JPH08140961A - ヘモグロビン濃度測定装置およびその測定方法 - Google Patents
ヘモグロビン濃度測定装置およびその測定方法Info
- Publication number
- JPH08140961A JPH08140961A JP6280936A JP28093694A JPH08140961A JP H08140961 A JPH08140961 A JP H08140961A JP 6280936 A JP6280936 A JP 6280936A JP 28093694 A JP28093694 A JP 28093694A JP H08140961 A JPH08140961 A JP H08140961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light intensity
- blood
- hemoglobin concentration
- light
- blood vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 title claims abstract description 46
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 claims abstract description 46
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 31
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 生体の血管を含む検出領域を照明する光照射
手段と、照明された検出領域の画像を形成する撮像手段
と、形成された画像を処理して血管中の血液のヘモグロ
ビン濃度を解析する解析手段を備え、解析手段は、形成
された画像により生体組織の光強度と血液の光強度とを
検出する光強度検出手段と、検出された生体組織および
血液の各光強度の比からヘモグロビン濃度を算出する算
出手段を備える。 【効果】 １つの帯域の波長の入射光を用いてヘモグロ
ビン濃度を測定でき、得られたヘモグロビン濃度を入射
光強度によって較正する必要がない。
手段と、照明された検出領域の画像を形成する撮像手段
と、形成された画像を処理して血管中の血液のヘモグロ
ビン濃度を解析する解析手段を備え、解析手段は、形成
された画像により生体組織の光強度と血液の光強度とを
検出する光強度検出手段と、検出された生体組織および
血液の各光強度の比からヘモグロビン濃度を算出する算
出手段を備える。 【効果】 １つの帯域の波長の入射光を用いてヘモグロ
ビン濃度を測定でき、得られたヘモグロビン濃度を入射
光強度によって較正する必要がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、非侵襲血液分析装置
とその方法に関し、特にヘモグロビン濃度を生体測定す
る装置およびその測定方法に関する。
とその方法に関し、特にヘモグロビン濃度を生体測定す
る装置およびその測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のヘモグロビン濃度を生体測定する
装置においては、生体に異なる複数の波長の光を照射
し、各波長について得られた値を次のようなランベルト
・ベール（Lambert-Beer）の式に代入し、それらの連立
方程式の解としてヘモグロビン濃度Ｃやヘモグロビン濃
度の変化量ΔＣを求めるものが知られている（例えば、
特開平２−９５２６２号公報参照）。 log（Ｉｏ／Ｉ）＝εＣＤ＋Ｓ……（１） ここで、Ｉｏ：入射光強度、Ｉ：透過光強度（反射光強
度）、Ｓ：生体散乱項、ε：吸光係数、Ｄ：血液層の厚
さである。
装置においては、生体に異なる複数の波長の光を照射
し、各波長について得られた値を次のようなランベルト
・ベール（Lambert-Beer）の式に代入し、それらの連立
方程式の解としてヘモグロビン濃度Ｃやヘモグロビン濃
度の変化量ΔＣを求めるものが知られている（例えば、
特開平２−９５２６２号公報参照）。 log（Ｉｏ／Ｉ）＝εＣＤ＋Ｓ……（１） ここで、Ｉｏ：入射光強度、Ｉ：透過光強度（反射光強
度）、Ｓ：生体散乱項、ε：吸光係数、Ｄ：血液層の厚
さである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような装置や方法においては、複数波長の光を個別
に生体に入射する光源が必要である上、求めた測定値を
入射光の強度に対応して較正（キャリブレーション）し
なければならないという問題点がある。
このような装置や方法においては、複数波長の光を個別
に生体に入射する光源が必要である上、求めた測定値を
入射光の強度に対応して較正（キャリブレーション）し
なければならないという問題点がある。
【０００４】この発明は、このような事情を考慮になさ
れたもので、１つの帯域の波長の入射光を用いてヘモグ
ロビン濃度を求めることができ、入射光強度によってそ
の濃度を較正する必要のないヘモグロビン濃度測定装置
およびその測定方法を提供するものである。
れたもので、１つの帯域の波長の入射光を用いてヘモグ
ロビン濃度を求めることができ、入射光強度によってそ
の濃度を較正する必要のないヘモグロビン濃度測定装置
およびその測定方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、生体の血管
を含む検出領域を照明する光照射手段と、照明された検
出領域の画像を形成する撮像手段と、形成された画像を
処理して血管中の血液のヘモグロビン濃度を解析する解
析手段を備え、解析手段は、形成された画像により生体
組織の光強度と血液の光強度とを検出する光強度検出手
段と、検出された生体組織および血液の各光強度の比か
らヘモグロビン濃度を算出する算出手段を備えたヘモグ
ロビン濃度測定装置を提供するものである。
を含む検出領域を照明する光照射手段と、照明された検
出領域の画像を形成する撮像手段と、形成された画像を
処理して血管中の血液のヘモグロビン濃度を解析する解
析手段を備え、解析手段は、形成された画像により生体
組織の光強度と血液の光強度とを検出する光強度検出手
段と、検出された生体組織および血液の各光強度の比か
らヘモグロビン濃度を算出する算出手段を備えたヘモグ
ロビン濃度測定装置を提供するものである。
【０００６】この装置は、非侵襲的に生体の血液のヘモ
グロビン濃度を測定することを特徴とし、また、生体と
はヒトを含む哺乳動物である。生体の血管を含む検出領
域を照明する光照射手段における、検出領域とは、生体
にありのままに存在する血管を含む所定領域のことであ
り、外科的に生体外へ取り出した生体の一部を意味する
ものではない。
グロビン濃度を測定することを特徴とし、また、生体と
はヒトを含む哺乳動物である。生体の血管を含む検出領
域を照明する光照射手段における、検出領域とは、生体
にありのままに存在する血管を含む所定領域のことであ
り、外科的に生体外へ取り出した生体の一部を意味する
ものではない。
【０００７】一方、対象とする領域に含まれる血管の太
さは特に限定されないが、再現性の良い結果を得るため
には、なるべく皮膚に近い毛細血管ないし、細動静脈で
あることが好ましい。なお、毛細管ないし細動静脈で得
られた血球情報は、太い血管（中大動静脈）の情報に換
算することができる。生体組織の光強度とは生体組織部
分からの光の強度であり、生体組織を透過又は反射した
光の強度である。血液の光の強度についても同様であ
る。
さは特に限定されないが、再現性の良い結果を得るため
には、なるべく皮膚に近い毛細血管ないし、細動静脈で
あることが好ましい。なお、毛細管ないし細動静脈で得
られた血球情報は、太い血管（中大動静脈）の情報に換
算することができる。生体組織の光強度とは生体組織部
分からの光の強度であり、生体組織を透過又は反射した
光の強度である。血液の光の強度についても同様であ
る。
【０００８】この発明の光照射手段には、光源として、
レーザやハロゲンランプ又はタングステンランプのよう
な連続的に光を照射する連続光源、又はパルスレーザ
（例えば、Spectra-Physics 社製、7000シリーズ）やフ
ラッシュランプ（例えば、（株）菅原研究所製、ＤＳＸ
シリーズ）のような断続的に光を照射する断続光源を用
いることができる。
レーザやハロゲンランプ又はタングステンランプのよう
な連続的に光を照射する連続光源、又はパルスレーザ
（例えば、Spectra-Physics 社製、7000シリーズ）やフ
ラッシュランプ（例えば、（株）菅原研究所製、ＤＳＸ
シリーズ）のような断続的に光を照射する断続光源を用
いることができる。
【０００９】また、光照射手段は上記光源に加えて、光
源からの光を検出領域へ適正に導く手段として、（１）
光ファイバー、（２）反射鏡、（３）レンズ又は（４）
スリットなどを備えることが好ましいが、上記の（１）
と（２）、（１）と（３）、（１）と（２）と（３）、
（１）と（２）と（３）と（４）、（２）と（３）、又
は（２）と（３）と（４）を組合わせて備えてもよい。
源からの光を検出領域へ適正に導く手段として、（１）
光ファイバー、（２）反射鏡、（３）レンズ又は（４）
スリットなどを備えることが好ましいが、上記の（１）
と（２）、（１）と（３）、（１）と（２）と（３）、
（１）と（２）と（３）と（４）、（２）と（３）、又
は（２）と（３）と（４）を組合わせて備えてもよい。
【００１０】この場合、反射鏡の代りにプリズムを用い
ることができる。なお、光照射手段は、検出領域を偏光
で照明するための偏光手段を備えてもよい。この発明の
撮像手段には、例えば一般的なＣＣＤ撮像素子を用いる
ことができる。
ることができる。なお、光照射手段は、検出領域を偏光
で照明するための偏光手段を備えてもよい。この発明の
撮像手段には、例えば一般的なＣＣＤ撮像素子を用いる
ことができる。
【００１１】また、撮像手段は、検出領域からの反射光
ＣＣＤ撮像素子に導くための光学系において、光ファイ
バー、各種反射鏡、偏光素子、各種レンズ、プリズム、
スリット、又はフィルターを備えてもよいが、検出領域
からの反射光が微弱な場合にはイメージインテンシフィ
イアを備えることが好ましい。また、撮像手段は、検出
領域からの不用な散乱光成分を除去するための偏光手段
を備えてもよい。
ＣＣＤ撮像素子に導くための光学系において、光ファイ
バー、各種反射鏡、偏光素子、各種レンズ、プリズム、
スリット、又はフィルターを備えてもよいが、検出領域
からの反射光が微弱な場合にはイメージインテンシフィ
イアを備えることが好ましい。また、撮像手段は、検出
領域からの不用な散乱光成分を除去するための偏光手段
を備えてもよい。
【００１２】さらに、撮像手段は、その信号処理系にお
いて、ＣＣＤ撮像素子に走査信号を供給すると共にＣＣ
Ｄ撮像素子の各画素からの出力をビデオ信号として処理
するビデオ信号処理回路、およびそのビデオ信号を記録
するためのＶＴＲやレーザディスクレコーダを備えるこ
とが望ましい。
いて、ＣＣＤ撮像素子に走査信号を供給すると共にＣＣ
Ｄ撮像素子の各画素からの出力をビデオ信号として処理
するビデオ信号処理回路、およびそのビデオ信号を記録
するためのＶＴＲやレーザディスクレコーダを備えるこ
とが望ましい。
【００１３】また、光照射手段および撮像手段として、
市販のビデオ・マイクロスコープシステムを使用しても
よい。そして、解析手段には、市販のパーソナルコンピ
ュータ（例えば、Power Mac//Apple社製）を用いること
ができる。
市販のビデオ・マイクロスコープシステムを使用しても
よい。そして、解析手段には、市販のパーソナルコンピ
ュータ（例えば、Power Mac//Apple社製）を用いること
ができる。
【００１４】解析手段は、形成された画像から撮像され
た血管径を検出する血管径検出手段と、検出された血管
径によりヘモグロビン濃度を補正する補正手段とを、さ
らに備えてもよい。また、算出手段は、次式によりヘモ
グロビン濃度Ｃを算出する手段であることが好ましい。 Ｃ＝Ｋ・log（ＩT／ＩB） 但し、ＩT：生体組織の光強度、ＩB：血液の光強度、
Ｋ：定数
た血管径を検出する血管径検出手段と、検出された血管
径によりヘモグロビン濃度を補正する補正手段とを、さ
らに備えてもよい。また、算出手段は、次式によりヘモ
グロビン濃度Ｃを算出する手段であることが好ましい。 Ｃ＝Ｋ・log（ＩT／ＩB） 但し、ＩT：生体組織の光強度、ＩB：血液の光強度、
Ｋ：定数
【００１５】光強度検出手段は、画像における各画素の
輝度について度数分布を調べる手段と、輝度の度数分布
が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大値を有す
るとき、輝度Ａを血液の光強度、輝度Ｂを生体組織の光
強度として検出する検出手段を備えることが好ましい。
輝度について度数分布を調べる手段と、輝度の度数分布
が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大値を有す
るとき、輝度Ａを血液の光強度、輝度Ｂを生体組織の光
強度として検出する検出手段を備えることが好ましい。
【００１６】この発明において、光強度検出手段は、撮
像手段によって得られた画像から生体組織の光強度ＩT
と、血液の光強度ＩBを検出する。ところで、生体組織
の部分についてはＣ＝０であるから（１）式より、 log（Ｉｏ／ＩT）＝Ｓ……（２） また、血液については、 log（Ｉｏ／ＩB）＝εＣＤ＋Ｓ……（３） （３）−（２）より log（ＩT／ＩB）＝εＣＤ……（４） となる。
像手段によって得られた画像から生体組織の光強度ＩT
と、血液の光強度ＩBを検出する。ところで、生体組織
の部分についてはＣ＝０であるから（１）式より、 log（Ｉｏ／ＩT）＝Ｓ……（２） また、血液については、 log（Ｉｏ／ＩB）＝εＣＤ＋Ｓ……（３） （３）−（２）より log（ＩT／ＩB）＝εＣＤ……（４） となる。
【００１７】ここで、Ｄは血液層の厚さ、つまり、血管
径によって決定される定数であるが、この値は、画像か
ら得られる血管径に応じて補正することができる。ま
た、εは検出領域への入射光の波長によって決定される
定数である。従って、算出手段は、（４）式よりヘモグ
ロビン濃度Ｃを算出することができる。
径によって決定される定数であるが、この値は、画像か
ら得られる血管径に応じて補正することができる。ま
た、εは検出領域への入射光の波長によって決定される
定数である。従って、算出手段は、（４）式よりヘモグ
ロビン濃度Ｃを算出することができる。
【００１８】また、この発明は、別の観点によれば、生
体の血管の含む検出領域を照明する光照射手段と、照明
された検出領域の撮像する撮像手段とから得られた画像
を処理してヘモグロビン濃度を測定する方法であって、
得られた画像により生体組織の光強度と血液の光強度を
検出する第１工程と、検出された生体組織および血液の
各光強度の比からヘモグロビン濃度を算出する第２工程
からなるヘモグロビン濃度測定方法を提供するものであ
る。
体の血管の含む検出領域を照明する光照射手段と、照明
された検出領域の撮像する撮像手段とから得られた画像
を処理してヘモグロビン濃度を測定する方法であって、
得られた画像により生体組織の光強度と血液の光強度を
検出する第１工程と、検出された生体組織および血液の
各光強度の比からヘモグロビン濃度を算出する第２工程
からなるヘモグロビン濃度測定方法を提供するものであ
る。
【００１９】第２工程が、画像から撮像された血管径を
検出し、算出されたヘモグロビン濃度を血管径により補
正する工程をさらに備えてもよい。
検出し、算出されたヘモグロビン濃度を血管径により補
正する工程をさらに備えてもよい。
【００２０】また、第２工程が、次式を算出する工程で
あってもよい。 Ｃ＝Ｋ・log（ＩT／ＩB） 但し、ＩT：生体組織の光強度、ＩB：血液の光強度、
Ｋ：定数
あってもよい。 Ｃ＝Ｋ・log（ＩT／ＩB） 但し、ＩT：生体組織の光強度、ＩB：血液の光強度、
Ｋ：定数
【００２１】第１工程は、各画像における画素の輝度分
布が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大値を有
するとき、輝度Ａを血液の光強度、輝度Ｂを生体組織の
光強度として検出することが好ましい。
布が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大値を有
するとき、輝度Ａを血液の光強度、輝度Ｂを生体組織の
光強度として検出することが好ましい。
【００２２】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。図１は、この発明の実施例の要部を示す
構成説明図である。
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。図１は、この発明の実施例の要部を示す
構成説明図である。
【００２３】ハロゲンランプ光源２２から発せられた光
は、光ファイバ２４およびフィルタ２３を介してディフ
ューザ２６を照射する。光はディフューザ２６により拡
散されプレート２８を一様に照らす。プレート２８は実
質的に面発光体となり、レンズ３０、３２、ダイクロイ
ックミラー３４で形成される光学系を介して、プレート
２８の実像３６が生体の皮膚面１６の内部に存在する血
管１２を横切って形成される。フィルタ２３には、中心
波長５５０ｎｍ、半値幅４０ｎｍのものを使用する。な
お、プレート２８には光拡散板、例えば、シグマ光機
（株）製のフロスト型拡散板を使用する。
は、光ファイバ２４およびフィルタ２３を介してディフ
ューザ２６を照射する。光はディフューザ２６により拡
散されプレート２８を一様に照らす。プレート２８は実
質的に面発光体となり、レンズ３０、３２、ダイクロイ
ックミラー３４で形成される光学系を介して、プレート
２８の実像３６が生体の皮膚面１６の内部に存在する血
管１２を横切って形成される。フィルタ２３には、中心
波長５５０ｎｍ、半値幅４０ｎｍのものを使用する。な
お、プレート２８には光拡散板、例えば、シグマ光機
（株）製のフロスト型拡散板を使用する。
【００２４】つまり、血管１２を包含するプレート２８
の実像３６の領域が、検出領域Ｖである。領域Ｖからの
反射光は、ダイクロイックミラー３４、レンズ３８を介
してＣＣＤ４０で受光される。
の実像３６の領域が、検出領域Ｖである。領域Ｖからの
反射光は、ダイクロイックミラー３４、レンズ３８を介
してＣＣＤ４０で受光される。
【００２５】なお、フィルタ２３、ディフューザ２６、
プレート２８、レンズ３０、３２、３８ダイクロイック
ミラー３４およびＣＣＤ４０はプローブ５８に納めら
れ、プローブ５８の先端部５９はプラスチック又はガラ
スの透明板６６を介して皮膚面１６に密着し、ブレのな
い安定な画像が得られるようになっている。
プレート２８、レンズ３０、３２、３８ダイクロイック
ミラー３４およびＣＣＤ４０はプローブ５８に納めら
れ、プローブ５８の先端部５９はプラスチック又はガラ
スの透明板６６を介して皮膚面１６に密着し、ブレのな
い安定な画像が得られるようになっている。
【００２６】ＣＣＤ４０の各画素から出力される画像信
号はビデオ信号処理回路４６によって処理される。そし
て、ビデオ信号処理回路４６は１／３０秒につき１フレ
ームの画像を連続的に形成し、形成された各フレームの
画像は順次ビデオレコーダ、（例えばレーザディスクレ
コーダ）５０に記録される。
号はビデオ信号処理回路４６によって処理される。そし
て、ビデオ信号処理回路４６は１／３０秒につき１フレ
ームの画像を連続的に形成し、形成された各フレームの
画像は順次ビデオレコーダ、（例えばレーザディスクレ
コーダ）５０に記録される。
【００２７】７０は撮像された画像を処理して検出領域
Ｖ中に含まれる血管中の血液を解析する解析手段であ
り、例えば、これには市販のパーソナルコンピュータが
用いられる。
Ｖ中に含まれる血管中の血液を解析する解析手段であ
り、例えば、これには市販のパーソナルコンピュータが
用いられる。
【００２８】そして、解析手段７０は、ビデオレコーダ
５０から出力される画像の所定領域を切り出（トリミン
グ）して出力するための切り出し手段７１、切り出され
た所定領域の各画素の輝度について度数分布曲線（ヒス
トグラム）を形成する度数分布形成手段７２、輝度の度
数分布が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大に
なるとき輝度Ａを血液の光強度ＩB、輝度Ｂを生体組織
の光強度ＩTとして検出する光強度検出手段７３、切り
出された画像の所定領域に含まれる血管の血管径Ｄを検
出する光強度血管径検出手段７４、検出された光強度Ｉ
B、ＩTおよび血管径Ｄなどに基づいてヘモグロビン濃度
を算出するヘモグロビン濃度算出手段７５、および算出
されたヘモグロビン濃度を必要に応じて補正する補正手
段７６を備える。また、解析手段７０において形成され
る各画像やヒストグラムは、モニタテレビ８０によりモ
ニタされる。
５０から出力される画像の所定領域を切り出（トリミン
グ）して出力するための切り出し手段７１、切り出され
た所定領域の各画素の輝度について度数分布曲線（ヒス
トグラム）を形成する度数分布形成手段７２、輝度の度
数分布が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大に
なるとき輝度Ａを血液の光強度ＩB、輝度Ｂを生体組織
の光強度ＩTとして検出する光強度検出手段７３、切り
出された画像の所定領域に含まれる血管の血管径Ｄを検
出する光強度血管径検出手段７４、検出された光強度Ｉ
B、ＩTおよび血管径Ｄなどに基づいてヘモグロビン濃度
を算出するヘモグロビン濃度算出手段７５、および算出
されたヘモグロビン濃度を必要に応じて補正する補正手
段７６を備える。また、解析手段７０において形成され
る各画像やヒストグラムは、モニタテレビ８０によりモ
ニタされる。
【００２９】このような解析手段７０を用いてヘモグロ
ビン濃度を算出する手順を図２に示すフローチャートを
用いて以下に説明する。ここで、解析手段７０はビデオ
レコーダ５０に記録された複数フレーム又はフィールド
の時系列の画像を順番に読み出して処理を行うものとす
る。
ビン濃度を算出する手順を図２に示すフローチャートを
用いて以下に説明する。ここで、解析手段７０はビデオ
レコーダ５０に記録された複数フレーム又はフィールド
の時系列の画像を順番に読み出して処理を行うものとす
る。
【００３０】まず、図３に示すように血管ＢＬを含む１
つのフレームの画像ＩＭを読出し（ステップＳ１）、次
に図４に示すように血管ＢＬを含む所定領域（例えば、
１００×１００ピクセル）ＡＲを切り出す（ステップＳ
２）。
つのフレームの画像ＩＭを読出し（ステップＳ１）、次
に図４に示すように血管ＢＬを含む所定領域（例えば、
１００×１００ピクセル）ＡＲを切り出す（ステップＳ
２）。
【００３１】次に、図５に示すように所定領域ＡＲ内の
画素の輝度について度数ｎの分布（ヒストグラム）を作
成し（ステップＳ３）、ピーク値を示す２つの輝度につ
いて、低輝度の方を血液の光強度ＩB、高輝度の方を生
体組織の光強度ＩTとして検出する（ステップＳ４）。
画素の輝度について度数ｎの分布（ヒストグラム）を作
成し（ステップＳ３）、ピーク値を示す２つの輝度につ
いて、低輝度の方を血液の光強度ＩB、高輝度の方を生
体組織の光強度ＩTとして検出する（ステップＳ４）。
【００３２】次に、ｒ＝loga（ＩT／ＩB）を算出し（ス
テップＳ５）、画像から血管ＢＬの血管径Ｄを求め（ス
テップＳ６）、Ｃ＝ｒ／εＤを算出して（ステップＳ
７）、すでに算出されたＣtに加算する（ステップＳ
８）。
テップＳ５）、画像から血管ＢＬの血管径Ｄを求め（ス
テップＳ６）、Ｃ＝ｒ／εＤを算出して（ステップＳ
７）、すでに算出されたＣtに加算する（ステップＳ
８）。
【００３３】ステップＳ１〜Ｓ８の処理を複数のフレー
ムつまり、Ｆフレームだけくり返し（ステップＳ９）、
得られたＣtをＦで除して平均値Ｃavを算出し（ステッ
プＳ１０）、毛細管や細動静脈で求めたＣavを中大動静
脈に対応する値に変換する補正を行ってヘモグロビン濃
度ＨＧＢを算出する（ステップＳ１１）。具体的には実
験的に求めた補正関数に基づいて行う。
ムつまり、Ｆフレームだけくり返し（ステップＳ９）、
得られたＣtをＦで除して平均値Ｃavを算出し（ステッ
プＳ１０）、毛細管や細動静脈で求めたＣavを中大動静
脈に対応する値に変換する補正を行ってヘモグロビン濃
度ＨＧＢを算出する（ステップＳ１１）。具体的には実
験的に求めた補正関数に基づいて行う。
【００３４】実測例 図１に示す装置を用いてヒトの口唇部の血管を実際に撮
影し、図２に示す手順によって、生体組織の散乱光強度
ＩT、および血液の散乱光強度ＩBを実測した。なお、撮
影は、同一のヒトの口唇部に含まれる血管の３つの箇所
（血管１〜血管３）のそれぞれについて、入射光量を６
段階に変化させて行った。
影し、図２に示す手順によって、生体組織の散乱光強度
ＩT、および血液の散乱光強度ＩBを実測した。なお、撮
影は、同一のヒトの口唇部に含まれる血管の３つの箇所
（血管１〜血管３）のそれぞれについて、入射光量を６
段階に変化させて行った。
【００３５】図６は、血管１〜血管３について、入射光
量を変化させたときのＩT−ＩB特性を示す。
量を変化させたときのＩT−ＩB特性を示す。
【００３６】図６に示すように、同一の血管について
は、入射光量が変化してもＩB／ＩTは一定であり、従っ
て、測定されたヘモグロビン濃度を入射光の強度に対し
て較正する必要がないことが判る。ＨＧＢ値14[g/dl]〜
18[g/dl]の９名に対して、血球計数装置により測定され
たＨＧＢ値Ｘと、本発明により算出されたＨＧＢ値Ｙと
の相関を調べたところ相関係数は0.861であり、充分実
用可能であることが実証できた。
は、入射光量が変化してもＩB／ＩTは一定であり、従っ
て、測定されたヘモグロビン濃度を入射光の強度に対し
て較正する必要がないことが判る。ＨＧＢ値14[g/dl]〜
18[g/dl]の９名に対して、血球計数装置により測定され
たＨＧＢ値Ｘと、本発明により算出されたＨＧＢ値Ｙと
の相関を調べたところ相関係数は0.861であり、充分実
用可能であることが実証できた。
【００３７】
【発明の効果】この発明によれば、１つの帯域の波長の
入射光源を用いてヘモグロビン濃度を測定でき、得られ
たヘモグロビン濃度を入射光強度によって較正する必要
がない。
入射光源を用いてヘモグロビン濃度を測定でき、得られ
たヘモグロビン濃度を入射光強度によって較正する必要
がない。
【図１】この発明の実施例の構成を示す構成図である。
【図２】実施例の動作手順を示すフローチャートであ
る。
る。
【図３】実施例において得られた画像例を示す説明図で
ある。
ある。
【図４】画像の切り出し領域を示す説明図である。
【図５】実施例で撮像した画像の輝度分布例を示すヒス
トグラムである。
トグラムである。
【図６】実測した特性を示すグラフである。
１２ 血管 １６ 皮膚面 ２２ 光源 ２３ フィルタ ２４ 光ファイバ ２６ ディフューザ ２８ プレート ３０ レンズ ３２ レンズ ３４ ダイクロイックミラー ３６ 実像 ３８ レンズ ４０ ＣＣＤ ４６ ビデオ信号処理回路 ５０ ビデオレコーダ ５８ プローブ ５９ 先端部 ６６ 透明板 ７０ 解析手段 ７２ 度数分布形成手段 ７３ 光強度検出手段 ７４ 血管径検出手段 ７６ 補正手段 ８０ モニタテレビ Ｖ 検出領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 泰範 神戸市中央区港島中町７丁目２番１号 東 亜医用電子株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 生体の血管を含む検出領域を照明する光
照射手段と、照明された検出領域の画像を形成する撮像
手段と、形成された画像を処理して血管中の血液のヘモ
グロビン濃度を解析する解析手段を備え、解析手段は、
形成された画像により生体組織の光強度と血液の光強度
とを検出する光強度検出手段と、検出された生体組織お
よび血液の各光強度の比からヘモグロビン濃度を算出す
る算出手段を備えたヘモグロビン濃度測定装置。 - 【請求項２】 解析手段が、形成された画像から撮像さ
れた血管径を検出する血管径検出手段と、検出された血
管径によりヘモグロビン濃度を補正する補正手段とを、
さらに備えた請求項１記載のヘモグロビン濃度測定装
置。 - 【請求項３】 算出手段が、次式によりヘモグロビン濃
度Ｃを算出する手段である請求項１記載のヘモグロビン
濃度測定装置。 Ｃ＝Ｋ・log（ＩT／ＩB） 但し、ＩT：生体組織の光強度、ＩB：血液の光強度、
Ｋ：定数 - 【請求項４】 光強度検出手段が、画像における各画素
の輝度について度数分布を調べる手段と、輝度の度数分
布が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大値を有
するとき、輝度Ａを血液の光強度、輝度Ｂを生体組織の
光強度として検出する検出手段を備えることを特徴とす
る請求項１記載のヘモグロビン濃度測定装置。 - 【請求項５】 生体の血管の含む検出領域を照明する光
照射手段と、照明された検出領域の撮像する撮像手段と
から得られる画像を処理してヘモグロビン濃度を測定す
る方法であって、得られた画像により生体組織の光強度
と血液の光強度を検出する第１工程と、検出された生体
組織および血液の各光強度の比からヘモグロビン濃度を
算出する第２工程からなるヘモグロビン濃度測定方法。 - 【請求項６】 第２工程が、画像から撮像された血管径
を検出し、算出されたヘモグロビン濃度を血管径により
補正する工程をさらに備えてなる請求項５記載のヘモグ
ロビン濃度測定方法。 - 【請求項７】 第２工程が、次式を算出する工程である
請求項５記載のヘモグロビン濃度測定方法。 Ｃ＝Ｋ・log（ＩT／ＩB） 但し、ＩT：生体組織の光強度、ＩB：血液の光強度、
Ｋ：定数 - 【請求項８】 第１工程は、画像における画素の輝度分
布が輝度Ａ，Ｂ（Ａ＜Ｂ）においてそれぞれ極大値を有
するとき、輝度Ａを血液の光強度、輝度Ｂを生体組織の
光強度として検出することを特徴とする請求項５記載の
ヘモグロビン濃度測定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28093694A JP3562847B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | ヘモグロビン濃度測定装置 |
| DE69531588T DE69531588T2 (de) | 1994-11-15 | 1995-11-14 | Vorrichtung zum Messen der Haemoglobinkonzentration |
| US08/557,573 US5722398A (en) | 1994-11-15 | 1995-11-14 | Apparatus for measuring concentration of hemoglobin and method for the same |
| EP95402541A EP0712602B1 (en) | 1994-11-15 | 1995-11-14 | Apparatus for measuring concentration of hemoglobin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28093694A JP3562847B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | ヘモグロビン濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08140961A true JPH08140961A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3562847B2 JP3562847B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=17631992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28093694A Expired - Lifetime JP3562847B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | ヘモグロビン濃度測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5722398A (ja) |
| EP (1) | EP0712602B1 (ja) |
| JP (1) | JP3562847B2 (ja) |
| DE (1) | DE69531588T2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7047064B1 (en) * | 1995-07-13 | 2006-05-16 | Lucid, Inc. | Microscopic imaging apparatus and method |
| JP2007530185A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-11-01 | イメドース ゲーエムベーハー | 光学的にアクセス可能な血管の血管径を測定するための方法 |
| JP2008086449A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sysmex Corp | 非侵襲生体計測装置 |
| JP2009189389A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Sysmex Corp | 非侵襲血液成分計測装置、非侵襲的に血液成分を計測するための方法及びコンピュータプログラム |
| JP2010246578A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Utsunomiya Univ | 血中コレステロールの検査方法および検査装置 |
| JP2017018483A (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | オリンパス株式会社 | 医療用プローブ |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0957750A1 (en) * | 1995-10-23 | 1999-11-24 | Cytometrics, Inc. | Method and apparatus for reflected imaging analysis |
| KR100350022B1 (ko) * | 1995-12-27 | 2002-12-26 | 시스멕스 가부시키가이샤 | 비침입혈액검사장치 |
| US6745067B1 (en) * | 1998-09-14 | 2004-06-01 | Lucid, Inc. | System for marking the locations of imaged tissue with respect to the surface of the tissue |
| US6424852B1 (en) * | 1996-10-18 | 2002-07-23 | Lucid, Inc. | System for confocal imaging within dermal tissue |
| US5974338A (en) * | 1997-04-15 | 1999-10-26 | Toa Medical Electronics Co., Ltd. | Non-invasive blood analyzer |
| US6064898A (en) | 1998-09-21 | 2000-05-16 | Essential Medical Devices | Non-invasive blood component analyzer |
| US6305804B1 (en) | 1999-03-25 | 2001-10-23 | Fovioptics, Inc. | Non-invasive measurement of blood component using retinal imaging |
| US6363269B1 (en) | 1999-12-17 | 2002-03-26 | Datex-Ohmeda, Inc. | Synchronized modulation/demodulation method and apparatus for frequency division multiplexed spectrophotometric system |
| US6594513B1 (en) * | 2000-01-12 | 2003-07-15 | Paul D. Jobsis | Method and apparatus for determining oxygen saturation of blood in body organs |
| WO2001078589A1 (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-25 | Fovioptics, Inc. | Non-invasive measurement of blood components using retinal imaging |
| US20040058311A1 (en) * | 2000-08-25 | 2004-03-25 | Gary Fletcher | Method and apparatus for measuring the hemoglobin concentration and/or hematocrit in whole blood using diffuse light |
| CN1529565A (zh) * | 2000-11-15 | 2004-09-15 | 赛托姆特克斯有限责任公司 | 测量血管中的血细胞比容 |
| US20040024296A1 (en) * | 2001-08-27 | 2004-02-05 | Krotkov Eric P. | System, method and computer program product for screening a spectral image |
| US6650915B2 (en) | 2001-09-13 | 2003-11-18 | Fovioptics, Inc. | Non-invasive measurement of blood analytes using photodynamics |
| US20050010091A1 (en) * | 2003-06-10 | 2005-01-13 | Woods Joe W. | Non-invasive measurement of blood glucose using retinal imaging |
| IL164362A0 (en) * | 2002-04-02 | 2005-12-18 | Yeda Res & Dev | Characterization of moving objects in a stationarybackground |
| US6895264B2 (en) * | 2002-08-26 | 2005-05-17 | Fovioptics Inc. | Non-invasive psychophysical measurement of glucose using photodynamics |
| JP4236950B2 (ja) * | 2003-02-13 | 2009-03-11 | シスメックス株式会社 | 非侵襲生体計測装置 |
| JP4537681B2 (ja) * | 2003-09-24 | 2010-09-01 | 株式会社東芝 | 血流解析装置 |
| EP1877774A4 (en) * | 2005-03-25 | 2011-01-12 | Cnoga Holdings Ltd | OPTICAL SENSOR DEVICE AND IMAGE PROCESSING UNIT FOR MEASURING CHEMICAL CONCENTRATIONS, CHEMICAL SATURATIONS AND BIOPHYSICAL PARAMETERS |
| EP1881788A4 (en) * | 2005-05-06 | 2009-11-04 | Yeda Res & Dev | FIGURE AND MOTION ANALYSIS OF ERYTHROCYTES IN BLOOD VESSELS RELATING TO THE CARDIAC CYCLE |
| PL2244086T3 (pl) * | 2006-04-08 | 2021-11-22 | F. Hoffmann-La Roche Ag | Analiza danych optycznych za pomocą histogramów |
| EP1905351B1 (en) * | 2006-09-29 | 2016-10-26 | Sysmex Corporation | Nonivasive living body measuring device and noninvasive living body measuring method |
| EP2172154A4 (en) * | 2007-07-31 | 2013-09-25 | Sysmex Corp | NON-INVASIVE BIOMETRIC DEVICE AND NON-INVASIVE BIOMETRIC PROCESS |
| DE102007039899B3 (de) * | 2007-08-23 | 2009-04-09 | Siemens Ag | Sensor zum Ermöglichen des Nachweises einer Substanz im Körper eines Lebewesens |
| US8403862B2 (en) * | 2007-12-20 | 2013-03-26 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Time-based imaging |
| GB0814419D0 (en) | 2008-08-08 | 2008-09-10 | Health Smart Ltd | Blood analysis |
| CA2833258A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Constitution Medical, Inc. | Measuring volume and constituents of cells |
| US20150109016A1 (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | Star Technologies, Inc. | Test probe card |
| US11033209B2 (en) * | 2015-11-30 | 2021-06-15 | Technion Research & Development Foundation Limited | Hemoglobin measurement from a single vessel |
| CN113167722B (zh) * | 2018-11-06 | 2024-06-14 | 索尼集团公司 | 信息处理装置、信息处理方法和程序 |
| CN110584678B (zh) * | 2019-09-06 | 2024-05-10 | 广东宝莱特医用科技股份有限公司 | 一种血容量变化率的测量方法和装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4998533A (en) * | 1986-07-15 | 1991-03-12 | Winkelman James W | Apparatus and method for in vivo analysis of red and white blood cell indices |
| JPH0295262A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-06 | Shimadzu Corp | ヘモグロビン測定方法及び測定装置 |
| EP0597875A4 (en) * | 1991-06-06 | 1995-02-08 | Somanetics Corp | OPTICAL OXIMETER FOR BRAIN TISSUE. |
| US5277181A (en) * | 1991-12-12 | 1994-01-11 | Vivascan Corporation | Noninvasive measurement of hematocrit and hemoglobin content by differential optical analysis |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP28093694A patent/JP3562847B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-14 DE DE69531588T patent/DE69531588T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-11-14 US US08/557,573 patent/US5722398A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-11-14 EP EP95402541A patent/EP0712602B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7047064B1 (en) * | 1995-07-13 | 2006-05-16 | Lucid, Inc. | Microscopic imaging apparatus and method |
| US7813788B2 (en) | 1995-07-13 | 2010-10-12 | Lucid, Inc. | Microscopic imaging apparatus and method |
| JP2007530185A (ja) * | 2004-04-02 | 2007-11-01 | イメドース ゲーエムベーハー | 光学的にアクセス可能な血管の血管径を測定するための方法 |
| JP2008086449A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Sysmex Corp | 非侵襲生体計測装置 |
| JP2009189389A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Sysmex Corp | 非侵襲血液成分計測装置、非侵襲的に血液成分を計測するための方法及びコンピュータプログラム |
| JP2010246578A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Utsunomiya Univ | 血中コレステロールの検査方法および検査装置 |
| JP2017018483A (ja) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | オリンパス株式会社 | 医療用プローブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69531588D1 (de) | 2003-10-02 |
| EP0712602A3 (en) | 1996-05-29 |
| EP0712602B1 (en) | 2003-08-27 |
| EP0712602A2 (en) | 1996-05-22 |
| DE69531588T2 (de) | 2004-06-24 |
| US5722398A (en) | 1998-03-03 |
| JP3562847B2 (ja) | 2004-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3562847B2 (ja) | ヘモグロビン濃度測定装置 | |
| JP3364323B2 (ja) | 非侵襲血液分析装置 | |
| JP3701031B2 (ja) | 非侵襲血液検査装置 | |
| US5769076A (en) | Non-invasive blood analyzer and method using the same | |
| US5791345A (en) | Non-invasive blood analyzer | |
| EP0641542B1 (en) | Non-invasive blood analyzer | |
| US5974338A (en) | Non-invasive blood analyzer | |
| JP3035336B2 (ja) | 血流測定装置 | |
| JP3566756B2 (ja) | 非侵襲血液分析装置とその方法 | |
| US4998533A (en) | Apparatus and method for in vivo analysis of red and white blood cell indices | |
| US6477394B2 (en) | Non-invasive measurement of blood components using retinal imaging | |
| US5741213A (en) | Apparatus for analyzing blood | |
| EA001936B1 (ru) | Способ измерения характеристик поглощающего объекта и устройство для его осуществления | |
| EP0714628B1 (en) | Non-invasive blood analyzer | |
| EP1605819B1 (en) | Analysis of a composition with monitoring | |
| JP4072240B2 (ja) | 非侵襲血液分析装置 | |
| JP2000300568A (ja) | 末梢血管の画像化装置 | |
| JP2003532461A (ja) | 網膜像を用いた非観血的測定方法 | |
| WO1988000447A1 (en) | In vivo analysis of red blood cell indices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040525 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040601 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100611 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130611 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |