(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面から内部に波動を送受信して生体内部を循環する体液の循環データを検出する循環データ測定装置であって、
前記循環データを検出する循環センサ手段と、前記生体の温度を検出する温度センサ手段とを有し、
前記循環センサ手段が検出した前記波動の時間的変化から前記循環データとして血液レオロジーを求め、前記温度センサ手段が検出した温度データを用いて前記血液レオロジーを補正するものであり、
前記生体の測定部位を保温するとともに、断熱効果を有する材料からなる保温手段を備えることを特徴とする循環データ測定装置。
【請求項２】
前記温度センサ手段は、前記生体の表面温度を測定するように構成することを特徴とする請求項１記載の循環データ測定装置。
【請求項３】
前記温度センサ手段は、前記生体の深部温度を測定するように構成することを特徴とする請求項１記載の循環データ測定装置。
【請求項４】
前記循環センサ手段の一部を構成し前記生体表面から内部に波動を送受信する循環センサの内部に温度センサを配置し、前記温度センサ手段によって生体温度を検知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の循環データ測定装置。
【請求項５】
前記循環センサ手段では、前記循環データをドップラシフト信号の形態で検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の循環データ測定装置。
【請求項６】
前記循環センサ手段では、血管内の血液から反射してくる波動を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の循環データ測定装置。
【請求項７】
前記循環センサ手段では、血管内の血液の流速を前記波動として検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の循環データ測定装置。
【請求項８】
前記温度センサは、前記保温手段によって保温される前記測定部位の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の循環データ測定装置。
【請求項９】
生体表面から前記生体内部に波動を送受信して前記生体内部の血流速度を検出する循環センサ手段と、前記生体の温度を検出する温度センサ手段と、前記温度センサ手段により検出された温度データを用いて前記循環センサ手段で検出された前記血流速度を補正し、補正された前記血流速度を用いて血液レオロジーを求める機能を有する信号演算部と、前記生体の測定部位を保温するとともに、断熱効果を有する材料からなる保温手段とを有することを特徴とする循環データ測定装置。
【請求項１０】
前記温度センサ手段は、前記生体の表面温度を測定するように構成することを特徴とする請求項９に記載の循環データ測定装置。
【請求項１１】
前記温度センサ手段は、前記生体の深部温度を測定するように構成することを特徴とする請求項９に記載の循環データ測定装置。
【請求項１２】
前記循環センサ手段の一部を構成し前記生体表面から内部に波動を送受信する循環センサの内部に温度センサを配置し、前記温度センサ手段によって生体温度を検出することを特徴とする請求項９に記載の循環データ測定装置。
【請求項１３】
前記温度センサは、前記保温手段によって保温される前記測定部位の温度を検出することを特徴とする請求項９に記載の循環データ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体中を循環する体液および循環器を構成する組織の測定装置にかかわり、特に血液の状態を把握し健康の評価、疾患の診断、薬品の効果の評価等を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体の健康の評価、疾患の診断、生体への薬品の影響の把握等を行うために、血液の情報を利用するいろいろな方法が行われている。例えば医療的には、生体から血液を採集し、その血液を成分分析装置にかけて血液中に含まれるいろいろな血液成分の割合から循環データを求めて健康状態を評価するといった方法等がある。しかしながら、この方法では採血するときに針を生体内に刺す必要があるので、一般家庭のような医療機関から離れた場所にいるときに循環データを測定し健康状態を評価したい場合のために、医療機関以外でも循環データを測定し健康状態を評価できる装置も考えられている。それは非侵襲的に生体表面から波動を入力し、生体を流れる体液、特に血液に反射させて動きや位置から血液状態を解析して循環データを測定して健康状態を評価する装置である。
【０００３】
医療的に健康評価を行う従来例としては、専門雑誌「食品研究成果情報，NO.11 1999年発行」に菊池佑二氏が「毛細血管モデルを用いた全血流動性の測定」というタイトルで発表した方法、すなわち被検者から血液を採取し、リソグラフィックな手法で製作されたマイクロチャネルアレイを用いて、定圧下の血流の通過時間から血液レオロジーを計測する方法が知られている。この方法を用いることにより、循環データとして血液レオロジーを計測することができ、この値により健康状態を評価することができる。
【０００４】
また、家庭等で非侵襲的に健康評価を行う従来例としては、生体の皮膚面から光等の波動を送信して反射してくる光を受信し、血管を流れる血液の流量を検出する形態がある。これは、検出された血流量を微分することにより循環データの1つである加速度脈波を求め、健康状態を評価する。従来の循環データ測定装置の信号処理部５の内部構成と、信号処理部５と循環センサ部１０１の接続状態を示すブロック図を図１６に示す。図示するように、信号処理部５は、駆動部５０１、受信部５０２、信号演算部５０３、出力部５０４によって概略構成されている。駆動部５０１は循環センサ１０１に設置された発光素子１０３を点灯させ、光を血管に向けて入射するための駆動エネルギーを送信する。受信部５０２は循環センサ１０１に設置された受光素子１０４が光を受信した時に発生する信号を受信する。信号演算部５０３は、内部に備えた記憶領域（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行することによって、循環データの測定に関する各種処理を実行し、その処理結果を出力部５０４に出力する。そして、信号演算部５０３は受信信号レベルを血流量に変換し、その値を２回微分することにより循環データとして加速度脈波を求めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロチャネルアレイを用いた血液レオロジー測定法では、どうしても被検者から血液を採取するために、注射針を用いて肘部に針を刺し、採血を行わなければならず、医療機関等に行く必要がある。また、従来例に示したような生体表面から波動を入力し、生体を流れる体液に反射させて動きや位置から血液状態を解析し、循環データを求めて健康状態を評価する場合において、生体の測定部位の表面や内部の温度の影響が生体内の血液の流動状態に影響し、循環データが変化してしまうため、本来の健康状態を評価すべき循環データの測定が困難となっている。
【０００６】
対策として生体の温度変化が少ない部位に対して波動の送受信を行い、非侵襲測定及び評価を行えば正確に測定する方法が考えられる。しかしながら、容易に波動を送受信できる部位で測定することを考えると手足や指部のような末端部位になってしまう。しかしこれらの部位では生体や環境の状態によって、循環センサの測定感度や精度が悪くなってしまう場合がある。これは気温が寒い場合、また生体にストレスがある場合、生理現象として末端部位への体液、主に血液の供給量が少なくなり、循環センサを用いて例えば血液流速情報を検知しようとしても血液の絶対量が少ないためセンサの測定感度が小さくなってしまうためである。このままでは循環データの正確な測定ができないので、どれくらい生体の端末部位の循環状態が悪くなっているかを計測しなければならないという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は非侵襲的に生体表面から波動を入力し、生体を流れる体液に反射させて動きや位置から血液等の状態を解析し、循環データを求めて健康状態を評価するときに、生体の測定部位や環境温度やストレスの状態にかかわらず、精度良く正確に循環データを測定することにある。その結果として、正確な健康状態を評価することが可能になる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、本発明では測定部位の温度測定または、保温する手段を用意した。これは循環データを測定する際に、体液の循環量や速度がどれくらい少なくなっているかを求める指標として、体液が生体の熱を運搬しているということに着目し補正する方法である。例えば環境温度やストレスの影響により体液の循環状態が悪くなっているときには、体液によって運搬されるはずの熱が運ばれてこない。すなわち部位の温度が低くなる。そこで、この部位の温度を測ったり、保温して定温になるようにることによって、体液の循環に及ぼしている環境温度やストレスの影響を調べることができ、この結果をもとに循環データを補正すると、環境温度やストレス状態に影響されない正確な循環データを求めることができる。
【０００９】
そこで、本発明によれば、生体表面から内部に波動を送受信して前記生体内部の循環データの情報を検出する測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を提供する。
【００１０】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、温度センサ機能が生体の表面温度を測定する機能を提供する。
【００１１】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、温度センサ機能が生体の深部温度を測定する機能を提供する。
【００１２】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能が有する循環センサ内部に温度センサが配置され、温度センサ手段によって温度を検知している構成を提供する。
【００１３】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能が有する循環センサが検知した波動の時間的変化から循環データとして血液レオロジーを解析する機能を提供する。
【００１４】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に循環データをドップラシフト信号の形態で検出する機能を提供する。
【００１５】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に血管内の血液から反射してくる波動を検出する機能を提供する。
【００１６】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に血管内の血液の流速を波動として検出する機能を提供する。
【００１７】
また、本発明によれば、生体表面から内部に波動を送受信して生体内部の循環データの情報を検出する測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を提供する。
【００１８】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、生体の測定部位温度を保温する保温部に加熱機能を持つ構造を提供する。
【００１９】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、生体の測定部位温度を検出する温度センサ機能を提供する。
【００２０】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、生体の測定部位温度を検出する温度センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能部に加熱機能と冷却機能を持つ構造を提供する。
【００２１】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に循環センサが検知した波動の時間的変化から循環データとして血液レオロジーを解析する機能を提供する。またこれに加えて、生体の測定部位温度を検出する温度センサ機能も提供する。
【００２２】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に循環データをドップラシフト信号の形態で検出する機能を提供する。またこれに加えて、生体の測定部位温度を検出する温度センサ機能も提供する。
【００２３】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に血管内の血液から反射してくる波動を検出する機能を提供する。またこれに加えて、生体の測定部位温度を検出する温度センサ機能も提供する。
【００２４】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、循環データを検出する循環センサ機能に血管内の血液の流速を波動として検出する機能を提供する。またこれに加えて、生体の測定部位温度を検出する温度センサ機能も提供する。
【００２５】
また、本発明によれば、循環データの測定装置に循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を持たせた上、循環データを求めるときに温度センサ機能によって検出した温度データを用いて補正を行う機能を提供する。
【００２６】
また、本発明によれば、循環データ測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を持たせた上、循環データを求めるときに温度センサ機能によって検出した温度データを用いて補正を行う機能を提供する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の循環データ測定装置の測定原理は、脈拍の拍動時にあらわれる循環成分、例えば血液の流れる速度や血流量の時間変化の形から循環データを求めるものである。そして、本発明の循環データ測定装置は、皮膚面から波動を送受信して生体内の循環データを非侵襲的に検出する手段と、測定部位の温度を検出する手段または測定部位を一定温度に保温する手段、もしくは両方の手段を基本構成とするものである。循環データ例えば体液や血液の流動性は液体の温度と密接な関係に有り、例えば環境温度が低ければ流動性が低くなり、体温も低くなる。
【００２８】
皮膚面から体内に向けて放射される定周波数の波動信号は体内物質に反射されて返ってくる。この反射波動信号を受信してその中に含まれている体液情報を検出するのであるが、反射物質は血管内の血流に特定されるものではない。血管内の血流であれば速度成分を持って移動しているのでその反射波は波動の周波数がドップラ効果によってシフトされるが、骨や血管といった速度成分を持たない静止物質の場合には定周波数のまま反射されて返ってくる。
また、速度成分をもつ物質としては着目している血管内の血液に限らず多様な方向を向いている毛細管内の血液やリンパ液など多種多様な物質が存在しそれらからの反射波が受信波には重畳されている。発信側の周波数と同じ成分は静止物質からの反射であるからこれは容易に除去できる。
また、体内物質に反射して返ってくる場合、反射波動の周波数がドップラシフトするばかりではなく、反射物の波動の吸収度合いによって反射強度も変化する。この反射強度変化を生体内を流れる体液の容積変化として検出し、循環データを取得することも可能である。さらに容積変化成分を微分して例えば加速度脈波成分として循環データを取得することも可能である。
また、体内物質に反射して返ってくる時間の遅れを検出することにより、生体内部の構造、例えば血管径や血管厚の変化を検出することもできる。これらの形状変化成分もまた、循環データの一部として考えることができる。これら循環データから生体の健康状態を評価することが本測定装置の最終目的となる。
【００２９】
また、本発明において検出したい物理量は着目している体液の流速等であるが、循環器内の流れの平均流速は一般に最も周波数成分としてレベルの高い信号が対応することで、その成分を抽出する。なお、流速検出に用いる波動には超音波が使用されるのが一般的であるが、レーザ等他の波動を用いることも可能である。また、容積変化を検出する場合にはレーザーやダイオード等の光を使用して循環データを検出する。
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る循環データ測定装置について説明する。
【００３１】
【実施例１】
図１は実施例１について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、温度センサ部２０１、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに温度センサ２０１が循環センサ１０１内部に埋め込まれ、生体表面に接するように配置されている。本実施例においては超音波を用いて送受信を行う。そして温度センサ２０１はサーミスタを用いた。
【００３２】
実施例１の循環データ測定装置の信号処理部５の内部構成と、信号処理部５と循環センサ部１０１、及び温度センサ部２０１の接続状態を示すブロック図を図２に示す。図示するように、信号処理部５は、駆動部５０１、受信部５０２、信号演算部５０３、出力部５０４、温度受信部５０５によって概略構成されている。
【００３３】
実施例１の駆動部５０１は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射するための駆動電圧を送信する。受信部５０２は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２が超音波を受信した時に発生する電圧を受信する。また、温度センサ２０１が測定した温度は電圧にトランスデュートされ、その電圧を温度受信部５０５が受信する。信号演算部５０３は、内部に備えた記憶領域（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行することによって、循環データの測定に関する各種処理を実行し、その処理結果を出力部５０４に出力する。
【００３４】
また、信号演算部５０３は、ＰＺＴ１０２から発せられた超音波の周波数と受信された超音波の周波数を比較する事により、血流のドップラ効果を算出する。そして、周波数の変化より血管４０１を流れる血流速度算出し、その速度の時間変化を求める。また、この血流速度を算出するときに、循環センサ１０１が生体表面に接している部分の温度を、温度センサ２０１が検知し、この温度を用いて血流速度を補正する。生体内部の血管４０１や血液等は温度変化に敏感であり、低温になると血管４０１が収縮し、血流速度が下がるため、温度センサ２０１による補正を行ったほうが、より正確に血流速度を求めることができる。
【００３５】
そして、この補正を行うときに温度センサ２０１が循環センサ内部にあるため、より循環データ測定部に近い温度データを検出することができる。したがって、精度の高い温度補正を実現できる。さらに、脈拍の拍動時にあらわれる血流速度の時間変化の形が、血液のレオロジーと相関関係があり、この脈拍拍動時にあらわれる血流速度変化から循環データとして血液レオロジーを求めている。例えば、血流変化が大きければ、血液の粘度が低い状態であるといえる。
【００３６】
次に、実施例１の循環データ測定方法について説明する。本実施例では循環データとして血液のレオロジーを求めた。図３に血流速度の脈拍拍動に伴う時間変化のグラフを示した。血液レオロジーの特徴成分として、最大血流速度Ｖｘがあげられる。この最大血流速度Ｖｘが血液レオロジーと相関関係にある。血液レオロジーを表す指標をＴｎとすると、Ｔｎは最大血流速度Ｖｘと温度補正係数Ｃ１の積で表される(式１)。
【００３７】
Ｔｎ＝  Ｃ１×Ｖｘ                （１）
実施例１において、循環センサ１０１内部に設置した温度センサ２０１によって検知された温度を用いて補正係数Ｃ１を算出したところ、温度補正を行わない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約３０％向上した。
【００３８】
【実施例２】
図４は実施例２について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、深部温度センサ部２０２、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに深部温度センサ２０２が循環センサ１０１内部に埋め込まれ、生体表面に接するように配置されている。本実施例においては超音波を用いて送受信を行う。ここで、深部温度センサ２０２についてセンサ部分を拡大した図５を用いて説明する。
【００３９】
深部温度センサは熱流発生器２０３と熱流測定器２０４と温度センサ２０５が積層して構成されている。熱流発生器２０３は生体３０１に対して定常熱流を発生することができる。そして、熱流測定器２０４は生体３０１内部から生体表面に流出してくる熱流を測定することができる。温度センサ２０５は生体３０１表面の温度を測定している。
【００４０】
実施例２の循環データ測定装置の信号処理部５の内部構成と、信号処理部５と循環センサ部１０１、及び深部温度センサ部２０２の接続状態を示すブロック図を図６に示す。図示するように、信号処理部５は、駆動部５０１、受信部５０２、信号演算部５０３、出力部５０４、深部温度受信部５０８、熱流発生部５０６、熱流測定部５０７によって概略構成されている。
【００４１】
実施例２の駆動部５０１は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射するための駆動電圧を送信する。受信部５０２は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２が超音波を受信した時に発生する電圧を受信する。また、深部温度センサ２０２が測定した深部温度は電圧にトランスデュートされ、その電圧を深部温度受信部５０８が受信する。深部温度を測定するためには、熱流測定部５０７が生体３０１内部から流出してくる熱流を測定する。そして、この熱流と同じ量の熱流を生体３０１内部に向けて熱流発生部５０６から発生する。
【００４２】
熱流発生部５０６より発生した熱流は生体３０１から流れ出た熱流と生体３０１表面においてぶつかることにより、熱流が打ち消され定常状態となる。熱流が定常状態であるということは、生体３０１表面と生体３０１深部との間に温度差が生じていないことを表している。すなわち、生体３０１表面の温度は生体３０１深部の温度と等しい値となっている。そこで、温度センサ２０５が検知する温度は深部温度となる。
【００４３】
信号演算部５０３は、内部に備えた記憶領域（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行することによって、循環データの測定に関する各種処理を実行し、その処理結果を出力部５０４に出力する。また、信号演算部５０３は、ＰＺＴ１０２から発せられた超音波の周波数と受信された超音波の周波数を比較する事により、血流のドップラ効果を算出する。そして、周波数の変化より血管４０１を流れる血流速度算出し、その速度の時間変化を求める。
【００４４】
また、この血流速度を算出するときに、循環センサ１０１が生体３０１の深部温度を、深部温度センサ２０２が検知し、この温度を用いて血流速度を補正する。補正方法は実施例１に説明した方法と同じである。この補正を行うに際して、深部温度センサ２０２は深部の温度を捕らえているため、より循環部に近い温度データを検出することができる。したがって、精度の高い温度補正を実現できる。
【００４５】
実施例２において、循環センサ１０１内部に設置した深部温度センサ２０２によって検知された温度を用いて式１の補正係数Ｃ１を算出したところ、温度補正を行わない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約３５％向上した。
【００４６】
【実施例３】
図７は実施例３について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、保温器６０１、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに保温器６０１が循環センサ１０１の周囲を覆うように設置されている。保温器６０１は循環センサ１０１及び循環センサ１０１が接している生体３０１表面周辺の温度を保温する機能を持っている。本実施例では保温器として断熱効果もあるウレタン樹脂を用いた。
【００４７】
本実施例においては超音波を用いて送受信を行う。実施例２では循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射する。血管４０１中を流れる血液に反射して返ってきた超音波はＰＺＴ１０２によって受信される。実施例３のブロック図は省略するが、従来の循環データ測定装置のブロック図と同じである。
【００４８】
実施例３において、循環センサ１０１を覆うように配置した保温器６０１の効果により、循環データ測定時の生体温度ばらつきが軽減される。実際に保温器６０１を用いない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約５％向上した。
【００４９】
【実施例４】
図８は実施例４について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、保温器６０２を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに保温器６０２が生体の測定部位全体を保温するように構成されている。本実施例において、保温器６０２は容器に３７℃のお湯を入れて、その中に循環センサ１０１を装着した部位を挿入し、保温効果を持たせる機能とした。
【００５０】
本実施例においても実施例３と同様に、超音波を用いて送受信を行う。本実施例では循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を生体３０１内部の血管に向けて入射する。血管中を流れる血液に反射して返ってきた超音波はＰＺＴ１０２によって受信される。実施例４のブロック図は省略するが、従来の循環データ測定装置のブロック図と同じである。
【００５１】
実施例４において、循環データ測定部位全体を取り囲んで保温するような構成にした保温器６０２の効果により、循環データ測定時の生体温度ばらつきが非常に軽減された。実際に保温器６０２を用いない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約５０％向上した。
【００５２】
【実施例５】
図９は実施例５について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、保温器６０１、ヒーター７０１、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに保温器６０１が循環センサ１０１の周囲を覆うように設置されている。そして、保温器６０１の内部に、生体３０１の表面に接するようにヒーター７０１配置され、生体３０１表面の温度を加熱することにより表面周辺の温度を保温する機能を持っている。本実施例では保温器６０１として断熱効果もあるウレタン樹脂を用いた。またヒーター７０１には金属のニクロム材を用いた。
【００５３】
実施例５の循環データ測定装置の信号処理部５の内部構成と、信号処理部５と循環センサ部１０１、及びヒーター部７０１の接続状態を示すブロック図を図１０に示す。図示するように、信号処理部５は、駆動部５０１、受信部５０２、信号演算部５０３、出力部５０４、加熱部５０９によって概略構成されている。
【００５４】
実施例５の駆動部５０１は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射するための駆動電圧を送信する。受信部５０２は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２が超音波を受信した時に発生する電圧を受信する。また、加熱部５０９は循環センサ及び生体３０１の測定表面付近を保温するためにヒーター７０１に電力を与える。信号演算部５０３は、内部に備えた記憶領域（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行することによって、循環データの測定に関する各種処理を実行し、その処理結果を出力部５０４に出力する。また、信号演算部５０３は、ＰＺＴ１０２から発せられた超音波の周波数と受信された超音波の周波数を比較する事により、血流のドップラ効果を算出する。そして、周波数の変化より血管４０１を流れる血流速度算出し、その速度の時間変化を求める。これ以降の循環データを求める手順は従来の循環データ測定方法と同じである。
【００５５】
実施例５において、循環センサ１０１を覆うように配置した保温器６０１及びヒーター７０１の効果により、循環データ測定時の生体温度ばらつきが非常に軽減された。実際に保温器６０１及びヒーター７０１を用いない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約５０％向上した。また、本実施例ではヒーター７０１を保温器６０１内部に配置したが、保温器６０１を無くして、ヒーター７０１と循環センサ１０１のみの構成にしても、測定精度向上の効果は得られ、約４０％向上を示した。
【００５６】
【実施例６】
図１１は実施例６について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、保温器６０１、温度センサ２０１、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに保温器６０１が循環センサ１０１の周囲を覆うように設置されている。保温器６０１は循環センサ１０１及び循環センサ１０１が接している生体３０１表面周辺の温度を保温する機能を持っている。また、温度センサ２０１が循環センサ１０１内部に埋め込まれ、生体表面に接するように配置されている。本実施例では保温器として断熱効果もあるウレタン樹脂を用いた。温度センサ２０１にはサーミスタを用いた。
【００５７】
本実施例においては超音波を用いて送受信を行う。実施例６では循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射する。血管４０１中を流れる血液に反射して返ってきた超音波はＰＺＴ１０２によって受信される。実施例６のブロック図は省略するが、実施例１の循環データ測定装置のブロック図(図２)と同じである。
【００５８】
実施例６において、循環センサ１０１を覆うように配置した保温器６０１の効果により、循環データ測定時の生体温度ばらつきが軽減される。さらに循環センサ１０１内部埋め込まれた温度センサ２０１が循環センサ１０１が測定した最大血流速度Ｖｘに対して補正を行うので、測定精度がさらに向上する。この補正方法は実施例１と同様である。実際に保温器６０１と温度センサ２０１を用いない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約１０％向上した。また、実施例４に示したように保温器６０１を大きくして測定部位全体を覆うような構成にして測定しても測定精度向上の効果はある。実施例としては示さないが、実施例４と同様に３７℃のお湯中で測定したところ、約７０％の精度向上効果があった。
【００５９】
【実施例７】
図１２は実施例７について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、保温器６０１、ヒーター７０１、温度センサ２０１、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに保温器６０１が循環センサ１０１の周囲を覆うように設置されている。そして、保温器６０１の内部に、生体３０１の表面に接するようにヒーター７０１配置され、生体３０１表面の温度を加熱することにより表面周辺の温度を保温する機能を持っている。そして、温度センサ２０１が循環センサ１０１内部に埋め込まれ、生体表面に接するように配置されている。本実施例では保温器６０１として断熱効果もあるウレタン樹脂を用いた。ヒーター７０１には金属のニクロム材を用いた。温度センサ２０１にはサーミスタを用いた。
【００６０】
実施例７の循環データ測定装置の信号処理部５の内部構成と、信号処理部５と循環センサ部１０１、温度センサ部２０１、及びヒーター部７０１の接続状態を示すブロック図を図１３に示す。図示するように、信号処理部５は、駆動部５０１、受信部５０２、信号演算部５０３、出力部５０４、加熱部５０９、温度受信部５０５によって概略構成されている。
【００６１】
実施例７の駆動部５０１は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射するための駆動電圧を送信する。受信部５０２は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２が超音波を受信した時に発生する電圧を受信する。また、加熱部５０９は循環センサ及び生体３０１の測定表面付近を保温するためにヒーター７０１に電力を与える。また、温度センサ２０１が測定した温度は電圧にトランスデュートされ、その電圧を温度受信部５０５が受信する。温度受信部５０５は受信した温度データを加熱部５０９にフィードバックし、設定温度よりも測定温度が高ければ加熱部５０９は加熱を中止する。
【００６２】
また、設定温度よりも測定温度が低ければ加熱部５０９は加熱を開始する。本実施例においては、温度設定を３７℃とした。信号演算部５０３は、内部に備えた記憶領域（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行することによって、循環データの測定に関する各種処理を実行し、その処理結果を出力部５０４に出力する。また、信号演算部５０３は、ＰＺＴ１０２から発せられた超音波の周波数と受信された超音波の周波数を比較する事により、血流のドップラ効果を算出する。そして、周波数の変化より血管４０１を流れる血流速度算出し、その速度の時間変化を求める。
【００６３】
また、この血流速度を算出するときに、循環センサ１０１が生体表面に接している部分の温度を、温度センサ２０１が検知し、この温度を用いて血流速度を補正する。生体内部の血管４０１や血液等は温度変化に敏感であり、低温になると血管４０１が収縮し、血流速度が下がるため、それを防ぐために加熱部５０９の制御によりヒーター７０１を駆動し、温度を生体３０１の温度付近(本実施例では３７℃)に保っている。そして、さらに温度センサ２０１を用いて測定結果の温度補正を行っている。この補正を行うときに温度センサ２０１が循環センサ内部にあるため、より循環データ測定部に近い温度データを検出することができる。したがって、精度の高い温度補正を実現できる。
【００６４】
実施例７の循環データ測定方法については実施例１と同様の方法である。実際に保温器６０１とヒーター７０１と温度センサ２０１を用いない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約７５％向上した。また、本実施例ではヒーター７０１を保温器６０１内部に配置したが、保温器６０１を無くして、ヒーター７０１と循環センサ１０１のみの構成にしても、測定精度向上の効果は得られ、約７０％向上を示した。
【００６５】
【実施例８】
図１４は実施例８について、生体３０１と循環データ測定装置の循環センサ部１０１、保温器６０１、ペルチェ素子８０１、温度センサ２０１、生体内の血管４０１を示したものである。循環センサ１０１は送受信部が生体方向に向くように設置され、さらに保温器６０１が循環センサ１０１の周囲を覆うように設置されている。そして、保温器６０１の内部に、生体３０１の表面に接するようにペルチェ素子８０１配置され、生体３０１表面の温度を加熱したり冷却したりすることにより表面周辺の温度を調節して一定に保つ機能を持っている。
【００６６】
そして、温度センサ２０１が循環センサ１０１内部に埋め込まれ、生体表面に接するように配置されている。本実施例では保温器６０１として断熱効果もあるウレタン樹脂を用いた。ペルチェ素子８０１には生体温付近でもっもとペルチェ効果が高いBi-Te系の半導体化合物を用いた。温度センサ２０１にはサーミスタを用いた。
【００６７】
実施例８の循環データ測定装置の信号処理部５の内部構成と、信号処理部５と循環センサ部１０１、温度センサ部２０１、及びペルチェ素子部８０１の接続状態を示すブロック図を図１５に示す。図示するように、信号処理部５は、駆動部５０１、受信部５０２、信号演算部５０３、出力部５０４、温度調節部５０９、温度受信部５０５によって概略構成されている。
【００６８】
実施例８の駆動部５０１は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２を振動させ、超音波を血管４０１に向けて入射するための駆動電圧を送信する。受信部５０２は循環センサ１０１に設置されたＰＺＴ１０２が超音波を受信した時に発生する電圧を受信する。また、温度調節部５１０は循環センサ１０１及び生体３０１の測定表面付近を一定温度に保つためにペルチェ素子８０１を制御する。また、温度センサ２０１が測定した温度は電圧にトランスデュートされ、その電圧を温度受信部５０５が受信する。温度受信部５０５は受信した温度データを温度調節部５１０にフィードバックし、設定温度よりも測定温度が高ければ温度調節部５１０はペルチェ素子８０１の生体３０１側が冷却されるように電流を流す。また、設定温度よりも測定温度が低ければ温度調節部５１０はペルチェ素子８０１の生体３０１側が発熱するように電流を反転させて流す。このようにして温度調節を行い、本実施例においては、３７℃一定に保つように温度制御した。信号演算部５０３は、内部に備えた記憶領域（図示省略）に記憶されている処理プログラムを実行することによって、循環データの測定に関する各種処理を実行し、その処理結果を出力部５０４に出力する。また、信号演算部５０３は、ＰＺＴ１０２から発せられた超音波の周波数と受信された超音波の周波数を比較する事により、血流のドップラ効果を算出する。
【００６９】
そして、周波数の変化より血管４０１を流れる血流速度算出し、その速度の時間変化を求める。また、この血流速度を算出するときに、循環センサ１０１が生体表面に接している部分の温度を、温度センサ２０１が検知し、この温度を用いて血流速度を補正する。生体内部の血管４０１や血液等は温度変化に敏感であり、血流速度が温度の影響を受ける。それを防ぐために温度調節部５１０の制御によりペルチェ素子８０１を駆動し、温度を生体３０１の温度付近(本実施例では３７℃)に保っている。その温度調節の精度は０.１℃のバラツキの範囲である。そして、さらに温度センサ２０１を用いて測定結果の温度補正を行っている。この補正を行うときに温度センサ２０１が循環センサ内部にあるため、より循環データ測定部に近い温度データを検出することができる。したがって、精度の高い温度補正を実現できる。
【００７０】
実施例８の循環データ測定方法については実施例１と同様の方法である。実際に保温器６０１とペルチェ素子８０１と温度センサ２０１を用いない場合と比較して血液レオロジーの測定精度が約９０％向上した。また、本実施例ではペルチェ素子８０１を保温器６０１内部に配置したが、保温器６０１を無くして、ペルチェ８０１と循環センサ１０１のみの構成にしても、測定精度向上の効果は得られ、約８５％向上を示した。
【００７１】
尚、本実施例で用いられた温度センサすべてにおいて、温度センサとしてサーミスタを用いているが、サーミスタ以外にも、Pt等の測温抵抗体、熱電対、化合物半導体を用いても温度測定上なんら変わりは無い。また、本実施例で用いられた保温器６０１すべてにおいてウレタン樹脂を用いたが、ウレタン樹脂以外にも発泡スチロールや合成樹脂、繊維、布等の断熱作用がある材料であれば保温上何でもかまわない。
また、本実施例で用いられたヒーター７０１すべてにおいて金属のニクロム材を用いたが、ニクロム材以外にもセラミックヒーターや金属薄膜による発熱抵抗体、サーメットや半導体を用いて加熱してもヒーターとしての特性上何ら変わらない。
【００７２】
また、本実施例１から８では、循環データとして血液の流れを測定し、血流速度変化から血液のレオロジーを求めているが、循環データとして求めるものが血液でなくリンパ液でも、また、流速でなくても流量や部位内の血液や血管の容積変化であっても何ら問題無く循環データを測定できる。また、送受信波動が超音波で無くても光を用いても同様に問題無く測定できる。また、波動の測定対象がドップラシフト量でなくて反射信号強度やエコーのような時間遅れ量を測定しても問題無く、これらの測定に対して温度補正を行ったり、保温状態で測定を行うことによって、高精度な循環データを測定することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生体表面から内部に波動を送受信して前記生体内部の循環データの情報を検出する測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能を提供することにより、温度補正を行わない場合に比較して高精度な循環データの測定が可能となった。そして、生体表面の温度を用いても深部温度を用いても、温度補正の効果があった。さらに温度センサと循環センサ内部に温度センサを配置することにより補正効果があがった。また、これらの状態において、温度補正を行うことにより高精度な血液レオロジーの測定が可能となった。さらにこれらの測定に対して、ドップラシフト信号や血管内の血液から反射してくる波動や血管内の血液の流速を用いることにより、温度補正による測定精度が向上した。
【００７４】
また、本発明によれば、生体表面から内部に波動を送受信して前記生体内部の循環データの情報を検出する測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能を提供することにより、保温を行わない場合に比較して高精度な循環データの測定が可能となった。そして、これらの状態において、血液レオロジーを生体の測定部位を保温した状態で求めることにより高精度な循環データの測定が可能となった。さらにこれらの測定に対して、ドップラシフト信号や血管内の血液から反射してくる波動や血管内の血液の流速を用いることにより、保温した状態での測定精度が向上した。
【００７５】
また、本発明によれば、生体表面から内部に波動を送受信して前記生体内部の循環データの情報を検出する測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の温度を検出する温度センサ機能と加熱機能または加熱・冷却機能による温度調節機能を提供することにより、温度補正と加熱や温度調節を行わない場合に比較して高精度な循環データの測定が可能となった。そして、生体表面の温度を用いても深部温度を用いても、温度補正と加熱や温度調節の効果があった。さらに温度センサと循環センサ内部に温度センサを配置することにより精度向上効果があがった。また、これらの状態において、温度補正を行うことにより高精度な血液レオロジーの測定が可能となった。さらにこれらの測定に対して、ドップラシフト信号や血管内の血液から反射してくる波動や血管内の血液の流速を用いることにより、温度補正による測定精度が向上した。
【００７６】
また、本発明によれば、生体表面から内部に波動を送受信して前記生体内部の循環データの情報を検出する測定装置に、循環データを検出する循環センサ機能と生体の測定部位温度を保温する機能と、生体の温度を検出する温度センサ機能、加熱機能または加熱・冷却機能による温度調節機能のいずれかまたは両方を提供することにより、保温を行わない場合に比較して高精度な循環データの測定が可能となった。そして、これらの状態において、血液レオロジーを生体の測定部位を保温した状態で求めることにより高精度な循環データの測定が可能となった。さらにこれらの測定に対して、ドップラシフト信号や血管内の血液から反射してくる波動や血管内の血液の流速を用いることにより、保温した状態での測定精度が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図２】  本発明の実施例１について、信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の循環データ測定装置が計測した血流速度の脈拍拍動に伴う時間変化のグラフである。
【図４】  本発明の実施例２について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図５】  本発明の実施例２について、循環データ測定装置と測定部位の拡大断面図である。
【図６】  本発明の実施例２について、信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図７】  本発明の実施例３について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図８】  本発明の実施例４について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図９】  本発明の実施例５について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図１０】  本発明の実施例５について、信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】  本発明の実施例６について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図１２】  本発明の実施例７について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図１３】  本発明の実施例７について、信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】  本発明の実施例８について、循環データ測定装置と測定部位の断面図である。
【図１５】  本発明の実施例８について、信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図１６】  従来例について、信号処理部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  循環センサ
１０２  ＰＺＴ
１０３  発光素子
１０４  受光素子
２０１  温度センサ
２０２  深部温度センサ
２０３  熱流発生器
２０４  熱流測定器
２０５  温度センサ
３０１  生体
４０１  血管
５０１  駆動部
５０２  受信部
５０３  信号演算部
５０４  出力部
５０５  温度受信部
５０６  熱流発生
５０７  熱流測定部
５０８  深部温度受信部
５０９  加熱部
５１０  温度調節部
６０１  保温器
６０２  保温器
７０１  ヒーター
８０１  ペルチェ素子
【図１】
0004117766.tif 000002
【図２】
0004117766.tif 000003
【図３】
0004117766.tif 000004
【図４】
0004117766.tif 000005
【図５】
0004117766.tif 000006
【図６】
0004117766.tif 000007
【図７】
0004117766.tif 000008
【図８】
0004117766.tif 000009
【図９】
0004117766.tif 000010
【図１０】
0004117766.tif 000011
【図１１】
0004117766.tif 000012
【図１２】
0004117766.tif 000013
【図１３】
0004117766.tif 000014
【図１４】
0004117766.tif 000015
【図１５】
0004117766.tif 000016
【図１６】
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