JPH02164341A

JPH02164341A - ヘモグロビン濃度測定装置

Info

Publication number: JPH02164341A
Application number: JP63319772A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yamaguchi; 一夫山口
Original assignee: Nippon Koden Corp
Current assignee: Nippon Koden Corp
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-25
Also published as: JPH0371135B2; US5127406A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は生体組織の血液中のヘモグロビン濃度を測定
するヘモグロビン濃度測定装置に関する。

（従来の技術）従来、血液中のヘモグロビン濃度の測定は観血的に行な
われていた。すなわち被検者から採血を行ない、その血
液を分析することによってヘモグロビン濃度を測定して
いた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このような方法では頻繁に測定を行なうことは
困難であり、測定の度に被検者に苦痛を与えることにな
る。

本発明はこのような従来の欠点に鑑みなされたもので、
その目的は測定を容易に行なうことができ、被検者に苦
痛を与えずにヘモグロビン濃度を測定できるヘモグロビ
ン濃度測定装置を提供することである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、脈動する生体組織を透過した光の量を第１、
第２の、波長について検出する光量検出手段と、脈動する前記生体組織がある厚さになっているとき及び
この厚さとは異なる厚さになっているときに前記光量検
出手段が検出する前記第１、第２の波長の光夫々の光量
と、前記第１、第２の波長におけるヘモグロビンの吸光
係数及び水の吸光係数に基づいて所定の計算を行なって
ヘモグロビンの濃度を算出する計算手段とを具備する構
成とされている。

（作用）光量検出手段は、脈動する生体組織を透過した光の量を
第１、第２の波長について検出する。

計算手段は生体組織がある厚さになっているとき及びこ
の厚さとは異なる厚さになっているときに前記光量検出
手段が検出する前記第１、第２の波長の光夫々の光量と
、前記第１、第２の波長におけるヘモグロビンの吸光係
数及び水の吸光係数に基づいて所定の計算を行なってヘ
モグロビンの濃度を算出する。

（実施例）まず、本実施例の原理を説明する。

第４図（ａ）に示すように生体組織ａを血液層すとその
他の組織層Ｃとに分けて考えると、血液層すの厚さは脈
動により変化するがその他の組織層Ｃの厚さは脈動によ
らず一定である。ここで生体組織ａに波長λ１の光を照
射し、その光量を１１とし、第４図（ａ）に示すように
血液層すの厚さがＤであるときの生体組織ａの透過光量
をＩ２、第４図（ｂ）に示すように血液層すの厚さがＤ
＋ΔＤであるときの生体粗織ａの透過光量を１３とする
と次式が成立する。

ｌｏｇ（Ｉ　　／Ｉ　　）＝Ｔ＋Ｄ（ε１ｌ−１ｃＨ＋
ε１ＷＣ縁）・・・（１）ｏｇ（１１／ｌ３）＝Ｔ＋（Ｄ＋ΔＤ）・（ε１ＨＣＨ
＋ε１糾、）・・・（２）ここでＴ：その他の組織層Ｃ
の吸光度 ε　：波長λ１におけるヘモグロビンの吸Ｈ光係数 ε１ｏ；波長ハにあける水の吸光係数ＣＨ：生体組織ａの単位厚さ当りの水の量Ｃｗ：生体組
織ａの単位厚さ当りのヘモグロビンの量（１）　、（２）式の辺々を差し引くと、ｌ０ＣＩＩ　
　　Ｉ’ｏａＩ２−ΔＤ（εＩＨＣＨ”εＩＷＣＷ　）
・・・（３）同様に波長λ２の光を厚さＤのときの生体組織ａ、厚さ
Ｄ＋ΔＤのときの生体組織ａに夫々透過させ、その透過
光を１４．Ｉ５とすると次式が成立する。

１００Ｉｓ　　１０（ＩＩａ−ΔＤ（ε２ＨＣＨ”ε２
四Ｗ）・・・（４）ここでε２Ｈ；波長λ２におけるヘモグロビンの吸光係
数 ε　：波長λ２における水の吸光係数一 φ−（ｌｏＯＩ３　　！０ＯＩ２）／（ＩｔＸＩＩ５　１０（ｌＩ４）・・・（５）とおく
と、（３）　、　（ｄ）式より、φ″”　（Ｅ　ＩＨＣ
Ｈ＋　Ｅ　１１１１ＣＨ＞／（ε２ＨＣＨ＋ε２〆一）
・・・（６）（５）式よりＣ■／Ｃ−′″（６１１５２Ｈ＜Ｉ＞）／（ε２Ｈφ−
εＩＨ）・・・（７）このＣＨ／Ｃイを求めるならば、ヘモグロビン濃度を求
めることができる。なぜならば、本来ヘモグロビン濃度
はＣＨ／Ｃ８（Ｃ８：生体組織ａの単位厚さ当りの血液
の量）で表わされるが、血液はほとんど水であるから、
ヘモグロビン濃度−ＣＨ／ｃ、”＝−ＣＨ／Ｃイとして
も何ら不都合は生じないからである。

ＣＨ／Ｃ，は（７）式に示すように、波長ハにおける水
、ヘモグロビン夫々の吸光係数ε１１／Ｊ１ε１Ｈと、
波長λ２における水、ヘモグロビン夫々の吸光係数ε２
−１ε２Ｈと、φが分るならば求めることができる。ε
１４．ε１□、ε２え、ε２Ｈは被検者に依らない定数
であり、φは被検者の生体組織を透過した光の量を波長
λ１．λ２について測定しその測定結果を（５）式に代
入して求めるものである。すなわち本実施例において光
量検出手段は１１〜■５を検出し、計算手段は１１〜Ｉ
５からφを計算し、更に（ε１イーε２−）／（ε２−
一εＩＨ）を計算する。

尚、波長λ１をヘモグロビンの吸光係数がきわめて高い
波長とし、波長λ２を水の吸光係数がきわめて高い波長
とするならば、（７）式は次式に置き換えることができ
る。

ＣＨ／Ｃ，ｌ−（ε謝／εＩＨ）・φ・−（８）第５図
にヘモグロビンの吸光度と波長との関係を示し、第６図
に水の吸光度の比と波長との関係を示す。

次に、上記の原理に基づいて更に具体的な実施例を説明
する。

第１図に本実施例装置の構成ブロック図を示す。

図中１は光源、２，３は光２１１１からの光を生体組織
４を介して受は取る位置に設けられたフィルタである。

フィルタ２はヘモグロビンに対する吸光係数の方が水に
対する吸光係数よりもきわめて大きい波長λ１の光のみ
を通過させるフィルタであり、フィルタ３は水に対する
吸光係数の方がヘモグロビンに対する吸光係数よりもき
わめて大きい波長λ２の光のみを通過させるフィルタで
ある。

尚、フィルタ２は酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘ
モグロビンの吸光係数が同じとなる波長８０５ｎｍを透
過させるフィルタとすれば好適である。

５．６は受光素子である。受光素子５，６はフィ、ルタ
２，３を透過した光を受は取り、光量に応じた電気信号
を出力する素子である。受光素子５゜６の出力は夫々対
数回路７，８を介して波高値回路９，１０に至るように
されている。波高値回路９゜１０は対数回路７，８の出
力の脈動成分のピークとボトムの差をとる回路である。

１１は割算回路でおる。割算回路１１は波高値回路９，
１０の出力の比をとる回路である。１２は補正回路であ
る。補正回路１２は割算回路１１の出力に所定の係数を
かける回路である。本実施例では光源１、フィルタ２，
３、受光素子５，６が光量検出手段を構成し、対数回路
７，８、波高値回路９，１０、割算回路１１及び補正回
路１２が計算手段を構成する。

次に、このように構成された装置の動作を説明する。

まず、光源１とフィルタ２，３との間に生体粗織４を介
在させる。ここで生体組織４は例えば耳介、指等が好適
である。受光素子５は生体組織４を透過した光のうち波
長ハの光を受け、その光量に応じた電気信号を対数回路
７に出力する。同様に受光素子６は生体組織４を透過し
た光のうち波長λ２の光を受け、その光量に応じた電気
信号を対数回路８に出力する。対数回路７．８は受光素
子５，６の出力の対数をとり、これを波高値回路９，１
０に出力する。波高値回路９，１０は夫々対数回路７，
８の出力の脈動成分のピークとボトムの差をとり、その
差に応じた信号を出力する。ここで生体組織４が脈動し
てその厚さのピーク値がＤ＋ΔＤ、ボトム値がＤになる
とする。生体組織４の厚さがＤのとき、受光素子５は第
４図（ａ）に示すように光量Ｉ２の信号を出力し、生体
組織４の厚さがＤ＋ΔＤのとき、受光素子５は第４図（
ｂ）に示すように光量Ｉ３の信号を出力するものとする
。このとき対数回路７はそれに応じてｔｏ。

Ｉ２．１０ｃｌＩ３の信号を出力し、波高値回路９は対
数回路７が出力する信号のピーク値とボトム値の差、す
なわち１　ｏｇＩ３−ｌ　００　Ｉ　２の信号を出力す
る。同様に、生体組織４の厚さがＤのとき、受光素子６
は光量Ｉ４の信号を出力し、生体組織４の厚さがＤ＋Δ
Ｄのとき、受光素子６は光量Ｉ５の信号を出力するもの
とする。このとき対数回路７はそれに応じて１ｏａＩ４
、ｌ　ｏａ　Ｉ　５の信号を出力し、波高値回路９は、
対数回路７が出力する信号のピーク値とボトム値の差、
すなわちｌｏｇＩ５−ｌｏｏＩ４の信号を出力する。

割算回路１１は、波高値回路９，１０の出力の比、すな
わち（５）式φ−（１ｏｏＩ３−１＋ＸｌＩ２　＞／（
ｌｏｏＩ　　−１ｏａＩ４）を計算し、その結果を補正
回路１２に出力する。補正回路１２は割算回路１１の計
算結果のφを用い、（８）式Ｃ１／Ｃい＝（ε２４／ε
１１）φを計算し、その結果を図示せぬ表示装置あるい
は記録装置に出力する。

本実施例によれば、波長ハをヘモグロビンの吸光係数が
大きい波長とし、波長λ２を水の吸光係数が大きい波長
としたので簡単な計算を行なう回路を用いて装置を構成
することができる。

第２図は他の実施例の構成ブロック図である。

図中２１．２２はＬＥＤである。ＬＥＤ２１は波長λ１
の光を発し、ＬＥＤ２２は波長λ２の光を発するもので
、夫々は切換回路２３に接続されて交互に点滅するよう
にされている。ＬＥＤ２１，２２から発せられた光は生
体組織４を介して受光素子２５で受は取られるようにさ
れている。受光素子２５は与えられた光の」に応じた電
気信号を出力するものである。

２６はＡ／Ｄ変換器である。Ａ／Ｄ変換器２Ｂは受光素
子２５の出力をディジタル値に変換するものである。２
７はディジタルコンピュータである。ディジタルコンピ
ュータ２７はＡ／Ｄ変換器２６の出力を第３図のフロー
チャートに基づいて処理するものである。本実施例では
ＬＥＤ２１．２２、切換回路２３及び受光素子２５が光
量検出手段を構成し、Ａ／Ｄ変換器２６及びディジタル
コンピュータ２７が計算手段を構成する。

次に本実施例の動作を説明する。

まず、生体組織４をＬＥＤ２１，２２と受光素子２５と
の間に介在させる。受光素子２５はＬＥＤ２１から発せ
られた波長ハの光と、ＬＥＤ２２から発せられた波長λ
２の光を交互に受は取り、それらに応じた信号をＡ／Ｄ
変換器２６に出力する。Ａ／Ｄ変換器２６は受光素子２
５の出力をディジタル値に変換し、これをディジタルコ
ンピュータ２７に出力する。

ディジタルコンピュータ２γは第３図に示す処理を行な
う。まずステップ１０１では、波長λ１゜λ２の光夫々
について受光素子２５が受けた光量の時系列を作成する
。すなわち生体組織４を透過した波長ハ、λ２の光の脈
波を作成する。次にステップ１０２では、波長ハ、λ２
のピーク値■３Ｉ５とボトム値■２．■４を検出する。

そしてステップ１０３では、これらの値を対数変換し、
φ＝（１ｏ（ｌＩ３−１ｏａＩ２）／　（１０（］Ｉ５
−１０ｇＩ４　）を計算して求める。更にステップ１０
４において、予め記憶していたデータεＩＨ−ε１．ｌ
、ε２Ｈ１ε２い（εＩＨ＝　ε１舅は夫々波長λ１に
おけるヘモグロビン、水の吸光係数であり、ε２Ｈ＝　
ε２Ｗは夫々波長λ２におけるヘモグロビン、水の吸光
係数でおる）と、ステップ１０３で計算して求めたφと
により、ヘモグロビン濃度（ＣＨ／Ｃ，）＝　（εＩＷ
−ε２Δφ）／（ε２Ｈφ−εＩＨ）を計算して求め、
これを図示せぬ表示装置あるいは記録装置に出力する。

本実施例によれば、２つの波長λ１．λ２は同一でなけ
ればいかなる波長でも良い。このためＬＥＤ２１．２２
は、発生する光の波長が互いに異なればいかなるもので
も良いので光量検出手段の作成が容易である。

［発明の効果コ本発明によれば、非観血的に血中ヘモグロビン濃度を測
定することができる。従って被検者に苦痛を与えること
なく頻繁に測定を行なうことができるため、例えば乳幼
児、学童等の貧血の検診、家庭での貧血のチエツク等に
きわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第２図は
本発明の他の実施例の構成ブロック図、第３図はその動
作を説明するためのフローチャート、第４図は本発明の
詳細な説明図、第５図はヘモグロビンの吸光度と波長と
の関係を示す図、第６図は水の吸光度の比と波長との関
係を示す図でおる。１・・・光源　　　　　　　２，３・・・フィルタ５．
６・・・受光素子　　　７，８・・・対数回路９．１０
・・・波高値回路　　１１・・・割算回路１２・・・補
正回路　　　　　２１．２２・・・ＬＥＤ２５・・・受
光素子　　　　　２６・・・Ａ／Ｄ変換器２７・・・デ
ィジタルコンピュータ代理人　弁理士　本　１）　　崇第３図〈暢に０゛］へ唸− −ブ髪叶崎

Claims

【特許請求の範囲】

脈動する生体組織を透過した光の量を第１、第２の波長
について検出する光量検出手段と、脈動する前記生体組
織がある厚さになつているとき及びこの厚さとは異なる
厚さになつているときに前記光量検出手段が検出する前
記第１、第２の波長の光夫々の光量と、前記第１、第２
の波長におけるヘモグロビンの吸光係数及び水の吸光係
数とに基づいて所定の計算を行なつてヘモグロビンの濃
度を算出する計算手段とを具備するヘモグロビン濃度測
定装置。