JP3303831B2 - 経皮的ビリルビン濃度測定装置およびこの測定装置に用いる測定データ検査板 - Google Patents

経皮的ビリルビン濃度測定装置およびこの測定装置に用いる測定データ検査板

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JP3303831B2
JP3303831B2 JP09263299A JP9263299A JP3303831B2 JP 3303831 B2 JP3303831 B2 JP 3303831B2 JP 09263299 A JP09263299 A JP 09263299A JP 9263299 A JP9263299 A JP 9263299A JP 3303831 B2 JP3303831 B2 JP 3303831B2
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昭夫 山西
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、血液中のビリルビ
ン濃度を皮膚の表面から測定する経皮的ビリルビン濃度
測定装置およびこの測定装置に用いる測定データ検査板
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、黄疸、特に新生児の重症黄疸は
死亡をもたらし、また仮に死を免れても脳性麻痺などの
後遺症を残す核黄疸へと進むおそれがあることから、そ
の早期発見が極めて重要な課題となっている。黄疸の強
さの正確な判定は、新生児から採血した血清中のビリル
ビン濃度の測定によるべきであるが、すべての新生児に
ついて血液を採取し、測定を行うことは困難であり、ま
た、不必要である場合が多い。
【０００３】そこで、従来、例えば特開昭５４−１４８
５８６号公報に記載された黄疸計を用いて無侵襲で患者
の黄疸が診断されている。この黄疸計は、人体の皮膚に
対して光を入射する光源と、この光の反射光のうち皮下
脂肪に沈着しているビリルビンによる吸収率が互いに異
なる少なくとも２波長領域の光にそれぞれ応答する少な
くとも２つの受光素子とを備え、各受光素子の出力から
黄疸の度合いを測定するようにしたものであり、血清ビ
リルビン濃度を測定せずに皮下脂肪に沈着しているビリ
ルビンの濃度を測定することで間接的に黄疸の強さを測
定する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
黄疸計では、皮膚からの反射光に基づいて黄疸を測定し
ているので、ビリルビンが沈着する脂肪が存在する皮下
組織より表面側の表皮および真皮の厚さの相違（例えば
新生児における皮膚の成熟度の相違）や、患者本来の皮
膚の色、すなわち人種の相違によって、測定結果が影響
を受け易く、常に正確な黄疸の測定を行うのは困難であ
った。
【０００５】本発明は、上記問題を解決するもので、表
皮および真皮の厚さの相違によって影響を受けることな
く、皮下組織の脂肪に沈着しているビリルビン濃度を精
度良く測定することが可能な経皮的ビリルビン濃度測定
装置を提供することを目的とする。
【０００６】また、本発明は、人種の相違によって影響
を受けることなく、皮下組織の脂肪に沈着しているビリ
ルビン濃度を精度良く測定することが可能な経皮的ビリ
ルビン濃度測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明は、測定チェッカとして経皮
的ビリルビン濃度測定装置に用いることが可能な測定デ
ータ検査板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】請求項１の発明は、ビリ
ルビンにより吸収される第１の波長領域の光束とビリル
ビンにより殆ど吸収されない第２の波長領域の光束とを
人体の皮膚に向けて発光し、その反射光を受光して受光
光量に基づいてビリルビン濃度を測定する経皮的ビリル
ビン濃度測定装置であって、上記第１の波長領域の光束
と上記第２の波長領域の光束とを発光する発光手段と、
この発光手段からの光束を人体の皮膚に向けて射出する
射出口と、上記射出口から射出された光束が人体の皮膚
内部で散乱した散乱光が入射する第１の入射口と、上記
射出口との距離が上記第１の入射口と異なり、上記射出
口から射出された光束が人体の皮膚内部で散乱した散乱
光が入射する第２の入射口と、上記第１の入射口に入射
した上記第１、第２の波長領域の光束をそれぞれ受光し
て、その受光光量に応じたレベルの第１、第２の電気信
号をそれぞれ出力する第１の光電変換手段と、上記第２
の入射口に入射した上記第１、第２の波長領域の光束を
それぞれ受光して、受光光量に応じたレベルの第３、第
４の電気信号をそれぞれ出力する第２の光電変換手段
と、上記第１，第２の電気信号から所定の演算方法によ
り算出される算出値と第３，第４の電気信号から上記演
算方法により算出される算出値との差を用いることで少
なくとも表皮による影響を打ち消してビリルビン濃度を
算出する濃度演算手段と、を備えたことを特徴としてい
る。
【０００９】この構成によれば、ビリルビンにより吸収
される第１の波長領域の光束とビリルビンにより殆ど吸
収されない第２の波長領域の光束とが発光され、この光
束が射出口から人体の皮膚に向けて射出されて、人体の
皮膚内部で散乱した散乱光が第１の入射口から入射する
とともに、射出口との距離が第１の入射口より例えば長
い第２の入射口から入射する。これによって、第２の入
射口に入射する光束の皮膚内部を通過する第２光路の光
路長は、第１の入射口に入射する光束の皮膚内部を通過
する第１光路の光路長より長くなり、第１光路は主に皮
膚の表皮および真皮を通過することになり、第２光路は
主に皮膚の皮下組織を通過することになる。
【００１０】ところで、表皮は皮膚の表層にあるので、
表皮に関する光路長は、第１光路と第２光路とで殆ど変
わらない。従って、第１光路に関する第１，第２の電気
信号から所定の演算方法により算出される算出値と、第
２光路に関する第３，第４の電気信号から上記演算方法
により算出される算出値との差を用いてビリルビン濃度
を算出することにより、表皮による影響を打ち消してビ
リルビン濃度を算出することが可能になるので、算出さ
れるビリルビン濃度における、表皮に存在するメラニン
による測定誤差をなくすことが可能になる。
【００１１】一方、表皮および真皮の厚さが薄くなるほ
ど、皮下組織に関する光路長は長くなるが、皮下組織に
関する第１光路の光路長と第２光路の光路長との差の大
きさは、表皮および真皮の厚さに関わりなく一定と考え
られる。従って、第１光路に関する第１，第２の電気信
号から所定の演算方法により算出される算出値と、第２
光路に関する第３，第４の電気信号から上記演算方法に
より算出される算出値との差を用いてビリルビン濃度を
算出することにより、表皮および真皮の厚さによる影響
を打ち消してビリルビン濃度を算出することが可能にな
るので、算出されるビリルビン濃度における、皮膚の成
熟度による測定誤差をなくすことが可能になる。これに
よって、ビリルビン濃度の測定精度を向上することが可
能になる。
【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
経皮的ビリルビン濃度測定装置において、上記射出口
は、円形状に形成されたもので、上記第１の入射口は、
上記射出口の外側に環状に形成されたもので、上記第２
の入射口は、上記第１の入射口の外側に環状に形成され
たものであることを特徴としている。
【００１３】この構成によれば、円形状の射出口が中央
に形成され、環状の第１、第２の入射口が同心円上に形
成されているので、射出口から射出されて第１、第２の
入射口に入射する光束の各光路長のばらつきが低減され
る。
【００１４】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
経皮的ビリルビン濃度測定装置において、上記第１の入
射口は、円形状に形成されたもので、上記射出口は、上
記第１の入射口の外側に環状に形成されたもので、上記
第２の入射口は、上記射出口の外側に環状に形成された
ものであることを特徴としている。
【００１５】この構成によれば、円形状の第１の入射口
が中央に形成され、その外側に環状の射出口が形成さ
れ、さらにその外側に環状の第２の入射口が形成される
ことにより、射出口が第１の入射口と第２の入射口との
間に形成されるので、射出口と第１の入射口との距離
と、射出口と第２の入射口との距離を、互いに無関係に
設定することが可能になり、入射光束の光路長設定の自
由度を増すことが可能になる。
【００１６】また、請求項４の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の経皮的ビリルビン濃度測定装置におい
て、さらに、上記第１の入射口に入射した上記散乱光を
上記第１の波長領域の光束と上記第２の波長領域の光束
とに分離する第１の分離手段と、上記第２の入射口に入
射した上記散乱光を上記第１の波長領域の光束と上記第
２の波長領域の光束とに分離する第２の分離手段と、を
備え、上記発光手段は、上記第１および第２の波長領域
の光束を含む白色光を出力する白色光源を備えたもの
で、上記第１の光電変換手段は、上記第１の分離手段に
より分離された上記第１の波長領域の光束を受光して上
記第１の電気信号を出力する第１の光電変換素子と、上
記第１の分離手段により分離された上記第２の波長領域
の光束を受光して上記第２の電気信号を出力する第２の
光電変換素子と、を備えたもので、上記第２の光電変換
手段は、上記第２の分離手段により分離された上記第１
の波長領域の光束を受光して上記第３の電気信号を出力
する第３の光電変換素子と、上記第２の分離手段により
分離された上記第２の波長領域の光束を受光して上記第
４の電気信号を出力する第４の光電変換素子と、を備え
たものであることを特徴としている。
【００１７】この構成によれば、白色光源から第１およ
び第２の波長領域の光束を含む白色光が発光され、第
１、第２の入射口に入射した散乱光は、第１、第２の分
離手段により、それぞれ、第１の波長領域の光束と第２
の波長領域の光束とに分離される。そして、第１の入射
口に入射して分離された第１、第２の波長領域の光束
は、それぞれ第１、第２の光電変換素子によって受光さ
れ、第２の入射口に入射して分離された第１、第２の波
長領域の光束は、それぞれ第３、第４の光電変換素子に
よって受光される。これによって、白色光源による１回
の発光によって、第１、第２、第３、第４の電気信号が
好適に得られ、測定に時間を要することがない。
【００１８】また、請求項５の発明は、請求項４記載の
経皮的ビリルビン濃度測定装置において、さらに、上記
第１の入射口に入射した上記散乱光を上記第１の分離手
段に導く第１の導光手段と、上記第２の入射口に入射し
た上記散乱光を上記第２の分離手段に導く第２の導光手
段と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】この構成によれば、第１、第２の入射口に
入射した散乱光が、第１、第２の導光手段により、それ
ぞれ第１、第２の分離手段に導かれることにより、各光
電変換素子の受光光量の減衰を防止することが可能にな
る。
【００２０】また、請求項６の発明は、請求項１〜３の
いずれかに記載の経皮的ビリルビン濃度測定装置におい
て、さらに、上記発光手段による発光動作を制御する発
光制御手段を備え、上記発光手段は、上記第１の波長領
域の光束を出力する第１の光源と、上記第２の波長領域
の光束を出力する第２の光源と、を備えたもので、上記
発光制御手段は、上記第１の光源と上記第２の光源とを
個別に発光動作させるもので、上記第１の光電変換手段
は、上記第１、第２の波長領域の光束を個別に受光して
上記第１、第２の電気信号を出力する第１の光電変換素
子を備えたもので、上記第２の光電変換手段は、上記第
１、第２の波長領域の光束を個別に受光して上記第３、
第４の電気信号を出力する第２の光電変換素子を備えた
ものであることを特徴としている。
【００２１】この構成によれば、第１の波長領域の光束
を出力する第１の光源が発光すると、第１、第２の入射
口から入射した光束は、それぞれ第１、第２の光電変換
素子により受光されて第１、第３の電気信号が出力さ
れ、第２の波長領域の光束を出力する第２の光源が発光
すると、第１、第２の入射口から入射した光束は、それ
ぞれ第１、第２の光電変換素子により受光されて第２、
第４の電気信号が出力される。このように、第１、第２
の波長領域の光束を出力する光源を個別に設けることに
より、光束を分離する分離手段などが必要ないので、少
ない部品点数で簡素な構成により、第１、第２、第３、
第４の電気信号が好適に得られることとなる。
【００２２】また、請求項７の発明は、請求項６記載の
経皮的ビリルビン濃度測定装置において、さらに、上記
第１の入射口に入射した上記散乱光を上記第１の光電変
換素子に導く第１の導光手段と、上記第２の入射口に入
射した上記散乱光を上記第２の光電変換素子に導く第２
の導光手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２３】この構成によれば、第１、第２の入射口に
入射した散乱光が、第１、第２の導光手段により、それ
ぞれ第１、第２の光電変換素子に導かれることにより、
各光電変換素子の受光光量の減衰を防止することが可能
になる。
【００２４】また、請求項８の発明は、請求項１〜７の
いずれかに記載の経皮的ビリルビン濃度測定装置におい
て、上記第１、第２、第３、第４の電気信号にそれぞれ
対応する第１、第２、第３、第４の定数を記憶する記憶
手段を備え、上記濃度演算手段は、上記第１、第２、第
３、第４の電気信号に上記第１、第２、第３、第４の定
数をそれぞれ乗算した第１、第２、第３、第４の乗算値
を求め、上記第２の乗算値を上記第１の乗算値で除算し
た値の対数を求め、上記第４の乗算値を上記第３の乗算
値で除算した値の対数を求めて、上記両方の対数の差を
用いてビリルビン濃度を算出するものであることを特徴
としている。
【００２５】この構成によれば、第１、第２、第３、第
４の電気信号に第１、第２、第３、第４の定数をそれぞ
れ乗算した第１、第２、第３、第４の乗算値が求めら
れ、第２の乗算値を第１の乗算値で除算した値の対数が
求められ、第４の乗算値を第３の乗算値で除算した値の
対数が求められて、両方の対数の差を用いてビリルビン
濃度が算出されることにより、ビリルビン濃度が精度良
く求められる。
【００２６】また、請求項９の発明は、請求項８記載の
経皮的ビリルビン濃度測定装置において、上記第１、第
２、第３、第４の定数を求める定数演算手段と、求めた
各定数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備
え、上記定数演算手段は、波長依存性のない白色拡散板
を上記射出口および上記第１、第２の入射口に対向配置
した状態で上記発光手段を発光動作させたときに得られ
る上記第１〜第４の電気信号を第１〜第４の白色電気信
号としたときに、上記第１の白色電気信号に第１の定数
を乗算した乗算値と上記第２の白色電気信号に第２の定
数を乗算した乗算値とが等しくなるように第１の定数お
よび第２の定数を求め、上記第３の白色電気信号に第３
の定数を乗算した乗算値と上記第４の白色電気信号に第
４の定数を乗算した乗算値とが等しくなるように第３の
定数および第４の定数を求めるものであることを特徴と
している。
【００２７】この構成によれば、波長依存性のない白色
拡散板を射出口および第１、第２の入射口に対向配置し
た状態で発光手段を発光動作させたときに得られる第１
〜第４の電気信号を第１〜第４の白色電気信号としたと
きに、第１の白色電気信号に第１の定数を乗算した乗算
値と第２の白色電気信号に第２の定数を乗算した乗算値
とが等しくなるように第１の定数および第２の定数が求
められ、第３の白色電気信号に第３の定数を乗算した乗
算値と第４の白色電気信号に第４の定数を乗算した乗算
値とが等しくなるように第３の定数および第４の定数が
求められることにより、第１〜第４の定数が好適に求め
られ、ビリルビン濃度が精度良く算出されることとな
る。
【００２８】また、請求項１０の発明は、請求項１〜９
のいずれかに記載の経皮的ビリルビン濃度測定装置の上
記射出口および上記第１、第２の入射口に対向配置させ
て用いる測定データ検査板であって、表面に所定の厚さ
を有して形成され、上記第１の波長領域の光束の吸収率
と上記第２の波長領域の光束の吸収率とがほぼ等しく、
かつ、入射光束を拡散する白色拡散部と、この白色拡散
部の下方に形成され、上記第１の波長領域の光束の吸収
率が上記第２の波長領域の光束の吸収率より大きく、か
つ、入射光束を拡散する波長選択吸収部と、を備えたこ
とを特徴としている。
【００２９】この構成によれば、射出口および第１、第
２の入射口に対向配置させた状態で発光手段が発光した
ときに、第１の入射口に入射する光束は、主に白色拡散
部で拡散された光束からなり、第２の入射口に入射する
光束は、波長選択吸収部で拡散された光束も含まれるの
で、ビリルビン濃度の測定結果として高い数値が得られ
ることになり、これによって測定装置の簡易な検査が可
能になる。
【００３０】また、請求項１１の発明は、請求項１０記
載の測定データ検査板において、上記波長選択吸収部
は、上記白色拡散部に隣接して薄板状に形成され、上記
第１の波長領域の光束を吸収する色フィルタと、入射光
束を拡散する第２白色拡散部とからなるものであること
を特徴としている。
【００３１】この構成によれば、射出口および第１、第
２の入射口に対向配置させた状態で発光手段が発光した
ときに、第２の入射口に入射する光束は、色フィルタを
通過して第２白色拡散部で拡散された光束も含まれるこ
ととなり、ビリルビン濃度の測定結果として高い数値が
得られることになり、これによって、色フィルタを用い
て容易に測定装置の簡易検査が可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る経皮的ビリル
ビン濃度測定装置の第１実施形態の外観を示す図で、
（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、
（ｃ）は突起部の平面図である。
【００３３】この経皮的ビリルビン濃度測定装置１０
は、図１（ａ）に示すように、手の平に収まる大きさの
箱体１１を有しており、この箱体１１内部に、後述する
光学系および電気的構成要素が配置されている。また、
箱体１１の上面後端側には、測定結果、すなわち皮下脂
肪に沈着するビリルビン濃度を表示する表示部１２が設
けられている。
【００３４】また、箱体１１の先端側には、円筒状の突
起部１３が、矢印ＡＲで示すように箱体１１に対して出
退自在に設けられている。この突起部１３は、ばね部材
などの付勢手段（図示省略）により箱体１１に対して突
出方向（矢印のＡＲ側）に付勢されており、測定者が被
測定者の人体の一部分、例えば額部分に押し付けて押圧
すると、上記付勢手段の付勢力に逆らって突起部１３が
箱体１１内に押し込まれ、後述するキセノンチューブ２
１（図２参照）が発光するように構成されている。
【００３５】突起部１３の端面には、図１（ｂ）に示す
ように、キセノンチューブ２１（図２参照）からの光束
が射出される円形状の射出口１４が中央に設けられ、そ
の外側に、環状の第１の入射口１５が設けられ、そのさ
らに外側に、環状の第２の入射口１６が設けられ、最外
周部には、環状の遮光部１７が設けられている。図１
（ｃ）に示すように、射出口１４と第１の入射口１５と
の間、第１の入射口１５と第２の入射口１６との間は、
それぞれ黒色に塗装されたスペーサ１８，１９で隔てら
れており、遮光部１７は、梨地黒処理されており、これ
によって外光が各入射口１５，１６に入射しないように
されている。
【００３６】そして、突起部１３が押し込まれてキセノ
ンチューブ２１（図２参照）が発光すると、キセノンチ
ューブ２１（図２参照）からの白色光が、図１（ｂ）に
示す突起部１３の射出口１４から射出され、被測定者の
皮膚に入射するとともに、後述するように皮膚の内部で
散乱した光束が突起部１３の第１、第２の入射口１５，
１６を介して、箱体１１内部の光学系に入射するように
なっている。さらに、図１（ａ）における箱体１１の後
面後端側には電源スイッチ１１ａが、奥側面部にはリセ
ットスイッチ４５（図３参照）が設けられている。
【００３７】図２は図１の箱体１１に収容されている光
学系２０を示す図である。この光学系２０は、光源とし
てキセノンチューブ（発光手段）２１を有しており、こ
のキセノンチューブ２１が発光すると、複数波長を有す
る光（白色光）が発生する。
【００３８】このキセノンチューブ２１と対向するよう
に、導光手段として機能する光ファイバ２２の一方端２
３が配置されており、キセノンチューブ２１からの光束
が他方端２４側に導かれ、当該他方端２４から、突起部
１３（図１参照）の射出口１４を介して射出される。こ
の射出された光束は、被測定者の皮膚に入射し、後述す
るように皮膚内部で散乱した散乱光が、皮膚表面から第
１の入射口１５を介して光ファイバ２５１の一方端２６
１に入射するとともに、第２の入射口１６を介して光フ
ァイバ２５２の一方端２６２に入射する。すなわち、射
出口１４は光ファイバ２２の他方端２４に一致し、第１
の入射口１５は光ファイバ２５１の一方端２６１に一致
し、第２の入射口１６は光ファイバ２５２の一方端２６
２に一致している。
【００３９】光ファイバ２５１の一方端２６１に入射し
た散乱光は、他方端２７１側に導かれ、この他方端２７
１から射出され、一方、光ファイバ２５２の一方端２６
２に入射した散乱光は、他方端２７２に導かれ、この他
方端２７２から射出される。
【００４０】他方端２７１（２７２）から射出された光
束は、青色波長領域の光束を反射するダイクロイックミ
ラー２８１（２８２）に入射して２方向に分離される。
【００４１】ダイクロイックミラー２８１（２８２）に
よって反射された光束２９１（２９２）は、それぞれ、
集束レンズ３０１（３０２）で集光され、青色フィルタ
３１１（３１２）を介してフォトダイオードなどからな
る光電変換素子３２１（３２２）によって受光される。
また、ダイクロイックミラー２８１（２８２）を透過し
た光束３３１（３３２）は、それぞれ、集束レンズ３４
１（３４２）で集光され、緑色フィルタ３５１(３５２)
を介してフォトダイオードなどからなる光電変換素子３
６１(３６２)によって受光される。
【００４２】光ファイバ２５１は第１の導光手段を構成
し、光ファイバ２５２は第２の導光手段を構成する。ま
た、光電変換素子３２１は第１の光電変換素子を構成
し、光電変換素子３６１は第２の光電変換素子を構成
し、光電変換素子３２２は第３の光電変換素子を構成
し、光電変換素子３６２は第４の光電変換素子を構成す
る。また、ダイクロイックミラー２８１は第１の分離手
段を構成し、ダイクロイックミラー２８２は第２の分離
手段を構成する。
【００４３】なお、光ファイバ２３，２５１，２５２
は、それぞれ、ガラスまたは合成樹脂からなる多数の細
いファイバの束で構成されている。
【００４４】このような構成の光学系２０によって、光
電変換素子３２１，３２２には、青色波長領域（第１の
波長領域）の光束が入射し、光電変換素子３６１，３６
２には、緑色波長領域（第２の波長領域）の光束が入射
する。光電変換素子３２１，３２２の受光光量をI1(λ
b)，I2(λb)とし、光電変換素子３６１，３６２の受光
光量をI1(λg)，I2(λg)とすると、皮下組織の脂肪に沈
着したビリルビンは、青色波長領域の吸光係数（吸収
率）が大きいので、I1(λb)＜I1(λg)I2(λb)＜I2(λg)
となる。
【００４５】図３は図１に示す経皮的ビリルビン濃度測
定装置１０（第１実施形態）の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
【００４６】この測定装置１０は、ＣＰＵなどからなる
制御部４０と、キセノンチューブ２１を駆動する光源駆
動部４１と、上述したように付勢手段の付勢力に逆らっ
て突起部１３（図１参照）が箱体１１内に押し込まれる
と、自動的にオンにされる測定スイッチ４２と、Ａ／Ｄ
変換器４３１，４３２，４４１，４４２と、測定結果を
クリアして次回の測定を実行できる状態に戻すためのリ
セットスイッチ４５と、制御部４０の制御プログラムや
予め設定された固定データなどを記憶するＲＯＭ４６と
電気信号データなどを一時的に保管するＲＡＭ４７とを
備えている。このＲＡＭ（記憶手段）４７は、バックア
ップ電源（図示省略）を有しており、メモリ内容が消去
されないようになっている。また、記憶手段として、バ
ックアップ電源を有するＲＡＭ４７に代えて、ＥＥＰＲ
ＯＭなどの書き換え可能な不揮発性メモリを備えるよう
にしてもよい。
【００４７】制御部４０は、発光制御手段としての機能
を有し、光源駆動部４１と電気的に接続されており、上
述したように、付勢手段の付勢力に逆らって突起部１３
（図１参照）が箱体１１内に所定位置まで押し込まれる
と、測定スイッチ４２が自動的にオンにされ、それに応
じて制御部４０から光源駆動部４１に発光指示信号が送
出され、光源駆動部４１がキセノンチューブ２１を発光
させる。
【００４８】光ファイバ２５１（図２参照）を通ってダ
イクロイックミラー２８１により分離された光束２９
１，３３１をそれぞれ受光する光電変換素子３２１，３
６１は、Ａ／Ｄ変換器４３１，４４１を介して制御部４
０とそれぞれ電気的に接続されており、光電変換素子３
２１，３６１から受光光量I1(λb)，I1(λg)に比例する
電気信号S1(λb)，S1(λg)が制御部４０にそれぞれ出力
される。
【００４９】また、光ファイバ２５２（図２参照）を通
ってダイクロイックミラー２８２により分離された光束
２９２，３３２をそれぞれ受光する光電変換素子３２
２，３６２は、Ａ／Ｄ変換器４３２，４４２を介して制
御部４０とそれぞれ電気的に接続されており、光電変換
素子３２２，３６２から受光光量I2(λb)，I2(λg)に比
例する電気信号S2(λb)，S2(λg)が制御部４０にそれぞ
れ出力される。
【００５０】そして、制御部４０は、濃度演算手段とし
ての機能を有し、電気信号S1(λb)，S1(λg)，S2(λ
b)，S2(λg)を用いて、後述する測定原理にしたがっ
て、ビリルビン濃度を算出する演算を行い、その演算結
果を表示部１２に表示する。
【００５１】次に、図４、図５を用いて、第１実施形態
の測定原理および制御部４０で行われる演算内容につい
て説明する。図４、図５は皮膚に対して光束を入射させ
たときの光路を模式的に示す新生児の皮膚断面図であ
る。
【００５２】図４に示すように、人体の皮膚１０６で
は、表面から、メラニンが分布する表皮１０１、赤血球
が存在する真皮１０２、ビリルビンが脂肪に沈着して存
在する皮下組織１０３が形成されている。なお、上述し
たように、測定時には突起部１３（図１参照）により皮
膚１０６の表面が押圧されることによって、真皮１０２
を虚血しており、赤血球が測定の障害とならないように
している。
【００５３】図４において、皮膚への光束の入射位置を
点Ｐ０、皮膚からの光束を取り込む位置で点Ｐ０に近い
方を点Ｐ１、点Ｐ０から遠い方を点Ｐ２とする。点Ｐ０
は図１の射出口１４に対応し、点Ｐ１は図１の第１の入
射口１５に対応し、点Ｐ２は図１の第２の入射口１６に
対応する。
【００５４】点Ｐ０から皮膚１０６に入射した光束は、
皮膚１０６の内部で散乱される。そして、その一部は表
皮１０１および真皮１０２を通過して、点Ｐ１および点
Ｐ２で測定装置に入射する。一方、皮下組織１０３まで
到達した光束の大部分は、図４に示すように、点Ｐ２で
測定装置に入射する。そこで、点Ｐ０から皮膚１０６に
入射して点Ｐ１で測定装置に入射する光路（以下「第１
光路」という。）を通る光束の平均的な光路長（以下
「有効光路長」という。）L1と、点Ｐ０から皮膚１０６
に入射して点Ｐ２で測定装置に入射する光路（以下「第
２光路」という。）を通る光束の有効光路長L2との関係
は、図４から明らかなように、L1＜L2になっている。
【００５５】図５において、左側の皮膚１０４に比べ
て、右側の皮膚１０５の表皮１０１および真皮１０２が
薄くなっており、左側が標準的な皮膚、例えば成熟児の
皮膚（以下「標準皮膚」という。）で、右側が未発達の
皮膚、例えば未熟児の皮膚（以下「未発達皮膚」とい
う。）である。
【００５６】まず、図５の左側に示す標準皮膚１０４に
ついて検討する。点Ｐ０から皮膚１０４に入射する光束
の光量をI0(λ)とすると、ランベールトベアの式によっ
て、点Ｐ１で測定装置に入射する光束の光量I1n(λ)は
式(１)，(２)で表わされ、点Ｐ２で測定装置に入射する
光束の光量I2n(λ)は式(３)，(４)で表わされる。 I1n(λ)＝I0(λ)・F1n・10-K1n …(１) Ｋ1n＝εB(λ)・CB・L1n＋εM(λ)・CM・L1n …(２) I2n(λ)＝I0(λ)・F2n・10-K2n …(３) Ｋ2n＝εB(λ)・CB・L2n＋εM(λ)・CM・L2n …(４) ただし、F1n，F2nは、第１、第２光路におけるビリルビ
ンおよびメラニン以外の光減衰ファクタ、εB(λ)はビ
リルビンの吸光係数、CBはビリルビン濃度、L1n，L2nは
第１、第２光路の有効光路長、εM(λ)はメラニンの吸
光係数、CMはメラニン濃度である。
【００５７】ここで、第１、第２光路における青色波長
領域（波長λb）の光束による測定データをE1n(λb)，E
2n(λb)とすると、上記式(１)〜(４)より下記式(５)〜
(８)が得られる。 E1n(λb)＝A1b・I1n(λb) ＝A1b・I0(λb)・F1n・10-K1nb …(５) Ｋ1nb＝εB(λb)・CB・L1n＋εM(λb)・CM・L1n…(６) E2n(λb)＝A2b・I2n(λb) ＝A2b・I0(λb)・F2n・10-K2nb …(７) Ｋ2nb＝εB(λb)・CB・L2n＋εM(λb)・CM・L2n…(８) さらに、第１、第２光路における緑色波長領域（波長λ
g）の光束による測定データをE1n(λg)，E2n(λg)とす
る。また、ビリルビンは緑色波長領域の光を殆ど吸収し
ないので、εB(λg)＝０とする。これによって、上記式
(１)〜(４)より下記式(９)〜(12)が得られる。 E1n(λg)＝A1g・I1n(λg) ＝A1g・I0(λg)・F1n・10-K1ng …(９) Ｋ1ng＝εM(λg)・CM・L1n …(10) E2n(λg)＝A2g・I2n(λg) ＝A2g・I0(λg)・F2n・10-K2ng …(11) Ｋ2ng＝εM(λg)・CM・L2n …(12) ただし、A1b，A2b，A1g，A2gは、増幅度に相当する定数
である。この定数A1b，A2b，A1g，A2gは、実際の測定を
行う前に、波長依存性のない白色拡散板、例えば乳白色
板を測定対象として白色校正を行うことによって、あら
かじめ求めておく。白色校正では、測定対象が波長依存
性のない白色拡散板であるので、第１光路に関する式
(５)，(９)において、 F1n・10-K1nb＝F1n・10-K1ng＝定数 になる。したがって、白色校正において、 E1n(λb)＝E1n(λg) すなわち、 A1b・I1n(λb)＝A1g・I1n(λg) となるように定数A1b，A1gを求めると、 A1b・I0(λb)＝A1g・I0(λg) …(13) になる。このようにして求めた定数A1b，A1gをＲＡＭ４
７に記憶しておく。
【００５８】また、同様に、この白色校正では、第２光
路に関する式(７)，(11)において、 F2n・10-K2nb＝F2n・10-K2ng＝定数 になる。したがって、白色校正において、 E2n(λb)＝E2n(λg) すなわち、 A2b・I2n(λb)＝A2g・I2n(λg) となるように定数A2b，A2gを求めると、 A2b・I0(λb)＝A2g・I0(λg) …(14) になる。このようにして求めた定数A2b，A2gをＲＡＭ４
７に記憶しておく。
【００５９】第１光路に関する式(５)，(９)と、式(13)
とから、 log[E1n(λg)／E1n(λb)]＝Ｋ1nb−Ｋ1ng が得られ、この式と式(６)，(10)とから、 log[E1n(λg)／E1n(λb)] ＝εB(λb)・CB・L1n＋[εM(λb)−εM(λg)]・CM・L1n …(15) が得られる。
【００６０】また、第２光路に関する式(７)，(11)と、
式(14)とから、 log[E2n(λg)／E2n(λb)]＝Ｋ2nb−Ｋ2ng が得られ、この式と式(８)，(12)とから、 log[E2n(λg)／E2n(λb)] ＝εB(λb)・CB・L2n＋[εM(λb)−εM(λg)]・CM・L2n …(16) が得られる。これらの式(15)，(16)より、下記式(17)が
得られる。
【００６１】 log[E1n(λg)／E1n(λb)]−log[E2n(λg)／E2n(λb)] ＝εB(λb)・CB・(L1n−L2n)＋[εM(λb)−εM(λg)]・CM・(L1n−L2n) …(17) ここで、ビリルビンの分布する部位とメラニンの分布す
る部位は異なるので、ビリルビンに関する有効光路長
と、メラニンに関する有効光路長とは異なる。そこで、
第１、第２光路のビリルビンに関する有効光路長を
L1nB，L2nBとし、第１、第２光路のメラニンに関する有
効光路長をL1nM，L2nMとする。
【００６２】メラニンは、図５に示す表皮１０１に存在
するので、第１光路、第２光路ともに、ほぼ等しい有効
光路長になると考えられることから、 L1nM＝L2nM とおくことができる。
【００６３】従って、式(17)は、その右辺第２項が消去
されて、 log[E1n(λg)／E1n(λb)]−log[E2n(λg)／E2n(λb)] ＝εB(λb)・CB・(L1nB−L2nB) …(18) となる。
【００６４】この式(18)を書き換えると、 CB＝J・[log[E1n(λg)／E1n(λb)]−log[E2n(λg)／E2n(λb)]]…(19) J＝1／[εB(λb)・(L1nB−L2nB)] …(20) となる。
【００６５】ここで、図５の右側に示す未発達皮膚１０
５について検討する。上述した標準皮膚１０４の場合と
同様に、点Ｐ０からの入射光束の光量をI0(λ)とする
と、ランベールトベアの式によって、点Ｐ１で測定装置
に入射する光束の光量I1p(λ)は式(21)，(22)で表わさ
れ、点Ｐ２で測定装置に入射する光束の光量I2p(λ)は
式(23)，(24)で表わされる。 I1p(λ)＝I0(λ)・F1p・10-K1p …(21) Ｋ1p＝εB(λ)・CB・L1p＋εM(λ)・CM・L1p …(22) I2p(λ)＝I0(λ)・F2p・10-K2p …(23) Ｋ2p＝εB(λ)・CB・L2p＋εM(λ)・CM・L2p …(24) ここで、F1p，F2pは、第１、第２光路におけるビリルビ
ンおよびメラニン以外の光減衰ファクタ、εB(λ)はビ
リルビンの吸光係数、CBはビリルビン濃度、L1p，L2pは
第１、第２光路の有効光路長、εM(λ)はメラニンの吸
光係数、CMはメラニン濃度である。
【００６６】図５の右側に示す未発達皮膚１０５は、左
側に示す標準皮膚１０４に比べて、表皮１０１および真
皮１０２が薄くなっている。したがって、メラニンは表
皮１０１に存在するので、右側に示す未発達皮膚１０５
における第１、第２光路のメラニンに関する有効光路長
は、それぞれ、標準皮膚１０４における第１、第２光路
のメラニンに関する有効光路長よりも短い。
【００６７】しかし、標準皮膚１０４の場合と同様に、
メラニンに関する有効光路長は、第１光路と第２光路と
でほぼ等しくなると考えられることから、未発達皮膚１
０５における第１、第２光路のメラニンに関する有効光
路長L1pM，L2pMは、L1pM＝L2pMとおくことができる。
【００６８】また、図５から明らかなように、未発達皮
膚１０５において皮下組織１０３を通る光路長は標準皮
膚１０４に比べて長くなるので、未発達皮膚１０５にお
ける第１、第２光路のビリルビンに関する有効光路長L
1pB，L2pBの絶対値は、標準皮膚１０４における各有効
光路長の絶対値よりも大きくなる。しかし、ビリルビン
の存在する皮下組織１０３における第１光路の光路長と
第２光路の光路長の差は、未発達皮膚１０５の場合と標
準皮膚１０４の場合とでほぼ等しいと考えられる。
【００６９】したがって、 L1pB−L2pB＝L1nB−L2nB になる。
【００７０】このように、式(20)における(L1nB−L2nB)
は、表皮１０１および真皮１０２の厚さに関わりなく一
定の値になると考えられる。また、式(20)のεB(λb)は
既知であり、ＲＯＭ４６に格納しておけばよい。したが
って、式(20)、すなわちＪは定数になる。そこで、本測
定装置１０を用いた式(19)による測定データと、そのと
きのビリルビン濃度を他の方法で測定した実測値とから
校正を行って定数Ｊを決定し、予めこの定数ＪをＲＯＭ
４６に格納しておくことによって、ビリルビン濃度を精
度良く求めることができる。
【００７１】なお、上記式(１)〜(24)では、測定原理の
説明の便宜上、受光光量I1(λ)，I2(λ)を用いて説明し
ているが、本測定装置の制御部４０では、上述したよう
に、受光光量I1(λb)，I1(λg)，I2(λb)，I2(λg)に代
えて、それらに比例する電気信号S1(λb)，S1(λg)，S2
(λb)，S2(λg)を用いて、ＲＡＭ４７に記憶されている
増幅度に相当する定数A1b，A1g，A2b，A2gをそれぞれ乗
算して、測定データE1n(λb)，E1n(λg)，E2n(λb)，E
2n(λg)を求め、上述した除算値の対数値、 log[E1n(λg)／E1n(λb)] log[E2n(λg)／E2n(λb)] を求めることによって、ビリルビン濃度算出の演算が行
われる。
【００７２】この場合、１回の測定においてキセノンチ
ューブ２１を複数回発光させて、電気信号S1(λb)，S
1(λg)，S2(λb)，S2(λg)を複数回取り込んで、その平
均値を用いて測定データE1n(λb)，E1n(λg)，E2n(λ
b)，E2n(λg)を求めるようにしてもよい。これによって
測定偏差を低減し、測定精度を向上することができる。
【００７３】次に、上記のように構成されたビリルビン
濃度測定装置１０の測定動作について説明する。
【００７４】測定者が箱体１１の側面手前側に設けられ
た電源スイッチ１１ａをオフ状態からオン状態に切り換
えた後、リセットスイッチ４５を押して測定可能な状態
にする。そして、濃度測定装置１０の突起部１３を被測
定者の一部、例えば額部分に押し当てる。これによっ
て、突起部１３が付勢手段の付勢力に逆らいながら箱体
１１内に後退し、所定量だけ押し込まれると、測定スイ
ッチ４２が自動的に閉じられてキセノンチューブ２１が
発光し、キセノンチューブ２１からの白色光が被測定者
の皮膚に照射され、被測定者の皮膚内部で散乱した散乱
光が、第１の入射口１５から入射して、ダイクロイック
ミラー２８１によって２つの色に分離されるとともに、
第２の入射口１６から入射して、ダイクロイックミラー
２８２によって２つの色に分離される。そして、各２つ
の色は、それぞれ、光電変換素子３２１，３６１，３２
２，３６２によって受光され、受光光量に比例する電気
信号S1(λb)，S1(λg)，S2(λb)，S2(λg)が制御部４０
に出力されて、これらを用いて、皮下組織１０３の脂肪
に沈着しているビリルビン濃度が求められ、その測定結
果が表示部１２に表示される。
【００７５】このように、第１実施形態によれば、射出
口１４との距離が互いに異なる第１の入射口１５と第２
の入射口１６とを備えて、光路長が互いに異なる第１の
光路と第２の光路とを通過した光量を用いて、ビリルビ
ン濃度を求めるようにしたので、表皮１０１、真皮１０
２の厚さ、すなわち皮膚の成熟度によって影響を受ける
ことなく、皮下組織１０３の脂肪に沈着しているビリル
ビン濃度を精度良く測定することができるとともに、メ
ラニンの濃度によって影響を受けることなく、ビリルビ
ン濃度を精度良く測定できる。従って、新生児が成熟児
か未熟児かに関わりなく、また、人種に関わりなく、ビ
リルビン濃度を精度良く測定することができる。
【００７６】また、キセノンチューブ２１を用いて、第
１、第２の波長領域を有する光束を発光しているので、
１回の発光で複数波長を出力することができ、測定時間
を短縮することができる。
【００７７】また、突起部１３が所定量だけ押し込まれ
ると、測定スイッチ４２が自動的に閉じられてキセノン
チューブ２１が発光するようにしているので、常に一定
の圧力で真皮の虚血、すなわち真皮からの赤血球の除去
を行うことができ、熟練を要することなく、精度良く測
定することができる。
【００７８】また、図１（ｃ）に示すように、射出口１
４と第１の入射口１５との間にスペーサ１８を配置し、
第１の入射口１５と第２の入射口１６との間にスペーサ
１９を配置するようにしたので、射出口１４と第１の入
射口１５との距離および射出口１４と第２の入射口１５
との距離をスペーサ１８，１９の厚さのみによって決定
することができ、各距離の製造上の管理を容易に行うこ
とができる。
【００７９】また、円形状の射出口１４の外側に環状の
第１の入射口１５を設け、さらにその外側に、環状の第
２の入射口１６を設けるようにしたので、第２の入射口
１６の半径が大きいことから、射出口１４から遠方側の
第２の入射口１６の入射面積を容易に増大することがで
き、これによって、第１の入射口１５への入射光量と第
２の入射口１６への入射光量とのバランスを取り易くな
る。
【００８０】突起部１３の端面には、図１（ｂ）に示す
ように、キセノンチューブ２１（図２参照）からの光束
が射出される円形状の射出口１４が中央に設けられ、そ
の外側に、環状の第１の入射口１５が設けられ、そのさ
らに外側に、環状の第２の入射口１６が設けられ、最外
周部には、環状の遮光部１７が設けられている。図１
（ｃ）に示すように、射出口１４と第１の入射口１５と
の間、第１の入射口１５と第２の入射口１６との間は、
それぞれ黒色に塗装されたスペーサ１８，１９で隔てら
れており、遮光部１７は、梨地黒処理されており、これ
によって外光が各入射口１５，１６に入射しないように
されている。
【００８１】なお、本発明は、上記第１実施形態におい
て、以下の変形形態（１）〜（３）に示すように構成し
てもよい。
【００８２】（１）図６は光学系２０の変形形態を示す
図である。なお、図２と同一部材については同一符号を
付し、説明を省略する。
【００８３】図６の光学系２０は、発光手段として、キ
セノンチューブ２１に代えて、青色波長領域（第１の波
長領域）の光束を出力する青色ＬＥＤ２１１と、緑色波
長領域（第２の波長領域）の光束を出力する緑色ＬＥＤ
２１２とを備えている。
【００８４】青色ＬＥＤ２１１から出力された光束は、
コリメートレンズ５０１でコリメートされ、青色波長領
域を反射するダイクロイックミラー２８０に入射して反
射され、緑色ＬＥＤ２１２から出力された光束は、コリ
メートレンズ５０２でコリメートされ、ダイクロイック
ミラー２８０に入射して透過する。
【００８５】ダイクロイックミラー２８０に対向するよ
うに光ファイバ２２０の一方端２３０が配置され、ダイ
クロイックミラー２８０の反射光及び透過光は、光ファ
イバ２２０の一方端２３０に入射して他方端２４０に導
かれ、当該他方端２４０から、突起部１３の射出口１４
（図１参照）を介して射出される。
【００８６】この射出された光束は、被測定者の皮膚に
入射し、上述したように皮膚内部で散乱した散乱光が、
皮膚表面から第１の入射口１５を介して光ファイバ２５
１の一方端２６１に入射するとともに、第２の入射口１
６を介して光ファイバ２５２の一方端２６２に入射す
る。
【００８７】光ファイバ２５１の一方端２６１に入射し
た散乱光は、他方端２７１側に導かれ、この他方端２７
１から射出され、一方、光ファイバ２５２の一方端２６
２に入射した散乱光は、他方端２７２に導かれ、この他
方端２７２から射出される。
【００８８】他方端２７１（２７２）から射出された光
束５１１（５１２）は、集束レンズ５２１（５２２）で
集光され、フォトダイオードなどからなる光電変換素子
５３１（５３２）によって受光される。
【００８９】青色ＬＥＤ２１１は第１の光源を構成し、
緑色ＬＥＤ２１２は第２の光源を構成する。また、光フ
ァイバ２５１は第１の導光手段を構成し、光ファイバ２
５２は第２の導光手段を構成する。また、光電変換素子
５３１は第１の光電変換素子を構成し、光電変換素子５
３２は第２の光電変換素子を構成する。
【００９０】このような構成の光学系２０によって、光
電変換素子５３１により、第１の入射口１５から入射し
た光束が受光され、光電変換素子５３２により、第２の
入射口１６から入射した光束が受光される。
【００９１】図７は図６に示す光学系２０を有する測定
装置１０の電気的構成を示すブロック図である。なお、
図３と同一部材には同一符号を付している。
【００９２】この測定装置１０は、ＣＰＵなどからなる
制御部４００と、青色ＬＥＤ２１１を駆動する光源駆動
部４１１と、緑色ＬＥＤ２１２を駆動する光源駆動部４
１２と、Ａ／Ｄ変換器５４１，５４２とを備えている。
【００９３】制御部４００は、発光制御手段としての機
能を有し、光源駆動部４１１，４１２と電気的に接続さ
れており、付勢手段の付勢力に逆らって突起部１３（図
１参照）が箱体１１内に押し込まれると、測定スイッチ
４２が自動的にオンにされ、それに応じて制御部４００
から光源駆動部４１１，４１２に個別に発光指示信号が
送出され、光源駆動部４１１が青色ＬＥＤ２１１を発光
させ、光源駆動部４１２が緑色ＬＥＤ２１２を発光させ
る。
【００９４】光ファイバ２５１（図２参照）を通った光
束５１１を受光する光電変換素子５３１は、Ａ／Ｄ変換
器５４１を介して制御部４００と電気的に接続されてお
り、光電変換素子５３１から、受光光量I1(λb)，I1(λ
g)に比例する電気信号S1(λb)，S1(λg)が制御部４００
に出力される。また、光ファイバ２５２（図２参照）を
通った光束５１２を受光する光電変換素子５３２は、Ａ
／Ｄ変換器５４２を介して制御部４００と電気的に接続
されており、光電変換素子５３２から受光光量I2(λ
b)，I2(λg)に比例する電気信号S2(λb)，S2(λg)が制
御部４００に出力される。
【００９５】そして、制御部４００は、制御部４０と同
様に、濃度演算手段としての機能を有し、電気信号S
1(λb)，S1(λg)，S2(λb)，S2(λg)を用いて、上述し
た測定原理にしたがって、ビリルビン濃度を算出する演
算を行い、その演算結果を表示部１２に表示する。
【００９６】次に、図８のフローチャートを用いて、図
６に示す光学系２０を有する測定装置１０の測定動作手
順について説明する。
【００９７】測定者により箱体１１の側面手前側に設け
られた電源スイッチ１１ａがオフ状態からオン状態に切
り換えられ（＃１１０）、リセットスイッチ４５が押さ
れて測定可能な状態にされ（＃１２０）、濃度測定装置
１０の突起部１３が被測定者の一部、例えば額部分に押
し当てられて、突起部１３が付勢手段の付勢力に逆らい
ながら箱体１１内に後退するように押し込まれ（＃１３
０）、測定スイッチ４２がオンになるまで（＃１４０で
ＮＯ）、押し込まれる（＃１３０）。
【００９８】そして、所定量だけ押し込まれて測定スイ
ッチ４２がオンになると（＃１４０でＹＥＳ）、まず、
青色ＬＥＤ２１１が発光され（＃１５０）、青色波長領
域の光束が被測定者の皮膚に照射され、被測定者の皮膚
内部で散乱した散乱光が、第１の入射口１５から入射す
るとともに、第２の入射口１６から入射する。
【００９９】そして、第１の入射口１５からの入射光
は、光電変換素子５３１によって受光され、受光光量に
比例する電気信号S1(λb)が制御部４００に出力され、
第２の入射口１６からの入射光は、光電変換素子５３２
によって受光され、受光光量に比例する電気信号S2(λ
b)が制御部４００に出力されて、それぞれＲＡＭ４７に
格納される（＃１６０）。
【０１００】次いで、緑色ＬＥＤ２１２が発光され（＃
１７０）、緑色波長領域の光束が被測定者の皮膚に照射
され、被測定者の皮膚内部で散乱した散乱光が、第１の
入射口１５から入射するとともに、第２の入射口１６か
ら入射する。
【０１０１】そして、第１の入射口１５からの入射光
は、光電変換素子５３１によって受光され、受光光量に
比例する電気信号S1(λg)が制御部４００に出力され、
第２の入射口１６からの入射光は、光電変換素子５３２
によって受光され、受光光量に比例する電気信号S2(λ
g)が制御部４００に出力されて、それぞれＲＡＭ４７に
格納される（＃１８０）。
【０１０２】次いで、各ＬＥＤ２１１，２１２の発光動
作が予め設定された回数だけ行われたかどうかが判定さ
れ（＃１９０）、まだ設定回数だけ行われていなければ
（＃１９０でＮＯ）、＃１５０に戻って、以上の動作が
繰り返される。
【０１０３】一方、各ＬＥＤ２１１，２１２の発光動作
が予め設定された回数だけ行われていれば（＃１９０で
ＹＥＳ）、その設定回数のデータの平均値を用いて上述
した測定原理にしたがってビリルビン濃度算出の演算が
行われ（＃２００）、測定結果が表示１２に表示される
（＃２１０）。
【０１０４】このように、本変形形態によれば、図６に
示すように、第１の波長領域の光束を出力する青色ＬＥ
Ｄ２１１と、第２の波長領域の光束を出力する緑色ＬＥ
Ｄ２１２とを備え、それぞれ個別に発光するようにした
ので、図２に示す光学系２０の場合に比べて、ダイクロ
イックミラーや光電変換素子などの部品点数を削減する
ことができ、光学系２０の構成を簡素化することができ
る。これによって、箱体１１の一層の小型化を図ること
ができる。
【０１０５】また、各ＬＥＤ２１１，２１２と、コリメ
ートレンズ５０１，５０２と、ダイクロイックミラー２
８０とを同一光軸上に配置し、各ＬＥＤ２１１，２１２
からの光束がコリメートされた平行光束を光ファイバ２
２０に入射させるようにしたので、射出口１４における
各色の光束の射出角度特性を一致させることができ、こ
れによって、測定精度を向上することができる。
【０１０６】（２）図９（ａ）は突起部１３の変形形態
を示す斜視図、（ｂ）はその平面図で、図１０は図９に
示す突起部１３を有する箱体１１に収容されている光学
系２０を示す図である。なお、図１、図２と同一部材に
ついては同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０７】この変形形態では、突起部１３の端面に
は、図９（ａ）に示すように、中央に円形状の第１の入
射口１５が設けられ、その外側に、キセノンチューブ２
１（図１０参照）からの光束が射出される環状の射出口
１４が設けられ、そのさらに外側に、環状の第２の入射
口１６が設けられ、最外周部には、環状の遮光部１７が
設けられている。図９（ｂ）に示すように、第１の入射
口１５と射出口１４との間、射出口１４と第２の入射口
１６との間は、それぞれ黒色に塗装されたスペーサ１８
０，１９０で隔てられている。
【０１０８】このように、この変形形態では、上記第１
実施形態において、射出口１４と第１の入射口１５とが
互いに入れ替わったものになっている。したがって、図
１０に示すように、光ファイバ２５１の一方端２６１
は、中央に配置された円形状なっており、光ファイバ２
２の他方端２４は、その外側に配置された環状になって
いる。
【０１０９】一般に、射出口１４から第２の入射口１６
までの距離は、図４において、新生児の皮膚１０６にお
けるビリルビンが沈着する脂肪が存在する皮下組織１０
３の範囲を通過させるために、一定の距離以下にする必
要がある。その場合において、上記第１実施形態のよう
に、第１の入射口１５を、射出口１４と第２の入射口１
６との間に配置すると、第１の入射口１５の幅を一定寸
法以下にすることが必要になり、その面積が小さくな
り、入射光量が十分に得られないおそれがある。
【０１１０】しかし、この形態によれば、射出口１４か
ら第２の入射口１６までの距離と第１の入射口１５の幅
とは、無関係になり、スペーサ１８０，１９０の厚さの
みによって、射出口１４から第１、第２の入射口１５，
１６までの各距離を設定できるので、各距離の設定を容
易に行うことができ、第１の入射口１５からの入射光量
が不足することがなくなる。
【０１１１】（３）上記第１実施形態において、緑色フ
ィルタ３５１，３５２に代えて、それぞれ赤色フィルタ
を備えるようにしてもよい。また、上記変形形態（１）
において、緑色ＬＥＤ２１２に代えて、赤色ＬＥＤを備
えるようにしてもよい。このように、第２の波長領域と
して、赤色波長領域の光束を用いても、ビリルビンは赤
色波長領域の光束を吸収しないので、上述したのと同様
にビリルビン濃度の測定を行うことができる。
【０１１２】次に、本発明に係る経皮的ビリルビン濃度
測定装置の第２実施形態について説明する。第１実施形
態では、２つの波長領域の光束をそれぞれ皮膚内部で２
つの光路を通過させているのに対し、第２実施形態で
は、３つの波長領域の光束を皮膚内部で同一光路を通過
させている。
【０１１３】図１１は同第２実施形態の突起部を示す斜
視図、図１２は同第２実施形態の光学系を示す図であ
る。
【０１１４】この経皮的ビリルビン濃度測定装置１００
は、図１１（ａ）に示すように、手の平に収まる大きさ
の箱体１１０を有しており、この箱体１１０内部に、後
述する光学系および電気的構成要素が配置されている。
また、箱体１１０の上面後端側には、測定結果、すなわ
ち皮下脂肪に沈着するビリルビン濃度を表示する表示部
１２０が設けられている。
【０１１５】また、箱体１１０の先端側には、円筒状の
突起部１３０が、矢印ＡＲで示すように箱体１１０に対
して出退自在に設けられている。この突起部１３０は、
ばね部材などの付勢手段（図示省略）により箱体１１０
に対して突出方向（矢印のＡＲ側）に付勢されており、
測定者が被測定者の人体の一部分、例えば額部分に押し
付けて押圧すると、上記付勢手段の付勢力に逆らって突
起部１３０が箱体１１０内に押し込まれ、後述するキセ
ノンチューブ２１５（図１２参照）が発光するように構
成されている。
【０１１６】突起部１３０の端面には、図１１（ｂ）に
示すように、キセノンチューブ２１５（図１２参照）か
らの光束が射出される環状の射出口１４０が外周側に設
けられ、その内側に、円形状の入射口１５０が設けられ
ている。
【０１１７】そして、突起部１３０が押し込まれてキセ
ノンチューブ２１５（図１２参照）が発光すると、キセ
ノンチューブ２１５（図１２参照）からの白色光束が、
図１１（ｂ）に示す突起部１３０の射出口１４０から射
出され、被測定者の皮膚に入射するとともに、皮膚の内
部で散乱した光束が突起部１３０の入射口１５０を介し
て、箱体１１０内部の光学系に入射するようになってい
る。さらに、図１１（ａ）における箱体１１０の後面後
端側には電源スイッチ１１０ａが、奥側面部にはリセッ
トスイッチ４５０（図１３参照）が設けられている。
【０１１８】図１２において、光学系２０５は、図１１
に示す箱体１１０に収容され、光源としてキセノンチュ
ーブ（発光手段）２１５を有しており、このキセノンチ
ューブ２１５が発光すると、複数波長を有する光（白色
光）が発生する。
【０１１９】このキセノンチューブ２１５と対向するよ
うに、導光手段として機能する光ファイバ２２５の一方
端２３５が配置されており、キセノンチューブ２１５か
らの光束が他方端２４５側に導かれ、当該他方端２４５
から、突起部１３０の射出口１４０（図１１参照）を介
して射出される。
【０１２０】この射出された光束は、被測定者の皮膚に
入射し、上述したように皮膚内部で散乱した散乱光が、
皮膚表面から入射口１５０を介して光ファイバ２５５の
一方端２６５に入射する。光ファイバ２５５の一方端２
６５に入射した散乱光は、他方端２７５側に導かれ、こ
の他方端２７５から射出される。他方端２７５から射出
された光束２９５は、青色波長領域の光束を反射するダ
イクロイックミラー２８５に入射して２方向に分離され
る。
【０１２１】ダイクロイックミラー２８５によって反射
された光束２９６は、集束レンズ３０５で集光され、青
色フィルタ３１５を介してフォトダイオードなどからな
る光電変換素子３２５によって受光される。また、ダイ
クロイックミラー２８５を透過した光束２９７は、赤色
波長領域の光束を透過するダイクロイックミラー２８６
に入射して、さらに２方向に分離される。
【０１２２】ダイクロイックミラー２８６によって反射
された光束２９８は、集束レンズ３０６で集光され、緑
色フィルタ３１６を介してフォトダイオードなどからな
る光電変換素子３２６によって受光される。また、ダイ
クロイックミラー２８６を透過した光束２９９は、集束
レンズ３０７で集光され、赤色フィルタ３１７を介して
フォトダイオードなどからなる光電変換素子３２７によ
って受光される。
【０１２３】ダイクロイックミラー２８５は第１の分離
手段を構成し、ダイクロイックミラー２８６は第２の分
離手段を構成する。また、光電変換素子３２５は第１の
光電変換素子を構成し、光電変換素子３２６は第２の光
電変換素子を構成し、光電変換素子３２７は第３の光電
変換素子を構成する。
【０１２４】このような構成の光学系２０５によって、
光電変換素子３２５には、青色波長領域（第１の波長領
域）の光束が入射し、光電変換素子３２６には、緑色波
長領域（第２の波長領域）の光束が入射し、光電変換素
子３２７には、赤色波長領域（第３の波長領域）の光束
が入射する。
【０１２５】図１３は図１１に示す経皮的ビリルビン濃
度測定装置１００（第２実施形態）の電気的構成を示す
ブロック図である。
【０１２６】この測定装置１００は、ＣＰＵなどからな
る制御部４０５と、キセノンチューブ２１５を駆動する
光源駆動部４１５と、上述したように付勢手段の付勢力
に逆らって突起部１３０（図１１参照）が箱体１１０内
に押し込まれると、自動的にオンにされる測定スイッチ
４２５と、Ａ／Ｄ変換器４３５，４３６，４３７と、測
定結果をクリアして次回の測定を実行できる状態に戻す
ためのリセットスイッチ４５５と、制御部４０５の制御
プログラムや予め設定された固定データなどを記憶する
ＲＯＭ４６５と電気信号データなどを一時的に保管する
ＲＡＭ４７５とを備えている。このＲＡＭ（記憶手段）
４７５は、バックアップ電源（図示省略）を有してお
り、メモリ内容が消去されないようになっている。ま
た、記憶手段として、バックアップ電源を有するＲＡＭ
４７５に代えて、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不
揮発性メモリを備えるようにしてもよい。
【０１２７】制御部４０５は、発光制御手段としての機
能を有し、光源駆動部４１５と電気的に接続されてお
り、上述したように、付勢手段の付勢力に逆らって突起
部１３０（図１１参照）が箱体１１０内に押し込まれる
と、測定スイッチ４２５が自動的にオンにされ、それに
応じて制御部４０５から光源駆動部４１５に発光指示信
号が送出され、光源駆動部４１５がキセノンチューブ２
１５を発光させる。
【０１２８】光ファイバ２５５（図１２参照）を通って
ダイクロイックミラー２８５，２８６により分離された
光束２９６，２９８，２９９をそれぞれ受光する光電変
換素子３２５，３２６，３２７は、Ａ／Ｄ変換器４３
５，４３６，４３７を介して制御部４０５とそれぞれ電
気的に接続されており、光電変換素子３２５，３２６，
３２７から受光光量I(λb)，I(λg)，I(λr)に比例する
電気信号S(λb)，S(λg)，S(λr)が制御部４０５にそれ
ぞれ出力される。
【０１２９】そして、制御部４０５は、濃度演算手段と
しての機能を有し、電気信号S(λb)，S(λg)，S(λr)を
用いて、後述する測定原理にしたがって、ビリルビン濃
度を算出する演算を行い、その演算結果を表示部１２０
に表示する。
【０１３０】次に、第２実施形態の測定原理および制御
部４０５で行われる演算内容について説明する。
【０１３１】皮膚に入射する光束の光量をI0(λ)とする
と、ランベールトベアの式によって、入射口１５０から
測定装置１００に入射する光束の光量I(λ)は、式(3
1)，(32)で表わされる。 I(λ)＝I0(λ)・F・10-K …(31) Ｋ＝εB(λ)・CB・L＋εM(λ)・CM・L…(32) ただし、Fは、光路中におけるビリルビンおよびメラニ
ン以外の光減衰ファクタ、εB(λ)はビリルビンの吸光
係数、CBはビリルビン濃度、Lは光路の有効光路長、εM
(λ)はメラニンの吸光係数、CMはメラニン濃度である。
【０１３２】ここで、青色波長領域（波長λb）の光束
による測定データをE(λb)とすると、上記式(31)，(32)
より下記式(33)，(34)が得られる。 E(λb)＝Ab・I(λb) ＝Ab・I0(λb)・F・10-Kb …(33) Ｋb＝εB(λb)・CB・L＋εM(λb)・CM・L…(34) さらに、緑色波長領域（波長λg）の光束による測定デ
ータをE(λg)とする。また、ビリルビンは緑色波長領域
の光を殆ど吸収しないので、εB(λg)＝０とする。これ
によって、上記式(31)，(32)より下記式(35)，(36)が得
られる。 E(λg)＝Ag・I(λg) ＝Ag・I0(λg)・F・10-Kg …(35) Ｋg＝εM(λg)・CM・L …(36) さらに、また、赤色波長領域（波長λr）の光束による
測定データをE(λr)とする。また、ビリルビンは赤色波
長領域の光を殆ど吸収しないので、εB(λr)＝０とす
る。これによって、上記式(31)，(32)より下記式(37)，
(38)が得られる。 E(λr)＝Ar・I(λr) ＝Ar・I0(λr)・F・10-Kr …(37) Ｋr＝εM(λr)・CM・L …(38) ただし、Ab，Ag，Arは、増幅度に相当する定数である。
この定数Ab，Ag，Arは、実際の測定を行う前に、波長依
存性のない白色拡散板、例えば乳白色板を用いて白色校
正を行うことによって、あらかじめ求めておく。白色校
正では、測定対象が波長依存性のない白色拡散板である
ので、式(33)，(35)，(37)において、 F・10-Kb＝F・10-Kg＝F・10-Kr＝定数 になる。したがって、白色校正において、 E(λb)＝E(λg)＝E(λr) すなわち、 Ab・I(λb)＝Ag・I(λg)＝Ar・I(λr) となるように定数Ab，Ag，Arを求めると、 Ab・I0(λb)＝Ag・I0(λg)＝Ar・I0(λr) …(39) になる。このようにして求めた定数Ab，Ag，ArをＲＡＭ
４７に記憶しておく。
【０１３３】式(33)，(35)と、式(39)とから、 log[E(λg)／E(λb)]＝Ｋb−Ｋg が得られ、この式と式(34)，(36)とから、 log[E(λg)／E(λb)] ＝εB(λb)・CB・L＋[εM(λb)−εM(λg)]・CM・L…(40) が得られる。
【０１３４】また、式(35)，(37)と、式(39)とから、 log[E(λr)／E(λg)]＝Ｋg−Ｋr が得られ、この式と式(36)，(38)とから、 log[E(λr)／E(λg)] ＝[εM(λg)−εM(λr)]・CM・L…(41) が得られる。
【０１３５】式(40)と式(41)とからCMを消去すると、 εB(λb)・CB・L ＝log[E(λg)／E(λb)] −[εM(λb)−εM(λg)]／[εM(λg)−εM(λr)]・log[E(λr)／E(λg)]…(42) このように、メラニン濃度CMを消去することができた。
この式(42)の右辺をＺとして式(42)を変形すると、 CB＝Ｚ／[εB(λb)・L] …(43) となる。
【０１３６】式(42)または式(43)において、εB(λb)，
εM(λb)，εM(λg)，εM(λr)は既知であり、ＲＯＭ４
６に格納しておけばよい。また、光路長Lは、絶対値を
正確に求めるのは困難であるが、常に一定の値になると
考えられる。したがって、本測定装置１００を用いた式
(43)による測定データと、そのときのビリルビン濃度を
他の方法で測定した実測値とから校正を行って光路長L
を決定し、予めこの光路長LをＲＯＭ４６に格納してお
くことによって、メラニン濃度CMによる影響を除去し
て、ビリルビン濃度を精度良く求めることができる。
【０１３７】なお、上記式(31)〜(43)では、測定原理の
説明の便宜上、受光光量I(λ)を用いて説明している
が、本測定装置１００の制御部４０５では、上述したよ
うに、受光光量I(λb)，I(λg)，I(λr)に代えて、それ
らに比例する電気信号S(λb)，S(λg)，S(λr)を用い
て、ＲＡＭ４７に記憶されている増幅度に相当する定数
Ab，Ag，Arをそれぞれ乗算して、測定データE(λb)，E
(λg)，E(λr)を求め、上述した除算値の対数値、 log[E(λg)／E(λb)] log[E(λr)／E(λg)] を求めることによって、ビリルビン濃度算出の演算が行
われる。
【０１３８】この場合、電気信号S(λb)，S(λg)，S(λ
r)を複数回取り込んで、その平均値を用いて測定データ
E(λb)，E(λg)，E(λr)を求めるようにしてもよい。
【０１３９】なお、上記のように構成されたビリルビン
濃度測定装置１００（第２実施形態）の測定動作につい
ては、第１実施形態において２つの波長領域の光束をそ
れぞれ皮膚内部で２つの光路を通過させているのに対し
て、第２実施形態では、３つの波長領域の光束を皮膚内
部で同一光路を通過させている点が異なり、それに伴っ
てビリルビン濃度算出の演算内容が異なるだけで、それ
以外の点については第１実施形態の動作手順と同様であ
る。
【０１４０】図１４は第２実施形態における光学系２０
５の変形形態を示す図である。なお、図１２と同一物に
ついては同一符号を付し、説明を省略する。
【０１４１】図１４の光学系２０５は、発光手段とし
て、キセノンチューブ２１５に代えて、青色波長領域
（第１の波長領域）の光束を出力する青色ＬＥＤ２１６
と、緑色波長領域（第２の波長領域）の光束を出力する
緑色ＬＥＤ２１７と、赤色波長領域（第３の波長領域）
の光束を出力する赤色ＬＥＤ２１８とを備えている。
【０１４２】青色ＬＥＤ２１６から出力された光束は、
コリメートレンズ５０３でコリメートされ、青色波長領
域を反射するダイクロイックミラー２８７に入射して反
射される。緑色ＬＥＤ２１７から出力された光束は、コ
リメートレンズ５０４でコリメートされ、赤色波長領域
を透過するダイクロイックミラー２８８に入射して反射
される。赤色ＬＥＤ２１８から出力された光束は、コリ
メートレンズ５０５でコリメートされ、ダイクロイック
ミラー２８８に入射して透過し、さらにダイクロイック
ミラー２８７に入射して透過する。
【０１４３】ダイクロイックミラー２８７に対向するよ
うに光ファイバ２２６の一方端２３６が配置され、ダイ
クロイックミラー２８７の反射光及び透過光は、光ファ
イバ２２６の一方端２３６に入射して他方端２４６に導
かれ、当該他方端２４６から、突起部１３０の射出口１
４０（図１１参照）を介して射出される。
【０１４４】この射出された光束は、被測定者の皮膚に
入射し、上述したように皮膚内部で散乱した散乱光が、
皮膚表面から入射口１５０（図１１参照）を介して光フ
ァイバ２５６の一方端２６６に入射する。
【０１４５】光ファイバ２５６の一方端２６６に入射し
た散乱光は、他方端２７６側に導かれ、この他方端２７
６から射出される。他方端２７６から射出された光束５
１５は、集束レンズ３０８で集光され、フォトダイオー
ドなどからなる光電変換素子３２８によって受光され
る。
【０１４６】青色ＬＥＤ２１６は第１の光源を構成し、
緑色ＬＥＤ２１７は第２の光源を構成し、赤色ＬＥＤ２
１８は第３の光源を構成する。
【０１４７】図１５は図１４に示す光学系２０５を有す
る測定装置１００の電気的構成を示すブロック図であ
る。なお、図１３と同一部材には同一符号を付してい
る。
【０１４８】この測定装置１００は、ＣＰＵなどからな
る制御部４０６と、青色ＬＥＤ２１６を駆動する光源駆
動部４１６と、緑色ＬＥＤ２１７を駆動する光源駆動部
４１７と、赤色ＬＥＤ２１８を駆動する光源駆動部４１
８と、Ａ／Ｄ変換器４３８とを備えている。
【０１４９】制御部４０６は、発光制御手段としての機
能を有し、光源駆動部４１６，４１７，４１８と電気的
に接続されており、付勢手段の付勢力に逆らって突起部
的にオンにされ、それに応じて制御部４０６から光源駆
動部４１６，４１７，４１８に個別に発光指示信号が送
出され、光源駆動部４１６が青色ＬＥＤ２１６を発光さ
せ、光源駆動部４１７が緑色ＬＥＤ２１７を発光させ、
光源駆動部４１８が赤色ＬＥＤ２１８を発光させる。
【０１５０】光ファイバ２５６（図１４参照）を通った
光束５１５を受光する光電変換素子３２８は、Ａ／Ｄ変
換器４３８を介して制御部４０６と電気的に接続されて
おり、光電変換素子３２８から、受光光量I(λb)，I(λ
g)，I(λr)に比例する電気信号S(λb)，S(λg)，S(λr)
が制御部４０６に出力される。
【０１５１】そして、制御部４０６は、制御部４０５と
同様に、濃度演算手段としての機能を有し、電気信号S
(λb)，S(λg)，S(λr)を用いて、上述した測定原理に
したがって、ビリルビン濃度を算出する演算を行い、そ
の演算結果を表示部１２０に表示する。
【０１５２】なお、上記のように構成された図１４に示
す光学系２０５を有するビリルビン濃度測定装置１００
の測定動作手順は、図８のフローチャートにおいて、発
光させるべきＬＥＤが１個増えている点と、ビリルビン
濃度算出の演算内容とが異なるだけで、それ以外の点に
ついては同様である。
【０１５３】このように、本変形形態によれば、図１４
に示すように、第１の波長領域の光束を出力する青色Ｌ
ＥＤ２１６と、第２の波長領域の光束を出力する緑色Ｌ
ＥＤ２１７と、第３の波長領域の光束を出力する赤色Ｌ
ＥＤ２１８とを備え、それぞれ個別に発光するようにし
たので、図１２に示す光学系２０５の場合に比べて、光
電変換素子やキセノンチューブなどの大型部品を削減す
ることができ、光学系２０５の構成を簡素化することが
できる。これによって、箱体１１０の一層の小型化を図
ることができる。
【０１５４】また、各ＬＥＤ２１６，２１７，２１８
と、コリメートレンズ５０３，５０４，５０５と、ダイ
クロイックミラー２８７，２８８とを同一光軸上に配置
し、各ＬＥＤ２１６，２１７，２１８からの光束がコリ
メートされた平行光束を光ファイバ２２６に入射させる
ようにしたので、射出口１４０における各色の光束の射
出角度特性を一致させることができ、これによって、測
定精度を向上することができる。
【０１５５】なお、本発明は、上記第１、第２実施形態
および上記各変形形態において、制御部による制御動作
として、以下に示すようにしてもよい。すなわち、発光
手段、例えばキセノンチューブ２１，２１５やＬＥＤ２
１１，２１２，２１６，２１７，２１８を発光させない
ときに、光電変換素子３２１，３６１，３２２，３６
２，５３１，５３２，３２５，３２６，３２７，３２８
からの電気信号を取り込んで基準データとする。そし
て、発光手段を発光させた測定時の電気信号から上記基
準データを減算したデータをビリルビン濃度算出の演算
に用いたり、測定時の電気信号を上記基準データで除算
したデータをビリルビン濃度算出の演算に用いるように
してもよい。これによって、外光の影響を除去すること
ができ、測定精度を向上することができる。
【０１５６】また、図１、図９に示す突起部１３の端面
を、それぞれ図１６（ａ），（ｂ）の断面図に示すよう
な形態に形成してもよい。すなわち、射出口１４および
第１、第２の入射口１５，１６の端面と、遮光部１７の
端面とに段差を設け、遮光部１７の表面に対して射出口
１４および第１、第２の入射口１５，１６の表面が凹部
になるように形成する。これによって、被測定者の皮膚
に押し当てたときに外光の侵入をさらに良好に防止する
ことができ、測定精度をさらに向上することができる。
【０１５７】次に、図１７を用いて、本発明に係る測定
データ検査板の一実施形態について説明する。図１７は
同実施形態を示す図で、（ａ）は外観を示す斜視図、
（ｂ）は高濃度検査部の内部構成を示す断面図、（ｃ）
は低濃度検査部の内部構成を示す断面図である。
【０１５８】この測定データ検査板は、経皮的ビリルビ
ン濃度測定装置１０（第１実施形態）の測定対象とする
ことにより、その測定データの良否を大まかに検査する
チェッカとして日常の動作確認を行うためのものであ
る。
【０１５９】図１７（ａ）に示すように、測定データ検
査板６００は、高濃度検査部６１０および低濃度検査部
６２０を備え、各検査部６１０，６２０は、それぞれ、
図１に示す突起部１３の射出口１４および第１、第２の
入射口１５，１６をカバーするだけの大きさを有してい
る。
【０１６０】高濃度検査部６１０は、図１７（ｂ）に示
すように、表面に所定の厚さを有して形成された白色拡
散部６１１と、その下方に形成された波長選択吸収部６
１２とを備えている。
【０１６１】白色拡散部６１１は、青色波長領域（第１
の波長領域）の光束の吸収率と緑色拡散する材質、例え
ば乳白色板（アクリル乳白色板、オパールガラス）や摺
りガラスで形成されている。波長選択吸収部６１２は、
波長選択吸収部６１４は、青色波長領域の光束の吸収率
が、緑色波長領域の光束の吸収率より大きく、かつ、入
射光束を拡散させる材質、例えば黄色アクリル板で形成
されている。
【０１６２】一方、低濃度検査部６２０は、高濃度検査
部６１０の白色拡散部６１１と同様の材質、例えば乳白
色板や摺りガラスのみで形成されている。
【０１６３】次に、このような構成の測定データ検査板
６００を測定対象としたときの経皮的ビリルビン濃度測
定装置１０（第１実施形態）の動作について説明する。
【０１６４】図１に示す突起部１３の端面を測定データ
検査板６００の高濃度検査部６１０に押し付けてキセノ
ンチューブやＬＥＤからなる発光手段を発光させると、
図１７（ｂ）に模式的に示すように、射出口１４に対応
する点Ｐ１０から光束が入射し、第１の入射口１５に対
応する点Ｐ１１からは、主に白色拡散部６１１で拡散さ
れた光束が射出され、第２の入射口１６に対応する点Ｐ
１２からは、波長選択吸収部６１２まで到達して、そこ
で表面方向に拡散された光束が射出される。
【０１６５】従って、第１の入射口１５から入射する光
束において、青色波長領域の入射光量と緑色波長領域の
入射光量とは、ほぼ同レベルになり、第２の入射口１６
から入射する光束において、青色波長領域の入射光量は
緑色波長領域の入射光量に比べて減衰したものとなる。
【０１６６】すなわち、上記式(19)は、 CB＝−J・log[E2n(λg)／E2n(λb)] となるので、表示部１２（図１参照）には、ビリルビン
濃度として高い数値が表示される。
【０１６７】なお、第１の入射口１５から入射する光束
でも、波長選択吸収部６１２の影響を受けるので、厳密
には、log[E1n(λg)／E1n(λb)]＝０ではないが、その
絶対値は小さく、無視することができる。
【０１６８】一方、図１に示す突起部１３の端面を測定
データ検査板６００の低濃度検査部６２０に押し付けて
発光手段を発光させると、図１７（ｃ）に模式的に示す
ように、射出口１４に対応する点Ｐ１０から光束が入射
し、第１の入射口１５に対応する点Ｐ１１と、第２の入
射口１６に対応する点Ｐ１２とから、同様に拡散された
光束が射出される。
【０１６９】従って、青色波長領域および緑色波長領域
の減衰量は、第１の入射口１５からの入射光束と第２の
入射口１６からの入射光束とで殆ど変わらないので、表
示部１２（図１参照）には、ビリルビン濃度として低い
数値が表示される。
【０１７０】このように、本実施形態によれば、高濃度
検査部６１０と低濃度検査部６２０とを備えた測定デー
タ検査板６００を測定対象として用いることによって、
経皮的ビリルビン濃度測定装置１０の表示部１２（図１
参照）に高い数値と低い数値とを表示させることがで
き、これによって、測定装置１０の簡易チェッカとして
日常的に使用することができる。
【０１７１】また、経皮的ビリルビン濃度測定装置１０
を製造したときに、この測定データ検査板６００を測定
対象としたときの測定値をＲＡＭ４７またはＲＯＭ４６
に格納しておき、測定装置１０の使用中に適宜この測定
データ検査板６００を測定して測定値の変化を調べるこ
とにより、測定装置１０の経時劣化を検査する標準校正
板として測定データ検査板６００を用いることができ
る。
【０１７２】また、高濃度検査部６１０が２層で形成さ
れているので、特性の経時劣化が少なく、生産性を向上
することができる。
【０１７３】なお、白色拡散部６１１の厚さは、新生児
における皮膚の特性との相関関係に基づいて、その皮膚
特性に類似する特性が得られるような値に設定すること
が好ましい。
【０１７４】また、高濃度検査部６１０の内部構成は、
上記実施形態に限られず、例えば図１８の断面図に示す
ように、白色拡散部６１１に隣接して薄板状に形成さ
れ、青色波長領域の光束を吸収する色フィルタ６１３
と、入射光束を拡散する第２白色拡散部６１４とで、波
長選択吸収部６１２を構成するようにしてもよい。
【０１７５】色フィルタ６１３は、青色波長領域の光束
の吸収率が、緑色波長領域の光束の吸収率より大きい材
質、例えば黄色波長領域の光束を透過する黄色フィルタ
で形成されている。第２白色拡散部６１４は、白色拡散
部６１１と同一の材質、例えば乳白色板（アクリル乳白
色板、オパールガラス）や摺りガラスで形成されてい
る。
【０１７６】この構成によれば、図１８に模式的に示す
ように、第２の入射口１６に対応する点Ｐ１２からは、
色フィルタ６１３を通過し、第２白色拡散部６１４で表
面方向に拡散された光束が射出されることになるので、
上記実施形態と同様に、表示部１２（図１参照）には、
ビリルビン濃度として高い数値が表示され、上記実施形
態と同様の効果を得ることができる。
【０１７７】また、この形態によれば、一般に流通して
いる色フィルタと乳白色板とを用いて波長選択吸収部６
１２を容易に構成することができる。
【０１７８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ビリルビンにより吸収される第１の波長領域の
光束とビリルビンにより殆ど吸収されない第２の波長領
域の光 束とを発光し、この光束を射出口から人体の皮膚
に向けて射出して、人体の皮膚内部で散乱した散乱光を
第１の入射口から入射するとともに、射出口との距離が
第１の入射口と異なる第２の入射口から入射するように
したので、第２の入射口に入射する光束の皮膚内部を通
過する第２光路の光路長は、第１の入射口に入射する光
束の皮膚内部を通過する第１光路の光路長より長くな
り、これによって、第１光路に関する第１，第２の電気
信号から所定の演算方法により算出される算出値と、第
２光路に関する第３，第４の電気信号から上記演算方法
により算出される算出値との差を用いてビリルビン濃度
を算出することにより、表皮に存在するメラニンによる
測定誤差をなくすことができるとともに、表皮および真
皮の厚さによる影響を打ち消すことができるので、皮膚
の成熟度による測定誤差をなくすことができ、ビリルビ
ン濃度の測定精度を向上することができる。
【０１７９】また、請求項２の発明によれば、円形状の
射出口が中央に形成され、環状の第１、第２の入射口が
同心円上に形成されているので、射出口から射出されて
第１、第２の入射口に入射する光束の各光路長のばらつ
きを低減できる。
【０１８０】また、請求項３の発明によれば、円形状の
第１の入射口が中央に形成され、その外側に環状の射出
口が形成され、さらにその外側に環状の第２の入射口が
形成されることにより、射出口が第１の入射口と第２の
入射口との間に形成されるので、射出口と第１の入射口
との距離と、射出口と第２の入射口との距離を、互いに
無関係に設定することができ、入射光束の光路長設定の
自由度を増すことができる。
【０１８１】また、請求項４の発明によれば、白色光源
から第１および第２の波長領域の光束を含む白色光を出
力し、第１、第２の入射口に入射した散乱光は、第１、
第２の分離手段により、それぞれ、第１の波長領域の光
束と第２の波長領域の光束とに分離し、第１の入射口に
入射して分離された第１、第２の波長領域の光束は、そ
れぞれ第１、第２の光電変換素子によって受光し、第２
の入射口に入射して分離された第１、第２の波長領域の
光束は、それぞれ第３、第４の光電変換素子によって受
光することにより、白色光源による１回の発光によっ
て、第１、第２、第３、第４の電気信号が好適に得ら
れ、測定時間の短縮を図ることができる。
【０１８２】また、請求項５の発明によれば、第１、第
２の入射口に入射した散乱光を、第１、第２の導光手段
により、それぞれ第１、第２の分離手段に導くことによ
り、各光電変換素子の受光光量の減衰を防止することが
できる。
【０１８３】また、請求項６の発明によれば、第１の波
長領域の光束を出力する第１の光源を発光すると、第
１、第２の入射口から入射した光束をそれぞれ第１、第
２の光電変換素により受光して第１、第３の電気信号を
出力し、第２の波長領域の光束を出力する第２の光源を
発光すると、第１、第２の入射口から入射した光束をそ
れぞれ第１、第２の光電変換素子により受光して第２、
第４の電気信号を出力して、第１、第２の波長領域の光
束を出力する光源を個別に設けることにより、光束を分
離する分離手段などが必要ないので、少ない部品点数で
簡素な構成により、第１、第２、第３、第４の電気信号
を好適に得ることができる。
【０１８４】また、請求項７の発明によれば、第１、第
２の入射口に入射した散乱光を、第１、第２の導光手段
により、それぞれ第１、第２の光電変換素子に導くこと
により、各光電変換素子の受光光量の減衰を防止するこ
とができる。
【０１８５】また、請求項８の発明によれば、第１、第
２、第３、第４の電気信号に第１、第２、第３、第４の
定数をそれぞれ乗算した第１、第２、第３、第４の乗算
値を求め、第２の乗算値を第１の乗算値で除算した値の
対数を求め、第４の乗算値を第３の乗算値で除算した値
の対数を求めて、両方の対数の差を用いてビリルビン濃
度を算出することにより、ビリルビン濃度を精度良く求
めることができる。
【０１８６】また、請求項９の発明によれば、波長依存
性のない白色拡散板を射出口および第１、第２の入射口
に対向配置した状態で発光手段を発光動作させたときに
得られる第１〜第４の電気信号を第１〜第４の白色電気
信号としたときに、第１の白色電気信号に第１の定数を
乗算した乗算値と第２の白色電気信号に第２の定数を乗
算した乗算値とが等しくなるように第１の定数および第
２の定数を求め、第３の白色電気信号に第３の定数を乗
算した乗算値と第４の白色電気信号に第４の定数を乗算
した乗算値とが等しくなるように第３の定数および第４
の定数を求めることにより、第１〜第４の定数を好適に
求めることができ、ビリルビン濃度を精度良く算出する
ことが可能になる。
【０１８７】また、請求項１０の発明によれば、射出口
および第１、第２の入射口に対向配置させた状態で発光
手段が発光したときに、第１の入射口に入射する光束
は、主に白色拡散部で拡散された光束からなり、第２の
入射口に入射する光束は、波長選択吸収部で拡散された
光束も含まれるようにしたので、ビリルビン濃度の測定
結果として高い数値が得られることになり、これによっ
て測定装置の簡易な検査を行うことができる。
【０１８８】また、請求項１１の発明によれば、射出口
および第１、第２の入射口に対向配置させた状態で発光
手段が発光したときに、第２の入射口に入射する光束
は、色フィルタを通過して第２白色拡散部で拡散された
光束も含まれることになるので、ビリルビン濃度の測定
結果として高い数値が得られることになり、これによっ
て、色フィルタを用いて容易に測定装置の簡易検査を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る経皮的ビリルビン濃度測定装置の
第１実施形態の外観を示す図で、（ａ）は全体斜視図、
（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は突起部の平面図
である。
【図２】図１の箱体に収容されている光学系を示す図で
ある。
【図３】図１に示す経皮的ビリルビン濃度測定装置（第
１実施形態）の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】皮膚に対して光束を入射させたときの光路を模
式的に示す新生児の皮膚断面図である。
【図５】皮膚に対して光束を入射させたときの光路を模
式的に示す新生児の皮膚断面図である。
【図６】光学系の変形形態を示す図である。
【図７】図６に示す光学系を有する測定装置の電気的構
成を示すブロック図である。
【図８】図６に示す光学系を有する測定装置の測定動作
手順を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は突起部の変形形態を示す斜視図、
（ｂ）はその平面図である。
【図１０】図９に示す突起部を有する箱体に収容されて
いる光学系を示す図である。
【図１１】本発明に係る経皮的ビリルビン濃度測定装置
の第２実施形態の突起部を示す斜視図である。
【図１２】同第２実施形態の光学系を示す図である。
【図１３】図１１に示す経皮的ビリルビン濃度測定装置
（第２実施形態）の電気的構成を示すブロック図であ
る。
【図１４】第２実施形態における光学系の変形形態を示
す図である。
【図１５】図１４に示す光学系を有する測定装置の電気
的構成を示すブロック図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）は突起部の端面の変形形態を示
す断面図である。
【図１７】本発明に係る測定データ検査板の一実施形態
を示す図で、（ａ）は外観を示す斜視図、（ｂ）は高濃
度検査部の内部構成を示す断面図、（ｃ）は低濃度検査
部の内部構成を示す断面図である。
【図１８】同実施形態の高濃度検査部の変形形態を示す
断面図である。
【符号の説明】
１０，１００ 経皮的ビリルビン濃度測定装置 １４ 射出口 １５ 第１の入射口 １６ 第２の入射口 ２１ キセノンチューブ（発光手段、白色光源） ２１１ 青色ＬＥＤ（第１の光源） ２１２ 緑色ＬＥＤ（第２の光源） ２５１ 光ファイバ（第１の導光手段） ２５２ 光ファイバ（第２の導光手段） ２８１ ダイクロイックミラー（第１の分離手段） ２８２ ダイクロイックミラー（第２の分離手段） ３２１ 光電変換素子（第１の光電変換素子） ３６１ 光電変換素子（第２の光電変換素子） ３２２ 光電変換素子（第３の光電変換素子） ３６２ 光電変換素子（第４の光電変換素子） ４０，４００ 制御部（濃度演算手段、発光制御手段、
定数演算手段、記憶制御手段） ４７ ＲＡＭ（記憶手段） ５３１ 光電変換素子（第１の光電変換素子） ５３２ 光電変換素子（第２の光電変換素子） ２１５ キセノンチューブ（発光手段、白色光源） ２１６ 青色ＬＥＤ（第１の光源） ２１７ 緑色ＬＥＤ（第２の光源） ２１８ 赤色ＬＥＤ（第３の光源） ２８５ ダイクロイックミラー（第１の分離手段） ２８６ ダイクロイックミラー（第２の分離手段） ３２５ 光電変換素子（第１の光電変換素子） ３２６ 光電変換素子（第２の光電変換素子） ３２７ 光電変換素子（第３の光電変換素子） ３２８ 光電変換素子（第３の光電変換素子） ４０５，４０６ 制御部（濃度演算手段、発光制御手
段） ４７５ ＲＡＭ（記憶手段） ６００ 測定データ検査板 ６１０ 高濃度検査部 ６１１ 白色拡散部 ６１２ 波長選択吸収部 ６１３ 色フィルタ ６１４ 第２白色拡散部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−127036（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−30046（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−101195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−45787（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127035（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−332182（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221136（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/145 G01N 33/72

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビリルビンにより吸収される第１の波長
    領域の光束とビリルビンにより殆ど吸収されない第２の
    波長領域の光束とを人体の皮膚に向けて発光し、その反
    射光を受光して受光光量に基づいてビリルビン濃度を測
    定する経皮的ビリルビン濃度測定装置であって、 上記 第１の波長領域の光束と上記第２の波長領域の光束
    とを発光する発光手段と、 この発光手段からの光束を人体の皮膚に向けて射出する
    射出口と、 上記射出口から射出された光束が人体の皮膚内部で散乱
    した散乱光が入射する第１の入射口と、 上記射出口との距離が上記第１の入射口と異なり、上記
    射出口から射出された光束が人体の皮膚内部で散乱した
    散乱光が入射する第２の入射口と、 上記第１の入射口に入射した上記第１、第２の波長領域
    の光束をそれぞれ受光して、その受光光量に応じたレベ
    ルの第１、第２の電気信号をそれぞれ出力する第１の光
    電変換手段と、 上記第２の入射口に入射した上記第１、第２の波長領域
    の光束をそれぞれ受光して、受光光量に応じたレベルの
    第３、第４の電気信号をそれぞれ出力する第２の光電変
    換手段と、 上記第１，第２の電気信号から所定の演算方法により算
    出される算出値と第３，第４の電気信号から上記演算方
    法により算出される算出値との差を用いることで少なく
    とも表皮による影響を打ち消してビリルビン濃度を算出
    する濃度演算手段と、 を備えたことを特徴とする経皮的ビリルビン濃度測定装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の経皮的ビリルビン濃度測
    定装置において、上記射出口は、円形状に形成されたも
    ので、上記第１の入射口は、上記射出口の外側に環状に
    形成されたもので、上記第２の入射口は、上記第１の入
    射口の外側に環状に形成されたものであることを特徴と
    する経皮的ビリルビン濃度測定装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の経皮的ビリルビン濃度測
    定装置において、上記第１の入射口は、円形状に形成さ
    れたもので、上記射出口は、上記第１の入射口の外側に
    環状に形成されたもので、上記第２の入射口は、上記射
    出口の外側に環状に形成されたものであることを特徴と
    する経皮的ビリルビン濃度測定装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の経皮的
    ビリルビン濃度測定装置において、さらに、 上記第１の入射口に入射した上記散乱光を上記第１の波
    長領域の光束と上記第２の波長領域の光束とに分離する
    第１の分離手段と、 上記第２の入射口に入射した上記散乱光を上記第１の波
    長領域の光束と上記第２の波長領域の光束とに分離する
    第２の分離手段と、 を備え、 上記発光手段は、上記第１および第２の波長領域の光束
    を含む白色光を出力する白色光源を備えたもので、 上記第１の光電変換手段は、 上記第１の分離手段により分離された上記第１の波長領
    域の光束を受光して上記第１の電気信号を出力する第１
    の光電変換素子と、 上記第１の分離手段により分離された上記第２の波長領
    域の光束を受光して上記第２の電気信号を出力する第２
    の光電変換素子と、 を備えたもので、 上記第２の光電変換手段は、 上記第２の分離手段により分離された上記第１の波長領
    域の光束を受光して上記第３の電気信号を出力する第３
    の光電変換素子と、 上記第２の分離手段により分離された上記第２の波長領
    域の光束を受光して上記第４の電気信号を出力する第４
    の光電変換素子と、 を備えたものであることを特徴とする経皮的ビリルビン
    濃度測定装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の経皮的ビリルビン濃度測
    定装置において、さらに、 上記第１の入射口に入射した上記散乱光を上記第１の分
    離手段に導く第１の導光手段と、 上記第２の入射口に入射した上記散乱光を上記第２の分
    離手段に導く第２の導光手段と、 を備えたことを特徴とする経皮的ビリルビン濃度測定装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかに記載の経皮的
    ビリルビン濃度測定装置において、さらに、上記発光手
    段による発光動作を制御する発光制御手段を備え、 上記発光手段は、上記第１の波長領域の光束を出力する
    第１の光源と、上記第２の波長領域の光束を出力する第
    ２の光源と、を備えたもので、 上記発光制御手段は、上記第１の光源と上記第２の光源
    とを個別に発光動作させるもので、 上記第１の光電変換手段は、上記第１、第２の波長領域
    の光束を個別に受光して上記第１、第２の電気信号を出
    力する第１の光電変換素子を備えたもので、 上記第２の光電変換手段は、上記第１、第２の波長領域
    の光束を個別に受光して上記第３、第４の電気信号を出
    力する第２の光電変換素子を備えたものであることを特
    徴とする経皮的ビリルビン濃度測定装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の経皮的ビリルビン濃度測
    定装置において、さらに、 上記第１の入射口に入射した上記散乱光を上記第１の光
    電変換素子に導く第１の導光手段と、 上記第２の入射口に入射した上記散乱光を上記第２の光
    電変換素子に導く第２の導光手段と、 を備えたことを特徴とする経皮的ビリルビン濃度測定装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の経皮的
    ビリルビン濃度測定装置において、 上記第１、第２、第３、第４の電気信号にそれぞれ対応
    する第１、第２、第３、第４の定数を記憶する記憶手段
    を備え、 上 記濃度演算手段は、 上記第１、第２、第３、第４の電気信号に上記第１、第
    ２、第３、第４の定数をそれぞれ乗算した第１、第２、
    第３、第４の乗算値を求め、 上記第２の乗算値を上記第１の乗算値で除算した値の対
    数を求め、 上記第４の乗算値を上記第３の乗算値で除算した値の対
    数を求めて、 上記両方の対数の差を用いてビリルビン濃度を算出する
    ものであることを特徴とする経皮的ビリルビン濃度測定
    装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の経皮的ビリルビン濃度測
    定装置において、 上記第１、第２、第３、第４の定数を求める定数演算手
    段と、 求めた各定数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段
    とを備え、 上記定数演算手段は、 波長依存性のない白色拡散板を上記射出口および上記第
    １、第２の入射口に対向配置した状態で上記発光手段を
    発光動作させたときに得られる上記第１〜第４の電気信
    号を第１〜第４の白色電気信号としたときに、 上記第１の白色電気信号に第１の定数を乗算した乗算値
    と上記第２の白色電気信号に第２の定数を乗算した乗算
    値とが等しくなるように第１の定数および第２の定数を
    求め、 上記第３の白色電気信号に第３の定数を乗算した乗算値
    と上記第４の白色電気信号に第４の定数を乗算した乗算
    値とが等しくなるように第３の定数および第４の定数を
    求めるものであることを特徴とする経皮的ビリルビン濃
    度測定装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の経皮
    的ビリルビン濃度測定装置の上記射出口および上記第
    １、第２の入射口に対向配置させて用いる測定データ検
    査板であって、 表面に所定の厚さを有して形成され、上記第１の波長領
    域の光束の吸収率と上記第２の波長領域の光束の吸収率
    とがほぼ等しく、かつ、入射光束を拡散する白色拡散部
    と、 この白色拡散部の下方に形成され、上記第１の波長領域
    の光束の吸収率が上記第２の波長領域の光束の吸収率よ
    り大きく、かつ、入射光束を拡散する波長選択吸収部
    と、 を備えたことを特徴とする測定データ検査板。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の測定データ検査板に
    おいて、上記波長選択吸収部は、上記白色拡散部に隣接
    して薄板状に形成され、上記第１の波長領域の光束を吸
    収する色フィルタと、入射光束を拡散する第２白色拡散
    部とからなるものであることを特徴とする測定データ検
    査板。
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