なる第二吸光物質の前記第一波長における第三吸光度は、前記第一吸光度よりも高く、
前記第二吸光物質の前記第二波長における第四吸光度は、前記第二吸光度よりも高く、
前記第三吸光度と前記第四吸光度の比率は1で近似できる、
医用フォトメータ。 - 生体の組織を透過あるいは反射した第一波長を含む第一の光の強度に対応する第一強度信号に基づいて、前記第一の光の第一減光度を医用フォトメータに取得させ、
前記組織を透過あるいは反射した前記第一波長と異なる第二波長を含む第二の光の強度に対応する第二強度信号に基づいて、前記第二の光の第二減光度を前記医用フォトメータに取得させ、
前記第一減光度と前記第二減光度の差分に基づいて、前記組織における第一吸光物質の量である吸光物質量を前記医用フォトメータに算出させ、
前記第一吸光物質の前記第一波長における第一吸光度と前記第一吸光物質の前記第二波長における第二吸光度の比率は1から乖離しており、
前記組織における前記第一吸光物質と異なる第二吸光物質の前記第一波長における第三吸光度は、前記第一吸光度よりも高く、
前記第二吸光物質の前記第二波長における第四吸光度は、前記第二吸光度よりも高く、
前記第三吸光度と前記第四吸光度の比率は1で近似できる、
医用フォトメータの制御方法。
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