JPH04332535A - Instrument for measuring concentration of bilirubin in blood - Google Patents

Instrument for measuring concentration of bilirubin in blood

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JPH04332535A
JPH04332535A JP3101328A JP10132891A JPH04332535A JP H04332535 A JPH04332535 A JP H04332535A JP 3101328 A JP3101328 A JP 3101328A JP 10132891 A JP10132891 A JP 10132891A JP H04332535 A JPH04332535 A JP H04332535A
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JP
Japan
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light
blood
bilirubin
wavelength
signal
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Application number
JP3101328A
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Japanese (ja)
Inventor
Takao Sakai
坂井 隆夫
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04332535A publication Critical patent/JPH04332535A/en
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Abstract

PURPOSE:To measure the concn. of the bilirubin in blood without collecting blood. CONSTITUTION:Light emitting means 11 to 14 which emit light having a suitable wavelength respectively toward sections to be measured, a light receiving means 16 which receives the light transmitted through the sections to be measured and converts this light to signals, signal forming means 28, 30, 40 which form the signals corresponding to the transmitted quantities of the respective light rays in accordance with the output signals of this light receiving means, and an arithmetic means 42 which calculates the concn. of the bilirubin in the blood in accordance with the respective signals formed at the 1st time and the 2nd time in these signal forming means are provided.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、血液中に含まれるビリ
ルビンの濃度を測定するための装置に関するものである
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for measuring the concentration of bilirubin contained in blood.

【0002】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等の後
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。
[Prior Art] Generally, jaundice, especially severe jaundice in newborns, leads to death, and even if death is avoided, there is a risk of progressing to kernicterus, which leaves aftereffects such as cerebral palsy, so early detection is extremely important. This has become a major issue.

【0003】従来、このような黄疸の強さを正確に測定
する手段としては、上記新生児等から採血を行い(25
μl(マイクロリットル)程度)、光学的な手法、例え
ば互いに異なる波長をもつ複数種の光の透過率を測定す
ることにより血液中のビリルビン濃度を求める装置が一
般に知られている。この血中ビリルビン濃度は、患者の
黄疸の強さに直結するものであり、従って、この濃度を
測定することにより黄疸の正確な診断を行うことができ
る。
[0003] Conventionally, as a means of accurately measuring the intensity of jaundice, blood was collected from the above-mentioned newborn (25
There is generally known an apparatus that determines the bilirubin concentration in blood by measuring the transmittance of a plurality of types of light having different wavelengths, for example, by an optical method. This blood bilirubin concentration is directly linked to the intensity of jaundice in a patient, and therefore, by measuring this concentration, accurate diagnosis of jaundice can be made.

【0004】しかしながら、このような従来装置では採
血を要するので、患者に苦痛を与えるとともに、感染の
危険をも伴う不都合がある。特に、未熟児については、
頻繁に採血を行うことは困難であり、本装置の利用は難
しい。
However, such conventional devices require blood sampling, which causes pain to the patient and poses a risk of infection. Especially for premature babies,
It is difficult to frequently collect blood, making it difficult to use this device.

【0005】そこで、特開昭54−148586号公報
には、採血を行わず、すなわち無侵襲で患者の黄疸を診
断する黄疸計が提案されている。この黄疸計は、人体の
皮膚に対して光を入射する光源と、上記光の反射光のう
ち皮下脂肪に沈着しているビリルビンによる吸収に差の
ある少なくとも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、血中ビ
リルビン濃度を測定せずに間接的に黄疸の強さを測定す
る構成となっている。従って、採血が不要であり、かつ
取扱も簡単であるという利点を有している。
[0005] Therefore, Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-148586 proposes a jaundice meter for diagnosing jaundice in a patient without blood sampling, that is, in a non-invasive manner. This jaundice meter responds to at least two wavelength ranges of light that are different in absorption by the bilirubin deposited in the subcutaneous fat from the light source that enters the light into the skin of the human body, and the reflected light of the above-mentioned light. It is equipped with two light-receiving elements and measures the degree of jaundice from the output of each light-receiving element, and is configured to indirectly measure the intensity of jaundice without measuring the blood bilirubin concentration. There is. Therefore, it has the advantage of not requiring blood sampling and being easy to handle.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記黄疸計では、皮膚
からの反射光に基づいて黄疸を測定しているので、測定
結果が患者の本来の皮膚の色(すなわち人種によって相
違する皮膚の色)に影響を受け易く、常に正確な黄疸の
測定を行うのは困難である。また、光線療法を実行して
いる間もしくは実行した後は皮膚の黄疸の度合いが減少
するため、この時に上記黄疸計で測定を行うと、実際の
血中ビリルビン濃度に対応した正確な黄疸の強さを測定
することができない不都合がある。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the above-mentioned jaundice meter measures jaundice based on light reflected from the skin, the measurement result is based on the patient's natural skin color (i.e., skin color that differs depending on race). ), making it difficult to always accurately measure jaundice. In addition, the degree of jaundice in the skin decreases during or after phototherapy, so if you measure it with the jaundice meter mentioned above at this time, you will be able to accurately measure the intensity of jaundice corresponding to the actual blood bilirubin concentration. There is a disadvantage that it is not possible to measure the

【0007】本発明は、このような事情に鑑み、採血を
要せずして血中ビリルビン濃度を正確に測定することが
できる装置を提供することを目的とする。
[0007] In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus that can accurately measure blood bilirubin concentration without requiring blood sampling.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、血液中の還元
ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン及びビリルビンに吸収
される波長をもつ第1の光を測定部位に向けて発する第
1発光手段と、上記第1の光の波長と異なり、かつ血液
中の還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン及びビリルビ
ンのうち少なくとも還元ヘモグロビンに吸収される波長
をもつ第2の光を測定部位に向けて発する第2発光手段
と、上記第1の光の波長及び第2の光の波長と異なり、
かつ血液中の還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン及び
ビリルビンのうち少なくとも酸化ヘモグロビンに吸収さ
れる波長をもつ第3の光を測定部位に向けて発する第3
発光手段と、血液中の還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロ
ビン、及びビリルビンには吸収されず水にのみ吸収され
る波長をもつ第4の光を上記測定部位に向けて発光する
第4発光手段と、これらの発光手段から発せられ、測定
部位を透過した光を受けて電気信号に変換する受光手段
と、この受光手段の出力信号に基づき、上記第1の光、
第2の光、第3の光、及び第4の光の透過量にそれぞれ
対応する信号を作成する信号作成手段と、この信号作成
手段において第1の時刻で作成された各信号と上記第1
の時刻と異なる第2の時刻で作成された各信号とに基づ
き血中ビリルビン濃度を演算する演算手段とを備えたも
のである(請求項1)。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a first light emitting means for emitting a first light having a wavelength absorbed by deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin and bilirubin in blood toward a measurement site; a second light emitting means that emits, toward a measurement site, second light having a wavelength that is different from the wavelength of the light and that is absorbed by at least deoxyhemoglobin among deoxyhemoglobin, oxidized hemoglobin, and bilirubin in the blood; and the wavelength of the second light,
and a third light beam having a wavelength that is absorbed by at least oxygenated hemoglobin among deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin, and bilirubin in the blood, and emits toward the measurement site.
a fourth light emitting means that emits a fourth light having a wavelength that is not absorbed by deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin, and bilirubin in blood but is absorbed only by water, toward the measurement site; A light receiving means receives the light emitted from the light emitting means and passes through the measurement site and converts it into an electrical signal, and based on the output signal of the light receiving means, the first light,
a signal generating means for generating signals respectively corresponding to the transmitted amounts of the second light, the third light, and the fourth light; each signal generated at a first time in the signal generating means;
and calculation means for calculating the blood bilirubin concentration based on each signal created at a second time different from the time (Claim 1).

【0009】ここで、第1の光から第4の光までの各光
の波長λi(i=1,2,3,4)の設定は、例えば図
4(a)(b)に示すような光波長と各物質の光吸収係
数との関係を利用して行うようにすればよい。すなわち
、第1の光の波長λ1は、血液中の還元ヘモグロビン、
酸化ヘモグロビン、及びビリルビンの吸収係数が0でな
い領域、例えば約 500nm以下の領域に設定すれば
よい。また、第2の光の波長λ2は、還元ヘモグロビン
、酸化ヘモグロビン、ビリルビンのうち少なくとも還元
ヘモグロビンの吸収係数が0でないような領域、例えば
約1000nm以下の領域に設定し、第3の光の波長λ
3は、還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、ビリルビ
ンのうち少なくとも酸化ヘモグロビンの吸収係数が0で
ないような領域、例えば約1100nm以下の領域に設
定すればよい。 これに対し、第4の光の波長λ4は、水の吸収係数が0
でない領域、例えば1200nm近傍の領域や1450
nm近傍の領域等に設定すればよい。
Here, the setting of the wavelength λi (i=1, 2, 3, 4) of each light from the first light to the fourth light is, for example, as shown in FIGS. 4(a) and 4(b). This may be done by utilizing the relationship between the light wavelength and the light absorption coefficient of each substance. That is, the wavelength λ1 of the first light is the deoxyhemoglobin in the blood,
It may be set in a region where the absorption coefficients of oxyhemoglobin and bilirubin are not 0, for example, in a region of about 500 nm or less. Further, the wavelength λ2 of the second light is set to a region where the absorption coefficient of at least reduced hemoglobin among deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin, and bilirubin is not 0, for example, a region of about 1000 nm or less, and the wavelength λ2 of the third light
3 may be set to a region where the absorption coefficient of at least oxyhemoglobin among deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin, and bilirubin is not 0, for example, a region of about 1100 nm or less. On the other hand, at the wavelength λ4 of the fourth light, the absorption coefficient of water is 0.
For example, a region near 1200 nm or a region around 1450 nm.
It may be set in a region around nm or the like.

【0010】また、受光手段は各透過光をすべて受光す
る単一の素子であってもよいし、各透過光に対応して設
けられる複数の素子からなるものであってもよい。前者
の場合には、上記受光手段の出力信号を各波長の透過光
に対応する信号に分離するように信号作成手段を構成す
ればよい(請求項2)。
Further, the light receiving means may be a single element that receives all of the transmitted light, or may be composed of a plurality of elements provided corresponding to each of the transmitted light. In the former case, the signal generating means may be configured to separate the output signal of the light receiving means into signals corresponding to transmitted light of each wavelength (claim 2).

【0011】[0011]

【作用】上記装置によれば、第1〜第4の光が各発光手
段から所定の測定部位に入射され、その透過光が受光手
段で受けられるとともに、この受光手段の出力信号に基
づいて信号作成手段により第1の光から第4の光までの
各光の透過量に対応する信号が作成される。そして、第
1の時刻で得られた各信号と、上記第1の時刻と異なる
第2の時刻で得られた各信号とに基づき、血中ビリルビ
ン濃度が演算される。
[Operation] According to the above device, the first to fourth lights are incident on a predetermined measurement site from each light emitting means, the transmitted light is received by the light receiving means, and a signal is generated based on the output signal of the light receiving means. A signal corresponding to the amount of transmission of each light from the first light to the fourth light is created by the creation means. Then, the blood bilirubin concentration is calculated based on each signal obtained at the first time and each signal obtained at a second time different from the first time.

【0012】なお、上記血中ビリルビン濃度の演算の基
礎となる原理は以下に説明する通りである。
[0012] The principle underlying the calculation of the blood bilirubin concentration described above is as explained below.

【0013】いま、第1の光L1、第2の光L2、第3
の光L3、及び第4の光L4のもつ波長をλi(i=1
,2,3,4)とする。これらの光L1〜L4を測定部
位に照射したときの透過光強度は、その時の動脈血の厚
みと関係があるが、この動脈血の厚みは心拍に同期して
時間的に変化しているので、これをd(t)(tは時刻
)とすると、第1の時刻t1における透過光強度はラン
バートベアの法則により次式(数1)で表すことができ
る。
[0013] Now, the first light L1, the second light L2, and the third light L1
The wavelengths of the light L3 and the fourth light L4 are λi (i=1
, 2, 3, 4). The transmitted light intensity when these lights L1 to L4 are irradiated onto the measurement site is related to the thickness of the arterial blood at that time, but since the thickness of the arterial blood changes over time in synchronization with the heartbeat, this When d(t) (t is time), the intensity of transmitted light at the first time t1 can be expressed by the following equation (Equation 1) according to Lambert Bear's law.

【0014】[0014]

【数1】[Math 1]

【0015】同様に、上記第1の時刻t1と異なる第2
の時刻t2での透過光強度は次式(数2)で表される。
Similarly, at a second time t1 different from the first time t1,
The transmitted light intensity at time t2 is expressed by the following equation (Math. 2).

【0016】[0016]

【数2】[Math 2]

【0017】ここで、演算を進めるにあたり、次式(数
3)で示される値Pi(i=1,2,3,4)を導入す
る。
In proceeding with the calculation, a value Pi (i=1, 2, 3, 4) shown by the following equation (3) is introduced.

【0018】[0018]

【数3】[Math 3]

【0019】この式に上記2つの式(数1)(数2)を
代入し、かつd(t2)=d(t1)+Δdとおくと、
上記値Piは次式(数4)のようになる。
Substituting the above two equations (Equation 1) and (Equation 2) into this equation and setting d(t2)=d(t1)+Δd, we get
The above value Pi is as shown in the following equation (Equation 4).

【0020】[0020]

【数4】[Math 4]

【0021】ここで、第4の光L4の波長λ4には、還
元ヘモグロビン(Hb)、酸化ヘモグロビン(HbO2
)、及びビリルビンのいずれにも吸収されない波長が選
ばれているので、上記式(数4)においてi=4の場合
には、還元ヘモグロビンの吸収係数εi(Hb)、酸化
ヘモグロビンの吸収係数εi(HbO2)、及びビリル
ビンの吸収係数εi(Bil) はいずれも0であり、
これらを上記式(数4)に代入して(Xiについては(
数1)参照)両辺を自乗することにより次式(数5)を
得ることができる。
Here, the wavelength λ4 of the fourth light L4 includes deoxyhemoglobin (Hb), oxidized hemoglobin (HbO2
) and bilirubin, so when i=4 in the above equation (4), the absorption coefficient εi(Hb) of deoxyhemoglobin and the absorption coefficient εi(Hb) of oxidized hemoglobin are selected. HbO2) and bilirubin absorption coefficient εi(Bil) are both 0,
Substituting these into the above formula (Equation 4) (for Xi, (
(See Equation 1)) By squaring both sides, the following equation (Equation 5) can be obtained.

【0022】[0022]

【数5】[Math 5]

【0023】従って、(Δd)2は次式(数6)で表さ
れることになる。
Therefore, (Δd)2 is expressed by the following equation (Equation 6).

【0024】[0024]

【数6】[Math 6]

【0025】これに対し、前記第1の光L1、第2の光
L2、及び第3の光L3の波長λi(i=1〜3)につ
いては、第1の光が還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビ
ン、及びビリルビンに吸収され、第2の光が少なくとも
還元ヘモグロビンには吸収され、第3の光が少なくとも
酸化ヘモグロビンには吸収されるように選択されている
ので、前記(数4)において少なくとも吸収係数ε1(
Bil) は必ず0でなく、また、i=1,2,3の全
ての場合において吸収係数εi(Hb),εi(HbO
2)が0になることはない。これらの場合、前記式(数
4)より、次式(数7)が得られる。
On the other hand, regarding the wavelengths λi (i=1 to 3) of the first light L1, second light L2, and third light L3, the first light is deoxyhemoglobin, oxidized hemoglobin, Since the second light is selected to be absorbed by at least deoxyhemoglobin and the third light is absorbed by at least oxidized hemoglobin, in the above (Equation 4), at least the absorption coefficient ε1 (
Bil) is not necessarily 0, and in all cases of i=1, 2, and 3, the absorption coefficients εi(Hb) and εi(HbO
2) never becomes 0. In these cases, the following equation (Equation 7) is obtained from the above equation (Equation 4).

【0026】[0026]

【数7】[Math 7]

【0027】この(数7)において、各吸収係数εj(
Hb),εj(HbO2),εj(Bil) は既知の
値、各値P12,P22,P32は本発明装置により得
られる測定値であり、しかも(Δd)2は前記式(数6
)で表されるので、この式(数7)は、次の式(数8)
で示されるように各物質の血中濃度 C(Hb),C(
HbO2),C(Bil) を未知数とする3元連立一
次方程式となる。
In this (Equation 7), each absorption coefficient εj(
Hb), εj(HbO2), εj(Bil) are known values, each value P12, P22, P32 is a measured value obtained by the apparatus of the present invention, and (Δd)2 is calculated from the above formula (Equation 6).
), this formula (Math. 7) is expressed as the following formula (Math. 8):
The blood concentration of each substance C(Hb), C(
This is a three-dimensional simultaneous linear equation with unknowns being HbO2) and C(Bil).

【0028】[0028]

【数8】[Math. 8]

【0029】よって、この連立方程式を解くことにより
、血中ビリルビン濃度C(Bil) を演算で求めるこ
とができる。
[0029] Therefore, by solving these simultaneous equations, the blood bilirubin concentration C (Bil) can be calculated.

【0030】なお、上記受光手段が単一受光素子で構成
されたものにおいては(請求項2)、その出力信号を、
各波長をもつ光の透過量に応じた信号に分離することに
より、演算の基礎となる信号が作成される。
In addition, in the case where the light receiving means is constituted by a single light receiving element (claim 2), the output signal thereof is
By separating the signals into signals corresponding to the amount of light transmitted with each wavelength, a signal that is the basis of calculation is created.

【0031】[0031]

【実施例】図1は、本発明の一実施例における血中ビリ
ルビン濃度測定装置を示したものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a blood bilirubin concentration measuring device according to an embodiment of the present invention.

【0032】この装置は、測定プローブ10及び演算制
御システム20を備えている。上記測定プローブ10は
、被検者の測定部位(例えば足の甲など)に対しこれを
外側から覆うようにして嵌着される形状を有しており、
この装着状態で上記測定部位を挾む片側の所定位置には
第1発光素子11、第2発光素子12、第3発光素子1
3、及び第4発光素子14が互いに近接する位置に配設
され、もう片側において上記発光素子11〜14に対応
する位置には単一の受光素子16が配設されている。
[0032] This device includes a measurement probe 10 and an arithmetic control system 20. The measurement probe 10 has a shape that is fitted onto the measurement site of the subject (for example, the top of the foot) so as to cover it from the outside,
In this attached state, a first light emitting element 11, a second light emitting element 12, and a third light emitting element 1 are placed at predetermined positions on one side sandwiching the measurement site.
The third and fourth light emitting elements 14 are disposed close to each other, and a single light receiving element 16 is disposed at a position corresponding to the light emitting elements 11 to 14 on the other side.

【0033】上記4つの発光素子11〜14のうち、第
1発光素子11には、血液中の還元ヘモグロビン、酸化
ヘモグロビン、及びビリルビンに吸収される波長をもつ
光を発するものが用いられ、第2発光素子12には、血
液中の還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、ビリルビ
ンのうち少なくとも還元ヘモグロビンに吸収される波長
をもつ光を発するものが用いられ、第3発光素子13に
は、血液中の還元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、ビ
リルビンのうち少なくとも酸化ヘモグロビンに吸収され
る波長をもつ光を発するものが用いられている。これに
対して第4発光素子14には、上記還元ヘモグロビン、
酸化ヘモグロビン、及びビリルビンのいずれにも吸収さ
れず、水にのみ吸収される波長をもつ光を発するものが
用いられている。
Among the four light-emitting elements 11 to 14, the first light-emitting element 11 is one that emits light having a wavelength that is absorbed by deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin, and bilirubin in the blood, and the second The light-emitting element 12 uses a device that emits light with a wavelength that is absorbed by at least deoxyhemoglobin among deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin, and bilirubin in the blood, and the third light-emitting element 13 emits light with a wavelength that is absorbed by at least deoxyhemoglobin in the blood. Among oxyhemoglobin and bilirubin, one that emits light with a wavelength that is absorbed by at least oxyhemoglobin is used. On the other hand, the fourth light emitting element 14 includes the reduced hemoglobin,
What is used is one that emits light with a wavelength that is not absorbed by either oxyhemoglobin or bilirubin and is absorbed only by water.

【0034】上記受光素子16は、上記発光素子11〜
14から発せられ、かつ測定部位を透過した光を受ける
とともに、これを電気信号に変換して出力するように構
成されている。
The light receiving element 16 is connected to the light emitting elements 11 to 16.
It is configured to receive the light emitted from 14 and transmitted through the measurement site, and to convert it into an electrical signal and output it.

【0035】演算制御システム20は、電源部22、発
光素子駆動部24、タイミング発生部26、I/V変換
部28、信号分離回路30、A/D変換部40、演算制
御部42、及び表示部(出力手段)44を備えている。
The calculation control system 20 includes a power supply section 22, a light emitting element drive section 24, a timing generation section 26, an I/V conversion section 28, a signal separation circuit 30, an A/D conversion section 40, a calculation control section 42, and a display. (output means) 44.

【0036】発光素子駆動部24は、上記4つの発光素
子11〜14に駆動信号を出力し、発光を行わせるもの
である。タイミング発生部26は、上記発光素子駆動部
24及び後述の各サンプルホールド部31〜34にタイ
ミング信号を出力するものであり、より具体的には、上
記発光素子駆動部24に所定のタイミングで駆動信号を
出力させることにより各発光素子11〜14を時分割的
に点灯させるとともに、これと同期して各発光素子11
〜14に対応するサンプルホールド部31〜34を作動
させるようにタイミング信号を出力する。
The light emitting element driving section 24 outputs a drive signal to the four light emitting elements 11 to 14 to cause them to emit light. The timing generating section 26 outputs a timing signal to the light emitting element driving section 24 and each sample hold section 31 to 34 described below, and more specifically, it outputs a timing signal to the light emitting element driving section 24 at a predetermined timing. By outputting a signal, each light emitting element 11 to 14 is turned on in a time-divisional manner, and in synchronization with this, each light emitting element 11 is turned on.
A timing signal is outputted to operate the sample hold units 31 to 34 corresponding to 14.

【0037】なお、各発光素子11〜14の点灯周期は
心拍よりも十分に短く設定されており、1心拍周期当た
りに多数回の点灯が行われるようになっている。
Note that the lighting period of each of the light emitting elements 11 to 14 is set to be sufficiently shorter than a heartbeat, so that lighting is performed many times per one heartbeat period.

【0038】I/V変換部28は、上記受光素子16か
らの光電流出力をアナログ電圧に変換するものである。 信号分離回路30は、上記I/V変換部28の出力信号
を、各発光素子11〜14の透過光の波長λ1〜λ4に
それぞれ対応する4つの信号に分離するものであり、上
記発光素子11〜14にそれぞれ対応する4つのサンプ
ルホールド部31〜34及びローパスフィルタ部35〜
38を備えている。各サンプルホールド部31〜34は
、上記タイミング発生部26の出力タイミング信号に基
づき、それぞれに対応する発光素子11〜14の点灯中
にI/V変換部28の出力をサンプルホールドするもの
であり、ローパスフィルタ部35〜38は、それぞれに
対応するサンプルホールド部31〜34の出力に基づい
て各波長ごとの光電脈波信号を作成するものである。
The I/V converter 28 converts the photocurrent output from the light receiving element 16 into an analog voltage. The signal separation circuit 30 separates the output signal of the I/V converter 28 into four signals corresponding to the wavelengths λ1 to λ4 of the transmitted light of the light emitting elements 11 to 14, respectively. 4 sample hold sections 31 to 34 and low pass filter sections 35 to 14 respectively corresponding to
It is equipped with 38. Each of the sample and hold sections 31 to 34 samples and holds the output of the I/V conversion section 28 while the corresponding light emitting elements 11 to 14 are turned on, based on the output timing signal of the timing generation section 26, The low-pass filter sections 35 to 38 create photoplethysmogram signals for each wavelength based on the outputs of the corresponding sample and hold sections 31 to 34, respectively.

【0039】A/D変換器40は、演算制御部42の出
力制御信号を受けることにより、各ローパスフィルタ部
35〜38の出力をアナログ−ディジタル変換するもの
である。演算制御部42は、前記タイミング発生部26
及びA/D変換器40に制御信号を出力し、その制御を
行うとともに、上記A/D変換器40の出力信号に基づ
いて血中ビリルビン濃度を演算するものである。より具
体的には、第1の時刻t1及びこれと異なる第2の時刻
t2において各ローパスフィルタ部35〜38の出力を
アナログ−ディジタル変換するようにA/D変換器40
の制御を行うとともに、その変換値に基づき、前述の作
用の項で述べた演算式に基づいて血中ビリルビン濃度を
演算し、その演算結果を表示部44に表示させる動作を
行う。
The A/D converter 40 receives the output control signal from the arithmetic control section 42 and performs analog-to-digital conversion on the outputs of each of the low-pass filter sections 35 to 38. The arithmetic control section 42 includes the timing generation section 26
It outputs a control signal to the A/D converter 40 to control the same, and calculates the blood bilirubin concentration based on the output signal of the A/D converter 40. More specifically, the A/D converter 40 performs analog-to-digital conversion on the outputs of each of the low-pass filter sections 35 to 38 at a first time t1 and a second time t2 different from this.
Based on the converted value, the blood bilirubin concentration is calculated based on the calculation formula described in the section of the above-mentioned operation, and the calculation result is displayed on the display section 44.

【0040】なお、上記第1の時刻t1及び第2の時刻
t2の設定については、例えば上記アナログ−ディジタ
ル変換を最初に行った第1の時刻t1から予め定められ
た時間Δtが経過した時点を第2の時刻t2として次の
アナログ−ディジタル変換を行うようにしてもよいし、
あるいは、上記第1の時刻t1を過ぎてから、ローパス
フィルタ部35〜38のうちの一つのチャンネルの出力
が動脈血の厚みの変化に起因して所定値以上増減した時
点を第2の時刻t2とするようにしてもよい。後者の方
法では、両時刻t1,t2における出力差を十分に確保
することが可能である。
Note that the first time t1 and the second time t2 are set, for example, when a predetermined time Δt has elapsed from the first time t1 when the analog-to-digital conversion was first performed. The next analog-to-digital conversion may be performed at the second time t2, or
Alternatively, after the first time t1, the second time t2 is a point in time when the output of one channel of the low-pass filter sections 35 to 38 increases or decreases by more than a predetermined value due to a change in the thickness of arterial blood. You may also do so. In the latter method, it is possible to ensure a sufficient output difference between times t1 and t2.

【0041】次に、この装置の作用を説明する。Next, the operation of this device will be explained.

【0042】まず、測定プローブ10が被検者の測定部
位(例えば足の甲など)に装着された状態で、タイミン
グ発生部26から発光素子駆動部24へ図2上半部に示
されるような発光タイミング信号が出力され、この信号
に基づいて各発光素子11〜14から上記測定部位に向
けて間欠的にかつ互いに位相をずらして互いに波長の異
なる第1の光、第2の光、第3の光、第4の光がそれぞ
れ入射される。その透過光は一括して受光素子16によ
り受光され、電気信号に変換された後、I/V変換部2
8を通じて信号分離回路30に入力される。この時の入
力信号は例えば図3(a)のようになる。
First, with the measurement probe 10 attached to the test subject's measurement site (for example, the top of the foot), the timing generator 26 moves the light emitting element drive unit 24 as shown in the upper half of FIG. A light emission timing signal is output, and based on this signal, first light, second light, and third light having different wavelengths are emitted from each of the light emitting elements 11 to 14 intermittently and out of phase with each other toward the measurement site. and the fourth light are respectively incident. The transmitted light is received by the light receiving element 16 all at once, converted into an electric signal, and then sent to the I/V converter 2.
8 to the signal separation circuit 30. The input signal at this time is, for example, as shown in FIG. 3(a).

【0043】この信号分離回路30においては、図2に
示されるように上記発光タイミング信号と同期してタイ
ミング発生部26から各サンプルホールド部31〜34
にサンプルホールドタイミング信号が出力されているの
で、各サンプルホールド部31〜34は、入力信号のう
ち各発光素子11〜14の発する光の透過光に対応する
部分のみをサンプルホールドする。よって、例えばサン
プルホールド部31の出力信号は図3(b)のようにな
る。各々の出力信号は、ローパスフィルタ部35〜38
によって図3(c)に示されるように平滑化され、A/
D変換器40に入力される。従って、これらの信号の波
形は各光の波長λ1〜λ4に対応したものとなっている
In this signal separation circuit 30, as shown in FIG.
Since the sample-and-hold timing signal is output to , each sample-and-hold unit 31 to 34 samples and holds only a portion of the input signal that corresponds to the transmitted light emitted by each light emitting element 11 to 14 . Therefore, for example, the output signal of the sample hold section 31 becomes as shown in FIG. 3(b). Each output signal is sent to the low-pass filter sections 35 to 38.
As shown in Fig. 3(c), A/
The signal is input to the D converter 40. Therefore, the waveforms of these signals correspond to the wavelengths λ1 to λ4 of each light.

【0044】これらの信号は、予め設定された第1の時
刻t1及び第2の時刻t2においてA/D変換され、演
算制御部42に取り込まれる。演算制御部42は、これ
らの信号に基づき、前述の連立方程式(数8)を解くこ
とによって血中ビリルビン濃度C(Bil)を算出し、
これを表示部44に表示させる。
[0044] These signals are A/D converted at a preset first time t1 and a second time t2, and are taken into the arithmetic control section 42. Based on these signals, the calculation control unit 42 calculates the blood bilirubin concentration C (Bil) by solving the above-mentioned simultaneous equations (Equation 8),
This is displayed on the display section 44.

【0045】このような装置によれば、被検者から採血
を行うことなく無侵襲で血中ビリルビン濃度を測定する
ことができ、その測定結果に基づいて的確な診断等を行
うことができる。しかも、この装置では、上記連立方程
式を解くことにより血中還元ヘモグロビン濃度 C(H
b) 及び血中酸化ヘモグロビン濃度 C(HbO2)
 をも算出することができ、これらの値に基づいて血中
全ヘモグロビン濃度 C(Hb+HbO2) 及び動脈
血酸素飽和度 (C(HbO2)/C(Hb+HbO2
)) を容易に算出することができる利点がある。
[0045] According to such a device, the blood bilirubin concentration can be measured non-invasively without drawing blood from the subject, and accurate diagnosis can be made based on the measurement results. Moreover, with this device, by solving the above simultaneous equations, the blood reduced hemoglobin concentration C(H
b) and blood oxygenated hemoglobin concentration C (HbO2)
Based on these values, blood total hemoglobin concentration C(Hb+HbO2) and arterial blood oxygen saturation (C(HbO2)/C(Hb+HbO2)
)) has the advantage of being easy to calculate.

【0046】なお、この実施例では第1の光から第4の
光までの透過光を全て単一の受光素子16で受光するも
のを示したが、各光をそれぞれ個別に受光する複数個の
受光素子を備え、各受光素子の出力信号に基づいて血中
ビリルビン濃度の算出を行うことも可能である。この場
合には、上記実施例のように信号を分離する手段が不要
となる。ただし、上記実施例のように単一の受光素子1
6で全ての受光を行うようにすれば、構造の簡略化及び
低コスト化を図ることができる効果がある。
In this embodiment, a single light-receiving element 16 receives all the transmitted light from the first light to the fourth light, but a plurality of light-receiving elements each receiving each light individually are used. It is also possible to include a light receiving element and calculate the blood bilirubin concentration based on the output signal of each light receiving element. In this case, there is no need for means for separating signals as in the above embodiment. However, as in the above embodiment, a single light receiving element 1
If all of the light is received at 6, there is an effect that the structure can be simplified and the cost can be reduced.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明は、適当な波長をも
つ光をそれぞれ測定部位に向けて発し、その透過光を受
光して各波長に関する光透過量に対応した信号を作成す
るとともに、第1の時刻及び第2の時刻で得られた各信
号に基づき血中ビリルビン濃度を演算するものであるの
で、被検者からの採血を行わず、無侵襲で血中ビリルビ
ン濃度を測定することができる。従って、被検者に苦痛
や障害を与えることなく、直接、血中ビリルビン濃度を
測定することによって的確な黄疸の診断等を行うことが
できる効果がある。
As described above, the present invention emits light having appropriate wavelengths toward the measurement site, receives the transmitted light, and creates a signal corresponding to the amount of transmitted light for each wavelength. Since the blood bilirubin concentration is calculated based on each signal obtained at the first time and the second time, the blood bilirubin concentration can be measured non-invasively without drawing blood from the subject. Can be done. Therefore, it is possible to accurately diagnose jaundice by directly measuring the blood bilirubin concentration without causing pain or disability to the subject.

【0048】さらに、請求項2記載の装置によれば、受
光手段を単一の受光素子で構成し、これによって全ての
透過光を受光するようにしているので、装置の構造の簡
略化及び低コスト化を図ることができる効果がある。
Furthermore, according to the device according to claim 2, the light receiving means is constituted by a single light receiving element, which receives all the transmitted light, so that the structure of the device can be simplified and the cost can be reduced. This has the effect of reducing costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例における血中ビリルビン濃度
測定装置の全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a blood bilirubin concentration measuring device in one embodiment of the present invention.

【図2】上記装置においてタイミング発生部から出力さ
れる発光タイミング信号及びサンプルホールドタイミン
グ信号を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a light emission timing signal and a sample hold timing signal output from a timing generation section in the above device.

【図3】(a)は上記装置におけるI/V変換部の出力
信号を示す波形図、(b)は同装置における第1発光素
子に対応するサンプルホールド部の出力信号を示す波形
図、(c)は上記第1発光素子に対応するローパスフィ
ルタ部の出力信号を示す波形図である。
FIG. 3 (a) is a waveform diagram showing the output signal of the I/V conversion section in the above device, (b) is a waveform diagram showing the output signal of the sample hold section corresponding to the first light emitting element in the same device; c) is a waveform diagram showing an output signal of the low-pass filter section corresponding to the first light emitting element.

【図4】(a)は波長の短い領域における光波長と各物
質の光吸収係数との関係を示すグラフ、(b)は波長の
長い領域における光波長と各物質の光吸収係数との関係
を示すグラフである。
[Figure 4] (a) is a graph showing the relationship between light wavelength and the light absorption coefficient of each substance in the short wavelength region, and (b) is a graph showing the relationship between light wavelength and the light absorption coefficient of each substance in the long wavelength region. This is a graph showing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  測定プローブ 11  第1発光素子(第1発光手段)12  第2発
光素子(第2発光手段)13  第3発光素子(第3発
光手段)14  第4発光素子(第4発光手段)16 
 受光素子(受光手段) 20  演算制御システム 24  発光素子駆動部(発光手段) 26  タイミング発生部 28  I/V変換部(信号作成手段)30  信号分
離回路(信号作成手段)40  A/D変換器(信号作
成手段)42  演算制御部(演算手段)
10 Measurement probe 11 First light emitting element (first light emitting means) 12 Second light emitting element (second light emitting means) 13 Third light emitting element (third light emitting means) 14 Fourth light emitting element (fourth light emitting means) 16
Light-receiving element (light-receiving means) 20 Arithmetic control system 24 Light-emitting element drive section (light-emitting means) 26 Timing generation section 28 I/V conversion section (signal generation means) 30 Signal separation circuit (signal generation means) 40 A/D converter ( Signal creation means) 42 Arithmetic control section (arithmetic means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  血液中の還元ヘモグロビン、酸化ヘモ
グロビン及びビリルビンに吸収される波長をもつ第1の
光を測定部位に向けて発する第1発光手段と、上記第1
の光の波長と異なり、かつ血液中の還元ヘモグロビン、
酸化ヘモグロビン及びビリルビンのうち少なくとも還元
ヘモグロビンに吸収される波長をもつ第2の光を測定部
位に向けて発する第2発光手段と、上記第1の光の波長
及び第2の光の波長と異なり、かつ血液中の還元ヘモグ
ロビン、酸化ヘモグロビン及びビリルビンのうち少なく
とも酸化ヘモグロビンに吸収される波長をもつ第3の光
を測定部位に向けて発する第3発光手段と、血液中の還
元ヘモグロビン、酸化ヘモグロビン、及びビリルビンに
は吸収されず水にのみ吸収される波長をもつ第4の光を
上記測定部位に向けて発光する第4発光手段と、これら
の発光手段から発せられ、測定部位を透過した光を受け
て電気信号に変換する受光手段と、この受光手段の出力
信号に基づき、上記第1の光、第2の光、第3の光、及
び第4の光の透過量にそれぞれ対応する信号を作成する
信号作成手段と、この信号作成手段において第1の時刻
で作成された各信号と上記第1の時刻と異なる第2の時
刻で作成された各信号とに基づき血中ビリルビン濃度を
演算する演算手段とを備えたことを特徴とする血中ビリ
ルビン濃度測定装置。
1. A first light emitting means for emitting a first light having a wavelength absorbed by deoxyhemoglobin, oxyhemoglobin and bilirubin in blood toward a measurement site;
different from the wavelength of light, and reduced hemoglobin in the blood,
a second light emitting means that emits a second light having a wavelength that is absorbed by at least deoxyhemoglobin of oxyhemoglobin and bilirubin toward the measurement site, and the wavelength of the first light and the second light are different from each other; and third light emitting means for emitting third light having a wavelength absorbed by at least oxyhemoglobin among deoxyhemoglobin, oxidized hemoglobin and bilirubin in the blood toward the measurement site; a fourth light emitting means for emitting fourth light having a wavelength that is not absorbed by bilirubin but absorbed only by water, toward the measurement site; and a fourth light emitting means for receiving light emitted from these light emission means and transmitted through the measurement site. a light-receiving means for converting into an electrical signal, and based on the output signal of the light-receiving means, create signals corresponding to the transmitted amounts of the first light, the second light, the third light, and the fourth light, respectively. and a calculation for calculating the blood bilirubin concentration based on each signal created at a first time in the signal creation means and each signal created at a second time different from the first time. A blood bilirubin concentration measuring device characterized by comprising: means.
【請求項2】  請求項1記載の血中ビリルビン濃度測
定装置において、上記受光手段を、各透過光を全て受光
する単一の受光素子で構成するとともに、この受光手段
の出力信号を上記第1の光、第2の光、第3の光、及び
第4の光の透過量にそれぞれ対応する信号に分離するよ
うに上記信号作成手段を構成したことを特徴とする血中
ビリルビン濃度測定装置。
2. The blood bilirubin concentration measuring device according to claim 1, wherein the light receiving means is composed of a single light receiving element that receives all of the transmitted light, and the output signal of the light receiving means is transmitted to the first light receiving element. A blood bilirubin concentration measuring device characterized in that the signal generating means is configured to separate the signals into signals corresponding to the transmitted amounts of the light, the second light, the third light, and the fourth light, respectively.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529755A (en) * 1994-02-22 1996-06-25 Minolta Co., Ltd. Apparatus for measuring a glucose concentration
US6847835B1 (en) 1999-03-31 2005-01-25 Minolta Co., Ltd. Transcutaneous bilirubin concentration measuring apparatus and a measurement data checking plate for use with the same
WO2014006826A1 (en) * 2012-07-02 2014-01-09 コニカミノルタ株式会社 Icterus meter and icterus meter output method
JP2016503883A (en) * 2012-12-20 2016-02-08 ラジオメーター・メディカル・アー・ペー・エス Device for detecting components in a sample
JP2019000723A (en) * 2018-10-11 2019-01-10 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Apparatus for acquiring biological information, and wrist watch terminal
WO2021090891A1 (en) 2019-11-08 2021-05-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Blood-component-concentration measurement device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5529755A (en) * 1994-02-22 1996-06-25 Minolta Co., Ltd. Apparatus for measuring a glucose concentration
US6847835B1 (en) 1999-03-31 2005-01-25 Minolta Co., Ltd. Transcutaneous bilirubin concentration measuring apparatus and a measurement data checking plate for use with the same
WO2014006826A1 (en) * 2012-07-02 2014-01-09 コニカミノルタ株式会社 Icterus meter and icterus meter output method
JP2016503883A (en) * 2012-12-20 2016-02-08 ラジオメーター・メディカル・アー・ペー・エス Device for detecting components in a sample
US9683931B2 (en) 2012-12-20 2017-06-20 Radiometer Medical Aps Apparatus for detecting a component in a sample
JP2019000723A (en) * 2018-10-11 2019-01-10 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Apparatus for acquiring biological information, and wrist watch terminal
WO2021090891A1 (en) 2019-11-08 2021-05-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Blood-component-concentration measurement device
KR20220074964A (en) 2019-11-08 2022-06-03 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 상교기쥬츠 소고켄큐쇼 Blood component concentration measuring device

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