JPH08191828A - 血液検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１つの発光素子からの光を複数の受光素子で受
光することにより測定誤差を少なくして、正確な測定を
可能にする。 【構成】生体の組織内に光を照射する１つの発光素子６
と、組織を透過するあるいは組織から反射する光を受光
し、組織中の血液成分に対応する受光信号を送出する２
つの受光素子７、８と、２つの受光素子７、８からの各
受光信号に基づき演算処理する演算処理手段３とを備え
る。 【効果】１つの発光素子に対して複数の受光素子を備え
たことにより、演算処理手段は複数の受光素子からの各
受光データの平均値を求めることができるので、精度の
高い検査を行なうことができる。これにより、患者に対
して的確な医療処置を施すことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は血液検査装置に係り、
特に血液中成分を光学的に検査する血液検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】患者の血液中成分、特に酸素濃度は呼吸
や循環に生じた異常を確実に検知することのできる要素
であり、このため光電的に血液中酸素濃度を測定する装
置が提案されている。このような血液中酸素濃度計は、
血液を採取することなく光電的に血液中酸素濃度を測定
する（非侵入式）ために、例えば図６に示すように発光
素子３５および受光素子３６から成るセンサ部３１と、
センサ部３１からの信号を入力し演算・処理する演算処
理手段３２と、演算処理手段３２の結果を表示する表示
部３３と、センサ部３１、演算処理手段３２および表示
部３３等のために電源を供給する電源部３４とを備えて
いる。

【０００３】演算処理手段３２は受光素子３６からの電
気信号および予め求められた吸光率と酸素濃度との相関
を示す検量線に基づき血液中酸素濃度の値を演算するも
ので、検量線のデータを記憶する記憶回路（図示せず）
と、受光素子３６から出力される受光信号を演算して血
液中酸素の吸光率に対応する値を演算すると共に、この
吸光率をさらに記憶回路に記憶された検量線に基づき演
算して血液中酸素濃度の値を求める演算回路（図示せ
ず）とを設けている。

【０００４】なお、演算回路は必要に応じて素子の特性
や装置の性能に基づく補正のための演算をする機能を有
している。この補正処理機能はサーミスタ、分別抵抗お
よびＲＯＭなどを使用することにより測定精度を高めて
いる。また、発光素子３５を複数個設けることにより測
定精度を高めている。これにより血液検査装置である血
液中酸素濃度計３０の測定誤差を±２〜４％に抑えるこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、血液中
酸素濃度の正常範囲は非常に狭く、例えば、大人の血液
中酸素濃度の正常範囲は通常、９３〜１００％で、１０
５％以上は潜水病などの空気塞栓症にかかっていること
が考えられ、また未熟児の場合は血液中酸素濃度の正常
範囲は通常、９３〜１００％で、１０１％以上は白内症
にかかっていることが考えられる。逆に、未熟児の血液
中酸素濃度が９５％以下では脳膜炎にかかっていること
が考えられ、血液中酸素濃度が９２％以下になると大人
も未熟児も同等に酸素治療を行なわなければ非常に危険
な状態に陥ることになる。

【０００６】したがって、このような従来の血液中酸素
濃度計３０では正確な診断を行なうことが困難であっ
た。

【０００７】

【目的】本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、１つの発光素子からの光を複数
の受光素子で受光することにより測定誤差を少なくし
て、正確な測定を可能とする血液検査装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の血液検査装置は、生体の組織内に光を照射す
る１つの発光手段と、組織を透過する光あるいは組織か
ら反射する光を受光し、組織中の血液成分に対応する受
光信号を送出する複数の受光手段と、複数の受光手段か
らの各受光信号に基づき演算処理する演算処理手段とを
備えたものである。

【０００９】

【作用】発光手段によって出された光は人体の組織内に
照射される。組織内には照射された光が血液中の血色素
の酸素飽和度に対応して組織内で吸収され、残りの光が
透過光としてあるいは反射光として複数の受光手段に捉
えられる。この複数の受光手段からの各受光信号は演算
処理手段に入力され、演算処理手段はこの複数の受光信
号に基づき演算処理を行なう。

【００１０】これにより近赤外領域における吸光率にバ
ラツキが生じても、複数の受光手段からの各受光データ
の平均値を求めることができるので、精度の高い検査を
行なうことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の血液検査装置の一実施例につ
いて図面を参照して説明する。血液検査装置としての血
液中酸素濃度計（オキシメータ）は図１および図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、人体の一部Ｈ、例えば
指、腕等に装着されるセンサ部２と、センサ部２からの
信号を入力し演算・処理する演算処理手段３と、演算処
理手段３の結果を表示する表示部４と、センサ部２、演
算処理手段３および表示部４等のために電源を供給する
電源部５とを備えており、これらは簡易型の装置では図
２（ａ）、（ｂ）に示すようにケース４０に一体的に収
納されている。

【００１２】センサ部２は、組織に光を照射するための
１つの発光手段である発光素子６と、組織を透過する光
を受光し、組織による吸光率に対応する受光信号を送出
する２つの受光手段である受光素子７、８とを備え、発
光素子６および受光素子７、８は、例えば手指を介して
互いに対向するように配置される。発光素子６は近赤外
領域の光を発光するＬＥＤから成る。このようなＬＥＤ
としては、例えばインジウム・リンとガリウム・ヒ素の
混晶（ＧａＡｓＰ）、ガリウム・ヒ素にアルミニウムを
入れた混晶（ＧａＡｌＡｓ）等を用いたＬＥＤが挙げら
れる。

【００１３】受光素子７、８は発光素子６から照射され
組織内を透過した光を受光し、光量に応じた電流信号
（受光信号）を発生する光電センサである。このような
光電センサは発光素子６から照射される光に対して高い
感受性を有するもので、例えばＰＩＮシリコンフォトダ
イオード等が使用できる。演算処理手段３は２つの受光
素子７、８に接続される記憶回路９と、受光素子７、８
からの各受光信号によって予め求められた吸光率と血液
中酸素（ＳａＯ₂）との相関を示す検量線に基づき血液
中酸素濃度を演算する演算回路１０とを備えている。記
憶回路９は検量線のデータが記憶され、演算回路１０は
受光素子７、８からの各受光信号を演算して血液の吸光
率に対応する値を演算すると共に、この吸光率をさらに
記憶回路９に記憶された検量線に基づき演算して、血液
中酸素濃度を求める。

【００１４】この際、近赤外領域における吸光スペクト
ルは図３に示すように、血液中酸素による吸光率が減少
する波長６６０ｎｍ付近では、２つの受光素子７、８の
受光信号の信号の強さが異なるので、演算回路１０では
血液中酸素による吸光率の平均値を求めることにより、
正確なデータを得ることができる。この血液中酸素によ
る吸光率の平均値は次式で求められる。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここでａは吸光率の平均値、Ａは受光素子
７および受光素子８が異なる受光信号を送出する波長領
域における受光素子７の受光信号の信号の強さ、Ａ′は
受光素子７および受光素子８が異なる受光信号を送出す
る波長領域における受光素子８の受光信号の信号の強
さ、Ｂは受光素子７および受光素子８が同じ受光信号を
送出する波長領域における受光素子７の受光信号の信号
の強さ、Ｂ′は受光素子７および受光素子８が同じ受光
信号を送出する波長領域における受光素子８の受光信号
の信号の強さとする。

【００１７】また、必要に応じて素子の特性や装置の性
能に基づく補正のための演算をする。このような演算は
アナログ処理、デジタル処理の何れも可能であるが、デ
ジタル処理の場合には演算回路１０に受光信号をデジタ
ル化するＡ／Ｄ変換器を備えることは言うまでもない。
記憶回路９が記憶する検量線は、予め異なる血液中酸素
濃度の血液サンプルの近赤外領域における吸光スペクト
ルから求められ、血液中酸素濃度ｘと所定の波長（発光
素子６の発光する光の波長）の光の吸光率ａとの関数ｘ
＝ｆ（ａ）として記憶される。従って、所定の波長につ
いて血液中酸素濃度による吸光率の変化をプロットする
ことにより、図４に示すような検量線を得ることができ
る。このようにして得られた検量線は、例えば血液中酸
素濃度７０〜９８％の間を２次曲線で近似し、血液中酸
素濃度９８〜１１０％の間を直線として近似することに
より、 ｘ＝αａ²＋βａ＋γ （ｘ＜９８） ｘ＝ｋａ＋ｃ （９８≦ｘ） のような関数として求めることができる（式中、α、
β、γ、ｋ、ｃはそれぞれ検量線から求められる所定の
係数）。

【００１８】これにより、測定誤差を±０．５〜１％に
抑えることが可能になる。表示部４は、液晶表示装置等
のデジタル表示装置から成り、図２（ａ）、（ｂ）に示
すようにケース４０の上面に表示画面４１が設けられ、
演算処理手段３において求められた血液中酸素濃度を数
値として表示する。なお、演算処理手段３の主回路及び
表示部４の駆動回路は、基板１１上に設けられ電源部５
により駆動される。電源部５としては、ＡＣ電源を利用
することもできるが、図２（ａ）、（ｂ）に示すような
簡易型の装置の場合、ニッカド電池、２次リチウム電池
等の電池が用いられ、この電源をＯＮ、ＯＦＦするため
のスイッチ１２がケース４０に設けられる。また、演算
処理手段３および表示部４をリセットし再測定可能にす
るためのリセットボタン１２′を備えてもよい。

【００１９】以上のように構成された本実施例の血液中
酸素濃度計１の動作について説明する。まずセンサ部２
に指等を挿入し、スイッチ１２をＯＮにする。これによ
り発光素子６が駆動され、所定の波長、光量の近赤外光
が指組織に照射され、この組織を透過する光が２つの受
光素子７、８に入ると、受光素子７、８はそれぞれ受光
した光量に対応する強さの信号を演算処理手段３に出力
する。演算処理手段３は、血液中酸素による吸光率の平
均値を演算して、組織の吸光率ａを求める。演算回路１
０は、さらにこの求められた吸光率ａに記憶された検量
線の係数に基づく演算を施し、血液中酸素濃度ｘを求
め、この血液中酸素濃度ｘを表示部４に表示させる。

【００２０】なお、再度測定する場合には、リセットボ
タン１２′を押下して演算処理手段３および表示部４を
リセットすればよい。このリセットにより演算処理手段
３は発光素子６の照射する光の吸光率を測定し、所定の
演算の後、血液中酸素濃度を再表示する。以上の実施例
においては、発光素子と２つの受光素子とを組織を介在
して対向する位置に配置し、組織の透過光を検出する場
合について説明したが、本発明の血液検査装置によれ
ば、組織からの反射光を検出するようにしても同様に血
液中酸素濃度を測定することができ、その場合には発光
素子と２つの受光素子とを並列配置し複数の受光素子で
組織から反射してくる反射光を検出するようにしてもよ
い。

【００２１】また以上の実施例ではセンサ部と、演算処
理手段および表示部とが一体となった簡易測定装置につ
いて説明したが、本発明は例えば図５に示すようにセン
サ部と、演算処理手段および表示部部とを切り離し、光
ファイバ及びケーブルで連結したものや、センサ部とし
て耳などに装着するクランプ式の測定プローブとしたも
のなどその形態は任意に選択できる。

【００２２】さらに、以上の本実施例においては血液中
酸素濃度計１に適用していたが、これに限らず、血液中
一酸化炭素濃度計、血液中二酸化炭素濃度計、コレステ
ロール計、還元ヘモグロビン濃度計、尿酸値濃度計およ
び乳酸値濃度計など、非侵入式で光学的に検査する血液
検査装置であれば適用させることができる。この場合、
発光素子からの光の波長領域は各検査対象に対して最も
適した波長、光量が選択される。

【００２３】

【効果】以上の実施例からも明らかなように本発明の血
液検査装置によれば、１つの発光手段に対して複数の受
光手段を備えたことにより、演算処理手段は複数の受光
手段からの各受光データの平均値を求めることができる
ので、精度の高い検査を行なうことができる。これによ
り、患者に対して的確な医療処置を施すことが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の血液検査装置の一実施例の構成を示す
ブロック図。

【図２】本発明の血液検査装置の一実施例を示す図で、
（ａ）は側断面図、（ｂ）は全体斜視図。

【図３】血液中酸素濃度の近赤外領域における吸光スペ
クトルを示す図。

【図４】血液中酸素濃度と吸光率との関係を示す検量
線。

【図５】本発明の血液検査装置の他の形態の実施例を示
す図。

【図６】従来の血液検査装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１・・・・・・血液中酸素濃度計（血液検査装置） ３・・・・・・演算処理手段 ６・・・・・・発光素子（発光手段） ７、８・・・・・・受光素子（受光手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体の組織内に光を照射する１つの発光手
   段と、前記組織を透過する光あるいは前記組織から反射
   する光を受光し、前記組織中の血液成分に対応する受光
   信号を送出する複数の受光手段と、前記複数の受光手段
   からの各受光信号に基づき演算処理する演算処理手段と
   を備えたことを特徴とする血液検査装置。