JP3797454B2 - Brain oxygen saturation measuring apparatus - Google Patents

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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、脳内酸素需給バランスを示す脳内静脈血の酸素飽和度を非侵襲で測定する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring the oxygen saturation in the brain venous blood showing the oxygen supply and demand balance in the brain non-invasively.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
臨床において、酸素飽和度測定の意義は極めて大きい。 In clinical significance of oximetry is extremely large. これは、生命活動維持のために酸素が最重要な物質であり、各組織への酸素供給ならびに各組織の酸素消費を示す酸素飽和度の測定が、生命活動維持の直接的モニタを意味するからである。 Since this is an oxygen most important substance for life activity maintenance, oxygen supply and measurement of oxygen saturation which indicates the oxygen consumption of the tissue into the tissue, it means a direct monitoring of vital activity maintenance it is.
【0003】 [0003]
酸素飽和度は、動脈血系の酸素飽和度と静脈血系の酸素飽和度とに分けられる。 Oxygen saturation is divided into a oxygen saturation of the oxygen saturation and venous systems of the arterial blood system. 動脈血系の酸素飽和度は、各臓器が生命活動を維持するのに十分な酸素を供給できているか否かを示す指標であり、その測定についてはパルスオキシメータと呼ばれる機器によって非侵襲測定が実現されている。 Oxygen saturation of the arterial blood system is an index indicating whether or not able to supply sufficient oxygen to the organ to maintain life activities, noninvasive measurement implemented by devices called pulse oximeter for measurement It is.
【0004】 [0004]
一方、静脈血系の酸素飽和度は酸素需給バランスを示す指標として位置付けられるものであり、その測定により、循環異常で組織に十分な酸素が供給されていないことや、臓器代謝が異常になったことを知ることができる。 On the other hand, the oxygen saturation of venous blood system is intended to be positioned as an indicator of oxygen supply and demand balance, by the measurement, and that sufficient oxygen circulation abnormality in tissue is not supplied, the organ metabolism becomes abnormal it is possible to know that.
【0005】 [0005]
ところで脳は、生体組織の中で最も酸素を必要とする臓器である。 Incidentally brain, an organ that requires most oxygen in living tissue. 頭蓋内病変の治療や手術時、心臓血管手術時、あるいはその他の大手術において、何らかの原因で脳の虚血や低酸素症が生じると中枢神経機能障害を招く危険性がある。 Time of treatment and surgery intracranial lesions, during cardiovascular surgery, or in other major surgery, there is a risk of causing the central nervous dysfunction when ischemia or hypoxia of the brain for any reason arises. このような状態に陥るのを防ぐために、脳内酸素需給バランスのモニタが行なわれている。 To avoid falling into such a state, brain monitoring oxygen supply and demand balance is performed.
【0006】 [0006]
この脳内酸素需給バランスは、脳内静脈血酸素飽和度を測定することによってモニタ可能であり、そのために従来より下記の装置が用いられている。 The brain oxygen supply and demand is capable monitored by measuring the brain venous blood oxygen saturation, and the following apparatus conventionally used for this purpose.
【0007】 [0007]
(1) オキシメータ付きSwan-Ganz カテーテルオキシメータ付きSwan-Ganz カテーテルを頸部より内頸静脈に逆行性に刺入して、内頸静脈血酸素飽和度(SjvO2)を侵襲的に測定することができる。 (1) a Swan-Ganz catheter oxy Swan-Ganz catheter with the meter with oximeter and penetrating retrograde in the internal jugular vein from the neck, invasively measuring the internal jugular Myakuchi oxygen saturation (SjvO2) can. すなわち、内頸静脈は脳を循環した血液が流れており、SjvO2を知ることにより脳の酸素需給バランスがモニタできる。 That is, the internal jugular vein is flowing blood that circulates brain can be monitored oxygen supply and demand balance in the brain by knowing SjvO2. 顔面、頭皮、その他大脳以外の静脈血の影響を避けるために、カテーテル先端は内頸静脈球部に位置させる。 Face, scalp, in order to avoid the effects of venous blood and other non-cerebral catheter tip is positioned at the inner jugular vein bulb.
【0008】 [0008]
SjvO2は重要な中枢神経機能障害の治療や予防のためのモニタ因子として、その有用性は明らかである。 SjvO2 as monitoring agents for treatment and prevention of important central nervous dysfunction, its usefulness is clear. このSjvO2を測定する方法は、臨床において、脳内酸素需給バランスを測定する上で確立された方法である。 How to measure this SjvO2 in clinical, it is an established way to measure the oxygen supply and demand balance in the brain.
【0009】 [0009]
またこの方法は、局所ではなく脳全体の酸素需給バランスのモニタを行なう手法であり、脳の一部に異常が生じてもモニタ可能となっている。 This method is also a method for performing monitoring of oxygen supply and demand balance of the whole brain rather than locally, even if abnormality in part of the brain has become possible monitor.
【0010】 [0010]
(2) 近赤外組織酸素濃度測定装置この装置は、頭蓋頭皮に送光プローブと受光プローブからなる1対のプローブを接触させ、頭蓋内に注入した近赤外光の反射光を受光することにより、脳内酸素飽和度を反映した指標を測定するものである。 (2) a near-infrared tissue oxygen concentration measuring device The device can be received by contacting a pair of probes consisting of light transmitting probe and receiving probe skull scalp, the near-infrared light of the reflected light injected intracranially Accordingly, it is intended to measure the index that reflects the brain oxygen saturation.
【0011】 [0011]
この装置では、送受光プローブ間の距離を変えることにより、近赤外光の頭蓋内深達度を変化させることができる。 In this apparatus, by changing the distance between the transmitting and receiving optical probe, it is possible to change the intracranial invasion depth of the near-infrared light. そこでこの距離を適当に設定し、脳内酸素飽和度を反映した指標を測定する。 Therefore set this distance appropriately measures the index that reflects the brain oxygen saturation. 頭蓋内の血液は、静脈血70%、動脈血20%、毛細管血10%の割合になっており、測定した酸素飽和度を反映する指標は、脳静脈血酸素飽和度すなわち脳内酸素需給バランスを反映している。 Blood intracranial, 70% venous blood, 20% arterial blood, has become a proportion of 10% capillary blood, an indicator that reflects the measured oxygen saturation, oxygen supply and demand balance in the brain venous oxygen saturation ie brain It reflects.
【0012】 [0012]
この近赤外組織酸素濃度測定装置は、脳内酸素需給バランスの測定手段の中で唯一の非侵襲的手段である。 The near-infrared tissue oxygen concentration measuring device is the only non-invasive means in the measuring unit in the brain oxygen supply and demand balance.
【0013】 [0013]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
以上説明した2つの従来装置においては、次のような問題が認められている。 In two conventional apparatus described above, it has been observed following problems. まず(1)のオキシメータ付きSwan-Ganz カテーテルオキシメータは、侵襲的処置が求められることから、技術的に高度な知識とテクニックが必要であり、汎用するのは困難である。 First (1) oximeter with Swan-Ganz catheter oximeter, since the invasive procedures are required, it is necessary to technologically advanced knowledge and techniques, it is difficult to generic.
【0014】 [0014]
一方(2)の近赤外組織酸素濃度測定装置は、光路長を特定できないので吸光度変化の定量化が困難であり、測定開始時からの変化量を示す相対値しか求めることができない。 Meanwhile near infrared tissue oxygen concentration measuring device (2), so can not determine the optical path length is difficult to quantify the change in absorbance, it can only be obtained relative value indicating the amount of change from the start of measurement. したがって、同一個体で変化を比較することはできるが、異なる個体間では比較が困難となる。 Therefore, although it is possible to compare the changes in the same individual, compared it is difficult between different individuals.
【0015】 [0015]
さらにこの装置では、周辺組織(頭皮、頭蓋、その他)からのアーティファクトの混入がある、脳の一部のみを計測しても関心部位の変化が捉えられない、測定部位が明確でなく本当に脳内酸素飽和度を測定しているのか疑わしい、といった問題も認められている。 In addition, this device has the mixed artifacts from the surrounding tissue (the scalp, skull, etc), it is not captured change site of interest be measured only a part of the brain, really brain not clear measurement site the or suspicious oxygen saturation is measured, it is also recognized a problem.
【0016】 [0016]
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、脳内酸素需給バランスを反映する脳内静脈血酸素飽和度を、非侵襲で簡単に測定できる装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a device for brain venous blood oxygen saturation that reflects the oxygen supply and demand balance in the brain, can be easily measured noninvasively.
【0017】 [0017]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明による脳内酸素飽和度測定装置は、少なくとも1対の送光プローブと受光プローブ間の内頸静脈血の減光度を経皮的に捉えて、脳内酸素需給バランスを示すこの内頸静脈の酸素飽和度SjvO2を光学的に測定するように構成されたものである。 Brain oxygen saturation measuring apparatus according to the present invention, it captures the light attenuation of the internal jugular Myakuchi between at least one pair of light transmitting probe receiving probe percutaneously, the internal jugular vein showing the oxygen supply and demand balance in the brain the oxygen saturation SjvO2 those configured to optically measured.
【0018】 [0018]
すなわち本発明による脳内酸素飽和度測定装置は、具体的には、 That brain oxygen saturation measuring apparatus according to the present invention, specifically,
oxyHbならびにdeoxyHbに吸収される、互いに異なる複数の波長成分からなる測定光を発する光源手段と、 Is absorbed by the oxyHb and deoxyHb, a light source means for emitting measurement light composed of a plurality of different wavelength components from each other,
生体の内頸静脈近傍に配されて、前記測定光を経皮的に内頸静脈へ送り込む送光プローブと、 Disposed in the vicinity of the internal jugular vein of a living body, and light transmitting probe for feeding the measurement light to the percutaneous internal jugular vein,
前記内頸静脈を経て減光した前記測定光を受光する受光プローブと、 A light receiving probe for receiving the measurement light dimmed via the internal jugular vein,
前記内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別する脈波識別手段と、 A pulse wave identification means for identifying a pulse wave and other pulse wave of the jugular vein,
前記受光プローブが受光した測定光の、前記識別された内頸静脈脈波による減光度変化を検出する減光度変化検出手段と、 Of the measuring light which the light receiving probe has received, the attenuation change detecting means for detecting the attenuation change due to the jugular Myakumyaku wave among said identified,
この手段が検出した前記各波長成分ごとの減光度変化に基づいて内頸静脈血の酸素飽和度を求める演算手段とからなることを特徴とするものである。 This means is characterized in that comprising a computing means for calculating the oxygen saturation of the internal jugular Myakuchi based on light attenuation variation for each of the respective wavelength component detected.
【0019】 [0019]
なお前記脈波識別手段としては、例えば、心音をモニタする手段と、このモニタされた心音の第4音から第1音までの間の受光プローブの出力信号を抽出する手段とから構成することができる。 Incidentally, as the pulse wave identification means, for example, it is comprised of a means for monitoring heart sounds, and means for extracting an output signal of the light receiving probe during this monitored fourth sound heart sound to the first sound it can.
【0020】 [0020]
一方、酸素飽和度を求める演算手段は、測定光波長成分の数をnとしたとき、n元連立Lambert-Beer方程式を解いて内頸静脈血のoxyHb濃度ならびにdeoxyHb濃度を求め、これらの濃度に基づいて酸素飽和度を求めるように構成することができる。 On the other hand, calculating means for calculating oxygen saturation, the number of measuring light wavelength component is n, determine the oxyHb concentrations and deoxyHb concentration of internal jugular Myakuchi by solving the n original simultaneous Lambert-Beer equation, these concentrations based can be configured to determine the oxygen saturation.
【0021】 [0021]
さらにこの演算手段は、予め形成された測定光波長成分の各々ごとの減光度変化の比と酸素飽和度との回帰曲線を記憶しておき、この回帰曲線に基づいて、減光度変化から酸素飽和度を求めるように構成することもできる。 Moreover this operation means stores the regression curve between the ratio and the oxygen saturation of attenuation change per each of the measuring light wavelength components preformed, on the basis of the regression curve, the oxygen saturation from the attenuation change It may be configured to determine the degree.
【0022】 [0022]
また送光プローブと受光プローブとは、生体の左内頸静脈に対応させて1対、右内頸静脈に対応させて1対の合計2対設けられ、これら2つの受光プローブの出力を足し合わせて減光度変化の検出に用いるようにするのが望ましい。 Also the light receiving probe A light transmitting probe, a pair in correspondence with the left internal jugular vein of a living body, provided the total two pairs of a pair so as to correspond to the right internal jugular vein, matching adds the outputs of these two light receiving probes for such use in the detection of the decrease intensity change Te is desirable.
【0023】 [0023]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
まず、上記構成の装置による脳内酸素飽和度測定の基本的な仕組みについて説明する。 First described the basic mechanism of cerebral oxygen saturation measurement using the apparatus of the above configuration.
【0024】 [0024]
測定光の照射および検出は、例えば内頸静脈が頭蓋骨から出てくる部位、すなわち、耳直下の2点間、もしくは外耳道と耳直下の2点間で行なう(図2参照)。 Illumination and detection of the measuring light depends upon the site where the internal jugular vein emerges from the skull for example, i.e., between two points just below the ear, or performed between two points just below the ear canal and the ear (see Figure 2). この部位は、顔面静脈、下顎後静脈、胸鎖乳突筋静脈等が内頸静脈へ合流する部位の上流に当たり、ここでの測定値は純粋に脳内酸素飽和度を反映したものとなる。 This site is hit upstream of a portion facial vein, after mandibular vein, sternocleidomastoid vein or the like merges into the internal jugular vein, the measurement values ​​used herein are purely results in reflecting the brain oxygen saturation. なお、上記測定位置でのプローブの配置状態を図3に示してある。 Incidentally, there is shown the arrangement of the probe at the measuring position in Fig.
【0025】 [0025]
内頸静脈には右心房の内圧変化が伝搬され、内頸静脈は脈動を有している(図4参照)。 The internal jugular vein pressure changes in the right atrium is propagated, the internal jugular vein has a pulsation (refer to FIG. 4). そこで、内頸静脈が収縮した時の減光度と、内頸静脈が拡張した時の減光度との差を取り、内頸静脈血に起因する減光度変化のみを抽出することにより、内頸静脈血の酸素飽和度を測定することができる(図5参照)。 Therefore, by extracting the attenuation at the time when the internal jugular vein contracted, takes the difference between the attenuation of when the internal jugular vein extends, only attenuation change due to the internal jugular vein blood, internal jugular vein it can be measured oxygen saturation blood (see Figure 5).
【0026】 [0026]
動脈血脈動による脈波と内頸静脈血脈動による脈波とは、波形ならびに位相が異なる。 The pulse wave by the pulse wave and the internal jugular Myakuchi pulsation caused by arterial pulsation waveform and different phases. そこで、内頸静脈の脈動によって生じる減光度変化と、動脈の脈動によって生じる減光度変化とを識別するため、脈波識別手段により、内頸静脈脈波と動脈脈波との波形・位相の違いを利用して内頸静脈による減光度変化のみを抽出する。 Therefore, the attenuation variation caused by pulsation of the internal jugular vein, for identifying and attenuation changes caused by arterial pulsation, the pulse wave identification unit, the difference of the waveform and phase of the internal jugular Myakumyaku wave and arterial pulse wave using extracts only the attenuation change due to the internal jugular vein.
【0027】 [0027]
減光度の測定は、図6に示すようなoxyHbとdeoxyHbの吸光帯にある最低限2波長(例えば、700nm近辺の波長λ1と、900nm近辺の波長λ2)の測定光を用いて行ない、各波長での減光度変化から内頸静脈血の酸素飽和度を演算する。 Measurement of attenuation is performed using at least two wavelengths (e.g., the wavelength λ1 near 700 nm, the wavelength λ2 of around 900 nm) in the absorption band of oxyHb and deoxyHb as shown in FIG. 6 the measuring light, each wavelength It calculates the oxygen saturation of the internal jugular Myakuchi from attenuation change at. ここで、血中Hbの内、主要HbはoxyHbとdeoxyHbであるので、他のHbは無視している。 Here, among the blood Hb, major Hb is because it is oxyHb and deoxyHb, ignoring other Hb.
【0028】 [0028]
以上説明した通り、本発明による脳内酸素飽和度測定装置は、脳内静脈血酸素飽和度を光学的に測定するものであるから、本装置によれば、特に高度な知識やテクニックを用いなくても、脳内静脈血酸素飽和度を非侵襲で簡単に測定可能となる。 As described above, cerebral oxygen saturation measuring apparatus according to the present invention, since it is intended to measure the brain venous blood oxygen saturation optically, according to the present device, without using a particularly sophisticated knowledge and techniques even, the easy to measure the brain venous blood oxygen saturation non-invasively.
【0029】 [0029]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<第1実施形態> <First Embodiment>
図1は、本発明の第1実施形態による脳内酸素飽和度測定装置を示すものである。 Figure 1 shows the brain oxygen saturation measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. この図1において、1は人頭部、2aと2bは送受光プローブ装着部、3aと3bは左右1対の内頸静脈、4は心臓を示す。 In FIG. 1, 1 is a human head, 2a and 2b are transmitting and receiving optical probe mounting part, 3a and 3b are a pair of left and right internal jugular vein, 4 denotes a heart. 前述の図6は、上記の送受光プローブ装着部2a、2bを拡大図示したものである。 The aforementioned FIG. 6 is obtained above transmitting and receiving optical probe mounting section 2a, 2b enlargement shown.
【0030】 [0030]
本装置100は、心音トランスジューサ101と、送光プローブ102a、102bと、受光プローブ103a、103bと、集光レンズ104a、104bと、ダイクロイックミラー105a、105dと、ミラー105b、105cと、ディテクタ(光検出器)106a、106bと、トランスジューサアンプ107と、光源108a、108bと、AD変換器109a、109b、109cと、光源ドライバ110a、110bと、演算手段111と、コントローラ112と、ディスプレイ113とからなる。 The apparatus 100 includes a heart sound transducer 101, the light transmitting probe 102a, and 102b, the light receiving probe 103a, and 103b, the condenser lens 104a, and 104b, dichroic mirrors 105a, and 105d, the mirror 105b, and 105c, the detector (light detection vessels) 106a, and 106b, and a transducer amplifier 107, a light source 108a, and 108b, AD converter 109a, 109b, and 109c, the light source driver 110a, and 110b, a computing unit 111, a controller 112, and a display 113.
【0031】 [0031]
送光プローブ102aと受光プローブ103aは一緒に束ねられ、耳直下皮膚の測定部位3aへ装着される。 Sending probe 102a and the light receiving probes 103a are bundled together and attached to a measurement site 3a ear just below the skin. 同様に、送光プローブ102bと受光プローブ103bとが束ねられ、耳直下皮膚の測定部位3bへ装着される。 Similarly, the light transmitting probe 102b and a light receiving probe 103b are bundled is attached to the measurement site 3b ear just below the skin. また、心音トランスジューサ101が、心臓4の近傍の皮膚に装着される。 Also, heart sound transducer 101 is mounted on the skin in the vicinity of the heart 4.
【0032】 [0032]
光源108aとしては、例えば波長λ1=690nmの測定光L1を発するLDもしくはLED光源が用いられる。 As the light source 108a, for example LD or LED light source emits a measurement light L1 having a wavelength .lambda.1 = 690 nm is used. 光源108bとしては、例えば波長λ2=890nmの測定光L2を発するLDもしくはLED光源が用いられる。 As the light source 108b, for example LD or LED light source emits measuring light L2 having a wavelength .lambda.2 = 890 nm is used.
【0033】 [0033]
これらの光源108a、108bは、コントローラ112からの信号に基づいて、それぞれ光源ドライバ110a、110bによって同時に駆動される。 These light sources 108a, 108b, based on a signal from the controller 112, light source driver 110a, respectively, are driven simultaneously by 110b. 一方の光源108aから射出された測定光L1は、ミラー105cおよびダイクロイックミラー105dで反射し、集光レンズ104bで集光されて送光プローブ102a、102bへ入力される。 Measuring light L1 emitted from one light source 108a is reflected by the mirror 105c and the dichroic mirrors 105d, is input is condensed by the condensing lens 104b in the light transmitting probe 102a, to 102b. 別の光源108bから射出された測定光L2はダイクロイックミラー105dを透過し、集光レンズ104bで集光されて送光プローブ102a、102bへ入力される。 Emitted from another light source 108b measurement light L2 is transmitted through the dichroic mirror 105d, is input is condensed by the condensing lens 104b in the light transmitting probe 102a, to 102b.
【0034】 [0034]
送光プローブ102aおよび102bから測定部位2aおよび2bに照射された測定光L1の一部は皮膚・皮下脂肪・筋層を透過し、内頸静脈3aおよび3bへ達する。 Part of the measurement light L1 is irradiated onto the measurement site 2a and 2b from the light transmitting probe 102a and 102b is transmitted through the skin, subcutaneous fat, muscle layer, reach the internal jugular vein 3a and 3b. 内頸静脈3aおよび3bに達した光束の反射光は受光プローブ103aおよび103bに拾われ、集光レンズ104aへ導かれる。 The reflected light of the light beam reaching the internal jugular vein 3a and 3b are picked up by the light receiving probe 103a and 103b, it is guided to the condenser lens 104a. 同様に、送光プローブ102aおよび102bから測定部位2aおよび2bに照射された測定光L2の一部は皮膚・皮下脂肪・筋層を透過し、内頸静脈3aおよび3bへ達する。 Similarly, some of the measurement light L2 irradiated to the measuring site 2a and 2b from the light transmitting probe 102a and 102b is transmitted through the skin, subcutaneous fat, muscle layer, reach the internal jugular vein 3a and 3b. 内頸静脈3aおよび3bに達した光束の反射光は受光プローブ103aおよび103bに拾われ、集光レンズ104aへ導かれる。 The reflected light of the light beam reaching the internal jugular vein 3a and 3b are picked up by the light receiving probe 103a and 103b, it is guided to the condenser lens 104a.
【0035】 [0035]
内頸静脈3a、3bでは、その酸素飽和度に応じて、波長λ1=690nmの測定光L1および波長λ2=890nmの測定光L2がそれぞれ異なった吸収を受ける。 Internal jugular vein 3a, the 3b, depending on the oxygen saturation undergoes absorption measuring light L1 and the wavelength .lambda.2 = measurement light L2 of 890nm wavelength .lambda.1 = 690 nm was different.
【0036】 [0036]
集光レンズ104aで集光された波長λ2=890nmの測定光L2は、ダイクロイックミラー105aを透過し、ディテクタ106aに受光される。 Measuring light L2 having a wavelength .lambda.2 = 890 nm which is condensed by the condenser lens 104a is transmitted through the dichroic mirror 105a, and is received by the detector 106a. 集光レンズ104aで集光された波長λ1=690nmの測定光L1は、ダイクロイックミラー105aおよびミラー105bで反射し、ディテクタ106bに受光される。 The measuring light L1 having a wavelength .lambda.1 = 690 nm which is condensed by the condenser lens 104a is reflected by the dichroic mirror 105a and the mirror 105b, and is received by the detector 106b.
【0037】 [0037]
ディテクタ106aの出力は波長λ2=890nmの測定光L2の減衰を表しており、AD変換器109aによってAD変換された後、減光度信号S2として演算手段111へ入力される。 The output of the detector 106a represents the attenuation of the wavelength .lambda.2 = 890 nm of the measurement light L2, after being AD converted by the AD converter 109a, is input to the computing unit 111 as a light attenuation signal S2. またディテクタ106bの出力は波長λ1=690nmの測定光L1の減衰を表しており、AD変換器109bによってAD変換された後、減光度信号S1として演算手段111へ入力される。 The output of the detector 106b represents the attenuation of the measurement light L1 having a wavelength .lambda.1 = 690 nm, after being AD converted by the AD converter 109b, is input to the computing unit 111 as a light attenuation signal S1.
【0038】 [0038]
一方、トランスジューサ101によって、第1音〜第4音からなる心音がモニタされる。 On the other hand, the transducer 101, heart sound consisting of the first sound to fourth sound is monitored. 心音はトランスジューサ101によって電気信号に変換され、アンプ107ならびにAD変換器109cを経て、コントローラ112へ入力される。 Heart sound is converted into an electrical signal by transducer 101, amplifier 107 and through the AD converter 109c, it is inputted to the controller 112.
【0039】 [0039]
受光プローブ103a、103bで採取される光信号は、内頸静脈3aおよび3bの脈動を反映する光信号と、頚動脈等の動脈脈動を反映する光信号とが重なり合ったものとして観測される(脈動については図4参照)。 Receiving probes 103a, the optical signal taken at 103b includes an optical signal reflecting the pulsation of the internal jugular vein 3a and 3b, for the observed (pulsation as overlapping and the optical signal reflecting the arterial pulsation of carotid such see Figure 4). 内頸静脈血の酸素飽和度を測定する上で動脈脈動はノイズとなるので、以下に示すように、心音信号を用いて内頸静脈信号のみを抽出する。 Since arterial pulsation in measuring the oxygen saturation of the internal jugular Myakuchi becomes noise, as shown below, to extract only the internal jugular vein signal with heart sound signal.
【0040】 [0040]
すなわち演算手段111は、動脈脈波と内頸静脈脈波とが重なった減光度信号S1、S2において、心音図の第1音から第3音までの間の信号を除去し、心音図の第4音から第1音までの間の減光度信号S1、S2のみを抽出する。 That arithmetic means 111, the attenuation signal S1, S2, which overlaps the arterial pulse wave and the internal jugular Myakumyaku wave, to remove the signal between the first sound of the phonocardiogram to the third sound, first the phonocardiogram light attenuation signal of between 4 sound to the first sound S1, and extracts the S2 only.
【0041】 [0041]
そして演算手段111は、第4音から第1音までの間の減光度信号S1、S2の変化分から内頸静脈血の酸素飽和度SjvO 2を算出する。 The calculation means 111 calculates the oxygen saturation SjvO 2 of the internal jugular Myakuchi from change of the attenuation signals S1, S2 between the fourth sound until the first sound. ここでは一例として下式の連立Lambert-Beer則【0042】 Here coalition Lambert-Beer law of the following formula as an example, [0042]
【数1】 [Number 1]
【0043】 [0043]
を解いてoxyHb濃度CoxyおよびdeoxyHb濃度Cdeoxyを求め、 It asked the oxyHb concentration Coxy and deoxyHb concentration Cdeoxy by solving the,
Coxy + Cdeoxy =100 酸素飽和度SjvO 2 = Coxy/100 Coxy + Cdeoxy = 100 oxygen saturation SjvO 2 = Coxy / 100
の関係から酸素飽和度SjvO 2を算出する。 Calculating the oxygen saturation SjvO 2 from the relationship. μoxy 1、μdeoxy 1、μoxy 2、ならびにμdeoxy 2としては、予め測定した値が用いられる。 μoxy 1, μdeoxy 1, μoxy 2, and as Myudeoxy 2, the value measured in advance is used.
【0044】 [0044]
以上のようにして求められた酸素飽和度SjvO 2は、ディスプレー113に表示される。 Oxygen saturation SjvO 2 obtained in the above manner, are displayed on the display 113. このとき、必要に応じてoxyHb濃度CoxyおよびdeoxyHb濃度Cdeoxy等をディスプレー113に表示してもよい。 At this time, and the like oxyHb concentration Coxy and deoxyHb concentration Cdeoxy may be displayed on the display 113 as needed.
【0045】 [0045]
なお、以上の説明から明らかなように、本実施形態では演算手段111が、内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別する脈波識別手段の一部を構成するとともに、内頸静脈脈波による減光度変化を検出する減光度変化検出手段の一部も兼ねている。 As is apparent from the above description, with the present embodiment arithmetic unit 111 constitutes a part of the pulse wave identifying means for identifying a pulse wave and other pulse wave of the internal jugular vein, internal jugular vein also it serves some of the attenuation change detecting means for detecting the attenuation change due to the pulse wave.
【0046】 [0046]
<第2実施形態> <Second Embodiment>
以上説明した第1実施形態では、内頸静脈酸素飽和度を求める上で連立Lambert-Beer則を用いたが、生体組織は強散乱体であるためにLambert-Beer則が正しく成立しないことがある(散乱により、各波長での光路長ΔLが異なるからである)。 In the above described first embodiment has used the simultaneous Lambert-Beer law in terms of obtaining the internal jugular vein oxygen saturation, the biological tissue may be Lambert-Beer law is not satisfied correctly for a strong scatterer (the scattering is because the optical path length ΔL at each wavelength are different). そこで、同演算を行なう代わりに他の方法を用いてもよい。 Therefore, other methods may be used instead of performing the same operation.
【0047】 [0047]
他の方法として、例えば図7に示すように縦軸に酸素飽和度、横軸に実測したψ=ΔA1/ΔA2を取った、酸素飽和度とψ=ΔA1/ΔA2との回帰曲線を作成しておき、この回帰曲線を参照して酸素飽和度を求めるように演算手段を構成することが考えられる。 Alternatively, for example, oxygen saturation in the vertical axis as shown in FIG. 7, took [psi = .DELTA.A1 / .DELTA.A2 actually measured on the horizontal axis, to create a regression curve of the oxygen saturation and [psi = .DELTA.A1 / .DELTA.A2 Place, it is conceivable to configure the calculating means to determine the oxygen saturation by referring to the regression curve.
【0048】 [0048]
そのようにする場合、回帰曲線の作成に当たっては、予め人の多くの人の内頸静脈酸素飽和度を実測しておいて、それを検量線とする。 In so doing, when the creation of the regression curve, in advance by actually measuring the internal jugular vein oxygen saturation many pre person, make it a standard curve. そして本番の測定においては、実測したψ=ΔA1/ΔA2の値から回帰曲線を参照して、被験者の内頸静脈血酸素飽和度を求めるようにする。 And in the measurement of the production refers to the regression curve from the value of actually measured [psi = .DELTA.A1 / .DELTA.A2, to determine a jugular Myakuchi oxygen saturation of the subject.
【0049】 [0049]
<第3実施形態> <Third Embodiment>
また第1実施形態では、動脈脈波と内頸静脈脈波とが重なった減光度信号から内頸静脈脈波を抽出するのに、心音図の第4音から第1音までの間の減光度信号を用いるようにしているが、他の方法によって内頸静脈脈波を抽出することもできる。 In the first embodiment, reduction of between to extract the internal jugular Myakumyaku wave from attenuation signal overlaps the arterial pulse wave and the internal jugular Myakumyaku waves, from the fourth sound phonocardiogram to the first sound Although to use a light intensity signal, it is also possible to extract the internal jugular Myakumyaku wave by other methods.
【0050】 [0050]
他の内頸静脈脈波抽出法として、内頸静脈以外に脈動を持つと言われている外頸静脈脈波をレファレンス信号として利用する方法が考えられる。 Other internal jugular Myakumyaku wave extraction method, a method of utilizing external jugular Myakumyaku wave is said to have a pulsating other than the internal jugular vein as a reference signal is considered. これは、別のプローブ(光もしくは圧力)でレファレンスにする外頸静脈脈波(レファレンス脈波)を測定し、上記内頸静脈脈波を含む脈波信号(シグナル脈波)と同期検波することにより、もしくはシグナル脈波の中からレファレンス脈波に含まれる周波数成分のみを抽出することにより、内頸静脈血の酸素飽和度を算出するものである。 This is the external jugular Myakumyaku wave to references in another probe (optical or pressure) to (reference pulse wave) is measured and synchronous detection pulse wave signal (signal pulse waves) containing the internal jugular Myakumyaku wave the or only by extracting the frequency component included in the reference pulse wave from the signal pulse wave, and calculates the oxygen saturation of the internal jugular Myakuchi.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の一実施形態による脳内酸素飽和度測定装置を示すブロック図【図2】内頸静脈と測定個所とを示す概略図【図3】本発明装置の送受光プローブと内頸静脈との位置関係を示す説明図【図4】内頸静脈脈波、頚動脈脈波および心音等の波形を示すグラフ【図5】減光度変化と内頸静脈脈波との関係を示す説明図【図6】各種Hbの吸光度スペクトルを示すグラフ【図7】測定光波長成分の各々ごとの減光度変化の比と、酸素飽和度との回帰曲線を例示する概略図【符号の説明】 [1] beam transmitting and receiving probe and the inner of the schematic view Figure 3 the invention device, showing a block diagram showing a brain oxygen saturation measuring apparatus [2] and the internal jugular vein and the measuring point according to an exemplary embodiment of the present invention description indicating the position explanatory diagram showing a relationship [4] jugular Myakumyaku wave, the relationship between the graph Figure 5, down light curve and the internal jugular Myakumyaku wave showing a waveform such as carotid pulse wave and heart sounds and jugular vein Figure 6 is a schematic diagram illustrating the ratio of attenuation change per each various graphs 7 measuring light wavelength component shows the absorbance spectra of Hb, a regression curve of the oxygen saturation [description of symbols]
1 人頭部2a、2b 送受光プローブ装着部3a、3b 内頸静脈4 心臓 One head 2a, 2b beam transmitting and receiving probe mounting section 3a, 3b in the jugular vein 4 heart
101 心音トランスジューサ 101 heart sound transducer
102a、102b 送光プローブ 102a, 102b light transmitting probe
103a、103b 受光プローブ 103a, 103b receiving probe
104a、104b 集光レンズ 104a, 104b converging lens
105a、105d ダイクロイックミラー 105a, 105d dichroic mirror
105b、105c ミラー 105b, 105c mirror
106a、106b ディテクタ(光検出器) 106a, 106b detector (photodetector)
107 トランスジューサアンプ 107 transducer amplifier
108a、108b 光源 108a, 108b light source
109a、109b、109c AD変換器 109a, 109b, 109c AD converter
110a、110b 光源ドライバ 110a, 110b light source driver
111 演算手段 111 computation means
112 コントローラ 112 controller
113 ディスプレイ 113 display

Claims (5)

  1. oxyHbならびにdeoxyHbに吸収される、互いに異なる複数の波長成分からなる測定光を発する光源手段と、 Is absorbed by the oxyHb and deoxyHb, a light source means for emitting measurement light composed of a plurality of different wavelength components from each other,
    生体の内頸静脈近傍に配されて、前記測定光を経皮的に内頸静脈へ送り込む送光プローブと、 Disposed in the vicinity of the internal jugular vein of a living body, and light transmitting probe for feeding the measurement light to the percutaneous internal jugular vein,
    前記内頸静脈を経て減光した前記測定光を受光する受光プローブと、 A light receiving probe for receiving the measurement light dimmed via the internal jugular vein,
    前記内頸静脈の脈波とその他の脈波とを識別する脈波識別手段と、 A pulse wave identification means for identifying a pulse wave and other pulse wave of the jugular vein,
    前記受光プローブが受光した測定光の、前記識別された内頸静脈脈波による減光度変化を検出する減光度変化検出手段と、 Of the measuring light which the light receiving probe has received, the attenuation change detecting means for detecting the attenuation change due to the jugular Myakumyaku wave among said identified,
    この手段が検出した前記各波長成分ごとの減光度変化に基づいて内頸静脈血の酸素飽和度を求める演算手段とからなる脳内酸素飽和度測定装置。 This means cerebral oxygen saturation measuring apparatus comprising a calculating means for calculating the oxygen saturation of the internal jugular Myakuchi based on said it detects light attenuation variation for each wavelength component.
  2. 前記脈波識別手段が、心音をモニタする手段と、このモニタされた心音の第4音から第1音までの間の前記受光プローブの出力信号を抽出する手段とからなることを特徴とする請求項1記載の脳内酸素飽和度測定装置。 Claims wherein the pulse wave identification means comprises means for monitoring heart sounds, characterized by comprising a means for extracting an output signal of the light receiving probe between this monitored fourth sound heart sound to the first sound brain oxygen saturation measuring apparatus of claim 1, wherein.
  3. 前記演算手段が、前記波長成分の数をnとしたとき、n元連立Lambert-Beer方程式を解いて前記内頸静脈血のoxyHb濃度ならびにdeoxyHb濃度を求め、これらの濃度に基づいて酸素飽和度を求めるものであることを特徴とする請求項1または2記載の脳内酸素飽和度測定装置。 The calculating means, when the number of the wavelength components is n, by solving the n original simultaneous Lambert-Beer equation seeking oxyHb concentrations and deoxyHb concentration in the jugular Myakuchi, the oxygen saturation on the basis of these concentrations brain oxygen saturation measuring apparatus according to claim 1, wherein a and requests.
  4. 前記演算手段が、予め形成された前記波長成分の各々ごとの減光度変化の比と酸素飽和度との回帰曲線を記憶しておき、この回帰曲線に基づいて、前記減光度変化から酸素飽和度を求めるものであることを特徴とする請求項1または2記載の脳内酸素飽和度測定装置。 It said calculating means stores the regression curve between the ratio and the oxygen saturation of attenuation change per each of the wavelength components preformed, on the basis of the regression curve, the oxygen saturation from the reduced light curve brain oxygen saturation measuring apparatus according to claim 1, wherein a and requests a.
  5. 前記送光プローブと受光プローブとが、生体の左内頸静脈に対応させて1対、右内頸静脈に対応させて1対の合計2対設けられ、 It said light transmitting probe and receiving probe, a pair in correspondence with the left internal jugular vein of a living body, provided the total two pairs of a pair so as to correspond to the right internal jugular vein,
    2つの受光プローブの出力を足し合わせて前記減光度変化の検出に用いるように構成されていることを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の脳内酸素飽和度測定装置。 Two brain oxygen saturation measuring apparatus that 4 any of the preceding claims 1, characterized in that by adding the output of the light receiving probe is configured to use the detection of the decrease of light curve.
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