(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の性別を入力するための入力部と、被験者の身体に光を照射するための光源部と、前記光源部によって光を照射された被験者の身体から光学情報を受光するための受光部と、前記受光部によって受光された光学情報に基づき設定される解析領域内における血管に垂直な方向の濃度プロファイルを抽出するための抽出部と、前記抽出部によって抽出された濃度プロファイルを定量化することで濃度プロファイル値を算出するための定量化部と、濃度プロファイル値と血中ヘモグロビン濃度との相関を示す関数を、男女の性別ごとにそれぞれ記憶するための記憶部と、前記記憶部が記憶する各関数のうち、前記入力部によって入力された被験者の性別に対応する関数を用いて、前記定量化部によって算出された濃度プロファイル値から被験者の血中ヘモグロビン濃度を算出するための演算部と、前記演算部によって算出された被験者の血中ヘモグロビン濃度を出力するための出力部と、を備える無侵襲血液分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無侵襲的に生体成分情報を計測する無侵襲血液分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
簡単な装置構成で指などの生体の一部に合まれる血管の透過像を得、これを画像解析することによって血管サイズやヘモグロビン濃度およびヘマトクリットのような血液成分の濃度を経皮的、非侵襲的に計測しようとする装置が考案されている（例えば、国際公開第ＷＯ９７／２４０６６号公報、国際公開第ＷＯ９９／０００５３号公報）。このような非侵襲血液分析装置では、年齢や性別等に関係なく、一定の関数を用いて、血液成分などの算出を行ってきた。しかしながら、年齢や性別により、組織の特性が異なり、正確な血液成分濃度の算出が行えないことがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、性別の異なる被験者に対して正確な血中ヘモグロビン濃度を得ることができる無侵襲血液分析装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
被験者の性別を入力するための入力部と、被験者の身体に光を照射するための光源部と、前記光源部によって光を照射された被験者の身体から光学情報を受光するための受光部と、前記受光部によって受光された光学情報に基づき設定される解析領域内における血管に垂直な方向の濃度プロファイルを抽出するための抽出部と、前記抽出部によって抽出された濃度プロファイルを定量化することで濃度プロファイル値を算出するための定量化部と、濃度プロファイル値と血中ヘモグロビン濃度との相関を示す関数を、男女の性別ごとにそれぞれ記憶するための記憶部と、前記記憶部が記憶する各関数のうち、前記入力部によって入力された被験者の性別に対応する関数を用いて、前記定量化部によって算出された濃度プロファイル値から被験者の血中ヘモグロビン濃度を算出するための演算部と、前記演算部によって算出された被験者の血中ヘモグロビン濃度を出力するための出力部と、を備える無侵襲血液分析装置を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の生体検査用装置において、生体とはヒトを合む哺乳動物であり、生体の一部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、例えば指や耳柔などがあげられる。
【０００７】
本発明品の検出部は、光源部と受光部および保持部から構成される。
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。波長としては生体組織を透過し、水の吸収が大きくない６００〜９５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【０００８】
受光部は、レンズなどの光学系とフォトダイオードやＣＣＤなどの受光素子から構成できる。受光部素子にＣＣＤを用いると、血管部分の濃度分布情報が得られる。受光素子としては、ＣＣＤの他にラインセンサーやフォトダイオード・アレイが使用できる。
また、フォトダイオード１個を血管を横切る方向に駆動させて濃度分布情報を得ることもできる。
【０００９】
受光部の光学系は、受光素子にＣＣＤを用いる場合、単にＴＶ用レンズだけを用いて構成してもよい。
【００１０】
また、検出部はより好適な光学情報を得るために、光源部と受光部を生体の一部に対して保持するための保持部材を備えることが好ましい。生体の一部が例えばヒトの手の指である場合には、保持部材は光源部と受光部との間にその指を離脱可能に保持するような部材であればよく、それには、指を指の形状に合わせた穴や溝に挿入させる方式のものや、指を可動片で両側から挟む方式のものを用いることができる。
【００１１】
解析部は、得られた同一人の複数の光学情報から血液に関する情報および任意に選択された情報の時系列データを解析結果として出力部に表示させることができる。血液に関する情報とは、血液や血流に関する情報であって、具体的には血管径や血液成分濃度（例えば、ヘモグロビン、ヘマトクリット等）、血液成分濃度比（例えば、酸素化率等）などである。また、解析部は、光学情報を解析するために、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータ並びに市販のパーソナルコンピュータを利用できる。
【００１２】
出力部は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの表示装置や、プリンタ等の印字装置を利用できる。
【００１３】
操作部は、被験者情報（性別、年齢等）や測定データ等を入力できるキーボードまたはテンキーから構成することができる。性別等の属性情報を入力すると、男性、女性等の性別に応じた関数、例えば、X:濃度プロファイル値、Y:ヘモグロビン値とすると、Y=f(X)=aX+bの関数が算出され、男性、女性別の属性に応じたヘモグロビン値が得られる。また、ＰＣカードなどの記憶媒体に被験者の属性情報（名前、性別、生年月日）を一旦記憶させておき、記憶媒体から被験者の属性情報を呼出し、属性に応じた関数に基づいて、ヘモグロビン値などの血液成分情報を算出することも可能である。
【００１４】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明に用いられる無侵襲血液分析装置の構成図を示すブロック図であり、血管幅、血液成分濃度および酸素化率を計測できる。図１において、検出部１は、血管を合む生体の一部（ここではヒトの指）を照明するための光源部１１と、照明された生体部分の光像（ここでは透過光像）を撮像する受光部１２を備える。
【００１５】
操作部３５より被験者の属性情報等が入力された後、測定キーが押されると、光源部１１が点灯し、受光部１２によって血管の透過像が得られる。受光部１２で得られた透過像はコネクタ７，８を介して特徴抽出部３１で解析され、生体（指１６）の特徴点が算出され、これと記憶部３２によって記憶された特徴点が比較部３３によって、比較され、解析領域設定部３４によって解析領域が設定される。
【００１６】
次に、プロファイル抽出部２１によって、解析領域内で血管に垂直な方向の濃度プロファイルが作成され、その部分の濃度プロファイルが定量化部２２によって、ピーク高や半値幅などに定量化される。
【００１７】
この定量化された値を使用して、被験者の属性に応じて記憶部３２に保存してある関数に基づいて、演算部２３によって血管幅、血液成分濃度（ヘモグロビン、ヘマトクリット）、酸素化率を計算する。
【００１８】
これらの計測結果は記録部２５に記憶され、記憶されたデータは出力部２４によって時系列データとしてグラフや表として表示できる。
【００１９】
図２は図ｌに示す装置の外観斜視図であり、検出部１を解析部の載置部４に載置した状態を示している。検出部１はアーム５とハウジング６からなり、アーム５内に光源部１１、アーム５に対向してハウジング６内に受光部（レンズおよびＣＣＤ）を内蔵している。アーム５とハウジング６の間に指１６を保持し、指１６に光を照射してその透過光を透過像として受光部で受光するようになっている。解析部３はパーソナルコンピュータからなり、光学情報からの血液に関する情報や画像を処理することができる。血液に関する情報を出力部（液晶モニター）２４は、ヒンジ１０で解析部３に繋がっており、折り畳むことができる。操作部３５は被験者情報やデータ等の入力や、表示の切換ができる。解析部３には外部記憶媒体の挿入口３６があり、外部記憶媒体を挿入し、測定結果等を記録できる。
【００２０】
図３は無侵襲血液分析装置の√A/W（濃度プロファイル値）と採血した血液を血液分析装置で測定したＨｇｂ値（ヘモグロビン値）との関係を示した図である。Ｘ軸が√A/W（濃度プロファイル値）、Ｙ軸が採血Ｈｇｂ値であり、×が男性被験者、○が女性被験者を表している。このプロット図を用いて、回帰直線を作成すると、Y=f(X)=34.248X-5.7578（N=57）と得られる。この関数を用いて、無侵襲血液分析装置のＨｇｂ値を求め、採血した血液を血液分析装置で測定したＨｇｂ値と無侵襲血液分析装置のＨｇｂ値の相関図を図４に示した。Ｘ軸が採血Ｈｇｂ値、Ｚ軸が無侵襲血液分析装置のＨｇｂ値であり、×が男性被験者、○が女性被験者のプロットを示したものである。このときの相関係数はR2=0.7038であり、回帰直線Z=0.8827X+1.7106（N=57）であった。
【００２１】
同様に無侵襲血液分析装置の√A/W（濃度プロファイル値）と採血した血液を血液分析装置で測定したＨｇｂ値との関係を示した図において、男性被験者のみをプロットしたものを図５に、女性被験者のみをプロットしたものを図６に示した。Ｘ軸が√A/W（濃度プロファイル値）、Ｙ軸が採血Ｈｇｂ値である。図５から得られた回帰直線はY=f(X)=20.051X+9.8993（N=35）となり、図６から得られた回帰直線はY=f(X)=15.642X+9.3549（N=22）となる。これらの男性被験者用の関数と女性被験者専用の関数を用いて、無侵襲血液分析装置のＨｇｂ値を求め、採血した血液を血液分析装置で測定したＨｇｂ値と無侵襲血液分析装置のＨｇｂ値の相関図を図７に示した。Ｘ軸が採血Ｈｇｂ値、Ｚ軸が無侵襲血液分析装置のＨｇｂ値であり、×が男性被験者、○が女性被験者を表している。このときの相関係数はR2=0.7742であり、回帰直線Z=0.9996X+0.0932（N=57）であった。
【００２２】
このように、男性被験者と女性被験者の混ざった関数を用いた図４の相関図に比べ、男性被験者と女性被験者の別々の関数を用いた図７の相関図の方が、相関係数が良くなり、回帰直線の係数も１に近づいた。つまり、男性被験者と女性被験者の別々の濃度プロファイル値の関数を使用することにより、無侵襲血液分析装置において、より正確なＨｇｂ値が得られることが判明した。
また、年齢に応じて、組織の特性が異なることから、同様に、年齢別の関数を用いることにより、より正確な生体情報を得ることが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、無侵襲血液分析装置において、属性（性別や年齢）毎に対応する濃度プロファイル値と血中ヘモグロビン濃度との相関を示す関数を複数用意し、その中から被験者の属性に応じた関数を用いることによって、より正確な血中ヘモグロビン濃度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施例の外形を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施例の相関図を示した図である。
【図４】この発明の実施例の相関図を示した図である。
【図５】この発明の実施例の相関図を示した図である。
【図６】この発明の実施例の相関図を示した図である。
【図７】この発明の実施例の相関図を示した図である。
【符号の説明】
１  検出部
２  データ処理部
３  解析部
１１  光源部
１２  受光部
２１  抽出部
２２  定量化部
２３  演算部
２４  出力部
２５  記憶部
３１  特徴抽出部
３２  記憶部
３３  比較部
３４  解析領域設定部
３５  操作部
【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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