(57)【要約】  この生体モニタリング装置は、生体に光を照射し、光が照射された生体を撮像して生体画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段によって得られた生体画像を解析して生体の血液成分濃度を取得する濃度取得手段と、濃度取得手段によって得られた血液成分濃度に基づいて、生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得する情報取得手段と、情報取得手段によって得られた循環血液量の変化に関する情報を出力する出力手段とを備える。
2010044449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に光を照射し、光が照射された生体を撮像して生体画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段によって得られた前記生体画像を解析して前記生体の血液成分濃度を取得する濃度取得手段と、
前記濃度取得手段によって得られた前記血液成分濃度に基づいて、前記生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段によって得られた前記循環血液量の変化に関する情報を出力する出力手段とを備える、生体モニタリング装置。
【請求項２】
前記情報取得手段は、前記画像取得手段によって得られた第１の生体画像を解析して得られる第１血液成分濃度と、前記第１の生体画像の取得後に得られた第２の生体画像を解析して得られる第２血液成分濃度とに基づいて、前記循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている、請求項１に記載の生体モニタリング装置。
【請求項３】
前記生体の身長及び体重から算出可能な基準循環血液量を取得する基準循環血液量取得手段をさらに備え、
前記情報取得手段は、前記第１血液成分濃度、前記第２血液成分濃度及び前記基準循環血液量に基づいて、前記循環血液量の変化に関する情報を取得する、請求項２に記載の生体モニタリング装置。
【請求項４】
前記情報取得手段は、前記第１血液成分濃度と前記第２血液成分濃度とに基づいて前記血液成分濃度の変化率を求め、前記血液成分濃度の変化率と前記基準循環血液量とを積算することにより、前記第２の生体画像の取得時点における前記生体内の循環血液量を取得し、
前記出力手段は、前記循環血液量の変化に関する情報として、前記基準循環血液量と前記第２の生体画像の取得時点における前記生体内の循環血液量とを出力する、請求項３に記載の生体モニタリング装置。
【請求項５】
前記血液成分は、ヘモグロビンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体モニタリング装置。
【請求項６】
前記情報取得手段は、前記第１の生体画像を解析して得られる第１血液成分濃度と、前記第２の生体画像を解析して得られる第２血液成分濃度と、前記第２の生体画像が取得された後に得られる第３の生体画像を解析して得られる第３血液成分濃度とに基づいて、前記循環血液量の変化に関する情報を取得可能に構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の生体モニタリング装置。
【請求項７】
前記出力手段は、前記循環血液量の変化に関する情報として、時間経過と前記生体に含まれる循環血液量との関係を示すグラフを出力するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体モニタリング装置。
【請求項８】
生体の身長及び体重に関する身体情報の入力を受け付ける入力受付手段をさらに備え、
前記基準循環血液量取得手段は、前記入力受付手段によって受け付けた前記身体情報に基づいて、前記基準循環血液量を取得する、請求項３または４に記載の生体モニタリング装置。
【請求項９】
前記入力受付手段は、さらに、前記生体から採血された採血量の入力を受付可能に構成されており、
前記基準循環血液量取得手段は、前記入力受付手段によって受け付けた前記身体情報及び前記採血量に基づいて、前記基準循環血液量を取得可能に構成されている、請求項８に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１０】
生体に光を照射し、光が照射された生体を撮像して生体画像を取得する画像取得部と、
出力部と、
前記画像取得部が前記生体を撮像して得られた前記生体画像を解析して前記生体の血液成分濃度を取得し、得られた前記血液成分濃度に基づいて、前記生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得し、得られた前記循環血液量の変化に関する情報を前記出力部に出力させる制御部とを備える、生体モニタリング装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記画像取得部によって得られた第１の生体画像を解析して第１血液成分濃度を取得し、
前記第１の生体画像の取得後に得られた第２の生体画像を解析して第２血液成分濃度を取得し、
前記第１血液成分濃度と前記第２血液成分濃度とに基づいて、前記循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている、請求項１０に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記生体の身長及び体重の情報に基づいて基準循環血液量を取得し、
前記第１血液成分濃度、前記第２血液成分濃度及び前記基準循環血液量に基づいて、前記循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている、請求項１１に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記第１血液成分濃度と前記第２血液成分濃度とに基づいて前記血液成分濃度の変化率を求め、前記変化率と前記基準循環血液量との積から、前記第２の生体画像の取得時点における前記生体内の循環血液量を取得し、
前記循環血液量の変化に関する情報として、前記基準循環血液量及び前記第２の生体画像の取得時点における前記生体内の循環血液量を前記出力部に出力させるように構成されている、請求項１２に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１４】
前記血液成分が、ヘモグロビンである、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第１の生体画像を解析して得られる前記第１血液成分濃度と、前記第２の生体画像を解析して得られる前記第２血液成分濃度と、前記第２の生体画像が取得された後に得られる第３の生体画像を解析して得られる第３血液成分濃度とに基づいて、前記循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている、請求項１１または１２に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記循環血液量の変化に関する情報として、時間経過と前記生体に含まれる循環血液量との関係を示すグラフを前記出力部に出力させるように構成されている、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記生体の身長及び体重に関する身体情報の入力を受け付け、
受け付けた前記身体情報に基づいて、前記基準循環血液量を取得するように構成されている、請求項１２に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記生体から採血された採血量の入力を受け付け、
受け付けた前記身体情報及び前記採血量に基づいて、前記基準循環血液量を取得するように構成されている、請求項１７に記載の生体モニタリング装置。
【請求項１９】
前記制御部は、前記画像取得部が前記生体を撮像して得られた前記生体画像を解析して前記生体の血液成分濃度を取得する第１制御部と、前記第１制御部により得られた前記血液成分濃度に基づいて、前記生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得し、得られた前記循環血液量の変化に関する情報を前記出力部に出力させる第２制御部とを含む、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の生体モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の循環血液量の変化をモニタリングするための生体モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、循環血液量の変化を測定する技術としては、例えば特許文献１に記載されているように血液透析とともに循環血液量を測定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５０２５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法のように、従来公知の循環血液量を測定する技術は侵襲的なものであり、患者への負担が大きかった。血管迷走神経反応（vaso-vagal reactions：ＶＶＲ）が発生しやすい患者に対しては特に負担が大きい。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、循環血液量の変化を非侵襲的にモニタリングすることを可能とする生体モニタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の局面による生体モニタリング装置は、生体に光を照射し、光が照射された生体を撮像して生体画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段によって得られた生体画像を解析して生体の血液成分濃度を取得する濃度取得手段と、濃度取得手段によって得られた血液成分濃度に基づいて、生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得する情報取得手段と、情報取得手段によって得られた循環血液量の変化に関する情報を出力する出力手段とを備える。
【０００７】
この第１の局面による生体モニタリング装置では、上記のように、画像取得手段によって得られた生体画像を濃度取得手段により解析して生体の血液成分濃度を取得し、情報取得手段により生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得し、情報取得手段によって得られた循環血液量の変化に関する情報を出力手段により出力することによって、循環血液量の変化を非侵襲的にモニタリングすることができる。
【０００８】
上記第１の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、情報取得手段は、画像取得手段によって得られた第１の生体画像を解析して得られる第１血液成分濃度と、第１の生体画像の取得後に得られた第２の生体画像を解析して得られる第２血液成分濃度とに基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１血液成分濃度と第２血液成分濃度との２つの時点における血液成分濃度に基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得することが可能となる。
【０００９】
この場合において、好ましくは、生体の身長及び体重から算出可能な基準循環血液量を取得する基準循環血液量取得手段をさらに備え、情報取得手段は、第１血液成分濃度、第２血液成分濃度及び基準循環血液量に基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得する。このように構成すれば、その生体に標準的に含まれる循環血液量に基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得することができる。
【００１０】
上記基準循環血液量取得手段をさらに備える構成において、好ましくは、情報取得手段は、第１血液成分濃度と第２血液成分濃度とに基づいて血液成分濃度の変化率を求め、血液成分濃度の変化率と基準循環血液量とを積算することにより、第２の生体画像の取得時点における生体内の循環血液量を取得し、出力手段は、循環血液量の変化に関する情報として、基準循環血液量と第２の生体画像の取得時点における生体内の循環血液量とを出力する。このように構成すれば、血液成分濃度の変化の程度（変化率）に応じた循環血液量を取得することができるので、血液成分濃度の変化に応じた循環血液量と基準循環血液量とを出力することにより、ユーザは、循環血液量の変化を一目で理解することができる。
【００１１】
上記第１の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、血液成分は、ヘモグロビンである。このように構成すれば、ヘモグロビンの濃度変化と循環血液量の変化との相関に基づく正確な循環血液量の変化に関する情報を取得することが可能となる。
【００１２】
上記情報取得手段が第１血液成分濃度と第２血液成分濃度とに基づいて循環血液量の変化に関する情報を取得する構成において、好ましくは、情報取得手段は、第１の生体画像を解析して得られる第１血液成分濃度と、第２の生体画像を解析して得られる第２血液成分濃度と、第２の生体画像が取得された後に得られる第３の生体画像を解析して得られる第３血液成分濃度とに基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得可能に構成されている。このように構成すれば、第１血液成分濃度および第２血液成分濃度に加えて、さらに第３血液成分濃度を用いて循環血液量の変化に関する情報を取得することにより、より詳細な循環血液量の変化に関する情報を出力することが可能となる。
【００１３】
上記第１の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、出力手段は、循環血液量の変化に関する情報として、時間経過と生体に含まれる循環血液量との関係を示すグラフを出力するように構成されている。このように構成すれば、ユーザにとって循環血液量の変化を視覚的に理解し易い情報（グラフ）を出力することが可能となる。
【００１４】
上記基準循環血液量取得手段をさらに備える構成において、好ましくは、生体の身長及び体重に関する身体情報の入力を受け付ける入力受付手段をさらに備え、基準循環血液量取得手段は、入力受付手段によって受け付けた身体情報に基づいて、基準循環血液量を取得する。このように構成すれば、入力受付手段によって受け付けられた身体情報を用いて基準循環血液量を容易に取得することができる。
【００１５】
この場合において、好ましくは、入力受付手段は、さらに、生体から採血された採血量の入力を受付可能に構成されており、基準循環血液量取得手段は、入力受付手段によって受け付けた身体情報及び採血量に基づいて、基準循環血液量を取得可能に構成されている。このように構成すれば、身体情報に加えて、入力受付手段によって受け付けた採血量に基づいて基準循環血液量を取得することができるので、採血を行った場合にも、基準循環血液量を精度よく取得することができる。
【００１６】
本発明の第２の局面による生体モニタリング装置は、生体に光を照射し、光が照射された生体を撮像して生体画像を取得する画像取得部と、出力部と、画像取得部が生体を撮像して得られた生体画像を解析して生体の血液成分濃度を取得し、得られた血液成分濃度に基づいて、生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得し、得られた循環血液量の変化に関する情報を出力部に出力させる制御部とを備える。
【００１７】
この第２の局面による生体モニタリング装置では、上記のように、生体を撮像して得られた生体画像を解析して生体の血液成分濃度を取得する画像取得部と、得られた血液成分濃度に基づいて、生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得し、得られた循環血液量の変化に関する情報を出力部に出力させる制御部とを備えることによって、循環血液量の変化を非侵襲的にモニタリングすることができる。
【００１８】
上記第２の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、制御部は、画像取得部によって得られた第１の生体画像を解析して第１血液成分濃度を取得し、第１の生体画像の取得後に得られた第２の生体画像を解析して第２血液成分濃度を取得し、第１血液成分濃度と第２血液成分濃度とに基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１血液成分濃度と第２血液成分濃度との２つの時点における血液成分濃度に基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得することが可能となる。
【００１９】
この場合において、好ましくは、制御部は、生体の身長及び体重の情報に基づいて基準循環血液量を取得し、第１血液成分濃度、第２血液成分濃度及び基準循環血液量に基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、その生体に標準的に含まれる循環血液量に基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得することができる。
【００２０】
上記制御部が基準循環血液量を取得する構成において、好ましくは、制御部は、第１血液成分濃度と第２血液成分濃度とに基づいて血液成分濃度の変化率を求め、変化率と基準循環血液量との積から、第２の生体画像の取得時点における生体内の循環血液量を取得し、循環血液量の変化に関する情報として、基準循環血液量及び第２の生体画像の取得時点における生体内の循環血液量を出力部に出力させるように構成されている。このように構成すれば、血液成分濃度の変化の程度（変化率）に応じた循環血液量を取得することができ、血液成分濃度の変化に応じた循環血液量と基準循環血液量とを出力することにより、ユーザは、循環血液量の変化を一目で理解することができる。
【００２１】
上記第２の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、血液成分は、ヘモグロビンである。このように構成すれば、ヘモグロビンの濃度変化と循環血液量の変化との相関に基づく正確な循環血液量の変化に関する情報を取得することが可能となる。
【００２２】
上記制御部が第１血液成分濃度と第２血液成分濃度とに基づいて循環血液量の変化に関する情報を取得する構成において、好ましくは、制御部は、第１の生体画像を解析して得られる第１血液成分濃度と、第２の生体画像を解析して得られる第２血液成分濃度と、第２の生体画像が取得された後に得られる第３の生体画像を解析して得られる第３血液成分濃度とに基づいて、循環血液量の変化に関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１血液成分濃度および第２血液成分濃度に加えて、さらに第３血液成分濃度を用いて循環血液量の変化に関する情報を取得することにより、より詳細な循環血液量の変化に関する情報を出力することが可能となる。
【００２３】
上記第２の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、制御部は、循環血液量の変化に関する情報として、時間経過と生体に含まれる循環血液量との関係を示すグラフを出力部に出力させるように構成されている。このように構成すれば、ユーザにとって循環血液量の変化を視覚的に理解し易い情報（グラフ）を出力することが可能となる。
【００２４】
上記制御部が基準循環血液量を取得する構成において、好ましくは、制御部は、生体の身長及び体重に関する身体情報の入力を受け付け、受け付けた身体情報に基づいて、基準循環血液量を取得するように構成されている。このように構成すれば、制御部によって受け付けられた身体情報を用いて基準循環血液量を容易に取得することができる。
【００２５】
この場合において、好ましくは、制御部は、生体から採血された採血量の入力を受け付け、受け付けた身体情報及び採血量に基づいて、基準循環血液量を取得するように構成されている。このように構成すれば、身体情報に加えて、制御部によって受け付けた採血量に基づいて基準循環血液量を取得することができるので、採血を行った場合にも、基準循環血液量を精度よく取得することができる。
【００２６】
上記第２の局面による生体モニタリング装置において、好ましくは、制御部は、画像取得部が生体を撮像して得られた生体画像を解析して生体の血液成分濃度を取得する第１制御部と、第１制御部により得られた血液成分濃度に基づいて、生体に含まれる循環血液量の変化に関する情報を取得し、得られた循環血液量の変化に関する情報を出力部に出力させる第２制御部とを含む。このように構成すれば、たとえば画像取得部を制御する第１制御部が血液成分濃度を取得するとともに、第２制御部に対して第１制御部から血液成分濃度を送信する場合には、データ量の大きな画像データを送信する必要がなく、画像データよりもデータ量の小さな血液成分濃度のデータ（数値データ）を送信するだけでよいので、効率良くデータ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態によるモニタリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置のＰＣの概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置の検出部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置のＰＣの表示部に表示されるスタンバイ画面の一例を示す図である。
【図６】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置のＰＣの表示部に表示される測定画面の一例を示す図である。
【図７】図４に示した一実施形態によるモニタリング装置のデータ解析のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図４に示した一実施形態によるモニタリング装置のヘモグロビン濃度計測のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】図８に示した一実施形態によるモニタリング装置のヘモグロビン濃度計測において取得される輝度プロファイルの一例を示す図である。
【図１０】図８に示した一実施形態によるモニタリング装置のヘモグロビン濃度計測において取得される濃度プロファイルの一例を示す図である。
【図１１】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置の実験例におけるヘモグロビン濃度の変化をグラフに示した図である。
【図１２】図１に示した一実施形態によるモニタリング装置の実験例における循環血液量の変化をグラフに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるモニタリング装置１の構成を詳細に説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態によるモニタリング装置１は、採血が行われた、あるいは採血が行われる被験者の手首に検出部３を装着して使用される。より詳細には、被験者のＶＶＲによる危険を防止する目的で、被験者が水分を経口摂取することにより、採血によって減少した被験者の循環血液量がどのように変化したかをモニタリングする用途に主に使用される。
【００３０】
ＶＶＲとは、採血によって迷走神経が緊張状態に陥ることにより、被採血者に血圧低下や除脈が生じることをいう。血圧低下あるいは除脈は、脳への酸素供給量を低下させるため、ＶＶＲが原因となって被採血者が採血後に転倒する危険性もある。ＶＶＲによる血圧低下や除脈は、水分補給によって緩和されることが知られている。すなわち、採血によって循環血液量は急激に減少する一方、水分を血漿成分として吸収することにより減少した循環血液量を回復し、その結果血圧低下や除脈の発生を最小限に抑えることができる。したがって、本実施形態によるモニタリング装置１によれば、二次的なＶＶＲの発生を回避しつつ、水分補給による循環血液量の変化を非侵襲的に測定することができる。
【００３１】
モニタリング装置１は、被験者の手首に存在する血管に光を照射し、光が照射された血管を撮像して得られた生体画像に基づいてヘモグロビン（Ｈｂ）濃度を計測する検出部３と、検出部３によって得られたＨｂ濃度を解析して血液希釈率及び循環血液量を算出し、算出された血液希釈率及び循環血液量を出力するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２とを備えて構成されている。検出部３とＰＣ２とは、接続ケーブルＣＡを介して接続されている。以下、ＰＣ２及び検出部３の具体的な構成について詳細に説明する。
【００３２】
図２に示すように、ＰＣ２は、制御部２０１と、表示部２０２と、入力デバイス２０３とを含んでいる。制御部２０１は、ＣＰＵ２０１ａと、不揮発性メモリ２０１ｂと、ＲＡＭ２０１ｃと、ハードディスク２０１ｄと、読出装置２０１ｅと、入出力インターフェース２０１ｆと、画像出力インターフェース２０１ｇと、通信インターフェース２０１ｈとにより構成されている。ＣＰＵ２０１ａ、不揮発性メモリ２０１ｂ、ＲＡＭ２０１ｃ、ハードディスク２０１ｄ、読出装置２０１ｅ、入出力インターフェース２０１ｆ、画像出力インターフェース２０１ｇおよび通信インターフェース２０１ｈは、バスによって接続されている。
【００３３】
ＣＰＵ２０１ａは、不揮発性メモリ２０１ｂに記憶されているコンピュータプログラムおよびＲＡＭ２０１ｃに読み出されたコンピュータプログラムを実行するために設けられている。また、ＣＰＵ２０１ａは、検出部３によって得られたＨｂ濃度計測結果を処理して解析データを取得し、その解析データを表示するための画面に応じた映像信号を画像出力インターフェース２０１ｇに出力する機能を有している。
【００３４】
不揮発性メモリ２０１ｂは、フラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリによって構成されている。この不揮発性メモリ２０１ｂには、ＣＰＵ２０１ａにより実行されるコンピュータプログラムおよびこれに用いるデータなどが記録されている。ＲＡＭ２０１ｃは、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭなどによって構成されている。ＲＡＭ２０１ｃは、不揮発性メモリ２０１ｂおよびハードディスク２０１ｄに記録されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられる。また、ＲＡＭ２０１ｃは、これらのコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ２０１ａの作業領域として利用される。
【００３５】
ハードディスク２０１ｄは、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムなど、ＣＰＵ２０１ａに実行させるための種々のコンピュータプログラムおよびそのコンピュータプログラムの実行に用いるデータがインストールされている。後述するアプリケーションプログラム２０４ａも、このハードディスク２０１ｄにインストールされている。
【００３６】
読出装置２０１ｅは、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、またはＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどによって構成されており、可搬型記録媒体２０４などに記録されたコンピュータプログラムまたはデータを読み出すことができる。また、可搬型記録媒体２０４には、コンピュータに所定の機能を実現させるためのアプリケーションプログラム２０４ａと、アプリケーションプログラム２０４ａをコンピュータにインストールするためのインストールプログラム２０４ｂとが格納されている。インストールプログラム２０４ｂが起動されると、ＰＣ２としてのコンピュータがその可搬型記録媒体２０４から、アプリケーションプログラム２０４ａを読み出し、そのアプリケーションプログラム２０４ａをハードディスク２０１ｄにインストールすることが可能である。
【００３７】
また、ハードディスク２０１ｄには、たとえば、米マイクロソフト社が製造販売するＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）などのグラフィカルユーザインターフェース環境を提供するオペレーティングシステムがインストールされている。以下の説明においては、本実施形態に係るアプリケーションプログラム２０４ａは、上記オペレーティングシステム上で動作するものとしている。
【００３８】
入出力インターフェース２０１ｆは、たとえば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２Ｃなどのシリアルインターフェース、ＳＣＳＩ、ＩＤＥ、ＩＥＥＥ１２８４などのパラレルインターフェース、およびＤ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器などからなるアナログインターフェースなどから構成されている。入出力インターフェース２０１ｆには、キーボードおよびマウスからなる入力デバイス２０３が接続されている。ユーザが入力デバイス２０３を使用することにより、ＰＣ２にデータを入力することが可能である。また、入出力インターフェース２０１ｆには、プリンタなどからなる出力デバイス２０６が接続されている。また、入出力インターフェース２０１ｆには、検出部３が接続ケーブルＣＡ（図１参照）により接続されている。これにより、ＰＣ２は、入出力インターフェース２０１ｆを介して、検出部３との間でデータの送受信を行うことが可能なように構成されている。
【００３９】
通信インターフェース２０１ｈは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）インターフェースである。ＰＣ２は、通信インターフェース２０１ｈにより、所定の通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して外部ネットワークとの通信を行うことが可能なように構成されている。
【００４０】
画像出力インターフェース２０１ｇは、表示部２０２に接続されており、ＣＰＵ２０１ａから与えられた映像信号を表示部２０２に出力するように構成されている。表示部２０２は、ＬＣＤまたはＣＲＴなどで構成されており、入力された映像信号にしたがって画像（画面）を表示するように構成されている。
【００４１】
検出部３は、腕時計型の可搬式計測装置（図１参照）である。図３に示すように、検出部３は、制御部３０１と、操作部３２と、表示部３３と、光源部３４と、撮像部３５とを備えている。
【００４２】
制御部３０１は、検出部３の各部の動作を制御する。操作部３２は、検出部３の本体に設けられた複数のキーを備え、ユーザによる操作を受け付けるように構成されている。表示部３３は、検出部３の本体上面に設けられた液晶パネルを備え、操作を案内する情報や、エラー情報などを表示するように構成されている。また、光源部３４および撮像部３５は、検出部３の本体底面に設けられている。光源部３４は、ヘモグロビンによる吸光率の高い波長である近赤外光（中心波長８３０ｎｍ）を照射する発光ダイオードを備え、検出部３を装着した被験者の手首に光を照射するように構成されている。撮像部３５は、ＣＣＤカメラを備え、光源部３４によって光が照射された手首を撮像することにより、生体画像を取得するように構成されている。
【００４３】
制御部３０１は、ＣＰＵ３０１ａと、メインメモリ３０１ｂと、フラッシュメモリカードリーダ３０１ｃと、光源部入出力インターフェース３０１ｄと、フレームメモリ３０１ｅと、画像入力インターフェース３０１ｆと、入力インターフェース３０１ｇと、入出力インターフェース３０１ｈと、画像出力インターフェース３０１ｉとを備えている。ＣＰＵ３０１ａと、メインメモリ３０１ｂ、フラッシュメモリカードリーダ３０１ｃ、光源部入出力インターフェース３０１ｄ、フレームメモリ３０１ｅ、画像入力インターフェース３０１ｆ、入力インターフェース３０１ｇ、入出力インターフェース３０１ｈおよび画像出力インターフェース３０１ｉとは、相互にデータ伝送が可能であるようにデータ伝送線を介して接続されている。この構成により、ＣＰＵ３０１ａは、メインメモリ３０１ｂ、フラッシュメモリカードリーダ３０１ｃおよびフレームメモリ３０１ｅのそれぞれに対するデータの読み出しおよび書込みと、光源部入出力インターフェース３０１ｄ、画像入力インターフェース３０１ｆ、入力インターフェース３０１ｇ、画像出力インターフェース３０１ｉおよび入出力インターフェース３０１ｈのそれぞれに対するデータの送受信とが可能となる。
【００４４】
ＣＰＵ３０１ａは、メインメモリ３０１ｂに読み出されたコンピュータプログラムを実行することが可能なように構成されている。メインメモリ３０１ｂは、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭなどによって構成されている。メインメモリ３０１ｂは、フラッシュメモリカード３０１ｊに記憶されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられる。また、メインメモリ３０１ｂは、これらのコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ３０１ａの作業領域として利用される。
【００４５】
フラッシュメモリカードリーダ３０１ｃは、フラッシュメモリカード３０１ｊに記憶されたデータの読み出しに使用される。フラッシュメモリカード３０１ｊは、フラッシュメモリ（図示せず）を有しており、外部から電力を供給されなくても、データを保持することが可能なように構成されている。また、フラッシュメモリカード３０１ｊには、ＣＰＵ３０１ａにより実行されるコンピュータプログラム、および、コンピュータプログラムを実行するときに用いるデータ等が記憶されている。
【００４６】
また、フラッシュメモリカード３０１ｊには、例えばＴＲＯＮ仕様準拠のオペレーティングシステムがインストールされている。なお、オペレーティングシステムは、これに限定されるものではなく、例えば米マイクロソフト社が製造販売するＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等のグラフィカルユーザインターフェース環境を提供するオペレーティングシステムであってもよい。
【００４７】
光源部入出力インターフェース３０１ｄは、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器等からなるアナログインターフェースから構成されている。光源部入出力インターフェース３０１ｄは、光源部３４に設けられた発光ダイオード（図示せず）と電気信号線によって電気的に接続されている。光源部入出力インターフェース３０１ｄは、光源部３４の発光ダイオードの動作制御を行うように構成されている。
【００４８】
フレームメモリ３０１ｅは、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等によって構成されている。フレームメモリ３０１ｅは、後述する画像入力インターフェース３０１ｆが画像処理を実行するときに、データを格納するために利用される。画像入力インターフェース３０１ｆは、Ａ／Ｄ変換器を含むビデオデジタイズ回路（図示せず）を備えている。画像入力インターフェース３０１ｆは、撮像部３５に電気信号線によって電気的に接続されており、撮像部３５から画像入力インターフェース３０１ｆに画像信号が入力されるように構成されている。撮像部３５から入力された画像信号は、画像入力インターフェース３０１ｆによりＡ／Ｄ変換される。このようにデジタル変換された画像データは、フレームメモリ３０１ｅに格納されるように構成されている。
【００４９】
入力インターフェース３０１ｇは、Ａ／Ｄ変換器からなるアナログインターフェースから構成されている。入力インターフェース３０１ｇには、操作部３２が電気的に接続されている。この構成により、ユーザは、操作部３２を介して、装置の電源のＯＮ／ＯＦＦや装置の初期設定などを行うことが可能である。
【００５０】
入出力インターフェース３０１ｈは、例えばＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃ等のシリアルインターフェース、または、ＳＣＳＩ等のパラレルインターフェースから構成されている。制御部３０１は、この入出力インターフェース３０１ｈにより、接続ケーブルＣＡを介してＰＣ２との間でデータの送受信を行うことが可能なように構成されている。
【００５１】
画像出力インターフェース３０１ｉは、表示部３３に電気的に接続されており、ＣＰＵ３０１ａから与えられた画像データに基づいた映像信号を表示部３３に出力するように構成されている。
【００５２】
次に、図４〜図１０を参照して、本実施形態によるモニタリング装置１の動作について説明する。
【００５３】
上記のとおり、本実施形態によるモニタリング装置１は、被験者が水分を経口摂取することにより、採血によって減少した被験者の循環血液量が、どのように変化したかをモニタリングするように使用される。したがって、本実施形態によるモニタリング装置１の測定開始前に採血が行われた者、または、測定開始後に採血が行われる者であって、その採血の前後（例えば、採血の前後１０分以内）に水分の経口摂取を行った者が、モニタリング装置１の測定対象者となる。以下の説明では、モニタリング装置１による測定開始前に採血が行われ、かつ、測定開始前に水分を経口摂取した者を測定する場合について説明する。
【００５４】
図４に示すように、ステップＳ１０１において、ユーザがＰＣ２を操作することにより、モニタリング装置１の機能を実行するためのアプリケーションプログラムが起動されると、処理が開始される。アプリケーションプログラムが起動されると、ステップＳ１０２において、ＣＰＵ２０１ａにより、ＰＣ２の表示部２０２にスタンバイ画面４０（図５参照）を表示する処理が実行される。
【００５５】
図５に示すように、ステップＳ１０２において表示部２０２に表示されるスタンバイ画面４０は、ステータス表示部４０１、グラフ表示部４０２、被験者データ表示部４０３、測定開始ボタン４０４、および測定終了ボタン４０５を含んで構成されている。
【００５６】
ステータス表示部４０１には、モニタリング装置１が測定を行っているか、あるいはスタンバイ状態であるかが表示される。図５に示す状態においては、測定が開始されていないため、「スタンバイ」と表示されている。
【００５７】
グラフ表示部４０２には、第１表示領域４０２ａと第２表示領域４０２ｂとが含まれる。第１表示領域４０２ａには、後述するアルゴリズムによって算出される血液希釈率がグラフとして表示される。第２表示領域４０２ｂには、後述するアルゴリズムによって算出される循環血液量がグラフとして表示される。なお、図５に示す状態においては、測定が開始されていないため、第１表示領域４０２ａおよび第２表示領域４０２ｂにグラフは表示されていない。
【００５８】
被験者データ表示部４０３には、被験者のＩＤと、身長と、体重と、水分摂取量と、採血量とからなる被験者データが項目毎に表示される。被験者データ表示部４０３は、画面上で被験者データを入力できるように構成されており、各項目毎に対応する入力ボックス４０３ａ〜４０３ｅが表示されている。ユーザは、マウス等のポインティングデバイス（入力デバイス２０３）によって所望の入力ボックスを指定し、キーボード（入力デバイス２０３）を操作することによって各項目を入力することが可能である。例えば、被験者が２００ｄＬの血液を採血されており、その採血の後であって測定開始前に２００ｍＬの水分を経口摂取した場合には、ユーザは水分摂取量に対応する入力ボックス４０３ｄに「２００（ｍＬ）」と入力し、採血量に対応する入力ボックス４０３ｅに「２００（ｄＬ）」と入力する。
【００５９】
測定開始ボタン４０４は、ユーザがモニタリング装置１による測定の開始を指示するために設けられている。測定開始ボタン４０４は、被験者データ表示部４０３に表示された所定の項目に対応する入力ボックス４０３ａ〜４０３ｅが入力されることにより有効化される（入力の受け付けが可能な状態になる）。測定終了ボタン４０５は、測定が開始された後、ユーザが測定の終了を指示するために設けられている。測定終了ボタン４０５は、測定が開始されることにより有効化される。
【００６０】
ステップＳ１０２においてスタンバイ画面４０が表示されると、ステップＳ１０３では、ＣＰＵ２０１ａにより、スタンバイ画面４０の被験者データ表示部４０３の各入力ボックス４０３ａ〜４０３ｅに所定の項目が入力されたか否かが判定される。所定の項目が入力されていないと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、ステップＳ１０３へ処理が戻される。
【００６１】
ユーザによって被験者データ表示部４０３の所定の項目が入力されると、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２０１ａにより、スタンバイ画面４０（図５参照）に表示されている測定開始ボタン４０４が有効化される。そして、ステップＳ１０５において、ＣＰＵ２０１ａにより、測定開始ボタン４０４を介してユーザからの測定指示を受け付けたか否かが判定される。ＣＰＵ２０１ａにより、測定指示を受け付けたと判定された場合にはステップＳ１０６へ処理が進められる。一方、測定指示を受け付けていないと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、ステップＳ１０５へ処理が戻される。
【００６２】
次に、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ２０１ａにより、初期循環血液量を算出する処理が実行される。具体的には、ＣＰＵ２０１ａは、スタンバイ画面４０において入力された被験者の身長（ｈ）および体重（ｗ）の値に基づいて、被験者の初期循環血液量を算出する。初期循環血液量は、下記式（１）に基づいて求められる。
初期循環血液量（Ｌ）＝０．１６８  ×（ｈ／１００）×３＋（０．０５×ｗ＋０．４４４）  ・・・（１）
なお、式（１）は、身長と体重から循環血液量を求めるための式であって、藤田・小川の公式として公知のものであり、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６３】
この際、ＣＰＵ２０１ａにより、スタンバイ画面４０（図５参照）の被験者データ表示部４０３の入力ボックス４０３ｅに採血量が入力されているか否かが判定される。採血量が入力されている場合には、ＣＰＵ２０１ａは、上記式（１）によって求められた初期循環血液量から入力ボックス４０３ｅに入力された採血量を差し引き、得られた値を初期循環血液量とする。そして、ＣＰＵ２０１ａにより、得られた初期循環血液量が不揮発性メモリ２０１ｂに記憶される。
【００６４】
次に、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ２０１ａにより、計測指示信号を検出部３に送信する処理が実行される。
【００６５】
そして、ステップＳ１０８において、ＣＰＵ２０１ａにより、検出部３からのＨｂ濃度計測結果を受信したか否かが判定される。計測結果を受信したと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、ステップＳ１０９へ処理が進められる。一方、計測結果を受信していないと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、ステップＳ１０８へ処理が戻される。
【００６６】
ステップＳ１０９では、ＣＰＵ２０１ａにより、不揮発性メモリ２０１ｂにＨｂ濃度の初期値が記憶されているか否かが判定される。なお、ここでいう初期値とは、測定が開始された後で検出部３から最初に送信されたＨｂ濃度の計測結果である。ＣＰＵ２０１ａは、初期値が記憶されていると判定した場合、すなわち検出部３によるＨｂ濃度計測が測定開始後２回目以降である場合には、ステップＳ１１０へ処理を進める。一方、初期値が記憶されていないと判定した場合、すなわち検出部３によるＨｂ濃度計測が測定開始後１回目である場合には、ＣＰＵ２０１ａは、ステップＳ１１２へ処理を進める。
【００６７】
ステップＳ１１２へ処理が進むと、ＣＰＵ２０１ａにより、検出部３から送信された計測結果が初期値として不揮発性メモリ２０１ｂに記憶される。
【００６８】
また、ステップＳ１１０へ処理が進むと、ＣＰＵ２０１ａにより、検出部３から送信された計測結果を不揮発性メモリ２０１ｂに記憶する処理が実行される。そして、ステップＳ１１１において、ＣＰＵ２０１ａにより、所定のルーチンにしたがってデータ解析が実行される。このデータ解析処理によって、直近のＨｂ濃度計測結果を反映した血液希釈率および循環血液量がＣＰＵ２０１ａにより算出される。なお、データ解析については、後に詳しく説明する。
【００６９】
ステップＳ１１３では、ＣＰＵ２０１ａにより、ＰＣ２の表示部２０２の表示を更新する処理が実行される。図６に示すように、測定画面５０は、測定時にＰＣ２の表示部２０２に表示される画面である。測定画面５０は、上述のスタンバイ画面４０と同様に、ステータス表示部５０１、グラフ表示部５０２、被験者データ表示部５０３、測定開始ボタン５０４および測定終了ボタン５０５を含んで構成されている。
【００７０】
図６に示すように、ステータス表示部５０１には、モニタリング装置１が測定中である旨が表示される。グラフ表示部５０２の第１表示領域５０２ａには、血液希釈率の変動を示すグラフ（血液希釈率グラフ）が表示される。また、グラフ表示部５０２の第２表示領域５０２ｂには、循環血液量の変動を示すグラフ（循環血液量グラフ）が表示される。被験者データ表示部５０３には、スタンバイ画面４０において入力された被験者のデータが表示される。
【００７１】
このステップＳ１１３では、ＣＰＵ２０１ａにより、グラフ表示部５０２に表示されるグラフの表示を更新する処理が実行される。すなわちＣＰＵ２０１ａは、ステップＳ１１１のデータ解析処理によって求められた血液希釈率に基づいて、直近の血液希釈率を含む血液希釈率グラフを生成する。さらに、ＣＰＵ２０１ａは、初期循環血液量と直近の血液希釈率とに基づいて、経時的な循環血液量の変動を示す循環血液量グラフを生成する。そして、ＣＰＵ２０１ａは、生成された血液希釈率グラフおよび循環血液量グラフを、それぞれ第１表示領域５０２ａおよび第２表示領域５０２ｂに表示する処理を実行する。これにより、表示部２０２の測定画面５０には、検出部３によってＨｂ濃度が計測される毎に、最新の計測結果を反映したグラフが表示される。ユーザは、測定画面５０に表示された循環血液量グラフを参照することにより、測定開始前の採血によって減少した循環血液量が、経口摂取した水分によってどの程度回復したかを知ることができる。
【００７２】
その後、ステップＳ１１４において、ＣＰＵ２０１ａにより、ユーザから測定終了の指示を受け付けたか否かが判定される。具体的には、ＣＰＵ２０１ａにより、測定画面５０に表示された測定終了ボタン５０５を介してユーザからの測定終了の指示が受け付けられたか否かが判定される。測定終了の指示を受け付けていないと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、ステップＳ１１６へ処理が進められる。一方、測定終了の指示を受け付けたと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、ステップＳ１１５へ処理が進められる。
【００７３】
測定終了の指示を受け付けていないと判定された場合には、ステップＳ１１６において、ＣＰＵ２０１ａにより、所定時間が経過したか否かが判定される。所定時間は、不揮発性メモリ２０１ｂに記憶された直近のＨｂ濃度の計測結果を取得した時刻から９０秒である。ＣＰＵ２０１ａにより、所定時間が経過していないと判定された場合には、所定時間が経過するまで同様の処理が繰り返される。一方、所定時間（９０秒）が経過したと判定された場合には、ＣＰＵ２０１ａにより、再びステップＳ１０７へ処理が戻される。これにより、所定時間が経過する毎にステップＳ１０７〜Ｓ１１４およびステップＳ１１６の処理が自動的に実行され、表示部２０２の表示（測定画面５０）がリアルタイムに更新される。これらの処理は、ステップＳ１１４において測定終了の指示を受け付けたと判定されるまで繰り返される。
【００７４】
また、ステップＳ１１４において測定終了指示を受け付けたと判定された場合には、ステップＳ１１５において、ＣＰＵ２０１ａにより、測定終了信号を検出部３に送信する処理が実行されるとともに、ＰＣ２側の処理が終了される。以上でＰＣ２による処理が終了する。
【００７５】
次に、検出部３の処理フローについて説明する。
【００７６】
検出部３の電源が投入されると、ステップＳ２０１において、検出部３のＣＰＵ３０１ａにより、メインメモリ３０１ｂおよびフレームメモリ３０１ｅを含む各部の初期化が実行される。次に、ステップＳ２０２において、ＣＰＵ３０１ａにより、ＰＣ２側から計測指示信号を受信したか否かが判定される。ステップＳ１０７においてＰＣ２側から計測指示信号が送信され、計測指示信号が検出部３において受信された場合には、ＣＰＵ３０１ａにより、ステップＳ２０２へ処理が進められる。一方、ＰＣ２側から計測指示信号を受信していない場合には、ＣＰＵ３０１ａにより、ステップＳ２０２へ処理が戻される。
【００７７】
その後、ステップＳ２０３では、ＣＰＵ３０１ａにより、所定のルーチンにしたがって、被験者のＨｂ濃度を計測する処理が実行される。なお、Ｈｂ濃度計測ルーチンについては、後に詳しく説明する。
【００７８】
次に、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において得られたＨｂ濃度の計測結果をＰＣ２側に送信する処理が、ＣＰＵ３０１ａにより実行される。
【００７９】
その後、ステップＳ２０５において、ＣＰＵ３０１ａにより、ＰＣ２からの測定終了信号を受信したか否かが判定される。ＰＣ２から測定終了信号を受信していないと判定された場合には、ＣＰＵ３０１ａにより、ステップＳ２０２へ処理が戻される。上述のとおり、ＰＣ２は所定時間（９０秒）が経過する毎に計測指示信号を送信する（ステップＳ１０７〜Ｓ１１４およびステップＳ１１６参照）ように構成されているから、検出部３は、所定時間経過毎にステップＳ２０３およびＳ２０４の処理を実行するように制御される。そして、ステップＳ２０５において、ＣＰＵ３０１ａにより測定終了信号を受信したと判定された場合には、検出部３は処理を終了する。
【００８０】
次に、図７を参照して、図４のステップＳ１１１におけるＰＣ２によるデータ解析のサブルーチンについて説明する。なお、以下の説明においては、Ｈｂ濃度をＣ、血液希釈率をＤ、循環血液量をＡと表記し、ある時点ｘにおけるそれぞれの値をＣｘ、ＤｘおよびＡｘとし、それぞれの初期値をＣ０、Ｄ０およびＡ０とする。
【００８１】
図７に示すように、ステップＳ４０１において、ＰＣ２のＣＰＵ２０１ａにより、不揮発性メモリ２０１ｂに記憶されたＨｂ濃度の初期値（Ｃ０）と直近のＨｂ濃度（Ｃｘ）とが読み出される。次に、ステップＳ４０２において、ＣＰＵ２０１ａにより、読み出されたＨｂ濃度（Ｃ０）とＨｂ濃度（Ｃｘ）とを用いて、血液希釈率（Ｄｘ）が算出される。血液希釈率（Ｄｘ）は、下記式（２）によって求められる。
血液希釈率（Ｄｘ）＝Ｃ０／Ｃｘ  ×１００  （％）  ・・・（２）
このように、血液希釈率（Ｄｘ）は、Ｈｂ濃度（Ｃ０）とＨｂ濃度（Ｃｘ）との比によって表され、ある時点ｘにおけるヘモグロビン濃度の変化率を示している。
【００８２】
血液希釈率（Ｄｘ）が算出されると、ステップＳ４０３において、ＣＰＵ２０１ａにより、得られた血液希釈率（Ｄｘ）が不揮発性メモリ２０１ｂに記憶される。
【００８３】
次に、ステップＳ４０４において、ＣＰＵ２０１ａにより、不揮発性メモリ２０１ｂに記憶された初期循環血液量（Ａ０）が読み出される。そして、ステップＳ４０５において、上記ステップＳ４０２において得られた血液希釈率（Ｄｘ）と初期循環血液量（Ａ０）とを用いて、ある時点ｘにおける循環血液量（Ａｘ）が算出される。循環血液量（Ａｘ）は、下記式（３）によって求められる。
循環血液量（Ａｘ）＝初期循環血液量（Ａ０）×血液希釈率（Ｄｘ）／１００  ・・・（３）
このように、ある時点ｘにおける循環血液量（Ａｘ）は、ある時点ｘにおけるヘモグロビン濃度の変化率である血液希釈率（Ｄｘ）と初期循環血液量（Ａ０）とを積算することによって算出される。
【００８４】
その後、ステップＳ４０６において、ＣＰＵ２０１ａにより、得られた循環血液量（Ａｘ）が不揮発性メモリ２０１ｂに記憶される。これにより、図４のステップＳ１１１におけるデータ解析のサブルーチンが終了し、主ルーチン（ステップＳ１１３以降の処理）に戻る。
【００８５】
次に、図８を参照して、図４のステップＳ２０３における検出部３によるＨｂ濃度計測のサブルーチンについて説明する。
【００８６】
まず、図８のステップＳ６０１において、ＣＰＵ３０１ａにより、光源部３４によって光を生体に照射する処理が実行される。次に、ステップＳ６０２において、ＣＰＵ３０１ａにより、光が照射された生体を撮像部３５によって撮像する処理が実行される。ステップＳ６０３では、ＣＰＵ３０１ａにより、上記ステップＳ６０２において得られた画像の輝度に基づいて、光源部３４の光量調整が不要であるか否かが判定される。具体的には、ＣＰＵ３０１ａは、得られた画像の輝度が所定の閾値よりも高い場合には光量調整が不要であると判定し、得られた画像の輝度が所定の閾値よりも低い場合には光量調整が必要であると判定する。光量調整が必要であると判定された場合には、ステップＳ６０４に移行して、ＣＰＵ３０１ａにより、光源部入出力インターフェース３０１ｄを介して光源部３４への供給電流を増加させる処理（光量調整）が実行された後、ステップＳ６０１へ処理が戻される。一方、光量調整が不要であると判定された場合には、ステップＳ６０５に進み、ＣＰＵ３０１ａにより、再度撮像部３５によって生体を撮像する処理が実行される。
【００８７】
次に、ステップＳ６０６では、ＣＰＵ３０１ａにより、撮像部３５によって得られた画像に基づいて、図９に示すような輝度プロファイルＰＦを作成する処理が実行される。ヘモグロビンによる吸光率の高い近赤外光を手首に照射し、近赤外光が照射された手首を撮像すると、手首に含まれる血管が暗く現れた画像が得られる。つまり、血管内を流れる血液に含まれるヘモグロビンにより近赤外光が吸収される結果、撮像された画像において血管に相当する領域の輝度が血管以外の領域の輝度と比較して低くなる。この血管像を横切って分布する輝度分布を抽出することにより、手首の血管に含まれるヘモグロビン濃度を反映した輝度プロファイルＰＦが得られる。
【００８８】
次に、ステップＳ６０７において、ＣＰＵ３０１ａにより、図１０に示すような血管に含まれるヘモグロビン濃度を反映した濃度プロファイルＮＰを作成する処理が実行される。具体的には、図９に示すように、ＣＰＵ３０１ａは、輝度プロファイルＰＦからベースラインＢＬを求め、このベースラインＢＬに基づいて輝度プロファイルＰＦを規格化することにより、濃度プロファイルＮＰ（図１０参照）を作成する。ベースラインＢＬとは、血管以外の部分の輝度プロファイルＰＦから最小二乗法によって求められる直線であり、血管の背景の輝度に相当する。輝度プロファイルＰＦをベースラインＢＬによって規格化することにより、図１０に示すように、入射光量に依存しない濃度プロファイルＮＰを得ることができる。
【００８９】
次に、ステップＳ６０８において、ＣＰＵ３０１ａにより、濃度プロファイルＮＰから形態的特徴であるピーク高さｈ（Ｈｂ濃度の最大値）と、高さｈ／２における濃度プロファイルＮＰの分布幅ｗとが取得されるとともに、下記式（４）に基づいてＨｂ濃度Ｃを算出する処理が実行される。
Ｃ＝ｈ／ｗｎ  ・・・（４）
上記式（４）において、ｎは光の散乱による半値幅の非線形を表す定数である。光散乱がない場合には、ｎ＝１となり、光散乱がある場合には、ｎ＞１となる。
【００９０】
その後、ステップＳ６０９において、ＣＰＵ３０１ａにより、得られたＨｂ濃度（Ｈｂ濃度Ｃ）をメインメモリ３０１ｂに記憶する処理が実行され、主ルーチン（図４のステップＳ２０４以降の処理）に戻る。
【００９１】
本実施形態では、上記のように、撮像部３５によって得られた生体画像を検出部３のＣＰＵ３０１ａにより解析してＨｂ濃度を取得し、ＰＣ２のＣＰＵ２０１ａにより循環血液量を取得するとともに、得られた循環血液量の変動を示す循環血液量グラフを表示部２０２により出力することによって、循環血液量の変化を非侵襲的にモニタリングすることができる。
【００９２】
また、本実施形態では、上記のように、Ｈｂ濃度の初期値（Ｃ０）と直近のＨｂ濃度（Ｃｘ）とに基づいて循環血液量を取得することによって、Ｈｂ濃度の初期値（Ｃ０）と直近（ある時点ｘ）のＨｂ濃度（Ｃｘ）との２つの時点におけるＨｂ濃度に基づいて、循環血液量（Ａｘ）を取得することが可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、上記のように、Ｈｂ濃度の初期値（Ｃ０）、直近のＨｂ濃度（Ｃｘ）、および、初期循環血液量（Ａ０）に基づいて、ある時点ｘにおける循環血液量（Ａｘ）を取得することによって、その生体に標準的に含まれる循環血液量（初期循環血液量（Ａ０））に基づいて、循環血液量（Ａｘ）を取得することができる。
【００９４】
また、本実施形態では、上記のように、ある時点ｘにおけるヘモグロビン濃度の変化率である血液希釈率（Ｄｘ）と初期循環血液量（Ａ０）とを積算することにより、ある時点ｘにおける循環血液量（Ａｘ）を取得し、得られた循環血液量（Ａｘ）を表示部２０２に出力する。このように構成することによって、Ｈｂ濃度の変化率に応じた循環血液量を取得することができるので、Ｈｂ濃度の変化に応じた循環血液量（Ａｘ）と初期循環血液量（Ａ０）とを出力することにより、ユーザは、循環血液量の変化を一目で理解することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、上記のように、初期循環血液量（Ａ０）と直近の血液希釈率（Ｄｘ）とに基づいて、経時的な循環血液量の変動を示す循環血液量グラフを生成して表示部２０２に表示することによって、ユーザにとって循環血液量の変化を視覚的に理解し易い情報（グラフ）を出力することが可能となる。
【００９６】
実験例
本実施形態のモニタリング装置１による効果を確認するために、下記の実験を行った。
【００９７】
健常な成人男性に低張性電解質液６６０ｍＬを経口摂取させ、本実施形態によるモニタリング装置１を用いてＨｂ濃度の変化を１２０分間モニターした。モニターと並行して採血を計４回行い、それぞれＨｂ濃度の実測値を得た。その結果を図１１に示す。なお、図１１においては、本実施形態によるモニタリング装置１によって得られたＨｂ濃度の計測結果を丸で、採血によるＨｂ濃度の実測値を三角で表示している。
【００９８】
図１１に示すように、本実施形態のモニタリング装置１によって得られたＨｂ濃度と採血によって得られたＨｂ濃度とは乖離しておらず、本実施形態によるモニタリング装置１によって、実際のＨｂ濃度に近似した正確なＨｂ濃度を取得可能であることが実証された。
【００９９】
また、図１１からも明らかなように、Ｈｂ濃度は水分の経口摂取後の時間経過に伴って低下し、その後徐々にＨｂ濃度が上昇していく様子が観察された。採血は極めて微量で行われていることから、経口摂取後３０分〜６０分の間に観察されたＨｂ濃度の低下は、水分の摂取によって循環血液が希釈されたことに起因するものと推定できる。また、水分の経口摂取後６０分〜１２０分の間に観察されたＨｂ濃度の上昇は、循環血液中に取り込まれた不要な水分が排尿器官へ送られ、血液中のＨｂ濃度が元の状態まで回復したことに起因するものと推定できる。以上より、水分の経口摂取によって循環血液が希釈され、Ｈｂ濃度に変化が生じることが実証された。このことから、Ｈｂ濃度をモニターすることにより、経口摂取された水分の吸収度合を評価しうることが示唆された。
【０１００】
次に、血液希釈率と水分の吸収度合との相関について検討した。
【０１０１】
まず、被験者の身長および体重から、被験者の循環血液量を求めた。本実験においては、被験者の身長は１７４．５ｃｍ、体重は５４．６ｋｇであり、上述の式（１）に基づいて循環血液量を算出したところ、被験者の循環血液量は４．０７Ｌと算出された。被験者が摂取した水分量は６６０ｍＬであるから、摂取した水分が全て生体内に吸収されたと仮定すれば、被験者の循環血液量は４．７３Ｌであり、循環血液量の増加率は１．１６倍である。
【０１０２】
次に、被験者における血液希釈率を求めた。本実施形態によるモニタリング装置１によって得られた測定開始時点におけるＨｂ濃度は１６．６ｇ／ｄＬであり、最下点におけるＨｂ濃度は１４．１ｇ／ｄＬであった。これらの比に基づいて血液希釈率を求めたところ、被験者における血液希釈率は１１７％と算出された。この値は、上記において求められた循環血液量の増加率とほぼ一致する。ゆえに、本実施形態によるモニタリング装置１によって得られる血液希釈率は、水分の吸収度合を正確に反映した値であることが実証された。
【０１０３】
図１２は、図１１に示した結果を基に、循環血液量の変化をグラフ化したものである。図１２に示すように、水分の経口摂取後、循環血液量が時間経過に伴って増加し、徐々に減少していく様子が観察できる。このグラフは血液希釈率に基づいて得られるものであり、図１２に示したグラフは、水分の吸収による循環血液量の変化を正確に反映したものであるといえる。
【０１０４】
以上より、血液希釈率をモニターすることにより、水分の吸収度合を正確に評価できることが実証された。さらに、循環血液量をモニターすることにより、水分の吸収による循環血液量の変化をモニター可能であることが実証された。
【０１０５】
なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【０１０６】
例えば、本実施形態においては、循環血液量の変化に関する情報として、時間経過と循環血液量との関係を示すグラフを出力する構成としたが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、初期循環血液量と現時点の循環血液量とを表示する構成であってもよい。あるいは、初期循環血液量を１００％として、循環血液量が増加した割合をパーセンテージで表示してもよい。あるいは、採血によって被験者の循環血液量が初期循環血液量に比べて減少している場合であれば、初期循環血液量に対して循環血液量がどの程度回復したかを表示する構成であってもよい。
【０１０７】
また、本実施形態のモニタリング装置１においては、血液希釈率と循環血液量とを求め、それらの変動を示すグラフを表示するように構成したが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、循環血液量の変動を示すグラフのみを表示するように構成してもよい。
【０１０８】
また、本実施形態のモニタリング装置１においては、データ解析を行うためのＰＣ２とＨｂ濃度の計測を行う検出部３とを別々の構成としたが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、本実施形態のモニタリング装置１によって実現されるアプリケーションプログラムを、検出部３によって実行するように構成してもよい。
【０１０９】
また、本実施形態のモニタリング装置１においては、Ｈｂ濃度の計測を検出部３において行う構成を示したが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、検出部３によって画像を取得し、得られた画像をＰＣ２において解析してＨｂ濃度を取得するように構成してもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、ヘモグロビン濃度の計測結果や算出された循環血液量などのデータを不揮発性メモリ２０１ｂに記憶させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明では、不揮発性メモリ２０１ｂ以外のＲＡＭ２０１ｃやハードディスク２０１ｄにＨｂ濃度の測定結果や算出された循環血液量などのデータを記憶させてもよい。
【０１１１】
また、本実施形態では、被験者の循環血液量の変化を計測するためにヘモグロビン濃度（Ｈｂ濃度）を測定した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヘモグロビン濃度以外の血液成分濃度を測定して、被験者の循環血液量の変化を計測してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本実施形態によるモニタリング装置は、次のように利用することができる。例えば、本実施形態によるモニタリング装置を献血所などの採血を行う場所に設置し、採血を行った被験者に水分を経口摂取させ、その後の被験者の循環血液量をモニタリング装置によって観察する。循環血液量が十分に回復したことが確認できればＶＶＲによる危険性は少ないと判断し、確認できない場合には継続して水分の摂取を行うなどの他の措置をとることができる。このように、本実施形態のモニタリング装置によれば、侵襲的な措置をとることなく、ＶＶＲによる危険性を抑えるために有用な措置をとることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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