Development of remote and non-contact fundus oxygen saturation measuring device and examination of its effectiveness

本研究では、遠隔から（30㎝～50㎝程度を想定）非接触で人間の眼底の血中酸素飽和度SO2の計測が行える装置の開発とその実証実験の試みを行っている。被験者への負担が小さく、将来、スマートフォンなどに導入することで、使用中に無意識のうちにSO2の変化の検出ができる可能性があると考えている。我々のこれまでの研究では高速度カメラを使用して、2波長の不可視の近赤外線LED光源をビデオカメラの別フレームで点灯させ、顔に光を照射させ明瞳孔画像を得て、2波長間の瞳孔輝度の比の変化からSO2に相関を持つ数値(以後、単にSO2と呼ぶ）の変化を検出した。無呼吸実験により検証を試みた。指先の経皮的動脈血酸素飽和度SpO2を同時計測し、低SpO2時と高SpO2時を時間的に二分して、瞳孔輝度比を比較したところ、有意差が見られたが、ノイズが多く,明確な時間的な変化が見られなかった。今年度、偏光センサカメラを利用した2波長の画像を同時取得できる技術を導入して、低コスト化と共にSO2の測定精度の向上等を試みた。その結果、ノイズが低減した。これまでの網膜の一か所だけからデータ取得をしていたが、片眼ごとに2か所、両眼で合計4カ所の同時計測ができるようにした。無呼吸実験を行った結果、4か所のうち1か所で、SpO2の経時的変化とSO2が相関的に変化する傾向が見られ、残りの3か所ではほとんど変化がなかった。繰り返して実験を行っても同様の結果が得られた。このように眼底の場所によって無呼吸の反応がある場合とない場合があるのは、計測している眼底の場所によって動脈と静脈の量比が異なるためと考察した。

本研究では、遠隔から（30㎝～50㎝程度を想定）非接触で人間の眼底の血中酸素飽和度SO2の計測が行える装置の開発とその実証実験の試みを行っている。被験者への負担が小さく、将来、スマートフォンなどに導入することで、使用中に無意識のうちにSO2の変化の検出ができる可能性があると考えている。我々のこれまでの研究では高速度カメラを使用して、2波長の不可視の近赤外線LED光源をビデオカメラの別フレームで点灯させ、顔に光を照射させ明瞳孔画像を得て、2波長間の瞳孔輝度の比の変化からSO2に相関を持つ数値(以後、単にSO2と呼ぶ）の変化を検出した。無呼吸実験により検証を試みた。指先の経皮的動脈血酸素飽和度SpO2を同時計測し、低SpO2時と高SpO2時を時間的に二分して、瞳孔輝度比を比較したところ、有意差が見られたが、ノイズが多く,明確な時間的な変化が見られなかった。今年度、偏光センサカメラを利用した2波長の画像を同時取得できる技術を導入して、低コスト化と共にSO2の測定精度の向上等を試みた。その結果、ノイズが低減した。これまでの網膜の一か所だけからデータ取得をしていたが、片眼ごとに2か所、両眼で合計4カ所の同時計測ができるようにした。無呼吸実験を行った結果、4か所のうち1か所で、SpO2の経時的変化とSO2が相関的に変化する傾向が見られ、残りの3か所ではほとんど変化がなかった。繰り返して実験を行っても同様の結果が得られた。このように眼底の場所によって無呼吸の反応がある場合とない場合があるのは、計測している眼底の場所によって動脈と静脈の量比が異なるためと考察した。