JPH0331053B2 - - Google Patents

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JPH0331053B2
JPH0331053B2 JP60045276A JP4527685A JPH0331053B2 JP H0331053 B2 JPH0331053 B2 JP H0331053B2 JP 60045276 A JP60045276 A JP 60045276A JP 4527685 A JP4527685 A JP 4527685A JP H0331053 B2 JPH0331053 B2 JP H0331053B2
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light
skin
blood
absorption
contact surface
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JP60045276A
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JPS61203939A (ja
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Bunji Hagiwara
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、患者の血液中に注入された臓器機
能診断用の指示薬色素の血中濃度の変化を、皮膚
の上においた光学センサーによつて測定する計測
技術に関するものである。
[従来の技術] 従来より、肝機能(肝臓の解毒機能)の測定
は、血液中に注入した指示薬色素の濃度変化を測
定して行つている。
現在、肝機能の測定に最も良く用いられている
方法は、青色色素であるインドシアングリーン
(以下ICGという)を指示薬とする方法である。
この方法は、ICGを血液中に注入すると、ICGが
肝臓に吸収され、その血中濃度が減少していくの
で、その減少率(濃度消失率)を測定して肝機能
の良否を判定するものである。この方法には、簡
便法(15分停滞率測定法)と精密法(最大消失率
測定法)とがある。簡便法では、ICG注入後一定
時間(通常15分)を経てから採決して血球を遠心
分離で除いてから、上清(すなわち血漿)のICG
濃度を分光光度計で測定する。精密法では、ICG
を注入してから時間を追つて(例えば2,4,
6,9,12,15分の6回)採決を行い、ICG濃度
の測定を行う。そして、この測定を種々のICG投
与量で行つて、特殊な解析をするものである。い
ずれの場合も採決に手数がかかり患者に苦痛を与
えるだけでなく、採血に一定の時間を要するため
最も重要な注入初期(注入後1分以内)の消失速
度が測定できないという難点をもつ。また、血中
ICG濃度の減少速度の変化が速い場合には、上述
の様な採血法では正確な測定ができないという難
点もある。この2つの難点を解決するためには、
光学センサーを動脈内に留置するか、動脈から光
学センサー部に連続的に出血させ連続的に測定す
る方法もある。しかし、いずれも患者に対する侵
襲が著しく大きいので、実用的な測定を行うこと
ができなかつた。
これらの問題点を解決するため、発明者はすで
に、次の発明を行つた。すなわち、特開昭54−
12586号(萩原文二、米田研)、特開昭59−189828
号(萩原文二)および特願昭60−4789号(萩原文
二)の発明である。これらの発明は、皮膚の上か
ら光を照射して血管等の組織内に入つた光の散乱
反射光を受光し、血中の指示薬色素の濃度変化も
しくはスペクトル変化を測定するものである。こ
れらには、次のような、2波長吸光度差測定法に
適したセンサーも開示されている。指示薬色素の
吸収が大きい波長の光(以下高吸収光という)
と、それに比べ吸収が十分に小さい波長の光(以
下低吸収光という)を2つの光源から交互に発
し、その散乱反射光を受光して、それぞれの散乱
反射光の強度の差をもつて、指示薬色素の濃度を
測定するセンサーが示されている。高吸収光の中
心波長は指示薬色素の吸収ピークの波長(例えば
ICGにおいて805nm)に一致するよう選ばれる。
低吸収光の中心波長は指示薬色素の吸収が0に近
い波長(例えばICGにおいて860nm)に一致する
よう選ばれる。そして、高吸収光と低吸収光を発
する光源として、2個の発光ダイオード等が用い
られている。
[発明が解決しようとする問題点] 発明者による前述の先の発明は、指示薬色素注
入初期の濃度変化を測定できるばかりでなく、患
者に対する侵襲をなくするという大きな効果をも
つものであつた。しかしながら次のような問題点
を有することが発明者により明らかにされた。た
とえば、肝機能検査で通常用いられるICGの場
合、吸収ピークの波長が805nmであり、これに近
い所で吸収が0に近い波長は860nmである。すな
わち、両波長の差は55nmしかない。ところが、
光源に用いられる発光ダイオードはそのスペクト
ル幅が100nm程度もあるので、2つの光源の光
(高吸収光と低吸収光)のスペクトルが重なつて
測定精度が著しく悪くなるという問題点があつ
た。
[問題点を解決するための手段] この発明では、照射口から皮膚に向けて2個の
半導体レーザー光源による指示薬色素の高吸収波
長の光(以下、高吸収レーザー光という)ならび
に半導体レーザー光源による指示薬色素の低吸収
波長の光(以下、低吸収レーザー光という)を照
射し、その散乱反射光を受光するようにした。
[作用] 半導体レーザー光のスペクトル幅はLED、フ
イルター付白色光あるいはフイルター付ガスレー
ザー光に較べて充分狭く、1nmよりもはるかに小
さな値である。したがつて、高吸収レーザー光は
ほぼ指示薬色素の吸収ピークの波長のみとなり、
低吸収レーザー光もほぼ指示薬色素の吸収が十分
に低い波長のみとなり、またスペクトル幅が狭い
ため総エネルギー量も小さい。すなわち、高吸収
レーザー光と低吸収レーザー光のスペクトルの据
部が重なり合うことがなく、指示薬色素の濃度情
報を十分に含んだ散乱反射光を得ることができ
る。
[実施例] 第1図に、この発明によるセンサーを用いた1
光検出器型の血中色素濃度の経皮的連続計測の概
要を示す。センサー2の内部構造の詳細は示され
ていないが、これは後述のように、(1)半導体レー
ザー4a・4bをセンサー2の筐体内に含むも
の、(2)外部からのレーザー光を光導体でセンサー
2に導くもの、(3)光検出器6をセンサー2の筐体
内に含むもの、(4)光導体で受光して外部の光検出
器6に導くもの、および(5)上記を組合せたものな
ど種々の実施例があるためである。
第1図に示す概念図に基づいて、この装置の動
作を説明する。パルス発振回路8の出力に基づき
レーザー駆動回路10は、第1・第2の半導体レ
ーザー4a・4bを交互に発光させる。第1・第
2の半導体レーザー4a・4bは、それぞれ指示
薬色素の高吸収レーザー光12a・低吸収レーザ
ー光12bを発する。この交互に発せられたレー
ザー光12a・12bはセンサー2の照射口14
から皮膚16に向けて照射される。表皮16aの
下の真皮16b、皮下組織16cには、毛細血管
16d、血管16eが分布している。高吸収レー
ザー光12aは血管16d・16e内の指示薬色
素に吸収されるので、低吸収レーザー光12bに
比べ受光口18で受光される散乱反射光20の量
が少ない。散乱反射光20は光検出器6によつて
電気信号に変換された後、信号分離回路22に入
力される信号分離回路22では、パルス発振回路
8の出力によつて、レーザー4a,4bの発光と
同期をとり、この電気信号を、高吸収レーザー光
12aに係るものと、低吸収レーザー光12bに
係るものとに分離して吸光度演算回路24に与え
る。吸光度演算回路24は、この出力に基づき、
高吸収レーザー光と低吸収レーザー光における吸
光度の差を演算するものである。なお、吸光度差
Aλa−Aλb(ここでAλaおよびAλbは波長anmお
よびbnmにおける吸光度)は、ベールの法則に従
い下式によつて算出される。
Aλb−Aλa=logIb−logIa=log(Ib/Ia)…(1) ここで、Ia・Ibはそれぞれ高吸収レーザー光及び
低吸収レーザー光に対応する散乱反射光の光量で
ある。このIaとIbは血液に指示薬色素を注入する
直前に同じ値をとるように調整しておく。算出さ
れた吸光度差の時間的変化は、表示手段26で表
示される。
この実施例によれば、高吸収レーザー光、低吸
収レーザー光のためにそれぞれ別個に光検出器を
設ける必要がなく、光検出器は1つでよい。すな
わち、構造が簡素でかつ安価である。
第2図に、2個の光検出器を用いて測定する同
様の装置の概念図を示す。第1・第2の半導体レ
ーザー4a・4bは連続的に高吸収レーザー光1
2a・低吸収レーザー光12bを発する。その散
乱反射光20は、第1のフイルター28aを通過
した光と、第2のフイルター28bを通過した光
に分離される。第1のフイルター28a(干渉フ
イルターなど)は高吸収光のみを通過させ、第2
のフイルター28bは低吸収光のみを通過させる
ものである。両フイルター28a,28bの通過
光は、それぞれ第1・第2の光検出器6a・6b
で電気信号に変換され、吸光度演算回路24に入
力される。以下第1図の装置と同様にして、吸光
度差の時間的変化が表示手段26に表示される。
この実施例によれば、低吸収レーザー光、高吸
収レーザー光による散乱反射光を連続的に測定で
き、ノイズの影響も少なく、高精度の測定を行う
ことができる。
第3図A及び第3図Bに、第1図に示す濃度測
定に用いられるセンサーの実施例を示す。
第3図A及び第3図Bに、第1図に示す濃度測
定に用いられるセンサーの実施例を示す。
第3図A及び第3図Bは、第1・第2の半導体
レーザー4a・4bならびに半導体光検出器6を
センサー2の筐体内に収納したものである。半導
体光検出器6としては光導電セル、フオトダイオ
ード、フオトトランジスタ、アバランシエフオト
ダイオードなどを用いることができる。第3図A
は縦断面図、第3図Bは底面図である。照射口1
4は照射窓14aと照射窓14bからなりそれぞ
れには半導体レーザー4a・4bを保護するため
に透明体80a・80b(ガラス、アクリル樹脂
など)がはめられている。受光口18にも透明体
82がはめられ、半導体光検出器6を保護してい
る。皮膚と接触される接触面3は接触に都合のよ
い平面状またはこれに近い形状に形成されてい
る。熱伝導性光不透過性の材質(金属等)よりな
る隔壁34の内部には、加温手段たる微少ヒータ
ー36および測温手段たるサーミスタ38が設け
られている。ヒーター36の加温はサーミスタ3
8によつて制御され、隔壁34は43℃ないし45℃
(通常約44℃)に保持される。これにより、皮膚
16を加熱し、その中の血管16d・16eを拡
張して皮内の血液量を増加させる(加熱による充
血現象)。その結果、血中のICGの吸光度が増大
して測定の感度及び精度が著しく増大する。この
実施例によれば、湾曲しにくいフアイバー束(多
数のフアイバーを束ねたもの)による拘束から解
放され、センサー2の自由度が高くなる。すなわ
ち、皮膚に軽く、勝つ一様にセンサー2を接触す
ることができるので、外部光の影響や血管圧迫に
よる血流阻害という問題を生じることなく、精度
の高い測定を行うことができる。
以上第1図に示す濃度測定装置に用いられるセ
ンサーの実施例を示したが、次に第2図に示す濃
度測定装置に用いられるセンサーの実施例を第4
図A及び第4図Bに示す。
第4図A及び第4図Bは、第1・第2の半導体
光検出器6a・6bをセンサー2に内蔵したもの
である。第4図Aは縦断面図、第4図Bは底面図
を示す。第1・第2のフイルター28a・28b
(干渉フイルター等)を、第1・第2の受光窓1
8a・18bにはめ込んでいる。
[発明の効果] この発明は、光源としてスペクトル幅の極めて
狭い半導体レーザーを用いているので、高吸収光
と低吸収光の波長が接近している場合でも、両者
のスペクトルが重なり合うことがなく精度の高い
測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のセンサーを用いた1光検出
器型の血中色素濃度の連続測定装置を示す図、第
2図は2個の光検出器を用いた同様の測定装置を
示す図、第3図A及び第3図Bは第1図に示す測
定装置に適したセンサーの実施例を示す図、第4
図A及び第4図Bは第2図に示す測定装置に適し
たセンサーの実施例を示す図である。 2…センサー、4a…第1の半導体レーザー、
4b…第2の半導体レーザー、6…光検出器、6
a…第1の光検出器、6b…第2の光検出器、1
4…照射口、18…受光口、なお、各図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 皮膚に接触される接触面、 接触面に設けられた照射口を有し、該照射口か
    ら皮膚に向けて血中の肝機能検査用指示薬色素で
    あるインドシアングリーンの吸収が大きい実質的
    に805nmの波長の高吸収レーザー光ならびに吸収
    が小さい実質的に860nmの波長の低吸収レーザー
    光を照射するための2個の半導体レーザー、 前記照射口から皮膚へ照射された前記レーザー
    光の散乱反射光を受光するため接触面に設けられ
    た受光口を有するフオトトランジスタ、 照射口と受光口を分離する隔壁、 前記接触面を43℃ないし45℃に加熱するための
    ヒータ、 上記各要素を収納する小寸法の容器、 上記半導体レーザーへの給電を行う給電線と上
    記フオトトランジスタの出力信号を伝送する電線
    とを収納した柔軟なコード、 を備えたことを特徴とする肝機能検査用皮膚半導
    体レーザーセンサー。
JP60045276A 1985-03-07 1985-03-07 肝機能検査用皮膚半導体レーザーセンサー Granted JPS61203939A (ja)

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JP60045276A JPS61203939A (ja) 1985-03-07 1985-03-07 肝機能検査用皮膚半導体レーザーセンサー

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JP60045276A JPS61203939A (ja) 1985-03-07 1985-03-07 肝機能検査用皮膚半導体レーザーセンサー

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JPS61203939A JPS61203939A (ja) 1986-09-09
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JP60045276A Granted JPS61203939A (ja) 1985-03-07 1985-03-07 肝機能検査用皮膚半導体レーザーセンサー

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL84356A (en) * 1986-11-05 1991-08-16 Sumitomo Electric Industries Liver function testing apparatus
JPS63177834A (ja) * 1987-01-16 1988-07-22 熊谷 博彰 生物組織の診断装置及びそれを用いた治療装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57124239A (en) * 1981-01-26 1982-08-03 Aloka Co Ltd Biochemical component analysis apparatus by laser beam
JPS59189828A (ja) * 1983-04-08 1984-10-27 萩原 文二 肝機能経皮測定装置

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