JPH09503856A - 血中の物質濃度を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 血中の物質、特にヘモグロビン、オキシヘモグロビン及び（又は）診断用染料の濃度を測定する装置を提案する。光源（１２、３０、４０）は少なくとも１種の波長の領域で光を放射し、その光は光学カプラー（５０）及びこれに連結する光学波動ガイドを経て血中を通過する。血液から放出された光はカプラー（５０）を通って光検知器（６０、７０）を通過し、その出力シグナルは血液を離れる光の強度に基づいて必要な濃度を測定する判定装置を通過する。光検知器は少なくとも２種の光波長領域で光を検知し、その１つはその濃度が測定されるべきでる物質の蛍光波長に相当し、他方は血中に存在する少なくとも１つの他の物質の蛍光波長に相当する。光源（３０、４０）からの光の波長領域は、特異的に光検知器（７０、６０）によって検知される光の波長領域と区別される。判定装置は予め経験上決められた関数に基づいて血中の必要な物質濃度を算定する。この際、この関数には測定すべき物質の蛍光強度及び少なくとも１つの他の物質の蛍光強度が、特にこれらの強度の多次元パワーシリーズにしたがって含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 血中の物質濃度を測定するための装置 本発明は血中の物質濃度を測定する、特に請求の範囲１の概略部分によればヘ モグロビン、オキシヘモグロビン及び（又は）診断用染料を測定する装置に関す る。 このタイプの装置は、血液の酸素飽和、すなわち血中のオキシヘモグロビン濃 度とヘモグロビン全濃度の割合、血中のヘモグロビン総濃度、及び（又は）血中 の診断用染料の濃度の測定に特に使用される。この染料は、たとえば濃度を生体 内又は試験管内測定することができる心臓出力測定サーモダイ法中で使用される 。 この装置は、ドイツ特許第２，７４１，９８１号明細書、米国特許第４，７７ ６，３４０号明細書、Ａ．ジーン(Gene)等、“Measuring Oxygen Saturation an d Hematocrit Using a Fiber Optic Catheter”及びH．クレンプト(Klempt)等“ A Fiber Optic System for Continuous Measuremont of O₂ Saturation and for Determining Cardiac Output with the Dye Dilution Technique”，the Journ al Kardiol 66，第２５７頁〜第２６４頁（１９７７）から知られている。 これらの公知の装置は、透過又は反射測定の原則に従って使用される。この場 合光源からの光は血液サンプル中に照射され、血液から透過又は反射によって伝 達された光の割合を測定する。測定に使用される照射光及び透過光の波長は同一 である。オキシヘモグロビン、ヘモグロビン及び診断用染料濃度の値を照射光及 び透過光又は反射光の強度割合から決定する。測定を、この場合試験管内で特別 の測定セルを用いて行うか又は血管内に直接光ファイバーを用いて、すなわち生 体内で行う。 測定結果の対応する評価によって、値をオキシヘモグロビン割合と全ヘモグロ ビン割合の間の比率に関して測定することができ、全容量中の赤血球の割合、す なわち希釈度合いを測定することができる。 零点移動及び環境光からの影響を除くために、光を好ましくは波動で放つ、す なわち測定を短時間間隔でくり返し行う。測定結果は血液サンプルを通る光軌道 の長さによって左右され、測定をいくつかの異なる決められた波長の光を用いて 行う。このことを行うために、ドイツ特許第２，７４１，９８１号明細書から公 知の装置は、反射測定法に従って３つの波長で２つの光ファイバーを有するカテ ーテルを用いて操作され、米国特許第４，７７６，３４０号明細書から公知の装 置は、反射測定法に従って２つの波長でかつ３つの光ファイバーを有するカテー テルで操作される。 これらの公知の装置の欠点は、一方で試験管内測定の間、関連する労働賃金の ゆえに、測定を本質上より長い時間間隔でしか行えず、光学的試験管内測定法に よる装置が必要な測定精度を達成するために溶血された血液サンプルの透過率を 測定するという事実のゆえに、そして酸素部分圧の測定及び血液分析器中で血液 プラズマの電解質濃度の測定が溶血によって乱されるであろうという事実のゆえ に、光学測定法は常に血液分析器に結びつけられないことにあり、その故に異な る装置で別個のサンプルを用いる２つの測定が、血液セルの酸素飽和及び血液プ ラズマの酸素部分圧を測定するのに必要である。 生体内測定で透過及び反射は、他の物質によって、たとえば周囲の組織、血管 及びカテーテルチップ上のフィブリン析出物によって左右される。この方法で影 響を受ける測定は、極端な場合でしか誤った測定として確認できないので、実験 室での測定に比較して血管中のカテーテルの極めて正確な配置及び一定の再検量 が必要である。これは極めて高いコストに結びつく。かくして、米国特許第４， ７７６，３４０号明細書から公知の装置によるヘモグロビン測定は、測定値が他 の測定値の相互の感度の修正にしか使用されないほどの大きい許容差を有してい る。更に反射及び透過の測定は、診断用染料によって、たとえば医薬にしばしば 使用される８００ｎｍの吸収ピークを有するダイインドシアニングリーンによっ て大いに左右される。これは、診断用染料の及び酸素飽和の濃度、すなわちオキ シヘモグロビン濃度及びヘモグロビン濃度の同時の測定が不可能であるという事 実をもたらす。結局、医療中に挿入されるカテーテルが安全性の理由から一度し か使用されない。２又は３個の光ファイバーを有する通常のファイバーオプティ ックカテーテルの高いコストのゆえに、可能な適用は明らかに限られ、２又は３ 個の必要な光ファイバーのゆえに、反射- 及び透過測定のためのカテーテルは大 きい直径を有する。このことは小さい血管中でこれを使用することができないこ とを示す。 照射光に比して低い測定シグナル強度のゆえに、透過光ファイバーから受容光 りした効果がある。対応する測定誤差を避けるために、カテーテルの製造でこれ らすべてが同一の光学挙動を有することを監視しなければならない。光透過に対 して境界面上で生じる逆反射のゆえに、別個の光ファイバーが放出及び受容に必 要となるので、更にこれらはカテーテルチップ上で相互に正確に位置していなけ ればならない。これは、ヘマトクリット補正に関する米国特許第４，７７６，３ ４０号明細書による装置中で正確に定められた距離にある３つの光ファイバーが 必要であることを意味する。これに関連する製造コストは極めて高い。 器官の特定の状態、特異的に生体上で器官の酸化- 還元状態を測定するために スペクトルが異なる波長を有する２つの光源、たとえばＵＶ及びＩＲ光源を使用 し、一方で器官中でＵＶ光によって生じる蛍光及び器官から反射される他の光源 の光、たとえば他方で反射赤外パルスを、判定装置で出力シグナルを用いて２つ の別個の受容器に発信する。蛍光シグナルと透過シグナルの間の比率及び反射赤 外シグナルと透過シグナルの間の比率を見い出した後に、対応する比率シグナル は、判定装置のコンピューター中にある。これは一定の方程式に従って確認すべ き器官の酸化還元状態を測定する。 蛍光の測定強度が反射シグナルの形で対照シグナルを用いて評価される理由は 、蛍光が一般に蛍光物質の濃度と励起光強度にしか依存しないことにある。しか し全血中での測定で励起光及び蛍光は、複雑な方法で吸収及び散乱によって左右 される吸収及び散乱は血液の組成、特にヘモグロビン含有量による。測定された 蛍光強度はそれ故に主パラメーターに非線状で依存し、ヘモグロビン含有量に大 いに依存する。更に蛍光強度は、血中の他の物質の濃度によってより小さい程度 で左右される。したがって全血中での測定で、ヘモグロビン含有量を少なくとも 考慮せずに、励起光強度に対する比率で測定蛍光強度を決めるのは不十分である 。これを行うために、付加的な反射シグナルを使用した場合、ドイツ特許公開第 ３２１０５９３号公報による場合の様に、この反射シグナルは蛍光シグナルと同 様にヘモグロビン濃度への依存性を有していなければならないが、測定すべき物 質の濃度への依存性を有していない。したがって蛍光シグナルと反射シグナルと な透過及び反射測定で観察することができる同一の問題が生じる。光ファイバー の末端での寄生反射（ｐａｒａｓｔｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が誤った測定 を生じうる反射強度に未変化で適用される。この寄生反射をフィルターによって 除くことができない。むしろ高価な測定器がこのために必要である。 これに対して本発明の目的は、請求の範囲１の概略部分に記載した装置を発明 することにあり、これは血中の物質濃度を高い精度でかつ低い妨害感受率（ｉｎ ｔｅｒｆｅｎｃｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）で測定することができる。 本発明による装置を用いれば、特に血中のヘモグロビン及びオキシヘモグロビ ンの含有量並びに診断用染料の濃度の連続的測定を可能にする。この装置で測定 誤差は血中に存在する診断用染料によって避けられるので、血液系中で指示薬と しての診断用染料の使用は制限されない。本発明によればこの目的は請求の範囲 の特徴部分に示された新規事項によって達成される。 本発明の装置で、血中の他の物質への蛍光シグナルの依存性、特にヘモグロビ ン依存性を修正するために、少なくとも１個の第二蛍光シグナルを使用し、これ は測定すべき物質に対応する蛍光シグナルと十分に異なる挙動を測定すべき物質 の濃度に関して有する。蛍光シグナルがヘモグロビン濃度に関しても異なる挙動 を有する場合、これも測定することができる。 蛍光のみを測定及び判定する他の利点は励起光、すなわち血中に照射される光 の及び血液によって透過される測定- 及び蛍光- 光線の異なる波長にある。この 方法で同一光ファイバーを経てカテーテル中で励起光と測定光を透過することが でき、この際、透過経路の境界面上に反射して戻るかつ周囲から反射された励起 光を、適当なフィルターを用いて判定装置中で測定すべき蛍光から分離すること ができる。第二又は第三光ファイバーは不必要であるので、その正確な位置づけ のコストは除かれる。 本発明の装置は、極めて小さいカテーテル直径を有するコスト的に好都合なカ テーテルを使用することができるという別の利点を有する。 これは取扱いを簡単にし、患者への負担を軽減する。小さい直径のカテーテル 、特にたった１個の光ファイバーのカテーテル中に、カテーテルチップのまわり の測定に必要な血液容量は極めて少ないので、測定は極めて小さい血管中でも行 うことができる。 試験管内測定の場合、測定セル及び必要なサンプル容量を極めて少量で選ぶこ とができる。血液サンプルが測定によって変化されないので、測定装置を通常の 血液ガス分析器の上流と連結することができる。この方法でもっとも重要な血液 パラメーターの測定は、１つの血液サンプルを用いて及び１つの測定方法で行う ことができる。 本発明の装置の特に好ましい実施態様及び従属部分は、請求の範囲２ないし７ の主要事項である。 １つの特に好ましい本発明の実施態様を、適切な図面を用いて以下に詳述する 。 図１は、本発明の装置の実施態様のブロック線図を示す。 図２は、図１に示された実施態様に対する２個の光ファイバーを有するカテー テルのカテーテルチップの横断面図を示す。 図３は、図１に示された実施態様に対する１個の光ファイバーを有するカテー テルのカテーテルチップの横断面図を示す。 図４は、１個の光ファイバー及びコネクターを有する簡単なカテーテルの形態 を示す。 図５は、本発明の装置の実施態様の光学部分の平面図を示す。 図６は、本発明の装置お実施態様の光学部分の側面図を示す。 図７は、酸素化された及び脱酸素化された血液に関してその波長に対する蛍光 強度をグラフ中に示す。 図８及び９は、異なるヘモグロビン含有量及び異なる波長で酸素飽和に対する 蛍光強度をグラフ中に示す。 図１０は、診断用染料インドシアニングリーン含有及び不含血液に関して波長 に対する蛍光強度をグラフに示す。 図１１は、酸素化された及び脱酸素化された血液に関して血中のインドシアニ ングリーン濃度に対する蛍光強度をグラフに示す。 ブロック線図（図１）に示された本発明の装置の実施態様は、本質的に全測定 系列をコントロールするシーケンスコントロール１１から成る。シーケンスコン トロール１１は、フラッシュランプドライバー１２をコントロールし、このドラ イバーは励起フィルター装置４０を経て光ファイバーカプラー装置５０で出力光 を有するフラッシュランプ装置３０に連結する。フラッシュランプドライバー１ ２、フラッシュランプ装置３０及び励起フィルター装置４０は光源を形成し、こ れはフィルター装置４０の領域によって測定される少なくとも１つの一定の波長 の領域で光を放出する。 カプラー装置５０からの光は、測定すべき血液サンプルへカテーテル２０の光 ファイバーを経て伝わり、血液サンプルから透過した光は、カプラー装置５０及 び放射光フィルター装置６０を経てプログラム増幅器６０にある出力シグナルを 有する光検知装置７０によって及び判定装置１６で二重スロープインテグラー１ ４及びタイムカウンター１５を経て捕らえられる。二重スロープインタグレター １４及び判定装置１６を、プログラム増幅器１３を判定装置１６で駆動しながら 、シーケンスコントロール１１によって同様に駆動する。 図１に示した実施態様で、励起フィルター装置４０及び放射光フィルター装置 ６０は、検知器７０が測定すべき濃度を有する物質の蛍光波長に相当する波長を 有する光を捕らえる様に夫々選択され、その際励起フィルター装置４０によって 固定された励起光の波長領域を蛍光波長領域から分離する。 ヘモグロビン及びオキシヘモグロビンの含有量を測定するために、４８５ｎｍ 及び６４０ｎｍでの血液の蛍光を使用することができる。その時励起光の波長は 、たとえば３７０ｎｍである。染料インドシアニングリーンは本質的に蛍光測定 に影響を与えない。染料濃度それ自体を測定するために、８３０ｎｍでの診断用 染料の蛍光を使用することができる。この際励起光はたとえば７４０ｎｍの波長 を有する。 血液の酸化度合によるこの蛍光測定の図１１から明らかな最小の影響を、修正 することができる。 図２に示されたカテーテル２０の実施態様で、励起光と放射光又は蛍光に関し て２つの光ファイバー２１及び２２がある。光ファイバー２１，２２は、接着剤 ２４を経てカテーテルクラッドホース２５中にある。光ファイバー２１からの励 起光は、たとえば蛍光を発する赤血球２６に投射され、その蛍光を光ファイバー ２２、カプラー装置５０及びフィルター装置６０によって測定及び判定のために 検知装置７０に供給される。 図３に示されたカテーテルの実施態様で、単一の結合光ファイバー２３を備え 、励起光及び放射光を導く。 図４中に示した様に光ファイバーカテーテル２０は、光ファイバーコネクター ２７上に固定ロック２８を備え、図５及び６に示した装置の光学部分のコネクタ ーサンセント７６に連結する。 特に図５及び６中に示した様に、光学部分は波長３７０ｎｍの励起光に対して フラッシュランプ３１及び反射鏡３３及び波長７４０ｎｍの励起光に対してフラ ッシュランプ３２及び反射鏡３４を有するフラッシュランプ装置３０から成る。 フラッシュランプ装置３０とカプラー装置５０の間に光学シール３５があり、フ ラッシュランプ装置３０はハウジング３６及びカバー３７によって囲まれる。励 起フィルター装置４０は、波長３７０ｎｍの励起光に対してフィルター４１及び 波長７４０ｎｍの励起光に対してフィルター４２から成る。 フィルター４１及び４２を経て生じる光は、カテーテル連結用光ファイバー５ １、光ファイバーカップリング５２、波長７４０ｎｍの励起光のための光ファイ バー５３、波長３７０ｎｍの励起光のための光ファイバー５４、波長４８５ｎｍ の放射光のための光ファイバー５５、波長８３０ｎｍの放射光のための光ファイ バー５７を有するファイバー光カプラー装置５０中にある。カプラー装置５０は ハウジング５８及びカバー５９によって囲まれる。 放射光フィルター６０は、波長４８５ｎｍの放射光のためのフィルター６１、 波長６４０ｎｍの放射光のためのフィルター６２、波長８３０ｎｍの放射光のた めのフィルター６３から成る。 検知装置７０は結局波長４８５ｎｍの放射光のための検知器７１、波長６４０ ｎｍの放射光のための検知器７２、及び波長８３０ｎｍの放射光のための検知器 ７３から成る。検知器及びコネクターは検知装置７１とカプラー装置５０との間 に光学シール７５があるハウジング７４中に収容される。スプリングロックと７ ７と呼び、ハウジング中の検知器の接着部を７８と呼ぶ。 本発明の装置の上記実施態様で、他の変更を行うことができる。たとえばフィ ルターの光格子、モノファイバーカテーテル、二重ファイバーカテーテル、測定 セル又は他の光源を備えることができる。 次に本発明の装置の上記実施態様がどの様に作動するか説明する。 通常のように光ファイバーカテーテル２０が測定のために血中に入れられ、た とえばイメージセンサーを経て位置を確かめた後に、その光ファイバーコネクタ ー２７によって装置の光学部分のコネクターコンセント７６に連結する。 フラッシュランプ３１又は３２によって放たれた弱いパルスを、関連する反射 鏡又は楕円鏡３３又は３４によって対応する光ファイバー５４又は５３に集める 。フィルター４１又は４２は各々３７０ｎｍ又は７４０ｎｍの励起光波長領域に 放出された光のスペクトルを制限する。光パルスは、光ファイバーカプラー５２ からカソード接続５１のための光ファイバー及びカテーテル２０の光ファイバー ２１又は２３を経て血中に透過される。 血中に放出された励起光は、波長４８５ｎｍ、６４０ｎｍ及び８３０ｎｍ夫々 で蛍光を発する。それらの強度は、ヘモグロビン、オキシヘモグロビン及び診断 用染料の含有量、すなわちこれらの物質の濃度に依存する。これらの光シグナル は光ファイバー２２，２３及び５１を通って光ファイバーカプラー５２に伝わり 、そこから光ファイバー５５〜５７に分配される。放射フィルター６１，６２及 び６３は、励起光、周囲の光及び他の蛍光シグナルを測定すべき蛍光シグナルか ら分離する。フィルターされた光シグナル（フィルター６１：４８０〜５３０ｎ ｍ、フィルター６２：６２０〜６８０ｎｍ、フィルター６３：８３０ｎｍ）を光 検知器７１，７２，７３によって電気シグナルに変換し、増幅器１３及びデジタ ル変換器によって増幅後、判定装置１６に送られる。補正曲線又は対応するアル ゴリズムを用いて血中のオキシヘモグロビン含有量又は酸素飽和、ヘモグロビン 含有量及び染料濃度を測定する。この目的に必要な励起波長間の切換えはシーケ ンスコントロール１１によってもたらされる。 図７及び１０に於て、蛍光シグナルの強度を波長に対してグラフにプロットし 、図７は、３７０ｎｍの弱い波長で励起した場合、酸素化された及び脱酸素化さ れた血液に関する蛍光を示し、図１０は波長７４０ｎｍの光で励起した場合、診 断用染料インドシアニングリーンの存在及び不在下に血液からの蛍光を示す。図 ８及び９は、酸素飽和に基づいて異なるヘモグロビン濃度に対して波長３７０ｎ ｍの光で励起した場合、４８５ｎｍ及び６４０ｎｍで生じる血液からの蛍光を示 す。図１１は、夫々染料濃度に基づいて酸素化された及び脱酸素化された血液に 対して波長７４０ｎｍの光で励起した場合、８３０ｎｍで生じる、血中の診断用 染料インドシアニングリーンの蛍光を示す。 蛍光シグナルは、励起光の強度に対して極めて小さいので、特別な測定をシグ ナル品質を改良するために準備しなければならない。フラッシュランプ３０を用 いたことによって、励起光の極めて高い強度を一時的に得ることができる。フィ ルター装置４０及び６０は、振動領域を極めて急速に制限するのが好ましい。前 述の実施態様に於て、干渉ハンドパスフィルターを使用する。その代りに光格子 も使用することができるか、フィルターを適当に限定されたスペクトル領域（レ ーザー）を有する光源又は検知器によって置き換える又は補強することもできる 。測定値習得は、集積挙動のゆえに妨害を抑制する。 励起光の夫々の波長に関して、１つのフラッシュランプドライバー１２、１つ のフラッシュランプ３０及び１つの励起フィルター４０がある。放射光、すなわ ち蛍光の夫々の波長に関して、１つの放射フィルター６０、１つの検知器、１つ のプログラム増幅器１３、１つのインテグレータ１４及び１つのタイムカウンタ ー１５夫々がある。測定法の開始時、インテグレータ１４は、予めゼロ電位に戻 される。検知器７１〜７３からの増幅シグナルを、励起なしに短時間（たとえば １ｍｓ）で下方へ集積する。最初のランプ３１を発光させ、検知器シグナルを均 一に長時間励起しながら上方へまとめる。その後下方への集積を一定の対照電圧 を用いて再び行う。タイムカウンター１５は、ゼロ電位に達するまでの必要な時 間を測定する。この測定時間を、判定装置１６に透過し、対応する蛍光に比例す る。処理を同一方法で、第二励起、すなわち第二励起光波長を有する励起光を用 いて続ける。１つの測定サイクルが終了後、４８５ｎｍ、６４０ｎｍ及び８３０ ｎｍでの蛍光強度は判定装置中でデジタル形で存在する。更に２つの光ファイバ ーを有するカテーテルで、反射強度は６４０ｎｍでも測定することができる。前 記測定サイクルを、たとえばおおよそ１００ｍｓごとにくり返す。 カテーテル２０を使用する前に、夫々測定された強度に関して公知の性質を有 するサンプルで補正することによって、比較値Ｆｖ４８５、Ｆｖ６４０、Ｆｖ８ ３０を測定し、取っておく。サンプルは対照血液サンプルであるが、衛生的理由 から血液に類似する蛍光挙動を有する適当な合成物質で補正された装置が好まし い。次の判定のために、実際に測定された値Ｆｍ４８５、Ｆｍ６４０及びＦｍ８ ３０を測定し、適切な比較値によって割って相対強度に変換する。生じた値Ｆ４ ８５は、ヘモグロビン濃度によってほとんど左右され、生じた値Ｆ６４０は酸素 濃度によってほとんど左右され、生じた値Ｆ８３０は診断用染料の濃度によって ほとんど左右される。 測定すべき濃度を有する物質の測定された蛍光強度はヘモグロビン濃度及び血 中の他の可能な物質の濃度に依存し、この他の物質は測定を目的とする物質を妨 害し、測定すべき物質の濃度蛍光特性と異なる特性を有しているので、この方法 で生じる測定値を、測定すべき濃度を有する物質をこの方法で生じる血中の少な くとも１つの他の物質の値と共に、たとえばヘモグロビン濃度に左右される値と 共に経験上決められた関数に従ってこれらの値を相互に参照してコンピューター 処理する。 一定の濃度を有する妨害物質を検量によって別に除くことができる。 測定すべき濃度を有する物質の値は血中の少なくとも１個の他の物質の値と関 係があるという所望の関数を、公知の濃度を有するサンプルの測定によって実験 により決定する このために、多項関数アプローチが提案される。この際知られていないパラメ ーター、すなわち未知の濃度値を多次元パワーシリーズ（ｐｏｗｅｒ ｓｅｒｉ ｅｓ）系中でたとえば相対強度から第二オーダー配列までのパワーシリーズを用 いて算定する： Ｙ＝ａ＋ｂ（Ｆ４８５）＋ｃ（Ｆ６４０）＋ｄ（Ｆ８３０）＋ｅ（Ｆ４８５）² ＋ｆ（Ｆ６４０）²＋ｑ（Ｆ８３０）²＝ｈ（Ｆ４８５）（Ｆ６４０） ＋ｉ（Ｆ６４０）（Ｆ８３０）＋ｋ（Ｆ８３０）（Ｆ４８５） この場合、Ｙはヘモグロビン濃度、酸素飽和又は診断用染料の濃度を意味する 。定数ａないしｋはそれぞれのパラメーターに対して異なり、装置のタイプ、カ テーテルのタイプ及び検量装置の各組み合わせに関して一度測定しなければなら ない。測定精度の改良のために、より高いオーダーのパワーシリーズを使用する ことができる。 以下に定数の１回測定法を、診断用染料を考慮しないで、すなわち８３０ｎｍ の蛍光を使用しないで簡単なサンプルを用いて記載する。この前提下で第一オー ダーのパワーシリーズを使用する： Ｙ＝ａ＋ｂ（Ｆ４８５）＋ｃ（Ｆ６４０）＋ｄ（Ｆ４８５）（Ｆ６４０） ４８５ｎｍの相対蛍光シグナルＦ４８５及び６４０ｎｍの相対蛍光シグナルＦ ６４０を前記の方法で測定する。更に、酸素飽和ＳＯ及びヘモグロビン濃度Ｈｂ を他の公知の測定法で測定する。双方の蛍光シグナルはヘモグロビン濃度Ｈｂ及 び酸素飽和ＳＯに依存する。図７は、増加する酸素飽和に関して６４０ｎｍで上 昇する蛍光シグナル及び４８５ｎｍで下降する蛍光シグナルを示す。図８及び９ は増加するヘモグロビン濃度で下降する蛍光シグナルを示す。 これらの前提下で、それぞれ最大及び最小の測定すべき酸素飽和及びヘモグロ ビン濃度と４つのパラメーターの組み合わせに関して、Ｆ４８５、Ｆ６４０、Ｈ ｂ及びＳＯからのそれぞれ１つのデータ記録を測定する。各データ記録をＨｂ及 びＳＯに対する２つのパワーシリーズに使用することができるので、それぞれ４ つ方程式がパワーシリーズ４つの未知のａ，ｂ，ｃ及びｄに関して得られる。こ の方程式システムを解くことができる。 下記の例のデータ記録から： Ｈｂ＝１０g/dl，ＳＯ＝０％，Ｆ４６５＝０．８４，Ｆ６４０＝０．２３ Ｈｂ＝１０g/dl，ＳＯ＝１００％，Ｆ４６５＝０．５６，Ｆ６４０＝１．０３ Ｈｂ＝２０g/dl，ＳＯ＝０％，Ｆ４６５＝０．７７，Ｆ６４０＝０．１５ Ｈｂ＝２０g/dl，ＳＯ＝１００％，Ｆ４６５＝０．４３，Ｆ６４０＝０．８５ つぎの値が得られる： ＳＯ＝48- 78（F485）+ 126(F640) - 59（F485）（F640） Ｈｂ＝16- 184(F485)+ 162(F640) + 204（F485）（F640） より高いコストであるが改良された精度と結びつく第二の可能性は、所望の測 定領域での多数のデータ記録を測定すること及び最小の平方誤差（ｅｒｒｏｒ ｓｑｕｒｅｓ）法で最良のこれに適する定数を算定することにある。 測定すべき物質濃度を得るために、測定された相対蛍光シグナルを相互に参照 しなければならない関数を一度測定する場合、すなわち前記の定数ａ，ｂ，ｃ及 びｄ又はａないしｋを第三蛍光シグナルを参考にして測定する場合、後続の測定 の測定値をこの関数の使用下に判定することができる。 前記例は生体内測定の装置に関する。試験管内測定の装置で光を、光源から直 接、すなわち光ファイバーなしに血液サンプル中に照射し、血液サンプルから光 検知器によって受容することができる。このために、カプラー装置５０の代わり に測定セルが配置される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クノール・ラインホルト ドイツ連邦共和国、デー‐81675 ミュン ヘン、キルヒェンストラーセ、88 (72)発明者 メーゲルライン・マルクス ドイツ連邦共和国、デー‐81675 ミュン ヘン、キルヒェンストラーセ、88

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１種の波長領域で光を血中に照射する光源、 血液から発する光を捕らえる光検知器、及び 血液から発する光の強度から測定される濃度を測定する判定装置 を用いて、血中の物質の濃度、特にヘモグロビン、オキシヘモグロビン、及び （又は）診断用染料の濃度を測定するための装置に於て、 つはその濃度が測定されるべき物質の蛍光波長に相当し、他方は血中で少なく ，４０）から発する光の波長領域と、光検知器（７０，６０）によって捕らえら れた光の波長領域をスペクトル的に区別し、そして判定装置は血中の測定すべき 物質濃度を予め経験上決められた関数に従って算定し、この関数には測定すべき 濃度を有する物質の及び少なくとも１種の他の物質の蛍光強度が含まれることを 特徴とする、上記装置。 ２．血中の測定すべき物質濃度が算定され際に従う関数は、経験上決められたパ ワーシリーズ（ｐｏｗｅｒ ｓｅｒｉｅｓ）の構成要素の定数を有する蛍光強度 の多次元動力系である、請求の範囲１記載の装置。 ３．血管中に位置し、光カプラーを経て一方で光源（３０，４０）と、他方で光 検知器（６０，７０）と連結するファイバーオプティック装置を有するカテーテ ル（２０）によって特徴づけられる、請求の範囲１又は２記載の装置。 ４．光源（３０，４０）はランプ（３０）とフィルター装置（４０）とから成り 、このフイルター装置はランプ（３０）と光カプラー（５０）の間にある、請求 の範囲１，２又は３のいずれかに記載の装置。 ５．光検知器（７０，６０）は検知装置（７０）とフィルター装置（６０）から 成り、このフイルター装置は検知器装置（７０）と光カプラー（５０）の間に位 置する、請求の範囲１，２，３又は４のいずれかに記載の装置。 ６．ランプ（３０）は、フラッシュランプドライバー（１２）を経て点灯される フラッシュランプである、請求の範囲１ないし５のいずれかに記載の装置。 ７．光源の光の波長はヘモグロビン及びオキシヘモグロビンの濃度測定に対して 約３７０ｎｍ、診断用染料濃度測定に対して約７４０ｎｍであり、検知器（６０ ，７０）によって捕らえられる光の波長はヘモグロビン、オキシヘモグロビン及 び診断用染料夫々の濃度測定で約４８５ｎｍ、６４０ｎｍ及び８３０ｎｍである 請求の範囲１ないし６のいずれかに記載の装置。