(57)【要約】【課題】計測精度を向上させること。【解決手段】  生体の計測領域から生体関連情報を取得する取得部と、計測領域の近傍の生体を圧迫する圧迫部と、生体の状態に基づいて圧迫部の圧迫力を制御する制御部と、圧迫部によって生体を圧迫した状態で取得部によって取得された生体関連情報を解析する解析部とを備える非侵襲生体計測装置。【選択図】図１
2006026394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の計測領域から生体関連情報を取得する取得部と、計測領域の近傍の生体を圧迫する圧迫部と、生体の状態に基づいて圧迫部の圧迫力を制御する制御部と、圧迫部によって生体を圧迫した状態で取得部によって取得された生体関連情報を解析する解析部とを備える非侵襲生体計測装置。
【請求項２】
前記取得部が、生体の血管を含む計測領域を照明する光源部と、照明された計測領域から光学情報を検出する受光部とを含む請求項１記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項３】
前記制御部は、生体の状態に基づいて生体に加える圧迫力を設定する請求項１または２に記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項４】
前記圧迫部の圧迫力を検出する圧力センサを備え、前記制御部は圧力センサの検出値に基づいて圧迫部の圧迫力を制御する請求項１〜３のいずれか１項に記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項５】
前記制御部は、圧力センサの検出値に基づいて生体に加える圧迫力を設定する請求項４記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項６】
前記圧力センサの検出値に基づいて脈動を検出する請求項５記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項７】
前記制御部は、脈動を検出可能な最大圧迫力と最小圧迫力との間に圧迫力を設定する請求項６記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項８】
前記制御部は、設定された圧迫力に基づいて生体に加える圧迫力を制御する請求項７記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項９】
前記生体関連情報が光学情報である請求項１〜８のいずれか１項に記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項１０】
前記光学情報が画像信号である請求項９記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項１１】
前記圧迫部が圧迫部材と、圧迫部材に空気圧を印加する空気圧源と、圧迫部材の空気圧を減ずるためのバルブとを備える請求項１〜１０のいずれか１項に記載の非侵襲生体計測装置。
【請求項１２】
生体の計測領域の近傍の圧迫部位を圧迫する工程と、生体の状態に基づいて前記圧迫力を制御する工程と、圧迫部位を圧迫した状態で生体の計測領域から生体関連情報を取得する工程と、取得された生体関連情報を解析する工程とを含む非侵襲生体計測方法。
【請求項１３】
生体に密着して生体を圧迫する圧迫部と、圧迫部の圧迫力を検出する圧力センサと、圧力センサの検出値に基づいて圧迫部の圧迫力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記検出値に基づいて生体に加える圧迫力を算出し、前記圧迫力に基づいて生体に加える圧迫力を制御する生体圧迫装置。
【請求項１４】
前記検出値に基づいて生体に加える圧迫力を算出した後、一旦、生体に加える圧迫力を解放し、算出された圧迫力に基づいて、再度生体を圧迫する請求項１３記載の生体圧迫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は非侵襲生体計測装置に関し、とくに生体の一部から光学的に得られる情報を解析し、血液情報、たとえばヘモグロビン濃度を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、生体へ光を照射する発光手段と、前記発光手段が照射した光に係る前記生体からの反射光を受光して受光量に応じた生体情報信号を生成する受光手段と、前記受光手段よりも前記生体における心臓に近い部分に配置され、前記生体に密着してこれを圧迫することにより、前記生体の運動に起因した末梢側の変動を抑制する生体圧迫手段とを備える生体情報計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、カフにより押圧力を作用させて被測定部位の静脈血流を停止させた状態で、光源から近赤外光を生体被測定部位に照射し、透過した透過光の強度を光検出器により検出し、被定部位による近赤外光の吸光度に基づき生体中の血糖値を求める装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３４７５４２７号公報
【特許文献２】特開２０００−１８９４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非侵襲生体計測装置は、経皮的に血液分析が可能で簡便であると共に連続モニターが可能であるが、分析精度を従来の血液採取による血液分析に匹敵する程度に向上させることが望まれている。
例えば、特許文献１および特許文献２８に示す生体計測装置では、生体圧迫手段またはカフにより生体を押圧した状態で生体情報を得るようにしているが、測定中に押圧力を一定に維持するための具体的な構成については開示されていない。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、生体に加える押圧力を適正に調整し、それによって分析精度をさらに向上させた非侵襲生体計測装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の第１の局面による非侵襲生体計測装置は、生体の計測領域から生体関連情報を取得する取得部と、計測領域の近傍の生体を圧迫する圧迫部と、生体の状態に基づいて圧迫部の圧迫力を制御する制御部と、圧迫部によって生体を圧迫した状態で取得部によって取得された生体関連情報を解析する解析部とを備える。
【０００６】
この発明の第２の局面による非侵襲生体計測方法は、生体の計測領域の近傍の圧迫部位を圧迫する工程と、生体の状態に基づいて前記圧迫力を制御する工程と、圧迫部位を圧迫した状態で生体の計測領域から生体関連情報を取得する工程と、取得された生体関連情報を解析する工程とを含む。
【０００７】
この発明の第３の局面による生体圧迫装置は、生体に密着して生体を圧迫する圧迫部と、圧迫部の圧迫力を検出する圧力センサと、圧力センサの検出値に基づいて圧迫部の圧迫力を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検出値に基づいて生体に加える圧迫力を算出し、前記圧迫力に基づいて生体に加える圧迫力を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、検出される脈動に基づいて圧迫部の圧迫力を制御することにより、測定される血流が安定することが見出された。
つまり、検出部が脈動を検出できる範囲の圧迫力で生体を圧迫することにより、測定部位の血流が安定し、精度の高い測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１３は本実施形態の非侵襲生体計測装置の構成例を示す斜視図であり、生体計測装置５と生体圧迫装置４を備える。生体計測装置５は、検出部１、解析部２、ケーブル３、入力部２８及び出力部１７から構成されている。ヒト（被検者）の手首ＷＲに装着された検出部１はケーブル３を介して解析部２に接続されている。解析部２には入力部２８が接続されている。検出部１からの情報は解析部２を介して出力部２７に出力される。また、生体圧迫装置４は、加圧帯１０１、エアチューブ１０３および圧迫制御装置１０２から構成されている。加圧帯１０１はエアチューブ１０３を介して圧迫制御装置１０２に接続されている。そして、被検者の腕部、つまり手首ＷＲよりも心臓に近い部位にカフ（血圧測定用加圧帯）のような加圧帯１０１を巻き付けて圧迫し、後述するように手首ＷＲの血管（静脈）の血流を制御するようになっている。
【００１０】
図１は手首ＷＲに装着された検出部１の上面図である。
図２は検出部１の側面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視図である。
これらの図に示すように、検出部１は、支持台３１と、支持台３１の中央開口に垂直に挿入され矢印ＥおよびＦ方向に（図１）回転可能に支持される回転台３２と、回転台３２の中央開口に装着されたハウジング３３と、支持台３１を手首ＷＲに固定するための一対の挟持片３４，３５を備える。
【００１１】
図３に示すように、ハウジング３３は底部に開口４６を有し、内部に撮像部３６を収容する。撮像部３６は、対物レンズを内蔵する円筒状の鏡筒３７と、ＣＣＤ撮像素子３８を搭載した基板３９と、ＣＣＤ撮像素子３８の駆動用電子部品を搭載した基板４０，４１とを備える。撮像部３６は円筒形の支持部材４２に挿入され垂直に支持される。
【００１２】
支持部材４２は、底部に円形の開口部４３を有し、図４に示すように、円形の開口部４３の周囲に６つの発光ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｌ１，Ｌ２，Ｎ，Ｆと１つのフォトセンサＰＳが開口部４３と同心の円周上に配置される。支持部材４２は下端外壁面から水平方向に突出する一対の係止部４４，４５を有する。係止部４４，４５は開口部４３がハウジング３３の底部の開口４６から下方へ突出するようにハウジング３３の底部周縁に係止される。
【００１３】
ハウジング３３は内壁面から水平に突出する一対の突出部４７，４８を備え、突出部４７と係止部４４との間および突出部４８と係止部４５との間が、それぞれ圧縮スプリング４９と５０によって接続される。スプリング４９と５０は係止部４４と４５をそれぞれ矢印Ｚ方向に付勢する。
【００１４】
ハウジング３３は外壁面から水平に突出する一対の係止部５１，５２を有する。係止部５１，５２は、回転台３２の開口周縁に係止される。回転台３２は上面に一対のスプリング収容部５３，５４を有し、スプリング収容部５３，５４は係止部５１，５２をそれぞれ矢印Ｚ方向に付勢する圧縮スプリング５５，５６を収容する。
【００１５】
支持台３１の開口内周面と回転台３２との介面にはリング状の弾性部材５７が装着される。弾性部材５７は支持台３１から回転台３２が上方へ離脱することを防止する抜け止めとして作用すると共に、回転台３２の回転時に支持台３１と回転台３２との間に適当な摩擦力を与える摩擦部材として作用する。
【００１６】
ハウジング３３は開口４６の周縁から下方に突出する一対の突出部５８，５９を備え、突出部５８，５９は手首ＷＲの表面に接触し、スプリング５５，５６の弾性により適当な圧力で手首ＷＲの表面を押圧するようになっている。また、開口部４３も手首ＷＲの表面に接触しスプリング４９，５０の弾性により適当な圧力で手首ＷＲの表面を押圧するようになっている。これにより、突出部５８，５９および開口部４３は血管を圧迫することなく、手首ＷＲの表面に接触できる。
【００１７】
図２に示すように、挟持片３４はセグメント３４ａ，３４ｂに分割され、貫通ピン６０により支持台３１に枢支される。ピン６０にはセグメント３４ａ，３４ｂをそれぞれ矢印Ｃ方向（図３）に付勢するスプリング６２ａ，６２ｂが設けられる。
【００１８】
挟持片３５も同様にセグメント３５ａ，３５ｂに分割され（図１）、貫通ピン６１により支持台３１に枢支される。ピン６１にはセグメント３５ａ，３５ｂをそれぞれ矢印Ｄ方向（図３）に付勢するスプリング６３ａ，６３ｂが設けられている。
【００１９】
スプリング６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂは、支持台３１が手首ＷＲに確実に固着される力でセグメント３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂを付勢する。また、挟持片３４，３５はそれぞれ２つのセグメントに分割されているので、装着部位に突起（手首の骨）が存在しても、支持台３１を安定して手首ＷＲに装着できる。
なお、鏡筒３７に内蔵される対物レンズの光軸と、円形の開口部４３の中心軸と、回転台３２の回転軸とは、互いに一致している。
【００２０】
図６はこの発明の非侵襲生体計測装置の構成を示すブロック図である。
同図に示すようにこの生体計測装置は、検出部１と解析部２と入力部２８から構成される。検出部１は光源部１１と受光部１２からなり、光源部１１は６つの発光ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｌ１，Ｌ２，Ｎ，Ｆ（図４）を備え、受光部１２はＣＣＤ撮像素子３８（図３）とフォトセンサＰＳ（図４）を備える。
【００２１】
検出部１を図１に示すようにヒトの手首ＷＲに装着すると、図５に示すように、発光ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｌ１，Ｌ２，Ｎ，Ｆによって囲まれた計測領域が形成される。発光ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｌ１，Ｌ２は開口部４３の中心を通り互いに直交する第１軸ＡＹと第２軸ＡＸにそれぞれ対称に配置される。発光ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｌ１，Ｌ２は血管ＢＶを両側から照明し、発光ダイオードＮ，Ｆは、血管ＢＶを含まない領域を照明するようになっている。そして、ＣＣＤ撮像素子３８は、照明された血管ＢＶを含む撮像領域ＣＲの光像（ここでは反射光像）を撮像する。フォトセンサＰＳは、血管ＢＶを含まない生体部分を発光ダイオードＮとＦから経由して光センサに入力される光の光量を測定する。なお、発光ダイオードＮはフォトセンサＰＳに対して発光ダイオードＦよりも近くに設置されている。
【００２２】
プロファイル抽出部２１は、受光部１２のＣＣＤ撮像素子３８により撮像された画像の分析領域ＡＲ（図５）について画像濃度分布を輝度プロファイルとして抽出する。定量化部２２は、抽出された輝度プロファイルの形態的特徴を定量化する。記憶部２３は、受光部１２により得られた光学情報をデジタルデータに変換して記憶する。
【００２３】
演算部２４は、定量化された特徴や光量データに基づいて血液の成分濃度等を演算する。光量制御部２５は、光源部１１の光量を受光部１２から得られた情報に基づいて適正にフィードバック制御する。記憶部２６は、演算部２４によって演算された結果を記憶する。出力部２７は、演算結果やモニタ画像を出力する。入力部２８はキーボードとマウスなどからなり、計測条件や演算条件の設定を入力する。また、入力部２８は測定を開始するためのスタートキーを備えている。
【００２４】
図１４は加圧帯１０１の圧迫力を制御する圧力制御装置の構成説明図である。
圧力制御装置１０２はエアーチューブ１０３を介して加圧帯１０１に接続され、加圧帯１０１に対してエアーを供給又は排気する。圧力制御装置１０２はエアーポンプＰ、電磁バルブＳＶ１、ＳＶ２、圧力センサＰＤ、オリフィスＯＲ、コントローラ１０４、およびドライバー回路１０５を備える。また、圧力制御装置１０２には、図示しないが、スタートキーとストップキーを備えている。
【００２５】
エアーポンプＰはエアーチューブ１０３に接続されると共に、電磁バルブＳＶ１、ＳＶ２と圧力センサＰＤとに接続されている。エアーポンプＰを駆動することによりエアーが加圧帯１０１に供給される。電磁弁ＳＶ１を開くことによって加圧帯１０１内のエアーが大気に開放される。電磁弁ＳＶ２を開くことによって加圧帯１０１内のエアーがオリフィスＯＲを介して徐々に大気に開放される。コントローラ１０４は制御部１０６と脈動検出部１０７と格納部１０８と演算部１０９を備え、マイクロコンピュータにより構成される。
脈動検出部１０７は圧力センサＰＳからの出力をうけて圧力の検出を行い、検出した圧力の脈動の有無を検出する。格納部１０８は処理データを格納し、演算部１０９は処理データの演算を行い、制御部１０６はドライバー回路１０５を制御してエアーポンプＰ、電磁バルブＳＶ１、ＳＶ２を駆動させる。
【００２６】
このような構成における加圧帯１０１の圧力制御装置１０２による圧力の最適目標Ｔｔの算出設定処理と血流制御処理を図２０に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、図１３に示すように、加圧帯１０１を被検者の腕に巻き付ける。ステップ５０１において、コントローラ１０４（図１４参照）により加圧帯１０１の圧力の最適目標値Ｔｔが算出される。最適目標値Ｔｔが算出されると、ステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２において、最適目標値Ｔｔを設定するか否かがコントローラ１０４により判定され、最適目標値Ｔｔを設定すると判定された場合、ステップＳ５０３に進む。最適目標値Ｔｔを設定しないと判定された場合、終了する。ステップＳ５０３において、コントローラ１０４により最適目標値Ｔｔに基づいて加圧帯１０１の圧力が制御される。
【００２７】
次に、ステップＳ５０２（図２０）における「Ｔｔ算出設定」処理に対応する３つの方法について図１６、図１７、図１８のフローチャートを用いてそれぞれ説明する。
つまり、加圧帯１０１が被検者の腕に巻き付けられると、図１６、図１７、図１８に示すいずれか１つの工程が実施される。
まず、図１６に示す方法では、圧力制御装置１０２のスタートキー（図示せず）がＯＮである否かがコントローラ１０４（図１４参照）により判断され（ステップＳ１０１）、スタートキーがＯＮであればステップ１０２に進む。ステップＳ１０２において、コントローラ１０４によりドライバー回路１０５を介してバルブＳＶ１とＳＶ２が閉じられる。次に、エアーポンプＰが駆動し（ステップＳ１０３）、加圧帯１０１の圧力Ｃｔが圧力センサＰＤにより検出され、Ｃｔ≧ｔ（ｔは設定値）になると（ステップＳ１０４）、エアーポンプＰが停止する（ステップＳ１０５）。
【００２８】
そして、脈動検出部１０７が圧力センサＰＤの出力に脈動が存在するか否かを判定し（ステップＳ１０６）、脈動が存在する場合にはバルブＳＶ２が開き（ステップＳ１０７）、加圧帯１０１のエアーが徐々に大気に開放され、脈動が存在しなくなる時点の圧力Ｃｔが圧力センサＰＤで検出され、格納部１０８に格納される。
【００２９】
そこで、最適目標値Ｔｔは、演算部１０９において、Ｔｔ＝Ｃｔ＋α（αは別に実験的に求めた定数）として算出されて格納され、バルブＳＶ１が開いて加圧帯１０１のエアーが大気に開放される（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）。なお、ステップＳ１０６において脈動が存在しない場合には、設定値ｔがｔ＋Ａに増加され（ステップＳ１１０）、ｔが上限ＵＬより大きくない場合には（ステップＳ１１１）、ルーチンはステップＳ１０３へ戻る。
【００３０】
ｔが上限値ＵＬより大きい場合には、バルブＳＶ２が開き加圧帯１０１のエアーが徐々に大気に開放され（ステップＳ１１２）、脈動が存在すると（ステップＳ１１３）、ルーチンはステップＳ１０８へ戻り、脈動が存在しない状態で加圧帯１０１の圧力Ｃｔが下限値ＬＬより小さくなると（ステップＳ１１４）、バルブＳＶ１が開く（ステップＳ１１５）。この場合、最適目標値Ｔｔは算出されない。
【００３１】
次に、図１７に示す方法では、ステップＳ２０１において、圧力制御装置１０２のスタートキー（図示せず）がＯＮであるとコントローラ１０４（図１４参照）により判断されると、バルブＳＶ１、ＳＶ２が閉じ（Ｓ２０２）、エアーポンプＰが駆動して（ステップＳ２０３）、圧力Ｃｔが徐々に増大しＣｔが下限値ＬＬより大きくなり（ステップＳ２０４）、Ｃｔが上限値ＵＬに達するまでに脈動が検出されると（ステップＳ２０５、２０６）、脈動が検出され始めた時点の圧力Ｃｔが最低適正圧力ＴＬとして格納される（ステップＳ２０７）。
【００３２】
さらに、ポンプＰが駆動して圧力Ｃｔが上限値ＵＬに達するまでに脈動がなくなると（ステップＳ２０８、Ｓ２０９）、脈動がなくなり始めた時点の圧力Ｃｔが最大適正圧力ＴＵとして格納部１０８に格納される。そして、最適目標値Ｔｔは、演算部１０９でＴｔ＝ｆ（ＴＵ，ＴＬ）として算出されて格納され、バルブＳＶ１が開いて、エアーポンプＰが停止する（ステップＳ２１０）。なお、ステップＳ２０５、Ｓ２０８において、圧力Ｃｔが上限値ＵＬを超えた場合には、バルブＳＶ１が開いてエアーポンプＰが停止する（ステップＳ２１１）。この場合、Ｔｔは算出されない。
【００３３】
次に、図１８に示す方法では、ステップ３０１において、圧力制御装置１０２のスタートキー（図示せず）がＯＮであるとコントローラ１０４（図１４参照）により判断されると、バルブＳＶ１、ＳＶ２が閉じ、エアーポンプＰが駆動する（ステップＳ３０２、Ｓ３０３）。圧力Ｃｔが徐々に増大し、Ｃｔが上限値ＵＬに達するまでに脈動が検出され（ステップＳ３０４、Ｓ３０５）、さらにＣｔが上限値ＵＬに達するまでに脈動が消滅すると（ステップＳ３０６、Ｓ３０７）、ポンプＰが停止して、バルブＳＶ２が開く（ステップＳ３０８、Ｓ３０９）。
それによって、圧力Ｃｔが徐々に低下し始め、Ｃｔが下限値ＬＬに達するまでに脈動が発生すると、その発生時点の圧力Ｃｔが最大適正圧力ＴＵとして格納される（ステップＳ３１０〜３１２）。
【００３４】
さらに、圧力Ｃｔが低下してＣｔが下限値ＬＬに達するまでに脈動が消滅すると（ステップＳ３１３、Ｓ３１４）、その消滅時点の圧力Ｃｔが最小適正圧力ＴＬとして格納される。そして、最適目標値Ｔｔは、Ｔｔ＝ｆ（ＴＵ、ＴＬ）として算出されて格納され、バルブＳＶ１が開く（ステップＳ３１５）。
【００３５】
なお、ステップＳ３０４、Ｓ３０６において圧力Ｃｔが上限値ＵＬを超えた場合と、ステップＳ３１０、Ｓ３１３において圧力Ｃｔが下限値ＬＬを下回った場合には、バルブＳＶ１、ＳＶ２が開き、ポンプＰが停止し、最適目標値は算出されない（ステップＳ３１６）。
【００３６】
図１７、図１８において、最適目標値Ｔｔを算出する関数Ｔｔ＝ｆ（ＴＵ，ＴＬ）としては、例えば
Ｔｔ＝（ＴＵ＋ＴＬ）／２や
Ｔｔ＝ａ・ＴＵ＋ｂ・ＴＬ（ａ、ｂは定数）
などが挙げられる。
【００３７】
次に、ステップＳ５０２（図２０）における「血流制御」処理について図１５のフローチャートを用いて詳述する。圧力制御装置１０２のスタートキー（図示せず）がＯＮである否かがコントローラ１０４（図１４参照）により判断され（ステップＳ２１）、スタートキーがＯＮであればステップ２２に進む。ステップＳ２２において、コントローラ１０４によりドライバー回路１０５を介してバルブＳＶ１とＳＶ２が閉じられる。
【００３８】
エアポンプが駆動され（ステップＳ２３）、加圧帯１０１の圧力Ｃｔが圧力センサＰＤにより検出され、圧力Ｃｔが予め設定された最適目標値Ｔｔを上限公差Ｕｒだけ超えると、エアーポンプＰが停止し、圧力制御装置１０２は測定可能である旨の通知を行う（ステップＳ２５）。後述する測定処理が行われ測定が終了すると、圧力制御装置１０２のストップキー（図示せず）がＯＮされる。圧力制御装置１０２のストップキーがＯＮである否かがコントローラ１０４（図１４参照）により判断され（ステップＳ２６）、ストップキーがＯＮであればステップ２８に進む。ステップＳ２８において、バルブＳＶ１が開いて加圧帯１０１のエアーが大気に開放される。ステップＳ２６において、ストップキーがＯＮでないと判断されると、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、加圧帯１０１の圧力Ｃｔが監視され、圧力Ｃｔが目標値Ｔｔを下限公差Ｌｒだけ下回るとルーチンはステップＳ２３へ戻る。つまり、圧力Ｃｔが減少すると、エアーポンプＰが駆動して加圧帯１０１の圧力Ｃｔが増大する。従って「血流制御」処理においては、圧力ＣｔはＴｔ−Ｌｒ≦Ｃｔ≦Ｔｔ＋Ｕｒという最適圧力範囲に維持される。
【００３９】
次に、ヘモグロビン濃度の測定処理について説明する。圧力制御装置１０２が加圧帯１０１により最適目標値まで圧迫して手首の血管（静脈）の血流を制御された状態において、検出部１を図１のように手首に装着し、計測領域の位置を調整する。この場合、出力部２７の出力するモニター画像を観察しながら、ハウジング３３を矢印Ｅ又はＦ方向（図１）に回転させて撮像領域ＣＲの位置を調整し、図５のように発光ダイオードＲ１とＬ１との間および発光ダイオードＲ２とＬ２と間に対象とする血管ＢＶを配置させる。
【００４０】
入力部２８のスタートキー（図示せず）がＯＮである否かが解析部２（図１３参照）により判断され（ステップＳ１）、スタートキーがＯＮであればステップ３に進む。ステップ３において、光量制御部２５及び光源部１１は血管ＢＶを含む生体の一部（ここではヒトの手首）の測定領域を発光ダイオードＲ１，Ｒ２，Ｌ１，Ｌ２（左右点灯モード）によって適切な光量で照明し、撮像領域ＣＲ（図５）をＣＣＤ撮像素子３８で撮像する。それによって、撮像領域ＣＲ内の血管（静脈）ＢＶの像を含む組織の画像が得られる。
【００４１】
次に、プロファイル抽出部２１が解析領域ＡＲ（図５）内の血管ＢＶを横切る輝度プロファイル（位置Ｘに対する輝度Ｂの分布）ＰＦを図８に示すように作成し、高速フーリエ変換などの手法を用いてノイズ成分を減少させる（ステップＳ４）。
【００４２】
定量化部２２はステップＳ４で得た輝度プロファイルＰＦをベースラインＢＬ（図８）で規格化する。ベースラインＢＬは血管による吸収部分の輝度プロファイルＰＦの形状を基に求める。このようにすることによって、図９に示すような入射光量に依存しない濃度プロファイル（位置Ｘに対する濃度Ｄの分布）ＮＰを得ることができる（ステップＳ５）。
【００４３】
演算部２４は、規格化された濃度プロファイルＮＰについて、ピーク高さｈ及び半値幅ｗを算出する。すなわち、ここで得たｈは計測対象の血管（血液）により吸収された光強度と組織部分を通過してきた光強度の比を表し、ｗは血管径に相当する長さを表す（ステップＳ６）。
【００４４】
ステップＳ３で撮像した部位と同じ部位を発光ダイオードＲ１，Ｒ２（右点灯モード）によって適切な光量で照明し、撮像する。それに引き続き発光ダイオードＬ１，Ｌ２（左点灯モード）によって適切な光量で照明し、撮像する（ステップＳ７）。次に、プロファイル抽出部２１はステップＳ７によって得られたそれぞれの画像についてステップＳ４と同様の処理を行い、図１０に示すような輝度プロファイルＰＦ１，ＰＦ２を得る（ステップＳ８）。
【００４５】
定量化部２２はステップＳ８によって得られた輝度プロファイルＰＦ１，ＰＦ２について、ステップＳ５と同様の処理を行い、それぞれ入射光量に依存しない濃度プロファイルＮＰ１，ＮＰ２（図１１）を得る（ステップＳ９）。
【００４６】
演算部２４は発光ダイオードＲ１，Ｒ２の照明により得られた濃度プロファイルＮＰ１からピーク高さｈ１及び重心座標ｃｇ１を、発光ダイオードＬ１，Ｌ２の照明により得られた濃度プロファイルＮＰ２からピーク高さｈ２及び重心座標ｃｇ２を、それぞれ算出する（ステップＳ１０）。
次に、演算部２４はステップＳ１０で得られた結果を用いて次の算出式からなる血管部散乱量指標Ｓを算出する（ステップＳ１１）。
Ｓ＝（ｃｇ２−ｃｇ１）／[（ｈ１＋ｈ２）／２]……（１）
【００４７】
光量制御部２５及び光源部１１は、発光ダイオードＮにより撮像領域ＣＲの近傍の生体部分を適切な光量で照明し、フォトセンサＰＳにより生体部分を経由して入射した光の光量ｖ１を測定する。測定結果は記憶部２３に保存する（ステップＳ１２）。
【００４８】
光量制御部２５及び光源部１１は、ステップＳ１２で発光ダイオードＮを発光させたと同じ光量で発光ダイオードＦを発光させ、ステップＳ１２と同様にフォトセンサＰＳに入射した光の光量ｖ２を測定・保存する（ステップＳ１３）。
【００４９】
演算部２４はステップＳ１２とＳ１３で得られた結果を用いて次の算出式からなる組織血液量指標Ｄを算出する（ステップＳ１４）。
Ｄ＝ｌｏｇ（ｖ１／ｖ２）……（２）
【００５０】
演算部２４はステップＳ１１で得た血管部散乱量指標Ｓ、およびステップＳ１４で得た組織血液量指標Ｄが次の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１５）。
ａ１・Ｓb≦Ｄ≦ａ２・Ｓb……（３）
（ただしａ１＜ａ２、ａ１、ａ２、ｂは実験的に求めた定数）
【００５１】
式（３）の条件を満たさない場合は計測結果の信頼性が低いと判定し、再計測または計測中止とする。式（３）の条件を満たす場合は計測結果の信頼性が高いと判定し、次のステップＳ１６へ進む。
【００５２】
演算部２４はＤおよび実験的に求めた補正検量線を用いて補正率を決定する。また、近似的にＢｅｒｒの法則が成り立っているとしてｈおよびｗから血管内の血液濃度を演算し、これに補正率を乗じたものをヘモグロビン濃度ＨＧＢとして算出し、記憶部２３に記憶する（ステップＳ１６）。そして、撮像した画像や各濃度プロファイル、算出されたＨＧＢなどを出力部２７に表示する（ステップＳ１７）。
このようにして、被験者の血液中のヘモグロビン濃度が計測される。
【００５３】
図１２は、複数の被験者のヘモグロビン濃度について、血球計数器などから得られた実測値とこの発明の計測装置による算出値とをプロットしたグラフである。これによって、この発明の計測装置がヘモグロビン濃度を高精度で計測できることが分かる。
【００５４】
このように、本実施形態の非侵襲生体計測装置では、生体に加える圧迫力の最適目標値を算出し、最適目標値に基づいて圧迫力を制御するようにしているので、生体に加えられる圧迫力が適正に保たれ、被検者の測定姿勢や環境温度変化などによって生体の計測領域の血流が変化するのを抑制することが可能となり、計測領域から安定した光学情報が得られ、精度の高い測定結果が得られる。
【００５５】
上記実施形態では、検出部１と解析部２とが別々の構成となっていたが、検出１に解析部２が組み込まれた一体構成としても良い。
【００５６】
上記実施形態では、検出部１からの光学情報を解析する解析部２と、加圧帯１０１の圧迫力を制御する圧力制御装置１０２のコントローラ１０４は、別々の構成となっているが、解析部２にコントローラ１０４が組み込まれた一体構成としても良い。この第２実施形態においては、加圧帯１０１の圧力の最適目標値Ｔｔの算出、最適目標値Ｔｔに基づく加圧帯１０１へ加える圧力の制御（血流制御）、ヘモグロビン濃度の測定を連続して行うことができる。
【００５７】
図１９は、第２実施形態における非侵襲生体計測装置のフローチャートである。第２実施形態において、解析部２にコントローラ１０４が組み込まれた一体構成であること以外、生体計測装置５と生体圧迫装置４の構成は、上記実施形態と同様な構成である。本実施形態による制御では、図１９に示すように、入力部２のスタートスイッチ（図示せず）がＯＮであるか否か解析部２（図１３参照）により判断され（ステップＳ４０１）、スタートキーがＯＮであればステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２において、加圧帯１０１の圧力の最適目標値Ｔｔが算出され、最適目標値Ｔｔに基づいて加圧帯１０１の圧力が調整される。ステップＳ４０２における最適目標値Ｔｔを算出する工程は、図１６，図１７，図１８のそれぞれのフローチャートで示される最適目標値Ｔｔを算出する一連の工程を利用できる。次に、バルブＳＶ１とＳＶ２が閉じられ（ステップ２２）、エアポンプが駆動され（ステップＳ２３）、加圧帯１０１の圧力Ｃｔが圧力センサＰＤにより検出され、圧力Ｃｔが予め設定された最適目標値Ｔｔを上限公差Ｕｒだけ超えると、エアーポンプＰが停止する（ステップＳ２５）。次に、ヘモグロビン測定ステップへ進み、図７に示すステップＳ３〜Ｓ１７が実行され、バルブＳＶ１が開いて加圧帯１０１のエアーが大気に開放される。
【００５８】
本実施形態による非侵襲生体計測装置では、スタートスイッチをＯＮにするだけで、生体に加える圧迫力の最適目標値を算出し、最適目標値に基づいて圧迫力を制御し、ヘモグロビン濃度を測定するので、非常に簡便である。
【００５９】
上記実施形態において、生体とはヒト，うさぎ，イヌ，ネコ，ラット，マウスなどを含む哺乳動物であり、計測領域とは生体から分離した組織ではなく、生体のありのままの組織の一部であり、例えばヒトでは手首，手のひら，足首，足のうら又は頸部などがあげられる。
【００６０】
また、光源部には、半導体レーザ（以下、ＬＤ）やＬＥＤあるいはハロゲン光源などの光源が使用でき、直接生体の一部に照射してもよいし、ファイバーを介して照射してもよい。波長としては、４００〜９５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
また、受光部は、フォトダイオードやＣＣＤなどの受光素子から構成できる。なお、受光部はレンズなどの光学系を含む構成であってもよい。
また、解析部は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータで構成できる。
【００６１】
上記実施形態では、生体の状態として、生体に加える圧迫力を圧力センサでの検出に基づいて脈動を求めていたが、生体の状態として、年齢、性別、体重、血圧、体脂肪率、圧迫部位の太さ等を求めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施例の要部を示す上面図である。
【図２】この発明の実施例の要部を示す側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】この発明の実施例の生体の一部に対する配置を示す説明図である。
【図６】この発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施例の画像処理を示す説明図である。
【図９】この発明の実施例の画像処理を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施例の画像処理を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施例の画像処理を示す説明図である。
【図１２】実測値と算出値との一致の程度を示すグラフである。
【図１３】この発明の実施例の構成を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施例の要部構成を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施例の要部動作を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施例の要部動作を示すフローチャートである。
【図１７】この発明の実施例の要部動作を示すフローチャートである。
【図１８】この発明の実施例の要部動作を示すフローチャートである。
【図１９】この発明の実施例の要部動作を示すフローチャートである。
【図２０】この発明の実施例の要部動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１    検出部
２    解析部
３１    支持台
３２    回転台
３３    ハウジング
３４    挟持片
３５    挟持片
３６    撮像部
３７    鏡筒
３８    ＣＣＤ撮像素子
３９    基板
４０    基板
４１    基板
４２    支持部材
４３    開口部
４４    係止部
４５    係止部
４６    開口
４７    突出部
４８    突出部
４９    スプリング
５０    スプリング
５１    係止部
５２    係止部
５３    スプリング収容部
５４    スプリング収容部
５５    スプリング
５６    スプリング
５７    弾性部材
５８    突出部
５９    突出部
６０    貫通ピン
６１    貫通ピン
６２ａ  スプリング
６２ｂ  スプリング
６３ａ  スプリング
６３ｄ  スプリング
Ｒ１    発光ダイオード
Ｒ２    発光ダイオード
Ｌ１    発光ダイオード
Ｌ２    発光ダイオード
Ｎ      発光ダイオード
Ｆ      発光ダイオード
ＰＳ    フォトセンサ
ＷＲ    手首
１０１  加圧帯
１０２  圧力制御装置
１０３  エアーチューブ
１０４  コントローラ
１０５  ドライバー回路
１０６  制御部
１０７  脈動検出部
１０８  格納部
１０９  演算部
ＳＶ１  電磁バルブ
ＳＶ２  電磁バルブ
Ｐ      エアーポンプ
ＰＤ    圧力センサ
ＯＲ    オリフィス
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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