JPH08150135A - Phantom for inspection of organism measuring device - Google Patents

Phantom for inspection of organism measuring device

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JPH08150135A
JPH08150135A JP6323705A JP32370594A JPH08150135A JP H08150135 A JPH08150135 A JP H08150135A JP 6323705 A JP6323705 A JP 6323705A JP 32370594 A JP32370594 A JP 32370594A JP H08150135 A JPH08150135 A JP H08150135A
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JP
Japan
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light
liquid
light absorber
tube
gas exchange
Prior art date
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Pending
Application number
JP6323705A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihisa Wada
幸久 和田
Yoshio Tsunasawa
義夫 綱沢
Shinichi Iwamoto
慎一 岩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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Publication of JPH08150135A publication Critical patent/JPH08150135A/en
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To enable light absorption coefficient and scattering coefficient to be adjusted independently, and also, to enable both to be set accurately, changing the scattering coefficient and the absorption efficient freely, by circulating light absorbing liquid within many tubes, and light scattering liquid outside the tubes, respectively, and passing them measuring sections. CONSTITUTION: A light absorbing liquid supply part 6, a gas exchange part 8 for adjusting the saturation of the oxygen of the light absorber, and a measuring section 10, where the measurement is made by an organism measuring device, are arranged in order along the passage 4 equipped with liquid feed pumps 2a and 2b. And, by adjusting the flow of the pumps 2a and 2b in the light absorbing liquid supply part 6, the concentration of the light absorber of the light absorbing liquid supplied to the passage 4 is adjusted. Moreover, the gas exchange part 8 consists of a gas exchange vessel 30 and a bundle of thin porous pipes 32 which pass therein and allow liquid to pass but do not allow gas to pass through themselves, and light absorbing liquid is circulating in the fine pipe 32, and it is adjusted to light absorbing liquid in desired oxygen saturation by contacting with the gas being adjusted to specified oxygen partial pressure within the gas exchange vessel 30.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は無侵襲生体用酸素モニタ
や光CTなどの生体測定装置の検証に用いるファントム
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phantom used for verification of a noninvasive biological oxygen monitor and a biometric device such as an optical CT.

【0002】[0002]

【従来の技術】無侵襲酸素モニタでは、測定値であるオ
キシヘモグロビンやデオキシヘモグロビンの濃度や酸素
飽和度が正しいことを検定するために、これらの量が既
知で、しかも生体に近い特性の光散乱体と光吸収体を含
んだファントムが必要である。また、光CTにおいて
は、検体の場所的な酸素供給状態分布の検出能力を評価
するために、ヘモグロビンの酸素飽和度が場所的に異な
る状態を自在に作ることができ、かつその場所のヘモグ
ロビンの濃度と酸素飽和度とを希望の値に設定できるフ
ァントムが要求されている。
2. Description of the Related Art In a non-invasive oxygen monitor, in order to verify that the concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, which are measured values, and oxygen saturation are correct, the amount of these is known, and the light scattering characteristics are similar to those of the living body. A phantom containing the body and a light absorber is needed. In addition, in the optical CT, in order to evaluate the detection ability of the oxygen supply state distribution in the place of the sample, it is possible to freely create a state in which the oxygen saturation of hemoglobin is different from place to place, and the hemoglobin of the place can be changed. There is a demand for a phantom that can set the concentration and oxygen saturation to desired values.

【0003】これらの目的のために、ヘモグロビンと光
散乱体との混合溶液からなる液体ファントムが提案され
ている(Pro. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 85, pp.497
1-4975 (1988)参照)。また光CT用にはインクなどの
物理的な光吸収体をプラスチックで固めた固体ファント
ムが提案されている(SPIE Proc., Vol. 1888, pp.264-
270 (1993)参照)。
For these purposes, a liquid phantom composed of a mixed solution of hemoglobin and a light scatterer has been proposed (Pro. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 85, pp. 497).
1-4975 (1988)). For optical CT, a solid phantom in which a physical light absorber such as ink is hardened with plastic has been proposed (SPIE Proc., Vol. 1888, pp.264-
270 (1993)).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】液体ファントムではそ
の混合溶液に含まれるヘモグロビンが吸収係数に関係
し、散乱体が散乱係数に関係するが、両者を分離するこ
とができないので、吸収係数と散乱係数を独立に調節す
ることができない。そのため、ファントムを異なった散
乱・吸収条件をもったものに設定し直すには、初めから
混合比の異なる溶液を作ってファントムに注入しなけれ
ばならず、操作が面倒であるうえ、用途も限られてしま
う。光CT用の固体ファントムでも散乱係数と吸収係数
を独立に調節することはできず、光CTの位置分解の評
価には使えるが、酸素飽和状態の検証には使うことがで
きない。
In the liquid phantom, the hemoglobin contained in the mixed solution is related to the absorption coefficient and the scatterer is related to the scattering coefficient. However, since the two cannot be separated, the absorption coefficient and the scattering coefficient are different. Cannot be adjusted independently. Therefore, in order to reset the phantom to one with different scattering / absorption conditions, it is necessary to make solutions with different mixing ratios from the beginning and inject them into the phantom, which is cumbersome to operate and has limited applications. I will be lost. Even in a solid phantom for optical CT, the scattering coefficient and the absorption coefficient cannot be adjusted independently, and it can be used for evaluation of position resolution of optical CT, but cannot be used for verification of oxygen saturation.

【0005】本発明は散乱条件と吸収条件を互いに独立
して正確に設定できるとともに、使いやすいファントム
を提供することを目的とするものである。本発明はま
た、散乱条件や吸収条件を測定中に自在に可変できるよ
うにすることを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a phantom in which the scattering condition and the absorbing condition can be accurately set independently of each other and which is easy to use. Another object of the present invention is to make it possible to freely change scattering conditions and absorption conditions during measurement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のファントムは、
透明液もしくは光散乱体溶液が充填され又は流通する容
器内に多数の細いチューブが配置され、そのチューブ内
を光吸収体液が流れ、そのチューブの外部の光散乱体溶
液とそのチューブ内の光吸収体液とが互いに混ざらない
ようにした測定部を備えたものであり、そのチューブの
外部の光散乱体溶液の濃度を独立に可変できるようにし
ており、そのチューブ内に所要濃度の光吸収体液を注入
するための送液ポンプ、及び光吸収体液を供給する光吸
収体液供給部を備えている。
The phantom of the present invention comprises:
A large number of thin tubes are placed in a container that is filled or circulated with a transparent liquid or a light-scattering body solution, and the light-absorbing body liquid flows inside the tube, and the light-scattering body solution outside the tube and the light absorption inside the tube. It is equipped with a measurement unit that prevents body fluids from mixing with each other, and the concentration of the light-scattering body solution outside the tube can be independently varied. It is provided with a liquid feed pump for injecting and a light absorber liquid supply part for supplying a light absorber liquid.

【0007】一態様では、光吸収体液供給部は光吸収体
濃度の異なる液を収容する複数の容器と各容器の液を混
合して所定濃度の光吸収体液とする濃度調節機構とを備
えたものである。
In one embodiment, the light absorber liquid supply section is provided with a plurality of containers containing liquids having different light absorber concentrations and a concentration adjusting mechanism for mixing the liquids of the respective containers to obtain a predetermined concentration of the light absorber liquid. It is a thing.

【0008】他の態様では、光吸収体液の酸素濃度を可
変させるためのガス交換部をさらに備えており、そのガ
ス交換部はガス交換槽とその中に配置された多数の通気
性チューブを備え、その通気性チューブの内側又は外側
を光吸収体液が流れ、その通気性チューブの外側又は内
側において所定の酸素分圧に調整された混合ガスがその
通気性チューブの壁面を通して光吸収体液と接触するも
のである。
In another aspect, a gas exchange section for varying the oxygen concentration of the light absorber liquid is further provided, and the gas exchange section is provided with a gas exchange tank and a large number of air-permeable tubes arranged therein. , The light absorber liquid flows inside or outside the breathable tube, and the mixed gas adjusted to a predetermined oxygen partial pressure outside or inside the breathable tube comes into contact with the light absorber liquid through the wall surface of the breathable tube. It is a thing.

【0009】[0009]

【作用】光吸収体液供給部の濃度調節機構により、吸収
体濃度(ヘマトクリット)を任意の値に変えることがで
きる。ガス交換部により測定部を流れる光吸収体液の酸
素飽和度を任意の値に変えることができる。測定部では
光散乱体溶液又は光散乱体溶液と多数のチューブ自体に
より散乱係数が設定される。このように、血液の光吸収
に影響を与える吸収係数と散乱係数とを互いに独立して
自在に変えることができるので、生体測定装置のより精
密な検定又は検証を行なうことができる。
The concentration of the absorber (hematocrit) can be changed to an arbitrary value by the concentration adjusting mechanism of the light absorber liquid supply section. The oxygen exchange degree of the light absorber liquid flowing through the measurement section can be changed to an arbitrary value by the gas exchange section. In the measuring section, the scattering coefficient is set by the light scatterer solution or the light scatterer solution and a large number of tubes themselves. In this way, the absorption coefficient and the scattering coefficient that affect the light absorption of blood can be freely changed independently of each other, so that a more precise test or verification of the biometric device can be performed.

【0010】[0010]

【実施例】図1は一実施例を概略的に表したものであ
る。送液ポンプ2を備えた流路4に沿って、濃度可変の
光吸収体液を供給する光吸収体液供給部6、光吸収体の
酸素飽和度を調節するガス交換部8、及びガス交換部を
経た光吸収体液が流され、生体測定装置14の検出部1
6による測定がなされる測定部10が配置されている。
生体測定装置14の一例は酸素モニタであり、そのプロ
ーブが検出部16として測定部10に装着されて測定が
行なわれる。12は温調部であり、光吸収体液の温度を
一定温度に保つ。温調部12は、典型的な光吸収体液で
ある血液が極端な低温や高温、又は急激な温度変化によ
り溶血するのを防ぐためのものである。温調部12の位
置は光吸収体液供給部6とガス交換部8の間に限らな
い。また、測定系全体が恒温槽内に収容されている場合
には温調部12は不要である。
Embodiment FIG. 1 schematically shows an embodiment. Along the flow path 4 provided with the liquid delivery pump 2, a light absorber liquid supply unit 6 for supplying a light absorber liquid having a variable concentration, a gas exchange unit 8 for adjusting the oxygen saturation of the light absorber, and a gas exchange unit are provided. The light absorber fluid that has passed through is flowed, and the detection unit 1 of the biometric device 14
A measuring unit 10 for performing the measurement according to 6 is arranged.
An example of the biometric device 14 is an oxygen monitor, and its probe is attached to the measurement unit 10 as the detection unit 16 to perform measurement. Reference numeral 12 is a temperature control unit, which keeps the temperature of the light absorber liquid at a constant temperature. The temperature control unit 12 is for preventing blood, which is a typical light absorber liquid, from being hemolyzed due to extremely low or high temperatures or rapid temperature changes. The position of the temperature control unit 12 is not limited to the position between the light absorber liquid supply unit 6 and the gas exchange unit 8. Further, when the entire measurement system is housed in the constant temperature bath, the temperature adjustment unit 12 is not necessary.

【0011】図1の実施例を詳細に示したものが図2で
ある。図2において、光吸収体液供給部6は生理食塩水
を収容した第1の液槽6aと、血液又はヘモグロビン溶
液を収容した第2の液槽6bとを備えており、血液又は
ヘモグロビン溶液を生理食塩水と所定の割合で混合して
希釈することにより所定濃度の光吸収体液を調製して供
給するものである。第1の液槽6a内の生理食塩水は第
1の切替えコック20aを介して第1の送液ポンプ2a
に接続され、第2の液槽6bは第2の切替えコック20
bを介して第2の送液ポンプ2bに接続されている。ポ
ンプ2aと2bの下流の流路は1つの流路4に合流して
いる。その合流した流路4には、光吸収体液の流れる方
向に沿って温調部12、ガス交換部8及び測定部10が
配置され、その流路4は測定部10の下流で分岐して切
替えコック20aと20bに接続されている。切替えコ
ック20aは実線の流路に設定されているときはポンプ
2aを液槽6a側に接続するとともに、測定部10の下
流の流路をドレインチューブ22aに接続し、破線の流
路に切り換えられると測定部10の下流の流路をポンプ
2aに接続するとともに、液槽6aとドレインチューブ
22aを流路4から遮断する。切替えコック20bは実
線の流路に設定されているときはポンプ2bを液槽6b
側に接続するとともに、測定部10の下流の流路をドレ
インチューブ22bに接続し、破線の流路に切り換えら
れると測定部10の下流の流路をポンプ2bに接続する
とともに、液槽6bとドレインチューブ22bを流路4
から遮断する。
FIG. 2 shows the embodiment of FIG. 1 in detail. In FIG. 2, the light absorber liquid supply unit 6 includes a first liquid tank 6a containing physiological saline and a second liquid tank 6b containing blood or hemoglobin solution. A light-absorbing body liquid having a predetermined concentration is prepared and supplied by mixing and diluting with a saline solution at a predetermined ratio. The physiological saline in the first liquid tank 6a is supplied to the first liquid feed pump 2a via the first switching cock 20a.
And the second liquid tank 6b is connected to the second switching cock 20.
It is connected to the second liquid feed pump 2b via b. The downstream passages of the pumps 2a and 2b join the single passage 4. In the merged flow path 4, a temperature adjusting section 12, a gas exchange section 8 and a measuring section 10 are arranged along the flow direction of the light absorber liquid, and the flow path 4 is branched and switched downstream of the measuring section 10. It is connected to the cocks 20a and 20b. When the switching cock 20a is set to the flow path indicated by the solid line, the pump 2a is connected to the liquid tank 6a side, and the flow path downstream of the measuring unit 10 is connected to the drain tube 22a, so that the flow path is switched to the broken line. The flow path downstream of the measurement unit 10 is connected to the pump 2a, and the liquid tank 6a and the drain tube 22a are blocked from the flow path 4. When the switching cock 20b is set to the flow path of the solid line, the pump 2b is connected to the liquid tank 6b.
Side of the measuring part 10 is connected to the drain tube 22b, and when switched to the flow path of the broken line, the downstream part of the measuring part 10 is connected to the pump 2b and the liquid tank 6b. Flow path 4 through drain tube 22b
Shut off from.

【0012】この光吸収体液供給部6で、ポンプ2aと
2bの流量を調節することにより、流路4に供給される
光吸収体液の光吸収体濃度を調節することができる。例
えば、いま液槽6b中にヘマトクリットが50%の血液
を収容し、ポンプ2aと2bの流量比を1:1に設定
し、切替えコック20a,20bを実線の流路に設定し
ておけば、ポンプ2a,2bの下流の合流点ではヘマト
クリット25%の血液が流れることになる。
By adjusting the flow rates of the pumps 2a and 2b in the light absorber liquid supply section 6, the light absorber concentration of the light absorber liquid supplied to the flow path 4 can be adjusted. For example, if hematocrit contains 50% of blood in the liquid tank 6b, the flow rate ratio between the pumps 2a and 2b is set to 1: 1 and the switching cocks 20a and 20b are set to the solid flow path, Blood of 25% hematocrit flows at the confluence point downstream of the pumps 2a and 2b.

【0013】ガス交換部8はガス交換槽30とその中を
通る細管32の束とからなり、ガス交換槽30はガス吸
入口とガス排出口を備えている。ガス吸入口には所定の
酸素分圧に設定された混合ガスを供給するためにN2
スボンベ34a、O2ガスボンベ34b、CO2ガスボン
ベ34cがそれぞれのガス流量を調節するバルブ36
a,36b,36cを介して接続されている。それらの
バルブ36a〜36cを調節することにより、窒素、酸
素及び二酸化炭素の混合ガスを任意の分圧で混合してガ
ス交換槽30に供給することができる。ガス交換槽30
の排出口には開閉用のバルブ38が設けられている。
The gas exchange section 8 comprises a gas exchange tank 30 and a bundle of thin tubes 32 passing through the gas exchange tank 30, and the gas exchange tank 30 has a gas inlet and a gas outlet. The N 2 gas cylinder 34 a, the O 2 gas cylinder 34 b, and the CO 2 gas cylinder 34 c adjust the flow rate of each gas to supply a mixed gas set to a predetermined oxygen partial pressure to the gas suction port.
It is connected via a, 36b, and 36c. By adjusting the valves 36a to 36c, a mixed gas of nitrogen, oxygen and carbon dioxide can be mixed at an arbitrary partial pressure and supplied to the gas exchange tank 30. Gas exchange tank 30
A valve 38 for opening and closing is provided at the discharge port of.

【0014】ガス交換部8で用いられる細管32はシリ
コーンなどの材質で作られた細いチューブであり、それ
らのチューブの壁面は液体は通さないが気体は通す多孔
性のものである。光吸収体液供給部6から所定濃度に調
節された光吸収体液が温調部12からガス交換槽32内
の細管32の束に入る。細管32が十分に細ければガス
交換は容易になされる。ガス交換槽30内のガスの成分
比は任意に変えることができるため、ガス交換部8によ
り任意の酸素飽和度の光吸収体液を作ることができる。
光吸収体液が例えば血液希釈液の場合、血液ヘモグロビ
ンの酸素飽和度はガス交換部8で接する混合ガスの酸素
分圧に比例するため、血液ヘモグロビンの酸素乖離曲線
に従って希望する酸素飽和度になるようにガス交換槽3
0の酸素分圧を設定する。
The thin tube 32 used in the gas exchange section 8 is a thin tube made of a material such as silicone, and the wall surface of these tubes is porous so that liquid cannot pass but gas can pass. The light absorber liquid adjusted to a predetermined concentration from the light absorber liquid supply unit 6 enters the bundle of thin tubes 32 in the gas exchange tank 32 from the temperature adjustment unit 12. If the thin tube 32 is thin enough, gas exchange is facilitated. Since the component ratio of the gas in the gas exchange tank 30 can be arbitrarily changed, the gas exchange section 8 can produce a light absorber liquid having an arbitrary oxygen saturation.
When the light absorber fluid is, for example, a blood diluent, the oxygen saturation of blood hemoglobin is proportional to the oxygen partial pressure of the mixed gas in contact with the gas exchange unit 8. Therefore, the desired oxygen saturation should be obtained according to the oxygen divergence curve of blood hemoglobin. Gas exchange tank 3
Set an oxygen partial pressure of zero.

【0015】測定部10は透明液もしくは光散乱体溶液
が充填され又は流通する容器内に多数の細いチューブが
配置され、そのチューブ内を光吸収体液が流れるもので
ある。測定部10の具体的な例を図3に示す。測定部1
0は容器40内に1万本程度の多数の極細いチューブ4
2の束が配置され、そのチューブ42の束には光吸収体
液が灌流させられ、容器40内でチューブ42の外側に
は散乱体溶液が充填されているか又は流通させられるも
のである。散乱体溶液としてはイントラリピッドや牛乳
などが用いられる。チューブ42は極細いため、チュー
ブ42自体も散乱体としての機能を果たす。チューブ4
2としては直径が0.2mm程度のものが好ましい。
The measuring section 10 is a container in which a transparent liquid or a light-scattering body solution is filled or circulated, and a number of thin tubes are arranged in the container, and the light-absorbing body solution flows in the tubes. A specific example of the measuring unit 10 is shown in FIG. Measuring unit 1
0 is a large number of extremely thin tubes 4 of about 10,000 in the container 40
Two bundles are arranged, the bundle of tubes 42 is perfused with the light absorber liquid, and the scatterer solution is filled or circulated outside the tubes 42 in the container 40. Intralipid, milk, etc. are used as the scatterer solution. Since the tube 42 is extremely thin, the tube 42 itself also functions as a scatterer. Tube 4
The diameter of 2 is preferably about 0.2 mm.

【0016】測定部10の容器40は透明容器であり、
散乱体溶液が流入する入口44と出口46を備えてい
る。容器40の壁面には酸素モニタのプローブ16が接
触させられて測定が行なわれる。プローブ16は光源か
らの光を導く送光用光ファイバ16aと測定部10での
散乱光を検出部へ導く受光用光ファイバ16bとを備え
ている。
The container 40 of the measuring section 10 is a transparent container,
The scatterer solution is provided with an inlet 44 and an outlet 46. The probe 16 of the oxygen monitor is brought into contact with the wall surface of the container 40 for measurement. The probe 16 includes a light-transmitting optical fiber 16a that guides light from a light source and a light-receiving optical fiber 16b that guides scattered light from the measurement unit 10 to the detection unit.

【0017】測定部10でのチューブ42内を灌流させ
る光吸収体液としては血液又はその希釈液のように赤血
球などを含む懸濁液の外、ヘモグロビン溶液やインクの
ような透明液も利用することができる。血液又はその希
釈液は血色素ヘモグロビンを含有する赤血球(直径8μ
m程度)の円盤状の粒子を含むので懸濁液であるが、血
色素だけのヘモグロビン溶液は吸収はあっても透明な液
である。
As the light absorber liquid for perfusing the inside of the tube 42 in the measuring section 10, in addition to a suspension containing red blood cells such as blood or its diluting liquid, a transparent liquid such as a hemoglobin solution or ink may be used. You can Blood or its diluted liquid is red blood cells (diameter 8 μm) containing hemoglobin hemoglobin.
Since it is a suspension because it contains disc-shaped particles (about m), a hemoglobin solution containing only hemoglobin is a transparent liquid even though it is absorbed.

【0018】図2の実施例に戻って、その動作を図4を
参照して説明する。切替えコック20a,20bを実線
の流路に設定し、ポンプ2a,2bの回転数によって光
吸収体液である血液又はヘモグロビンの濃度を調節する
(図4中の)。光吸収体液が一定濃度に達して安定す
れば、切替えコック20a,20bを破線の流路に切り
換えて流路4を閉流路にする。これにより、光吸収体液
の使用量を少なく抑えることができる。
Returning to the embodiment of FIG. 2, the operation will be described with reference to FIG. The switching cocks 20a and 20b are set to flow paths indicated by solid lines, and the concentration of blood or hemoglobin, which is a light-absorbing body fluid, is adjusted by the number of rotations of the pumps 2a and 2b (in FIG. 4). When the light absorber liquid reaches a certain concentration and becomes stable, the switching cocks 20a and 20b are switched to the flow paths indicated by the broken lines, and the flow path 4 is closed. This can reduce the amount of the light absorber liquid used.

【0019】次に、ガス交換部8のバルブ36a〜36
cを調節して供給する混合ガスの成分比を調節する(図
4中の)し、混合ガスの成分比が平衡化したらバルブ
36a〜36cを全て閉じる。その状態で測定部10で
測定を行なう。その後、酸素飽和度を変えるために、再
びバルブ36a〜36cを調節すると(図4中の)、
血液量を変えないでオキシヘモグロビンとデオキシヘモ
グロビンの割合を変えることができる。図2の実施例に
おいて、ガス交換部8を外部灌流の人口肺のようなもの
にし、ガス交換槽30を血液が通り、通気性の細管32
を混合ガスが通る構造にしてもよい。
Next, the valves 36a to 36 of the gas exchange section 8 will be described.
By adjusting c, the component ratio of the mixed gas to be supplied is adjusted (in FIG. 4), and when the component ratio of the mixed gas is equilibrated, all the valves 36a to 36c are closed. In that state, measurement is performed by the measuring unit 10. After that, when the valves 36a to 36c are adjusted again to change the oxygen saturation (in FIG. 4),
The ratio of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin can be changed without changing the blood volume. In the embodiment of FIG. 2, the gas exchange section 8 is made like an externally perfused artificial lung, blood passes through the gas exchange tank 30, and a breathable thin tube 32 is provided.
May have a structure through which the mixed gas passes.

【0020】図5は第2の実施例を表す。図2の実施例
と比較すると、ヘマトクリットが安定した後の閉流路を
構成するための切換え機構が異なっている。すなわち、
光吸収体液供給部6ではポンプ2aと2bはそれぞれ生
理食塩水と血液又はヘモグロビンを供給するだけのもの
として、流路4の送液ポンプとして新たにポンプ2cを
設けている。また、切換えコック20c,20dにより
光吸収体液供給部6から流路4を経てドレインへ廃棄す
る開流路化と、流路4の閉流路化との切換えを行なって
いる。ポンプ2cの下流にはガス交換部8と測定部10
が接続され、ガス交換部8と測定部10の間の流路4に
は切換えコック20eにより接続が切換えられるバイパ
ス流路が接続され、そのバイパス流路にはヘマトクリッ
ト(Hct)と酸素飽和度(SO2)とを測定する測定
器50が設けられている。測定部10の下流の流路は切
換えコック20dによりポンプ2cへ戻る循環流路を形
成するか、ドレインへ排気される流路に接続されるかの
切換えがなされる。ガス交換部8には図2と同じガスボ
ンベ34a〜34cからのガス供給を調節する混合ガス
調節器36が接続されている。混合ガス調節器36は図
2におけるバルブ36a〜36cと同じものか、それに
相当する機能を果たすものである。
FIG. 5 shows a second embodiment. Compared to the embodiment of FIG. 2, the switching mechanism for forming the closed flow path after the hematocrit is stabilized is different. That is,
In the light absorber liquid supply unit 6, the pumps 2a and 2b only supply physiological saline and blood or hemoglobin, respectively, and a pump 2c is newly provided as a liquid feed pump of the flow path 4. Further, the switching cocks 20c and 20d switch between an open flow path for discarding the light absorber liquid supply unit 6 through the flow path 4 to the drain and a closed flow path for the flow path 4. A gas exchange section 8 and a measurement section 10 are provided downstream of the pump 2c.
Is connected, and a bypass passage whose connection is switched by a switching cock 20e is connected to the passage 4 between the gas exchange unit 8 and the measuring unit 10, and the hematocrit (Hct) and the oxygen saturation ( A measuring device 50 for measuring SO 2 ) is provided. The flow path downstream of the measuring unit 10 is switched by the switching cock 20d to form a circulation flow path returning to the pump 2c or to be connected to a flow path exhausted to the drain. The gas exchange unit 8 is connected to a mixed gas regulator 36 that regulates gas supply from the same gas cylinders 34a to 34c as in FIG. The mixed gas regulator 36 is the same as or equivalent to the valves 36a to 36c in FIG.

【0021】図5の実施例の動作は図2の実施例と同様
に行なわれる。すなわち、光吸収体液供給部6から供給
された光吸収体液がポンプ2cにより送られ、ガス交換
部8、測定器50及び測定部10を経て廃棄されるよう
に切換えコック20c〜20eを設定しておき、ポンプ
2aと2bを調節してヘマトクリットを調節し、測定器
50の測定結果から所定のヘマトクリットになった時点
で切換えコック20cと20dを閉流路を形成するよう
に切り換え、ポンプ2a,2bを停止する。ポンプ2c
により閉流路の光吸収体液を循環させながら、測定器5
0における酸素飽和度が所定の値になるように混合ガス
調節器36を調節する。ヘマトクリットと酸素飽和度が
所定の値になった後、測定部10で生体測定装置の検定
を行なう。
The operation of the embodiment of FIG. 5 is performed in the same manner as the embodiment of FIG. That is, the switching cocks 20c to 20e are set so that the light absorber liquid supplied from the light absorber liquid supply unit 6 is sent by the pump 2c and is discarded through the gas exchange unit 8, the measuring device 50 and the measuring unit 10. Then, the pumps 2a and 2b are adjusted to adjust the hematocrit, and when the measurement result of the measuring device 50 reaches a predetermined hematocrit, the switching cocks 20c and 20d are switched to form a closed flow path. To stop. Pump 2c
While the light absorber liquid in the closed channel is circulated by the measuring instrument 5
The mixed gas regulator 36 is adjusted so that the oxygen saturation at 0 becomes a predetermined value. After the hematocrit and the oxygen saturation have reached the predetermined values, the measuring unit 10 tests the biometric device.

【0022】図6は図2又は図5の実施例における測定
部10を複数個用意し、それらの測定部を光CTの画像
測定用ファントムの測定部に組み込んだものである。
(A)に示されるように、測定部の細いチューブの束4
2a〜42cを光散乱体を充填した容器52に収容して
いる。各チューブの束42a〜42cはそれぞれ図2又
は図3の流路を備えており、それぞれのヘマトクリット
と酸素飽和度に調節された光吸収体液が流れる。このよ
うな測定部を用いることにより、図6(B)に示される
ような断層像か得られる。
FIG. 6 shows a case in which a plurality of measuring units 10 in the embodiment of FIG. 2 or 5 are prepared and these measuring units are incorporated in the measuring unit of the phantom for image measurement of optical CT.
As shown in (A), a bundle of thin tubes 4 in the measurement section
2a to 42c are housed in a container 52 filled with a light scatterer. Each of the tube bundles 42a to 42c is provided with the flow path of FIG. 2 or FIG. 3, and the respective hematocrit and the light absorber liquid adjusted to the oxygen saturation flow. By using such a measuring unit, a tomographic image as shown in FIG. 6B can be obtained.

【0023】図7は第3の実施例を表す。この実施例で
は光吸収体液の閉流路4に2つの測定部10aと10b
が直列に接続されている。測定部10a,10bは図3
に示された測定部である。両測定部10a,10bには
同じ光吸収体液が流れるが、それぞれのチューブ42
a,42bの束を取り囲む外側の光散乱体43aと43
bは互いに異なった散乱係数をもったものが使用されて
いる。リザーバ6cにはヘモグロビン溶液や血液希釈液
などの光吸収体液が収容されており、ポンプ2dにより
光吸収体液が流路4を循環する。流路4にはガス交換部
8の下流に第1の測定部10aが接続され、その下流に
第3の測定部としてフローセル60が接続され、フロー
セル60の下流に第2の測定部10bが接続され、測定
部10bの出口流路がリザーバ6cへ戻って循環流路を
構成している。第3の測定部ではフローセル60を挾ん
で光源60aと検出器60bが対向して配置されてお
り、フローセル60を測定光が透過することによって光
吸収体液の透過率をリアルタイムで測定し、その吸光度
から散乱に影響されずにその時点での光吸収体液の酸素
飽和度と濃度を正確に測定できるようになっている。
FIG. 7 shows a third embodiment. In this embodiment, two measuring parts 10a and 10b are provided in the closed flow path 4 of the light absorber liquid.
Are connected in series. The measuring units 10a and 10b are shown in FIG.
It is the measuring unit shown in. The same light absorber liquid flows through both measuring sections 10a and 10b, but each tube 42
The outer light scatterers 43a and 43 surrounding the bundle of a and 42b.
For b, those having scattering coefficients different from each other are used. A light absorber liquid such as a hemoglobin solution or a blood diluent is stored in the reservoir 6c, and the light absorber liquid circulates in the flow path 4 by the pump 2d. In the flow path 4, a first measuring unit 10a is connected downstream of the gas exchange unit 8, a flow cell 60 is connected as a third measuring unit downstream thereof, and a second measuring unit 10b is connected downstream of the flow cell 60. Then, the outlet flow path of the measurement unit 10b returns to the reservoir 6c to form a circulation flow path. In the third measuring unit, the light source 60a and the detector 60b are arranged so as to face each other across the flow cell 60, and the transmittance of the light absorbing body fluid is measured in real time by the measurement light passing through the flow cell 60, and the absorbance thereof is measured. Therefore, the oxygen saturation and concentration of the light absorber liquid at that time can be accurately measured without being affected by scattering.

【0024】図7の実施例では、第1の測定部10aと
第2の測定部10bが設けられており、それらは光散乱
体43aと43bでのみ異なるようにしているので、同
じ被検定装置を第1の測定部10aにセットしたとき
と、第2の測定部10bにセットしたときとで、散乱条
件が異なっても等しい吸収係数が出力できるかどうかを
検定することができる。
In the embodiment shown in FIG. 7, the first measuring section 10a and the second measuring section 10b are provided, and they are different only in the light scatterers 43a and 43b. It is possible to test whether or not the same absorption coefficient can be output even when the scattering conditions are different between when the first measurement unit 10a is set and when the second measurement unit 10b is set.

【0025】以上の図1、図2、図3、図5及び図7の
実施例の測定部では生体測定装置のモニタは反射型の検
出器となっているが、測定部を挾んで光照射側ファイバ
と受光側ファイバが対向するように配置される透過型の
プローブにも適用できることはいうまでもない。
In the measuring units of the embodiments of FIGS. 1, 2, 3, 5, and 7 described above, the monitor of the biometric apparatus is a reflection type detector, but the measuring unit is sandwiched and light is irradiated. It goes without saying that the invention can also be applied to a transmission type probe in which the side fiber and the light receiving side fiber are arranged to face each other.

【0026】図8は第4の実施例を表す。図7の実施例
は酸素モニタのような特定の一点の吸収を測定する装置
の検定を目的とするのに対し、図8(A)の実施例は光
CTなどの場所的な分布を測定する装置の検証を目的と
するものである。測定部70は透明なプラスチック容器
の中に乳液状の散乱体液72を充填し、その内部に第1
の測定部の細いチューブの束42aと第2の測定部の細
いチューブの束42bを配置したものである。両チュー
ブの束42aと42bは直列に接続され、ディザーバ6
cに収容されたヘモグロビン溶液や血液希釈液などの光
吸収体液がポンプ2dで送液され、ガス交換部8で所定
の酸素飽和度に調節された後、第1の測定部のチューブ
の束42aから第2の測定部のチューブの束42bを通
って第3の測定部であるフローセル60を通ってリザー
バ6c戻る。
FIG. 8 shows a fourth embodiment. The embodiment of FIG. 7 is aimed at calibrating a device for measuring absorption at a specific point such as an oxygen monitor, whereas the embodiment of FIG. 8A measures a spatial distribution such as optical CT. The purpose is to verify the device. The measuring unit 70 is a transparent plastic container filled with a milky scatterer liquid 72, and a
The thin tube bundle 42a of the second measuring section and the thin tube bundle 42b of the second measuring section are arranged. The bundles 42a and 42b of both tubes are connected in series, and the
A light absorber liquid such as a hemoglobin solution or a blood diluent stored in c is sent by the pump 2d and adjusted to a predetermined oxygen saturation level in the gas exchange unit 8, and then the bundle of tubes 42a of the first measurement unit is used. Then, the reservoir 6c returns from the second measuring section through the tube bundle 42b and the third measuring section, ie, the flow cell 60.

【0027】光CTの検証では、プラスチック容器70
の外周に多数の光源74と検出器76を配置し、断面像
を再構成する。図8(B)はその場合に期待される断面
像であり、測定部のチューブの束42a,42bのサイ
ズと光吸収体液の濃度、酸素状態に相応する濃さの画像
が得られるかどうかを検証する。測定部以外の構造は図
7に示したものと同じである。なお、図7と図8には図
示されていないが、これらのファントムは温度調節装置
とともに使用されるのが普通である。
In the verification of optical CT, the plastic container 70
A large number of light sources 74 and detectors 76 are arranged on the outer circumference of, to reconstruct a sectional image. FIG. 8 (B) is a cross-sectional image expected in that case, and shows whether or not an image of the size of the bundles 42a and 42b of the tube of the measuring unit, the concentration of the light absorber liquid, and the darkness corresponding to the oxygen state can be obtained. Verify. The structure other than the measuring part is the same as that shown in FIG. Although not shown in FIGS. 7 and 8, these phantoms are usually used together with a temperature control device.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明では測定部で光吸収体液と光散乱
体液が混ざり合わずに光吸収体液が流れるので、光吸収
係数と散乱係数を独立して調節することができ、散乱係
数と吸収係数を自在に変化させて両者を正確に設定でき
るとともに、使いやすいファントムとなる。吸収係数は
チューブを流れる光吸収体液の濃度で調節し、散乱係数
は散乱体液の散乱体濃度で調節することができる。そし
て両者は混在しないので、独立に調節することができ、
またもとに戻すこともできる。散乱体液とチューブ内の
光吸収体液との相互作用を防ぐことができるので、光吸
収体液が散乱体液に吸着して問題を起こすということも
ない。チューブ内に透明体でない血液を灌流させてもよ
く、この場合は生理食塩水で希釈したものを灌流させ、
希釈率を調節することにより、吸収係数を可変にするこ
とができる。
According to the present invention, since the light-absorbing body liquid flows without mixing the light-absorbing body liquid and the light-scattering body liquid in the measuring section, the light-absorption coefficient and the scattering coefficient can be adjusted independently. The coefficient can be changed freely and both can be set accurately, and it becomes an easy-to-use phantom. The absorption coefficient can be adjusted by the concentration of the light absorber liquid flowing through the tube, and the scattering coefficient can be adjusted by the scatterer concentration of the scatterer liquid. And since both are not mixed, they can be adjusted independently,
You can also put it back. Since the interaction between the scatterer liquid and the light absorber liquid in the tube can be prevented, the light absorber liquid is not adsorbed to the scatterer liquid to cause a problem. Blood that is not a transparent body may be perfused into the tube. In this case, perfusion with a solution diluted with physiological saline is performed.
The absorption coefficient can be made variable by adjusting the dilution rate.

【0029】測定部での極細チューブ自身が散乱体であ
ることから、チューブ内を流れる液が透明溶液、例えば
純粋なヘモグロビン溶液であってもチューブ部分を散乱
体とみなすことができるので、全体としてほぼ均一な散
乱、吸収体とみなせる。チューブの外側で容器内に散乱
体液を満たすか又は流せば、散乱係数を増したり自由に
変化させることができる。チューブ内を流れる光吸収体
液と外側にある散乱体液が分離されているので、散乱体
液としては自在なタイプのものを用いることができ、組
織の散乱係数への調節の自由度が大きくなる。これに対
し、液体ファントムを用いる混合方式では、一度混合し
て光学定数(散乱係数と吸収係数)が決まると、他の光
学係数の組合わせに変更することができない。
Since the ultrafine tube itself in the measuring section is a scatterer, the tube portion can be regarded as a scatterer even if the liquid flowing in the tube is a transparent solution, for example, a pure hemoglobin solution. Almost uniform scattering and can be regarded as an absorber. Filling or flushing the scatterer liquid into the container outside the tube allows the scattering coefficient to be increased or varied freely. Since the light absorber fluid flowing in the tube and the scatterer fluid on the outside are separated, any type of scatterer fluid can be used, and the degree of freedom in adjusting the scattering coefficient of the tissue is increased. On the other hand, in the mixing method using the liquid phantom, once mixed and the optical constants (scattering coefficient and absorption coefficient) are determined, it is not possible to change to another combination of optical coefficients.

【0030】本発明では測定部に送られる光吸収体液の
光吸収体濃度は光吸収体液供給部で変化させることがで
き、その光吸収体液の酸素飽和度はガス交換部でそれぞ
れ自在に調節することができる。このように、チューブ
内へ灌流させる血液の濃度又は酸素飽和度を可変にする
ことにより、血液量と酸素飽和度という2つのパラメー
タをシミュレートする量を自在に調節できる。
In the present invention, the light absorber concentration of the light absorber liquid sent to the measuring unit can be changed by the light absorber liquid supply unit, and the oxygen saturation of the light absorber liquid can be freely adjusted by the gas exchange unit. be able to. In this way, by varying the concentration or oxygen saturation of the blood perfused into the tube, it is possible to freely adjust the amount that simulates the two parameters of blood volume and oxygen saturation.

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

【図1】一実施例を概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment.

【図2】同実施例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing the same embodiment.

【図3】同実施例で用いる測定部を詳細に示す断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail a measuring unit used in the same example.

【図4】同実施例の動作を示すタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the embodiment.

【図5】第2の実施例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a second embodiment.

【図6】他の測定部の例を示す図であり、(A)は概略
斜視図、(B)は測定される断層像を示す図である。
6A and 6B are diagrams showing an example of another measuring unit, FIG. 6A is a schematic perspective view, and FIG. 6B is a diagram showing a tomographic image to be measured.

【図7】第3の実施例を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment.

【図8】第4の実施例を示す図であり、(A)は概略構
成図、(B)は得られる断層像を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment, (A) is a schematic configuration diagram, and (B) is a diagram showing a tomographic image to be obtained.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,2a〜2d ポンプ 4 流路 6 光吸収体液供給部 8 ガス交換部 10,10a,10b 測定部 14 酸素モニタ 16 酸素モニタのプローブ 42,42a,42b,42c 細いチューブ 2, 2a to 2d Pump 4 Flow path 6 Light absorber liquid supply part 8 Gas exchange part 10, 10a, 10b Measuring part 14 Oxygen monitor 16 Oxygen monitor probe 42, 42a, 42b, 42c Thin tube

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 送液ポンプを備えた流路に沿って、光吸
収体液を供給する光吸収体液供給部、及び生体測定装置
の検出部による測定がなされる測定部を少なくとも備
え、その測定部は透明液もしくは光散乱体溶液が充填さ
れ又は流通する容器内に多数の細いチューブが配置さ
れ、そのチューブ内を光吸収体液が流れ、そのチューブ
の外部の光散乱体溶液とそのチューブ内の光吸収体液と
が互いに混ざらないようにしたものであることを特徴と
する生体測定装置検定用ファントム。
1. At least a light absorption body liquid supply unit for supplying a light absorption body liquid and a measurement unit for performing measurement by a detection unit of a biometric apparatus are provided along a flow path provided with a liquid supply pump, and the measurement unit is provided. Is a container filled with or circulated with a transparent liquid or a light-scattering solution, and a number of thin tubes are placed in the tube.The light-absorbing solution flows inside the tube, and the light-scattering solution outside the tube and the light inside the tube A phantom for certifying a biometric device, characterized in that it does not mix with the absorbent fluid.
【請求項2】 前記光吸収体液供給部は光吸収体濃度の
異なる液を収容する複数の容器と、各容器の液を混合し
て所定濃度の光吸収体液とする濃度調節機構とを備えて
いる請求項1に記載の生体測定装置検定用ファントム。
2. The light absorber liquid supply section comprises a plurality of containers for containing liquids having different light absorber concentrations, and a concentration adjusting mechanism for mixing the liquids of the respective containers to obtain a predetermined concentration of the light absorber liquid. The phantom for biometric device verification according to claim 1.
【請求項3】 送液ポンプを備えた流路に沿って、前記
測定部に供給される光吸収体液の酸素飽和度を調節する
ガス交換部をさらに備え、そのガス交換部はガス交換槽
とその中に配置された多数の通気性チューブを備え、そ
の通気性チューブの内側又は外側を光吸収体液が流れ、
その通気性チューブの外側又は内側において所定の酸素
分圧に調整された混合ガスがその通気性チューブの壁面
を通して光吸収体液と接触するものである請求項1に記
載の生体測定装置検定用ファントム。
3. A gas exchange section for adjusting the oxygen saturation of the light absorber liquid supplied to the measurement section is further provided along a flow path provided with a liquid feed pump, and the gas exchange section is a gas exchange tank. With a number of breathable tubes disposed therein, the light absorber fluid flowing inside or outside the breathable tubes,
The phantom for assaying a biometric device according to claim 1, wherein the mixed gas adjusted to have a predetermined oxygen partial pressure on the outside or inside of the breathable tube comes into contact with the light absorber fluid through the wall surface of the breathable tube.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009072267A (en) * 2007-09-19 2009-04-09 Koken Co Ltd Living body model, pseudo-biological information generator using the model, and living body simulator using the generator compatible with pulse oximeter
JP2014193376A (en) * 2008-07-09 2014-10-09 Baxter Internatl Inc Dialysis system having inventory management including online dextrose mixing
WO2020100370A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 株式会社島津製作所 Phantom device for optical brain function measurement device

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