(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管を含む生体の一部を照明するための光源部と、
照明された生体の一部を撮像する撮像部と、
光源部と撮像部を生体の一部に対して保持するための保持部材と、
撮像された画像中に解析領域を設定し、その解析領域内の血管部分を計測して解析する解析部と、
解析部により解析された解析結果を表示するための表示部とを備え、
撮像部は、撮像指示に応じて、生体の一部を撮像して第１撮像画像を取得し、
解析部は、過去の計測時に撮像部により撮像された第２撮像画像中に設定された第２解析領域に関する情報に基づいて、第２解析領域に含まれる血管部位と同一の血管部位が含まれる第１解析領域を第１撮像画像中に設定し、設定した第１解析領域内の血管部位について血管幅、血液成分濃度および血液成分濃度比の少なくとも１つを算出することを特徴とする非侵襲血液分析装置。
【請求項２】
解析部は、第１撮像画像および第２撮像画像における生体の一部の形態上の特徴を抽出する特徴抽出部と、第２解析領域に関する情報として、特徴抽出部により抽出された第２撮像画像における前記特徴と、第２撮像画像中に設定された第２解析領域とを記憶する記憶部と、第１撮像画像における前記特徴と第２撮像画像における前記特徴とを比較する比較部と、比較結果に基づき第１解析領域を第１撮像画像中に設定する解析領域設定部と、設定された第１解析領域内の血管部位について血管幅、血液成分濃度および血液成分濃度比の少なくとも１つを算出する演算部とを含むことを特徴とする請求項１記載の非侵襲血液分析装置。
【請求項３】
生体の一部がヒトの指であり、生体の一部の形態上の特徴が、指の輪郭，関節部の輪郭及び血管の配置パターンの少なくとも一つに基づくものである請求項２に記載の非侵襲血液分析装置。
【請求項４】
撮像部は、第１撮像画像および第２撮像画像から得られた解析算出結果を経時的変化として表示部に表示させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の非侵襲血液分析装置。
【請求項５】
光源部は、酸化ヘモグロビンの吸収と還元ヘモグロビンの吸収とが実質的に等しい波長の光を発する光源からなり、
解析部は、撮像した画像について血管を横切る部分の画像濃度分布を算出し、その画像濃度分布に基づいて血管幅を算出する請求項１〜４のいずれか１項に記載の非侵襲血液分析装置。
【請求項６】
光源部は、酸化ヘモグロビンの吸収と還元ヘモグロビンの吸収とが実質的に等しい２つの波長の光をそれぞれ発する光源からなり、
解析部は、各波長の光で撮像して得られた各画像の解析領域の血管を横切る部分の画像濃度分布を算出し、それらの画像濃度分布に基づいてヘモグロビン濃度又はヘマトクリットを算出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の非侵襲血液分析装置。
【請求項７】
光源部は、酸化ヘモグロビンの吸収と還元ヘモグロビンの吸収とが実質的に等しい波長の光と還元ヘモグロビンの吸収が酸化ヘモグロビンの吸収より十分に大きい波長の光をそれぞれ発する光源からなり、
解析部は、各波長の光で撮像して得られた各画像の解析領域の血管を横切る部分の画像濃度分布に基づいて全ヘモグロビン濃度に対する酸化ヘモグロビン濃度の割合を算出する請求項１〜６のいずれか１項に記載の非侵襲血液分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非侵襲血液分析装置に関するものであり、採血することなく経皮的に、血管のサイズや血液成分濃度，血液成分濃度比をリアルタイムで、再現性よく計測する装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術とこの発明が解決しようとする課題】
血管幅を画像を使って直接計測する手法は、微小循環（特に網膜上の血管）を対象に行われている（例えば、M. J. DEVANEY他著、“Continuous Measurement of Vascular Diameters via Television Microscopy”ISA TRASRATION, 第15巻、第１号、第73−78頁、1976年、参照）。しかし、この手法は数十μｍの血管を対象としているため、実際の臨床的な使用には適さない。
【０００３】
また、ヘモグロビン濃度およびヘマトクリットを経皮的に計測しようとする装置も考案されている。例えば、「ヘモグロビン濃度測定装置」（特公平３−７１１３５号公報）には、生体に複数波長の光を照射し、その脈動による光強度変化から血中ヘモグロビンを計測する装置が開示されている。同様に、「System and method for noninvasive hemarocrit monitoring」（米国特許第5,372,136号）にも脈動等利用して血中ヘマトクリットを求める方法が記載されている。
【０００４】
しかしながら、これらは検出対象となる血液量が特定されていない為、絶対的な値を求めるには精度上問題があった。さらに、センサーを装着する部位によって計測値に差が生じ、再現性等に問題があることが予想される。
【０００５】
また、「Apparatus and method for in vivo analysis of RED and WHITE blood cell indices」（米国特許第4,998,533号）には、毛細血管内を流れる赤血像から上記項目を計測する方法が開示されているが、このような方法ではシステムが極めて大掛かりなものとなってしまう。
【０００６】
また、次のような種々の非侵襲血液分析装置が知られている。すなわち、生体の一部に含まれる血管内を撮像し、撮像された画像から血球の形態や数を解析するようにしたもの（米国特許第５，５９８，８４２号又は特開平７−３０８３１２号公報参照）、生体の一部に含まれる血管を複数回撮像し、その差分画像から血球像を検出するようにしたもの（特開平７−３０８３１１号公報参照）、生体の皮膚表面に密着させた透明板を介して生体の一部に含まれる血管を撮像する手段を備え、その透明板を皮膚表面に沿って機械的に移動させることにより所望のサイズの血管を検索して撮像するようにしたもの（特開平８−２９９３１０号公報参照）、生体の一部に含まれる血管と組織を撮像し、撮像された画像について血管を横切って分布する画像濃度分布から血液成分の量を演算するもの（国際特許出願公開番号ＷＯ９７／２４０６６）などである。
【０００７】
ところで、このような非侵襲血液分析装置を用いて生体の一部を経時的に撮像して分析値の経時変化を求める場合、一度撮像した後、撮像装置を生体から分離し、数時間又は数日後に再び生体の一部を撮像することになる。しかしながら、撮像する血管部位の再現性が保証されないため、同一血管部位についての分析値を精度よく得ることが困難であった。
【０００８】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、経時的に撮像された複数の画像において、同一血管部位を含む解析領域を特定して分析することにより、同一血管部位についての経時的分析値を精度よく求めることができ、被験者に対する運動や透析のような各種の刺激に対する変化や薬剤投与などに対する効果を知ることができる血液分析装置を提供するものである。
【０００９】
この発明は、血管を含む生体の一部を照明するための光源部と、照明された生体の一部を撮像する撮像部と、光源部と撮像部を生体の一部に対して保持するための保持部材と、撮像された画像中に解析領域を設定し、その解析領域内の血管部分を計測して解析する解析部と、解析部により解析された解析結果を表示するための表示部とを備え、撮像部は、撮像指示に応じて、生体の一部を撮像して第１撮像画像を取得し、解析部は、過去の計測時に撮像部により撮像された第２撮像画像中に設定された第２解析領域に関する情報に基づいて、第２解析領域に含まれる血管部位と同一の血管部位が含まれる第１解析領域を第１撮像画像中に設定し、設定した第１解析領域内の血管部位について血管幅、血液成分濃度および血液成分濃度比の少なくとも１つを算出することを特徴とする非侵襲血液分析装置を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の装置において、生体とはヒトを含む哺乳動物であり、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、例えば指や耳朶などがあげられる。
【００１１】
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。
【００１２】
撮像部は、レンズなどの光学系とＣＣＤなどの撮像デバイスから構成できる。
撮像部では、血管部分の濃度分布情報が得られる。撮像素子としては、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。生体の一部を複数回撮像するとは、１波長で複数回撮像することや、複数波長で各波長ごとに少なくとも１回撮像することをいう。
【００１３】
撮像部の光学系は、単にＴＶ用レンズ（例えばCOMICAR製  BD1214D）だけをいて構成してもよい。
撮像部は、生体の一部を光源部が照明するとき、その透過光又は反射光を受光して生体の一部を撮像することができる。
【００１４】
また光源部と撮像部を生体の一部に対して保持するための保持部材は、生体の一部が例えばヒトの手の指である場合には、光源部と撮像部との間にその指を離脱可能に固定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。
【００１５】
この場合、光源と撮像部の位置に対して指を再現性よく固定することが好ましいが、指を余り強く締付けたり屈曲させて固定すると、血管が圧迫されてうっ血状態となり正常な血管画像および測定結果が得られないので注意を要する。
【００１６】
この発明の装置における解析部は、解析部は、撮像された画像ごとにその画像における生体の一部の形態上の特徴を抽出する特徴抽出部と、抽出された各特徴を記憶する特徴記憶部と、撮像画像における各特徴を比較する比較部と、比較結果に基づき複数の画像において同一血管部位を含む領域を特定しその領域を解析領域として設定する解析領域設定部と、設定された解析領域内の血管部位について血管幅，血液成分濃度および血液成分濃度比の少なくとも１つを算出する演算部から構成されてもよい。これには市販のパーソナルコンピュータを利用することもできる。
【００１７】
生体の一部の形態上の特徴が、指の輪郭，関節部の輪郭及び血管の配置パターンの少なくとも一つに基づくものであることが好ましい。撮像部は生体の一部を経時的に複数回撮像し、解析部は、複数の画像から得られた血管幅，血液成分濃度又は血液成分濃度比を経時的変化として表示部に表示させてもよい。解析部は、この経時的変化をグラフで表示部に表示させてもよい。
【００１８】
この発明の装置における血液成分濃度とは、例えばヘモグロビン濃度又はヘマトクリットである。その場合には、光源部の波長（帯）は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光度が実質的に等吸収となるような波長（例えば８０５ｎｍ）や波長帯を使用することが好ましい。
【００１９】
また、光源部が、第１および第２波長の光又は３波長以上の光を選択的に出射する発光素子からなることが好ましい、第１および第２波長は、ヘモグロビン濃度やヘマトクリットの計測用としては、それぞれ酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの実質的な等吸収波長であることが望ましい。第３波長は還元ヘモグロビンの吸収が酸化ヘモグロビンの吸収より十分大きいものであってもよい。それによってヘモグロビンの酸素化率（全ヘモグロビン濃度に対する酸化ヘモグロビン濃度の割合）の計測が可能になる。
【００２０】
なお、ヘモグロビンやヘマトクリット又は酸素化率を計測するためには、２波長以上が必要であるが、血管のサイズをモニターしたい場合は、１波長だけでもよい。
【００２１】
光源は酸化ヘモグロビンの吸収と還元ヘモグロビンの吸収が実質的に等しい波長の光を発する光源からなり、解析部は撮像した画像について血管を横切る部分の画像濃度分布を算出し、その画像濃度分布に基づいて血管幅を算出してもよい。
【００２２】
光源は酸化ヘモグロビンの吸収と還元ヘモグロビンの吸収が実質的に等しい２つの波長をそれぞれ発する光源からなり、解析部は各波長の光で撮像して得られた各画像の解析領域の血管を横切る部分の画像濃度分布を算出し、それらの画像濃度分布に基づいてヘモグロビン濃度又はヘマトクリットを算出してもよい。
【００２３】
光源は酸化ヘモグロビンの吸収と還元ヘモグロビンの吸収が実質的に等しい波長の光と還元ヘモグロビンの吸収が酸化ヘモグロビンの吸収より十分に大きい波長の光をそれぞれ発する光源からなり、解析部は各波長の光で撮像して得られた各画像の解析領域の血管を横切る部分の画像濃度分布に基づいて全ヘモグロビン濃度に対する酸化ヘモグロビン濃度の割合を算出してもよい。
この発明においては、グルコース，コレステロール，ビリルビン等の生化学物質の濃度を解析対象とすることができる。
【００２４】
また、この発明は、他の観点から、血管を含む生体の一部を照明し、照明された生体の一部を複数回撮像し、撮像された画像ごとにその画像における生体の一部の形態上の特徴を抽出し、抽出した各特徴を比較し、比較結果に基づき複数の画像において同一血管部位を含む領域を特定し、特定された領域内の血管部位について血管幅、血液成分濃度および血液成分濃度比の少なくとも１つを算出することを特徴とする血液分析方法を提供するものである。
【００２５】
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はこの発明の分析装置の構成を示すブロック図であり、「血管幅計測モード」，「血液成分濃度計測モード」および「酸素化率計測モード」を選択的に実行できる。図１において、検出部１は、血管を含む生体の一部（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）を撮像する撮像部１２を備える。
【００２６】
解析部２は、撮像部１２が生体の一部を複数回撮像するとき、撮像された画像ごとにその画像における生体の一部の位置的特徴（ここでは、指の第１関節位置の輪郭におけるくぼみの座標）を抽出する特徴抽出部３１と、抽出された各特徴を記憶する記憶部３２と、各特徴を比較する比較部３３と、比較結果に基づき複数の画像において同一血管部位を含む解析領域を特定する解析領域設定部３４を備える。
【００２７】
さらに、解析部２は、撮像された画像について解析領域内の血管を直角に直線的に横切る部分の画像濃度分布を画像の濃度プロファイルとして抽出する抽出部２１と、抽出された濃度プロファイルの形態的特徴を定量化する定量化部２２と、定量化された特徴に基づいて血管径，血液の成分濃度や酸素化率などを演算する演算部２３と、演算結果を記憶する記憶部２５と、演算結果やモニタ画像を出力する出力部（ＣＲＴ）２４を備える。なお、入力部３５はキーボードとマウスからなり、計測モードの設定や解析領域の初期設定、演算部２３の演算条件の入力などを行う。また、解析部２はパーソナルコンピュータによって構成される。
【００２８】
図２は図１に示す装置の外観斜視図であり、検出部１と解析部２とは信号ケーブル３によって接続されている。図３は検出部１の断面図であり、検出部１は光源部１１と、撮像部１２、つまりレンズ１４と撮像素子１５を備え、開口部１３に指１６が挿入されると、光源部１１が指１６を照明し、その透過光による画像がレンズ１４を介して撮像素子１５で撮像されるようになっている。
ここで、開口部１３は、挿入される指１６を軽く固定できるように指先に向かって内径が小さくなり、保持部材を構成している。
【００２９】
なお、撮像素子１５はＣＣＤで構成される。また、図１１は光源部１１の正面図であり、ＬＥＤ１１ａとＬＥＤ１１ｂとＬＥＤ１１ｃを備える。この実施例ではＬＥＤ１１ａと１１ｂの波長（第１，第２波長）は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンに対する吸収が等しくなるように選択されている。ＬＥＤ１１ｃの波長は還元ヘモグロビンの吸収が酸化ヘモグロビンの吸収よりも十分に大きくなるような波長（第３波長）に選択されている。
つまり、ＬＥＤ１１ａとして、中心波長８３０ｎｍ、半値幅４０ｎｍのＬ３９８９（浜松ホトニクス（株）製）を使用し、ＬＥＤ１１ｂとして中心波長８９０ｎｍ、半値幅５０ｎｍのＬ２６５６（同上製）を使用し、ＬＥＤ１１ｃとして中心波長６６０ｎｍ，半値幅４０ｎｍのＬＥＤ（同上製）を使用している。なお、後述するように、「血管幅計測モード」ではＬＥＤ１１ａのみを点灯させ、「血液成分濃度計測モード」ではＬＥＤ１１ａ，１１ｂを、「酸素化率計測モード」ではＬＥＤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを点灯させる。
【００３０】
このような構成において実施される計測手順を説明する。
（１）血管幅計測モード
このモードにおいては、一つの波長を使って経時的に複数回血管像を撮像する。
図４に示すように、まず、入力部３５を操作して「血管幅計測モード」を設定し（ステップＳ１）、ＬＥＤ１１ａ（第１波長）によって指１６を照明して撮像すると、図６に示すように、指１６の輪郭１６ａと共に、ＣＣＤ１５側の皮膚表面に局在する血管（静脈）像４０を含む画像４１が得られる（ステップＳ２）。次に、画像４１において解析領域Ｒ１を設定する（ステップＳ３）。
【００３１】
解析領域Ｒ１の設定手順は図５に示す手順により実行される。つまり、計測が第１回目であるときには（ステップＳ３１）、血管像４０の最もコントラストのよい領域を検索し、決定した領域を解析領域Ｒ１として設定する（ステップＳ３２）。なお、解析領域Ｒ１は解析領域設定部３４により自動的に設定されるが、使用者が出力部２４に出力されるモニタ像を見ながら入力部３５を操作して手動設定してもよい。
【００３２】
設定された解析領域Ｒ１は、画像４１の画面をＸ−Ｙ座標平面として、四角形の各頂点の座標が記憶部３２に記憶される（ステップＳ３３）。次に、特徴抽出部３１が、画像４１において輪郭１６ａのくぼみから関節位置Ｐ１を抽出し、抽出した位置Ｐ１の座標を記憶部３２に記憶させる（ステップＳ３４，Ｓ３５）。
【００３３】
また、ステップ３１において、計測が第２回目以降である場合には、前のステップにおいて、例えば、図７に示すような画像４１ａが得られると、記憶されている解析領域Ｒ１の座標が読み出されると共に、画像４１ａから関節位置Ｐ２が特徴抽出部３１によって抽出される（ステップＳ３６，Ｓ３７）。
【００３４】
次に、第１回の計測時に設定した関節位置Ｐ１と今回抽出した関節位置Ｐ２について座標の差ΔＸ，ΔＹが比較部３３によって算出される（ステップＳ３８）。そして、ΔＸ，ΔＹがいずれも所定の許容範囲δを越えない場合には（ステップＳ３９）、解析領域設定部３４は初期設定した解析領域Ｒ１をΔＸ，ΔＹだけずらすことにより、新しい解析領域Ｒ２を設定する（ステップＳ４０）。
【００３５】
これによって領域Ｒ２内の血管部位は、第１回目の計測時に設定された領域Ｒ１内の血管部位と実質的に同一となる。このようにして、一人の被検者の指について経時的（例えば、２時間おき）にｎ回計測しても、解析領域Ｒ１，Ｒ２……Ｒｎがその都度設定され、常に血管の同一部位についての計測が行われる。なお、ステップＳ３９において、ΔＸ，ΔＹのいずれかが許容値δを越えると、指１６が検出部１に対して正常に設置されていないものと判断され、出力部２４に「エラー」が表示される。
【００３６】
次に、図４のステップＳ４において、プロファイル抽出部２１が、設定された解析領域内で血管に垂直な方向の濃度プロファイル（図８）を作成すると、定量化部２２は、この濃度プロファイルをベースラインで規格化する。ベースラインは、血管部分以外の濃度プロファイルから、最小二乗法などによって求め、これで図８のプロファイルを図９に示すように規格化する（ステップＳ５）。このようにすることによって、入射光量に依存しない濃度プロファイルを得ることができる。
【００３７】
演算部２３は、この規格化した濃度プロファイル（図９）からピーク高さｈ１を求め、（１／２）ｈ１における分布幅（半値幅）ｗ１を血管幅として算出し、記憶部２５に格納する（ステップＳ６）。そして、所定回数の計測が完了すると、算出した血管幅からその経時的変化を表わすグラフや表を作成して表示する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
【００３８】
図１２は、１人の被検者の指について、２時間おきに計測し、血管幅ｗ１の相対的な経時変化をグラフにして出力部２４に表示させた例である。これによって、経時的に血管幅ｗ１がどの程度変化するかを知ることができた。また、運動や透析や各種刺激に対する血管幅のふるまいを知ることができ臨床的に有用である。
【００３９】
（２）血液成分濃度計測モード
このモードにおいては、２波長について各１回撮像する動作を経時的に複数回行う。
図４において、まず、入力部３５を操作して「血液成分濃度計測モード」を設定し（ステップＳ１１）、ＬＥＤ１１ａ（第１波長）とＬＥＤ１１ｂ（第２波長）とによって順に指１６を照明し、それぞれ撮像を行い（ステップＳ１２，Ｓ１３）、第１波長により得られた画像について、ステップＳ３と同じ手順、つまり図５に示す手順により解析領域を設定する（ステップＳ１４）。
【００４０】
次に、プロファイル抽出部２１が、第１および第２波長により得られた各画像について、図８に示すようなそれぞれの第１の濃度プロファイルおよび第２の濃度プロファイルを作成する（ステップＳ１５）。定量化部２２は、第１，第２の濃度プロファイルをベースラインでそれぞれ図９，図１０に示すように規格化する（ステップＳ１６）。
【００４１】
そこで、演算部２３は、規格化された第１の濃度プロファイル（図９）についてピーク高さｈ１および半値幅ｗ１を算出し規格化された第２の濃度プロファイル（図１０）について同様にピーク高さｈ２を算出し（ステップＳ１７）、次のようにしてヘモグロビン濃度ＨＧＢおよびヘマトクリットＨＣＴを算出する（ステップＳ１８）。
【００４２】
つまり、第１波長における血液の散乱係数をＳ１、吸収係数をＡ１とし、近似的にＢｅｅｒの法則が成立っているとすると
ｌｏｇ（１−ｈ１）＝−ｋ（Ｓ１＋Ａ１）ｗ１  ……（１）
である。ここで、ｋは比例定数である。
【００４３】
ところで散乱係数Ｓ１と吸収係数Ａ１は、それぞれ血液のヘマトクリットＨＣＴとヘモグロビン量に比例すると考えられるので、σ１，ε１を定数として、
Ｓ１＝σ１・ＨＣＴ、Ａ１＝ε１・ＨＧＢ  ……（２）
故に、
ｌｏｇ（１−ｈ１）＝−（ｋσ１・ＨＣＴ＋ｋε１・ＨＧＢ）・ｗ１……（３）
となる。
【００４４】
そこで、ＬＥＤ１１ｂ（第２波長）による画像から求めたピーク高さｈ２についても同様に、Ｓ２＝σ２・ＨＣＴ，Ａ２＝ε２・ＨＧＢ（σ２，ε２は定数）として、
0004072240.tif 000002
となる。
ｋ，σ１，σ２，ε１，ε２は理論的又は実験的に決定されるので、ｈ１，ｈ２，ｗ１が得られると、式（３），（４）よりＨＧＢ，ＨＣＴが求まる。
【００４５】
ところで、実際には血管から表皮までに存在する組織によって画像はボケるため、観察されるピーク値は組織がない場合に比べて小さくなる。よって、実際には
ｌｏｇ（１−ｈ１）＝−ｋ（Ｓ＋Ａ）ｗ１＋Ｔ  ……（５）
となる。
ここで、Ｓは血液の散乱係数、Ａは血液の吸収係数、Ｔは生体組織による影響を表す項である。
【００４６】
さて、このＴは、得られる画像の中で血管像のコントラストが最大となる部分を解析領域に選択することによって、比較的一定となることを実験的に見いだした。従って、実験的に求めたＴを用いればＨＧＢ，ＨＣＴを求めるのに問題とはならない。
算出されたＨＧＢとＨＣＴは記憶部２５に格納される。このような計測が所定回数くり返されると、演算部２３は、算出した値からその経時的変化を表わすグラフや表を作成して表示する（ステップＳ１９，Ｓ２０）。
【００４７】
図１３は、１人の被検者の指について２日おきに計測し、ＨＧＢとＨＣＴの経日変化をグラフにして出力部２４に表示させた例である。出血の有無や食事療法，薬剤投与の効果などを知ることができ臨床的に有用である。
【００４８】
（３）酸素化率計測モード
このモードでは複数波長について各１回撮像する動作を（経時的に）複数回行う。
入力部３５により「酸素化率計測モード」を設定する。そして、図１４に示すようにＬＥＤ１１ａ（第１波長：８３０ｎｍ）によって指１６を照明し撮像を行う（ステップＳ５１）。次に、ＬＥＤ１１ｂ（第２波長：８９０ｎｍ）によって指１６を照明し、同様に撮像する（ステップ５２）。次に、ＬＥＤ１１ｃ（第３波長：６６０ｎｍ）によって指１６を照明し撮像する（ステップＳ５３）。そして、図５に示す手順で、解析領域を設定する（ステップ５４）。
【００４９】
次に、第１，第２および第３波長による画像の各濃度プロファイルを図８に示すように作成する。（ステップＳ５５）。
次に、各濃度プロファイルを規格化し（ステップＳ５６）、ピーク高さｈ１，ｈ２，ｈ３と幅ｗ１を算出する（ステップＳ５７）。
次に、酸素化率を算出して記憶部２５に格納する（ステップＳ５８）。所定回数の計測をくり返し、その経時的変化を表すグラフや表を作成して表示してもよい（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。
【００５０】
ここで、ステップＳ５８において酸素化率を算出する原理を説明する。
全ヘモグロビン量をＨＧＢ，酸化ヘモグロビン量をＨＧＢｏ，還元ヘモグロビン量をＨＧＢｒとすると
ＨＧＢ＝ＨＧＢｏ＋ＨＧＢｒ  ……（６）
である。
【００５１】
また、第１波長での酸化および還元ヘモグロビンに対する吸光度をε１（等吸収なので）、第２波長での酸化および還元ヘモグロビンに対する吸光度をε２（等吸収なので）、第３波長での酸化および還元ヘモグロビンに対する吸光度をそれぞれε３ｏ，ε３ｒとする。
【００５２】
さらに、第１波長での吸収係数をＡ１，散乱係数をＳ１、第２波長での吸収係数をＡ２，散乱係数をＳ２、第３波長での吸収係数をＡ３，散乱係数をＳ３とし、各波長について規格化された濃度プロファイルのピーク高さをそれぞれ、ｈ１，ｈ２，ｈ３、幅をｗ１とすると、式（１）と同様にして、
ｌｏｇ（１−ｈ１）＝−ｋ（Ａ１＋Ｓ１）ｗ１  ……（７）
ｌｏｇ（１−ｈ２）＝−ｋ（Ａ２＋Ｓ２）ｗ１  ……（８）
ｌｏｇ（１−ｈ３）＝−ｋ（Ａ３＋Ｓ３）ｗ１  ……（９）
となり、式（７），（８）よりＡ１，Ａ２，Ｓ１，Ｓ２は決定する。
【００５３】
一方、Ｓ３は、Ｓ１，Ｓ２と同様に、血液のヘマトクリットＨＣＴに比例すると考えられ、
Ｓ３＝σ３・ＨＣＴ  ……（１０）
として決定される。
従って、式（９），（１０）からＡ３も求まる。
【００５４】
ところで、
Ａ３／Ａ１＝（ε３ｏ・ＨＧＢｏ＋ε３ｒ・ＨＧＢｒ）／（ε１・ＨＧＢ）……（１１）
ε３ｒ＞＞ε３ｏであるから
0004072240.tif 000003
となる（ａ＝ε３ｒ／ε１）。
【００５５】
酸素化率の定義から
0004072240.tif 000004
となり、酸素化率が算出される。
なお、静脈の酸素化率の臨床的な意義は、現時点では動脈血の酸素飽和度ほど明確ではない。しかし、動脈の酸素飽和度と静脈の酸素飽和度の差が実際に消費される酸素量であり、静脈の酸素飽和度は、生体の酸素の予備量を反映していると考えられる。本発明を契機にその臨床的有用性はますます具体的に明らかにされると期待される。
【００５６】
【発明の効果】
この発明によれば、得られた複数の画像について同一血管部位を解析しているので、血管幅や血液成分濃度や血液成分濃度比などをばらつき要因少なく測定できる。また、生体の一部を経時的に複数回撮像すればそれら画像から被検者の状態の詳細な経時変化まで観察することができる。また、撮像された画像を使って生体の一部の特徴を抽出して比較することにより、別途特別な機構を必要とすることなく同一血管部位を特定することができる。
【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要部を示す断面図である。
【図４】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５】この発明の実施例の他の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施例により得られる画像例を示す説明図である。
【図７】この発明の実施例により得られる画像例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施例の画像の濃度プロファイルを示す説明図である。
【図９】この発明の実施例の正規化された濃度プロファイルを示す説明図である。
【図１０】この発明の実施例の正規化された他の濃度プロファイルを示す説明図である。
【図１１】この発明の実施例の光源の正面図である。
【図１２】この発明の実施例の表示例を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施例の他の表示例を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施例のさらに他の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  検出部
２  解析部
１１  光源部
１２  撮像部
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  入力部
【図１】
0004072240.tif 000005
【図２】
0004072240.tif 000006
【図３】
0004072240.tif 000007
【図４】
0004072240.tif 000008
【図５】
0004072240.tif 000009
【図６】
0004072240.tif 000010
【図７】
0004072240.tif 000011
【図８】
0004072240.tif 000012
【図９】
0004072240.tif 000013
【図１０】
0004072240.tif 000014
【図１１】
0004072240.tif 000015
【図１２】
0004072240.tif 000016
【図１３】
0004072240.tif 000017
【図１４】
0004072240.tif 000018