KR20220134576A - 혈관 검지 장치 및 그 방법 - Google Patents

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장기영
타카미자와 아츠스시
이이나가 카즈야
이준형
남궁각
이열호
정원종
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Abstract

측정 최적 배치 혈관을 특정하는 것이 가능한 장치 및 방법을 제공한다. 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 작은 제1 파장의 광과, 제1 파장보다 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 큰 제2 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 광을 조사하는 제1 조사부와, 헤모글로빈에 의한 흡수가 작은 제3 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 광을 조사하는 제2 조사부와, 제1 조사부 및 제2 조사부에 의한 광의 조사 위치에서 소정 간격을 두고, 혹은, 연속적인 위치에서의 피검체에서 방출되는 1 이상의 위치의 광 강도를 검출하는 광 강도 검출부와, 제1 파장 및 제2 파장의 일방 혹은 쌍방의 복수의 파장의 광 강도에서 혈관 깊이 정보를 산출하고, 제1 파장 및 제3 파장의 일방 혹은 쌍방의 1 이상의 파장의 광 강도에서 혈관 각도 정보를 산출하고, 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보에 기반하여, 측정에 적합한 위치를 판단하는 제어부를 가지는 혈관 검지 장치.

Description

혈관 검지 장치 및 그 방법
본 발명은 혈관 검지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
식후 고지혈증은 동맥 경화의 리스크 팩터(risk factor)로서 주목받고 있다. 비공복 시의 중성 지방 농도가 높아지면, 관동맥 질환의 이벤트 발증 리스크가 높아지는 것이 보고되어 있다.
식후 고지혈증의 진단은 식후 6~8시간의 혈중의 지질 농도 변화를 관측할 필요가 있다. 즉, 식후의 고지혈 상태를 계측하기 위해서는 피검자를 6~8시간 구속하고, 여러 차례의 채혈이 필요하다. 그 때문에, 식후 고지혈증의 진단은 임상 연구의 영역을 벗어나지 않으며, 식후 고지혈증의 진단을 임상 현장에서 실시하는 것은 현실적이지 않았다.
이러한 과제를 해결하는 수법이 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 특허 문헌 1의 수법에 의하면, 비침습 지질 계측에 의해, 채혈을 없앨 수 있다. 이에 따라 의료 기관뿐만 아니라 가정에서도 혈중 지질을 계측할 수 있게 된다. 즉각적인 데이터 취득을 가능하게 함으로써, 시간적으로 연속적인 혈중 지질을 계측하는 것이 가능해진다.
국제 공개 제2014/087825호 공보
종래의 혈관 위치 탐색 수법은 2차원적인 탐색이다. 그렇지만, 생체에 대한 비침습 지질 계측에 있어서는, 혈관과 표피 사이에 복수의 조직이 걸쳐 있어, 조직의 두께에 따라서는 혈관 중의 성분 측정에 적합하지 않은 경우도 많이 있다. 이러한, 조직의 두께를 고려한 혈관의 깊이를 얻을 수 있는 측정 위치가 적합한 지질 계측의 부위라고 할 수 있다.
또한, 생체에 대한 비침습 지질 계측에 있어서는, 혈관과 평행하게 투수광부를 배치하는 경우도 존재한다. 따라서 최적의 혈관 위치와는 장치에 대한 상대 각도도 포함한 배치도 포함한다.
본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 비침습적으로 혈중 성분을 계측하기 위한 적합한 계측 부위를 검출하는 것이 가능한 혈관 검지 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 혈관 검지 장치는 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 작은 제1 파장의 광과, 제1 파장보다 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 큰 제2 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 광을 조사하는 제1 조사부와, 헤모글로빈에 의한 흡수가 작은 제3 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 광을 조사하는 제2 조사부와, 제1 조사부 및 제2 조사부에 의한 광의 조사 위치에서 소정 간격을 두고, 혹은, 연속적인 위치에서의 피검체에서 방출되는 1 이상의 위치의 광 강도를 검출하는 광 강도 검출부와, 제1 파장 및 제2 파장의 일방 혹은 쌍방의 복수의 파장의 광 강도에서 혈관 깊이 정보를 산출하고, 제1 파장 및 상기 제3 파장의 일방 혹은 쌍방의 1 이상의 파장의 광 강도에서 혈관 각도 정보를 산출하고, 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보에 기반하여, 측정에 적합한 위치를 판단하는 제어부를 가진다.
본 발명의 혈관 검지 방법은 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 작은 제1 파장의 광과, 제1 파장보다 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 큰 제2 파장의 광과, 헤모글로빈에 의한 흡수가 작은 제3 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 조사하고, 광의 조사 위치에서 소정 간격을 두고, 혹은, 연속적인 위치에서의 피검체에서 방출되는 1 이상의 위치의 광 강도를 검출하고, 제1 파장 및 제2 파장의 일방 혹은 쌍방의 복수의 파장의 광 강도에서 혈관 깊이 정보를 산출하고, 제1 파장 및 제3 파장의 일방 혹은 쌍방의 1 이상의 광 강도에서 혈관 각도 정보를 산출하고, 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보에 기반하여, 측정에 적합한 위치를 판단한다.
본 발명의 혈관 검지 장치 및 방법에 의하면, 비침습 혈액 계측에 있어서의 측정값의 정확성, 정밀성 등의 정밀도의 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 실시 형태의 혈관 검지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3A는 방향 조정부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3B는 방향 조정부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 혈중 지질에 의한 광의 산란을 나타내는 도면이다.
도 5는 피부와 혈관을 간이적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 유효 감쇠 계수의 변동 계수와 혈관 위치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7A는 혈관 깊이 정보를 나타내는 연산식과 혈관 깊이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7B는 혈관 깊이 정보를 나타내는 연산식과 혈관 깊이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8A는 수평 방향의 혈관 배치 정보를 나타내는 연산식과 배치 각도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8B는 수평 방향의 혈관 배치 정보를 나타내는 연산식과 배치 각도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9A는 모의 생체와 장치의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 9B는 모의 생체와 장치의 배치 관계를 나타내는 도면이다.
도 10A는 인간 지방 부하 시험에 있어서의 혈중 지질량과 측정값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10B는 인간 지방 부하 시험에 있어서의 혈중 지질량과 측정값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태의 지질 계측 처리의 흐름도이다.
도 12A는 오류 판정 기능의 검증을 수행한 도면이다.
도 12B는 오류 판정 기능의 검증을 수행한 도면이다.
이하, 실시 형태인 혈관 검지 장치 및 그 방법에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 실시 형태의 혈관 검지 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2는 실시 형태의 혈관 검지 장치의 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시 형태의 혈관 검지 장치(1)는 제1 조사부(2)와, 제2 조사부(3)와, 광 강도 검출부(4)와, 제어부(5)와, 통지부(6)를 가진다.
제1 조사부(2)는 생체의 소정의 부위의 생체 외에서 생체 내를 향해, 소정의 조사 위치(21)에 광을 조사하기 위한 광원(22)을 가진다. 광원(22)은 조사하는 광의 파장을 조정할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 광원(22)은 광 강도 제어기(55)에 의해 조사 강도를 조정할 수 있다. 광원(22)은 파장 범위를 혈장의 무기물에 의해 광이 흡수되는 파장 범위 이외로 조정할 수 있다. 광원(22)은 혈액의 세포 성분에 의해 광이 흡수되는 파장 범위 이외로 조정할 수 있다. 여기서, 혈액의 세포 성분이란 혈중의 적혈구, 백혈구 및 혈소판이다. 혈장의 무기물이란 혈중의 물 및 전해질이다.
실시 형태의 제1 조사부(2)는 후술하는 제어부(5)에 의한 유효 감쇠 계수(μeff)의 산출 방법에 따라, 광의 연속적인 조사나 광의 펄스 형상의 조사 등의 광을 조사하는 시간의 길이를 임의로 조정할 수 있다.
제1 조사부(2)는 파장이 고정된 광원(22)을 이용할 수 있다. 제1 조사부(2)는 파장이 다른 복수의 광원 혹은 복수의 파장의 광을 혼합한 것일 수 있다. 제1 조사부(2)는, 예를 들면, 형광등, LED, 레이저, 백열등, HID, 할로겐 램프 등이다. 제1 조사부(2)의 조도는 광 강도 제어기(55)에 의해 제어되지만, 제어부(5)에 의해 제어될 수도 있다.
실시 형태에서는, 광원(22)은 LED(Light Emitting Diode)이다. 도 3A, 도 3B에 나타낸 바와 같이, 광원(22)은 LED로부터의 조사광의 직선성을 높이기 위한 방향 조정부(23)를 가진다. 광원(22)에 LED를 그대로 이용한 경우에는 조사 시에 있어서의 확산이, 소위 외란 광과 마찬가지로, 측정값에 오차를 줄 가능성이 있다. 또한, 조사광이 생체 표면에서 확산하기 때문에, 피부 등의 정맥과 광원 사이에 존재하는 물질의 영향을 받게 된다.
도 3A에 나타낸 바와 같이, 실시 형태의 조사부(2)는 광원(22)의 LED의 발광면에, 방향 조정부(23)로서 렌즈(23A)를 구비한다. 이에 따라, 광원(22)의 LED에서 방출되는 확산 성분을 경감하고, 광의 직진성을 높인다.
또한, 실시 형태에서는, 방향 조정부(23)에 렌즈(23A)가 구비되는 양태에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 조사부(2)는 방향 조정부(23)로서, 도 3B에 나타내는 핀홀(23B) 등을 구비함으로써 광의 직선성을 높여도 좋다.
실시 형태의 광원(22)은 서로 다른 제1 파장의 광 및 제2 파장의 광을 조사한다. 제1 파장의 광은 혈관 깊이를 검지하기 위한 블랭크 정보 및 혈류 정보를 검지하기 위한 광이다. 제2 파장의 광은 혈관까지의 조직 두께를 검지하기 위한 광이다.
제1 파장의 광은 혈액이나 피부 혹은 근육 등의 영향이 적은 파장이 바람직하고, 일반적으로 생체의 창이라고 불리는 파장 영역, 즉 800nm±50nm(즉, 750nm 이상 850nm 이하)의 파장 영역의 광인 것이 바람직하다.
제2 파장의 광은 헤모글로빈이나 물 등의 흡수가 강해지는 파장이 바람직하다. 즉, 제2 파장의 광은 헤모글로빈을 타겟으로 하는 경우에는 500nm 이상 600nm 이하의 광인 것이 바람직하고, 물을 타겟으로 하는 경우에는 900nm 이상 1200nm 이하의 광인 것이 바람직하다.
제2 조사부(3)는 생체의 소정의 부위의 생체 외에서 생체 내를 향해, 소정의 조사 위치(31)에 광을 조사하기 위한 광원(32)을 가진다. 광원(32)은 조사하는 광의 파장을 조정할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 광원(32)은 광 강도 제어기(55)에 의해 조사 강도를 조정할 수 있다. 광원(32)은 파장 범위를 혈장의 무기물에 의해 광이 흡수되는 파장 범위 이외로 조정할 수 있다. 광원(32)은 혈액의 세포 성분에 의해 광이 흡수되는 파장 범위 이외로 조정할 수 있다. 여기서, 혈액의 세포 성분이란 혈중의 적혈구, 백혈구 및 혈소판이다. 혈장의 무기물이란 혈중의 물 및 전해질이다.
제2 조사부(3)는 광 강도 검출부(4)에 대하여, 제1 조사부(2)의 반대측에 위치하는 것이 좋다. 이에 따라, 제1 조사부(2)와 제2 조사부(3)의 2 방향에서 광을 생체를 향해 조사하게 된다.
광 강도 검출부(4)는 복수의 광 강도 검출부(4: 41, 42, 45, 46)를 포함하며, 어느 정도의 길이가 있다. 한 방향에서의 광의 조사만의 경우에는 배치에 관하여 광조사 측에 가까운 광 강도 검출부(4)의 정보만을 정확하게 검출하는 경우가 있다. 광 강도 검출부(4)의 양측이 혈관에 대하여 정확하게 배치되어 있음을 확인하기 위해서는 2 방향에서의 광의 응답을 보는 것이 바람직하다.
제2 조사부(3)는 후술하는 제어부(5)에 의한 유효 감쇠 계수(μeff)의 산출 방법에 따라, 광의 연속적인 조사나 광의 펄스 형상의 조사 등의 광을 조사하는 시간의 길이를 임의로 조정할 수 있다.
제2 조사부(3)는 파장이 고정된 광원(32)을 이용할 수 있다. 제2 조사부(3)는 파장이 다른 복수의 광원 혹은 복수의 파장의 광을 혼합한 것일 수 있다. 제2 조사부(3)는, 예를 들면, 형광등, LED, 레이저, 백열등, HID, 할로겐 램프 등이다. 제2 조사부(3)의 조도는 광 강도 제어기(55)에 의해 제어되지만, 제어부(5)에 의해 제어될 수도 있다.
실시 형태에서는, 광원(32)은 LED(Light Emitting Diode)이다. 광원(22)과 마찬가지로, 광원(32)은 LED로부터의 조사광의 직선성을 높이기 위한 방향 조정부(33)를 가진다(미도시). 광원(32)에 LED를 그대로 이용한 경우에는 조사 시에 있어서의 확산이, 소위 외란 광과 마찬가지로, 측정값에 오차를 줄 가능성이 있다. 또한, 조사광이 생체 표면에서 확산하기 때문에, 피부 등의 정맥과 광원 사이에 존재하는 물질의 영향을 받게 된다.
제1 조사부(2)와 마찬가지로, 실시 형태의 제2 조사부(3)는 발광면에, 방향 조정부로서 렌즈를 구비하여도 되고, 핀홀 등을 구비할 수 있다.
실시 형태의 광원(32)은 제3 파장의 광을 조사한다. 제3 파장의 광은 혈관 깊이를 검지하기 위한 블랭크 정보 및 혈류 정보를 검지하기 위한 광이다.
제3 파장의 광은 혈액이나 피부 혹은 근육 등의 영향이 적은 파장이 바람직하고, 일반적으로 헤모글로빈의 흡수를 가지지 않는 파장(650nm 이상)이 바람직하다. 또한, 제3 파장의 광은 물을 흡수하지 않는 파장(900nm 이하)인 것이 바람직하다.
광 강도 검출부(4)는 생체에서 생체 외로 방출되는 광을 수광하여, 그 광 강도를 검출한다. 복수의 광 강도 검출부(4: 41, 42, 45, 46)를 이용하는 경우에는 광 강도 검출부(4: 41, 42)는 조사 위치(21)에서 각각 다른 거리에 설치된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 실시 형태에서는, 조사 위치(21)에서 소정의 간격으로 동일면 상에서 또한 직선 형상으로, 제1 광 강도 검출부(41) 및 제2 광 강도 검출부(42)가 순서대로 나열된다. 광 강도 검출부(4)는 포토 다이오드나 CCD나 CMOS일 수 있다.
또한, 광 강도 검출부(4: 45, 46)는 조사 위치(31)에서 각각 다른 거리에 설치된다. 실시 형태에서는, 조사 위치(31)는 조사 위치(21)에 대해, 광 강도 검출부(4)를 끼워 반대측에 설치된다. 조사 위치(31)에서 소정의 간격으로 동일 평면 상에서 또한 직선 형상으로, 제3 광 강도 검출부(46) 및 제4 광 강도 검출부(45)가 순서대로 나열된다.
광 강도 검출부(4)에서 수광한 광은 광전류로 변환되고, 이 광전류는 광 강도 증폭부(56)에서 증폭되고, CPU(51)로 처리된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시 형태에서는, 조사 위치(21)에서 제1 광 강도 검출부(41)에 의한 제1 검출 위치(441)까지의 거리를 제1의 조사 검출간 거리(ρ1)로 하고, 조사 위치(21)에서 제2 광 강도 검출부(42)에 의한 제2 검출 위치(442)까지의 거리를 제2의 조사 검출간 거리(ρ2)로 한다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 조사 위치(31)에서 가장 가까운 검출 위치(446)까지의 거리를 제3 검출 거리(ρ6)로 하고, 조사 위치(31)에서 2번째로 가까운 검출 위치(445)까지의 거리를 제4 검출 거리(ρ5)로 한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 광을 생체에 조사하는 조사 위치(21)와, 생체 중의 혈액(도면 중의 E)에서 방출되는 광 강도를 검출하는 검출 위치(44) 사이에 소정의 거리(ρ)를 설치한다. 소정의 거리(ρ)를 설치함으로써, 조사한 광(도면 중의 A)이 생체 표면 및 표면 근방의 산란체에 의해 반사되어 직접적으로 생체에서 방출되는 광(도면 중의 B)의 영향을 억제한다. 조사한 광이 혈액이 존재하는 깊이에 도달한 후, 혈액 중의 지질(도면 중의 D)에 의해 광이 반사된다.
도 4는 도 1에 나타낸 것과 같은 조사 위치(31)에 관해서도 성립된다.
또한, 복수의 검출 위치(441, 442, 445, 446) 등을 설치하는 경우의 배열은 조사 위치(21, 31)에서 각각 다른 거리에 배치된다면 직선 형상으로 한정되는 것이 아니고, 원 형상, 파 형상, 지그재그 형상 등, 적절히 선택할 수 있다. 또한, 조사 위치(21, 31)에서 검출 위치(441, 442, 445, 446) 등까지의 제1 조사 검출간 거리(ρ1)나 제2 조사 검출간 거리(ρ2)나 제3 조사 검출간 거리(ρ6)나 제4 조사 검출간 거리(ρ5), 검출 위치(441, 442)간, 검출 위치(445, 446)간의 간격은 일정한 간격으로 한정되는 것이 아니며, 연속적일 수도 있다.
다음에, 혈관 검지 장치(1)의 제어계의 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 실시 형태의 혈관 검지 장치(1)의 블럭도이다. 시스템 버스(52)를 통해, CPU(Central Processing Unit:51), ROM(Read Only Memory:53), RAM(Random Access Memory:54), 광 강도 제어기(55), 광 강도 증폭부(56), 기억부(57), 외부 I/F(Interface:58), 제1 조사부(2), 제2 조사부(3), 광 강도 검출부(4), 및 통지부(6)가 접속된다. CPU(51)와 ROM(53)과 RAM(54)과 광 강도 제어기(55)와 광 강도 증폭부(56)로 제어부(콘트롤러: 5)를 구성한다.
ROM(53)은 CPU(51)에 의해 실행되는 프로그램이나 역치 값을 미리 기억한다.
RAM(54)은 CPU(51)가 실행하는 프로그램을 전개하는 에리어와, 프로그램에 의한 데이터 처리의 작업 영역이 되는 워크 에리어 등의 다양한 메모리 에리어 등을 가진다.
광 강도 제어기(55)는 제1 조사부(2) 및 제2 조사부(3)에서 조사하는 광의 조사 강도를 조정한다.
광 강도 증폭부(56)는 검출 위치(441, 442, 445, 446)의 광 강도 검출부(4: 41, 42, 45, 46)에서 수광했을 때에 발생하는 광전류를 증폭하는 증폭 회로를 가진다.
기억부(57)는 검지·산출된 광 강도 등이나 유효 감쇠 계수(μeff) 등의 데이터를 기억한다. 기억부(57)는 HDD(Hard Disk Drive)나, 플래시 메모리나, SSD(Solid State Drive) 등의 비휘발성으로 기억하는 내부 메모리일 수 있다.
외부 I/F(58)는, 예를 들면 클라이언트 단말(PC) 등의 외부 장치와 통신하기 위한 인터페이스이다. 외부 I/F(58)는 외부 장치와 데이터 통신을 하는 인터페이스일 수 있고, 예를 들면, 외부 장치에 로컬로 접속하는 기기(USB 메모리 등)일 수도 있고, 네트워크를 통해 통신하기 위한 네트워크 인터페이스일 수도 있다.
제어부(5)는 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)에 의해 검출된 광 강도에 근거해 생체 내에 있어서의 혈관 배치 정보(예를 들면, 혈관 깊이 정보나 혈관 각도 정보)를 산출한다. 혈관 배치 정보는 소정의 파장의 조사광에 있어서의 광 강도 검출부(4)의 검출 강도에 근거해 산출된다. 실시 형태에서는, 혈관 배치 정보는 광원(22)의 조사광의 파장이 제1 파장 및 제2 파장, 및 광원(32)의 조사광 파장이 제3 파장에 있어서의 광 강도 검출부(4)의 검출 강도에 근거해 산출된다.
광 강도 검출부(4)에서 얻을 수 있는 광 강도는 광 강도 검출부에서 검출된 제1 파장 및 제2 파장 및 제3 파장의 조사에 대응한 각각의 검출된 광 강도(I1λ, I2λ,…, Inλ)이다. 여기서, λ는 조사광의 파장이며, n는 광 강도 검출부(4)의 수이다. 본 실시 형태에서는 n는 4이다.
또한, 광 검출 강도부(4)에서 얻을 수 있는 광 강도는 흡수와 산란의 정보가 혼재한 유효 감쇠 계수(μeff)이다.
실시 형태에 있어서의 제어부(5)는 광 강도비 또는 광 강도차를 산출한다.
제어부(5)는 광 강도 검출부(4)에 의해 검출되고, 광 강도 증폭부(56)에서 증폭된 복수 위치의 광 강도의 대수를 취하여 유효 감쇠 계수(μeff)를 산출한다. 제어부(5)는 조사한 광이 검출 위치(44)까지의 거리를 멀게 함에 따라 수광 강도가 감쇠되어 가는 현상에 근거해 유효 감쇠 계수(μeff)를 산출한다.
제1 조사부(2), 또는, 제2 조사부(3)에서 연속광을 조사하고, 제어부(5)는 광 강도 검출 위치(44)에서 검출된 광 강도에 기반하여, 광 조사부와 광 강도 검출부 사이의 거리(ρ)(제1~제4 조사 검출간 거리)와, ρ의 제곱과 광 강도(R(ρ))의 곱에서 유효 감쇠 계수(μeff)를 산출한다(수학식 1).
Figure pct00001
유효 감쇠 계수(μeff)는 광 조사부와 광 강도 검출부 사이의 거리(ρ)(제1~제4 조사 검출간 거리)나 조사광의 파장(제1~제3 파장)에 의존한다. 또한, 제어부(5)에 의한 유효 감쇠 계수(μeff)의 산출 방법은 상기의 산출법에 의한 것에 한정되지 않는다.
유효 감쇠 계수(μeff)는 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 흡수 계수(μa)도 포함한다.
Figure pct00002
헤모글로빈의 흡수가 큰 제2 파장을 이용했을 때에는 상대적으로 흡수 계수(μa)가 커지기 때문에, 유효 감쇠 계수(μeff)는 헤모글로빈의 흡수에 의존한다.
계측 대상이 되는 혈액은 피부 조직 등과 달리, 혈관 내를 유동하고 있다. 이 혈류에 의해 얻을 수 있는 동적 파라미터를 혈류 정보로 정의한다. 실시 형태에서는, 분석에 있어서 일정 시간 계측함으로써, 혈류 정보를 산출하고, 혈관 위치를 판정한다.
혈류 정보는 생체 내 물질에 대한 흡수가 작은, 혹은, 거의 없는 파장(제1 파장 또는 제3 파장)를 사용하여 얻어진 정보이다. 이것은, 운동에 의한 근육의 수축이나, 혈류량의 변동의 영향을 억제하고, 혈액의 유무를 정성적으로 판단하는 것을 목적으로 하고 있다.
제어부(5)는 표준 편차나, 브라운 운동이나, 자기 상관 함수나, 주파수 해석이나, 스페클이나, 도플러 시프트나, 레이놀즈 수나, 혈류량이나, 혈액량이나, 맥동 폭 등을 이용하여 분석하고, 혈액의 움직임을 계측하는 지표인 혈류 정보를 산출한다. 제어부(5)는 광 강도의 계측 시간을 20sec 이하로 하고, 이 계측 시간 내에 있어서의 광 강도의 시간 변동에서 혈류 정보를 산출할 수 있다.
종전에는, 계측 대상 부위를 계측함에 있어, 시간에 의한 계측값의 변동량에는 주목하지 않고, 평균화시킨 값을 채용하고 있었다. 그렇지만, 혈액 계측에 있어서 정맥 등의 혈액이 풍부한 부위나 밀집하고 있는 부위를 계측한 편이, 혈액 정보가 많이 포함되기 때문에, 노이즈 요인이 적어진다. 비침습 계측에 있어서, 입사한 광이 정맥을 투과했는지 여부를 판단하려면 혈류에 의해 얻을 수 있는 정보를 취득하는 것이 바람직하다.
예를 들면 맥박 계측 등에서는 심박에 의한 주기성을 계측하기 위해, 동맥이 바람직하다고 여겨진다. 그렇지만, 정맥을 계측 대상으로 하는 실시 형태의 경우, 상기와 같은 주기성은 확인되지 않는다. 그 때문에, 최적 계측 부위의 위치 결정은 일정 시간 내에 있어서의, 혈류에 의한 수광 강도의 시간 변화의 불균형을 계측하는 것이 바람직하다.
즉, 박동의 주기(0.5~2.0Hz 정도)가 관측되는 경우는 혈액의 존재가 확인되나, 정맥 이외의 정보도 많이 포함된다고 판단할 수 있다. 한편, 박동의 주기를 볼 수 없고, 주기성이 없는 혈류 정보가 정맥의 위치를 나타내는(적어도 정맥 정보에 의존하고 있다) 정보가 되고, 본 발명의 지질 계측에 적합한 생체의 부위라고 할 수 있다.
또한, 상기 정보를 구별하기 위해서는 광 강도 검출부의 샘플링 레이트는 10msec 이하가 바람직하고, 분해능은 16bit 이상이 바람직하다.
혈류 정보는 광 강도 검출부(4)에서 검출된 광 강도(I)의 시간 변동의 크기를 나타낸 변동 계수(CV), 및 유효 감쇠 계수(μeff)의 시간 변동의 크기를 나타낸 변동 계수(CV)를 포함한다.
제어부(5)는 산출된 광 강도의 시간 변화(시간 변동)에서, 광 강도의 변동 계수(CV)를 산출한다. 변동 계수(CV)에 대해서는, 예를 들면, 이하의 수학식 3에 의해 산출할 수 있다.
Figure pct00003
광 강도의 표준 편차는 이하의 수학식 4로 구해진다.
Figure pct00004
여기서, < >는 평균을 나타낸다.
변동 계수(CV)를 산출하기 위해 광 강도를 계측하는 시간을 1msec 이상 30sec 이하, 바람직하게는, 5msec 이상 25sec 이하, 더욱 바람직하게는 10msec 이상 20sec 이하로 하는 것이 좋다(또한, "sec"는 "초"의 약어이다).
제어부(5)는 제1 조사부(2)의 제1 파장의 조사광에 의한 유효 감쇠 계수(μeff) 또는 흡수 계수(μa)에서 혈관 깊이 정보를 산출한다(후술하는 연산식 1). 또한, 제어부(5)는 제1 조사부(2)의 제1 파장 및 제2 파장의 조사광에 의한 유효 감쇠 계수(μeff)와 흡수 계수(μa)에서 혈관 깊이 정보를 산출한다(후술하는 연산식 2).
제어부(5)는 제2 조사부(3)의 제3 파장의 조사광에 의한 광 강도(I)에서 혈관 각도 정보를 산출한다(후술하는 연산식 3). 또한, 제어부(5)는 제1 조사부(2)의 제1 파장의 조사광에 의한 유효 감쇠 계수(μeff)의 변동 계수(CV), 및 제2 조사부(3)의 제3 파장의 조사광에 의한 광 강도(I)의 변동 계수(CV)에서 혈관 각도 정보를 산출한다(후술하는 연산식 4).
그리고, 제어부(5)는 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보에서 혈관 배치를 판정한다.
실시 형태는, 혈관 깊이 정보를 탐색하는 장치·방법을 제공한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 광 조사 위치(21)와 광 검출 위치(44)까지의 평균적으로 광이 지나는 광로를 r로 한다. 또한, 표피·진피층의 두께를 d1, 혈관층의 두께(즉, 혈관의 굵기)를 d2로 한다.
산란 정보는 표피·진피층 및 혈관층에서 얻을 수 있다. 혈류 정보는 혈관층에서만 얻을 수 있다.
도 6은 사람 전완부의 정맥 바로 위에서의 측정을 거리(0)로 했을 때, 평행 어긋남 거리를 가로축으로, 혈류 정보로서 파장 810nm의 유효 감쇠 계수(μeff)의 변동 계수(CV)를 세로축으로 플롯한 것이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 변동 계수(CV)는 혈관의 바로 위에서 최대(도면 중의 0.0012 미만, 즉, 1.2% 미만)가 되는 경향이 있다.
제어부(5)는 혈류 정보로서 제1 파장의 유효 감쇠 계수(μeff)의 변동 계수(CV)가 너무 작은 경우에 측정 오류로서 검지한다.
측정 오류로서 인정되는 범위는 변동 계수(CV)가 0.5% 이하이다.
표피·진피층과 혈관층에 대한 광의 거동은 파장마다 다르다. 예를 들면, 제2 파장의 광은 혈관층을 통과했을 때에 매우 많은 흡수의 영향을 받는다. 제1 파장의 광은 표피·진피층과 혈관층에서 흡수의 영향은 변하지 않지만, 그 흡수의 영향의 대부분은 물의 흡수이다. 810nm의 광은 표피·진피층에서의 흡수가 거의 없다. 그러한 특성의 차이에서 깊이 정보를 산출한다.
유효 감쇠 계수(μeff)는 제1 광 강도 검출부(41) 및 제2 광 강도 검출부(42)가 검출한 광 강도에서 상기의 수학식 1에 의해 구할 수 있다.
제어부(5)는 혈관 깊이 정보를 제1 조사부(2)의 제1 파장(810nm) 및 제2 파장(970nm)의 조사광에 의해 얻어진 광 강도에서 얻어진 유효 감쇠 계수에 의해, 하기 수학식 5의 연산식 1에 의해 산출한다. 계산 결과를 도 7A에 나타낸다.
하기 수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보의 산출의 실증을 위해, 고체 모의 생체(고체 팬텀)의 표면에서 깊이 일정한 조건으로 중공 형상의 구멍을 뚫은 혈관 팬텀을 이용하여 실험을 수행하였다. 도 7A에, 하기 수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보와 혈관 팬텀의 혈관 구멍의 깊이(혈관 깊이)의 관계를 나타내었다.
Figure pct00005
수학식 5에서, 혈관 깊이는 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보에 비례하고, μeff는 유효 감쇠 계수인 것을 나타내고, 우상 첨자(810, 970)는 파장(nm)을 나타낸다(즉, 수학식 1에서 조사광의 파장 970nm와 810nm의 경우에 얻어진 유효 감쇠 계수인 것을 나타낸다). 또한, μa는 흡수 계수인 것을 나타내고, 우상 첨자(810, 970)는 파장(nm)을 나타낸다(즉, 수학식 1과 수학식 2에서 조사광의 파장 970nm와 810nm의 경우에 얻어진 흡수 계수인 것을 나타낸다). 810nm는 제1 조사부(2)의 제1 파장이며, 970nm는 제1 조사부(2)의 제2 파장이다.
도 7A에서, 수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 본 발명자들이 실제로 지방 부하 시험을 수행하여, 그 생체 측정에서 얻어진 범위인 1.4＜(연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보)＜2.0로 하는 것이 바람직하다. 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 광 강도 또는 수광 거리에 따라 적정 범위를 변경하는 것이 보다 바람직하다.
도 12A와 도 12B는 지질을 측정하고 있는 혈관의 측정 적성을 알아보기 위해, 지방 부하 시험을 실시하고, 가로축에 혈중 지질 농도, 세로축에 파장 810nm(제1 파장)를 이용하여 상기 특허 문헌 1(국제 공개 제2014/087825호 공보)에 기재된 수법에 기초하여 지질 농도와의 상관을 확인한 도면이다. 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보의 범위를 1.4＜(연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보)＜2.0의 경우의 측정만을 성공 측정으로 하고, 그 이외의 측정을 오류로서 제외하면, 광학적 수법과 채혈 수법의 측정값의 상관을 나타내는 R2 곱값이 0.788(도 12B)로 좋아지고 있다.
수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보에서 혈관 깊이(d1)를 이끄는 경우, 도 7A에 나타내는 하기의 비례 관계식(수학식 6)에서 혈관 깊이(d1)를 산출할 수 있다.
Figure pct00006
또한, 제어부(5)는 혈관 깊이 정보를 제1 조사부(2)의 제1 파장(810nm) 및 제2 파장(505nm)의 조사광에 의해 얻어진 광 강도에서 얻어진 유효 감쇠 계수에 의해, 하기 수학식 7의 연산식 2에 의해 산출한다.
하기 수학식 7의 연산식 2에 의한 혈관 깊이 정보의 산출의 실증을 위해, 고체 모의 생체(고체 팬텀)의 표면에서 깊이 일정한 조건으로 중공 형상의 구멍을 뚫은 혈관 팬텀을 이용하여 실험을 수행하였다. 도 7B에, 하기 수학식 7의 연산식 2에 의한 혈관 깊이 정보와 혈관 팬텀의 혈관 구멍의 깊이(혈관 깊이)의 관계를 나타내었다.
Figure pct00007
수학식 7에서, 혈관 깊이는 연산식 2에 의한 혈관 깊이 정보에 비례하고, 유효 감쇠 계수(μeff)의 우상 첨자(505, 810)는 상기 광 파장(nm)을 나타낸다(즉, 수학식 1에서 조사광의 파장 505nm와 810nm의 경우에 얻어진 유효 감쇠 계수인 것을 나타낸다). 수학식 7의 우변의 분수의 분모(μ)에 있어서의 우하 첨자는 혈액의 흡수인 것을 나타내고, 우상 첨자(505, 810)는 상기 광 파장(nm)을 나타낸다(즉, 수학식 1과 수학식 2에서 조사광의 파장 505nm와 810nm의 경우에 얻어진 흡수 계수인 것을 나타낸다). 505nm는 제1 조사부(2)의 제2 파장이다. 810nm는 제1 조사부(2)의 제1 파장이다.
수학식 7의 μ의 첨자는 혈액의 흡수를 나타내고, 분수는 제1 파장의 혈액의 흡수와 제2 파장의 혈액의 흡수의 비를 나타내고, 일반적으로 그 범위는 하기 수학식 8로 나타난다.
Figure pct00008
수학식 7의 연산식 2에 의한 혈관 깊이 정보에서 혈관 깊이(d1)를 이끄는 경우, 도 7B에서 하기의 비례 관계식(수학식 9)에서 산출할 수 있다.
Figure pct00009
도 7B에서는, 수학식 7의 분모는 4.48이다.
또한, 제어부(5)에 의한 혈관 깊이 정보의 산출 방법은 산란 정보(유효 감쇠 정보)의 연산에 의한 깊이 정보 산출법이며, 상기의 계산법에 의한 것에 한정되지 않는다.
즉, 수학식 5, 및 수학식 7의 모두 이용하여도, 지질 측정에 있어서 정확하게 지질을 반영하는 값을 얻을 수 있는 혈관 깊이의 범위 외의 값을 오류로서 검지함으로써, 일정 범위 내의 깊이의 혈관으로 혈관 깊이 정보를 산출하는 것이 가능해진다.
제어부(5)는 변동 계수(CV)(혈류 정보)가 0.5% 이상이며, 또한, 수학식 5, 혹은, 수학식 7 등에 의해 나타나는 유효 감쇠 계수의 연산에 의한 혈관 깊이 정보가 혈관 팬텀을 이용한 실험 등에 의해, 미리 정해진 일정 범위 내(예를 들면 1.4보다 크고 2.0보다 작다)의 때에, 비침습 지질 계측에 있어서, 양호한 데이터가 취득할 수 있는 혈관의 깊이인 장소라고 판단한다.
또한, 제어부(5)는 혈관 각도 정보를 제2 조사부(3)의 제3 파장(660nm)의 조사광에 의해 얻어진 광 강도에 의해, 하기 수학식 10의 연산식 3에 의해 산출한다. 제어부(5)는 상기 수학식 5의 연산식 1과 하기 수학식 10의 연산식 3이 동시에 있는 범위를 채우는 경우에, 혈관 검지 장치(1)의 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)가 혈관 바로 위에 평행하게 배치되어 있는 것으로 판단한다.
Figure pct00010
즉, 제어부(5)는 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보에 기반하여, 수평 방향에 대하여 혈관 검지 장치(1)의 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향과 혈관의 방향이 평행하다고 판단한다.
수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보 및 하기 수학식 10의 연산식 3에 의한 혈관 각도 정보의 실증을 위해, 고체 모의 생체(고체 팬텀)의 표면에서 깊이 일정한 조건으로 중공 형상의 구멍을 뚫은 혈관 팬텀을 이용하여 실험을 수행하였다. 도 8A에, 하기 수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보와 혈관 팬텀의 혈관의 방향과 혈관 검지 장치(1)의 PD 배치 방향(광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향)의 어긋남 각도의 관계를 나타내었다. 도 8B에, 하기 수학식 10의 연산식 2에 의한 혈관 각도 정보와 혈관 팬텀의 혈관의 방향과 혈관 검지 장치(1)의 PD 배치 방향(광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향)의 어긋남 각도의 관계를 나타내었다.
연산식 1의 값이 어느 범위 내에 들어간 경우에, 제1 조사부(2) 측이 혈관의 바로 위에 배치되어 있음을 나타낸다.
혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보의 일방 혹은 쌍방에서 일정한 범위 내를 채우면, 제어부(5)는 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향과 혈관의 방향의 관계가 평행하게 혈관 검지 장치(1)가 배치되었다고 판단한다.
여기서 말하는 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향과 혈관의 방향의 관계에 있어서의 평행에는, 수평 방향 및 연직 방향이 있다.
도 9A는 혈관 검지 장치와 생체 내의 혈관의 관계를 상면에서 본 도면이며, 도 9B는 혈관 검지 장치와 생체 내의 혈관의 관계를 측면에서 본 도면이다. 도 9A에 나타낸 바와 같이, 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향과 혈관이 이루는 수평 방향으로 이루는 어긋남 각도(θh)가 존재한다. 어긋남 각도(θh)가 0인 경우에 수평 방향으로 평행하게 한다.
도 9B에 나타낸 바와 같이, 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향과 혈관이 이루는 연직 방향으로 이루는 어긋남 각도(θv)가 존재한다. 어긋남 각도(θv)가 0인 경우에 연직 방향으로 평행하게 한다.
상기 연산식 3에 의해, 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)의 배치 방향과 혈관의 방향이 평행인 것을 판별할 수 있다. 또한, 연산식 3만으로는 몰라도 상기 연산식 1도 포함하여 평행 여부를 판별할 수 있다. 이론으로서는 혈액이 있는 장소에서는 광 조사 위치로부터의 거리에 의한 감쇠가 크므로, 비를 취했을 때에 값이 작아지는 경향이 있다. 연산식 3이 너무 큰 경우, 제2 조사부 측이 혈관의 위에 배치되어 있지 않고, 연산식 1이 너무 작은 경우, 제1 조사부 측이 혈관의 위에 배치되어 있지 않게 되므로, 양쪽을 만족시키는 범위라면 혈관과 평행하게 배치되어 있게 된다. 연산식 3의 범위는 도 8B보다 팬텀의 실시예에 있어서는 0.47 이하이다.
제어부(5)는 상기 연산식 3의 값이, 혈관 팬텀을 이용한 실험 등에 의해, 미리 정해진 범위 내에 들어갔을 때에, 제2 조사부(3) 측의 광 검출 강도부(4: 45, 46)가 혈관의 바로 위에 배치되어 있는 것으로 판단한다.
제어부(5)는 상기 연산식 1 및 상기 연산식 3이 동시에 소정의 설정 범위에 들어가 있을 때에는, 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)가 혈관의 바로 위에 배치되어 있는 것으로 판단한다.
도 8A에서 수학식 5의 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 고체 모의 생체를 이용한 경우, (연산식 1)＞0.7로 하는 것이 바람직하다. 연산식 1에 의한 혈관 깊이 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 광 강도 또는 수광 거리 또는 대상물에 따라 적정 범위를 변경하는 것이 보다 바람직하다.
도 8B에서 연산식 3에 의한 혈관 각도 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 고체 모의 생체를 이용한 경우, (연산식 3)＜0.41로 하는 것이 바람직하다. 연산식 2에 의한 혈관 깊이 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 광 강도 또는 수광 거리 또는 대상물에 따라 적정 범위를 변경하는 것이 보다 바람직하다.
제어부(5)는 혈관 각도 정보를 제1 조사부(2)의 제1 파장(810nm) 및 제2 파장(660nm)의 조사광에 의해 얻어진 광 강도에서 얻어진 유효 감쇠 계수의 변동 계수와, 제2 조사부(3)의 제3 파장(660nm)의 조사광에 의해 얻어진 광 강도의 변동 계수에서, 하기 수학식 11의 연산식 4에 의해 산출할 수 있다. 제어부(5)는 하기 연산식 4가 있는 수치 범위를 충족하는 측정 범위에 있어서, 혈관 깊이가 거의 일정하다고 판단한다.
즉, 제어부(5)는 혈관 검지 장치(1)의 광 검출 강도부(4: 41, 42, 45, 46)가 연직 방향에 대하여 혈관과 평행하다고 판단한다.
Figure pct00011
수학식 11에서, 분자는 유효 감쇠 계수(μeff)의 변동 계수를 나타내고, 분모는 검출광 강도(I)의 변동 계수를 나타내고, 우상 첨자는 조사광의 파장을 나타낸다.
수학식 11의 연산식 4에 의한 혈관 각도 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 (연산식 4)＞1.5로 하는 것이 바람직하다. 연산식 4에 의한 혈관 각도 정보를 이용한 경우의 최적 범위는 광 강도 또는 수광 거리 또는 대상물에 따라 적정 범위를 변경하는 것이 보다 바람직하다.
수학식 11의 연산식 4에 의한 혈관 각도 정보의 실증을 위해, 인간 지방 부하 시험에 있어서, 실시 형태의 혈관 검지 장치에 있어서의 오류 판정 기능의 검증을 수행하였다. 우선, 정맥 가시화 장치를 이용하여 정맥이라고 판단한 장소에서 측정하고, 혈중 지질(TG)과 측정값의 상관 관계를 도 10A(오류 배제 전)에 나타낸다. 또한, 수학식 5(연산식 1)가 일정 범위 외의 점을 제외한 경우의 상관 관계를 도 10B(오류 배제 후)에 나타낸다. 도 10A, 도 10B에 나타낸 바와 같이, 오류 판정점을 제외함으로써, 채혈에 의한 혈중 지질 농도와 광학 계측에 의한 측정 결과의 상관을 나타내는 R2 곱값이 약 0.35에서 약 0.655로 좋아지고 있다.
실시 형태의 통지부(6)는 버저, 바이브레이터, 램프, 액정 화면 등이다. 제어부(5)가 혈관을 검지에 적합한 부위라고 판별한 경우에, 제어부(5)는 통지부(6)에 버저를 울리는, 진동시키는, 램프를 점등시키는, 또는 액정 화면에 표시한다. 이에 따라, 측정에 적합한 혈관 위치임을 사용자에게 통지한다.
실시 형태의 통지부(6)는 제어부(5)가 최적 혈관 배치가 아니라고 판단한 경우에 오류로서 사용자에게 고지한다. 통지의 방법은 버저를 울리는, 진동시키는, 램프를 점등시키는, 또는 액정 화면에 표시한다. 이에 따라 측정이 오류임을 사용자에게 통지한다.
이상과 같은 구성을 구비하는 실시 형태의 혈관 검지 장치(1)에 있어서, 미리 설정되어 있는 프로그램에 기반하여, 혈관 검지 장치(1)는 혈관 검지 처리를 실행한다. 도 11은 실시 형태의 혈관 검지 처리의 흐름도이다.
제1 조사부(2) 또는 제2 조사부(3)가 조사광의 직선성을 높이기 위한 방향 조정부를 가지는 차광판을 통해, 조사 위치(21)에 연속광을 조사한다(S 101).
제1 광 강도 검출부(41)가 제1의 검출 위치(441)에 있어서의 광 강도를 검출함과 동시에, 제2 광 강도 검출부(42)가 제2 검출 위치(442)의 광 강도를 검출한다. 제2 조사부(3)의 광에 대해서는 광 강도 검출부(46)가 제3 검출 위치(446)에 있어서의 광 강도를 검출함과 동시에, 광 강도 검출부(45)가 제4 검출 위치(445)의 광 강도를 검출한다(S 102).
제어부(5)는 광 검출 강도 검출부(4)에 의해 검출된 광 강도에 근거해 생체 내에 있어서의 유효 감쇠 계수(μeff)나 변동 계수(CV) 등의 혈류 정보를 산출한다(S 103).
예를 들면, 제어부(5)는 광 강도 검출부(4)에 의해 검출된 복수 위치의 광 강도의 대수를 취하여 유효 감쇠 계수(μeff)를 산출한다. 제어부(5)는 조사한 광이 검출 위치(44)까지의 거리를 멀게 함에 따라 산란에 의해 감쇠되어 가는 현상에 근거해 유효 감쇠 계수(μeff)를 산출한다.
제어부(5)는 광 강도(I)나 유효 감쇠 계수(μeff)나 변동 계수(CV) 등의 혈류 정보에 기반하여, 예를 들면, 수학식 5 및 수학식 7 및 수학식 10 및 수학식 11(즉, 연산식 1에서 4) 등에 의해 나타나는 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보 등의 혈관 배치 정보를 산출한다(S 104). 또한, 수학식 5, 수학식 7, 수학식 10, 수학식 11의 내용, 및 혈관 깊이 정보와 혈관 각도 정보의 산출법에 대해서는 상기하였다.
제어부(5)는 혈관 깊이 정보 및 혈관 각도 정보가 혈관 팬텀을 이용한 실험 등에 의해, 미리 정해진 일정 범위 내의 경우에 최적 혈관 위치라고 판별한다(S 105). 또한, 제어부(5)는 일정 범위 외의 경우에는 측정 오류라고 판정한다.
제어부(5)는 최적 혈관 배치라고 판별한 경우에, 통지부(6)에 램프를 점등시키는, 또는 액정 화면에 표시하는 통지 제어를 수행한다. 혹은 오류라고 판별한 경우에 마찬가지의 제어를 수행한다(S 106).
이상 설명한 것처럼, 본 실시 형태의 혈관 검지 장치 및 그 방법에 의하면, 검출광 강도 및 혈류 정보에 기반하여, 혈관의 배치가 혈관 중의 성분의 측정에 적합한지 여부를 판정하는 것이 가능해진다.
또한, 실시 형태의 혈관 검지 방법을 이용한 오류 판정법은 제어부에 의해 얻어진 수광 강도에 의한 연산 결과에서, 그 위치가 측정에 부적당한 경우에 그것을 통지부에 의해 고지한다.
다시 말하면 측정 위치가 혈액의 측정에 적합한지 여부를 판단 가능하게 된다.
또한, 실시 형태의 혈관 검지 장치 및 방법에 의하면, 측정 중에 측정값이 어긋난 경우에 그 측정을 무효한 측정으로 하고, 제외하는 것이 가능해진다. 만일 최적 계측 부위에서 측정할 수 없었던 경우에 있어서도 데이터의 신뢰성에 의문을 제기함으로써 그 측정을 제외할 수 있다.
[실시예]
이하에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되지 않는다.
인간 지방 부하 시험에 있어서, 본 실시예의 혈관 검지 장치에 있어서의 오류 판정 기능의 검증을 수행하였다. 우선, 정맥 가시화 장치를 이용하여 정맥이라고 판단한 장소에서 측정하고, 혈중 지질(TG)과 측정값의 상관 관계를 도 12A(오류 배제 전)에 나타낸다. 또한, 수학식 5가 일정 범위 외의 점을 제외한 경우의 상관 관계를 도 12B(오류 배제 후)에 나타낸다. 도 12A, 도 12B에 나타낸 바와 같이, 오류 판정점을 제외함으로써, 채혈에 의한 혈중 지질 농도와 광학 계측에 의한 측정 결과의 상관을 나타내는 R2 곱값이 0.788에서 0.869로 좋아지고 있다.
이상, 실시 형태를 설명하였지만, 이 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이 신규 실시 형태는 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 수행할 수 있다. 이 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 동시에, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
1 : 혈관 검지 장치
2 : 제1 조사부
3 : 제2 조사부
4 : 광 강도 검출부
5 : 제어부
6 : 통지부

Claims (7)

  1. 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 작은 제1 파장의 광과, 상기 제1 파장보다 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 큰 제2 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 광을 조사하는 제1 조사부와,
    헤모글로빈에 의한 흡수가 작은 제3 파장의 광을 상기 피검체의 소정 위치에 광을 조사하는 제2 조사부와,
    상기 제1 조사부 및 상기 제2 조사부에 의한 광의 조사 위치에서 소정 간격을 두고, 혹은, 연속적인 위치에서의 상기 피검체에서 방출되는 1 이상의 위치의 광 강도를 검출하는 광 강도 검출부와,
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 일방 혹은 쌍방의 복수의 파장의 광 강도에서 혈관 깊이 정보를 산출하고,
    상기 제1 파장 및 상기 제3 파장의 일방 혹은 쌍방의 1 이상의 파장의 광 강도에서 혈관 각도 정보를 산출하고,
    상기 혈관 깊이 정보와 상기 혈관 각도 정보에 기반하여, 측정에 적합한 위치를 판단하는 제어부를 가지는, 혈관 검지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장은 750nm 이상 850nm 이하이며, 상기 제2 파장은 500nm 이상 600nm 이하 또는 900nm 이상 1200nm 이하인 것을 특징으로 하는, 혈관 검지 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 파장은 650nm 이상인 것을 특징으로 하는, 혈관 검지 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 혈관 깊이 정보를 연산식 1 또는 연산식 2에 의해 산출하는, 혈관 검지 장치.
    [수학식 12]
    Figure pct00012

    연산식 1에서, μeff는 유효 감쇠 계수이며, λ1과 λ2는 상기 제1 파장이며, μa는 흡수 계수이다.
    [수학식 13]
    Figure pct00013

    연산식 2에서, μeff는 유효 감쇠 계수이며, λ3은 상기 제1 파장이며, λ4는 상기 제2 파장이며, μa는 흡수 계수이다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 혈관 각도 정보를 연산식 3 또는 연산식 4에 의해 산출하는, 혈관 검지 장치.
    [수학식 14]
    Figure pct00014

    연산식 3에서, In(n는 상기 광 강도 검출부의 수)는 제n 의 광 강도 검출부에서 검출된 광 강도며, λ5는 상기 제3 파장이다.
    [수학식 15]
    Figure pct00015

    연산식 4에서, 분자는 유효 감쇠 계수(μeff)의 변동 계수(CV)이며, 분모는 광 강도(In)(n는 상기 광 강도 검출부의 수)의 변동 계수(CV)이며, λ6은 상기 제3 파장이며, λ7은 상기 제1 파장이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사부는 조사면에 조사광의 직진성을 높이기 위한 방향 조정부를 가지며,
    상기 방향 조정부는 핀홀 또는 렌즈를 가지는 것을 특징으로 하는, 혈관 검지 장치.
  7. 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 작은 제1 파장의 광과, 상기 제1 파장보다 헤모글로빈 또는 물에 의한 흡수가 큰 제2 파장의 광과, 헤모글로빈에 의한 흡수가 작은 제3 파장의 광을 피검체의 소정 위치에 조사하고,
    상기 광의 조사 위치에서 소정 간격을 두고, 혹은, 연속적인 위치에서의 상기 피검체에서 방출되는 1 이상의 위치의 광 강도를 검출하고,
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 일방 혹은 쌍방의 복수의 파장의 광 강도에서 혈관 깊이 정보를 산출하고,
    상기 제1 파장 및 상기 제3 파장의 일방 혹은 쌍방의 1 이상의 광 강도에서 혈관 각도 정보를 산출하고,
    상기 혈관 깊이 정보와 상기 혈관 각도 정보에 기반하여, 측정에 적합한 위치를 판단하는, 혈관 검지 방법.
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