JP2001321363A - Organism parameter measuring device - Google Patents

Organism parameter measuring device

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JP2001321363A
JP2001321363A JP2000183726A JP2000183726A JP2001321363A JP 2001321363 A JP2001321363 A JP 2001321363A JP 2000183726 A JP2000183726 A JP 2000183726A JP 2000183726 A JP2000183726 A JP 2000183726A JP 2001321363 A JP2001321363 A JP 2001321363A
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JP
Japan
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concentration
idg
light
circuit
calculation
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Application number
JP2000183726A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokunori Yamamoto
徳則 山本
Hiromiki Tanaka
啓幹 田中
Yoshihisa Fujita
喜久 藤田
Fumihiko Kajitani
文彦 梶谷
Takuo Aoyanagi
卓雄 青柳
Naoki Kobayashi
小林  直樹
Boku Takeda
朴 武田
Masayoshi Fuse
政好 布施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Koden Corp
Original Assignee
Nippon Koden Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily, safely and precisely measure a renal function, a hepatic function and a cardiorespiratory function for a short time. SOLUTION: The lights from a plurality of light sources 1, 2 and 3 are emitted to an organism tissue 5, and the transmitted lights are received by a light receiving element 6 and converted into electric signals. These signals are converted to digital signals for each wavelength by a multipexer 8, filters 9-11 and an A/D converter 12, and each of the signals is converted to a logarithm by a logarithm calculating circuit 14. A Φ calculating circuit 15 calculates the mutual ratio of these signals. A substance concentration calculating circuit 16 performs a calculation on the basis of this ratio to determine the concentration view of the indigocarmine injected to the blood. An organism parameter calculating circuit 17 performs a calculation on the basis of the concentration view to determine various parameters concerning renal function, hepatic function and cardiorespiratory function.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、腎機能、肝機能、
呼吸循環機能を測定する装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to renal function, liver function,
The present invention relates to an apparatus for measuring a respiratory circulation function.

【0002】[0002]

【従来の技術】腎機能の検査すなわち糸球体濾過量の検
査には、放射線を利用した核医学検査と、クレアチニン
クリアランス検査などがある。
2. Description of the Related Art A renal function test, that is, a test for glomerular filtration rate, includes a nuclear medicine test using radiation and a creatinine clearance test.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】核医学検査は、被爆を
考慮する必要があり、また、特別な施設が必要であり、
ICU等のベッドサイドでの使用ができないという欠点
がある。一方、クレアチニンクリアランス検査は、測定
に長時間(2〜4時間)を要し、腎不全患者への負担が
大きく、尿量値に計算式が依存するため正確性に欠ける
という欠点がある。
The nuclear medicine examination needs to consider the exposure, and requires special facilities.
There is a disadvantage that it cannot be used at the bedside of an ICU or the like. On the other hand, the creatinine clearance test requires a long time (2 to 4 hours) for measurement, places a heavy burden on patients with renal failure, and has a drawback that accuracy is lacking because the calculation formula depends on the urine output value.

【0004】また、腎機能は、心拍出量や循環血液量な
どの循環動態に影響されるので、両方を同時に測定する
ことが望ましいが、従来はこのような同時測定を適切に
行うことができる装置はなかった。また、被験者の血液
中に色素を注入し、その濃度図を測定することによって
循環動態機能の測定を行っているものもあるが、腎機能
と共に測定しているものはない。またこのような測定に
従来用いられている色素には、安全性や取扱いに難点が
あった。
Since renal function is affected by circulatory dynamics such as cardiac output and circulating blood volume, it is desirable to measure both at the same time. No equipment was available. In some cases, the circulatory function is measured by injecting a dye into the blood of the subject and measuring the concentration diagram, but none is measured together with renal function. In addition, the dyes conventionally used for such measurement have difficulty in safety and handling.

【0005】本発明はこのような欠点に鑑みなされたも
ので、その目的は簡単で短時間に、さらに安全かつ高精
度に腎機能、肝機能、呼吸循環機能を測定することがで
きるようにすることである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to make it possible to measure a renal function, a liver function, and a respiratory circulatory function easily, in a short time, and more safely and accurately. That is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る装置は、
血中吸光物質濃度に関するデータのうち少なくともイン
ジゴカルミンの濃度図を測定する濃度測定部と、この濃
度測定部が測定したインジゴカルミン濃度図に基づいて
生体パラメータを求めるパラメータ検出部とを有する。
これによれば、インジゴカルミンを被験者に注入し、そ
の血中濃度を測定することにより、生体パラメータを測
定することができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an apparatus comprising:
It has a concentration measuring unit for measuring at least a concentration diagram of indigo carmine in data relating to the concentration of a light absorbing substance in blood, and a parameter detecting unit for obtaining a biological parameter based on the indigo carmine concentration diagram measured by the concentration measuring unit.
According to this, a biological parameter can be measured by injecting indigo carmine into a subject and measuring its blood concentration.

【0007】請求項2に係る装置は、請求項1に係る装
置において、前記濃度測定部は、生体組織に光を照射し
てその生体組織を透過または反射した光の強度に応じた
信号を処理してインジゴカルミン濃度図を測定すること
を特徴とする。これによれば、非侵襲かつ正確に測定を
行うことができる。
According to a second aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the concentration measuring section irradiates the living tissue with light and processes a signal corresponding to the intensity of light transmitted or reflected by the living tissue. And measuring an indigo carmine concentration diagram. According to this, non-invasive and accurate measurement can be performed.

【0008】請求項3に係る装置は、請求項1に係る装
置において、前記濃度測定部は、生体組織に光を照射し
てその生体組織を透過または反射した光の強度に応じた
信号を処理してインジゴカルミン濃度図と共に酸素飽和
度を測定することを特徴とする。これによれば、酸素飽
和度を考慮したインジゴカルミン濃度図が得られる。
According to a third aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the concentration measuring section irradiates the living tissue with light and processes a signal corresponding to the intensity of light transmitted or reflected by the living tissue. And measuring oxygen saturation together with the indigo carmine concentration diagram. According to this, an indigo carmine concentration diagram considering the oxygen saturation can be obtained.

【0009】請求項4に係る装置は、請求項1に係る装
置において、前記生体パラメータは、心拍出量、肝クリ
アランス、腎クリアランス、または体液量を含むことを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the device according to the first aspect, the biological parameter includes cardiac output, liver clearance, kidney clearance, or body fluid volume.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を説明
する。まず、この実施の形態の装置の原理を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described. First, the principle of the device of this embodiment will be described.

【0011】生体組織の血液中にインジゴカルミン(以
下IDGと称する)を注入し、3つの波長の光をその生
体組織に照射する。そして、その生体組織を透過した各
波長についての光の強度に応じた信号I1,I2,I3
を測定すると、その減光度A1,A2,A3は、血液の
脈動により変動する。その変化分ΔA1,ΔA2,ΔA
3を測定し、これらの相互の比を求める。これらの比
を、Φ12=ΔA1/ΔA2、Φ13=ΔA1/ΔA3
とすると、シャスターの理論および実験から次式が成り
立つ。
Indigo carmine (hereinafter referred to as IDG) is injected into the blood of a living tissue, and the living tissue is irradiated with light of three wavelengths. Then, signals I1, I2, and I3 corresponding to the light intensities of the respective wavelengths transmitted through the living tissue are obtained.
Is measured, the dimming degrees A1, A2 and A3 fluctuate due to blood pulsation. The change ΔA1, ΔA2, ΔA
3 is measured and their mutual ratio is determined. These ratios are expressed as Φ12 = ΔA1 / ΔA2, Φ13 = ΔA1 / ΔA3
Then, the following equation holds from Shaster's theory and experiment.

【0012】(1)式、(2)式において、RHbは還
元ヘモグロビン濃度、O2Hbは酸化ヘモグロビン濃
度、CdはIDG濃度、Hbはヘモグロビン濃度を示
す。Eoi(i=1,2,3)は酸化ヘモグロビンの吸
光係数、Eri(i=1,2,3)は還元ヘモグロビン
の吸光係数、Edi(i=1,2,3)はIDGの吸光
係数、Fは散乱係数を示し、i=1,2,3は光波長λ
1,λ2,λ3を示す。
In the equations (1) and (2), RHb indicates the reduced hemoglobin concentration, O2Hb indicates the oxidized hemoglobin concentration, Cd indicates the IDG concentration, and Hb indicates the hemoglobin concentration. Eoi (i = 1, 2, 3) is the extinction coefficient of oxyhemoglobin, Eri (i = 1, 2, 3) is the extinction coefficient of reduced hemoglobin, Edi (i = 1, 2, 3) is the extinction coefficient of IDG, F indicates a scattering coefficient, and i = 1, 2, 3 is the light wavelength λ
1, λ2 and λ3.

【0013】この場合、前記Eoi,Eri,Edi,
Fはそれぞれ既知の値であるから、Φ12=ΔA1/Δ
A2、Φ13=ΔA1/ΔA3を測定し、これらを前記
(1)式、(2)式に代入して連立方程式を解けば、酸
化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、IDGの3つの血
中物質の濃度比を求める事ができる。
In this case, the Eoi, Eri, Edi,
Since F is a known value, Φ12 = ΔA1 / Δ
A2, Φ13 = ΔA1 / ΔA3 are measured, and these are substituted into the above-mentioned equations (1) and (2) to solve the simultaneous equations. As a result, the concentration ratio of three blood substances of oxyhemoglobin, reduced hemoglobin, and IDG can be obtained. You can ask.

【0014】例えば、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロ
ビン、IDGの3つの濃度O2Hb、RHb、Cdの比
を1:n:mとすると、
For example, if the ratio of the three concentrations O2Hb, RHb, and Cd of oxyhemoglobin, reduced hemoglobin, and IDG is 1: n: m,

【0015】O2Hb=1/(1+n+m)、RHb=
n/(1+n+m)、Cd=m/(1+n+m) であるから、(1)式、(2)式の連立方程式の未知数
はn,mの2つとすることができる。したがって、n,
mを求めることにより、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグ
ロビン、IDGの3つの血中物質の濃度比を求めること
ができる。
O2Hb = 1 / (1 + n + m), RHb =
Since n / (1 + n + m) and Cd = m / (1 + n + m), the unknowns of the simultaneous equations of equations (1) and (2) can be two, n and m. Therefore, n,
By obtaining m, the concentration ratio of three blood substances of oxyhemoglobin, reduced hemoglobin, and IDG can be obtained.

【0016】また、ヘモグロビン濃度Hbが分かれば、
Cd/Hb=m/(1+n)より、IDGの絶対濃度C
dを計算することができる。
Also, if the hemoglobin concentration Hb is known,
From Cd / Hb = m / (1 + n), the absolute concentration of IDG C
d can be calculated.

【0017】図1は、本発明に係る生体パラメータ計測
装置の構成を示すブロック図である。図1において光源
1、2、3は発光素子から成り、これら光源1、2、3
は、駆動回路4により駆動され、それぞれ異なる波長λ
1,λ2,λ3の光を発生するように構成されている。
ここでλ1=620nm,λ2=660nm,λ3=9
40nmである。光源1,2,3からの光は、生体組織
5を透過して、受光素子6で受光され、ここで電気信号
に変換される。そして、これらの変換された信号は、増
幅器7で増幅され、マルチプレクサ8によりそれぞれの
光波長に対応したフィルタ9、10、11に振り分けら
れるように構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a biological parameter measuring device according to the present invention. In FIG. 1, light sources 1, 2, and 3 are composed of light emitting elements.
Are driven by the drive circuit 4 and have different wavelengths λ.
1, λ2 and λ3 are generated.
Here, λ1 = 620 nm, λ2 = 660 nm, λ3 = 9
40 nm. Light from the light sources 1, 2, 3 passes through the living tissue 5 and is received by the light receiving element 6, where it is converted into an electrical signal. These converted signals are amplified by an amplifier 7 and distributed by a multiplexer 8 to filters 9, 10 and 11 corresponding to the respective optical wavelengths.

【0018】フィルタ9,10,11にそれぞれ振り分
けられた各波長の信号は、高周波成分を除去された後、
A/D変換器12でデジタル信号に変換され、対数計算
回路14、減光度変化分の比Φを演算するΦ計算回路1
5およびIDG濃度図を計算する物質濃度計算回路16
に順次入力されるようになっている。
The signals of the respective wavelengths distributed to the filters 9, 10, and 11, respectively, have high-frequency components removed therefrom.
A / D converter 12 converts the signal into a digital signal, and logarithmic calculation circuit 14 calculates a ratio Φ of a change in dimming degree Φ calculation circuit 1
5 and a substance concentration calculation circuit 16 for calculating an IDG concentration diagram
Are sequentially input.

【0019】タイミング制御回路13は、駆動回路4、
マルチプレクサ8、A/D変換器12の各部に対して必
要なタイミング信号を送出し、それらの動作のタイミン
グを制御するように構成されている。
The timing control circuit 13 includes a driving circuit 4,
A necessary timing signal is transmitted to each part of the multiplexer 8 and the A / D converter 12 to control the timing of their operation.

【0020】Hb入力回路19は、外部から設定された
血中ヘモグロビン濃度を記憶する回路であり、物質濃度
計算回路16が計算を行う際に必要に応じてその内容が
用いられる。
The Hb input circuit 19 is a circuit for storing an externally set blood hemoglobin concentration, and its contents are used as needed when the substance concentration calculation circuit 16 performs calculation.

【0021】生体パラメータ計算回路17は、物質濃度
計算回路16が求めたIDG濃度図に基づいて、心拍出
量CO,循環血液量V1,細胞間質液量V2,定常分布
容積Vdss,排泄の速度定数kel,クリアランスC
Ltotを計算する回路である。
The biological parameter calculating circuit 17 calculates the cardiac output CO, circulating blood volume V1, interstitial fluid volume V2, steady distribution volume Vdss, and excretion based on the IDG concentration diagram obtained by the substance concentration calculating circuit 16. Speed constant kel, clearance C
This is a circuit for calculating Ltot.

【0022】ここで、一般に、色素濃度図からこれらの
パラメータCO,V1,V2,Vdss,kel,CL
totの求め方を説明する。心拍出量COは、図2に示
す色素濃度図の初循環の面積Dから求めることができ
る。すなわち、注入色素量をCとすると、 の関係があるからこれらを計算して求める。
Here, generally, these parameters CO, V1, V2, Vdss, kel, CL
A method for obtaining tot will be described. The cardiac output CO can be obtained from the area D of the initial circulation in the pigment concentration diagram shown in FIG. That is, if the amount of the injected dye is C, These are calculated and found because of the relationship

【0023】他のパラメータは次のようにして求める。
図3に片対数で表した色素濃度図を示す。この曲線から
分布容積とクリアランスを計算する事ができる。この濃
度図は、図3に示すように、2つの外挿線で表現する事
が可能である。これは、血液中の色素分布容積が2つの
コンパートメントで表現できる事を示している。この2
つの容積を血管内と細胞間質液として、循環血液量と細
胞間質液量を計算する事が可能である。
Other parameters are obtained as follows.
FIG. 3 shows a dye density diagram expressed in semilogarithm. From this curve the distribution volume and clearance can be calculated. This density diagram can be represented by two extrapolated lines as shown in FIG. This indicates that the dye distribution volume in blood can be represented by two compartments. This 2
It is possible to calculate the circulating blood volume and the interstitial fluid volume by using the two volumes as the intravascular and interstitial fluid.

【0024】2コンパートメントモデルを、図4に示
す。ここで、V1は中心コンパートメントの容積、V2
は末梢コンパートメントの容積、k12、k21、ke
l、はそれぞれ速度定数、C1は中心コンパートメント
の色素濃度、C2は末梢コンパートメントの色素濃度で
ある。
The two-compartment model is shown in FIG. Where V1 is the volume of the central compartment, V2
Is the volume of the peripheral compartment, k12, k21, ke
l is the rate constant, C1 is the pigment concentration in the central compartment, and C2 is the pigment concentration in the peripheral compartment.

【0025】測定した色素濃度図を中心コンパートメン
トの色素濃度として、たとえば色素濃度図Cd(t)を
最小二乗法などを使い2−exponentialの次
式のように表現する。 この時、以下の計算式が成り立つ。 Doseは、投与色素量であり、CLtotはクリアラ
ンスである。これらの式により各動態パラメータが得ら
れる。ここで、V1を循環血液量とし、V2を細胞間質
液量とする。
Using the measured dye density map as the dye density of the central compartment, for example, the dye density map Cd (t) is expressed by the following equation of 2-exponential using the least square method or the like. At this time, the following formula is established. Dose is the amount of dye to be administered, and CLtot is the clearance. These equations provide the respective kinetic parameters. Here, V1 is the circulating blood volume, and V2 is the interstitial fluid volume.

【0026】本実施の形態では色素はIDGである。し
たがって、生体パラメータ計算回路17は、物質濃度計
算回路16が求めたIDG濃度図と、上記の(4)式〜
(11)式に基づいて、心拍出量CO,循環血液量V
1,細胞間質液量V2,定常分布容積Vdss,排泄の
速度定数kel,クリアランスCLtotを計算する回
路である。IDGは主に腎臓により排泄されるので、上
記計算式により得られたIDGのkelやCLtot
は、主に腎臓の糸球体濾過量や腎臓血流量の指標とな
る。
In the present embodiment, the dye is IDG. Therefore, the biological parameter calculation circuit 17 compares the IDG concentration diagram obtained by the substance concentration calculation circuit 16 with the above equation (4).
Based on equation (11), cardiac output CO, circulating blood volume V
1, a circuit for calculating the interstitial fluid volume V2, the steady distribution volume Vdss, the excretion rate constant kel, and the clearance CLtot. Since IDG is mainly excreted by the kidney, the kel or CLtot of the IDG obtained by the above equation can be obtained.
Is mainly an indicator of the glomerular filtration rate of the kidney and the renal blood flow.

【0027】Dose入力回路18は、外部から設定さ
れたIDG投与量を記憶する回路であり、生体パラメー
タ計算回路17が計算を行う際に必要に応じてその内容
が用いられる。
The Dose input circuit 18 is a circuit for storing an externally set IDG dose, and its contents are used as needed when the biological parameter calculation circuit 17 performs calculation.

【0028】本装置において、光源1、2、3、駆動回
路4、受光素子6、増幅器7、マルチプレクサ8、フィ
ルタ9〜11、A/D変換器12、対数計算回路14、
Φ計算回路15、物質濃度計算回路16、Hb入力回路
19およびタイミング制御回路13が濃度測定部を構成
し、生体パラメータ計算回路17およびDose入力回
路18がパラメータ検出部を構成する。
In this apparatus, the light sources 1, 2, 3, the driving circuit 4, the light receiving element 6, the amplifier 7, the multiplexer 8, the filters 9 to 11, the A / D converter 12, the logarithmic calculation circuit 14,
The Φ calculation circuit 15, the substance concentration calculation circuit 16, the Hb input circuit 19, and the timing control circuit 13 constitute a concentration measurement unit, and the biological parameter calculation circuit 17 and the Dose input circuit 18 constitute a parameter detection unit.

【0029】次に、このように構成された装置の動作を
説明する。本装置が動作開始となると、光源1、2、3
により発生した各波長の光は、生体組織5を透過する。
受光素子6は、その光の強度に応じて電気的信号に変換
する。これらの信号は、増幅器7、フィルタ9、10、
11およびA/D変換器12を経て対数計算回路14に
至る。対数計算回路14では、A/D変換器12の出力
であって光の強度I1,I2,I3に応じた信号からl
nI1,lnI2,lnI3を計算して求める。次に、
Φ計算回路15は、Φ12=ΔlnI1/ΔlnI2、
Φ13=ΔlnI1/ΔlnI3を計算して求める。
Next, the operation of the thus configured apparatus will be described. When the apparatus starts operation, the light sources 1, 2, 3
The light of each wavelength generated by the above is transmitted through the living tissue 5.
The light receiving element 6 converts the light into an electric signal according to the intensity of the light. These signals are supplied to the amplifier 7, the filters 9, 10,
11 and an A / D converter 12 to reach a logarithmic calculation circuit 14. In the logarithmic calculation circuit 14, the output of the A / D converter 12 and the signals corresponding to the light intensities I 1, I 2, I 3 are calculated as
nI1, lnI2, and lnI3 are calculated and obtained. next,
The Φ calculation circuit 15 calculates Φ12 = ΔlnI1 / ΔlnI2,
Φ13 = ΔlnI1 / ΔlnI3 is calculated and obtained.

【0030】物質濃度計算回路16は、Φ計算回路15
が求めたΦ12、Φ13と、既述の連立方程式(1)
式、(2)式に基づく式から酸素飽和度SpO2とID
G濃度図Cd(t)を求める。なお、酸素飽和度SpO
2は、酸化ヘモグロビン濃度O2Hb、還元ヘモグロビ
ン濃度RHbの比から求める。ここで求めた酸素飽和度
SpO2および濃度図Cd(t)は図示せぬ表示器およ
び記録器により表示、記録される。
The substance concentration calculating circuit 16 comprises a Φ calculating circuit 15
Φ12 and Φ13 determined by the above and the simultaneous equations (1)
From the formula based on the formula (2), the oxygen saturation SpO2 and ID
A G density diagram Cd (t) is obtained. The oxygen saturation SpO
2 is determined from the ratio of the oxygenated hemoglobin concentration O2Hb to the reduced hemoglobin concentration RHb. The oxygen saturation SpO2 and the concentration diagram Cd (t) obtained here are displayed and recorded by a display and a recorder (not shown).

【0031】一方、生体パラメータ計算回路17は、物
質濃度計算回路16が求めたIDG濃度図Cd(t)に
基づいて、心拍出量CO,循環血液量V1,細胞間質液
量V2,定常分布容積Vdss,排泄の速度定数ke
l,クリアランスCLtotを計算する。これらは図示
せぬ表示器、記録器により表示、記録される。
On the other hand, based on the IDG concentration diagram Cd (t) obtained by the substance concentration calculation circuit 16, the biological parameter calculation circuit 17 calculates the cardiac output CO, the circulating blood volume V1, the interstitial fluid volume V2, Distribution volume Vdss, excretion rate constant ke
1. Calculate the clearance CLtot. These are displayed and recorded by a display and a recorder (not shown).

【0032】本実施の形態では、3波長の光を用いてお
り、IDG濃度図を求める際、酸素飽和度も考慮した式
を用いている。このため酸素飽和度による影響が除か
れ、正確にIDG濃度図を求めることができる。なお、
100%ガスを被験者に吸入させるのを前提として測定
するならば、酸素飽和度を1と見做すことができ、物質
濃度計算回路16は、上記の連立方程式のいずれか1
つ、の式でIDG濃度図を求めることができる。
In this embodiment, light of three wavelengths is used, and an equation taking into account the oxygen saturation is used when obtaining the IDG concentration diagram. Therefore, the influence of the oxygen saturation is eliminated, and the IDG concentration diagram can be obtained accurately. In addition,
If the measurement is performed on the assumption that the 100% gas is inhaled by the subject, the oxygen saturation can be regarded as 1, and the substance concentration calculation circuit 16 calculates any one of the above simultaneous equations.
An IDG density map can be obtained by the following equation.

【0033】本実施の形態によれば、IDGは主に腎臓
によって排泄されるので、腎機能の測定を正確に行うこ
とができる。さらに本実施の形態では、排泄の速度定数
kel,クリアランスCLtot等の腎機能パラメータ
の他、心拍出量COや循環血液量V1等の循環機能パラ
メータも同時に得ることができる。
According to the present embodiment, since the IDG is mainly excreted by the kidney, it is possible to accurately measure the renal function. Furthermore, in this embodiment, in addition to renal function parameters such as the excretion rate constant kel and clearance CLtot, circulatory function parameters such as cardiac output CO and circulating blood volume V1 can be obtained at the same time.

【0034】本実施の形態において、波長λ1が橙また
は赤橙、波長λ2が赤、波長λ3が赤外であれば良く、
波長λ1のピークが610−630nmであり、波長λ
3のピークが790−990nmであれば好適な測定結
果が得られる。
In this embodiment, it is sufficient that the wavelength λ1 is orange or red-orange, the wavelength λ2 is red, and the wavelength λ3 is infrared.
The peak of the wavelength λ1 is 610-630 nm,
If the peak of No. 3 is at 790-990 nm, a suitable measurement result can be obtained.

【0035】次に第2の実施の形態について説明する。
この装置の構成を図5に示す。本実施の形態では、光源
1A、2A、3Aそれぞれが発する光の波長λ1,λ
2,λ3は、λ1=620nm,λ2=805nm,λ
3=940nmである。さらに、本実施の形態のΦ計算
回路15Aは、Φ13=ΔlnI1/ΔlnI3、Φ2
3=ΔlnI2/ΔlnI3を計算して求める回路であ
る。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 5 shows the configuration of this device. In the present embodiment, the wavelengths λ1, λ of the light emitted from each of the light sources 1A, 2A, 3A
2, λ3 are λ1 = 620 nm, λ2 = 805 nm, λ
3 = 940 nm. Further, the Φ calculation circuit 15A according to the present embodiment calculates Φ13 = ΔlnI1 / ΔlnI3, Φ2
3 = ΔlnI2 / ΔlnI3.

【0036】また、本実施の形態では、投与された色素
がIDGか、インドシアニングリーン(以下ICG)か
を判断する判断回路21を備えている。図6の吸光係数
の特性によると、IDGが投与されれば、λ1(620
nm)の透過光に最大の光吸収変化が発生し、ICGが
投与されれば、λ3(805nm)の透過光に最大の光
吸収変化が発生する。判断回路21は、Φの値により色
素の種類を判断している。すなわち、図7に示すよう
に、Φ13、Φ23に対し適当なしきい値を設定し、そ
れぞれのしきい値とΦ13、Φ23を比較していずれの
色素が投与されたかを判別するようになっている。
Further, in the present embodiment, there is provided a judgment circuit 21 for judging whether the administered dye is IDG or indocyanine green (ICG). According to the characteristics of the extinction coefficient in FIG. 6, when IDG is administered, λ1 (620
nm), the largest light absorption change occurs in the transmitted light at λ3 (805 nm) when ICG is administered. The determination circuit 21 determines the type of the dye based on the value of Φ. That is, as shown in FIG. 7, appropriate thresholds are set for Φ13 and Φ23, and the respective thresholds are compared with Φ13 and Φ23 to determine which dye has been administered. .

【0037】また、本実施の形態における物質濃度計算
回路16Aは、判断回路21の判断結果に応じた連立方
程式に基づく式を計算しその色素濃度図Cd(t)とS
pO2を求める回路である。この場合、連立方程式は次
式で表されるが、吸光係数Edi(i=1,2,3)
は、IDGかICGかによって異なる。
Further, the substance concentration calculating circuit 16A in the present embodiment calculates an expression based on a simultaneous equation according to the judgment result of the judging circuit 21, and calculates the dye concentration map Cd (t) and Sd.
This is a circuit for obtaining pO2. In this case, the simultaneous equation is represented by the following equation, and the extinction coefficient Edi (i = 1, 2, 3)
Differs depending on whether it is an IDG or an ICG.

【0038】他の構成は第1の実施の形態と同じであ
り、図5では同じ番号を付している。本装置において、
光源1A、2A、3A、駆動回路4、受光素子6、増幅
器7、マルチプレクサ8、フィルタ9〜11、A/D変
換器12、対数計算回路14A、Φ計算回路15A、物
質濃度計算回路16A、Hb入力回路19およびタイミ
ング制御回路13が濃度測定部を構成し、生体パラメー
タ計算回路17およびDose入力回路18がパラメー
タ検出部を構成する。
The other structure is the same as that of the first embodiment, and the same reference numerals are given in FIG. In this device,
Light sources 1A, 2A, 3A, drive circuit 4, light receiving element 6, amplifier 7, multiplexer 8, filters 9 to 11, A / D converter 12, logarithmic calculation circuit 14A, Φ calculation circuit 15A, substance concentration calculation circuit 16A, Hb The input circuit 19 and the timing control circuit 13 constitute a concentration measurement unit, and the biological parameter calculation circuit 17 and the Dose input circuit 18 constitute a parameter detection unit.

【0039】本実施の形態によれば、IDGが投与され
ると、判断回路21は、Φ計算回路15Aが求めたΦ1
3、Φ23を参照してIDGが投与されたと判断し、そ
の旨を物質濃度計算回路16Aに出力する。物質濃度計
算回路16Aは、IDGの吸光係数が用いられた(1
2)式、(13)式の連立方程式に基づく式を計算しS
pO2およびIDG濃度図CdD(t)を求める。これ
らSpO2およびCdD(t)は、図示せぬ表示器、記
録器に表示、記録される。生体パラメータ計算回路17
は、物質濃度計算回路16Aが求めたIDG濃度図Cd
D(t)に基づいて、心拍出量CO,循環血液量V1,
細胞間質液量V2,定常分布容積Vdss,排泄の速度
定数kel,クリアランスCLtotを計算する。これ
らは図示せぬ表示器、記録器に表示、記録される。
According to the present embodiment, when the IDG is administered, the judgment circuit 21 determines the Φ1 calculated by the Φ calculation circuit 15A.
3. It is determined that IDG has been administered with reference to Φ23, and that fact is output to the substance concentration calculation circuit 16A. The substance concentration calculation circuit 16A uses the extinction coefficient of IDG (1
Calculate the equation based on the simultaneous equations of 2) and (13) and calculate S
The pO2 and IDG concentration diagram CdD (t) is determined. These SpO2 and CdD (t) are displayed and recorded on a display and a recorder (not shown). Biological parameter calculation circuit 17
Is the IDG concentration diagram Cd obtained by the substance concentration calculation circuit 16A.
Based on D (t), cardiac output CO, circulating blood volume V1,
The interstitial fluid volume V2, the steady distribution volume Vdss, the excretion rate constant kel, and the clearance CLtot are calculated. These are displayed and recorded on a display and a recorder (not shown).

【0040】一方、ICGが投与されると、判断回路2
1は、Φ計算回路15Aが求めたΦ13、Φ23を参照
し、ICGが投与されたと判断し、その旨を物質濃度計
算回路16Aに出力する。物質濃度計算回路16Aは、
ICGの吸光係数が用いられた(12)式、(13)式
の連立方程式に基づく式を計算しSpO2およびICG
濃度図CdC(t)を求める。以下、IDG投与の場合
と同じ処理が各部で行われる。
On the other hand, when ICG is administered, the decision circuit 2
1 refers to Φ13 and Φ23 obtained by the Φ calculation circuit 15A, determines that ICG has been administered, and outputs the fact to the substance concentration calculation circuit 16A. The substance concentration calculation circuit 16A
Formulas based on the simultaneous equations (12) and (13) using the extinction coefficient of ICG were calculated, and SpO2 and ICG were calculated.
A density diagram CdC (t) is obtained. Hereinafter, the same processing as in the case of IDG administration is performed in each unit.

【0041】本実施の形態は、3つの波長の光を用いた
装置であって、IDG,ICGのいずれの色素が投与さ
れてもそれらの色素濃度図と動脈血酸素飽和度の測定を
行うことができる。ただし、IDGとICGの両方を血
液中に投与しないという条件は必要である。
The present embodiment is an apparatus using light of three wavelengths, and it can measure the pigment concentration diagram and the arterial oxygen saturation of any of the IDG and ICG dyes, regardless of whether they are administered. it can. However, a condition that both IDG and ICG are not administered into blood is necessary.

【0042】本実施の形態では、判別回路21を用い
て、投与された色素がIDGであるかICGであるかを
自動的に判別したが、これはキー入力手段等を用い、操
作者の操作によって行うようにしても良い。
In this embodiment, whether the administered dye is IDG or ICG is automatically determined by using the determination circuit 21. This is performed by an operator using key input means or the like. May be performed.

【0043】次に第3の実施の形態を説明する。第2の
実施の形態のように、3波長の光を用いた装置において
は、色素を投与しない条件下において、一酸化炭素ヘモ
グロビン濃度COHbを測定する事も可能である。3波
長を用いて一酸化炭素ヘモグロビン濃度COHbを測定
する発明は出願人が特願平11−339605号に示し
たとおりである。本実施の形態は、3波長で動脈血酸素
飽和度SpO2、IDG濃度CdD、ICG濃度Cd
C、一酸化炭素ヘモグロビン濃度COHbが測定できる
装置である。ただし、IDG、ICG、一酸化炭素ヘモ
グロビンは、同時に血液中に存在する事は無いことを前
提としている。
Next, a third embodiment will be described. As in the second embodiment, in an apparatus using light of three wavelengths, it is possible to measure the carboxyhemoglobin concentration COHb under the condition where no dye is administered. The invention for measuring the carboxyhemoglobin concentration COHb using three wavelengths is as disclosed by the applicant in Japanese Patent Application No. 11-339605. In the present embodiment, arterial blood oxygen saturation SpO2, IDG concentration CdD, ICG concentration Cd
C, a device capable of measuring carboxyhemoglobin concentration COHb. However, it is assumed that IDG, ICG, and carboxyhemoglobin do not simultaneously exist in blood.

【0044】図8に示すように、本装置の構成は、光源
1A、2A、3Aから発生した光が、生体組織5を透過
して受光素子6で電気信号に変換され、この信号がマル
チプレクサ8、フィルタ9、10、11を経てA/D変
換器12でデジタル信号に変換されるまでは第2の実施
の形態と同じであるが、この信号の処理はデジタルコン
ピュータのデータ処理装置30によって行うようにして
いる。さらに、本装置は入力装置22を備え、これによ
り操作者が、データ処理装置30に対し、IDG濃度C
dD、ICG濃度CdC、一酸化炭素ヘモグロビン濃度
COHbのうち、いずれの測定を行うかを指示する。
As shown in FIG. 8, the configuration of this apparatus is such that light generated from the light sources 1A, 2A and 3A passes through the living tissue 5 and is converted into an electric signal by the light receiving element 6, and this signal is The process is the same as that of the second embodiment until the signal is converted into a digital signal by the A / D converter 12 through the filters 9, 10, and 11, but the processing of this signal is performed by the data processing device 30 of the digital computer. Like that. Further, the present apparatus is provided with an input device 22 by which the operator inputs an IDG density C to the data processing device 30.
It instructs which of dD, ICG concentration CdC, and carboxyhemoglobin concentration COHb is to be measured.

【0045】図9のフローチャートに基づいて、本装置
の動作を説明する。電源オンとなると(ステップ10
1)、透過光を計測する(ステップ102)。すなわ
ち、光源1A、2A、3Aから発生し、生体組織5を透
過した光は、受光素子6で電気信号に変換される。この
信号は、増幅器7で増幅され、マルチプレクサ8、フィ
ルタ9、10、11を経てA/D変換器12でデジタル
信号I1,I2,I3とされる。データ処理装置30
は、これらの信号を所定時間、連続測定し、対数lnI
1、lnI2、ln3に変換し、記憶する。
The operation of the apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. When the power is turned on (step 10
1) Measure transmitted light (step 102). That is, light generated from the light sources 1A, 2A, and 3A and transmitted through the living tissue 5 is converted into an electric signal by the light receiving element 6. This signal is amplified by an amplifier 7, passed through a multiplexer 8, filters 9, 10 and 11, and converted into digital signals I 1, I 2 and I 3 by an A / D converter 12. Data processing device 30
Measures these signals continuously for a predetermined time and calculates the logarithm lnI
1, lnI2, ln3 are converted and stored.

【0046】次に、ステップ102で求めた対数値に基
づいてΦ計算を行う(ステップ103)。すなわち、各
脈動毎にlnI1、lnI2、ln3の変化分ΔlnI
1、ΔlnI2、ΔlnI3を求め、Φ13=ΔlnI
1/ΔlnI3、Φ23=ΔlnI2/ΔlnI3を計
算する。
Next, Φ calculation is performed based on the logarithmic value obtained in step 102 (step 103). That is, a change ΔlnI of lnI1, lnI2, ln3 for each pulsation.
1, ΔlnI2 and ΔlnI3 are obtained, and Φ13 = ΔlnI
1 / ΔlnI3, Φ23 = ΔlnI2 / ΔlnI3 are calculated.

【0047】次に、データ処理装置30は、入力装置2
2から与えられた指示が、色素濃度計算の指示かを判断
し(ステップ104)、色素濃度測定の場合はSpO2
とその指示する色素濃度を計算する(ステップ10
5)。このステップにおいて指示手段20がIDGCの
濃度CdDの測定を指示している場合は、(12)式、
(13)式のEdをIDGの吸光係数とする連立方程式
に基づく計算を行って酸素飽和度SpO2とIDG濃度
図CdD(t)を求める。
Next, the data processing device 30 is connected to the input device 2
It is determined whether the instruction given from step 2 is an instruction for calculating the dye density (step 104).
And the designated dye concentration are calculated (step 10).
5). In this step, when the instruction means 20 instructs the measurement of the concentration CdD of IDGC, the expression (12) is used.
The oxygen saturation SpO2 and the IDG concentration diagram CdD (t) are obtained by performing a calculation based on a simultaneous equation in which Ed in the equation (13) is used as the extinction coefficient of IDG.

【0048】与えられている指示がICG濃度CdCの
測定である場合は、(12)式、(13)式のEdをI
CGの吸光係数とする連立方程式に基づく計算を行って
酸素飽和度SpO2とICG濃度図CdC(t)を求め
る。この計算で用いられるヘモグロビン濃度は、入力装
置22から予め与えられている。求めたSpO2とCd
C(t)は図示せぬ表示器、記録器により表示、記録さ
れる。
When the given instruction is to measure the ICG concentration CdC, Ed in the equations (12) and (13) is
The oxygen saturation SpO2 and the ICG concentration diagram CdC (t) are obtained by performing calculations based on simultaneous equations as extinction coefficients of CG. The hemoglobin concentration used in this calculation is given in advance from the input device 22. SpO2 and Cd determined
C (t) is displayed and recorded by a display and a recorder (not shown).

【0049】次にデータ処理装置30は、求めたCdD
(t)またはCdC(t)を用いて心拍出量CO,循環
血液量V1,細胞間質液量V2,定常分布容積Vds
s,排泄の速度定数kel,クリアランスCLtotを
計算する(ステップ106)。この計算で用いられる各
色素の投与量Vdoseは、入力装置22から予め与え
られている。求めた各値は図示せぬ表示器、記録器によ
り表示、記録される。
Next, the data processing device 30 determines the obtained CdD
Using (t) or CdC (t), cardiac output CO, circulating blood volume V1, interstitial fluid volume V2, steady distribution volume Vds
s, excretion rate constant kel, and clearance CLtot are calculated (step 106). The dose Vdose of each dye used in this calculation is given in advance from the input device 22. The obtained values are displayed and recorded by a display and a recorder (not shown).

【0050】一方、一酸化炭素ヘモグロビン濃度COH
bの測定が指示されている場合は、次の連立方程式に基
づく計算を行ってSpO2とCOHbを求める(ステッ
プ107)。 ここで、Ecoは一酸化炭素ヘモグロビンの吸光係数で
ある。
On the other hand, the carboxyhemoglobin concentration COH
If the measurement of b is instructed, SpO2 and COHb are obtained by performing calculations based on the following simultaneous equations (step 107). Here, Eco is the extinction coefficient of carboxyhemoglobin.

【0051】こうして求められたSpO2とCOHbは
図示せぬ表示器、記録器により表示、記録される。本装
置において、光源1A、2A、3A、駆動回路4、受光
素子6、増幅器7、マルチプレクサ8、フィルタ9〜1
1、A/D変換器12、入力装置22およびデータ処理
装置30の対数計算機能、Φ計算機能および濃度図計算
機能が濃度測定部に相当し、データ処理装置30の生体
パラメータ計算機能および入力装置22がパラメータ検
出部に相当する。
The thus obtained SpO2 and COHb are displayed and recorded by a display and a recorder (not shown). In the present apparatus, the light sources 1A, 2A, 3A, the driving circuit 4, the light receiving element 6, the amplifier 7, the multiplexer 8, the filters 9-1.
1. The logarithmic calculation function, the Φ calculation function, and the density map calculation function of the A / D converter 12, the input device 22, and the data processing device 30 correspond to a concentration measuring unit, and the biological parameter calculation function and the input device of the data processing device 30. Reference numeral 22 corresponds to a parameter detection unit.

【0052】なお、入力装置22からの指示の代わり
に、データ処理装置30がΦの変化のパターンに基づい
て、いずれの色素濃度図であるかを自動的に判定し、色
素濃度測定の計算を実行するようにしても良い。図10
にフローチャートを示す。この場合には、判断ステップ
200のみが図9で説明した装置と異なる。
In place of the instruction from the input device 22, the data processing device 30 automatically determines which dye concentration diagram to use based on the change pattern of Φ, and calculates the dye concentration measurement. It may be executed. FIG.
The flowchart is shown in FIG. In this case, only the determination step 200 is different from the apparatus described in FIG.

【0053】また、上記の3波長での測定において、色
素濃度測定及び一酸化炭素ヘモグロビン濃度測定を行わ
ない場合、データ処理装置30は、以下の計算式に基づ
いてSpO2を求めるならば、測定精度の向上を図るこ
とができる。
In the measurement at the three wavelengths, if the dye concentration measurement and the carboxyhemoglobin concentration measurement are not performed, the data processing device 30 determines the SpO2 based on the following calculation formula. Can be improved.

【0054】ここで、EXは動脈血液以外の組織の脈動
により発生する光吸収を示す変数であり、未知数であ
り、波長依存性が無い。Φ12=ΔA1/ΔA2、Φ1
3=ΔA1/ΔA3を測定し、前記式に代入して連立方
程式を解けば、SpO2測定にとって誤差成分であるE
Xを消去し、酸化ヘモグロビンO2Hb、還元ヘモグロ
ビンRHbの濃度比SpO2をより正確に求める事がで
きる。そして、注入色素が無い場合には、このようにし
てEXを求め、注入色素がある場合にはこのEXを使っ
て、EXと色素濃度を含む連立方程式に基づいて注入色
素濃度を求めるならば、より正確に色素濃度を求めるこ
とができる。
Here, EX is a variable indicating light absorption generated by pulsation of tissues other than arterial blood, is an unknown, and has no wavelength dependence. Φ12 = ΔA1 / ΔA2, Φ1
By measuring 3 = ΔA1 / ΔA3 and substituting it into the above equation to solve the simultaneous equations, E which is an error component for SpO2 measurement is obtained.
X can be eliminated, and the concentration ratio SpO2 of oxyhemoglobin O2Hb and reduced hemoglobin RHb can be determined more accurately. If there is no injected dye, EX is obtained in this way. If there is an injected dye, this EX is used to obtain the injected dye concentration based on a simultaneous equation including EX and the dye concentration. The dye concentration can be determined more accurately.

【0055】次に第4の実施の形態を説明する。この装
置は、図11に示すように、4波長の光を生体組織5に
照射して得られる透過光強度の信号を処理する事によっ
て、血液中に投与されたIDGとICGそれぞれの濃度
を同時に測定する装置である。光源41、42、43、
44は、駆動回路54により駆動され、それぞれ波長λ
1=620nm,λ2=660nm,λ3=805n
m,λ4=940nmの光を発生するものである。光源
41,42,43,44からの光は、生体組織5を透過
して、受光素子56で受光され、電気信号に変換され、
これらの変換された信号は、増幅器57で増幅され、マ
ルチプレクサ58によりそれぞれの光波長に対応したフ
ィルタ59、60、61、62に振り分けられるように
構成されている。
Next, a fourth embodiment will be described. This apparatus, as shown in FIG. 11, processes the transmitted light intensity signal obtained by irradiating the living tissue 5 with light of four wavelengths, thereby simultaneously controlling the respective concentrations of IDG and ICG administered to the blood. It is a device for measuring. Light sources 41, 42, 43,
44 are driven by a drive circuit 54 and each has a wavelength λ
1 = 620 nm, λ2 = 660 nm, λ3 = 805n
m, λ4 = 940 nm. Light from the light sources 41, 42, 43, and 44 passes through the living tissue 5, is received by the light receiving element 56, is converted into an electric signal,
These converted signals are amplified by an amplifier 57, and are distributed by a multiplexer 58 to filters 59, 60, 61, and 62 corresponding to the respective optical wavelengths.

【0056】フィルタ59,60,61,62に振り分
けられた信号は、高周波成分を除去された後、A/D変
換器52でデジタル信号に変換される。このデジタル信
号は、デジタルコンピュータから構成されるデータ処理
装置70により処理されるようになっている。データ処
理装置70はまた、駆動回路54、マルチプレクサ5
8、A/D変換器52の各部を制御するように構成され
ている。
The signals distributed to the filters 59, 60, 61 and 62 are converted into digital signals by the A / D converter 52 after removing high-frequency components. This digital signal is processed by a data processing device 70 composed of a digital computer. The data processing device 70 also includes a driving circuit 54, a multiplexer 5
8. It is configured to control each part of the A / D converter 52.

【0057】データ処理装置70には入力装置23が接
続されており、これにより血中ヘモグロビン濃度と色素
投与量が予め入力されている。
The input device 23 is connected to the data processing device 70, and the blood hemoglobin concentration and the dye dose are input in advance.

【0058】次にこのように構成された装置の動作を図
12のフローチャートを参照して説明する。操作者はま
ず被験者の血液中にIDGとICGを投与する。本装置
は、電源オンとなると(ステップ301)、透過光を計
測する(ステップ302)。すなわち、光源41、4
2、43、44から発生し、生体組織5を透過した光
は、受光素子56で電気信号に変換される。この信号
は、増幅器57で増幅され、マルチプレクサ58、フィ
ルタ59、60、61、62を経てA/D変換器52で
デジタル信号I1,I2,I3,I4とされる。この信
号は所定時間、連続測定され、データ処理装置70は、
与えられる信号を対数lnI1、lnI2、lnI3、
lnI4に変換し、その所定時間分を記憶する。
Next, the operation of the above-configured apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. The operator first administers IDG and ICG into the blood of the subject. When the power is turned on (step 301), the apparatus measures transmitted light (step 302). That is, the light sources 41, 4
Light generated from 2, 43 and 44 and transmitted through the living tissue 5 is converted into an electric signal by the light receiving element 56. This signal is amplified by an amplifier 57, passes through a multiplexer 58, and filters 59, 60, 61, and 62, and is converted into digital signals I1, I2, I3, and I4 by an A / D converter 52. This signal is continuously measured for a predetermined time, and the data processing device 70
Given signals are logarithm lnI1, lnI2, lnI3,
is converted to lnI4, and the predetermined time is stored.

【0059】次に、データ処理装置70は、ステップ3
02で求めたデータに基づいてΦ計算を行う(ステップ
303)。すなわち、各脈動毎にlnI1、lnI2、
lnI3、lnI4の変化分ΔlnI1、ΔlnI2、
ΔlnI3、ΔlnI4を求め、Φ12=ΔlnI1/
ΔlnI2、Φ13=ΔlnI1/ΔlnI3、Φ14
=ΔlnI1/ΔlnI4を計算する。
Next, the data processing device 70 executes step 3
Φ is calculated based on the data obtained in step 02 (step 303). That is, lnI1, lnI2,
changes ΔlnI1, ΔlnI2 of lnI3 and lnI4,
ΔlnI3 and ΔlnI4 are obtained, and Φ12 = ΔlnI1 /
ΔlnI2, Φ13 = ΔlnI1 / ΔlnI3, Φ14
= ΔlnI1 / ΔlnI4 is calculated.

【0060】次に、データ処理装置70は、所定の計算
を行い酸素飽和度SpO2,IDG濃度図CdD
(t),ICG濃度図CdC(t)を求める(ステップ
304)。すなわちデータ処理装置70は、次の連立方
程式に基づく計算を行う。
Next, the data processing device 70 performs a predetermined calculation to perform the oxygen saturation SpO2 and the IDG concentration diagram CdD.
(T), an ICG density map CdC (t) is obtained (step 304). That is, the data processing device 70 performs a calculation based on the following simultaneous equations.

【0061】前記式において、RHbは還元ヘモグロビ
ン濃度、O2Hbは酸化ヘモグロビン濃度、CdDはI
DG濃度、CdCはICG濃度を示す。Eoi(i=
1,2,3,4)は酸化ヘモグロビンの吸光係数、Er
i(i=1,2,3,4)は還元ヘモグロビンの吸光係
数、Eddi(i=1,2,3,4)はIDGの吸光係
数、Edci(i=1,2,3,4)はIDGの吸光係
数、Fは散乱係数を示し、i=1,2,3,4は光波長
λ1,λ2,λ3,λ4を示す。この場合、前記Eo
i,Eri,Eddi,Edci,Fはそれぞれ既知の
値であるから、Φ12=ΔA1/ΔA2、Φ13=ΔA
1/ΔA3、Φ14=ΔA1/ΔA4を測定し、これら
の値を代入して連立方程式を解けば、酸化ヘモグロビン
O2Hb、還元ヘモグロビンRHb、IDG、ICGの
4つの物質の血中濃度比を求める事ができる。
In the above formula, RHb is a reduced hemoglobin concentration, O2Hb is an oxyhemoglobin concentration, and CdD is I
DG concentration and CdC indicate ICG concentration. Eoi (i =
1, 2, 3, 4) is the extinction coefficient of oxyhemoglobin, Er
i (i = 1, 2, 3, 4) is the extinction coefficient of reduced hemoglobin, Eddi (i = 1, 2, 3, 4) is the extinction coefficient of IDG, and Edci (i = 1, 2, 3, 4) is The extinction coefficient of IDG, F indicates a scattering coefficient, and i = 1, 2, 3, 4 indicates light wavelengths λ1, λ2, λ3, λ4. In this case, the Eo
Since i, Eri, Eddi, Edci, and F are known values, Φ12 = ΔA1 / ΔA2 and Φ13 = ΔA
By measuring 1 / ΔA3, Φ14 = ΔA1 / ΔA4 and substituting these values to solve the simultaneous equations, it is possible to obtain the blood concentration ratio of the four substances of oxyhemoglobin O2Hb, reduced hemoglobin RHb, IDG and ICG. it can.

【0062】データ処理装置70は、求めた濃度比と、
予め与えられているヘモグロビン濃度Hbの値から、I
DGとICGそれぞれの絶対濃度CdD,CdCを計算
し、それぞれの濃度図CdD(t),CdC(t)を求
める。
The data processing device 70 calculates the density ratio
From the value of the hemoglobin concentration Hb given in advance, I
The absolute densities CdD and CdC of DG and ICG are calculated, and the respective density maps CdD (t) and CdC (t) are obtained.

【0063】次に、データ処理装置70は、求めた色素
濃度図CdD(t),CdC(t)を用いて、それぞれ
について心拍出量CO,循環血液量V1,細胞間質液量
V2,定常分布容積Vdss,排泄の速度定数kel,
クリアランスCLtotを計算する(ステップ30
5)。これらは図示せぬ表示器、記録器により表示、記
録される。
Next, the data processing device 70 uses the obtained dye concentration diagrams CdD (t) and CdC (t) to calculate the cardiac output CO, the circulating blood volume V1, the interstitial fluid volume V2, Steady distribution volume Vdss, excretion rate constant kel,
Calculate the clearance CLtot (Step 30)
5). These are displayed and recorded by a display and a recorder (not shown).

【0064】IDGとICGを同時に投与して測定した
場合、同じ循環の中でのIDGのkelidgとCLt
otidgとICGのkelicgとCLtoticg
を同時に得る事が可能となる。IDGは主に腎臓で排泄
されるが、肝臓による排泄も一部確認されている。従っ
て、速度定数kelidgは腎臓への排泄の速度定数k
elidgrと肝臓への排泄の速度定数kelidgh
との和と考える事ができる。 kelidg=kelidgr+kelidgh (a) 一方ICGは肝臓によってのみ排泄される。従って、I
CGのkelicg、IDGのkelidgによって、
より正確な腎臓の排泄能を計算する事が可能となる。た
とえば、ICGの肝臓への排泄の速度定数とIDGの肝
臓への排泄の速度定数を下式のような一定の関係で表現
する。 kelidgh=K*kelicg (b) この式は一次式でなくても良い。式(a)と式(b)よ
り、IDGの腎臓への排泄の速度定数kel
idgrは、 kelidgr=kelidg−K*kelicg (c) として計算可能となる。
When IDG and ICG were administered simultaneously and measured, the IDG kel idg and CLt in the same circulation were measured.
ot idg and ICG's kel icg and CLtot icg
Can be obtained at the same time. IDG is mainly excreted by the kidney, but some excretion by the liver has been confirmed. Therefore, the rate constant kel idg is the rate constant k of excretion into the kidney.
Elidgr and the rate constant of elimination to the liver kelidgh
Can be thought of as the sum of kel idg = kel idgr + kel idgh (a) On the other hand, ICG is excreted only by the liver. Therefore, I
By CG's kel icg and IDG's kel idg ,
More accurate renal excretion ability can be calculated. For example, the rate constant of the excretion of ICG to the liver and the rate constant of the excretion of IDG to the liver are expressed by a certain relationship as in the following equation. kel idgh = K * kel icg (b) This equation need not be a linear equation. From the equations (a) and (b), the rate constant kel of excretion of IDG into the kidney is obtained.
idgr can be calculated as: kel idgr = kel idg- K * kel icg (c).

【0065】そこで、データ処理装置70は、ステップ
305で求めたkelidgとkelicgを用いて、
さらに式(c)を計算してIDGの腎臓への排泄の速度
定数kelidgr を求めるようにしても良い。ま
た、このようにして求めたkelidgrから、クリア
ランスCLtotidgrを求めるようにしても良い。
Then, the data processing device 70 uses the kel idg and kel icg obtained in step 305 to
Further, equation (c) may be calculated to obtain the rate constant kel idgr of excretion of IDG into the kidney. Alternatively, the clearance CLtot idgr may be obtained from the kel idgr thus obtained.

【0066】本装置において、光源41、42、43、
44、駆動回路54、受光素子56、増幅器57、マル
チプレクサ58、フィルタ59〜62、A/D変換器5
2、入力装置23およびデータ処理装置70の対数計算
機能、Φ計算機能および濃度図計算機能がが濃度測定部
を構成し、入力装置23およびデータ処理装置70の生
体パラメータ計算機能がパラメータ検出部を構成する。
In this apparatus, the light sources 41, 42, 43,
44, drive circuit 54, light receiving element 56, amplifier 57, multiplexer 58, filters 59 to 62, A / D converter 5
2. The logarithmic calculation function, the Φ calculation function, and the density diagram calculation function of the input device 23 and the data processing device 70 constitute a concentration measurement unit, and the biological parameter calculation function of the input device 23 and the data processing device 70 constitute a parameter detection unit. Constitute.

【0067】本実施の形態において、第1波長λ1のピ
ークが橙〜赤橙、第2波長λ2のピークが赤、第3波長
λ3のピークが790−810nm、第4波長λ4のピ
ークが810nmより長波長の赤外であれば良く、第1
波長λ1のピークが610−630nmであれば好適な
測定結果が得られる。
In this embodiment, the peak of the first wavelength λ1 is orange to red-orange, the peak of the second wavelength λ2 is red, the peak of the third wavelength λ3 is 790-810 nm, and the peak of the fourth wavelength λ4 is 810 nm. As long as it is a long wavelength infrared ray, the first
If the peak of the wavelength λ1 is 610 to 630 nm, a favorable measurement result can be obtained.

【0068】本発明のように4つの波長を使用すれば、
IDGとICGの色素濃度図を1回の注射で同時に測定
する事が可能となり、IDGから計算できる生体情報
と、ICGから計算できる生体パラメータを1回の注射
および装置操作で一度に短時間で得る事が可能となる。
また、kelidgとkelicg のように、同一の
時間において得られた生体パラメータを使いさらに計算
を行えば、kelidgrのように、さらに別の生体パ
ラメータを得る事も可能となる。
If four wavelengths are used as in the present invention,
It is possible to simultaneously measure the dye concentration diagrams of IDG and ICG with one injection, and obtain biological information that can be calculated from IDG and biological parameters that can be calculated from ICG in a short time at a time with one injection and device operation. Things become possible.
Further, if further calculation is performed using biological parameters obtained at the same time, such as kel idg and kel icg , it is possible to obtain further biological parameters such as kel idgr .

【0069】さらに上記のように4波長を用いた装置に
よれば、上記3波長を用いた装置で色素を投与しない条
件下において一酸化炭素ヘモグロビン濃度COHbを測
定したのと同様に、動脈血酸素飽和度と一酸化炭素ヘモ
グロビン濃度COHbを同時に測定可能となる。したが
って、前記3波長と同様に、選択手段を設けることによ
り、色素を注入した場合の色素濃度図と酸素飽和度の検
出か、色素を注入しない場合の一酸化ヘモグロビン濃度
と酸素飽和度の検出かを選択して動作させることも可能
である。
Further, according to the apparatus using four wavelengths as described above, the arterial blood oxygen saturation was measured in the same manner as when the carboxyhemoglobin concentration COHb was measured under the condition where the dye was not administered using the apparatus using the three wavelengths. And the COHb concentration of carboxyhemoglobin can be measured simultaneously. Therefore, similarly to the above three wavelengths, by providing the selection means, it is possible to detect the dye concentration diagram and the oxygen saturation when the dye is injected, or to detect the hemoglobin monoxide concentration and the oxygen saturation when the dye is not injected. Can be selected for operation.

【0070】上記の各実施の形態において、Φから、O
2Hb、RHb、CdD、CdC等の濃度比を求める方
法は、計算ではなく、予め計算によりまたは実験結果に
基づいて作成されたテーブルを参照して求める方法であ
ってもよい。
In each of the above embodiments, O
The method of calculating the concentration ratio of 2Hb, RHb, CdD, CdC, etc. may be a method of calculating, instead of calculating, referring to a table created in advance by calculation or based on experimental results.

【0071】また、上記の各実施の形態では、生体組織
の透過光に基づいて測定を行ったが、これは生体組織の
反射光に基づいて測定を行う構成としても良い。
In each of the above embodiments, the measurement is performed based on the transmitted light of the living tissue. However, the measurement may be performed based on the reflected light of the living tissue.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、簡単で短時間に、さら
に安全かつ高精度に腎機能、肝機能、呼吸循環機能を測
定することができる。したがって、本発明の装置は泌尿
器科等で日常的な検査に使用することができる。また、
使用する色素IDGはヨードの含有がないため安全性に
すぐれ、かつ安価であり、アンプルで供給できるので取
扱いが容易である。また、本発明の装置によれば、心拍
出量や循環血液量等、体液管理の重要パラメータを低侵
襲かつ短時間で測定することができる。このため、循環
器疾患の治療経過のモニタリングにきわめて有用であ
る。
According to the present invention, the renal function, liver function and respiratory circulatory function can be measured simply, in a short time, and more safely and accurately. Therefore, the device of the present invention can be used for routine examinations in urology and the like. Also,
The dye IDG used is excellent in safety because it does not contain iodine, is inexpensive, and can be supplied in ampoules, so that it is easy to handle. Further, according to the device of the present invention, important parameters for body fluid management, such as cardiac output and circulating blood volume, can be measured in a minimally invasive manner in a short time. Therefore, it is extremely useful for monitoring the progress of treatment for cardiovascular diseases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の全体構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】色素濃度図から心拍出量を求める方法を説明す
るための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of obtaining a cardiac output from a pigment concentration diagram.

【図3】色素濃度図から種々のパラメータを求める方法
を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method for obtaining various parameters from a dye density diagram.

【図4】色素濃度図から種々のパラメータを求める方法
を説明するための図。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of obtaining various parameters from a dye density diagram.

【図5】本発明の第2の実施の形態の全体構成を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the present invention.

【図6】IDGとICGの吸光特性を示す図。FIG. 6 is a graph showing light absorption characteristics of IDG and ICG.

【図7】IDG,ICGのいずれが投与されたかを判断
するために用いられるΦのパターンを示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a pattern of Φ used to determine which of IDG and ICG has been administered.

【図8】本発明の第3の実施の形態の全体構成を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing an overall configuration of a third embodiment of the present invention.

【図9】図8に示した装置の動作を説明するための図。FIG. 9 is a view for explaining the operation of the device shown in FIG. 8;

【図10】第3の実施の形態の変形例を説明するための
図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a modification of the third embodiment.

【図11】本発明の第4の実施の形態の全体構成を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a fourth embodiment of the present invention.

【図12】図11に示した装置の動作を説明するための
図。
FIG. 12 is a view for explaining the operation of the device shown in FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、41、42、43、44 光源 6、56 受光素子 14 対数計算回路 15、15A Φ計算回路 30、70 データ処理装置 22、23 入力装置 1, 2, 3, 41, 42, 43, 44 Light source 6, 56 Light receiving element 14 Logarithmic calculation circuit 15, 15A Φ calculation circuit 30, 70 Data processing device 22, 23 Input device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柳 卓雄 東京都新宿区西落合1丁目31番4号 日本 光電工業株 式会社内 (72)発明者 小林 直樹 東京都新宿区西落合1丁目31番4号 日本 光電工業株 式会社内 (72)発明者 武田 朴 東京都新宿区西落合1丁目31番4号 日本 光電工業株 式会社内 (72)発明者 布施 政好 東京都新宿区西落合1丁目31番4号 日本 光電工業株 式会社内 Fターム(参考) 2G059 AA01 BB12 CC16 CC18 EE01 EE02 EE11 GG03 HH01 HH02 HH06 JJ02 KK01 MM01 MM09 MM10 4C038 KK00 KK01 KL05 KL07 KM00 KM01 KX01 KX02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takuo Aoyagi 1-31-4 Nishi-Ochiai, Shinjuku-ku, Tokyo Inside the Japan Optoelectronics Corporation (72) Inventor Naoki Kobayashi 1-31-Nishi-Ochiai, Shinjuku-ku, Tokyo No. 4 Inside Nihon Koden Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Park Takeda Park 1-31-4 Nishi-Ochiai Shinjuku-ku, Tokyo Japan Co., Ltd. (72) Inventor Masayoshi Fuse 1 Nishi-Ochiai Shinjuku-ku, Tokyo F-term (reference) No. 31-4 Nippon Koden Kogyo K.K.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 血中吸光物質濃度に関するデータのうち
少なくともインジゴカルミンの濃度図を測定する濃度測
定部と、 この濃度測定部が測定したインジゴカルミン濃度図のデ
ータに基づいて生体パラメータを求めるパラメータ検出
部とを有する生体パラメータ計測装置。
1. A concentration measuring unit for measuring at least a concentration diagram of indigo carmine in data relating to a concentration of a light absorbing substance in blood, and a parameter detection for obtaining a biological parameter based on data of the indigo carmine concentration diagram measured by the concentration measuring unit. Biological parameter measuring device having a part.
【請求項2】 前記濃度測定部は、生体組織に光を照射
してその生体組織を透過または反射した光の強度に応じ
た信号を処理してインジゴカルミン濃度図を測定するこ
とを特徴とする請求項1に記載の生体パラメータ計測装
置。
2. The method according to claim 1, wherein the concentration measuring unit irradiates the living tissue with light and processes a signal corresponding to the intensity of light transmitted or reflected by the living tissue to measure an indigo carmine concentration map. The biological parameter measurement device according to claim 1.
【請求項3】 前記濃度測定部は、生体組織に光を照射
してその生体組織を透過または反射した光の強度に応じ
た信号を処理してインジゴカルミン濃度図と共に酸素飽
和度を測定することを特徴とする請求項1に記載の生体
パラメータ計測装置。
3. The concentration measuring unit irradiates a living tissue with light, processes a signal corresponding to the intensity of light transmitted or reflected by the living tissue, and measures oxygen saturation together with an indigo carmine concentration map. The biological parameter measurement device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記生体パラメータは、心拍出量、肝ク
リアランス、腎クリアランス、または体液量を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の生体パラメータ計測装
置。
4. The biological parameter measuring device according to claim 1, wherein the biological parameters include cardiac output, liver clearance, renal clearance, or body fluid volume.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020506764A (en) * 2017-01-30 2020-03-05 メディビーコン,インク. Non-invasive monitoring method of fluorescent tracer using diffuse reflection correction

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