(57)【要約】      （修正有）【課題】測定部位のＰＰＧ信号を正確に測定し、光学的ノイズの干渉を受けない光学撮像装置を提供する。【解決手段】光発射ユニット１０１、集光ユニット１０２、ビームスプリッタユニット１０３、画像センサユニット１０５および画像分析ユニット１０６を備える。光発射ユニット１０１は光信号を提供する。集光ユニット１０２は光信号を受信して平行光に変換する。ビームスプリッタユニット１０３は平行光を受光して測定部位に反射させる。画像センサユニット１０５は測定部位に反射して発生した光信号を受信して画像信号に変換する。画像分析ユニット１０６は画像センサユニット１０５に電気的に接続し、画像信号を分析し、測定部位のＰＰＧ信号を取得する。上述の光学撮像装置は光学的ノイズ防止ユニット中に設置することを選択でき、これにより光学的ノイズの干渉を防止する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
測定部位のＰＰＧ信号を測定するのに適したＰＰＧ信号を取得する画像分析ユニットであって、
光信号を提供する光発射ユニットと、
前記光発射ユニットに対応して設置され、前記光発射ユニットの前記光信号を受信して平行光に変換する集光ユニットと、
前記集光ユニットに対応して設置され、前記集光ユニットが出力した前記平行光を受光して前記測定部位に反射させるビームスプリッタユニットと、
前記ビームスプリッタユニットに対応して設置され、前記測定部位に反射して発生した光信号を受信し、それを前記測定部位の画像信号に変換する画像センサユニットと、
前記画像センサユニットに電気的に接続し、前記画像信号を分析し、前記測定部位のＰＰＧ信号を取得する画像分析ユニットと、を備えることを特徴とする、
ＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項２】
前記測定部位に反射して発生した光信号は、前記ビームスプリッタユニットを透過し、さらに前記画像センサユニットに到達することを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項３】
前記ビームスプリッタユニットは設定比率にもとづき、前記平行光を前記測定部位に反射させ、前記光信号を前記画像センサユニットに伝送することを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項４】
前記光発射ユニットは、前記光信号を提供する光源モジュールと、前記光源モジュールに電気的に接続するとともに、前記光源モジュールを駆動する光源の強度を制御し、前記光源モジュールが異なる測定部位により異なる強度の光信号を発射できるようにする制御モジュールと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項５】
前記光源モジュールが発射する前記光信号は多波長または単一波長の光線であり、前記光源モジュールは発光ダイオード、レーザーダイオードまたは白熱灯であることを特徴とする、請求項４に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項６】
前記集光ユニットは、さまざまな角度の光信号を収集して平行光にする集光モジュールであり、前記集光モジュールはさまざまな波長の光線を収集することを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項７】
前記集光ユニットは、さまざまな角度の光信号を収集して平行光にするレンズ、または光信号を反射させ平行光にするミラーであることを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項８】
前記画像センサユニットは、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）等の撮像素子を有するデジタル撮像装置であることを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項９】
偏光子をさらに備え、前記測定部位に反射して発生した光信号は、まず前記偏光子を通過してさらに前記画像センサユニットにより変換されることを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項１０】
前記画像分析ユニットは前記画像センサユニット中の各画素の光強度変化の波形図を分析ならびに描出し、前記測定部位のＰＰＧ信号を取得することを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項１１】
光学的ノイズ防止ユニットをさらに備え、前記光学的ノイズ防止ユニットは、前記光発射ユニット、前記集光ユニット、前記ビームスプリッタユニットおよび前記画像センサユニットの外周に環状に設置され、少なくとも１つの光学的ノイズの干渉を防止することを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項１２】
前記光学的ノイズは環境光および非測定対象の光信号を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【請求項１３】
前記画像分析ユニットは、ＰＰＧ信号にもとづき大面積の灌流指数の分布状況を取得することを特徴とする、請求項１に記載のＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置に関するものであり、特に、測定部位のフォトプレチスモグラフィー（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ：以下「ＰＰＧ」という）信号を正確に測定でき、光学的ノイズの干渉を受けない光学撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代医学における新しい科学技術の絶え間ない進歩のもとで、医療の技術と質はより高くなっており、手術で使用する生理的データの記録はますます多くなっている。心拍、血圧、体温、血中酸素濃度等のような必要な生理的データ以外にも、自律神経の測定が加わるようになり、たとえば脳波測定に利用するＢＩＳまたは聴覚神経の反応の測定に使用するＡＥＰのような、手術中麻酔薬の使用量を知るための麻酔深度の測定がある。上述のこれらの装置を用いた測定により、医師は手術過程において、患者の生理的データをより把握できるようになっている。
【０００３】
しかし、現在の医療手術の過程で、医師は心電図、血圧および血中酸素濃度等多くの生理的パラメータを記録することによって手術を受ける患者のその時の生理状態を判断する以外に、ＰＰＧ信号の記録もまた、現代医学において、人体の血管特性を分析する非侵襲的測定方法によく用いられる。
【０００４】
一般的にＰＰＧ信号は、光センサ素子が光線エネルギーを吸収する原理を用いて光線の変化を記録し信号を検出するものである。このようにＰＰＧ信号を測定する原理を用いた既存の技術は、測定部位の測定体積を縮小できる以外に、相当な測定正確度も有する。この技術は、手指の先のＰＰＧ信号およびその他心臓血液関連のパラメータの測定に利用できるだけでなく、デジタルデータとして記録して分析インターフェースの開発に役立てることもできる。
【０００５】
しかしＰＰＧ撮像装置は光学的ノイズの干渉が起こり得るので、ＰＰＧ画像において、測定点上の光強度変化がその測定点のＰＰＧ信号であるか否か確定できない。また、異なる測定部位を測定する際、ＰＰＧ撮像装置と測定部位の相対位置を調整しなおす必要がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、上述の問題を解決でき、ＰＰＧ撮像装置が測定部位上の各点のＰＰＧ信号を正確に受信できる光学装置をいかに提供するかは、この技術分野を熟知する者が解決すべき課題の１つである。
【０００７】
上記の観点によれば、現市場のＰＰＧ関連機器が測定できるのは単一点の信号のみであり、全面の信号ではない。一方、本考案は、測定面全体の信号を検出することができ、その測定面の信号は多くの点からの信号を配列して成るので、全面の信号を利用して測定面上の各点間のＰＰＧ信号の差異性を理解することができる。
【０００８】
本考案の主な目的は、入射した光信号を集光および分光する動作により、測定部位に反射して測定部位上の各点のＰＰＧ信号を発生させる、ＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置を提供することである。
【０００９】
本考案のもう１つの目的は、一般に普及している光学撮像構造を採用し、測定部位からの光信号を受信し、大面積のＰＰＧ信号を測定できるだけでなく、測定部位全体の面積のＰＰＧ画像も取得できるＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置を提供することである。
【００１０】
本考案のさらなる目的は、上述の光学撮像構造を光学的ノイズを防止する環境に置くことで、光学的ノイズを防止し、測定部位の正確なＰＰＧ信号を取得する、ＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本考案はＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置に関するものであり、測定部位のＰＰＧ信号の測定に適している。上述の目的を達成するため、この光学撮像装置は、光発射ユニット、集光ユニット、ビームスプリッタユニット、画像センサユニットおよび画像分析ユニットを備える。
光発射ユニットは光信号を提供する。集光ユニットは光発射ユニットに対応して設置され、光発射ユニットの光信号を受信して平行光に変換する。ビームスプリッタユニットは集光ユニットに対応して設置され、集光ユニットが出力した平行光を受光して測定部位に反射させる。
画像センサユニットはビームスプリッタユニットに対応して設置され、測定部位に反射して発生した光信号を受信して測定部位の画像信号に変換する。画像分析ユニットは画像センサユニットに電気的に接続し、画像信号を分析し、測定部位のＰＰＧ信号を取得する。
【００１２】
実施例において、測定部位に発射して発生した光信号は、ビームスプリッタユニットを透過し、画像センサユニットに到達する。
【００１３】
実施例において、ビームスプリッタユニットは設定比率にもとづき、平行光を測定部位に反射させ、光信号を画像センサユニットに伝送する。
【００１４】
実施例において、光発射ユニットは、光信号を提供する光源モジュールと、光源モジュールに電気的に接続するとともに、光源モジュールを駆動する光源の強度を制御し、光源モジュールが異なる測定部位により異なる強度の光信号を発信できるようにする制御モジュールと、を含む。
【００１５】
実施例において、上述の光源モジュールが発信する前記光信号は多波長または単一波長の光線であり、光源モジュールは発光ダイオード、レーザーダイオードまたは白熱灯である。
【００１６】
実施例において、上述の集光ユニットはさまざまな角度の光信号を収集して平行光にする集光モジュールであり、集光モジュールはさまざまな波長の光線を収集する。
【００１７】
実施例において、上述の集光ユニットは、さまざまな角度の光信号を収集して平行光にするレンズ、または光信号を反射させ平行光にするミラーである。
【００１８】
実施例において、画像センサユニットは、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＣＭＯＳ）等の撮像素子を有するデジタル撮像装置である。
【００１９】
実施例において、この光学撮像装置は偏光子をさらに備え、測定部位に反射して発生した光信号はまず前記偏光子を通過してさらに画像センサユニットにより変換される。
【００２０】
実施例において、画像分析ユニットは画像センサユニット中の各画素の光強度変化の波形図を分析ならびに描出し、測定部位のＰＰＧ信号を取得する。
【００２１】
実施例において、この光学撮像装置は光学的ノイズ防止ユニットをさらに備え、光学的ノイズ防止ユニットは光発射ユニット、集光ユニット、ビームスプリッタユニットおよび画像センサユニットの外周に環状に設置され、少なくとも１つの光学的ノイズの干渉を防止する。
【００２２】
実施例において、光学的ノイズは環境光および非測定対象の光信号を含む。
【００２３】
実施例において、画像分析ユニットは、ＰＰＧ信号にもとづき大面積の灌流指数の分布状況を取得する。
【考案の効果】
【００２４】
本考案が開示するＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置は、ＰＰＧ撮像の光学構造であり、この構造によれば、測定面上の各点のＰＰＧ信号を正確に測定できるだけでなく、測定部位の全面的な画像および測定部位上の大面積のＰＰＧ信号を取得し、大面積のＰＰＧ信号にもとづき大面積の灌流指数（ＰＩ）の分布状況も取得できる。
【００２５】
本考案が開示する、光学的ノイズを防止する環境下で光学撮像構造を実施する方法により、外界の光学的ノイズの干渉を防止できるので、測定精度がより優れたものになり、後続の臨床分析の測定評価に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案の光学撮像装置の実施例を示す図。
【図２】本考案実施例の光学測定方法のステップフローチャート。
【図３】本考案実施例の光発射ユニットの内部を示す図。
【図４】本考案実施例のＰＰＧ信号のタイミング波形図。
【考案を実施するための形態】
【００２７】
本考案の目的、技術内容、特徴およびその達成される効果の更なる理解のため、具体的実施例と図面を併せて以下に詳しく説明する。
【実施例】
【００２８】
本考案が提供するＰＰＧ信号を測定する光学撮像装置は、主に光学撮像構造を利用して入射した光信号を収集して平行光にした後、分光を行い、さらに画像センサおよび分析ユニットにより、測定部位に反射して発生した光信号を分析することで、測定部位上の大面積のＰＰＧ信号を正確に測定する。
【００２９】
この光学撮像装置は、光学的ノイズを防止する環境下での実施を選択でき、少なくとも１つの光学的ノイズの干渉を防止できるので、測定結果の精度が高くなる。
【００３０】
図１の本考案の光学撮像装置の実施例を示す図を参照されたい。これは測定部位１のＰＰＧ信号の測定に用いるものである。この撮像装置は、光発射ユニット（Ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）１０１、集光ユニット（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ  ｕｎｉｔ）１０２、ビームスプリッタユニット（Ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ  ｕｎｉｔ）１０３、光学的ノイズ防止ユニット（Ｌｉｇｈｔ  ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ  ｕｎｉｔ）１０４、画像センサユニット（Ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）１０５および画像分析ユニット（Ｉｍａｇｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｕｎｉｔ）１０６を含む。
光発射ユニット１０１は光信号を提供する。集光ユニット１０２は光発射ユニット１０１に対応して設置され、光発射ユニット１０１が提供する光信号を平行光に変換する。ビームスプリッタユニット１０３は集光ユニット１０２に対応して設置され、平行光を測定部位１に反射させる。
画像センサユニット１０５はビームスプリッタユニット１０３に対応して設置され、測定部位１に反射して発生した光信号を受信し、それを画像信号に変換する。画像分析ユニット１０６は画像センサユニット１０５に電気的に接続し、画像信号を分析し、測定部位１のＰＰＧ信号を取得する。
【００３１】
図２の本考案実施例の光学測定方法のステップフローチャートを参照されたい。実施例の実施方法の説明については図１と図２を併せて参照されたい。詳細説明は次のとおりである。
【００３２】
ステップＳ２０２が示すように、まず、本考案が提供する光学的ノイズ防止ユニット１０４は、光発射ユニット１０１、集光ユニット１０２、ビームスプリッタユニット１０３および画像センサユニット１０５の外周に環状に設置される。
本実施例においては、本考案は光学的ノイズ防止ユニット１０４により、上述の各光学素子に対する光学的ノイズの干渉を防止する。光学的ノイズ防止ユニット１０４が防止する光学的ノイズは、環境光（ａｍｂｉｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）および非測定対象の光信号を含む。実施例においては、光学的ノイズ防止ユニット１０４はカメラ・オブスクラ（Ｃａｍｅｒａ  Ｏｂｓｃｕｒｅ）であるが、これに限定されない。
【００３３】
次に、ステップＳ２０４が示すように、光信号を発射する光発射ユニット１０１を提供する。図３の本考案実施例の光発射ユニット１０１の内部を示す図を参照されたい。
【００３４】
図３が示すように、光発射ユニット１０１は光源モジュール３０１および制御モジュール３０２を含む。一般的に光源モジュール３０１は、光源を提供して光信号を測定部位１に照射するのに用いられる。制御モジュール３０２は、光源モジュール３０１に電気的に接続し、光源モジュール３０１を駆動する光源の強度を制御し、光源モジュール３０１が異なる測定部位組織にもとづき異なる強度の光信号を発射できるようにするのに用いられる。
【００３５】
たとえば、光源モジュール３０１は発光ダイオード、レーザーダイオードまたは白熱灯であってもよく、多波長または単一波長の光線を発射する。
【００３６】
続いて、ステップＳ２０６が示すように、集光ユニット１０２は光発射ユニット１０１が発射した光信号を受信し、上述の光信号を平行光に変換する。実施例においては、集光ユニット１０２は、さまざまな角度の光信号を収集して平行光にする集光モジュールであり、集光ユニット１０２は、さまざまな波長の光線を収集できる。
実施例においては、集光ユニット１０２は、さまざまな角度の光信号を収集して平行光にするレンズ、または光信号を反射させて平行光にするミラーであってもよい。一般的には、集光ユニット１０２は入射した光信号を平行光に変換して出力するものである。
【００３７】
さらに、ステップＳ２０８が示すように、ビームスプリッタユニット１０３は集光ユニット１０２が出力した平行光を受光し、上述の平行光を測定部位１に反射させる。
【００３８】
詳しく述べると、ビームスプリッタユニット１０３は、入射した光線の一部を透過させ、一部を反射させる光学素子である。一般的には、使用者がビームスプリッタの曲率等のパラメータを設定することにより、ビームスプリッタユニット１０３は設定比率にもとづき、入射した平行光の一部を測定部位１に反射させ、一部を画像センサユニット１０５に透過させることができる。
【００３９】
その後、ステップＳ２１０が示すように、測定部位１に反射して発生した光信号は画像センサユニット１０５に受信され、画像センサユニット１０５内部の光電変換素子により光信号は画像信号に変換される。
画像センサユニット１０５は、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＣＭＯＳ）等の撮像素子を有するデジタル撮像装置である。実施例においては、測定部１に反射して発生した光信号がまず偏光子を通過してから画像センサユニット１０５に到達して変換が行われてもよい。
【００４０】
本考案の実施例によれば、画像センサユニット１０５が測定部位１に反射して発生した光信号を画像信号に変換する前に、測定部位１に反射して発生した光信号は先にビームスプリッタユニット１０３を透過し、その後画像センサユニット１０５に到達することに注目されたい。
しかし、この方法は本実施例により限定されるものではない。上述の各光学素子の間の相対位置関係の設計を変更し、平行光がビームスプリッタユニット１０３を通過した後、測定部位１に反射して直接画像センサユニット１０５に入射するようにしても、本考案は同様に実施することができ、この方法も本考案の範囲に属するものとする。
【００４１】
最後に、ステップＳ２１２が示すように、画像分析ユニット１０６は画像センサユニット１０５に接続し、画像センサユニット１０５が出力した画像信号を分析し、測定部位１のＰＰＧ信号を取得する
【００４２】
詳しく述べると、画像分析ユニット１０６は画像分析機能を有するコンピュータ、ＰＤＡ（個人情報端末）または携帯電話等の装置であり、図４が示す光強度変化の波形図を分析ならびに描出するのに用い、これにより測定部位１のＰＰＧ信号を取得する。
【００４３】
一般的には、図４が示すように、この波形図は画像センサユニット１０５中の個別画素（ｐｉｘｅｌ）に対応するＰＰＧ信号であるため、本考案は測定部位１上の各点に対応するＰＰＧ信号を記録することにより、測定部位１上の大面積のＰＰＧ信号とその全面画像を取得できる。
【００４４】
また、本考案の実施例によれば、画像分析ユニット１０６が測定部位１のＰＰＧ信号を取得した後、画像分析ユニット１０６はさらに、ＰＰＧ信号にもとづき測定部位１の大面積の灌流指数（ＰＩ）の分布状況も取得できる。
【００４５】
本考案のステップＳ２０４からＳ２１０は、いずれも光学的ノイズ防止ユニット１０４内で実施されるものであるため、本考案が開示する測定方法は、さらに光学的ノイズ防止ユニット１０４を利用して光学的ノイズの干渉を防止し、より優れた測定結果を得ることができる。
【００４６】
上述の実施例は本考案の技術思想および特徴の説明に過ぎず、その目的はこの技術分野を熟知した者が本考案の内容を十分に理解し実施できるようにすることにあり、本考案の実用新案登録請求の範囲を限定するものではない。
本考案が開示する精神にもとづき加えた変更や潤色は全て、本考案の実用新案登録請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１      測定部位
１０１  光発射ユニット  
１０２  集光ユニット
１０３  ビームスプリッタユニット
１０４  光学的ノイズ防止ユニット  
１０５  画像センサユニット
１０６  画像分析ユニット
３０１  光源モジュール  
３０２  制御モジュール
【図１】
0003180988.tif 000003
【図２】
0003180988.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003180988.tif 000006