JPH0984776A - 血流解析装置および方法 - Google Patents
血流解析装置および方法Info
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- JPH0984776A JPH0984776A JP7244723A JP24472395A JPH0984776A JP H0984776 A JPH0984776 A JP H0984776A JP 7244723 A JP7244723 A JP 7244723A JP 24472395 A JP24472395 A JP 24472395A JP H0984776 A JPH0984776 A JP H0984776A
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
- A61B5/0088—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for oral or dental tissue
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 皮膚の表面や粘膜の毛細血管の血流を非接触
で簡単に評価できるようにする。また歯科医師あるいは
資格を有する歯科医療技術者以外のものでも、簡単に歯
肉炎を判断できるようにする。 【解決手段】 皮膚や粘膜あるいは歯肉の表面にレーザ
光を照射して、この反射光を周波数成分に分解し、分解
した周波数成分の強度の時間変化を算出し、心拍との相
関関係をとる。
で簡単に評価できるようにする。また歯科医師あるいは
資格を有する歯科医療技術者以外のものでも、簡単に歯
肉炎を判断できるようにする。 【解決手段】 皮膚や粘膜あるいは歯肉の表面にレーザ
光を照射して、この反射光を周波数成分に分解し、分解
した周波数成分の強度の時間変化を算出し、心拍との相
関関係をとる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人体や動物の血流
を解析するための装置に利用する。本発明は、人や動物
の皮膚や粘膜、歯肉等の表面の毛細血管の血流を計測評
価するのに利用する。本発明は、例えば歯肉炎がどの程
度進行しているかとか、皮膚の老化程度の評価、薬に対
する皮膚の反応の評価等を行う装置として利用する。
を解析するための装置に利用する。本発明は、人や動物
の皮膚や粘膜、歯肉等の表面の毛細血管の血流を計測評
価するのに利用する。本発明は、例えば歯肉炎がどの程
度進行しているかとか、皮膚の老化程度の評価、薬に対
する皮膚の反応の評価等を行う装置として利用する。
【０００２】
【従来の技術】歯周病の予防に人々の関心が集まってい
る。これは、人々が虫歯からではなく歯周病から歯を失
うことに注意が向いてきたことによる。このため、歯周
病を予防するための歯磨きや歯ブラシが販売されてお
り、そのための歯磨きの方法についても盛んに指導され
ている。
る。これは、人々が虫歯からではなく歯周病から歯を失
うことに注意が向いてきたことによる。このため、歯周
病を予防するための歯磨きや歯ブラシが販売されてお
り、そのための歯磨きの方法についても盛んに指導され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、歯周病の代
表的なものとして歯肉炎がある。歯肉炎は、口内の細菌
繁殖や栄養障害等により歯肉が赤くはれ出血し易くなっ
たことをいう。この歯肉炎が進展して重度になると、虫
歯でなくとも歯が抜ける。このような歯肉炎は初期の状
態であると歯ブラシによるマッサージにより治癒するこ
とが可能であるが、歯肉の状態の判断は、歯科医師ある
いは歯科衛生士が目視によって診断してきた。
表的なものとして歯肉炎がある。歯肉炎は、口内の細菌
繁殖や栄養障害等により歯肉が赤くはれ出血し易くなっ
たことをいう。この歯肉炎が進展して重度になると、虫
歯でなくとも歯が抜ける。このような歯肉炎は初期の状
態であると歯ブラシによるマッサージにより治癒するこ
とが可能であるが、歯肉の状態の判断は、歯科医師ある
いは歯科衛生士が目視によって診断してきた。
【０００４】また、患者は症状を自覚してから来院する
のでは遅いため、予防活動が重要であるが、従来の歯肉
炎の診断は、専門家の目視によっているので、定期検診
の機会のある者は別として、来院しない限り歯肉の状態
の診断ができないので予防には十分ではなかった。
のでは遅いため、予防活動が重要であるが、従来の歯肉
炎の診断は、専門家の目視によっているので、定期検診
の機会のある者は別として、来院しない限り歯肉の状態
の診断ができないので予防には十分ではなかった。
【０００５】さらに、生化学的に歯肉炎を診断すること
は可能であるが、時間および費用がかかり現実的ではな
かった。
は可能であるが、時間および費用がかかり現実的ではな
かった。
【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るもので、歯科の専門家が目視することもなく歯肉炎の
診断ができるようにすることを目的とする。また本発明
は、生化学分析等を行うことなく、簡単な測定方法で歯
肉炎がどの程度進行しているかをその場で判断できるよ
うにする。本発明は、歯肉炎の予防活動に使用できる簡
易な歯肉炎計測装置および方法を提供することを目的と
する。さらに、本発明は、歯肉の評価を含めて人や動物
等の皮膚や粘膜の表面の血流の状態を解析する装置およ
び方法を提供することを目的とする。
るもので、歯科の専門家が目視することもなく歯肉炎の
診断ができるようにすることを目的とする。また本発明
は、生化学分析等を行うことなく、簡単な測定方法で歯
肉炎がどの程度進行しているかをその場で判断できるよ
うにする。本発明は、歯肉炎の予防活動に使用できる簡
易な歯肉炎計測装置および方法を提供することを目的と
する。さらに、本発明は、歯肉の評価を含めて人や動物
等の皮膚や粘膜の表面の血流の状態を解析する装置およ
び方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】出願人は、先にレーザ光
源からのレーザ光を皮膚に当ててその反射光（散乱光）
を計測し、反射光の強度変動を周波数成分に分解し、分
解した周波数成分の時間変化を計測して、皮膚の毛細血
管の状態を計測する装置および方法の発明を出願した
（特開平７−３１５９５号公報）。
源からのレーザ光を皮膚に当ててその反射光（散乱光）
を計測し、反射光の強度変動を周波数成分に分解し、分
解した周波数成分の時間変化を計測して、皮膚の毛細血
管の状態を計測する装置および方法の発明を出願した
（特開平７−３１５９５号公報）。
【０００８】発明者は、この先願に係る皮膚の毛細血管
の状態を計測する発明を、人や動物の皮膚や粘膜、歯肉
等の毛細血管の状態を計測するのに応用できることを見
いだし、血流解析を行う本発明を実現するに至った。
の状態を計測する発明を、人や動物の皮膚や粘膜、歯肉
等の毛細血管の状態を計測するのに応用できることを見
いだし、血流解析を行う本発明を実現するに至った。
【０００９】すなわち、本発明は、人または動物等の血
管を有する生物の表面にレーザ光を照射し、このレーザ
光の反射光の強度変動を任意で複数の周波数成分に分解
しその時間変化を演算し、この周波数成分の時間変化と
心拍との相互相関を算出して、周波数と心拍との相互相
関を表示することを特徴とする。この生物の表面には、
人や動物の皮膚、粘膜等を含み、人の歯肉炎の程度を計
測することができる。
管を有する生物の表面にレーザ光を照射し、このレーザ
光の反射光の強度変動を任意で複数の周波数成分に分解
しその時間変化を演算し、この周波数成分の時間変化と
心拍との相互相関を算出して、周波数と心拍との相互相
関を表示することを特徴とする。この生物の表面には、
人や動物の皮膚、粘膜等を含み、人の歯肉炎の程度を計
測することができる。
【００１０】また、本発明は、歯肉炎の計測装置とし
て、レーザ光源と、この光源から出射した光が歯肉で反
射した反射光を検出して電気信号に変換する光電気変換
手段と、この電気信号に変換された信号の複数の周波数
成分の時間変化を演算し、この周波数成分の時間変化と
採取した被検者の心拍信号との相互相関係数を演算する
演算手段と、この周波数成分と心拍信号との相互相関係
数を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
て、レーザ光源と、この光源から出射した光が歯肉で反
射した反射光を検出して電気信号に変換する光電気変換
手段と、この電気信号に変換された信号の複数の周波数
成分の時間変化を演算し、この周波数成分の時間変化と
採取した被検者の心拍信号との相互相関係数を演算する
演算手段と、この周波数成分と心拍信号との相互相関係
数を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】なお、心拍信号を検出することなく、電気
信号に変換された信号の複数の周波数成分の時間変化を
演算し、この周波数成分ごとに人の心拍信号に相当する
帯域内のピーク値を演算して表示することもできる。
信号に変換された信号の複数の周波数成分の時間変化を
演算し、この周波数成分ごとに人の心拍信号に相当する
帯域内のピーク値を演算して表示することもできる。
【００１２】健康状態にある歯肉組織の毛細血管は、形
の揃ったループ状であり、スムーズな血流となっている
と考えられる。これに対して初期状態の歯肉炎の組織の
毛細血管は、柵状の不規則な形状になっており、血流が
滞る場所があると考えられる。このような組織状態につ
いて血流と心拍との相関についてみてみると、健康状態
にある毛細血管の血流は、心拍と強い相関関係があると
考えられるのに対して、歯肉炎の状態にある毛細血管の
血流は、心拍との相関が弱くなっていると考えられる。
の揃ったループ状であり、スムーズな血流となっている
と考えられる。これに対して初期状態の歯肉炎の組織の
毛細血管は、柵状の不規則な形状になっており、血流が
滞る場所があると考えられる。このような組織状態につ
いて血流と心拍との相関についてみてみると、健康状態
にある毛細血管の血流は、心拍と強い相関関係があると
考えられるのに対して、歯肉炎の状態にある毛細血管の
血流は、心拍との相関が弱くなっていると考えられる。
【００１３】したがって、歯肉からの反射光について周
波数成分の時間変化に着目し、この周波数成分の時間変
化と心拍との相関を算出し、周波数を軸として周波数ご
とに各周波数について相互相関係数を表示することによ
り、歯肉の毛細血管の状態が判断できる。歯肉が健常で
あれば、心拍との相互相関関係が高く、かつある特定の
周波数帯域で相互相関係数が高いグラフが現れる。歯肉
炎が進むにつれて心拍との相互相関係数が低くなり、ま
た相互相関係数の高い周波数帯域にばらつきがあるグラ
フとなり、このように歯肉からの反射光を周波数成分に
分解し、その周波数成分についての強度の時間変動と心
拍信号との相互相関係数を表示することで、歯肉炎の状
態を判断することができる。
波数成分の時間変化に着目し、この周波数成分の時間変
化と心拍との相関を算出し、周波数を軸として周波数ご
とに各周波数について相互相関係数を表示することによ
り、歯肉の毛細血管の状態が判断できる。歯肉が健常で
あれば、心拍との相互相関関係が高く、かつある特定の
周波数帯域で相互相関係数が高いグラフが現れる。歯肉
炎が進むにつれて心拍との相互相関係数が低くなり、ま
た相互相関係数の高い周波数帯域にばらつきがあるグラ
フとなり、このように歯肉からの反射光を周波数成分に
分解し、その周波数成分についての強度の時間変動と心
拍信号との相互相関係数を表示することで、歯肉炎の状
態を判断することができる。
【００１４】また、皮膚等の血流の解析を行う場合も同
様であり、反射光の周波数成分と心拍との相互相関を求
めて、これを表示することにより、例えば、育毛養毛剤
を与えた前と後の頭皮の毛細血管の血流の変化の様子を
計測してその評価を行うことができる。また、外からの
刺激として、温熱負荷や寒冷負荷をかけたときの皮膚の
毛細血管の応答を測定して、皮膚の老化の程度を評価す
ることができる。
様であり、反射光の周波数成分と心拍との相互相関を求
めて、これを表示することにより、例えば、育毛養毛剤
を与えた前と後の頭皮の毛細血管の血流の変化の様子を
計測してその評価を行うことができる。また、外からの
刺激として、温熱負荷や寒冷負荷をかけたときの皮膚の
毛細血管の応答を測定して、皮膚の老化の程度を評価す
ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施の形態の歯肉炎計
測装置の構成の一例を示すブロック図である。この実施
の形態の装置は、一例として本発明を歯肉の状態を解析
する装置に適用した例であって、計測する歯肉表面１に
向けて出力光を照射するレーザ光源３と、歯肉表面１か
らの散乱光４（反射光）を受光し電気信号に変換する光
電気変換素子５と、この電気信号を増幅する増幅器（Ａ
ＭＰ）６と、この増幅器６の出力が通過する帯域通過濾
波器（ＢＰＦ）７と、この帯域通過濾波器７を通過した
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器
（Ａ／Ｄ）８と、被検者の心拍信号を検出する心拍信号
検出部９と、検出した心拍信号をディジタル信号に変換
するＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）１０と、散乱光信号および心
拍信号を処理する処理手段１１と、この処理手段１１か
らの出力を表示する表示装置１２と、記録紙に記録して
出力する出力装置１３とを備える。
測装置の構成の一例を示すブロック図である。この実施
の形態の装置は、一例として本発明を歯肉の状態を解析
する装置に適用した例であって、計測する歯肉表面１に
向けて出力光を照射するレーザ光源３と、歯肉表面１か
らの散乱光４（反射光）を受光し電気信号に変換する光
電気変換素子５と、この電気信号を増幅する増幅器（Ａ
ＭＰ）６と、この増幅器６の出力が通過する帯域通過濾
波器（ＢＰＦ）７と、この帯域通過濾波器７を通過した
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換器
（Ａ／Ｄ）８と、被検者の心拍信号を検出する心拍信号
検出部９と、検出した心拍信号をディジタル信号に変換
するＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）１０と、散乱光信号および心
拍信号を処理する処理手段１１と、この処理手段１１か
らの出力を表示する表示装置１２と、記録紙に記録して
出力する出力装置１３とを備える。
【００１７】処理手段１１には、ＡＤ変換器８および１
０からのディジタル信号を取り込み、演算を行う演算部
１４と、この演算部１４の演算の解析パラメータの入力
あるいは設定または後処理部１６での処理等の設定を行
う解析パラメータ入力／設定部１５と、演算部１４から
の演算結果および解析パラメータ入力／設定部１５から
設定された処理内容により後処理を行い表示装置１２お
よびまたは出力装置に処理結果を出力する後処理部１６
とを含む。
０からのディジタル信号を取り込み、演算を行う演算部
１４と、この演算部１４の演算の解析パラメータの入力
あるいは設定または後処理部１６での処理等の設定を行
う解析パラメータ入力／設定部１５と、演算部１４から
の演算結果および解析パラメータ入力／設定部１５から
設定された処理内容により後処理を行い表示装置１２お
よびまたは出力装置に処理結果を出力する後処理部１６
とを含む。
【００１８】なお、レーザ光源３の出力光の強度を調節
して歯肉表面１に照射するレーザ光のスペクトル分布を
変えずに強度だけを制御する光アッテネータ１７を設け
ることができる。
して歯肉表面１に照射するレーザ光のスペクトル分布を
変えずに強度だけを制御する光アッテネータ１７を設け
ることができる。
【００１９】ここにおいて、処理手段１１は、電気信号
に変換された信号の複数の周波数成分の時間変化を演算
し、この周波数成分の時間変化と採取した被検者の心拍
信号との相互相関係数を演算する手段を含み、表示装置
１２あるいは出力装置１３は、この周波数成分と心拍信
号との相互相関係数を表示出力する手段を備える。
に変換された信号の複数の周波数成分の時間変化を演算
し、この周波数成分の時間変化と採取した被検者の心拍
信号との相互相関係数を演算する手段を含み、表示装置
１２あるいは出力装置１３は、この周波数成分と心拍信
号との相互相関係数を表示出力する手段を備える。
【００２０】次に、このように構成された本発明の実施
形態の動作を図２ないし図４に基づいて説明する。図２
は、この実施形態における演算部の動作を説明する図、
図３は、測定データの例を示す図、図４は、解析結果の
例を示す図である。
形態の動作を図２ないし図４に基づいて説明する。図２
は、この実施形態における演算部の動作を説明する図、
図３は、測定データの例を示す図、図４は、解析結果の
例を示す図である。
【００２１】レーザ光源３からの出力光（例えば７８０
ｎｍ）２を被検者の歯肉表面１に向けて照射すると、そ
の出力光２は歯肉表面１で散乱光４となって反射する。
この散乱光４を光電気変換素子５が受光して電気信号に
変換する。この電気信号を増幅した後、帯域通過濾波器
７を通過させて（例えば３０Ｈｚ〜２４ｋＨｚ等で）濾
波しＡＤ変換器８でディジタル信号に変換した後、処理
手段１１の演算部１４に送出する。また、被検者の心拍
信号を心拍信号検出部９で検出してＡＤ変換器１０でデ
ィジタル信号に変換した後、演算部１４に送出する。
ｎｍ）２を被検者の歯肉表面１に向けて照射すると、そ
の出力光２は歯肉表面１で散乱光４となって反射する。
この散乱光４を光電気変換素子５が受光して電気信号に
変換する。この電気信号を増幅した後、帯域通過濾波器
７を通過させて（例えば３０Ｈｚ〜２４ｋＨｚ等で）濾
波しＡＤ変換器８でディジタル信号に変換した後、処理
手段１１の演算部１４に送出する。また、被検者の心拍
信号を心拍信号検出部９で検出してＡＤ変換器１０でデ
ィジタル信号に変換した後、演算部１４に送出する。
【００２２】レーザ光は歯肉の表面だけで反射されるの
ではなく、歯肉内部にも浸透している。そのため、光ア
ッテネータ１７によりレーザ光の強度を変化することに
より測定深さを変えることによって歯肉の任意深さの測
定も可能となる。なお、レーザ光の強度の調節は他の方
法、例えばレーザ光源３での強度制御でも可能である。
ではなく、歯肉内部にも浸透している。そのため、光ア
ッテネータ１７によりレーザ光の強度を変化することに
より測定深さを変えることによって歯肉の任意深さの測
定も可能となる。なお、レーザ光の強度の調節は他の方
法、例えばレーザ光源３での強度制御でも可能である。
【００２３】本実施の態様では、心拍信号検出部９での
心拍信号の検出は、パルスオキシメータを用い被検者の
親指の透過光により心拍信号を検出したが、これ以外の
方法でもよい。例えば、心電計と同じように、体の任意
の場所から検出した心電波形を用いてもよい。被検者の
心拍信号を取りだすのは、心拍信号の周期、波形は、被
検者によってそれぞれ相違しているため、検出した散乱
光の周波数成分の時間変動と心拍信号との相互相関をと
るには、被検者ごとの心拍信号を用いると精度が高くな
るからである。
心拍信号の検出は、パルスオキシメータを用い被検者の
親指の透過光により心拍信号を検出したが、これ以外の
方法でもよい。例えば、心電計と同じように、体の任意
の場所から検出した心電波形を用いてもよい。被検者の
心拍信号を取りだすのは、心拍信号の周期、波形は、被
検者によってそれぞれ相違しているため、検出した散乱
光の周波数成分の時間変動と心拍信号との相互相関をと
るには、被検者ごとの心拍信号を用いると精度が高くな
るからである。
【００２４】図３（ａ）は、健常者の散乱光のスペック
ルデータを示す。図３（ｂ）は、この健常者の心拍信号
である。図３（ｃ）は歯肉炎が軽〜中程度に進行した者
の散乱光のスペックルデータの例であり、図３（ｄ）
は、この者の心拍信号である。また図３（ｅ）は歯肉炎
が重度の者の散乱光のスペックルデータの例であり、図
３（ｆ）はこの者の心拍信号を示す。
ルデータを示す。図３（ｂ）は、この健常者の心拍信号
である。図３（ｃ）は歯肉炎が軽〜中程度に進行した者
の散乱光のスペックルデータの例であり、図３（ｄ）
は、この者の心拍信号である。また図３（ｅ）は歯肉炎
が重度の者の散乱光のスペックルデータの例であり、図
３（ｆ）はこの者の心拍信号を示す。
【００２５】図２に示すように、処理手段１１では、入
力された散乱光信号について複数かつ任意の周波数成分
についてその強度の時間変動を演算する。この信号の時
間−周波数解析方法としては、ウェーブレット解析（Wa
velet)を用いた。
力された散乱光信号について複数かつ任意の周波数成分
についてその強度の時間変動を演算する。この信号の時
間−周波数解析方法としては、ウェーブレット解析（Wa
velet)を用いた。
【００２６】このウェーブレット解析とは、フーリエ解
析で用いられる三角関数のように一様に広がった関数で
はなく、ある時刻の周りに局在化した関数を基底関数と
して選び、その平行移動と相似変換によって信号を分解
する信号処理方法のことをいう。
析で用いられる三角関数のように一様に広がった関数で
はなく、ある時刻の周りに局在化した関数を基底関数と
して選び、その平行移動と相似変換によって信号を分解
する信号処理方法のことをいう。
【００２７】基底関数をｇ（ｔ）としたときに、入力信
号Ｓ（ｔ）のウェーブレット変換Ｔg ( ａ，ｂ）は次の
ように定義される。
号Ｓ（ｔ）のウェーブレット変換Ｔg ( ａ，ｂ）は次の
ように定義される。
【００２８】
【数１】 ここで、＊は共役複素数、ａはスケール（周波数に相
当）、ｂはシフト（基底関数の時間的位置）を表す。ま
た基底関数ｇ（ｔ）としては、例えばガウス関数に複素
正弦波を乗じた関数、いわゆるガボール関数を利用す
る。
当）、ｂはシフト（基底関数の時間的位置）を表す。ま
た基底関数ｇ（ｔ）としては、例えばガウス関数に複素
正弦波を乗じた関数、いわゆるガボール関数を利用す
る。
【００２９】このガボール関数は、次のように定義され
る。
る。
【００３０】
【数２】 このウェーブレット解析については、例えば、山田道夫
“ウェーブレット解析とその応用”電子情報通信学会誌
Vol.76 No.5 pp.518-528 1993年５月等に解説がある。
“ウェーブレット解析とその応用”電子情報通信学会誌
Vol.76 No.5 pp.518-528 1993年５月等に解説がある。
【００３１】また、時間−周波数解析の別の方法とし
て、Short-Fourier 変換があり、このShort-Fourier 変
換は、データウィンドウをＤ（ｔ）としたとき、次のよ
うに定義される。
て、Short-Fourier 変換があり、このShort-Fourier 変
換は、データウィンドウをＤ（ｔ）としたとき、次のよ
うに定義される。
【００３２】
【数３】 このように、演算部１４では、適当な周波数−時間解析
方法を用いて、複数で任意の周波数成分についてその時
間変動を演算する。
方法を用いて、複数で任意の周波数成分についてその時
間変動を演算する。
【００３３】解析パラメータ入力／設定部１５では、演
算部１４における解析パラメータの設定、表示装置１２
の表示装置の設定、あるいは後処理部１６で処理する内
容や条件の設定を行う。
算部１４における解析パラメータの設定、表示装置１２
の表示装置の設定、あるいは後処理部１６で処理する内
容や条件の設定を行う。
【００３４】例えば、ウェーブレット解析におけるガボ
ール関数に関するパラメータα、ωP の設定、あるいは
Short-Fourier変換をおこなう場合のデータウィンドウ
に関するパラメータの設定、さらに採取する周波数成分
の範囲ｆmin ≦ｆ≦ｆmax 等の設定を行う。
ール関数に関するパラメータα、ωP の設定、あるいは
Short-Fourier変換をおこなう場合のデータウィンドウ
に関するパラメータの設定、さらに採取する周波数成分
の範囲ｆmin ≦ｆ≦ｆmax 等の設定を行う。
【００３５】また、時間−周波数解析における周波数の
分割点数の設定を行う。例えば、演算する周波数成分の
範囲を６０Ｈｚ〜１５．０ＫＨｚの範囲で、対数間隔で
２４点を設定するように、解析パラメータ等の設定を行
う。
分割点数の設定を行う。例えば、演算する周波数成分の
範囲を６０Ｈｚ〜１５．０ＫＨｚの範囲で、対数間隔で
２４点を設定するように、解析パラメータ等の設定を行
う。
【００３６】表示方法の設定としては、画面に表示させ
る内容の設定、例えば、相互相関係数の周波数依存性、
任意周波数の時間変動等を画面に表示させることができ
る。
る内容の設定、例えば、相互相関係数の周波数依存性、
任意周波数の時間変動等を画面に表示させることができ
る。
【００３７】さらに、後処理部１６は、解析結果が画面
に表示された後に必要となった値、例えば、相互相関係
数の周波数依存性からピーク周波数を取り出すとか、平
均値、分散等の統計量を演算する。この統計演算の範囲
は解析パラメータ入力／設定部１５で設定する。
に表示された後に必要となった値、例えば、相互相関係
数の周波数依存性からピーク周波数を取り出すとか、平
均値、分散等の統計量を演算する。この統計演算の範囲
は解析パラメータ入力／設定部１５で設定する。
【００３８】また、心拍信号についても、演算部１４
は、トレンド除去等の処理を行う。これは背景雑音の除
去等の処理でこの背景雑音の除去処理は、例えば低域通
過濾波器（ＬＰＦ）の処理と同等の演算であり、心拍信
号の周波数域（例えば０．５Ｈｚ〜２．０Ｈｚ）のみの
信号を通過させて、他の信号による影響を除く。なお、
このトレンド除去等の処理は、演算部１４へ入力させる
心拍信号を低域通過濾波器（ＬＰＦ）を通過させて行う
こともできる。
は、トレンド除去等の処理を行う。これは背景雑音の除
去等の処理でこの背景雑音の除去処理は、例えば低域通
過濾波器（ＬＰＦ）の処理と同等の演算であり、心拍信
号の周波数域（例えば０．５Ｈｚ〜２．０Ｈｚ）のみの
信号を通過させて、他の信号による影響を除く。なお、
このトレンド除去等の処理は、演算部１４へ入力させる
心拍信号を低域通過濾波器（ＬＰＦ）を通過させて行う
こともできる。
【００３９】このように、演算部１４は、ｆ1 、ｆ2 、
ｆ3 ・・・の任意の周波数成分について時間−周波数解
析を行いその強度時間変動を演算する。そして、演算部
１４は、取りだした時間変動を伴う任意の周波数につい
て心拍信号との相互相関係数を演算し、処理手段１１
は、周波数相互相関係数をグラフとして表示装置１２に
表示し、出力装置１３に出力する。歯肉の健常者、軽度
から中度の歯肉炎、重度の歯肉炎についての解析結果を
図４に示す。
ｆ3 ・・・の任意の周波数成分について時間−周波数解
析を行いその強度時間変動を演算する。そして、演算部
１４は、取りだした時間変動を伴う任意の周波数につい
て心拍信号との相互相関係数を演算し、処理手段１１
は、周波数相互相関係数をグラフとして表示装置１２に
表示し、出力装置１３に出力する。歯肉の健常者、軽度
から中度の歯肉炎、重度の歯肉炎についての解析結果を
図４に示す。
【００４０】健常者の場合、２ＫＨｚ〜６ＫＨｚ近辺で
高い相関係数を示している。これに対して、歯肉炎が進
展するにしたがって、抽出した周波数の全域にわたって
心拍信号との相互相関が低くなっていくことが分かる。
したがって、計測した歯肉の散乱光について複数かつ任
意の周波数成分の強度の時間変動と心拍信号との相互相
関を算出して表示することで、歯肉炎がどの程度進んで
いるかが分かる。
高い相関係数を示している。これに対して、歯肉炎が進
展するにしたがって、抽出した周波数の全域にわたって
心拍信号との相互相関が低くなっていくことが分かる。
したがって、計測した歯肉の散乱光について複数かつ任
意の周波数成分の強度の時間変動と心拍信号との相互相
関を算出して表示することで、歯肉炎がどの程度進んで
いるかが分かる。
【００４１】本発明による診断原理について説明する。
歯肉表面からの散乱光は、毛細血管を流れる血流による
反射光、すなわちドップラー反射光成分を含むものと考
えられる。散乱光から取り出された周波数成分は、種々
の流速の血流を表すものである。例えば一つの周波数に
ついて言えば、それはある血流速度を表しているものと
考えられる。したがって、それぞれの周波数成分につい
てその時間変動は、血流を生み出すもの、すなわち心拍
信号と高い相互相関関係を有しているはずである。
歯肉表面からの散乱光は、毛細血管を流れる血流による
反射光、すなわちドップラー反射光成分を含むものと考
えられる。散乱光から取り出された周波数成分は、種々
の流速の血流を表すものである。例えば一つの周波数に
ついて言えば、それはある血流速度を表しているものと
考えられる。したがって、それぞれの周波数成分につい
てその時間変動は、血流を生み出すもの、すなわち心拍
信号と高い相互相関関係を有しているはずである。
【００４２】図５（ａ）に示すように、健常な者の毛細
血管は形が揃ったものであり、スムースな血流である。
したがって、このような健常者の毛細血管の散乱光と血
流を生み出す心拍信号との相互相関をとれば、心拍信号
との相関関係が高いものであることが理解できる。ま
た、毛細血管の形状は整っているため、毛細血管中の血
流速度も、まとまった血流速度をもち、ばらつきが少な
いものと考えられる。したがって、心拍信号との相互相
関をとると、心拍信号との相関関係が高いある周波数領
域（ある血流速度の領域）が現れる。ところが、血液が
滞留すれば、心拍信号との相関関係は小さくなってい
く。歯肉炎が進行していくと、図５（ｂ）に示すように
毛細血管が柵状となって、歯肉の毛細血管内での血流は
滞ることになり、またその血流の速度も健常な場合に比
べてばらつき、血流速度が遅い部分が多くなると考えら
れる。このため、歯肉炎が進展すればするほど、散乱光
信号と心拍信号との相関関係は小さくなり、また血流速
度にもばらつきが現れるものと判断できる。
血管は形が揃ったものであり、スムースな血流である。
したがって、このような健常者の毛細血管の散乱光と血
流を生み出す心拍信号との相互相関をとれば、心拍信号
との相関関係が高いものであることが理解できる。ま
た、毛細血管の形状は整っているため、毛細血管中の血
流速度も、まとまった血流速度をもち、ばらつきが少な
いものと考えられる。したがって、心拍信号との相互相
関をとると、心拍信号との相関関係が高いある周波数領
域（ある血流速度の領域）が現れる。ところが、血液が
滞留すれば、心拍信号との相関関係は小さくなってい
く。歯肉炎が進行していくと、図５（ｂ）に示すように
毛細血管が柵状となって、歯肉の毛細血管内での血流は
滞ることになり、またその血流の速度も健常な場合に比
べてばらつき、血流速度が遅い部分が多くなると考えら
れる。このため、歯肉炎が進展すればするほど、散乱光
信号と心拍信号との相関関係は小さくなり、また血流速
度にもばらつきが現れるものと判断できる。
【００４３】次に、本発明の第二の実施形態の動作の説
明図を図６に示す。この図６は、心拍信号の抽出を散乱
光の信号から行うもので、心拍信号検出部をもうけない
構成の例を示すものであって、図１から、心拍信号検出
部９およびＡＤ変換器１０を除いた構成である。
明図を図６に示す。この図６は、心拍信号の抽出を散乱
光の信号から行うもので、心拍信号検出部をもうけない
構成の例を示すものであって、図１から、心拍信号検出
部９およびＡＤ変換器１０を除いた構成である。
【００４４】この動作を説明する。散乱光４は電気信号
に変換され増幅された後、帯域通過濾波器７で所定帯域
の信号が通過されＡＤ変換器８でディジタル信号に変換
される。このディジタル信号に変換された散乱光信号は
演算部１４に入力される。演算部１４は、第一の実施の
形態と同じく、時間−周波数解析を行い、複数の任意の
周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、・・・についてその強度の時
間変動を演算する。この複数の任意の周波数ｆ1 ・・・
について、その強度の時間変動を一つの波形とみて、そ
れぞれフーリエ変換を行う。フーリエ変換後のそれぞれ
の周波数の信号についてフーリエ変換後のスペクトラム
について、例えば０．５Ｈｚ≦ω≦２．０Ｈｚ帯域内
で、そのピーク値ｐ1 （ω）、ｐ2 （ω）、・・・を取
りだす。これは人間が取りうる正常な心拍の範囲内で、
最大のピーク値ｐi を探すことで、心拍信号との相互相
関係数を演算することと等価なことである。したがっ
て、このピーク値を周波数を軸とするグラフに表示すれ
ば、図４に示す解析結果と同じ結果が得られる。
に変換され増幅された後、帯域通過濾波器７で所定帯域
の信号が通過されＡＤ変換器８でディジタル信号に変換
される。このディジタル信号に変換された散乱光信号は
演算部１４に入力される。演算部１４は、第一の実施の
形態と同じく、時間−周波数解析を行い、複数の任意の
周波数ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、・・・についてその強度の時
間変動を演算する。この複数の任意の周波数ｆ1 ・・・
について、その強度の時間変動を一つの波形とみて、そ
れぞれフーリエ変換を行う。フーリエ変換後のそれぞれ
の周波数の信号についてフーリエ変換後のスペクトラム
について、例えば０．５Ｈｚ≦ω≦２．０Ｈｚ帯域内
で、そのピーク値ｐ1 （ω）、ｐ2 （ω）、・・・を取
りだす。これは人間が取りうる正常な心拍の範囲内で、
最大のピーク値ｐi を探すことで、心拍信号との相互相
関係数を演算することと等価なことである。したがっ
て、このピーク値を周波数を軸とするグラフに表示すれ
ば、図４に示す解析結果と同じ結果が得られる。
【００４５】この第二の実施形態では、被検者の心拍信
号を測定することなく、後方散乱光の測定のみで解析を
行うことができる利点がある。
号を測定することなく、後方散乱光の測定のみで解析を
行うことができる利点がある。
【００４６】歯肉炎の計測を行う以外の場合の適用例を
説明する。例えば、皮膚の老化を評価する場合には、外
からの刺激に対する毛細血管の反応を解析する。温熱負
荷や寒冷負荷をかけたときの毛細血管の反応を測定す
る。このとき、刺激に対する応答の時間変化も測定する
ことで、皮膚の老化を評価することができる。また、育
毛養毛剤や他の外用薬等を与えたときの皮膚の毛細血管
の血流の様子を計測できるため、与える前と与えた後と
の血流の周波数成分と心拍との相互相関の比較、あるい
は他の薬の血流の周波数成分と心拍との相互相関との比
較を行うことで、これらの薬等の作用を評価できる。こ
の外用薬の作用の評価は、動物実験の場合の作用の評価
を実験者の目視によらずに評価できる点でも有用であ
る。
説明する。例えば、皮膚の老化を評価する場合には、外
からの刺激に対する毛細血管の反応を解析する。温熱負
荷や寒冷負荷をかけたときの毛細血管の反応を測定す
る。このとき、刺激に対する応答の時間変化も測定する
ことで、皮膚の老化を評価することができる。また、育
毛養毛剤や他の外用薬等を与えたときの皮膚の毛細血管
の血流の様子を計測できるため、与える前と与えた後と
の血流の周波数成分と心拍との相互相関の比較、あるい
は他の薬の血流の周波数成分と心拍との相互相関との比
較を行うことで、これらの薬等の作用を評価できる。こ
の外用薬の作用の評価は、動物実験の場合の作用の評価
を実験者の目視によらずに評価できる点でも有用であ
る。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置を用
いれば、非接触で、人や動物、例えば実験動物や被検者
の皮膚や粘膜等の毛細血管の状態を解析することができ
る。このため、例えば、温熱負荷や寒冷負荷をかけたと
きの皮膚の反応を測定でき、皮膚の老化の程度を解析す
ることができる。また外用薬に対する皮膚の反応を解析
できるため、例えば育毛養毛剤等に対する皮膚（毛細血
管）の反応を解析することで、育毛養毛剤の評価を行う
ことができる。
いれば、非接触で、人や動物、例えば実験動物や被検者
の皮膚や粘膜等の毛細血管の状態を解析することができ
る。このため、例えば、温熱負荷や寒冷負荷をかけたと
きの皮膚の反応を測定でき、皮膚の老化の程度を解析す
ることができる。また外用薬に対する皮膚の反応を解析
できるため、例えば育毛養毛剤等に対する皮膚（毛細血
管）の反応を解析することで、育毛養毛剤の評価を行う
ことができる。
【００４８】さらにまた、歯肉の解析に本発明の装置を
用いれば、歯科医師や歯科衛生士等の専門家の目視によ
らず、被検者が歯肉炎か否か、その程度がどの程度かを
判定することができる。また、レーザ光を当てて測定す
ることができるため、生化学的な検査を行うことなく、
簡単に短時間で診断を行うことができる。また、本発明
は簡便な歯肉炎の計測診断装置を提供できるため、検診
等の歯肉炎の予防活動に利用することができる。また、
散乱光信号から心拍信号を抽出する場合は、心拍信号を
別途測定することなく、測定できる利点がある。
用いれば、歯科医師や歯科衛生士等の専門家の目視によ
らず、被検者が歯肉炎か否か、その程度がどの程度かを
判定することができる。また、レーザ光を当てて測定す
ることができるため、生化学的な検査を行うことなく、
簡単に短時間で診断を行うことができる。また、本発明
は簡便な歯肉炎の計測診断装置を提供できるため、検診
等の歯肉炎の予防活動に利用することができる。また、
散乱光信号から心拍信号を抽出する場合は、心拍信号を
別途測定することなく、測定できる利点がある。
【００４９】なお、照射するレーザ光の強度を調節する
ことにより、測定深度も変更でき、測定の対象によって
その測定深度を調節することが可能である。
ことにより、測定深度も変更でき、測定の対象によって
その測定深度を調節することが可能である。
【図１】本発明の一実施の形態の歯肉炎計測装置の構成
の一例を示すブロック図。
の一例を示すブロック図。
【図２】本発明の演算部の動作を説明する図。
【図３】測定データの一例を示す図。
【図４】解析結果を示す図。
【図５】健常な組織の毛細血管と、歯肉炎組織の毛細血
管とをモデル化した図。
管とをモデル化した図。
【図６】本発明の第二の実施の態様の動作を説明する
図。
図。
１ 歯肉表面 ２ 出力光 ３ レーザ光源 ４ 散乱光 ５ 光電気変換素子 ６ 増幅器（ＡＭＰ） ７ 帯域通過濾波器（ＢＰＦ） ８、１０ アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ） ９ 心拍信号検出部 １１ 処理手段 １２ 表示装置 １３ 出力装置 １４ 演算部 １５ 解析パラメータ入力／設定部 １６ 後処理部 １７ 光アッテネータ
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光源と、 この光源から出射した光が血管を有する生物の表面近傍
で反射した反射光を検出して電気信号に変換する光電気
変換手段と、 この電気信号に変換された信号の複数の周波数成分の時
間変化を演算し、この周波数成分の時間変化と被検対象
の心拍との相互相関を演算する演算手段と、 周波数成分の心拍との相互相関を表示する表示手段とを
備える血流解析装置。 - 【請求項２】 レーザ光源と、 この光源から出射した光が歯肉で反射した反射光を検出
して電気信号に変換する光電気変換手段と、 この電気信号に変換された信号の複数の周波数成分の時
間変化を演算し、この周波数成分の時間変化と採取した
被検者の心拍信号との相互相関係数を演算する演算手段
と、 この周波数成分と心拍信号との相互相関係数を表示する
表示手段とを備える歯肉炎計測装置。 - 【請求項３】 レーザ光源と、 この光源から出射した光が歯肉で反射した反射光を検出
して電気信号に変換する光電気変換手段と、 この電気信号に変換された信号の複数の周波数成分の時
間変化を演算しそれぞれの周波数成分の時間変化の信号
をさらに周波数成分に分解して、人の心拍信号に相当す
る帯域内のピーク値を演算する演算手段と、 演算された周波数成分ごとに心拍信号に対応する帯域内
のピーク値を周波数を軸として表示する表示手段とを備
える歯肉炎計測装置。 - 【請求項４】 被検者または被検動物の皮膚またはその
表面にレーザ光を照射し、 このレーザ光の反射光の強度変動を任意で複数の周波数
成分に分解しその時間変化を演算し、 この周波数成分の時間変化と心拍との相互相関を算出し
て周波数相互相関係数を表示する血流解析方法。 - 【請求項５】 被検者の歯肉にレーザ光を照射する請求
項４記載の血流解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24472395A JP3519185B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 血流解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24472395A JP3519185B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 血流解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0984776A true JPH0984776A (ja) | 1997-03-31 |
| JP3519185B2 JP3519185B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=17122950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24472395A Expired - Fee Related JP3519185B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 血流解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3519185B2 (ja) |
Cited By (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003290894A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-14 | Thermo Techno:Kk | 溶融金属移送ノズル内流動状態検知方法及びその装置 |
| JP2005500876A (ja) * | 2001-06-22 | 2005-01-13 | カーディオデジタル リミティッド | パルスオキシメトリー信号のウェーブレットに基づく解析 |
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| US8285352B2 (en) | 2008-07-15 | 2012-10-09 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Systems and methods for identifying pulse rates |
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| US8385675B2 (en) | 2008-07-15 | 2013-02-26 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for filtering a signal using a continuous wavelet transform |
| US8400149B2 (en) | 2009-09-25 | 2013-03-19 | Nellcor Puritan Bennett Ireland | Systems and methods for gating an imaging device |
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