JPH0562541B2 - - Google Patents
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- JPH0562541B2 JPH0562541B2 JP61314784A JP31478486A JPH0562541B2 JP H0562541 B2 JPH0562541 B2 JP H0562541B2 JP 61314784 A JP61314784 A JP 61314784A JP 31478486 A JP31478486 A JP 31478486A JP H0562541 B2 JPH0562541 B2 JP H0562541B2
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0275—Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、生体組織の血液中に含まれる色素の
濃度変化を連続的に測定する血中色素の濃度変化
測定装置に関する。
濃度変化を連続的に測定する血中色素の濃度変化
測定装置に関する。
［従来の技術］
いわゆるパルスオキシメータ法と呼ばれる手法
によれば、生体組織内の動脈血の色素濃度は無侵
襲かつ連続的に測定することである。しかし、こ
の手法を用いた場合、その測定値は心拍一拍あた
り通常１個、多くても数個程度である。それは、
この手法により１の測定値を得る場合、少なくと
も２時点における脈動する血液を透過した光の量
を検出しなければならないからであり、その２時
点は正確な測定値を得るためには近接させること
ができないからである。
によれば、生体組織内の動脈血の色素濃度は無侵
襲かつ連続的に測定することである。しかし、こ
の手法を用いた場合、その測定値は心拍一拍あた
り通常１個、多くても数個程度である。それは、
この手法により１の測定値を得る場合、少なくと
も２時点における脈動する血液を透過した光の量
を検出しなければならないからであり、その２時
点は正確な測定値を得るためには近接させること
ができないからである。
［発明が解決しようとする問題点］
このようなパルスオキシメータ法によるなら
ば、例えば血液の酸素飽和度が極めて急激に変化
する場合、あるいは血管内に色素を注入してその
色素希釈曲線を求め心拍出量を計算しようとする
場合等においては、心拍の周期にかかわらず全く
連続的にその色素の濃度変化を測定することがで
きないという欠点があつた。
ば、例えば血液の酸素飽和度が極めて急激に変化
する場合、あるいは血管内に色素を注入してその
色素希釈曲線を求め心拍出量を計算しようとする
場合等においては、心拍の周期にかかわらず全く
連続的にその色素の濃度変化を測定することがで
きないという欠点があつた。
本発明はこのような従来手法の欠点に鑑みなさ
れたもので、その目的は無侵襲でかつ全く連続的
に血中色素の濃度を測定することができる装置を
提供することである。
れたもので、その目的は無侵襲でかつ全く連続的
に血中色素の濃度を測定することができる装置を
提供することである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、脈動する血液を含む生体組織を透過
または反射した光であつて前記血液中の所定の色
素に吸収される波長の光と前記所定の色素の吸光
係数がゼロの波長の光の量を夫々連続して検出す
る光量検出手段と、指定される２つの時点夫々に
おいて前記光量検出手段が検出する各波長の光量
の定常分および脈動分を抽出する抽出手段と、こ
の抽出手段が抽出したデータに基づいて前記生体
組織の虚血時における前記各波長の透過光または
反射光の光量を計算して求める第１の計算手段
と、この第１の計算手段の計算結果と前記２つの
時点経過後前記光量検出手段が検出する光量とに
基づいて前記血液中の前記所定の色素の濃度を計
算して連続的に求める第２の計算手段とを具備す
る構成となつている。吸光性成分の濃度の変化は
換言すれば血液の吸光係数の変化とも言えるの
で、以下においては、吸光係数の変化として述べ
る。また、光量検出手段は生体組織を透過または
反射した光の量を検出するものであるが、ここで
生体組織を反射した光とは外部から照射された光
が生体の内部組織で屈折した後外部に至る光を意
味する。以下の説明では透過光のみについて述べ
るが反射光についても同様である。
または反射した光であつて前記血液中の所定の色
素に吸収される波長の光と前記所定の色素の吸光
係数がゼロの波長の光の量を夫々連続して検出す
る光量検出手段と、指定される２つの時点夫々に
おいて前記光量検出手段が検出する各波長の光量
の定常分および脈動分を抽出する抽出手段と、こ
の抽出手段が抽出したデータに基づいて前記生体
組織の虚血時における前記各波長の透過光または
反射光の光量を計算して求める第１の計算手段
と、この第１の計算手段の計算結果と前記２つの
時点経過後前記光量検出手段が検出する光量とに
基づいて前記血液中の前記所定の色素の濃度を計
算して連続的に求める第２の計算手段とを具備す
る構成となつている。吸光性成分の濃度の変化は
換言すれば血液の吸光係数の変化とも言えるの
で、以下においては、吸光係数の変化として述べ
る。また、光量検出手段は生体組織を透過または
反射した光の量を検出するものであるが、ここで
生体組織を反射した光とは外部から照射された光
が生体の内部組織で屈折した後外部に至る光を意
味する。以下の説明では透過光のみについて述べ
るが反射光についても同様である。
［作用］
まず抽出手段は指定される第１の時点でこのと
き光量検出手段が検出する各波長の光量の定常分
および脈動分を抽出する。操作者は第２の時点が
到来する前に血液中の所定の色素の濃度を変化さ
せる。これにより１の波長について血液全体の吸
光係数が変化する。抽出手段は、指定される第２
の時点が到来するとこのとき光量検出手段が検出
する各波長の光量の定常分および脈動分を抽出す
る。この結果、抽出手段は血液の吸光係数の変化
の前後それぞれにおける透過光量の定常分および
脈動分を抽出することになる。第１の計算手段は
抽出手段が抽出したデータから生体組織の虚血時
における各波長の透過光量（虚血レベル）を算出
する。第２の計算手段は、第１の計算手段が算出
した虚血レベルと光量検出手段が検出した光量と
に基づいて血液中の所定の色素の濃度を連続して
算出する。
き光量検出手段が検出する各波長の光量の定常分
および脈動分を抽出する。操作者は第２の時点が
到来する前に血液中の所定の色素の濃度を変化さ
せる。これにより１の波長について血液全体の吸
光係数が変化する。抽出手段は、指定される第２
の時点が到来するとこのとき光量検出手段が検出
する各波長の光量の定常分および脈動分を抽出す
る。この結果、抽出手段は血液の吸光係数の変化
の前後それぞれにおける透過光量の定常分および
脈動分を抽出することになる。第１の計算手段は
抽出手段が抽出したデータから生体組織の虚血時
における各波長の透過光量（虚血レベル）を算出
する。第２の計算手段は、第１の計算手段が算出
した虚血レベルと光量検出手段が検出した光量と
に基づいて血液中の所定の色素の濃度を連続して
算出する。
［実施例］
まずこの実施例の原理を説明する。
生体組織に２種類の波長λ1，λ2の光を透過さ
せ、その一方の波長λ1に対する血液の吸光係数を
ある時点で変化させる。それは、例えば、血管内
に色素を注入するなどによつて行なうことができ
る。このようにした場合、各波長の透過光量I1，
I2の変化を第２図に示す。この図に示すように透
過光量I1，I2は血液の脈動に応じて変動してい
る。I11，I12とΔI1，ΔI12は夫々上記吸光係数を変
化させる前の透過光量の定常分、脈動分を示し、
I21，I22とΔI21，ΔI22は夫々上記吸光係数を変化
させた後の透過光量の定常分、脈動分を示してい
る。波長λ1に対する血液の吸光係数の変化前の値
はE11、変化後の値はE21であつたとする。一方、
波長λ2に対する血液の吸光係数はE2であり、こ
れは不変であるとする。
せ、その一方の波長λ1に対する血液の吸光係数を
ある時点で変化させる。それは、例えば、血管内
に色素を注入するなどによつて行なうことができ
る。このようにした場合、各波長の透過光量I1，
I2の変化を第２図に示す。この図に示すように透
過光量I1，I2は血液の脈動に応じて変動してい
る。I11，I12とΔI1，ΔI12は夫々上記吸光係数を変
化させる前の透過光量の定常分、脈動分を示し、
I21，I22とΔI21，ΔI22は夫々上記吸光係数を変化
させた後の透過光量の定常分、脈動分を示してい
る。波長λ1に対する血液の吸光係数の変化前の値
はE11、変化後の値はE21であつたとする。一方、
波長λ2に対する血液の吸光係数はE2であり、こ
れは不変であるとする。
ここで、生体組織の虚血時における波長λ1，λ2
の透過光量を夫々I01，I02とするならば、生体組
織を透過した光の吸光度を求める一般式に基づい
て次の各式が成立する。
の透過光量を夫々I01，I02とするならば、生体組
織を透過した光の吸光度を求める一般式に基づい
て次の各式が成立する。
log｛I01／（I11−ΔI11）｝＝
E11C（D1＋ΔD1） …(1)
log｛I01／（I21−ΔI21）｝＝
E21C（D2＋ΔD2） …(2)
log｛I02／（I12−ΔI12）｝＝
E2C（D1＋ΔD1） …(3)
log｛I02／（I22−ΔI22）｝＝
E2C（D2＋ΔD2） …(4)
ここでＣは血液の濃度であり、D1，ΔD1は
夫々上記吸光係数を変化させる前の血液層の厚み
の定常分、脈動分であり、D2，ΔD2は夫々上記
吸光係数を変化させた後の血液層の厚みの定常
分、脈動分である。
夫々上記吸光係数を変化させる前の血液層の厚み
の定常分、脈動分であり、D2，ΔD2は夫々上記
吸光係数を変化させた後の血液層の厚みの定常
分、脈動分である。
ΔlogI＝logI−log（Ｉ−ΔI）とするならば、(1)
式は次のように書き直すことができる。
式は次のように書き直すことができる。
logI01−logI11＋ΔlogI11＝
E11CD1＋E11CΔD1
(2)〜(4)式も同様に書き直すことができる。これ
らの各式について脈動分、定常分を夫々取り出す
と、次の関係が得られる。
らの各式について脈動分、定常分を夫々取り出す
と、次の関係が得られる。
脈動分は、
ΔlogI11＝E11CΔD1 …(5)
ΔlogI21＝E21CΔD2 …(6)
ΔlogI12＝E2CΔD1 …(7)
ΔlogI22＝E2CΔD2 …(8)
定常分は、
log（I01／I11）＝E11CD1 …(9)
log（I01／I21）＝E21CD2 …(10)
log（I02／I12）＝E2CD1 …(11)
log（I02／I22）＝E2CD2 …(12)
(5)式の両辺を(7)式の両辺で割りこれをΦ1と置
き、(6)式の両辺を(8)式の両辺で割り、これをΦ2
と置く。すなわち、 Φ1＝E11／E2＝ΔlogI11／ΔlogI12 …(13) Φ2＝E21／E2＝ΔlogI21／ΔlogI22 …(14) (13)式、(14)式から、ΔlogI11、ΔlogI12、ΔlogI21
、
ΔlogI22を測定するならばΦ1，Φ2を求めることが
できる。
き、(6)式の両辺を(8)式の両辺で割り、これをΦ2
と置く。すなわち、 Φ1＝E11／E2＝ΔlogI11／ΔlogI12 …(13) Φ2＝E21／E2＝ΔlogI21／ΔlogI22 …(14) (13)式、(14)式から、ΔlogI11、ΔlogI12、ΔlogI21
、
ΔlogI22を測定するならばΦ1，Φ2を求めることが
できる。
次に、(9)式、(11)式より
log（I01／I11）／log（I02／I12）＝E11／E2
の関係が得られる。(13)式よりE11／E2＝Φ1である
から Φ1＝log（I01／I11）／log（I02／I12） …(15) 同様にして(10)式、(12)式より、 Φ2＝log（I01／I21）／log（I02／I22） …(16) となる。(15)式、(16)式より、 logI01＝｛Φ1Φ2log（I22／I12）−Φ1logI21＋
Φ2logI11｝／（Φ2−Φ1｝ …(17) logI02＝｛Φ2logI22−Φ1logI12＋log（I11／
I21）｝／（Φ2−Φ1） …(18) (17)式、(18)式より、Φ1，Φ2，I11，I12，I21，I22
が
求められるならば、虚血レベルI01，I02を求める
ことができる。
から Φ1＝log（I01／I11）／log（I02／I12） …(15) 同様にして(10)式、(12)式より、 Φ2＝log（I01／I21）／log（I02／I22） …(16) となる。(15)式、(16)式より、 logI01＝｛Φ1Φ2log（I22／I12）−Φ1logI21＋
Φ2logI11｝／（Φ2−Φ1｝ …(17) logI02＝｛Φ2logI22−Φ1logI12＋log（I11／
I21）｝／（Φ2−Φ1） …(18) (17)式、(18)式より、Φ1，Φ2，I11，I12，I21，I22
が
求められるならば、虚血レベルI01，I02を求める
ことができる。
次に、以上のようにして求めた虚血レベルI01，
I02を用いて色素希釈曲線を求める。
I02を用いて色素希釈曲線を求める。
まず、血管に注入する色素であるが、この色素
の吸光係数は波長λ1の光に対してはEg、波長λ2
の光に対してはＯ（吸収なし）とする。更にこの
色素の血液中の濃度をCgとする。一方、血液の
ヘモグロビンの吸光係数は、波長λ1の光に対して
はEb1、波長λ2の光に対してはEb2とする。
の吸光係数は波長λ1の光に対してはEg、波長λ2
の光に対してはＯ（吸収なし）とする。更にこの
色素の血液中の濃度をCgとする。一方、血液の
ヘモグロビンの吸光係数は、波長λ1の光に対して
はEb1、波長λ2の光に対してはEb2とする。
ここで、生体組織を透過した波長λ1の光の透過
光量を時間の関数としてI1(t)とし、同様に波長λ2
の光の透過光量をI2(t)とする。第３図に、色素注
入の前後におけるI1(t)，I2(t)の経時変化を示す。
上記の虚血レベルI01，I02を用いるならば厚さＤ
の血液層を透過した光の吸光度は次式であらわさ
れる。
光量を時間の関数としてI1(t)とし、同様に波長λ2
の光の透過光量をI2(t)とする。第３図に、色素注
入の前後におけるI1(t)，I2(t)の経時変化を示す。
上記の虚血レベルI01，I02を用いるならば厚さＤ
の血液層を透過した光の吸光度は次式であらわさ
れる。
log｛I01／I1(t)｝＝Eb1CbＤ＋
EgCgＤ …(19)
log｛I02／I2(t)｝＝Eb2CbＤ …(20)
(19)式、(20)式の両辺を夫々割つて、
Ψ(t)＝log｛I01／I1(t)｝／log
｛I02／I2(t)｝ …(21)
とするならば、
Ψ(t)＝（Eb1Cb＋EgCg）／Eb2Cb …(22)
なる関係式が得られる。
(22)式は
Cg＝｛Ψ(t)−（Eb1／Eb2）｝・
（Eb2／Eg）・Cb …(23)
と書き直すことができる。
ここでEb1／Eb2は(13)式に示したE11／E2に等し
い（いずれも血液中のヘモグロビンの吸光係数の
比である）から、 Eb1／Eb2＝ΔlogI11／ΔlogI12＝Φ1(24) である。従つて、（23）式は、 Cg＝｛Ψ(t)−Φ1｝・（Eb2／Eg）・Cb …(25) または、 Cg［log｛I01／I1(t)｝／log｛I02／I2(t)｝−Φ1］
（Eb2／Eg）Cb …(26) と書くことができる。この式においてEb2／Egは
既知であり、Cbは採血により実測して求められ、
Φ1，I01，I02は前述したように計算によつて求め
ることができる。このようにして、血中色素の濃
度の経時的変化を、充分な時間的連続性をもつて
求めることができる。
い（いずれも血液中のヘモグロビンの吸光係数の
比である）から、 Eb1／Eb2＝ΔlogI11／ΔlogI12＝Φ1(24) である。従つて、（23）式は、 Cg＝｛Ψ(t)−Φ1｝・（Eb2／Eg）・Cb …(25) または、 Cg［log｛I01／I1(t)｝／log｛I02／I2(t)｝−Φ1］
（Eb2／Eg）Cb …(26) と書くことができる。この式においてEb2／Egは
既知であり、Cbは採血により実測して求められ、
Φ1，I01，I02は前述したように計算によつて求め
ることができる。このようにして、血中色素の濃
度の経時的変化を、充分な時間的連続性をもつて
求めることができる。
次に、このような原理に基づいて作成された装
置の１例を説明する。
置の１例を説明する。
第１図は装置のブロツク構成図である。図中１
は光源である。この光源１から照射される光は光
フイルタ２，３夫々を介して受光素子４，５に至
るようにされている。光フイルタ２は波長λ1の光
を透過させるフイルタであり、光フイルタ３は波
長λ2の光を透過させるフイルタである。６，７は
増幅回路であり、受光素子４，５の出力信号を増
幅する回路である。光フイルタ２，３、受光素子
４，５および増幅回路６，７から光量検出手段を
構成する。
は光源である。この光源１から照射される光は光
フイルタ２，３夫々を介して受光素子４，５に至
るようにされている。光フイルタ２は波長λ1の光
を透過させるフイルタであり、光フイルタ３は波
長λ2の光を透過させるフイルタである。６，７は
増幅回路であり、受光素子４，５の出力信号を増
幅する回路である。光フイルタ２，３、受光素子
４，５および増幅回路６，７から光量検出手段を
構成する。
増幅回路６，７の出力信号は対数計算回路８，
９に至るようにされている。対数計算回路８，９
は与えられる信号の信号値を対数に変換し、その
対数に応じた信号を出力する。この信号は、対数
計算回路８の出力については脈動分抽出回路１
０、定常分抽出回路１１，１２および減算回路１
３に至るようにされ、対数計算回路９の出力につ
いては脈動分抽出回路１４、定常分抽出回路１
５，１６および減算回路１７に至るようにされて
いる。脈動分抽出回路１０，１４は、対数計算回
路８，９の出力信号の脈動分を抽出し、これを除
算回路２０に出力する回路である。除算回路は脈
動分抽出回路１０の出力信号値を脈動分抽出回路
１４の出力信号値で割り、その結果に応じた信号
をΦ1記憶回路２１、Φ2記憶回路２２に出力する
回路である。定常分抽出回路１１，１２，１５，
１６、Φ1記憶回路２１およびΦ2記憶回路２２の
出力信号は虚血レベル計算回路２３，２４に至る
ようにされている。これらの回路は、図示せぬ制
御回路により所定のタイミングで動作するように
制御されるものである。定常分抽出回路１１，１
２は、上記制御回路からのタイミング信号に応じ
て対数計算回路８の出力信号の定常分を抽出し、
これを記憶する回路である。定常分抽出回路１
５，１６は、上記制御回路からのタイミング信号
に応じて対数計算回路９の出力信号の定常分を抽
出し、これを記憶する回路である。Φ1記憶回路
２１およびΦ2記憶回路２２は上記制御回路から
のタイミング信号に応じて除算回路２０の出力信
号値を記憶する回路である。虚血レベル計算回路
２３，２４は、定常分抽出回路１１，１２，１
５，１６、Φ1記憶回路２１およびΦ2記憶回路２
２が記憶した値に基づいて所定の計算を行ない、
波長λ1，λ2夫々の光に対する虚血レベルの対数値
を求め、これを記憶する回路である対数計算回路
８，９、脈動分抽出回路１０，１４、除算回路２
０、定常分抽出回路１１，１２，１５，１６、
Φ1記憶回路２１、Φ2記憶回路２２および虚血レ
ベル計算回路２３，２４から第１の計算手段を構
成する。
９に至るようにされている。対数計算回路８，９
は与えられる信号の信号値を対数に変換し、その
対数に応じた信号を出力する。この信号は、対数
計算回路８の出力については脈動分抽出回路１
０、定常分抽出回路１１，１２および減算回路１
３に至るようにされ、対数計算回路９の出力につ
いては脈動分抽出回路１４、定常分抽出回路１
５，１６および減算回路１７に至るようにされて
いる。脈動分抽出回路１０，１４は、対数計算回
路８，９の出力信号の脈動分を抽出し、これを除
算回路２０に出力する回路である。除算回路は脈
動分抽出回路１０の出力信号値を脈動分抽出回路
１４の出力信号値で割り、その結果に応じた信号
をΦ1記憶回路２１、Φ2記憶回路２２に出力する
回路である。定常分抽出回路１１，１２，１５，
１６、Φ1記憶回路２１およびΦ2記憶回路２２の
出力信号は虚血レベル計算回路２３，２４に至る
ようにされている。これらの回路は、図示せぬ制
御回路により所定のタイミングで動作するように
制御されるものである。定常分抽出回路１１，１
２は、上記制御回路からのタイミング信号に応じ
て対数計算回路８の出力信号の定常分を抽出し、
これを記憶する回路である。定常分抽出回路１
５，１６は、上記制御回路からのタイミング信号
に応じて対数計算回路９の出力信号の定常分を抽
出し、これを記憶する回路である。Φ1記憶回路
２１およびΦ2記憶回路２２は上記制御回路から
のタイミング信号に応じて除算回路２０の出力信
号値を記憶する回路である。虚血レベル計算回路
２３，２４は、定常分抽出回路１１，１２，１
５，１６、Φ1記憶回路２１およびΦ2記憶回路２
２が記憶した値に基づいて所定の計算を行ない、
波長λ1，λ2夫々の光に対する虚血レベルの対数値
を求め、これを記憶する回路である対数計算回路
８，９、脈動分抽出回路１０，１４、除算回路２
０、定常分抽出回路１１，１２，１５，１６、
Φ1記憶回路２１、Φ2記憶回路２２および虚血レ
ベル計算回路２３，２４から第１の計算手段を構
成する。
１３，１７は減算回路である。減算回路１３，
１７は虚血レベル計算回路２３，２４の出力信号
値と対数計算回路８，９の出力信号値の差を求
め、これを除算回路２５に出力する回路である。
除算回路２５は、減算回路１３の出力信号値を減
算回路１７の出力信号値で割り、その結果を減算
回路２６に出力する回路である。減算回路２６
は、除算回路２５の出力信号値とΦ1記憶回路２
１の出力信号値との差を求め、これを乗算回路２
７に出力する回路である。乗算回路２７は、記憶
回路２８が記憶した値に応じた値を減算回路２６
の出力信号値に乗じて、これを記憶装置２９に出
力する回路である。記憶回路２８は外部から設定
されるヘモグロビン濃度値を記憶する回路であ
る。対数計算回路８，９、減算回路１３，１７、
除算回路２５、減算回路２６、乗算回路２７およ
び記憶回路２８から第２の計算手段を構成する。
１７は虚血レベル計算回路２３，２４の出力信号
値と対数計算回路８，９の出力信号値の差を求
め、これを除算回路２５に出力する回路である。
除算回路２５は、減算回路１３の出力信号値を減
算回路１７の出力信号値で割り、その結果を減算
回路２６に出力する回路である。減算回路２６
は、除算回路２５の出力信号値とΦ1記憶回路２
１の出力信号値との差を求め、これを乗算回路２
７に出力する回路である。乗算回路２７は、記憶
回路２８が記憶した値に応じた値を減算回路２６
の出力信号値に乗じて、これを記憶装置２９に出
力する回路である。記憶回路２８は外部から設定
されるヘモグロビン濃度値を記憶する回路であ
る。対数計算回路８，９、減算回路１３，１７、
除算回路２５、減算回路２６、乗算回路２７およ
び記憶回路２８から第２の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。
する。
まず、操作者は測定の対象となる生体組織３０
を光源１と光フイルタ２，３との間に設定する。
このため対数計算回路８，９からは生体組織３０
を透過した波長λ1，λ2の透過光量I1(t)，I2(t)の対
数logI1(t)、logI2(t)を示す信号が出力される。こ
こで前述した図示せぬ制御回路は所定のタイミン
グ信号を定常分抽出回路１１，１５およびΦ1記
憶回路２１に出力する。この信号により定常分抽
出回路１１，１５は所定期間内に対数計算回路
８，９から与えられる信号値の心拍１拍毎の定常
分を抽出し、この平均値を算出し、その値を記憶
する。ここで定常分抽出回路１１が記憶する値が
第２図に示す透過光量I11の対数logI11であり、定
常分抽出回路１５が記憶する値が第２図に示す透
過光量I12の対数logI12である。またΦ1記憶回路２
１も上記所定期間内に除算回路２０から与えられ
る心拍１拍毎の信号値の平均値を求め、これを記
憶する。ここでΦ1記憶回路２１が記憶する値が
(13)式で示されるΦ1である。
を光源１と光フイルタ２，３との間に設定する。
このため対数計算回路８，９からは生体組織３０
を透過した波長λ1，λ2の透過光量I1(t)，I2(t)の対
数logI1(t)、logI2(t)を示す信号が出力される。こ
こで前述した図示せぬ制御回路は所定のタイミン
グ信号を定常分抽出回路１１，１５およびΦ1記
憶回路２１に出力する。この信号により定常分抽
出回路１１，１５は所定期間内に対数計算回路
８，９から与えられる信号値の心拍１拍毎の定常
分を抽出し、この平均値を算出し、その値を記憶
する。ここで定常分抽出回路１１が記憶する値が
第２図に示す透過光量I11の対数logI11であり、定
常分抽出回路１５が記憶する値が第２図に示す透
過光量I12の対数logI12である。またΦ1記憶回路２
１も上記所定期間内に除算回路２０から与えられ
る心拍１拍毎の信号値の平均値を求め、これを記
憶する。ここでΦ1記憶回路２１が記憶する値が
(13)式で示されるΦ1である。
次に操作者は生体組織３０の血液の波長λ1の光
に対する吸光係数を変化させる作業を行なう。吸
光係数の変化は、例えば血液の酸素飽和度を変化
させるか、または色素を注入することにより生じ
させる。この吸光係数の変化が生じた後、前述し
た図示せぬ制御回路は所定のタイミング信号を定
常分抽出回路１２，１６およびΦ2記憶回路２２
に出力する。この信号により定常分抽出回路１
２，１６は所定期間内に対数計算回路８，９から
与えられる信号値の心拍１拍毎の定常分を抽出
し、その平均値を算出しその値を記憶する。ここ
で定常分抽出回路１２が記憶する値が第２図に示
す透過光量I21の対数logI21であり、定常分抽出回
路１６が記憶する値が第２図に示す透過光量I22
の対数logI22である。またΦ2記憶回路22も上記所
定の第２期間に除算回路２０から与えられる心拍
１拍毎の信号値の平均値を求め、これを記憶す
る。ここでΦ2計算回路２２が記憶する値が(14)式
で示されるΦ2である。
に対する吸光係数を変化させる作業を行なう。吸
光係数の変化は、例えば血液の酸素飽和度を変化
させるか、または色素を注入することにより生じ
させる。この吸光係数の変化が生じた後、前述し
た図示せぬ制御回路は所定のタイミング信号を定
常分抽出回路１２，１６およびΦ2記憶回路２２
に出力する。この信号により定常分抽出回路１
２，１６は所定期間内に対数計算回路８，９から
与えられる信号値の心拍１拍毎の定常分を抽出
し、その平均値を算出しその値を記憶する。ここ
で定常分抽出回路１２が記憶する値が第２図に示
す透過光量I21の対数logI21であり、定常分抽出回
路１６が記憶する値が第２図に示す透過光量I22
の対数logI22である。またΦ2記憶回路22も上記所
定の第２期間に除算回路２０から与えられる心拍
１拍毎の信号値の平均値を求め、これを記憶す
る。ここでΦ2計算回路２２が記憶する値が(14)式
で示されるΦ2である。
次に前述した図示せぬ制御回路は所定のタイミ
ング信号を虚血レベル計算回路２３，２４に出力
する。この信号により虚血レベル計算回路２３，
２４は(17)式、(18)式により虚血レベルI01，I02の対
数計算logI01，logI02を算出し、その結果を記憶
する。
ング信号を虚血レベル計算回路２３，２４に出力
する。この信号により虚血レベル計算回路２３，
２４は(17)式、(18)式により虚血レベルI01，I02の対
数計算logI01，logI02を算出し、その結果を記憶
する。
次に操作者はその濃度を測定すべき色素を生体
３０に注入する。減算回路１３，１７は、虚血レ
ベル計算回路２３，２４が記憶している。
logI01，logI02と対数計算回路８，９から出力さ
れるlogI1(t)，logI2(t)との差を計算し、これを除
算回路２５に出力している。従つて除算回路２５
は（21）式に示すΨ(t)を出力する。このため減算
回路２６はこのΨ(t)とΦ1記憶回路２１が記憶し
ているΦ1との差を計算してこれを乗算回路２７
に出力する。乗算回路２７にはあらかじめ
（Eb2／Eg）・Cbの値が保持されている。この値の
構成要素Cbは記憶回路２８から出力されるもの
であり、この例では生体組織３０からあらかじめ
採取された血液のヘモグロビン濃度である。そし
て乗算回路２７は減算回路２６から出力される
（Ψ(t)−Φ1）の値に（Eb2／Eg）・Cbを乗じてその
結果を記憶回路２９に出力する。こうして乗算回
路２７は（25）式または（26）式に示すCg(t)を
計算して求めたことになる。このCg(t)は記録装
置２９によつて全く連続的に記録される。
３０に注入する。減算回路１３，１７は、虚血レ
ベル計算回路２３，２４が記憶している。
logI01，logI02と対数計算回路８，９から出力さ
れるlogI1(t)，logI2(t)との差を計算し、これを除
算回路２５に出力している。従つて除算回路２５
は（21）式に示すΨ(t)を出力する。このため減算
回路２６はこのΨ(t)とΦ1記憶回路２１が記憶し
ているΦ1との差を計算してこれを乗算回路２７
に出力する。乗算回路２７にはあらかじめ
（Eb2／Eg）・Cbの値が保持されている。この値の
構成要素Cbは記憶回路２８から出力されるもの
であり、この例では生体組織３０からあらかじめ
採取された血液のヘモグロビン濃度である。そし
て乗算回路２７は減算回路２６から出力される
（Ψ(t)−Φ1）の値に（Eb2／Eg）・Cbを乗じてその
結果を記憶回路２９に出力する。こうして乗算回
路２７は（25）式または（26）式に示すCg(t)を
計算して求めたことになる。このCg(t)は記録装
置２９によつて全く連続的に記録される。
この実施例において、虚血レベルの計算に用い
られるΦ2、logI21，logI22を求める場合、比較的
安定しているΦ1、logI11、logI12（色素注入前の
値）を求める場合と同様に単に心拍１拍毎に１の
値を求め、これらの平均値をとるようにした。し
かし、Φ2、logI21，logI22は色素注入後あるいは
酸素飽和度の変化後の値であるから急激に変化し
ている。このため、上記の方法では正確な値が得
られない。そこで、Φ2，logI21，logI22を算出す
るにあたつて、夫々心拍１拍のデータから複数個
の値を求め、これらの平均値を求める。次にこの
ようにして求めた１拍毎の値をそのまま記憶して
おく。そして虚血レベルを求める際に１拍毎の
Φ2，logI21，logI22とΦ1，logI11，logI12（これら
は安定しているので前述したように複数の心拍に
ついての平均値でよい）との組合せて一拍毎に
logI01logI02を算出する。更に、これらのlogI01，
logI02のうち、色素濃度が充分大で比較的安定し
ている範囲内にあるものを採り、それらを平均し
てlogI01，logI02の値とする。このようにすれば
信頼性の高いlogI01，logI02が求められ、正確な
色素濃度変化を測定することができる。
られるΦ2、logI21，logI22を求める場合、比較的
安定しているΦ1、logI11、logI12（色素注入前の
値）を求める場合と同様に単に心拍１拍毎に１の
値を求め、これらの平均値をとるようにした。し
かし、Φ2、logI21，logI22は色素注入後あるいは
酸素飽和度の変化後の値であるから急激に変化し
ている。このため、上記の方法では正確な値が得
られない。そこで、Φ2，logI21，logI22を算出す
るにあたつて、夫々心拍１拍のデータから複数個
の値を求め、これらの平均値を求める。次にこの
ようにして求めた１拍毎の値をそのまま記憶して
おく。そして虚血レベルを求める際に１拍毎の
Φ2，logI21，logI22とΦ1，logI11，logI12（これら
は安定しているので前述したように複数の心拍に
ついての平均値でよい）との組合せて一拍毎に
logI01logI02を算出する。更に、これらのlogI01，
logI02のうち、色素濃度が充分大で比較的安定し
ている範囲内にあるものを採り、それらを平均し
てlogI01，logI02の値とする。このようにすれば
信頼性の高いlogI01，logI02が求められ、正確な
色素濃度変化を測定することができる。
第１図に示した実施例の説明において、虚血レ
ベルを求める場合と、求めた虚血レベルに基づい
て色素希釈曲線Cg(t)を求める場合、操作者は
夫々の場合について所定の作業を必要とした。し
かし、ある時点で色素注入を行ない、その前後に
わたつてlogI1(t)，logI2(t)を連続的に全て記録し、
その後記録したデータを分析することによつて虚
血レベルを求め、この求めた虚血レベルから色素
希釈曲線を求めるようにしても良い。このように
すれば操作者は測定すべき生体組織に色素を注入
すする作業を１度行なうだけで良いことになる。
ベルを求める場合と、求めた虚血レベルに基づい
て色素希釈曲線Cg(t)を求める場合、操作者は
夫々の場合について所定の作業を必要とした。し
かし、ある時点で色素注入を行ない、その前後に
わたつてlogI1(t)，logI2(t)を連続的に全て記録し、
その後記録したデータを分析することによつて虚
血レベルを求め、この求めた虚血レベルから色素
希釈曲線を求めるようにしても良い。このように
すれば操作者は測定すべき生体組織に色素を注入
すする作業を１度行なうだけで良いことになる。
また、第１図に示した実施例はアナログ回路で
構成したものであるが、光量検出手段から出力さ
れる信号をAD変換して、その後の処理を電子計
算機を用いて行なえば、迅速かつ高精度な測定結
果が得られる。
構成したものであるが、光量検出手段から出力さ
れる信号をAD変換して、その後の処理を電子計
算機を用いて行なえば、迅速かつ高精度な測定結
果が得られる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば比較的無
侵襲で全く連続した血中色素の濃度変化を測定す
ることができる。
侵襲で全く連続した血中色素の濃度変化を測定す
ることができる。
第１図は本発明装置の構成ブロツク図、第２
図、第３図は本発明装置の動作説明図である。 １……光源、２，３……光フイルタ、４，５…
…受光素子、８，９……対数計算回路、１０，１
４……脈動分抽出回路、２０，２５……除算回
路、１１，１２，１５，１６……定常分抽出回
路、２１……Φ1記憶回路、２２……Φ2記憶回路、
２３，２４……虚血レベル計算回路、１３，１
７，２６……減算回路、２７……乗算回路、２８
……記憶回路、２９……記録装置。
図、第３図は本発明装置の動作説明図である。 １……光源、２，３……光フイルタ、４，５…
…受光素子、８，９……対数計算回路、１０，１
４……脈動分抽出回路、２０，２５……除算回
路、１１，１２，１５，１６……定常分抽出回
路、２１……Φ1記憶回路、２２……Φ2記憶回路、
２３，２４……虚血レベル計算回路、１３，１
７，２６……減算回路、２７……乗算回路、２８
……記憶回路、２９……記録装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 脈動する血液を含む生体組織を透過または反
射した光であつて前記血液中の所定の色素に吸収
される波長の光と前記所定の色素の吸光係数がゼ
ロの波長の光の量を夫々連続して検出する光量検
出手段と、指定される２つの時点夫々において前
記光量検出手段が検出する各波長の光量の定常分
および脈動分を抽出する抽出手段と、この抽出手
段が抽出したデータに基づいて前記生体組織の虚
血時における前記各波長の透過光または反射光の
光量を計算して求める第１の計算手段と、この第
１の計算手段の計算結果と前記２つの時点経過後
前記光量検出手段が検出する光量とに基づいて前
記血液中の前記所定の色素の濃度を計算して連続
的に求める第２の計算手段とを具備する血中色素
の濃度変化測定装置。 ２ 第１の計算手段は光量検出手段の出力をデイ
ジタル処理するプロセツサであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の血中色素の濃度変
化測定装置。 ３ 第２の計算手段は、光量検出手段および第１
の計算手段の出力をデイジタル処理するプロセツ
サであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載の血中色素の濃度変化測定装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61314784A JPS63165757A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 血中色素の濃度変化測定装置 |
| DE19873782416 DE3782416T2 (de) | 1986-12-26 | 1987-12-24 | Vorrichtung zur messung der konzentrationsveraenderung eines blutpigmentes. |
| EP19870119210 EP0276477B1 (en) | 1986-12-26 | 1987-12-24 | Apparatus for measuring the change in the concentration of a pigment in blood |
| US07/743,618 US5190040A (en) | 1986-12-26 | 1991-08-12 | Apparatus for measuring the change in the concentration of a pigment in blood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61314784A JPS63165757A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 血中色素の濃度変化測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63165757A JPS63165757A (ja) | 1988-07-09 |
| JPH0562541B2 true JPH0562541B2 (ja) | 1993-09-08 |
Family
ID=18057551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61314784A Granted JPS63165757A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 血中色素の濃度変化測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0276477B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63165757A (ja) |
| DE (1) | DE3782416T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1328018C (en) * | 1987-11-13 | 1994-03-22 | Masahiko Kanda | Liver function testing apparatus |
| JPH01129838A (ja) * | 1987-11-13 | 1989-05-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 肝機能検査装置 |
| JPH0657216B2 (ja) * | 1988-09-14 | 1994-08-03 | 住友電気工業株式会社 | 肝機能検査装置 |
| JPH02111343A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-24 | Koorin Denshi Kk | 反射型オキシメータ |
| SE8902014L (sv) * | 1989-06-02 | 1990-12-03 | Gambro Ab | Autotransfusionssystem foer uppsamling, behandling och aaterfoering av en patients blod |
| IE912141A1 (en) * | 1990-07-06 | 1992-01-15 | Kapsch Ag | Method and device for qualitative and quantitative¹determination of tissue-specific parameters of a biological¹tissue |
| JP3364819B2 (ja) * | 1994-04-28 | 2003-01-08 | 日本光電工業株式会社 | 血中吸光物質濃度測定装置 |
| CN108872100B (zh) * | 2018-04-13 | 2021-01-08 | 浙江省计量科学研究院 | 一种多次增强光谱高精度氨气检测装置及检测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5725217B2 (ja) * | 1974-10-14 | 1982-05-28 | ||
| US4167331A (en) * | 1976-12-20 | 1979-09-11 | Hewlett-Packard Company | Multi-wavelength incremental absorbence oximeter |
| ZA861179B (en) * | 1985-02-28 | 1986-12-30 | Boc Group Inc | Oximeter |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61314784A patent/JPS63165757A/ja active Granted
-
1987
- 1987-12-24 DE DE19873782416 patent/DE3782416T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-24 EP EP19870119210 patent/EP0276477B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0276477A1 (en) | 1988-08-03 |
| DE3782416D1 (de) | 1992-12-03 |
| DE3782416T2 (de) | 1993-03-11 |
| JPS63165757A (ja) | 1988-07-09 |
| EP0276477B1 (en) | 1992-10-28 |
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