JP2003275192A

JP2003275192A - 血液分析装置

Info

Publication number: JP2003275192A
Application number: JP2002083011A
Authority: JP
Inventors: Shiyunji Egawa; 柄川　　俊二
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘモグロビン分析装置では、正確に測定する
には指を受光部に適切な力で押し当てなければならなか
った。クリップタイプは圧迫感があり、オープンタイプ
は熟練が必要であった。また、ヘモグロビンＡ１ｃを測
定するためには採血が必要で、患者には苦痛をあたえて
いた。【解決手段】指を挿入するホルダの上側に発光部を配
置して、下側に発光部を配置することによって、指の腹
を受光部に適切な押し当て力で押し付ける。ヘモグロビ
ンの成分比を表示する表示器は、ホルタの上側に上を向
けて配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非侵襲で血液中の
成分を分析する血液分析装置の装着構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から採血しないで血液成分を検査す
る装置としては、例えば動脈血の酸素飽和度を測定する
パルスオキシメーターがある。これは動脈血中のヘモグ
ロビンのうち酸素と結合したヘモグロビンの割合を非侵
襲で測定するものであり、使いやすく装置の価格も妥当
なことから、さまざまな医療現場で使われてきた。例え
ば、手術中や術後、集中治療室では、患者の容体を連続
的に監視している。また在宅酸素療法では患者の状態把
握として使われてきた。救急医療では、輸送中に患者の
容体を短時間で把握するために使われてきた。さらに、
高所登山での健康状態のチェックにも使われている。測
定部位は手の指を使うのが一般的であるが、測定目的や
環境に応じて測定部位の指に取付けるプローブと本体の
構造はさまざまである。

【０００３】一般的なパルスオキシメーター構造は、本
体とプローブが分かれる別体型であり、プローブは指を
上下の部品で挟み込み、バネで指に押し当て力が加わる
クリップタイプである。この別体型クリップタイプのパ
ルスオキシメーターの一例が、特公昭６４−５００４９
５公報に開示されている。これによれば、カバーとベー
スにねじりバネが取り付けられ、閉じる方向にバネ力が
加わるようになっている。カバーとベースには、それぞ
れカップ形状の上部クッションと下部クッションが取付
けられ、この両クッションを介して患者の指に軽く押し
当て力が加えられている。このようにパルスオキシメー
ターは、測定部位となる生体組織つまり指と、受光素子
との距離を一定に保ち、さらに生体組織の血流を妨げな
いようにしなければならなかった。このクリップタイプ
は、成人の指ならば太さバラツキに対応できるようにな
っている。そして、手術中、術後、集中治療室などの動
き回らない患者の連続的な監視には適していた。しか
し、クリップタイプは装着時に圧迫感があり、快適性に
は欠けていた。また、別体型パルスオキシメーターは携
帯性が悪く、長く測る必要がない単発での測定には適し
ていなかった。

【０００４】また、これとは違った構造として、本体と
プローブを小さく一体型にして、装着したままで生活で
きる指輪型パルスオキシメーターがある。市販されてい
る指輪型パルスオキシメーターとしては、指の太さに対
応させるために、指輪サイズを直径２１ｍｍ、１９ｍ
ｍ、１６ｍｍの３サイズから選べるようにしているもの
がある。しかし、この方法では、さまざまな指の太さに
応じて、指に適切な押し当て力を加えることはできず、
安定した測定はしにくかった。また、この指輪型構造で
は、測定部位は指尖（指の先端）ではなく指根（指の付
け根）となるために、測定部位が太くなり透過光を受光
しにくく、精度良い測定ができなかった。さらに、小さ
な指輪型パルスオキシメーターを指根に挿入して装着す
る操作はめんどうであり、長く測る必要がない救急の輸
送中や高所登山など単発での測定にはふさわしくなかっ
た。

【０００５】また、さらに違った構造として、プローブ
と本体の一体型で、指の挿入穴があるオープンタイプが
ある。市販されているオープンタイプのパルスオキシメ
ーターは、右手第２指（人差し指）挿入穴１１に入れ
て、右手の他の指で軽く本体を握る。そして、測定対象
の第２指を挿入穴の受光部に軽く押し当てる。これは単
発で測定するときは１０秒程度で簡単に酸素飽和度を測
定できるものであり、小型で携帯性も良いことから、緊
急時の患者の容体把握や高所登山の健康状態のチェック
に適していた。測定部位の装着は、挿入穴に指を入れだ
けの単純な操作であるが、この操作には熟練を要してい
た。指の押し付け方が強すぎてしまうと、脈動を妨げて
血流が止まってしまい測定できなかったり、また逆に弱
すぎると、指が動いて拍動と誤認識してしまうことがあ
った。本体を握りながら、指の腹を受光部に適切な押し
当て力で押すことは、熟練を必要としたのである。

【０００６】酸素飽和度の他にもヘモグロビンの分析に
は、糖尿病の診断や検査にヘモグロビンＡ１ｃ（グリコ
ヘモグロビンとも言う。）が臨床的に利用されている。
これは血液中の赤血球に含まれるヘモグロビンが、血液
中のグルコースと結合した状態を調べるものである。ヘ
モグロビンは血液中のグルコース濃度に応じてグルコー
スと結合する。そして、ヘモグロビンＡ１ｃは過去１か
ら２ヵ月の平均血糖レベルを反映しているのである。こ
のヘモグロビンＡ1ｃ測定には、患者の静脈血を採血し
て、高速液体クロマトグラフィ法などによって分析する
のが一般的であったが、この採血する方法は患者に苦痛
を与えていた。また、分析装置も大型で高価なものであ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のクリップタイプ
のヘモグロビン分析装置は、連続的なヘモグロビン成分
の監視には適しているが、長く測る必要がない救急の輸
送中や高所登山など単発で酸素飽和度を測定するには適
していなかった。またオープンタイプのパルスオキシメ
ーターは、単発で酸素飽和度を測定するには向いている
ものの、正確に測定するには指を受光部に適切な力で押
し当てなければならなかった。そして、その力を適切に
加えるためには熟練しなければならなかった。また、糖
尿病の診断や検査でヘモグロビンＡ１ｃを測定するが、
採血をして血液を分析する方法であり、患者には苦痛を
あたえていた。

【０００８】本発明の目的は上記課題を解決し、指先に
圧迫感を与えることなく、そして熟練する必要もなく、
指の腹を受光部に適切な押し当て力で保持できることで
ある。そして、この装着構造によって、正確でありかつ
安定した分析結果が得られるヘモグロビン分析装置を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の特徴は、ハウジングと、指を挿入するホルダ
と、指に光を照射する発光部と、指を挟んで透過光を受
光する受光部と、該受光部のなかの受光素子の光電流を
電圧に変換して血液の成分比を算出する回路と、該成分
比を表示する表示器を備えた血液分析装置において、前
記ホルダは、手のひらが視覚に映る側にして指を挿入す
るように構成し、前記ハウジングの視覚に映る側と前記
ホルダの間に前記受光素子を配置するとともに、前記ハ
ウジングの視覚に映らない側と前記ホルダの間に前記発
光素子を配置し、重力を利用して前記ホルダを指に押圧
することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を詳述する。図２（ａ）および（ｂ）は本発明の一
実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ分析装置の外観図
であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図３
は本発明の一実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ分析
装置の測定時の姿勢を示す装着図である。図１は本発明
の一実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ分析装置のセ
ンサ部構造を示す断面図である。図４は本発明の一実施
の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ分析装置のブロック図
である。

【００１１】まず図２（ａ）および（ｂ）を用いて、本
実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ分析装置の外観を
説明する。これは糖尿病の診断や検査のためのヘモグロ
ビンＡ１ｃ分析装置であり、分析装置１０は、血液中の
赤血球に含まれるヘモグロビンが、血液中のグルコース
と結合した割合を測定する。分析装置１０の側面には、
測定部位を入れられる挿入穴１１があり、患者の指が入
るようにほぼ円筒形状をしている。上面には電源を入れ
て分析を開始させるスイッチ１２と、分析結果を表示す
る表示器１３が設けられている。表示器１３には血糖コ
ントロールの指標となる、ヘモグロビンＡ１ｃが表示さ
れる。ハウジング１４は、プラスチックでできた分析装
置１０の外装である。

【００１２】次に図３を用いて、本実施の形態によるヘ
モグロビンＡ１ｃ分析装置の使用方法を説明する。挿入
穴１１には指が挿入されている。標準的な指の使い方
は、右手第３指（中指）を挿入穴１１に入れて、両脇の
第２指（人差し指）と第４指（薬指）で軽く分析装置１
０のハウジング１４を支えて、手のひらを上に向ける。
これが測定時の標準的な装着姿勢である。この場合には
測定対象の生体組織１は右手第３指となる。この姿勢の
ままで、スイッチ１２を押せば、電源が入り分析が開始
される。例えば、スイッチ１２は右手第１指（親指）で
押しやすいように、上面つまり上を向いて配置されてい
る。分析結果のヘモグロビンＡ１ｃは、スイッチ１２と
同じように、上を向いている表示器１３に表示されるの
で、簡単に読み取ることができる。つまり、手のひらが
視覚に映る側にして指を挿入して、その姿勢のままで、
視覚に映る側に配置した表示器１３の表示を読み取る。

【００１３】次に図１を用いて、本実施の形態によるヘ
モグロビンＡ１ｃ分析装置のセンサ部構造を説明する。
まず挿入穴１１は先端が閉じたほぼ円筒形状のホルダ２
７からなり、指である生体組織１をホルダ２７の先端に
突当たるように挿入する。ホルダ２７には、指の腹が当
たる部分に受光フィルタ２６と、その反対側の指の爪側
には拡散板２５が備え付けられている。拡散板２５は透
明なポリスチレン（ＰＳ）樹脂やアクリル（ＰＭＭＡ）
樹脂を成形したものであり、その奥には発光素子２１、
２２、２３が近接して配置されている。発光素子２１、
２２、２３は、それぞれのピーク発光波長がλ１、λ
２、λ３のチップ型発光ダイオードである。発光素子２
１、２２、２３は近接して配置しているものの、同一位
置から発光することは不可能である。このことによる誤
差を最小限にするために、拡散板２５を挿入することに
よって、チップ型発光ダイオードによる点発光ではな
く、拡散板２５による面発光に変換している。このこと
によって、発光素子２１，２２、２３の光路差による影
響を解消している。なお、発光素子２１、２２、２３と
拡散板２５によって発光部を構成している。

【００１４】受光フィルタ２６は、発光波長λ１、λ
２、λ３を透過させるが、その他の蛍光燈や太陽光を減
衰させるための光学フィルタであり、挿入穴１１と生体
組織１との隙間から漏れてくる外来光の影響を少なくし
ている。また、受光フィルタ２６は防塵効果もあり、清
掃を簡単に行なうことができる。受光フィルタ２６の奥
には受光素子２４が配置されている。受光素子２４は発
光波長λ１、λ２、λ３を含んだ感度波長範囲であるフ
ォトダイオードである。なお、受光素子２４と受光フィ
ルタ２６によって受光部を構成している。回路３０には
受光素子２４は実装されていて、それぞれの波長におい
て脈動による光電流の変化から、ヘモグロビンＡ１ｃを
算出している。その算出結果は、回路３０に接続してさ
れた表示器１３によって表示する。表示器１３は、ホル
ダ２７の上側にあり、上を向いているので読み取りやす
い。

【００１５】前述したように、被験者は手のひら及び表
示器１３を上を向けてた姿勢をとっているので、分析装
置１０の本体重量に掛かる重力を利用して、挿入穴１１
に入れた指の腹を、受光フィルタ２６が自然に軽く押し
当てることになる。測定時にはこのように、フィルタ２
６が指の腹を軽く押し当てる姿勢を維持することが重要
である。もしも強く押し当て過ぎると、血流は少なくな
り拍動を正確に検出することができない。また逆に軽す
ぎると、指の腹と受光フィルタ２６の接触状態が変わり
易くなり、血管の光学的な位置が不安定となるために、
指の動きによるノイズの影響を受けて、拍動と誤認識し
てしまうことがある。つまり、ハウジング１４の視覚に
映る側とホルダ２７の上側の間には、受光フィルタ２６
と受光素子２４の受光部を配置して、ハウジング１４の
視覚に映らない側とホルダ２７の下側には、発光部を配
置している。そして、重力を利用してホルダ２７で指の
腹に押圧しているのである。

【００１６】なお、分析装置１０の本体重量は、５０〜
１００グラム程度であり、指の腹を受光部の受光フィル
タ２６及び近傍のホルダ２７で軽く押すのに適した本体
重量となっている。また、挿入穴１１に入れる指を右手
第３指としたが、この指に限るものではない。受光フィ
ルタ２６に指の腹を軽く押し当てられるならば、どの指
でもかまわない。

【００１７】次に、図４を用いて本発明の実施の形態に
よるヘモグロビンＡ１ｃ分析装置のブロック図を説明す
る。波長λ１、λ２、λ３の光を発光する発光素子２
１、２２、２３は、発光駆動回路３１の出力を受けて順
番に点灯する。これらの発光素子２１，２２，２３の光
が、生体組織１である指に照射される。照射された光
は、生体組織１の各種ヘモグロビンによって吸収される
が、また赤血球による散乱も起こす。生体組織１を挟ん
で対向して配置された受光素子２４によって透過光が受
光される。ここで、発光波長λ１、λ２、λ３は、例え
ば６３０ｎｍ、６８０ｎｍ、９４０ｎｍにそれぞれ設定
されている。

【００１８】受光素子２４の各波長における光電流は、
生体組織１によって減衰されたあとの透過光量Ｉ１、Ｉ
２、Ｉ３に対応している。増幅器３２は受光素子２４の
光電流を電圧変換し、それを電圧増幅している。なお、
各波長における透過光量Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３には、脈動変
動分に相当する脈動成分が含まれている。

【００１９】マルチプレクサ（ＭＰＸ）３３では、増幅
器３２の出力信号が、λ１、λ２、λ３の各波長ごとに
振り分けられ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３４、３
５、３６に供給される。ＢＰＦ３４、３５、３６は、
各信号中に含まれる高周波のノイズ成分が除去され、さ
らに生体組織１における各波長λ１、λ２、λ３につい
ての透過光の脈動成分に相当する振幅信号、つまり各波
長のそれぞれの指尖容積脈波となる。

【００２０】脈波検出回路（ＤＥＴ）３７、３８、３９
は、ＢＰＦ３４、３５、３６からの各出力信号がそれぞ
れ検波されることにより、透過光の脈動分の振幅値に相
当する信号が検出される。これら検出信号は、生体組織
１での各波長λ１、λ２、λ３における透過光の脈動変
動分ΔＡ１、ΔＡ２、ΔＡ３に対応したものであり、ア
ナログ／デジタル変換されたデータである。ＤＥＴ３
７、３８、３９の出力信号ΔＡ１、ΔＡ２、ΔＡ３は、
演算手段４０に供給されて、各ヘモグロビンの成分比が
算出される。そして、表示手段４１ではヘモグロビンＡ
１ｃの成分比が表示される。なお、回路３０は、増幅器
３２、マルチプレクサ３３、バンドパスフィルタ３４、
３５、３６、脈波検出回路３７、３８、３９、演算手段
４０から構成されている。

【００２１】以上が本実施の形態によるヘモグロビンＡ
１ｃ分析装置の説明である。これと同様な装着方法によ
って、全ヘモグロビンのうち酸素と結合したオキシヘモ
グロビンの割合である酸素飽和度を測定するパルスオキ
シメーターにも利用できる。また同様に分光分析によっ
て、血液中のグルコース濃度の非侵襲で計測が開発され
ている。このような血糖値測定装置にも利用できる。さ
らに、血液中の脂質などの血液分析装置にも利用でき
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
指が太さに関係なく、太くても細くても、受光部を指の
腹に適切な押し当て力で押すことができる。また、その
指の装着には熟練の必要がなく、簡単に指の腹の押し当
て力を一定に保つことができる。このように適切な力で
指の腹を押すことによって、生体の透過光の拍動成分を
正確に測定することができ、ヘモグロビンの成分比を正
確に求めることができる。長く測る必要がなく単発で、
救急の輸送中や高所登山などで酸素飽和度を測定すると
きや、在宅でヘモグロビンＡ1ｃを測定するときに、患
者の熟練度合いに影響されずに、正確な測定ができる。
また、プローブ構造が簡単になるので、小型で安価な構
造となる。また圧迫感がなく快適に測定できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ
分析装置のセンサ部構造を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ
分析装置の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側
面図である。。

【図３】本発明の実施の形態によるヘモグロビンＡ１ｃ
分析装置の装着図である。

【図４】本発明の実施の形態による他のヘモグロビンＡ
１ｃ分析装置のブロック図である。

【符号の説明】１生体組織１０分析装置１１挿入穴１３表示器１４ハウジング２１、２２、２３発光素子２４受光素子２５拡散板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、指を挿入するホルダと、
指に光を照射する発光部と、指を挟んで透過光を受光す
る受光部と、該受光部のなかの受光素子の光電流を電圧
に変換して血液の成分比を算出する回路と、該成分比を
表示する表示器を備えた血液分析装置において、前記ホ
ルダは、手のひらが視覚に映る側にして指を挿入するよ
うに構成し、前記ハウジングの視覚に映る側と前記ホル
ダの間に前記受光素子を配置するとともに、前記ハウジ
ングの視覚に映らない側と前記ホルダの間に前記発光素
子を配置し、重力を利用して前記ホルダを指に押圧する
ことを特徴とする血液分析装置。
【請求項２】前記表示器は、前記視覚に映る側に配置
したことを特徴とする請求項１に記載の血液分析装置。
【請求項３】分析を開始させるスイッチは、前記表示
器と同一面に配置したことを特徴とする請求項２に記載
の血液分析装置。