生物信号测量系统和生物信号测量装置制造方法

生物信号测量系统和生物信号测量装置制造方法
【专利摘要】一种生物信号测量系统，包括：光发射器，其发射具有N种不同波长的光束，其中N是4以上的整数；光接收器，其根据接收到的已穿过活组织或从活组织反射的所述N种光束的光强度来相应地输出N种信号；第一计算部，其根据所述N种信号获取N种光衰减；第二计算部，其根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，其根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，其输出所述鉴定到的浓度。
【专利说明】生物信号测量系统和生物信号测量装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物信号测量系统，更具体来说，涉及用于根据从作为活体的实例的受检者获取的生物信号来鉴定在血液中的物质(在后文中，这样的物质被称为“血液中物质”)的浓度的系统。本发明还涉及在所述系统中使用的生物信号测量装置。

【背景技术】
[0002]对于测定血液是否被充足供应到活组织来说，血液氧合程度的测量是重要的。通过使用脉搏血氧仪能够容易地测量动脉血的氧合程度，即动脉氧饱和度。还存在通过使用脉搏血氧仪的原理来测量作为异常血红蛋白的一氧化碳血红蛋白COHb或高铁血红蛋白MetHb的血液浓度的方法(例如，参见JP-A-2002-228579)。
[0003]当使用脉搏血氧仪的原理时，可以容易地进行非侵入性测量，但是脉搏波振幅取决于测量精度。例如，在循环中发生障碍并且脉搏波极端减弱的情形中，不能进行测量。在一氧化碳中毒的情形中，当COHb浓度超过50%时，心功能降低并引起昏迷。此外，在这样的情形中，基于脉搏血氧仪的原理的测量有时是不可能的。


【发明内容】

[0004]本发明可以提供一种技术，在所述技术中，即使从处于昏迷状态并且循环受损的患者，也可以通过简单的方法获取与血液中物质的浓度相关的信息。
[0005]可以提供一种生物信号测量系统，所述系统包括:光发射器，其被构造成发射具有N种不同波长的光束，其中N是4以上的整数；光接收器，其被构造成根据接收到的所述N种光束的光强度来相应地输出N种信号，所述N种光束已穿过受检者的活组织或从活组织反射；第一计算部，其被构造成根据所述N种信号获取N种光衰减；第二计算部，其被构造成根据选自所述N种光衰减的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，其被构造成根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，其被构造成输出所述鉴定到的浓度。
[0006]所述第二计算部可以根据所述两种光衰减的差来获取每种所述血液来源的光衰减。
[0007]可以从所述N种波长中选择与用于获取所述差的所述两种光衰减相对应的两种波长，作为非血液组织的光衰减的差较小的波长。
[0008]可以通过乘以与所述相应波长中非血液组织的光衰减相对应的系数来获得所述差。
[0009]所述N可以为4，并且所述血液中物质可以是选自氧合血红蛋白、还原血红蛋白、一氧化碳血红蛋白和高铁血红蛋白中的三种。
[0010]所述N可以为5，并且所述血液中物质可以是氧合血红蛋白、还原血红蛋白、一氧化碳血红蛋白和闻铁血红蛋白。
[0011]所述生物信号测量系统还可以包括监测部，该监测部被构造成使所述第三计算部以预定的定时鉴定所述浓度。
[0012]所述监测部可以通过所述输出部通知当压迫所述活组织时的定时。
[0013]所述生物信号测量系统还可以包括压力检测部，所述压力检测部被构造成检测施加到所述活组织的压力，并被构造成输出对应于所述压力的信号。
[0014]可以根据由所述活组织的压迫造成的接收到的光强度的变化来获取所述光衰减。
[0015]所述生物信号测量系统还可以包括:加压部，其适合于附接到所述受检者，以便对所述活组织加压；以及加压控制部，其被构造成控制所述加压部，用于引起所述活组织的光衰减的变化。
[0016]可以提供一种生物信号测量装置，所述装置包括:信号接收部，其被构造成接收与光束的光强度相对应的N种信号，该光束已穿过受检者的活组织或从所述活组织反射并具有N种波长，其中N是4以上的整数；第一计算部，其被构造成根据所述N种信号来获取N种光衰减；第二计算部，其被构造成根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，其被构造成根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，其被构造成输出所述鉴定到的浓度。
[0017]可以提供一种控制生物信号测量装置的方法，所述生物信号测量装置包括信号接收部，该信号接收部被构造成接收与光束的光强度相对应的N种信号，该光束已穿过受检者的活组织或从所述活组织反射并具有N种波长，其中N是4以上的整数，所述方法包括:根据所述N种信号来获取N种光衰减；根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出所述鉴定到的浓度。
[0018]可以提供一种程序，其使计算机执行所述方法。
[0019]可以提供一种非暂时性计算机可读记录介质，其储存使计算机执行所述方法的程序。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是示出了本发明的一实施例的生物信号测量系统的构造的功能框图。
[0021]图2是示出了由生物信号测量系统的第二计算部所执行的处理的实例的图。
[0022]图3是补充由第二计算部所执行的处理的图示的图。
[0023]图4A至4C是示出了血液中物质的吸收系数与浓度之间的关系的图。
[0024]图5是示出了与活组织的加压相关的血液中物质的浓度的鉴定的图。
[0025]图6是示出了修改例的生物信号测量系统的构造的功能框图。

【具体实施方式】
[0026]将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。在下面的描述中使用的图中，对比例尺进行适当改变以便以可识别的尺寸绘制部件。
[0027]如图1中所示，所述实施例的生物信号测量系统I包括测量装置10和探针20。测量装置10包括:指令接收部11、控制部12、信号接收部13和输出部14。所述实施例中的探针20具有装于受检者的手指30的构造，并包括光发射器21和光接收器22。
[0028]指令接收部11是设置在测量装置10的外表面上的人机界面，并被构造成能够接收由用户输入的指令，以使测量装置10执行所需操作。
[0029]控制部12包括:执行各种计算处理的CPU、储存各种控制程序的ROM、作为工作区用于储存数据并执行程序的RAM等，并执行测量装置10中的各种控制。控制部12可通信地连接到指令接收部U。指令接收部11将与接收到的指令相对应的信号提供给控制部12。
[0030]探针20的光发射器21可通信地连接到测量装置10的控制部12。光发射器21可以发射具有第一波长λ I的第一光束、具有第二波长λ 2的第二光束、具有第三波长λ 3的第三光束和具有第四波长λ 4的第四光束。
[0031]在所述实施例中，光发射器21包括:发射作为第一波长λ I的实例的660nm的红色光束的发光二极管、发射作为第二波长λ 2的实例的940nm的红外光束的另一个发光二极管、发射作为第三波长λ 3的实例的SlOnm的红外光束的又一个发光二极管，以及发射作为第四波长λ 4的实例的620nm或635nm的红色光束的还又一个发光二极管。根据从控制部12提供的控制信号，每个发光二极管以预定的定时发射光束。发射出的第一、第二、第三和第四光束进入作为活组织的实例的手指30。
[0032]探针20的光接收器22被放置在能够接收到已经穿过手指30的第一、第二、第三和第四光束的位置处。光接收器22被构造成能够输出:与接收到的第一光束的强度Il相对应的第一信号S1、与接收到的第二光束的强度12相对应的第二信号S2、与接收到的第三光束的强度13相对应的第三信号S3和与接收到的第四光束的强度14相对应的第四信号S4。
[0033]在所述实施例中，使用光电二极管作为具有这样的构造的装置。光接收器22可通信地连接到测量装置10的信号接收部13。从光接收器22输出的信号S1、S2、S3、S4被提供给信号接收部13。
[0034]信号接收部13可通信地连接到控制部12。信号接收部13将接收到的信号S1、S2、S3、S4提供给控制部12。控制部12包括:第一计算部41、第二计算部42、第三计算部43和监测部44。
[0035]第一计算部41被构造成:根据第一信号SI获取第一光束的光衰减Al，根据第二信号S2获取第二光束的光衰减A2，根据第三信号S3获取第三光束的光衰减A3，以及根据第四信号S4获取第四光束的光衰减A4。每个光衰减Al、A2、A3、A4被计算为在某一时间(例如，在活组织的加压期间)接收到的第一、第二、第三或第四信号S1、S2、S3或S4的光量与在另一时间(例如，在活组织的加压之前)接收到的所述信号的光量之比，并通过任一下列表达式来表示:
[0036]Al = log(Il/1l) (I)
[0037]A2 = log(I2/12) (2)
[0038]A3 = log (I3/13) (3)
[0039]A4 = log (I4/14) (4)
[0040]其中1l、12、13和14表示在基准时间(例如，在活组织的加压之前)时接收到的光的量，并且11、12、13和14表示在测量时接收到的光的量。后缀“I”表示第一光束，后缀“2”表示第二光束，后缀“3”表示第三光束，后缀“4”表示第四光束。
[0041]第二计算部42被构造成:根据由第一计算部41获取的第一和第二光束的光衰减Al、A2、第二和第三光束的光衰减A2、A3以及第二和第四光束的光衰减A2、A4，来获取血液来源的光衰减。具体来说，所述第二计算部被构造成:根据光衰减Al与光衰减A2之差获取血液来源的光衰减Ab21，根据光衰减A2与光衰减A3之差获取血液来源的光衰减Ab23，并根据光衰减A2与光衰减A4之差获取血液来源的光衰减Ab24。所述处理的原理将在下面详细描述。
[0042]当压迫手指30以改变活组织的厚度时产生的光衰减的变化A由下述变化所引起:血液的厚度变化，以及除了血液之外的组织(在后文中，这样的组织被称为非血液组织)的厚度变化。这一事实由下列表达式来表示:
[0043]Al = Ab I+At I = ElHbDb+ZlDt (5)
[0044]A2 = Ab2+At2 = E2HbDb+Z2Dt (6)
[0045]A3 = Ab3+At3 = E3HbDb+Z3Dt (7)
[0046]A4 = Ab4+At4 = E4HbDb+Z4Dt (8)
[0047]其中E表示吸收系数(Cllg4Cnr1)，Hb表示血红蛋白浓度(g dr1)，Z表示非血液组织的光衰减率(cnT1)，D表示厚度(cm)。后缀“b”表示血液，后缀“t”表示非血液组织，后缀“I”表示第一光束，后缀“2”表示第二光束，后缀“3”表示第三光束，后缀“4”表示第四光束。
[0048]非血液组织的波长依赖性可以被忽略。因此，可以视为Zl = Z2 = Z3 = Z4。当从表达式(6)减去表达式(5)，从表达式(6)减去表达式(7)，从表达式(6)减去表达式(8)时，获得下列表达式:
[0049]Ab21 = A2-A1 = (E2-El)HbDb (9)
[0050]Ab23 = A2-A3 = (E2-E3) HbDb (10)
[0051]Ab24 = A2-A4 = (E2-E4) HbDb (11).
[0052]右侧只含有血液的信息。因此，当获得光衰减A2与光衰减Al之差、光衰减A2与光衰减A3之差和光衰减A2与光衰减A4之差时，可以获得血液来源的光衰减Ab21、Ab23和Ab24。
[0053]接下来，用表达式(9)除以表达式(10)并用表达式(9)除以表达式(11)，将Hb和Db项消除，得到下列表达式:
[0054]Ab21/Ab23 = (A2-A1)/(A2-A3) = (E2-E1)/(E2-E3) (12)
[0055]Ab21/Ab24 = (A2-A1)/(A2-A4) = (E2-E1)/(E2-E4) (13)。
[0056]在表达式(12)和(13)中，(E2-E1)、(E2-E3)和(E2-E4)是氧合血红蛋白浓度02Hb(% )、还原血红蛋白浓度RHb (% )和一氧化碳血红蛋白浓度COHb (% )的函数。吸收系数E1、E2、E3和E4由下列表达式表示:
[0057]El = Eol.02Hb+Erl.RHb+Ecl.COHb (14)
[0058]E2 = Εο2.02Hb+Er2.RHb+Ec2.COHb (15)
[0059]E3 = Eo3.02Hb+Er3-RHb+Ec3.COHb (16)
[0060]E4 = Eo4.02Hb+Er4.RHb+Ec4_C0Hb (16)
[0061]02Hb+RHb+C0Hb = I(17)
[0062]其中Eo表示氧合血红蛋白的吸收系数，Er表示还原血红蛋白的吸收系数，Ec表示一氧化碳血红蛋白的吸收系数。后缀“I”表示第一光束，后缀“2”表示第二光束，后缀“3”表示第三光束，后缀“4”表示第四光束。
[0063]在下文中，将参考图2来描述获取光衰减之差的意义。图2示出了显示在通过探针20压迫手指30的情况下，光衰减Al、光衰减A2和血液来源的光衰减Ab21 ( = A2-A1)的时间变化的图。
[0064]可以看到，即使在加压被释放时，光衰减Al、A2的值也不返回到在加压开始之前达到的水平，并且非血液组织的变形产生影响。还可以看到，在加压释放后，光衰减之差(A2-A1)、即血液来源的光衰减Ab21会收敛到在加压开始之前达到的水平。也就是说，由非血液组织的变形造成的影响可以通过简单的计算处理来消除，在所述计算处理中，计算通过用不同波长的光束照射组织所获得的光衰减之差。
[0065]如上所述，非血液组织的波长依赖性能够被忽略。然而，不能达到精确的相等。图3示出了无血液的鸡里脊肉和水的光学吸收光谱。在600至1，10nm的范围内，鸡里脊肉的吸收基本上恒定，但是短波长光的光衰减大于长波长光的光衰减。因此，在上述的减法中，对在非血液组织的光衰减之差较小的波长处获取的光衰减执行减法的情况下，可以进一步降低非血液组织的影响，并因此可以正确计算血液中物质的浓度。例如，在通过使用810nm和940nm处的值执行减法的情况下,与通过使用660nm和940nm处的值执行减法的情况相t匕，能够进一步降低非血液组织的影响。
[0066]如上所述，尽管根据波长在非血液组织的光衰减中存在小的差异，但组织的影响可以被严格消除。在非血液组织在所述波长处的光衰减率具有Z2 = k2Zl、Z3 = k3Zl和TA=k4Zl的关系的情况下，当在如下所示乘以常数k之后执行减法时:
[0067]Al = Ab I+At I = ElHbDb+ZlDt(18)
[0068]k2A2 = k2Ab2+k2At2 = k2E2HbDb+k2Z2Dt (19)
[0069]k3A3 = k3Ab3+k3At3 = k3E3HbDb+k3Z3Dt (20)
[0070]k4A4 = k4Ab4+k4At4 = k4E4HbDb+k4Z4Dt (21),
[0071]非血液组织的光衰减项被完全消去，并因此能够进行无误差和更精确的测量。系数k2、k3和k4能够事先通过例如图3的测量来测定。
[0072]图4A至4C示出了在血液中存在三种血红蛋白或02Hb、RHb和COHb的情况下，上面的(E2-E1)、(E2-E3)和(E2-E4)与02Hb浓度、RHb浓度和COHb浓度之间的关系。由于(E2-E1)、(E2-E3)和(E2-E4)是02Hb、RHb和COHb浓度的函数，因此作为测量值的表达式
(12)和(13)的左侧是02Hb、RHb和COHb浓度的函数。尽管在图中没有直接描述RHb浓度，但RHb浓度具有通过从100%减去02Hb与COHb浓度之和而获得的值。
[0073]从上面可以看出，当通过使用具有至少4种波长的光束来测量血液来源的光衰减Ab21、Ab23和Ab24时，能够通过表达式(12)至(17)来定量鉴定血液中02Hb、RHb和COHb的浓度。第三计算部43被构造成根据该原理来鉴定02Hb、RHb和COHb浓度。此外，在使用MetHb代替COHb的情况下，也能够进行类似的计算。
[0074]控制部12将指示由第三计算部43所执行的判定结果的信号S5提供给输出部14。输出部14是设置在测量装置10的外表面上的人机界面，并包括显示可视信息的显示装置。显示装置以恰当的方式显示与信号S5相对应的判定结果。
[0075]因此，根据所述实施例的构造，仅仅通过将用于脉搏血氧仪的探针20装于受检者的手指30即可鉴定血液中物质的浓度，在所述脉搏血氧仪中通过使用4种以上的波长来进行测量。例如，在急救的情形中，通过使用多波长脉搏血氧仪可以简单快速地鉴定血液中物质的浓度，而不需准备特殊探针并进行特殊工作。这可以有助于优先性的快速确定。
[0076]当使用5种波长时，可以获得4种血红蛋白浓度。例如，可以同时获得02Hb浓度、RHb浓度、COHb浓度和MetHb浓度。在第四波长λ 4为620nm和635nm中的一个的情况下，第五波长λ5的实例是所述频率中的另一个。
[0077]根据所述实施例的构造，仅仅通过将用于脉搏血氧仪的探针20装于受检者的手指30即可鉴定血液中物质的浓度，在所述脉搏血氧仪中通过使用5种以上的波长来进行测量。例如，通过将多波长脉搏血氧仪装于患者，即使从处于昏迷状态并且循环受损的患者，也可以获取与血液中物质的浓度相关的信息，而不需准备特殊探针并进行特殊工作。
[0078]根据所述实施例，可以进行染料稀释法。该染料稀释法是在将染料给药到血液之后测量血液染料浓度并评估循环功能或肝功能的方法。作为染料，使用例如吲哚花青绿。
[0079]监测部44被构造成执行监测处理。在监测处理中，使第三计算部43以预定的定时执行鉴定各种血红蛋白的操作。具体来说，当识别到手指30被压迫时，处理开始，并且在每次预定时间段经过时，使第三计算部43鉴定各种血红蛋白的浓度。
[0080]根据所述构造，可以连续地监测受检者的外周循环状况。这有助于检查使用吸氧的治疗对具有例如一氧化碳中毒的患者的效果。这将参考图5进行描述。
[0081]如图5的(a)中所示，探针20所装于的手指30包括动脉血Ba、静脉血Bv和非血液组织Ts。当处于这种状态下的手指30被压迫时，如图5的(b)中所示，非血液组织Ts被压缩，并且动脉血Ba和静脉血Bv被消除。当压迫被释放时，如图5的(c)中所示，动脉血Ba首先开始流入，并且非血液组织Ts的厚度开始返回到原始值。然后，如图5的(d)中所示，静脉血Bv开始流入。在图5中，(e)示出了动脉血Ba、静脉血Bv和非血液组织Ts的厚度恢复到在加压开始之前所达到的状态的情形。
[0082]在压迫被释放后，当手指30的厚度返回到原始值时，光衰减变大。光衰减的变化包含分别由动脉血Ba、静脉血Bv和非血液组织Ts的厚度变化所贡献的分量。在上述技术中，可以在消除由非血液组织Ts的变化所造成的影响的同时鉴定血液中物质的浓度。在图5的(C)中所示的时间点，动脉血Ba主要流入非血液组织Ts。当如图5的(d)和(e)中所示静脉血Bv流入时，由静脉血Bv所贡献的分量在光衰减中变得更大。然而，对于异常血红蛋白的浓度、给药于血液的染料的浓度等来说，在动脉血Ba与静脉血Bv之间不存在差异。
[0083]根据所述实施例的构造，可以鉴定在任意时间点血液中物质的浓度值。例如，将在图5的(a)中所示的时间点测量的接收到的光的量设定为基准值(表达式⑴至⑷中的1U 12、13和14)，并将在图5的(b)中所示的时间点测量的接收到的光的量视为具有表达式中的11、12、13和14。然后，可以测量通过加压消除的血液的血液中物质的浓度。在图5的(b)中所示的时间点所测量的接收到的光量设定为基准值的同时，从在随后的任意时间点所获取的测量值计算的光衰减的变化可以被视为基本上仅由血液厚度的变化引起。因此，可以连续地进行血液中物质的浓度的更精确的监测。
[0084]监测部44获取由第二计算部42获得的血液来源的光衰减Ab21、Ab23、Ab24的微分值，由此进行压迫手指30的确定。当光衰减Ab21、Ab23、Ab24由于手指30的加压而快速升高时，所述微分值大幅改变。当血液从施加压力的地方被排除时，光衰减Ab21、Ab23、Ab24具有在最大值附近的基本恒定的值，因此微分值在零左右漂移。当检测到最初的微分值大的变化时，识别到活组织受到压迫，并且在当微分值随后开始在零附近漂移时的时间点，确定血液被消除。这被用作测量开始的触发。
[0085]因此，当进行将用于使用4种以上波长进行测量的脉搏血氧仪的探针20装于受检者的手指30并通过探针20A压迫手指30的简单工作时，医疗人员可以测量在压迫的时间点处指尖的血液中物质的浓度，此外还可以监测随后的时间变化。当在对血液中物质的浓度与类似地可以通过探针20获取的动脉氧饱和度(Sp02)进行比较的同时进行监测时，可以了解具有例如一氧化碳中毒的患者的外周循环状况的变化。
[0086]进行所述实施例的上述描述是为了便于理解本发明，并且不旨在限制本发明。当然，在不背离本发明的精神的情况下，本发明可以被改变或改进，并且包括其等同物。
[0087]并不总是需要将光接收器22置于可以接收到已穿过手指30的光束的位置处。可替选地，可以使用将光接收器置于可以接收到已从手指30反射的光束的位置处的构造，并且根据不同波长的光束的反射强度来获取光衰减。
[0088]探针20所装于的活组织不限于手指30。可以选择任何种类的活组织作为对象，只要可以进行所需测量即可。例如，可以使用耳垂作为对象。
[0089]如上所述，利用手指30的加压来获得接收到的光量的基准值，因此能够使血液中物质的浓度的随后测量继续进行。然而，当在测量期间失去探针20与活组织的位置关系时，除非更新基准值，否则不能正确进行测量。因此，定期进行加压并持续更新基准值，由此可以提高测量的可靠性。因此，监测部44可以被构造成:在每个预定时间段经过时，通过输出部14在视觉或听觉上通知加压的定时。当医疗人员根据通知压迫手指30时，可以确实执行血液中物质的浓度鉴定。
[0090]在由压迫手指30造成的接收到的光量的变化的获取中，可以将压迫时接收到的光的强度与在加压释放之后的所述光的强度相互比较，或者可以将在压迫之前接收到的光的强度与在压迫时的所述光的强度相互比较。
[0091]作为本发明的效果之一，已经描述了在将要鉴定血液中物质的浓度的情况下不需要准备特殊探针。这不旨在限制其他设备的使用。可以利用下述构造，在所述构造中，如图1中的虚线所指示的，将覆盖探针20的指套50 (加压部的实例)装于受检者的手指30，并且控制部12还包括控制指套50内部的空气压力的指套压力控制部46 (加压控制部的实例)。
[0092]指套压力控制部46首先对指套50的内部加压，使得指套50可以以预定的压力通过探针20压迫受检者的手指30。在预定的时间段经过之后，将指套50的内部减压。根据所述构造，与操作人员或重复次数无关，加压可以总是在恒定条件下进行。因此，可以更正确地鉴定血液中物质的浓度。
[0093]如图6中所示，可以将压力检测部60设置在探针20中。在这种情况下，压力检测部60检测由医疗人员进行的手指30的压迫，并将与所述压力相对应的信号提供给控制部
12。控制部12被构造成计算与所述信号相对应的血液中物质的浓度。根据所述构造，可以进行控制，在所述控制中，可以考虑到由医疗人员所造成的压迫程度的差异来进行控制。
[0094]鉴定到的血液中物质的浓度并不总是需要以数值形式显示在输出部14的显示装置上。除了数值之外或代替数值，可以将指示血液中物质的浓度的颜色或符号显示在输出部14的显示装置上。或者，输出部14可以输出指示血液中物质的浓度的声音。
[0095]上面描述的第一至第三计算部41、42、43、监测部44和指套压力控制部46的功能能够通过例如电路装置的硬件的运行，例如储存在计算机可读记录介质中或在作为计算机的实例的控制部12中的程序的软件的运行或这些运行的组合来实现。
[0096]根据本发明的一个方面，提供了一种生物信号测量系统，所述系统包括:光发射器，其被构造成发射具有N种不同波长的光束，其中N是4以上的整数；光接收器，其被构造成根据接收到的所述N种光束的光强度来分别地输出N种信号，所述N种光束已穿过受检者的活组织或从活组织反射；第一计算部，其被构造成根据所述N种信号获取N种光衰减；第二计算部，其被构造成根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，其被构造成根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，其被构造成输出所述鉴定到的浓度。
[0097]根据本发明的一个方面，提供了一种生物信号测量装置，所述装置包括:信号接收部，其被构造成接收与光束的光强度相对应的N种信号，所述光束已穿过受检者的活组织或从所述活组织反射并具有N种波长，其中N是4以上的整数；第一计算部，其被构造成根据所述N种信号来获取N种光衰减；第二计算部，其被构造成根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，其被构造成根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，其被构造成输出所述鉴定到的浓度。
[0098]根据本发明的一个方面，提供了一种控制生物信号测量装置的方法，所述生物信号测量装置包括信号接收部，该信号接收部被构造成接收与光束的光强度相对应的N种信号，所述光束已穿过受检者的活组织或从所述活组织反射并具有N种波长，其中N是4以上的整数，所述方法包括:根据所述N种信号来获取N种光衰减；根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减来获取(N-1)种血液来源的光衰减；根据所述(N-1)种血液来源的光衰减来鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出所述鉴定到的浓度。
[0099]根据本发明的一个方面，提供了一种使计算机执行所述方法的程序。
[0100]根据本发明的一个方面，提供了一种非暂时性计算机可读记录介质，其储存使计算机执行所述方法的程序。
[0101]当通过使用N种频率来获取(N-1)种血液来源的光衰减时，只能提取血液中物质的吸收系数与浓度之间的关系，并且可以鉴定浓度。为了获得测定结果，操作人员只需进行将用于脉搏血氧仪的探针装于受检者的活组织的基本工作，在所述脉搏血氧仪中通过使用例如4种以上波长来进行测量。尽管不需要准备特殊探针并进行特殊工作，但使用多波长脉搏血氧仪也可以快速鉴定血液中物质的浓度。
[0102]每种血液来源的光衰减可以根据两种光衰减之差来获取。可以选择与用于获取所述差值的两种光衰减相对应的两种波长，作为N种波长中非血液组织的光衰减之差较小的波长。在这种情况下，可以更正确地鉴定血液中物质的浓度。
[0103]所述差值可以通过乘以与相应波长中非血液组织的光衰减相对应的系数来获得。
[0104]当所述系数被恰当地选择时，可以消除非血液组织的光衰减的波长依赖性，并且可以更正确地鉴定血液中物质的浓度。
[0105]N可以为4，并且血液中物质可以是选自氧合血红蛋白、还原血红蛋白、一氧化碳血红蛋白和高铁血红蛋白中的三种。N可以为5，并且血液中物质可以是氧合血红蛋白、还原血红蛋白、一氧化碳血红蛋白和闻铁血红蛋白。
[0106]还可以提供一种监测部，其被构造成使第三计算部以预定的定时鉴定所述浓度。
[0107]在这种情况下，可以连续地监测受检者的外周循环状态。这将有助于了解例如具有一氧化碳中毒的患者的状况。
[0108]监测部可以通过输出部通知当压迫所述活组织的定时。在这种情况下，根据由所述活组织的压迫所造成的接收到的光强度的变化来获取光衰减。
[0109]还可以提供一种压力检测部，其被构造成检测施加到活组织的压力，并被构造成输出与所述压力相对应的信号。
[0110]在这种情况下，能够实现考虑到由医疗人员造成的压迫程度的差异来进行的控制。
[0111]为了正确鉴定血液中物质的浓度，需要每次压迫活组织。根据这种构造，操作人员只需根据通知进行加压，并因此可以确实地进行血液中物质的浓度鉴定。
[0112]还可以提供:加压部，其适合于装于受检者以便对所述活组织加压；以及加压控制部，其被构造成控制所述加压部，用于引起活组织的光衰减的改变。
[0113]在这种情况下，与测量装置的操作人员或重复测量的次数无关，可以自动进行血液中物质的浓度的鉴定。
【权利要求】
1.一种生物信号测量系统，包括:光发射器，该光发射器被构造成:发射具有N种不同波长的光束，其中N是4以上的整数；光接收器，该光接收器被构造成:根据接收到的所述N种光束的光强度来相应地输出N种信号，所述N种光束已经穿过受检者的活组织或者从该受检者的活组织反射；第一计算部，该第一计算部被构造成:根据所述N种信号获取N种光衰减；第二计算部，该第二计算部被构造成:根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减，获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，该第三计算部被构造成:根据所述(N-1)种血液来源的光衰减，鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，该输出部被构造成输出所述鉴定到的浓度。
2.根据权利要求1所述的生物信号测量系统，其中，所述第二计算部根据所述两种光衰减的差来获得每种所述血液来源的光衰减。
3.根据权利要求2所述的生物信号测量系统，其中，从所述N种波长中选择与用于获取所述差的所述两种光衰减相对应的两种波长，作为非血液组织的光衰减的差较小的波长。
4.根据权利要求2或3所述的生物信号测量系统，其中，通过乘以与相应波长中的非血液组织的所述光衰减相对应的系数，获得所述差。
5.根据权利要求1至4任一项所述的生物信号测量系统，其中所述N为4，并且所述血液中物质是选自氧合血红蛋白、还原血红蛋白、一氧化碳血红蛋白和高铁血红蛋白中的三种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的生物信号测量系统，其中所述N为5，并且所述血液中物质是氧合血红蛋白、还原血红蛋白、一氧化碳血红蛋白和高铁血红蛋白。
7.根据权利要求1至6任一项所述的生物信号测量系统，还包括监测部，该监测部被构造成使所述第三计算部以预定的定时鉴定所述浓度。
8.根据权利要求7所述的生物信号测量系统，其中，所述监测部通过所述输出部通知当压迫所述活组织时的定时。
9.根据权利要求1至8任一项所述的生物信号测量系统，还包括压力检测部，该压力检测部被构造成检测施加到所述活组织的压力，并被构造成输出对应于所述压力的信号。
10.根据权利要求8或9所述的生物信号测量系统，其中，根据由所述活组织的压迫造成的接收到的所述光强度的变化，获取所述光衰减。
11.根据权利要求7至10任一项所述的生物信号测量系统，还包括:加压部，该加压部适合于装于所述受检者，从而对所述活组织加压；以及加压控制部，该加压控制部被构造成控制所述加压部，以引起所述活组织的光衰减的变化。
12.—种生物信号测量装置，包括:信号接收部，该信号接收部被构造成:接收与光束的光强度相对应的N种信号；该光束已经穿过受检者的活组织或从该受检者的活组织反射，并且具有N种波长，其中N是4以上的整数；第一计算部，该第一计算部被构造成:根据所述N种信号来获取N种光衰减；第二计算部，该第二计算部被构造成:根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减，获取(N-1)种血液来源的光衰减；第三计算部，该第三计算部被构造成:根据所述(N-1)种血液来源的光衰减，鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出部，该输出部被构造成输出所述鉴定到的浓度。
13.—种控制生物信号测量装置的方法，该生物信号测量装置包括信号接收部，该信号接收部被构造成:接收与光束的光强度相对应的N种信号，该光束已经穿过受检者的活组织或从所述活组织反射并具有N种波长，其中N是4以上的整数，所述方法包括:根据所述N种信号来获取N种光衰减；根据选自所述N种光衰减中的与(N-1)种组合相关的两种光衰减，获取(N-1)种血液来源的光衰减；根据所述(N-1)种血液来源的光衰减，鉴定(N-1)种血液中物质的浓度；以及输出所述鉴定到的浓度。
14.一种程序，该程序使计算机执行根据权利要求13的方法。
15.—种非暂时性计算机可读记录介质,该介质储存使计算机执行根据权利要求13的方法的程序。
【文档编号】A61B5/1455GK104224192SQ201410247420
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】小林直树, 平原英昭 申请人:日本光电工业株式会社