JPH0412736A - Biomeasuring instrument - Google Patents
Biomeasuring instrumentInfo
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- JPH0412736A JPH0412736A JP2116533A JP11653390A JPH0412736A JP H0412736 A JPH0412736 A JP H0412736A JP 2116533 A JP2116533 A JP 2116533A JP 11653390 A JP11653390 A JP 11653390A JP H0412736 A JPH0412736 A JP H0412736A
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- light
- light source
- distance
- biomeasuring
- living body
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
(産業上の利用分野1
この発明は、生体組織に光を入射し、その反射光強度か
ら該生体組織内の酸素消費等、代謝を検出する生体測定
装置に関する。(Industrial Application Field 1) The present invention relates to a biomeasuring device that detects metabolism, such as oxygen consumption, in the living tissue by injecting light into the living tissue and from the intensity of the reflected light.
【従来の技術]
生体中の各部分には血液中のヘモグロビンによって酸素
が供給される。ヘモグロビンで酸素を持っている酸化型
(Hb○2)と酸素を持っていない還元型(Hb)では
光の吸収特性が違う。これを利用して、生体の各部分組
織の中にあるHb、HbO2の量の変化をモニターして
、生体組織内の酸素消費等、代謝をモニターする装置が
ある。
従来、この種の反射型生体測定装置としては、生体組織
の表面に光を入射する第1のタイプの反射型オキシメー
タと、血管内に探針を入れて、ここに光を入射させる第
2のタイプの反射型オキシメータ等がある。
【発明が解決しようとする課題]
前者の、生体組織表面に光を入射する反射型オキシメー
タは、生体組織表面の一点に5種類の異なる波長の光を
入射し、その相対反射光強度を、経験的実験データと比
較して、ヘマトクリット値とSO2値(血液酸素飽和度
)を算出するようにしているが、装置が複雑且つ大型と
なり、更に測定部位の動き、光源及び検出器と測定部位
との接触状態による誤差が生じやすいという問題点があ
る。
又、生体の測定部位の差による誤差、更には止体組織、
例えば皮膚の色等による誤差が生じやすいという問題点
がある。
又、前記血管内に探針を入れる第2のタイプの反射型オ
キシメータは、侵襲的な方法であり、且つ、得られる情
報が生体組織内の情報ではなく、静脈、動脈中の情報で
あるので、運動時や局部的な酸素消費のデータを得るこ
とができないという問題点がある。
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、小型軽量で携帯性良く、且つ、測定部位の動き、
あるいは、光源及び検出器と測定部位の接触状態による
誤差、生体組織の部位、色による誤差を低減させること
ができると共に、侵襲的でなく、且つ運動時や局部的な
酸素消費のデータを得ることができる生体測定装置を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
この発明は、光源から生体に光を入射し、その反射光強
度から、生体内酸素消費等、代謝の変化を測定する生体
測定装置において、前記反射光の測定部を、前記光源か
らの距離の異なる2点以上に設けると共に、前記測定部
における反射光強度の、光入射位置からの距離に対する
減衰を、指数関数とみなし、その指数部の変化量を演算
する演算装置を設けることにより上記目的を達成するも
のである。
又、前記測定部の前記光源からの距離を減衰が指数関数
とみなし得る距離とすることにより上記目的を達成する
ものである。
更に、前記生体への光入射点、及び複数の測定部を、同
一仮想直線上に配置することにより上記目的を達成する
ものである。
又、前記光源及び複数の測定部を、同一筐体の同一面に
形成された窓に配置することにより上記目的を達成する
ものである。
更に前記筐体を取付具により生体に装着可能とすること
により上記目的を達成するものである。
更に又、前記光源を、2種類以上の波長の光を選択的に
発生し、且つ、生体の一点に入射するよう構成すること
により上記目的を達成するものである。
又、前記光源を、その発生光の波長が600〜1300
nmの範囲となるようにして上記目的を達成するもので
ある。
又、前記光源光の波長を805 nmを間にして選択す
ることにより上記目的を達成するものである。
(作用)
この発明においては、生体に入射した光の反射光を測定
する測定部を、光源からの距離の異なる2点以上に設け
、測定部における反射光強度の、光入射位置からの距離
に対する減衰を指数関数とみなして、その指数部の変化
量を演算するようにしているので、測定部位の動き、光
源及び検出器の、測定部位への接触状態による誤差、を
低減させることができる。又、異なる波長の2種類以上
の光を、選択的に生体へ入射して測定するので、生体の
部分差、例えば、皮膚の色の差等による誤差を防止でき
る。更に、測定部は最低2点設ければ良いので、装置を
簡単且つ、小型化することができる。[Prior Art] Oxygen is supplied to each part of a living body by hemoglobin in blood. The light absorption characteristics of hemoglobin are different between the oxidized type (Hb○2), which has oxygen, and the reduced type (Hb), which does not have oxygen. There is a device that utilizes this to monitor changes in the amount of Hb and HbO2 in each partial tissue of a living body to monitor metabolism such as oxygen consumption within the living tissue. Conventionally, this type of reflective biomeasuring device includes a first type of reflective oximeter that projects light onto the surface of living tissue, and a second type that inserts a probe into a blood vessel and projects light there. There are several types of reflective oximeters. [Problems to be Solved by the Invention] The former reflection type oximeter, which injects light onto the surface of living tissue, makes light of five different wavelengths enter one point on the surface of living tissue, and calculates the relative reflected light intensity by The hematocrit value and SO2 value (blood oxygen saturation) are calculated by comparing with empirical experimental data, but the device is complicated and large, and there are also problems with the movement of the measurement site, the light source, detector, and measurement site. There is a problem in that errors are likely to occur due to the contact state of the contacts. In addition, errors due to differences in the measurement site of the living body, and furthermore, static tissue,
For example, there is a problem in that errors are likely to occur due to skin color, etc. Furthermore, the second type of reflex oximeter, in which the probe is inserted into the blood vessel, is an invasive method, and the information obtained is not information inside the living tissue, but information inside the veins and arteries. Therefore, there is a problem in that it is not possible to obtain data on exercise or local oxygen consumption. This invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is small and lightweight, has good portability, and can reduce the movement of the measurement site.
Alternatively, it is possible to reduce errors caused by contact conditions between the light source and detector and the measurement site, and errors caused by the location and color of biological tissue, and to obtain data on oxygen consumption during exercise and locally in a non-invasive manner. The purpose is to provide a biomeasuring device that can perform [Means for Solving the Problems] The present invention provides a biomeasuring device for injecting light into a living body from a light source and measuring metabolic changes such as oxygen consumption in the living body based on the intensity of the reflected light. parts are provided at two or more points at different distances from the light source, and the attenuation of the reflected light intensity at the measuring part with respect to the distance from the light incident position is regarded as an exponential function, and the amount of change in the index part is calculated. The above object is achieved by providing an arithmetic device. Further, the above object is achieved by setting the distance of the measuring section from the light source to a distance where attenuation can be regarded as an exponential function. Furthermore, the above object is achieved by arranging the light incident point on the living body and the plurality of measurement units on the same virtual straight line. Further, the above object is achieved by arranging the light source and the plurality of measuring sections in windows formed on the same surface of the same housing. Furthermore, the above object is achieved by making the casing attachable to a living body using a fitting. Furthermore, the above object is achieved by configuring the light source to selectively generate light of two or more types of wavelengths and to enter the light at one point on the living body. Further, the wavelength of the light generated by the light source is 600 to 1300.
The above object is achieved by adjusting the thickness to be in the nm range. Further, the above object is achieved by selecting the wavelength of the light source light between 805 nm. (Function) In this invention, measurement units for measuring the reflected light of the light incident on the living body are provided at two or more points at different distances from the light source, and the intensity of the reflected light at the measurement unit is determined based on the distance from the light incident position. Since the attenuation is regarded as an exponential function and the amount of change in the exponential part is calculated, it is possible to reduce errors caused by movement of the measurement site and the state of contact of the light source and detector with the measurement site. Furthermore, since two or more types of light with different wavelengths are selectively incident on the living body for measurement, errors due to differences in parts of the living body, such as differences in skin color, can be prevented. Furthermore, since it is sufficient to provide at least two measuring sections, the apparatus can be made simple and compact.
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
この実施例に係る生体測定装置10は、第1図に示され
るように、主要構成部分が収納される筐体12と、この
筐体12の生体組織、例えば人間の腕14に装着させる
ためのバンド16を備えている。
前記筐体12の、腕14側の面には、各々独立した凹所
18A〜18Cが形成され、これら凹所18A〜18G
には、各々、光源20、第1受光部22及び第2受光部
24が配置されている。
前記光源20は、異なる波長の光を発止する2個の発光
ダイオード2OA、20Bと、これら発行ダイオード2
OA、20Bの発光面側に配置されたボールレンズ20
Cとから形成されている。
又、第3図に示されるように、前記第1受光部22及び
第2受光部24は、共に受光した光を光電変換フォトダ
イオード22A、24A及びこれらの出力を増幅するア
ンプ22B124Bとから構成されている。
前記凹所18A〜18Cは、透明樹脂26で覆われ、該
透明樹脂26の外側面26AI筐体12の外側面で、且
つ生体の表面に接触する窓を構成している。
更に、前記筐体12内には、マイコン28と、このマイ
コン28により制御され、前記光120における発光ダ
イオード2OA120Bを点滅させるドライバー30と
、アンプ22B、24Bの出力をA/D変換してマイコ
ン28に出力するA/D変換器32A、32Bと、マイ
コン28による演算結果を出力するテレメータ34とが
、IC化されて内蔵されている。
又、前記筐体12の、凹所18A〜18Cと反対側の正
面には、マイコン28による演算結果を表示するための
液晶デイスプレィ36が設けられている。
ここで、前記光′a20、第1受光部22及び第2受光
部24は、第4図に示されるように、同一仮想直線38
上に配置されている。
又、筺体12における凹所18A〜18Cの周囲には、
接着テープ40が設けられ、生体表面に、筐体72の光
源、受光部側の面が密着できるようにされている。
第4図の符号42は、前記テレメータ34からの出力を
受信する受信機42Aと、その内容を表示するためのデ
イスプレィ42Bからなるリモートデイスプレィ装置を
示す。
ここで、前記光源20を構成する発光ダイオード20△
、20Bは、この実施例においては、それぞれ波長67
7nm及び830nmの光を発生するように選択されて
いる。
又、前記光源20と第1受光部22の直線距離aは、3
1以上となるようにされている。
前記マイコン28は、詳細は後述するが、ドライバー3
0を介して、光源20の発光ダイオード2OA、20B
を交互に発光させ、このときの第1受光部22及び第2
受光部24における各反射光強度の、光入射位置、即ち
光源20からの距離に対して減衰を指数関数とみなし、
その指数部の変化量を演算するように構成されている。
次に上記実施例装置の作用について説明する。
まず、測定の原理について説明する。
第5図に示されるように、発光ダイオード20A、20
Bからの2波長の光の生体の1点への入射光量をI O
N J o 、第1、第2受光部22.24に受光され
る反射光量を距11aにおいては■。、J a 、距離
b (a <b )においてはI b s J b
za′、b′を光の実質な光路長とする。
反射光mの距離に対する減衰がl ambert −3
eer則に従って指数関数的に減衰すると考える。
波長1では、
1(L=IOeXI) ((Xa’ B)
−(1A)Ib=Io eXI)(−(Xb’ −8
’ )・・(1B)波長2では、
Jα=JOeXp(−βa ’ −B ) ・(2A)
Jb=Jo exp(−βb ’ −8’ )−(2
B)ここで、B、B’ は、Hb 、Hb 02の吸収
以外の成分、α、βは、Hb 、Hbozによる吸光度
である。
α8εHbl CHb
+ε+bo21 CHboz
β;ε+bJ Cab
+ε+bo2J CHbo2 となる。ここで、CH
boz、CHは、1−1b 、 Hb 02の生体組織
内の濃度、εHb I %εHbo2Iは、波長1に対
するHll、Hbozの吸光度、CHb J sε+b
o2Jは、波長2に対するHbSHbOzの吸光度であ
る。
波長1に対して、(1A)、(1B)式よりlog
(1(L/Io)=−(2a’ Blog (I
b/Io)=−αb’−B’上式より
0(1(IcL/Ib)
一α<b’−a’ )+(8’ −8> となり
、反射光量の減衰をlog (IcL/Ib)=IC
,bとおくと
Icb=(2(b’ −a’ )+ <B
B’ )・・・ (3)
(3)式を前回の計測と比較して、
Icb(N 1)=
α(N−1>−(b’ −a’ )+ (B−8’ )
Iαb(N)=
α(N) (b’−a’)+(B−B’)上式より
Inb (N) IcLb (N 1)=(α(N
>−α(N−1))(b’ −a’ )α(N−1)
、α(N>を書き直して、α〈N)=ε+bl・Cab
(N>
+ε+bo2I 0C+boz (N)α(N)−α(
N−1>=ε+bI・
(CHb (N) −CHb (N −1) )(ε+
bo210(CHboz (N)CHboz(N 1
))
=εhbl命ΔCab
+ε+boz10△CHboz
よって、
ε+bI 0△Cab
+εHb 02 ■ 0ΔCHb 02=(IcLb(
N) Icb(N−1))/(b’−a’)
・・・ (4A)波長2でも同様
に
ε+bJ・△CHb
+ ε Hb02 −ノ 6 Δ C)Ib02=(J
cLb (N) Jab (N 1))/(b’−
a’) ・・・(4B)(4A)、(
4B)の式より△CHb、CHb02の値、即ちHbq
Hi、02の濃度の変化が求められる。
更に、測定点(受光部)を3点以上とすることによって
、Iαb、JLILbを対数上の直線回帰として求めれ
ば測定精度の向上となり、3波長以上としても(4A)
、(4B)に式相当する式が増え精度の向上となる。
ここで、上記実施例において、光源20における発光ダ
イオード2OA、20Bの発光波長は、670nm、8
30nmとされテイルカ、コレハ、第6図に示されるよ
うに、この波長光が、生体組織の光透過性が良く、且つ
酸化型ヘモグロビン(Hboz )と還元型ヘモグロビ
ン(Hb)の吸光特性が異なるという条件のもとで、6
00〜130Qnmの範囲が適当だからである。特に、
第6図かられかるように、805 nmの波長では、H
bとHbozの吸光度が等しくなる。前述の如く、発光
ダイオード2OA、20Bの発光波長を、この8050
mを間にして選択したのは、この波長を境に、Hb、H
bozの吸光度変化が逆転し、その差が大きくなるため
である。
上記発光波長670nlll及び830nlWの場合、
ラットによる測定実験では、光源20と、これに対する
第1受光部22及び第2受光部24との直線距離a、b
に対して、光が反射して生体組織中を通った道程は散乱
のため長くなっているが、直線距離a、bに対して実質
的な光の走行距離a′b′が、3〜4倍となっていて、
且つ2つの波長光での相違が見出されなかった。
前述のL umbert −B eer則と生体内部の
Hb、Hb 02の濃度変換による反射光量の変化との
関係を確認するために、本発明者は、第7図に示される
ようにラット44で実験を行った。
この実験は、一対のペリスタポンプ46によりラット4
4の血液を、大腿部44Aから人口血液(フルオロカー
ボン)に置換することによって、血液のへマドクリット
(赤血球容積比)を変化させ、ラット44の生体組織内
のヘモグロビンの濃度を変えて、反射光量を計測したも
のである。
光源は、波長660 r+m光を出力する発光ダイオー
ドと、波長830 nm光を出力するレイザーダイオー
ドとし、光源から受光部までの直線距離を3゜5.5.
5.7.5.9.5及び10.5n+n+とした。計測
結果は、縦軸に反射光量の10g、横軸に距離を取って
、ヘマトクリット42%の場合を第8図に、ヘマトクリ
ット5,5%の場合を第9図にそれぞれに示す。
これらの図から、光源から受光部が3mm以上離れてい
れば、反射光の減衰が直線となり、l umbert−
Beer則が成立つことが確認された。
又、第8図及び第9図の測定点の回帰直線の傾き(前述
の式中のInb、Jαbに相当する)を縦軸にして、生
体組織中のヘモグロビン濃度に比例すると考えられるヘ
マトクリト値を横軸にすると第10図及び11図のよう
に、直線関係となることが確認された。
なお、この第10図及び第11図は、前記第8図及び第
9図の場合と異なるラットについて計測したものであり
、固体が異なっても直線関係が見出されることが確認さ
れた。
又、人間での測定実験は、光源から受光部までの距離が
3〜11mmの5点で測定した値を、前述のように直線
回帰してその傾きをm軸に、且つ横軸に時間経過を取る
と第12図のようになった。
この場合、第13図に示されるように、測定中に、血圧
測定用のカフ(CUFF)48で、血流を止めて測定し
た。
第12図に示すように、人の腕においても、血液の脱酸
素化が計測された。
なお、上記実施例においては、光源20として2種類の
発光ダイオード2OA、20Bが用いられているが、こ
れはレイザーダイオードあるいは他の光源によって適宜
置換えてもよい。
又、第14図に示されるように、凹所18A毎にビーム
スプリッタ50を配置して、2つの発光ダイオード2O
A、20B又はレーザダイオード等による出射光線を同
一光軸上となるようにしてもよい。Examples of the present invention will be described in detail below. As shown in FIG. 1, the biometric device 10 according to this embodiment includes a housing 12 in which the main components are housed, and a housing 12 for attaching the housing 12 to a biological tissue, such as a human arm 14. A band 16 is provided. Independent recesses 18A to 18C are formed in the arm 14 side surface of the housing 12, and these recesses 18A to 18G
A light source 20, a first light receiving section 22, and a second light receiving section 24 are respectively arranged. The light source 20 includes two light emitting diodes 2OA and 20B that emit light of different wavelengths, and these light emitting diodes 2.
Ball lens 20 placed on the light emitting surface side of OA, 20B
It is formed from C. Further, as shown in FIG. 3, the first light receiving section 22 and the second light receiving section 24 are both composed of photoelectric conversion photodiodes 22A, 24A and an amplifier 22B 124B that amplifies the outputs of the received light. ing. The recesses 18A to 18C are covered with a transparent resin 26, and the outer surface 26 of the transparent resin 26 forms a window that contacts the outer surface of the AI housing 12 and the surface of the living body. Furthermore, inside the housing 12, there is a microcomputer 28, a driver 30 that is controlled by the microcomputer 28 and blinks the light emitting diode 2OA120B in the light 120, and a driver 30 that converts the outputs of the amplifiers 22B and 24B into digital signals. A/D converters 32A and 32B that output the results to the microcomputer 28, and a telemeter 34 that outputs the results of calculations by the microcomputer 28 are built into the IC. Further, a liquid crystal display 36 for displaying calculation results by the microcomputer 28 is provided on the front surface of the housing 12 on the opposite side from the recesses 18A to 18C. Here, as shown in FIG.
placed above. Moreover, around the recesses 18A to 18C in the housing 12,
An adhesive tape 40 is provided so that the surface of the casing 72 on the light source and light receiving section side can be brought into close contact with the surface of the living body. Reference numeral 42 in FIG. 4 indicates a remote display device consisting of a receiver 42A for receiving the output from the telemeter 34 and a display 42B for displaying the contents. Here, a light emitting diode 20Δ constituting the light source 20
, 20B each have a wavelength of 67 in this example.
It has been chosen to generate light at 7 nm and 830 nm. Further, the straight-line distance a between the light source 20 and the first light receiving section 22 is 3
It is set to be 1 or more. The microcomputer 28 has a driver 3, which will be described in detail later.
0, the light emitting diodes 2OA, 20B of the light source 20
The first light receiving section 22 and the second light receiving section at this time emit light alternately.
The attenuation of each reflected light intensity in the light receiving section 24 is regarded as an exponential function with respect to the light incident position, that is, the distance from the light source 20,
It is configured to calculate the amount of change in the exponent part. Next, the operation of the apparatus of the above embodiment will be explained. First, the principle of measurement will be explained. As shown in FIG. 5, light emitting diodes 20A, 20
The amount of light incident on one point of the living body of the light of two wavelengths from B is I O
N J o and the amount of reflected light received by the first and second light receiving sections 22.24 at the distance 11a is ■. , J a , and distance b (a < b ), I b s J b
Let za' and b' be the substantial optical path lengths of the light. The attenuation of the reflected light m with respect to the distance is l ambert −3
It is assumed that it decays exponentially according to the eer law. At wavelength 1, 1(L=IOeXI) ((Xa' B)
-(1A)Ib=Io eXI)(-(Xb' -8
)...(1B) At wavelength 2, Jα=JOeXp(-βa'-B) ・(2A)
Jb=Jo exp(-βb'-8')-(2
B) Here, B and B' are components other than absorption of Hb and Hb 02, and α and β are absorbances due to Hb and Hboz. α8εHbl CHb +ε+bo21 CHboz β;ε+bJ Cab +ε+bo2J CHbo2. Here, CH
boz, CH is 1-1b, concentration of Hb 02 in living tissue, εHb I% εHbo2I is absorbance of Hll, Hboz for wavelength 1, CHb J sε+b
o2J is the absorbance of HbSHbOz for wavelength 2. For wavelength 1, log
(1(L/Io)=-(2a' Blog (I
b/Io)=-αb'-B'From the above formula, 0(1(IcL/Ib) -α<b'-a')+(8'-8>), and the attenuation of the amount of reflected light is log (IcL/Ib )=IC
, b, then Icb = (2(b' - a' ) + <B
B')... (3) Comparing equation (3) with the previous measurement, Icb(N1)=α(N-1>-(b'-a')+(B-8')
Iαb(N)=α(N) (b'-a')+(B-B') From the above formula, Inb (N) IcLb (N 1) = (α(N
>-α(N-1))(b'-a')α(N-1)
, rewrite α(N>, α<N)=ε+bl・Cab
(N> +ε+bo2I 0C+boz (N)α(N)−α(
N-1>=ε+bI・(CHb (N) −CHb (N −1) )(ε+
bo210(CHboz (N)CHboz(N 1
)) =εhbl life ΔCab +ε+boz10△CHboz Therefore, ε+bI 0△Cab +εHb 02 ■ 0ΔCHb 02=(IcLb(
N) Icb(N-1))/(b'-a')
... (4A) Similarly for wavelength 2, ε+bJ・△CHb + ε Hb02 -ノ 6 ΔC) Ib02=(J
cLb (N) Jab (N 1))/(b'-
a') ... (4B) (4A), (
From the formula 4B), the value of △CHb, CHb02, that is, Hbq
The change in the concentration of Hi, 02 is determined. Furthermore, by setting the number of measurement points (light receiving parts) to three or more, the measurement accuracy can be improved if Iαb and JLILb are obtained by linear regression on the logarithm, and even if there are three or more wavelengths (4A)
, the number of equations corresponding to equation (4B) increases, resulting in improved accuracy. In the above embodiment, the light emitting wavelengths of the light emitting diodes 2OA and 20B in the light source 20 are 670 nm and 8 nm.
As shown in Figure 6, this wavelength light has good optical transparency through living tissues, and the absorption characteristics of oxyhemoglobin (Hboz) and deoxyhemoglobin (Hb) are different. Under the conditions, 6
This is because a range of 00 to 130 Qnm is appropriate. especially,
As can be seen from Figure 6, at a wavelength of 805 nm, H
The absorbances of b and Hboz become equal. As mentioned above, the emission wavelength of the light emitting diodes 2OA and 20B is
The reason for choosing m in between is that Hb, H
This is because the change in absorbance of boz is reversed and the difference becomes large. In the case of the above emission wavelengths of 670nlll and 830nlW,
In the measurement experiment using rats, the straight distances a and b between the light source 20 and the first light receiving section 22 and the second light receiving section 24 relative to the light source 20
On the other hand, the path that light reflects and passes through living tissue is longer due to scattering, but the actual travel distance a'b' of light is 3 to 4 compared to the straight line distances a and b. It has doubled,
Moreover, no difference was found between the two wavelengths of light. In order to confirm the relationship between the aforementioned Lambert-Beer law and the change in the amount of reflected light due to concentration conversion of Hb and Hb02 inside the living body, the present inventor conducted an experiment on rats 44 as shown in FIG. I did it. In this experiment, a pair of peristaltic pumps 46 was used to
By replacing the blood of No. 4 with artificial blood (fluorocarbon) from the thigh 44A, the hematocrit (red blood cell volume ratio) of the blood is changed, and the concentration of hemoglobin in the living tissue of the rat 44 is changed, thereby increasing the amount of reflected light. was measured. The light source is a light emitting diode that outputs light with a wavelength of 660 r+m and a laser diode that outputs light with a wavelength of 830 nm, and the linear distance from the light source to the light receiving part is 3°5.5.
5.7.5.9.5 and 10.5n+n+. The measurement results are shown in FIG. 8 for a hematocrit of 42% and in FIG. 9 for a hematocrit of 5.5%, with the vertical axis representing the amount of reflected light (10 g) and the horizontal axis representing distance. From these figures, if the light receiving part is 3 mm or more away from the light source, the attenuation of the reflected light becomes a straight line, and lumbert-
It was confirmed that Beer's law holds true. In addition, the hematocrit value, which is considered to be proportional to the hemoglobin concentration in living tissue, is calculated by using the slope of the regression line of the measurement points in Figures 8 and 9 (corresponding to Inb and Jαb in the above formula) as the vertical axis. It was confirmed that when plotted on the horizontal axis, there is a linear relationship as shown in FIGS. 10 and 11. Note that FIGS. 10 and 11 are measurements taken on rats different from those shown in FIGS. 8 and 9, and it was confirmed that a linear relationship can be found even in different individuals. In addition, in human measurement experiments, the values measured at five points with a distance of 3 to 11 mm from the light source to the light receiving part are linearly regressed as described above, and the slope is plotted on the m axis and the time elapsed on the horizontal axis. When I removed it, it looked like Figure 12. In this case, as shown in FIG. 13, during the measurement, blood flow was stopped using a cuff (CUFF) 48 for blood pressure measurement. As shown in FIG. 12, blood deoxygenation was also measured in human arms. In the above embodiment, two types of light emitting diodes 2OA and 20B are used as the light source 20, but these may be replaced with laser diodes or other light sources as appropriate. Further, as shown in FIG. 14, a beam splitter 50 is arranged in each recess 18A, and two light emitting diodes 2O
The emitted light beams from A, 20B, a laser diode, etc. may be on the same optical axis.
第1図は、本発明に係る生体測定装置の実施例を示す斜
視図、第2図は、第1図の■−■線に沿う拡大断面図、
第3図は、同実施例装置の要部を示ず回路図、第4図は
、同実施例装置を拡大して示す斜視図、第5図は、本発
明による測定原理を示す略示断面図、第6図は、酸化型
及び還元型ヘモグロビンにおける吸光度と光の波長との
関係を示す線図、第7図は、本発明装置によりマウスで
測定を行った状態を示すブロック図、第8図及び第9図
は、同マウスの計測実験の結果を示す絵図、第10図及
び第11図は、前記第8図及び第9図行った場合の結果
を示す線図、第13図は、人間の腕で計測実験を行う状
態を示す斜視図、第14図は、本発明装置の光源が異な
る場合の実施例を示す第2図と同様の断面図である。
10・・・生体測定装置、 12・・・筐体、14
・・・腕、 16・・・バンド、18A
〜18C・・・凹所、 20・・・光源、2OA、2
0B・・・発光ダイオード、22・・・第1受光部、
22A、24A・・・フォトダイオード、24・・・第
2受光部、 28・・・マイコン、38・・・
仮想直線。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the biometric device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line ■-■ in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the essential parts of the device according to the embodiment, FIG. 4 is an enlarged perspective view of the device according to the embodiment, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the measurement principle according to the present invention. 6 is a diagram showing the relationship between the absorbance of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin and the wavelength of light, FIG. 7 is a block diagram showing the state in which a mouse is measured using the device of the present invention, and FIG. Figures 8 and 9 are pictorial diagrams showing the results of the measurement experiments on the same mouse, Figures 10 and 11 are diagrams showing the results of the experiments shown in Figures 8 and 9, and Figure 13 is FIG. 14, which is a perspective view showing a state in which a measurement experiment is performed using a human arm, is a sectional view similar to FIG. 2, which shows an embodiment in which the light source of the apparatus of the present invention is different. 10... Biometric device, 12... Housing, 14
...Arm, 16...Band, 18A
~18C...Recess, 20...Light source, 2OA, 2
0B... Light emitting diode, 22... First light receiving section, 22A, 24A... Photodiode, 24... Second light receiving section, 28... Microcomputer, 38...
Virtual straight line.
Claims (8)
、生体内酸素消費等、代謝の変化を測定する生体測定装
置において、前記反射光の測定部を、前記光源からの距
離の異なる2点以上に設けると共に、前記測定部におけ
る反射光強度の、光入射位置からの距離に対する減衰を
、指数関数とみなし、その指数部の変化量を演算する演
算装置を設けたことを特徴とする生体測定装置。(1) In a biomeasuring device that injects light into a living body from a light source and measures metabolic changes such as oxygen consumption in the living body based on the intensity of the reflected light, the reflected light measuring section is placed at different distances from the light source. At least two points are provided, and an arithmetic device is provided which considers the attenuation of the reflected light intensity at the measuring section with respect to the distance from the light incident position as an exponential function and calculates the amount of change in the exponent part. Biometric device.
距離を、減衰が指数関数とみなし得る距離としたことを
特徴とする生体測定装置。(2) The biomeasuring device according to claim 1, wherein the distance of the measuring section from the light source is a distance at which attenuation can be regarded as an exponential function.
、及び複数の測定部は、同一仮想直線上配置されたこと
を特徴とする生体測定装置。(3) The biomeasuring device according to claim 1 or 2, wherein the point of light incidence on the living body and the plurality of measurement units are arranged on the same virtual straight line.
の測定部は、同一筐体の同一面に形成された窓に配置さ
れたことを特徴とする生体測定装置。(4) The biometric device according to claim 1, 2 or 3, wherein the light source and the plurality of measurement units are arranged in windows formed on the same surface of the same housing.
体に装着可能とされたことを特徴とする生体測定装置。(5) The biomeasuring device according to claim 4, wherein the housing is attachable to a living body using a fitting.
源は、2種類以上の波長の光を選択的に発生し、且つ、
生体の1点に入射するように構成されたことを特徴とす
る生体測定装置。(6) In any one of claims 1 to 5, the light source selectively generates light of two or more wavelengths, and
A biomeasuring device characterized in that it is configured to be incident on a single point on a living body.
長が600〜1300nmの範囲となるようにされたこ
とを特徴とする生体測定装置。(7) The biomeasuring device according to claim 6, wherein the light source generates light with a wavelength in a range of 600 to 1300 nm.
nmを間にして選択されたことを特徴とする生体測定装
置。(8) In claim 7, the wavelength of the light source light is 805.
A biomeasuring device characterized in that it is selected between nm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2116533A JPH0412736A (en) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | Biomeasuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2116533A JPH0412736A (en) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | Biomeasuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0412736A true JPH0412736A (en) | 1992-01-17 |
Family
ID=14689483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2116533A Pending JPH0412736A (en) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | Biomeasuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0412736A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05317295A (en) * | 1992-05-26 | 1993-12-03 | Omron Corp | Probe for measuring oxygen of living body tissue |
WO2001076486A1 (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. | Biological information measuring method and biological information measuring instrument |
JP2002323445A (en) * | 2001-04-26 | 2002-11-08 | Hitachi Medical Corp | Organism light measurement apparatus |
JP2018029776A (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 京セラ株式会社 | Package for measurement sensor and measurement sensor |
US10231676B2 (en) | 1999-01-25 | 2019-03-19 | Masimo Corporation | Dual-mode patient monitor |
-
1990
- 1990-05-02 JP JP2116533A patent/JPH0412736A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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