TWI773713B - 脂質測量裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種脂質測量裝置及其方法，該脂質測量裝置能夠特定出適合脂質測量的部位。本發明的脂質測量裝置，其具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強度將光照射在生物體的特定部位；光強度偵測部，其偵測自生物體所釋放出的光強度，該光強度偵測部被配置成從由照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置；及，控制部，其基於藉由光強度偵測部所偵測到的光強度，算出生物體內的靜態參數，然後基於靜態參數的時間變化來算出血液的動態的指標也就是動態參數，並根據靜態參數和動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位。

Description

脂質測量裝置及其方法
本發明關於一種脂質測量裝置及其方法。
餐後高脂血症，作為動脈硬化的危險因子而受到矚目。已報導一種若非空腹時的中性脂肪濃度變高，則冠狀動脈疾病的事件發生風險就會變高的情況。
餐後高脂血症的診斷，需要監測餐後6～8小時的血中的脂質濃度變化。也就是說，為了測量餐後的高脂血狀態，需要將受試者限制行動6～8小時，並進行複數次的採血。因此，餐後高脂血症的診斷仍無法脫離臨床研究的範疇，並且在臨床現場實施餐後高脂血症的診斷並不實際。
專利文獻1中揭示了一種用以解決這樣所欲解決的問題的方法。根據專利文獻1的方法，藉由非侵入性脂質測量，便能夠免除採血。藉此，不僅在醫療機構，在家中亦能夠測量血中脂質。藉由能夠取得即時的數據，便能夠以時間連續的方式來測量血中脂質。 [先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：國際公開第2014/087825號公報。
[發明所欲解決的問題] 由光的散射係數來將脂質濃度算出的方法，會因為測量部位而存在有脂質的變動容易測量的部位、與不易測量的部位。進一步，其部位會因人而異。因此，需要在數次的測量中，找出針對該受測對象的測量部位這樣的作業。這是因為每個人在皮膚顏色、血液層的深度及血管的粗度等的條件差異，都是獨一無二的。
本發明是為了解決這樣的先前的問題而進行研究的技術，提供了一種能夠特定出脂質測量的適合部位的裝置及其方法。 [解決問題的技術手段]
本發明的脂質測量裝置，其具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強度將光照射在生物體的特定部位；光強度偵測部，其偵測自生物體所釋放出的1個以上的光強度，該光強度偵測部被配置成從由照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置；及，控制部，其基於藉由光強度偵測部所偵測到的光強度，算出生物體內的光的靜態參數，然後基於靜態參數的時間變化來算出動態參數，並根據靜態參數和動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位。
又，本發明的脂質測量方法中，其以脂質測量裝置的電腦來實行下述處理：基於藉由光強度偵測部所偵測到的光強度，算出生物體內的光的靜態參數的處理；基於靜態參數的時間變化來算出動態參數的處理；及，根據靜態參數和動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位的處理；其中，該脂質測量裝置具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強度將光照射在生物體的特定部位；光強度偵測部，其偵測自生物體所釋放出的1個以上的光強度，該光強度偵測部被配置成從由照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置。
又，本發明的脂質測量裝置，其被連接至使用者裝置上，該使用者裝置具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強度將光照射在生物體的特定部位；及，光強度偵測部，其偵測自生物體所釋放出來的1個以上的光強度，該光強度偵測部被配置成從由照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置；並且，該脂質測量裝置具有控制部，該控制部基於藉由光強度偵測部所偵測到的光強度，算出生物體內的光的靜態參數，然後基於靜態參數的時間變化來算出動態參數，並根據靜態參數和動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位。 [發明的效果]
根據本發明的脂質測量裝置及其方法，能夠特定出適合脂質測量的部位。
以下，參照圖式詳細地說明實施形態也就是脂質測量裝置及其方法。
第1圖是顯示實施形態的脂質測量裝置的構成的圖。
如第1圖所示，實施形態的脂質測量裝置1具有：照射部2、光強度偵測部3、控制部4及通知部5。
照射部2具有光源22，該光源22用以在生物體的特定部位上自生物體外朝向生物體內將光照射在特定的照射位置21。光源22，能夠調整進行照射的光的波長。光源22，能夠將波長範圍調整至光會被血漿中的無機物吸收的波長範圍之外。光源22，能夠將波長範圍調整至光會被血液中的細胞成分吸收的波長範圍之外。此處，所謂的血液中的細胞成分，是血中的紅血球、白血球及血小板。所謂的血漿中的無機物，是血中的水和電解質。
光源22的波長範圍，考慮光會被血漿中的無機物吸收的波長範圍，較佳是設為約1400nm以下和約1500nm～約1860nm。進一步，光源22的波長範圍，考慮光會被血液中的細胞成分吸收的波長範圍，更佳是設為約580nm～1400nm和約1500nm～約1860nm。
藉由將用於光源22中的波長範圍設在上述範圍內，對於藉由後述的光強度偵測部3所偵測到的光，可抑制由於血漿中的無機物所造成的對光的吸收的影響、及由於血液中的細胞成分所造成的對光的吸收的影響。藉此，不會存在將物質進行特定這般程度的吸收，並且可將由於吸收所造成的光能量的損失降低至能夠忽視的程度。因此，血中的光會藉由血中的脂質所產生的散射而被傳遞至遠處，並被釋放至體外。
實施形態的照射部2，能夠依據後述的由控制部4所進行的散射係數μs ’的算出方法，任意地調整光的連續性照射、光的脈衝狀的照射等的將光進行照射的時間長度。照射部2，能夠任意地調節進行照射的光的強度或光的相位。
照射部2可以使用波長固定的光源22。照射部2可以是波長不同的複數種光源或是將複數種波長的光混合而成者。照射部2，例如是螢光燈、LED(Light-Emitting Diode，發光二極體)、雷射、白熾燈、HID(High-intensity discharge，高強度氣體放電燈)、鹵素燈等。照射部2的照度，可以藉由控制部4來控制，亦可以另外設置控制電路。
光強度偵測部3，可以接收自生物體內釋放至生物體外的光，並偵測其光強度。當使用複數個光強度偵測部3時，光強度偵測部3，可以將照射位置2設為大致中心並以各為不同距離的方式來設置。如第1圖所示，在實施形態中，自照射位置21開始，以特定的間隔在同一面上且直線性地依序排列有第一光強度偵測部31和第二光強度偵測部32。光強度偵測部3可以是光電二極體、CCD(Charge Coupled Device，感光耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補式金氧半導體)。
如第1圖所示，在實施形態中，將自照射位置21到由第一光強度偵測部31所決定的第一偵測位置331為止的距離設為第一照射偵測間距ρ1，並且將自照射位置21到由第二光強度偵測部32所決定的第二偵測位置332為止的距離設為第二照射偵測間距ρ2。
如第2圖所示，在對生物體照射光的照射位置21、與偵測自生物體中的血液(圖中的E)所釋放出的光強度的偵測位置31之間設定特定的距離ρ。藉由設定特定的距離ρ，可抑制照射出來的光(圖中的A)被散射體反射而直接自生物體所釋放出的光(圖中的B)的影響，該散射體位在生物體的表面和表面附近。照射出來的光，在到達存在有脂蛋白等脂質的深度後，會因血液中的脂質(圖中的D)而使得光被反射。經過源自脂質的光的反射所產生的散射，便能夠偵測自生物體所釋放出的後方散射光(圖中的C)所產生的光強度。又，藉由增長照射位置21與偵測位置31之間的距離ρ，會增長光路徑長度。因此，光與脂質的撞擊次數會增加，從而所偵測到的光大多會受到散射的影響。藉由使距離ρ變長，會變得容易檢測到至今因較弱而不易偵測到的散射的影響。
又，如第3圖所示，亦可以是下述配置：以照射部2與光強度偵測部3來夾持生物體(圖中的E)，然後使光強度偵測部3偵測來自照射部2的光。
測量對象也就是脂蛋白，呈現包覆有缺輔基蛋白(apoprotein)等而成的球狀結構。脂蛋白在血中是以如固體的狀態存在。脂蛋白具有將光進行反射的性質。尤其，具有下述特性：大量含有粒徑和比重較大的乳糜微粒(chylomicron，CM)和VLDL(極低密度脂蛋白)等中性脂肪(TG)，並且容易使光進一步散射。因此，藉由光強度偵測部3所偵測到的光強度中，包含有由脂蛋白所產生的光的散射的影響。
再者，當設置複數個偵測位置31時的排列，只要是將照射位置21設為大致中心並以各為不同距離的方式來設置，便能夠適當選擇為圓形狀、波浪狀、鋸齒狀等，並未限定為直線狀。又，自照射位置21至偵測位置31為止的第一照射偵測間距ρ1和第二照射偵測間距ρ2、偵測位置331和332彼此的間隔，可以為連續性，並未限定為一定的間隔。
繼而，說明脂質測量裝置1的控制系統的構成。第4圖的是實施形態的脂質測量裝置1的方塊圖。經由系統匯流排42，連接了CPU(Central Processing Unit，中央處理器)41、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)43、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)44、記憶部45、外部I/F(Interface，介面)46、照射部2、光強度偵測部3及通知部5。由CPU41、ROM43及RAM44構成控制部(控制器)4。
ROM43預先記憶了要藉由CPU41執行的程式和閾值。
RAM44具有各式各樣的記憶區，該記憶區是CPU41執行的程式進行展開的區域、成為程式進行數據處理的作業領域之工作區等。
記憶部45，記憶了預先準備的數據，該數據是靜態參數和動態參數的適合的數值範圍。記憶部45可以是不揮發性地進行記憶的內部記憶體，該內部記憶體是HDD(Hard Disk Drive，硬碟)、快閃記憶體、SSD(Solid State Drive，固態硬碟)等。
外部I/F46，例如是用以與客戶終端機(PC，個人電腦)等外部裝置進行通訊的介面。外部I/F46，只要是可與外部裝置實行數據通訊的介面即可，例如可以是區域性連接(local connection)在外部裝置上的機器(USB記憶體等)，亦可以是經由網路來進行通訊的網路介面。
控制部4，基於藉由光強度偵測部3所偵測到的光強度來算出生物體內的靜態參數。如同上述，藉由光強度偵測部3所偵測到的光強度，包含了由脂蛋白所產生的光的散射的影響。由此可算出散射係數μs ’。再者，實施形態中的靜態參數，不限於將一般的散射過程的效率數值化而成的參數，亦包含了考慮散射現象並將散射的影響在一定的條件下數值化而成的參數。以下，進行詳細地說明。
如第1圖所示，實施形態中的控制部4可算出光強度比或光強度差。
控制部4，可由藉由光強度偵測部3所偵測到的複數個位置的光強度的比來算出散射係數μs ’。控制部4能夠基於散射現象來算出散射係數μs ’，該散射現象是照射出來的光隨著至偵測位置33為止的距離變遠，而由散射所造成的光逐漸衰減的現象。
藉由照射部2將特定光強度的連續光進行照射，控制部4便能夠由第一光強度R(ρ1)與第二光強度R(ρ2)的比來算出散射係數μs ’(算式1)；該第一光強度R藉由第一光強度偵測部31偵測而得；該第二光強度R藉由第二光強度偵測部32偵測而得。 (算式1) μs ’＝R(ρ1)/R(ρ2)
控制部4，可由光強度偵測部3所偵測到的複數個位置的光強度的差來算出散射係數μs ’。 控制部4能夠基於散射現象來算出散射係數μs ’，該散射現象是照射出來的光隨著至偵測位置33為止的距離變遠，而由散射所造成的光逐漸衰減的現象。
控制部4可由第一偵測位置331和第二偵測位置332中的光強度R(ρ1)與光強度R(ρ2)的差來算出散射係數μs ’(算式2)。 (算式2) μs ’＝R(ρ1)－R(ρ2)
再者，由控制部4所進行的散射係數μs ’的算出方法，並不限於上述的各種算出方法。
控制部4，使用並分析標準差、布朗運動、自相關函數、頻率分析、斑駁雜訊、都卜勒頻移、雷諾數(Reynolds number)、血流量、血液量及脈動振幅等，來算出測量血液的動態的指標也就是動態參數。動態參數是血液的動態的指標。控制部4，可以將光強度的測量時間設為20秒以下，並根據在此測量時間內的光強度的變化量來算出動態參數。
先前，針對測量對象部位進行測量時，採用了經平均化的值，而並未重視因時間而產生的測量值的變動量。然而，在血液測量時，若測量靜脈等血液較豐富的部位或較密集的部位，因為會包含較多的血液情報，所以雜訊因子會變少。在非侵入性測量中，為了判斷入射後的光是否已穿透靜脈，故期望可取得藉由血流所獲得的情報。
然而，當測量脈搏等心跳所產生的周期性時，認為較佳是測量動脈。因此，若將靜脈設為測量對象時所決定的位置，期望可測量在一定時間內因血流所產生的受光強度的時間變化的變異(偏差)。
亦即，當可觀測到脈動的周期(0.5～2.0Hz(赫茲)程度)時，皮膚層被認為是適於脂質測量的生物體部位。另一方面，當無法觀察到脈動的周期，不具周期性的動態參數會成為顯示靜脈的位置(至少與靜脈情報相關)的情報，所以靜脈被認為是適於脂質測量的生物體部位。
再者，為了區別上述情報，期望受光部的取樣頻率是10毫秒以下，並且期望解析力是16 bit(位元)以上。
作為動態參數的一種，包括散射係數μs ’的變動係數CV。控制部4根據所算出的散射係數μs ’的時間變化，來算出散射係數μs ’的變動係數CV。變動係數CV例如能夠藉由以下的公式1來算出。
[公式1]
Figure 02_image001
T：測量時間 x：光強度的實際測量值 ：光強度的實際測量值的平均值 θ：時間 X：一定時間內的變動＝散射係數μs ’的變動係數CV
為了算出變動係數CV，作為測量散射係數μs ’的時間，可以設為1毫秒(msec)以上且30秒(sec)以下，較佳是設為5毫秒以上且25秒以下，進一步較佳是設為10毫秒以上且20秒以下。(再者，「sec」是秒的簡稱)。
控制部4，算出靜態參數和動態參數，並根據靜態參數和動態參數來判定適於脂質測量的部位。
成為測量對象的血液，不同於皮膚組織等，會在血管內進行流動。在實施形態中，利用相當於分析的一定時間內的測量，來算出動態參數，並進一步算出顯示被包含在光路徑中的全部的散射的靜態參數，並且由該等2個參數來判定各人的脂質測量的最佳部位。
又，靜態參數和動態參數的取得，可以手動輸入，而不限於經由通訊線路而得的參數。
實施形態的記憶部45，記憶了預先準備的數據，該數據是靜態參數和動態參數的適當的數值範圍。控制部4將已被該記憶部45記憶的數據、與所算出的靜態參數和動態參數進行比較，來判別是否為適於脂質測量的部位。
此處，當散射係數μs ’是0.4以上且0.53以下並且變動係數CV是0.1%以上且5.0%以下時，可判定為適於脂質測量的部位，較佳是散射係數μs ’是0.41以上且0.51以下並且變動係數CV是0.2%以上且1.5%以下，進一步較佳是散射係數μs ’是0.42以上且0.46以下並且變動係數CV是0.5%以上且1.0%以下。利用實施例來說明此數值範圍的根據。使用變動係數CV的方法，從裝置構成變得簡便、計算亦簡單的這點來看，作為簡易的方法是優異的。
上述中，將靜態參數設為散射係數並將動態參數設為散射係數的變動係數，但是，亦能夠將靜態參數設為在一定時間內的血流量的平均值(以下，亦將「在一定時間內的血流量的平均值」稱為「血流量的平均值」)，並將動態參數設為在一定時間內的血流量的平均值的變動係數(以下，亦將「在一定時間內的血流量的平均值的變動係數」稱為「血流量的變動係數」)。
控制部4，基於藉由光強度偵測部3所偵測到的光強度來算出生物體內的靜態參數(血流量的平均值)。再者，當偵測血液量時，受光部可以是1個，並且自入射位置到受光部之間的距離可以是0。
實施形態的控制部4，基於藉由光強度偵測部3所偵測到的光強度來算出血流量的平均值。血流量，亦可以使用都卜勒頻移和斑駁雜訊來進行測定。測定原理與一般的雷射血流計相同，是在光照射下測量受光成分的相位差，該受光成分的相位差是因散射物質進行移動而產生的(測定原理的一例的URL(統一資源標示)如下：http://www.omegawave.co.jp/products/flo/principle.shtml)。並且，此相位差等的時間變化為血流量。在實施形態中，將此血流量以某一特定時間範圍進行平均所獲得的值(亦即，血流量的平均值)設為靜態參數。
控制部4，由靜態參數(血流量的平均值)來算出測量血液的動態的指標也就是動態參數(血液量的變動係數)。
作為動態參數的一種，包括在一定時間內的血流量的變動係數。控制部4，根據所算出的血流量的平均值的時間變化，來算出血流量的變動係數。血流量的變動係數，例如能夠藉由以下的公式2來算出。
[公式2]
Figure 02_image003
T：測量時間 x：根據受光強度變化求得的血流量 ：根據受光強度變化求得的血流量的平均值 θ：時間 X：一定時間內的變動＝在一定時間內的血流量的變動係數CV
為了算出血流量的變動係數，作為測量血流量的時間，可以設為0.5秒以上且10秒以下，較佳是設為1秒以上且5秒以下。
控制部4，算出靜態參數和動態參數，並根據靜態參數和動態參數來判定適於脂質測量的部位。
實施形態的記憶部45，記憶了預先準備的數據，該數據是靜態參數和動態參數的適當的數值範圍。控制部4將已被該記憶部45記憶的數據、與所算出的靜態參數和動態參數進行比較，來判別是否為適於脂質測量的部位。
此處，控制部4將血流量的平均值為3.1mL/分鐘(min)以上且21.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為5%以上且50%以下的情況判定為適於脂質測量的部位，較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且15.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為15%以上且40%以下，進一步較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且13.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為10%以上且30%以下。(再者，「min」是「分鐘」的簡稱)。利用實施例來說明此數值範圍的根據。
實施形態的通知部5，是蜂鳴器、振動器、燈泡等。當被控制部4判別為適於脂質測量的部位時，控制部4會對通知部5實行下述控制：使蜂鳴器響起、使振動器震動或使燈泡被點亮。藉此，便能夠通知使用者其為適於脂質測量的部位。
在具備如以上的構成之脂質測量裝置1中，基於預先設定的程式，脂質測量裝置1可實行脂質測量處理。第5圖是實施形態的脂質測量處理的流程圖。
照射部2將連續光照射在照射位置21(步驟101)。
第一光強度偵測部31偵測第一偵測位置331中的光強度 ，並且第二光強度偵測部32偵測第二偵測位置332中的光強度(步驟102)。
控制部4，算出第一偵測位置331中的第一光強度、與第二偵測位置332中的第二光強度的光強度差或光強度比，然後基於該光強度差或光強度比來算出靜態參數(散射係數μs ’)。或者，控制部4根據第一偵測位置331中的光強度或第二偵測位置332中的光強度來算出靜態參數(血流量的平均值)(步驟103)。
控制部4根據靜態參數的時間變化來算出成為血液的動態的指標的動態參數(步驟104)。控制部4亦可以將光強度的測量時間設為20秒以下，並根據在此測量時間內的光強度的變化量來算出動態參數。
控制部4，基於靜態參數和動態參數，來判定經照射光後的生物體的特定部位是否為適於脂質測量的部位(步驟105)。例如，控制部4，將已預先準備並記憶在記憶部45的數據、與所算出的靜態參數和動態參數進行比較，來判別是否為適於脂質測量的部位，該數據是靜態參數和動態參數的適當的數值範圍。
當靜態參數是散射係數μs ’並且動態參數是變動係數CV時，控制部4將散射係數μs ’是0.4以上且0.53以下並且變動係數CV是0.1%以上且5.0以下的情況判定為適於脂質測量的部位，較佳是散射係數μs ’是0.41以上且0.51以下並且變動係數CV是0.2%以上且1.5%以下，進一步較佳是散射係數μs ’是0.42以上且0.46以下並且變動係數CV是0.5%以上且1.0%以下。
當靜態參數是血流量的平均值並且動態參數是血流量的變動係數時，控制部4將血流量的平均值為3.1mL/分鐘以上且21.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為5%以上且50%以下的情況判定為適於脂質測量的部位，較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且15.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為15%以上且40%以下，進一步較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且13.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為10%以上且30%以下。
當被控制部4判別為適於脂質測量的部位時，控制部4會對通知部5實行下述控制：使蜂鳴器響起、使振動器震動、或使燈泡被點亮(步驟106)。
如同以上說明，根據本實施形態的脂質測量裝置和作業方法，便能夠基於靜態參數和動態參數，來判定是否為適合脂質測量的部位。
繼而，針對其他實施形態的脂質測量裝置進行說明。再者，其他實施形態的脂質測量裝置的構成，因為具有與上述實施形態的脂質測量裝置的構成共通的部分，所以主要說明不同的部分。
上述實施形態中，雖然顯示了將照射部2、光強度偵測部3、控制部4及通知部5作為一體來構成的例子，但是並不限定於此，亦可以是下述系統，該系統將照射出光的照射部2、光強度偵測部3及通知部5作為使用者裝置來構成，並將控制部4設置在已連接於使用者裝置上的伺服器裝置中。
第6圖顯示實施形態的系統構成圖。系統具有脂質測量裝置200、存取點300及使用者裝置400。
使用者裝置400，具有照射部42、光強度偵測部43、控制部44、通知部45及通訊部(外部I/F)46。再者，照射部42、光強度偵測部43及通知部45的構成和功能，與上述實施形態相同，故省略說明。
實施形態的脂質測量裝置200，經由存取點300等能夠與使用者裝置400連接並通訊。脂質測量裝置200的控制部24，根據經使用者裝置400所傳送的光強度來算出靜態參數和動態參數，並判別是否為適於脂質測量的部位。再者，有關控制部24的具體的處理內容，因為與實施形態的脂質測量裝置100相同，故省略說明。
實施形態的脂質測量裝置200，例如是伺服器裝置。針對實施形態的脂質測量裝置200的控制系統的構成進行說明。第7圖是實施形態的脂質測量裝置200的方塊圖。經由系統匯流排208，連接了CPU202、ROM203、RAM204、通訊部(外部I/F)205及記憶部23。由CPU202、ROM203及RAM204構成控制部24。
在ROM203中預先記憶了要藉由CPU202執行的程式和閾值。
在RAM204中動態地形成了各式各樣的記憶區，該記憶區是CPU202執行的程式進行展開的區域、成為程式進行數據處理的作業領域之工作區等。
記憶部23，記憶了預先準備的數據，該數據是靜態參數和動態參數的適合的數值範圍。記憶部23只要是可不揮發性地進行記憶的裝置即可，可以是SSD和HDD等內部儲存器。
再者，實施形態雖然作成了將數據記憶在記憶部23中的態樣，但亦能夠將數據記憶在RAM204中。
控制部24，根據藉由複數個光強度偵測部43所偵測到的光強度來算出靜態參數和動態參數。控制部24根據靜態參數和動態參數來判定是否為適合脂質測量的部位。
通訊部(外部I/F)205，是用以與外部裝置進行通訊的介面。通訊部(外部I/F)205只要是可與外部裝置實行數據通訊的介面即可。例如，通訊部(外部I/F)205可以是區域性連接在外部裝置上的機器(USB記憶體等)，亦可以是經由網路來進行通訊的網路介面。進一步，數據通訊方式，可以是Wi-Fi(註冊商標)通訊或USB通訊。
在具備如上的構成之脂質測量裝置200中，基於預先設定的程式，脂質測量裝置200可實行脂質測量處理。
第8圖是脂質測量處理的流程圖。
使用者裝置400的照射部4將連續光照射在照射位置上(步驟201)。
使用者裝置400的第一光強度偵測部41偵測第一偵測位置中的光強度 ，並且第二光強度偵測部42偵測第二偵測位置中的光強度(步驟202)。
脂質測量裝置200的控制部24，算出第一偵測位置中的第一光強度、與第二偵測位置中的第二光強度之間的光強度差或光強度比，然後基於該光強度差或光強度比來算出靜態參數(散射係數μs ’)。或者，控制部24根據第一偵測位置中的光強度或第二偵測位置中的光強度來算出靜態參數(血流量的平均值)(步驟203)。
脂質測量裝置200的控制部24，根據靜態參數的時間變化來算出成為血液的動態的指標的動態參數(步驟204)。控制部24可以將光強度的測量時間設為20秒以下，並根據在此測量時間內的光強度的變化量來算出動態參數。
脂質測量裝置200的控制部24，基於靜態參數和動態參數，來判定經照射光後的生物體的特定部位是否為適於脂質測量的部位(步驟205)。例如，控制部24，將已預先準備的數據、與所算出的靜態參數和動態參數進行比較，來判別是否為適於脂質測量的部位，該數據是靜態參數和動態參數的適當的數值範圍。
當靜態參數是散射係數μs’並且動態參數是變動係數CV時，控制部24將散射係數μs’是0.4以上且0.53以下並且變動係數CV是0.1%以上且5.0以下的情況判定為適於脂質測量的部位，較佳是散射係數μs’是0.41以上且0.51以下並且變動係數CV是0.2%以上且1.5%以下，進一步較佳是散射係數μs’是0.42以上且0.46以下並且變動係數CV是0.5%以上且1.0%以下。
當靜態參數是血流量的平均值並且動態參數是血流量的變動係數時，控制部24將血流量的平均值為3.1mL/分鐘以上且21.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為5%以上且50%以下的情況判定為適於脂質測量的部位，較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且15.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為15%以上且40%以下，進一步較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且13.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為10%以上且30%以下。
當被脂質測量裝置200的控制部24判別為適於脂質測量的部位時，會對使用者裝置400的通知部45實行下述控制：使蜂鳴器響起、使振動器震動、或使燈泡被點亮(步驟206)。 [實施例]
以下，針對本發明的實施例進行說明，但是本發明並未限定於下述實施例。
在非侵入性脂質測量中，即便是針對同一個人進行測量，亦會有能夠測量脂質濃度變化量的部位與無法測量的部位。
例如，雖然是脂肪負荷試驗的結果，對於個人而言，即便能夠測量前臂尺側靜脈的手腕，仍無法測量脂質濃度的變動(第9圖)。
又，即便在測量微血管相對較多的肱三頭肌的結果中，亦存在有能夠確認脂質濃度變化的受試者、與無法測量脂質濃度變化的受試者。也就是說，針對個人會有部位造成的差異，進一步也存在有受試者間的差異。
作為這些差異存在的原因，是由於光測量包含了光路徑的全部情報所導致，該情報包括皮膚層、血液層及肌肉層中的皮膚顏色、皮膚和肌肉等。因此，會受到血液層的深度和血管的粗度所造成的血液量的影響(第10圖)。
在非侵入性脂質測量中，因為將包含脂質之血液設為測量對象，所以本發明人研究了更有效率地取得血液情報的方法。為了獲得血液情報，亦考量了測量血液的吸收。然而，在該情況中，藉由使用紅血球蛋白的吸收波長等，會有使用與脂質測量不同的波長的缺點和伴隨此情況造成的裝置的大型化的疑慮，所以在本實施例中設為使用不同的方法。
本發明人所關注的是血液的動態。並且，獲得了皮膚和肌肉的散射在10～20秒左右的短時間內沒有太大變化這樣的結果。至少在安靜時測量中，能夠容易地想像到該前提會成立。
在此10～20秒左右之間會有動態變化的是血流。例如，雖然手腕與上臂尺側靜脈在空腹時的散射係數μs ’約為相同的值，在上臂尺側靜脈能夠測量脂質變動，但是在手腕卻無法測量脂質變動(第9圖)。
本實施例中，如第10圖所示，藉由組合靜態參數與動態參數，來嘗試偵測最佳測量部位；該靜態參數包含了所有成為光衰減因子的物質所造成的影響，該物質位於光路徑經過的皮膚層、血液層及肌肉層；該動態參數顯示了血液情報。再者，所謂的靜態參數是瞬間的測量數據，並未考慮時間軸。
因此，作為血流的指標，若比較測量10秒時間後的散射係數μs’的變動係數CV，在手腕上，變動係數CV是1.5%以上並且有時會是30%左右。另一方面，在上臂尺骨側靜脈上，變動係數CV則是1.5%以下。
又，當在前臂的靜脈以外的部位進行測量時，雖然變動係數CV仍為1.5%以下，但是散射係數較低，而難以偵測脂質變動。
由上述結果可認為：光路徑所經過的血液的量是最重要的，並存在有最佳量。當變動係數CV超過1.5%時，在脂質測量中表示血液量過多，並且由於血流所造成的動態散射的影響，相對性地會使得由脂質濃度所產生的散射不易被偵測到。
另一方面，若變動係數CV過低，會無法偵測到血流，所以會變得難以測量。
即便在空腹時的散射係數μs’相同，若散射係數μs’的值過低，就不會含有血液測量所必須的血液；又，若散射係數μs’的值過大，則會受到血球和皮膚顏色的影響而無法有效率地測量脂質。此可假設如下：由於光的衰減與μs’和μa這2個參數相關，所以當μa>>μs’時，會對散射係數的影響造成阻礙。因此，可以藉由其他方法等來測量μa。
因此，以3名受試者來實行試驗，來檢測散射係數μs’和變動係數CV的範圍(第11圖)。
其結果，發現只要是同時滿足以下條件的測量部位，便能夠測量脂質濃度變化。能夠測量脂質濃度變化的散射係數μs ’和變動係數CV的範圍，是散射係數為0.4以上且0.53以下並且變動係數CV為0.1%以上且5.0%以下的範圍(在第11圖中以「△」表示的區域)，較佳是散射係數為0.41以上且0.51以下並且變動係數CV為0.2%以上且1.5%以下的範圍(在第11圖中以「○」表示的區域)，進一步較佳是散射係數為0.42以上且0.46以下並且變動係數CV為0.5%以上且1.0%以下的範圍(在第11圖中以「◎」表示的區域)。
在上述條件中，包含了約95%的範圍，並能夠針對一般範圍擴大此範圍，或者針對醫療用途縮小此範圍而進一步提高精準度。
又，將對右手與左手任意地測量符合上述條件的部位的結果，顯示於第12圖。如第12圖所示，藉由測量散射係數μs ’與變動係數CV相近的部位，便能夠找出適於脂質測量的部位。再者，CV測量被預測為與偵測敏感度、取樣頻率、位元度等裝置的性能相關，所以期望針對各裝置的規格來求得最佳的CV值。
同樣地，將使用了雷射血流計的例子顯示於第13圖。能夠測量脂質濃度變化的血流量的平均值和血流量的變動係數的範圍，是血流量的平均值為3.1mL/分鐘以上且21.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為5%以上且50%以下(在第13圖中以「△」表示的區域)，較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且15.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為15%以上且40%以下(在第13圖中以「○」表示的區域)，進一步較佳是血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且13.0mL/分鐘以下並且血流量的變動係數為10%以上且30%以下(在第13圖中以「◎」表示的區域)。
但是，當使用原理不同的方法和精準度不同的裝置時，需要不同的數值設定。
該等測量條件，利用10秒鐘左右的測量便能夠判斷，並且藉由在裝置側使蜂鳴器響起、使振動器震動或使燈泡被點亮等訊號，便能夠進行通知。
又，為了求得測量條件，不需要10秒的測量，考慮到人能夠認知的時間，可以利用下述方式來確認值是否穩定：針對裝置側，在裝置側以0.1～10秒左右來進行判定，並且對受試者進行3～10秒左右的偵測。
上述技術亦能夠用於尋找靜脈和動脈的位置。
又，亦能夠藉由將受光部設為排列為陣列(array)狀的受光元件或作成CCD攝影機、CMOS攝影機等來獲得二維情報，並利用程式來自動偵測出上述條件1、2所述的最佳位置。
本技術，從能夠根據光照射強度對受光部位的相對性的光衰減來進行測量這點來看，作為裝置構成，光源不僅可以是LED或LD(雷射二極體)，亦可以是太陽光或室內光。此時，亦能夠將測量部位進行遮光然後利用光纖等進行照射、或在遮光部上設置針孔等。此時，亦能夠根據光的衰減來推測靜脈和動脈的位置。
以上，說明了實施形態，但是此實施形態僅為例示，並未意圖用來限定發明的範圍。此新穎的實施形態，亦能夠利用其他各式各樣的形態來實施，只要在不脫離發明的主旨的範圍內，能夠實行各種的省略、置換及變更。此實施形態和其變化，被包含在發明的範圍和主旨中，並且被包含在申請專利範圍所述之發明與其均等的範圍中。
1‧‧‧脂質測量裝置2‧‧‧照射部21‧‧‧照射位置22‧‧‧光源23‧‧‧記憶部24‧‧‧控制部3‧‧‧光強度偵測部31‧‧‧第一光強度偵測部32‧‧‧第二光強度偵測部33‧‧‧偵測位置331‧‧‧第一偵測位置332‧‧‧第二偵測位置4‧‧‧控制部41‧‧‧CPU42‧‧‧系統匯流排43‧‧‧ROM44‧‧‧RAM45‧‧‧記憶部46‧‧‧外部I/F5‧‧‧通知部200‧‧‧脂質測量裝置202‧‧‧CPU203‧‧‧ROM204‧‧‧RAM205‧‧‧通訊部300‧‧‧存取點400‧‧‧使用者裝置A‧‧‧照射出來的光B‧‧‧自生物體所釋放出的光C‧‧‧自生物體所釋放出的後方散射光D‧‧‧血液中的脂質E‧‧‧生物體ρ‧‧‧照射位置21與偵測位置31之間的距離ρ1‧‧‧第一照射偵測間距ρ2‧‧‧第二照射偵測間距
第1圖是顯示實施形態的脂質測量裝置的構成的圖。 第2圖是顯示由血中脂質所產生的光的散射的圖。 第3圖是顯示由血中脂質所產生的光的散射的圖。 第4圖是顯示實施形態的脂質測量裝置的控制系統的構成的圖。 第5圖是實施形態的脂質測量處理的流程圖。 第6圖是顯示實施形態的脂質測量系統的構成的圖。 第7圖是顯示實施形態的脂質測量裝置的控制系統的構成的圖。 第8圖是實施形態的脂質測量處理的流程圖。 第9圖是顯示脂肪負荷試驗的結果的圖。 第10圖是顯示光測量中的光路徑的圖。 第11圖是散射係數μs ’和變動係數CV的適合範圍的圖。 第12圖是顯示對右手與左手進行測量條件一致的部位所獲得的結果的圖。 第13圖是血流量的平均值和血流量的變動係數的適合範圍的圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1‧‧‧脂質測量裝置
2‧‧‧照射部
21‧‧‧照射位置
22‧‧‧光源
3‧‧‧光強度偵測部
31‧‧‧第一光強度偵測部
32‧‧‧第二光強度偵測部
33‧‧‧偵測位置
331‧‧‧第一偵測位置
332‧‧‧第二偵測位置
4‧‧‧控制部
5‧‧‧通知部
ρ1‧‧‧第一照射偵測間距
ρ2‧‧‧第二照射偵測間距

Claims (17)

  1. 一種脂質測量裝置，其具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強度將光照射在生物體的特定部位；光強度偵測部，其偵測自前述生物體所釋放出的1個以上的位置的光強度，該光強度偵測部被配置成從由前述照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置；及，控制部，其基於藉由前述光強度偵測部所偵測到的前述光強度，算出生物體內的靜態參數，然後基於前述靜態參數的時間變化來算出血液的動態的指標也就是動態參數，並根據前述靜態參數和前述動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位。
  2. 如請求項1所述之脂質測量裝置，其中，適於前述脂質測量的生物體部位，是靜脈或者皮膚層，該皮膚層是存在有微血管的表層部。
  3. 如請求項1或2所述之脂質測量裝置，其中，前述控制部將前述光強度的測量時間設為20秒以下，並且根據該測量時間內的前述光強度的變化量來算出前述動態參數。
  4. 如請求項1所述之脂質測量裝置，其中，前述靜態參數是散射係數， 前述控制部基於藉由前述光強度偵測部所偵測到的複數個位置的光強度的比、或複數個位置的光強度的差，來算出生物體內的光的散射係數。
  5. 如請求項4所述之脂質測量裝置，其中，前述動態參數是變動係數，前述控制部根據前述散射係數的特定時間的變化來算出前述變動係數。
  6. 如請求項5所述之脂質測量裝置，其中，當前述散射係數為0.40以上且0.53以下並且前述變動係數為0.1%以上且5.0%以下時，前述控制部會將其判定為適於前述脂質測量的生物體部位。
  7. 如請求項5所述之脂質測量裝置，其中，當前述散射係數為0.41以上且0.51以下並且前述變動係數為0.2%以上且1.5%以下時，前述控制部會將其判定為適於前述脂質測量的生物體部位。
  8. 如請求項5所述之脂質測量裝置，其中，當前述散射係數為0.42以上且0.46以下並且前述變動係數為0.5%以上且1.0%以下時，前述控制部會將其判定為適於前述脂質測量的生物體部位。
  9. 如請求項5~8中任一項所述之脂質測量裝置，其中，前述特定時間是10毫秒以上且20秒以下。
  10. 如請求項1所述之脂質測量裝置，其中， 前述靜態參數是血流量的平均值，前述控制部基於藉由前述光強度偵測部所偵測到的光強度來算出生物體內的血流量的平均值。
  11. 如請求項10所述之脂質測量裝置，其中，前述動態參數是血流量的變動係數，前述控制部根據前述血流量的平均值的時間變化來算出前述血流量的變動係數。
  12. 如請求項11所述之脂質測量裝置，其中，當前述血流量的平均值為3.1mL/分鐘以上且21.0mL/分鐘以下並且前述血流量的變動係數為5%以上且50%以下時，前述控制部會將其判定為適於前述脂質測量的生物體部位。
  13. 如請求項11所述之脂質測量裝置，其中，當前述血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且15.0mL/分鐘以下並且前述血流量的變動係數為15%以上且40%以下時，前述控制部會將其判定為適於前述脂質測量的生物體部位。
  14. 如請求項11所述之脂質測量裝置，其中，當前述血流量的平均值為5.1mL/分鐘以上且13.0mL/分鐘以下並且前述血流量的變動係數為10%以上且30%以下時，前述控制部會將其判定為適於前述脂質測量的生物體部位。
  15. 如請求項1所述之脂質測量裝置，其中，前述動態參數是測量血液的動態的指標，該動態參數是使用並分析標準差、布朗運動、自相關函數、頻率分析、斑駁雜訊、都卜勒頻移、雷諾數、血流量、血液量及脈動振幅而得。
  16. 一種脂質測量方法，該方法是以脂質測量裝置的電腦來實行下述處理：基於藉由光強度偵測部所偵測到的光強度，算出生物體內的靜態參數的處理；基於前述靜態參數的時間變化來算出血液的動態的指標也就是動態參數的處理；及，根據前述靜態參數和前述動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位的處理；其中，該脂質測量裝置具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強度將光照射在生物體的特定部位；光強度偵測部，其偵測自前述生物體所釋放出的1個以上的位置的光強度，該光強度偵測部被配置成從由前述照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置。
  17. 一種脂質測量裝置，其被連接至使用者裝置上，該使用者裝置具有：照射部，其自生物體外朝向生物體內，以特定的光強 度將光照射在生物體的特定部位；及，光強度偵測部，其偵測自前述生物體所釋放出的1個以上的位置的光強度，該光強度偵測部被配置成從由前述照射部所進行的光的照射位置隔開特定間隔、或被連續性地配置；並且，該脂質測量裝置具有控制部，該控制部基於藉由前述光強度偵測部所偵測到的前述光強度，算出生物體內的靜態參數，然後基於前述靜態參數的時間變化來算出血液的動態的指標也就是動態參數，並根據前述靜態參數和前述動態參數來判定適於脂質測量的生物體部位。
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