KR910002652B1 - 간 기능 검사 장치 - Google Patents

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KR910002652B1
KR910002652B1 KR1019880014750A KR880014750A KR910002652B1 KR 910002652 B1 KR910002652 B1 KR 910002652B1 KR 1019880014750 A KR1019880014750 A KR 1019880014750A KR 880014750 A KR880014750 A KR 880014750A KR 910002652 B1 KR910002652 B1 KR 910002652B1
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마사히꼬 간다
구니오 아와즈
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스미또모 덴끼 고교 가부시끼가이샤
나까하라 쯔네오
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/42—Detecting, measuring or recording for evaluating the gastrointestinal, the endocrine or the exocrine systems
    • A61B5/4222—Evaluating particular parts, e.g. particular organs
    • A61B5/4244—Evaluating particular parts, e.g. particular organs liver
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence

Abstract

내용 없음.

Description

간 기능 검사 장치
제1도 내지 제4도는 본 발명에 사용되는 생체 캬리브레이션의 원리를 설명하기 위한 도면.
제5도는 본 발명이 1실시예의 구성을 도시하는 개략적인 블럭도.
제6도는 피측정물의 소정의 광로내를 통과한 후에 있어서 파장 λ1,λ2의 광량을 검출하기 위한 타이밍도.
제7도는 제1도에 도시된 RAM에 기억되는 데이타를 도시하는 도면.
제8a도 내지 제8d도는 본 발명의 1실시예의 구체적인 동작을 설명하기 위한 플로우도로서, 제8a도는 데이타 샘플 서보 루우틴도.
제8b도는 캬리브레이션 모드도.
제8c도는 초기 설정 모드도.
제8d도는 측정 모드도.
제9도 내지 제12도는, 제5도에 도시한 표시부의 표시예를 도시하는 도면.
제13도는 본 발명에 의해 측정되는 특정 색소의 소실 곡선의 1예를 도시하는 도면.
제14a도는 본 발명에 의한 소실 곡선과 혈장 소실율과 15분 정체율과의 관계를 도시하는 도면.
제14b도는 본 발명에 의해 측정된 L1, L2와 2회의 캬리브레이션 커브를 도시하는 도면.
제15도는 본 발명에 의해 측정된 L1, L2를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
13 : 수광 소자 14 : 프리 앰프
15 : 생체 조직 23 : 타이밍 회로
31 : 데이타 랫치
본 발명은 간기능 검사 장치에 관한 것으로, 특히 선택적으로 간장에 의해 섭취 및 배설되는 특정 색소를 혈액중에 주입하여 그 혈장 소실율과 정체율을 측정하여, 간기능 검사 진단을 하기 위한 측정 처리를 자동적으로 하도록 하는 간기능 검사 장치에 관한 것이다.
간기능을 검사 진단하기 위한 종래의 혈장 소실율과 정체율의 측정법은, 특정한 색소로서 인도시아닌그린(이하, ICG라 칭한다)을 사용해서 채혈에 의해 측정하는 방법을 사용하고 있었다.
이 방법에 의하면, ICG를 피검자에 정맥주사한 후, 주사후 5분, 10분, 15분의 3회 채혈이 행해지고, 혈병의 응축을 기다려 혈청이 분리되고, 분광광도계를 사용하고, 파장 805nm에 있어서 흡광도가 측정되고, 미리 얻은 검량선(ICG 혈중대응 농도 V, S 흡광도)으로부터, 5분, 10분, 15분 후의 혈청중의 ICG 농도가 구해지고, 이 농도 변화로부터 혈장 소실율과 정체율이 산출된다.
또한, ICG 주입량을 변화시켜서 혈장소실율을 수회 측정하여 간세포 기능 총량을 표시하는 지표 RMAX를 구하는 측정법도 최근 성하게 행해지게 되었다. 채혈하지 않고 혈장 소실율과 정체율을 측정하는 방법도 또한, 일본국 특허공개 소화 60-58649호 공보로 이미 제안되었다. 이 제안된 방법에 의하면, 체표면에서 광이 조사되고, ICG의 흡광 감도의 높은 파장의 광과, ICG 흡광 감도의 거의 없는 파장의 광이 생체에서 투과되고, 각각의 광량이 측정되고, 그 광량의 시간 변화(색소 소실 곡선)에서 혈장 소실율과 정체율이 구해진다.
처음에는 기술한 종래의 채혈법은, 주사후의 채혈시간을 정확하게 측정할 필요가 있다. 그러나, 실제의 검사에서는, 정도 좋게 측정되어 있지 않고, 간세포 기능 총량을 나타내는 지표 RMAX의 측정에는, 이론 적용에 있어서 측정 조작도 번잡했었다. 또한, 채혈에 의한 피검자로의 정신적, 육체적 부담이 컸다. 또다시 ICG 주입량을 변화시켜서 혈장 소실율을 수회 측정하여 구하는 지표 RMAX측정법은, 십수회나 채혈을 필요로 하고, 피검자의 부담은 더욱 커지는 문제가 있었다.
제 2에 기술한 일본국 특허공보 소화 60-58649호 공보에 개시되어 있는 채혈없이 측정하는 방법에 의하면, 실제로 센서를 생체에 장착한 경우, 혈관 압박에 의한 혈류 장해, 피측정물인 생체의 요동, 생체내의 맥동이나 생체 조직내의 혈액량의 변화(예를 들자면, 아암의 상하만으로 생체 조직 각부의 혈액량은 변화한다)등의 영향에 의해, 출력이 변동하고, 정확한 색소 소실 곡선을 얻을 수가 없다. 그 결과, 이 곡선에 의해 얻어지는 혈장 소실율과 정체율도 정확한 것이라 할 수가 없었다.
그런까닭에, 본 발명의 주목적은, 센서의 생체 장착시에 있어서 혈류 장해나 생체의 요동이나 생체내의 맥동이나 생체내의 혈액량의 변화의 아치팩트를 제거할 수 있고, 정확한 측정이 가능한 간기능 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명을 간단하게 말하면, 생체 조직의 혈액중에 투여되고 또한 간장에 의해 섭취 및 배출되는 특정한 색소에 흡광되는 파장의 제1의 광과 흡광되지 않은 파장의 제2의 광이 색체 조직에 조사되어, 생체 조직에서 얻어지는 제1 및 제2의 광에 대응하는 제1 및 제2의 광전 변환 신호가 복수회 샘플링되어, 특정 색소의 주입전과 주입후에 복수회 샘플링된 제1 및 제2의 광전 변환 신호에 포함되는 혈액중의 변동 성분에 의거하여, 제1 및 제2의 광전 변환 신호 사이에 있어서 제1 및 제2의 직선회귀식의 제1 및 제2의 계수가 결정되고, 특정 색소의 소정의 시간 사이에 있어서 복수회의 샘플링 신호로 결정된 제1 및 제2의 직선회귀식의 계수에 의거하여, 혈액중의 특정 색소 농도에 상관하는 값이 연산되고, 이 값에 의거하여 최소 2승법을 써서, 시간의 관수로서의 시뮤레이션관수로서의 계수가 구해지고, 그 계수에 의거하여 특정 색소의 혈장 소실율과 특정 색소의 소정의 시간에 있어서 정체율이 구해진다.
따라서, 본 발명에 따르면, 정확하게 특정 색소의 소실 곡선의 시간 관리가 가능해지며, 정확한 데이타가 얻어진다. 또다시, 종래의 채혈법에 의한 수점의 샘플이 아니고, 소실 곡선의 다수의 데이타로부터 혈장 소실이나 정체율을 구할 수가 있고, 데이타의 신뢰성이 향상한다.
본 발명에 의해 바람직한 실시예에서는, 특정 색소를 주입하여서부터 소정의 시간내로서, 특정 색소가 혈액중에 한결같이 분포한 시간 이후의 임의의 단시간내에서 제2의 계수가 결정된다.
또다시, 특정 색소의 주입전에 복수회 샘플링된 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 평균값을 CL1, CL2로 하였을 때,
logCL1=A1·logCL2+B1
의 연산식에 따라서, 직선회귀분석을 하여, 제1의 정수 A1, B1이 구해진다.
또한, 특정 색소를 주입하여서부터 소정시간 경과후에 복수회 샘플링된 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 평균값을 CL1', CL2'로 하였을 때, logCL1'=A2·logCL2'+B2의 연산식에 따라서 직선회귀분석을 하여, 제2의 정수 A2, B2가 구해짐과 동시에, logL0로 하여,
logL10=(A1·B2-A2·B1)/(A1-A2)
가 구해진다.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서서, 본 발명에 사용되는 생체 캬리브레이션의 원리에 대해서 설명을 한다.
제1도 내지 제4도는 본 발명에 사용되는 생체 캬리브레이션의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
특정 색소에 크게 흡광되는 파장 λ1의 광과 특정 색소에 흡광되지 않는 파장 λ2의 광의 생체 조직으로의 입사광량을 I1, I2로 하고, 생체 조직의 소정의 광로내를 통과한 후의 광량을 각각 L1, L2로한다. 특정 색소를 주입하였을 때의 입사광량 I1및 I2과, 통과광량 t1및 t2의 관계는 다음과 같이 된다.
logI1/L1=kg1·Cg·Vb+f1(Cb,Vb)+rt1…………………………………(1)
logI2/L2=f2(Cb,Vb)+rt2……………………………………………………(2)
상술한 제(1)식 및 제(2)식에 있어서 각 계수나 변수는 제1도에 도시되어 있다. 여기에서, f1, f2는 파장 λ1, λ2에 있어서 혈액의 특성에 의해 결정되는 관수이다.
한편, 특정 색소를 주입하기 전의 입사광량 I1,I2과 통과광량 L1,L2의 관계는 다음의 제(3)식 및 제(4)식으로 도시되어진다.
logI1/L1=f1(Cb,Vb)+rt1……………………………………………………(3)
logI2/L2=f2(Cb,Vb)+rt2……………………………………………………(4)
여기에서, 실제로 특정 색소를 주입하기 전의 통과광량 L1및 L2의 관계는, 제2도에 도시하는 바와 같이 측정되고, 제3도에 도시하는 바와 같이 리니어의 관계로 된다. 이것은, 센서를 생체에 장착하고, 생체내의 혈액량을 변동시켰을 때의 데이타이다. 이 리니어 리티는 재현성이 있으며, 더욱이 개인차가 없는 것이 확인되어 있다.
그런까닭으로, 상술한 제(3)식 및 제(4)식은, 다음의 제(5)식으로 표시된다. 이것은 제4도에 있어서 직선 ①으로 표시된다.
logL1=A1logL2+B……………………………………………………(5)
즉, 제(3)식 및 제(4)식을 사용하면,
logI1-{f1(Cb,Vb)+rt1}=A[logI2-{f2(Cb,Vb)+rt2}]+B………………(6)
로 표시된다. 여기에서, Cb는 샘플내의 혈액 농도이며, Vb는 샘플내의 혈액량이다.
다음으로, 특정 색소를 주입한 후의 제(1)식 및 제(2)식을 사용해서, 특정 색소의 농도와 샘플내의 혈액량과 측정 색소의 흡광 계수를 곱셈한 관수 C는 다음의 제(7)식으로 표시된다.
C=logL1-[AlogL2+B]……………………………………………………(7)
이 제(7)식에서 관수 C를 구하면 다음의 제(8)식으로 표시된다.
C=logI1-kg·Cg·Vb-f1(Cb,Vb)+rt1-A[logI2-{f2(Cb,Vb)+rt2}]-B………(8)
여기에서, 상술하는 제(6)식을 사용하면, 다음의 제(9)식으로 된다.
C=-kg·Cg·Vb ………………………………………………………(9)
그런까닭으로, 제3도에 도시된 생체 캬리브레이션 커브를 사용하면, 관수 C의 신호가 얻어진다.
그러나, 관수 C는, 계수 kg가 일정한데도 불구하고, 통상 생체내에서는, 각부의 혈액량 Vb이 시시각각으로 변화하고 있다고 생각되기 때문에, 생체에 일단 장착된 센서에 의해 만들어지는 소정의 샘플내의 혈액량 Vb이 변화하면, 그것에 비례하여 색소 농도가 동일한데도 불구하고, 특정 색소량도 변화한다. 이것을 모식화하면 제4도에 도시하는 바와 같이 된다.
제4도에 있어서, 직선①은 특정 색소 주입전의 캬리브레이션 커브를 나타내고, 직선②은 특정 색소 주입후에 있어서 임의의 단시간내에서의 캬리브레이션 커브를 도시하고 있다. 여기서, 직선 ②은 단시간내에서 캬리브레이션을 행하기 때문에, 특정 색소는 일정한거로 생각된다. 이때, 직선②을 제5식과 같이 생각하면, logL1=A2·logL2+B2로 나타내어진다. 직선 ①, ②의 커브의 교점 0은 허혈점으로 생각되어, logL10=(A1·B2-A2·B1)/(A1-A2)로 나타내어진다. 4도에 있어서, CH/CD=OG/OC =OE/OA=EG/AC로 되어, GH/EG=CD/AC이니까, kg·Cg·Vb1/Vb1=kg·Cg·Vb2/Vb2로 된다. 따라서, GH/EC=kg·Cg=CD/AC로 되어, 혈액중의 농도를 측정할 수 있다.
직선 ①, ②의 교점 0의 Y축 log10으로서 규격화하면, 혈액량 Vb은 다음의 제(10)식으로 표시된다.
Figure kpo00001
그런까닭으로, 특정 색소 농도에 대응하는 신호 Cg는 제(7)식 및 제(10)식에서 제(11)식으로 표시된다.
Figure kpo00002
다음으로, 상술한 연산 결과 Cg의 시간 변화에 있어서 시뮤레이션 커브의 관수 Cg는 최소 2승법을 사용해서, 제(12)식으로 표시되어진다.
Cg=AeBt……………………………………………………(12)
단, t : 특정 색소 주입후의 경과시간, A 및 B : 정수이다.
상술한 제(12)식으로부터, 정수 A, B가 구해진다. 그래서, 혈장 소실율 K,T분 정체율 R%는, 다음의 제(13)식 및 제(14)식으로 표현이 된다.
K=-B ……………………………………………………(13)
R%=eBT……………………………………………………(14)
단, T는 특정 색소의 간장으로의 취득을 특징적으로 표시하는 주입후의 경과시간이다.
위에 있어서, 본 발명에 사용되는 생체 캬리브레이션에 대해서 설명하였으므로, 다음에는 상술하는 생체 캬리브레이션을 사용하는 본 발명의 실시예에 대해서 기술한다.
제5도는 본 발명의 1실시예의 개략적인 블럭도이며, 제6도는 피측정물의 소정의 광로내를 통과한후에 있어서 파장 λ1, λ2의 광량을 검출하기 위한 타이밍도이며, 제7도는 제5도에 도시하는 RAM 에 기억되는 데이타를 도시하는 도면이다.
제5도에 있어서, 간기능 검사 장치는, 센서부(10)와 측정 처리부(20)로 구성되어 있다. 센서부(10)는 제1의 광원(11)과 제2의 광원(12)과 수광소자(13)와 프리앰프(14)를 포함한다. 제1의 광원(11)과 제2의 광원(12)은, 각각 특정 색소의 흡광도가 큰 파장 λ1의 광펄스와, 흡광도가 없는 파장 λ2의 광펄스를 발생한다. 수광소자(13)는 광원(11) 및 (12)에서 생체 조직(15)에 조사되어 소정의 광로내를 통과한 광을 수광한다. 또한, 광원(11) 및 (12)은, 각각 교대로 펄스 동작으로 광을 발광하도록, 측정 처리부(20)에 의해 구동된다.
측정 처리부(20)는 연산 수단으로서 동작하는 CPU 34를 포함한다. CPU 34는 I/O 포트(32)를 거쳐서, 스타트 신호를 발진 회로(24)와 타이밍 회로(23)에 부여한다. 발진 회로(24)는 상시 소정의 클럭신호를 발진하고 있다. CPU 34는 이 클럭신호와 상기 스타트 신호를 사용해서, 타이밍 회로(23)와 디코더(22)를 거쳐서, 정전류 회로(21)에서 제1의 광원(11)과 제2의 광원(12)에 정전류 i1와 i2를 제6도에 도시한 타이밍 TM1'와 TM1"로 부여한다.
제1의 광원(11)과 제2의 광원(12)에 의해 발광시킨 광은, 생체 조직(15)의 소정의 광로내를 통과하여 수광소자(13)에 입사된다. 수광소자(13)에서 발생한 전류는, 프리앰프(14)에 부여되어서 전류-전압 변환됨과 동시에, 증폭되어서 측정 처리부(20)에 부여된다. 프리앰프(14)의 출력은 측정 처리부(20)내에 설치된 앰프(16)에 의해 소정의 범위내의 레벨로 증폭되어, 제6도에 도시한 VPD와 같은 출력이 얻어진다. 샘플 홀드 회로(28)는 타이밍 회로(23)와 디코더(25)에 의해 발생된 제6도에 도시하는 타이밍 신호 TM2'에 의거하여, 앰프(16)의 출력을 샘플 홀드한다.
샘플 홀드된 신호는 멀티플렉서(29)에 의해 선택되고, A/D변환기(30)에 의해 디지탈 신호로 변환된 후, 데이타 래치(31)에 의해 데이타 래치된다. 이때, 멀티플렉서(29)와 A/D변환기(30)와 데이타 래치(31)와의 타이밍은, 타이밍 회로(23)의 디코더(26)에 의해 제어된다.
래치된 데이타는, CPU 34에서 I/O 포트(32)를 거쳐서 출력된 세렉트 신호에 의해 디코더(27)로 타이밍이 잡히고, L1과 L2의 디지탈 신호로서 RAM 35에 기억된다. 또한, I/O 포트(32)에는, 부져(33)가 접속되어, 이 부져(33)는 특정 색소를 주입하는 타이밍을 알린다. 또다시, CPU 34에는 RAM 35와 ROM 36과 표시부(37)와 조작부(28)가 접속된다. RAM 35은 후술하는 제7도에 도시하는 바와 같은 데이타를 기억하는 것이며, ROM 36은 후술하는 제8a도 내지 제8d도에 도시하는 플로우도에 의거하는 프로그램을 기억한다. 표시부(37)는 후술하는 제9도 내지 제12도에 도시하는 바와 같은 데이타를 표시한다. 프린터(38)는 간기능 검사 결과를 인자하는 것이다.
조작부(39)는 아람 LED 40과 제1 및 제2의 캬리브레이션키(41) 및 (44)와 스타트키(42)와 프린트키(43)를 포함한다. 아람 LED 40은 검사 결과의 신뢰도가 적은 경우에 경보를 표시하는 것이며, 제1의 캬리브레이션(41)은 특정 색소 주입전의 제1의 생체 캬리브레이션 모드를 설정하기 위한 것이며, 제2의 캬리브레이션키(44)는 특정 색소 주입후의 제2의 생체 캬리브레이션 모드를 설정하는 것이다. 스타트키(42)는 측정 모드의 개시를 지령하는 것이며, 프린트키(43)는 계산 결과의 프린트 아우트를 지령하는 것이다.
또한, 상술하는 제5도에 도시한 구성예에서는, 제1 및 제2의 광원(11), (12)에서 각각 발광되고 또한 생체 조직(15)의 소정의 광로내를 통과한 광을 1개의 수광소자(13)에 의해 수광하도록 하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 제1 및 제2의 광원(11), (12)의 각각에 대응하여 수광소자를 설치, 각각의 수광소자의 출력을 샘플링하여, CPU 34에 의해 각 샘플링 출력을 시분할적으로 읽도록 하여도 좋다. 또한, 광원 수단으로서, 특정 색소에 흡광되는 파장 λ1과 흡광되지 않는 파장 λ2의 광을 공통적으로 발광하는 1개의 광원을 설치하고, 각 파장의 광을 개별적으로 투과시키는 2개의 필터와 각 필터의 각각에 대응하여서 수광소자를 설치하도록 하여도 좋다.
제7도는 제5도에 도시한 RAM에 기억되는 데이타를 도시하는 도면이며, 제8a도 내지 제8d도는 본 발명의 1실시예의 구체적인 동작을 설명하기 위한 플로우도이며, 제9도 내지 제12도는 제5도에 도시한 표시부의 표시예를 도시하는 도면이며, 제14도는 본 발명에 의해 측정되는 특정 색소의 소실 곡선과 혈장 소실율 K과 T분 정체율 R%의 결과를 도시하는 도면이다.
다음으로, 제5도, 제8a도 내지 제8d도 및 제14도를 참조하여, 본 발명의 1실시예의 구체적인 동작에 대해서 설명을 한다. 본 발명의 장치의 동작은, 데이타 샘플 모드, 제1 및 제2의 생체 캬리브레이션모드, 초기 설정 모드 및 측정 모드를 포함하고, 이들 모드에서의 동작 플로우가 각각 제8a도, 제8b도, 제8c도 및 제8d도에 도시되어 있다.
먼저, 제8a도에 도시한 데이타 샘플 모드는, 후술하는 캬리브레이션 모드 및 측정 모드중의 서브 루우틴 으로서 실행된다. 스텝(도시에서는 SP 라 약칭함) SP 11 내지 SP 16은, 피측정물 통과후의 1조의 파장 λ1,λ2의 광의 광량을 샘플하여, RAM 35에 기억하는 것이다. 즉, CPU 34는 스텝 SP 11에 있어서, 제5도에 도시하는 I/O 포트(32)를 거쳐서 스타트 신호를 출력한다. 스타트 신호에 의해, 상술한 바와 같이, L1,L2의 값이 데이타 래치된다. CPU 34는 스텝 SP 12에 있어서 데이타가 래치될 때까지 대기하고 있다.
다음으로, 스텝 SP 13에 있어서 제5도에 도시한 I/O 포트(32)를 거쳐서 셀렉트 라인에 세렉트 신호를 출력하여, 스텝 SP 14에 있어서 먼저 L1의 데이타를 I/O 포트(32)를 거쳐서 입력하고, 제7도에 도시한 RAM 35의 기억영역(8a1)에 기억한다. 꼭같이 하여, CPU 34는 스텝 SP 15 및 SP 16에 있어서, L2의 데이타를 RAM 35의 기억영역(8a2)에 기억한다.
상술한 스텝 SP 16에 있어서 연산을 완료하면, CPU 34는 본래의 스텝에 리턴한다. 이것에 대해서는, 생체 캬리브레이션 모드를 도시하는 제8b도 및 측정 모드를 도시하는 제8d도에 있어서 설명한다.
그런데, 제8b도는 제1의 생체 캬리브레이션 모드에서의 동작 플로우도를 도시하고, 이 제1의 생체 캬리브레이션 모드는, 장치의 전원 투입시 또는 후술하는 제8d도에 도시하는 측정 모드의 동작 종료시에 개시된다. 스텝 SP 21에 있어서, CPU 34는 표시부(37)에 생체 캬리브레이션 모드를 표시시킨다. 이 표시에 대해서는, 예를 들자면, 제9도에 도시하는 바와 같이, 생체 캬리브레이션 모드에 들어가 있음을 도시하는 것과 함께, 센서부(10)의 장착을 지시하는 것이다. 이 지시에 따라서, 측정자는 센서부(10)를 생체 조직(15)에 장착한다.
다음에, CPU 34는 스텝 SP 23에 있어서 입력한 L1, L2가 RAM 35의 기억영역(8b1),(8b2)에 기억이 되어 있는 기준 광량 데이타 LMAX와 LMIN의 범위내에 들어가도록 정전류 회로(21)를 제어한다. 그래서, CPU 34는 정전류 회로(21)에 의해 설정된 전류의 설정값 i1, i2을 RAM 35의 기억영역(8c1), (8c2)에 기억한다. 이후, 전류 i1, i2가 상시 광원(11),(12)에 흐른다. 또한, 상술하는 전류의 초기 설정동작에 대해서는, 후술하는 제8c도에 있어서 보다 상세하게 설명한다.
그후, CPU 34는 스텝 SP 22에 있어서, 캬리브레이션키(41)가 조작될 때까지 대기한다. 캬리브레이션키(41)가 조작되면, CPU 34는 스텝 SP 23으로 진행하고, 상술하는 제8a도에 도시한 데이타 샘플의 서브루틴을 실행한다.
다음에, CPU 34는 스텝 SP 25에 있어서 부져 음을 울리고, 초기 설정의 종료한 것을 알린다. 스텝 SP 26 내지 SP 29는, 상술하는 생체 캬리브레이션을 행하는 스텝이다. 구체적으로는, CPU는 34는 스텝 SP 26 및 SP 27에 있어서, L1, L2의 값을 각각 n회 샘플하여, CL1(1) 내지 CL1(n)를 기억영역(8d1) 내지 (8dn)에 기억시켜, CL2(1) 내지 CL2(n)을 기억영역(8e1) 내지 (8en)에 기억시킨다. CPU 34는 스텝 SP 28에 있어서, logCL1(I)과 logCL2(I) (I=1 내지 n)에 대해서, 다음의 연산식에 따라 직선회귀분석을 한다.
logCL1(I)=A·logCL2(I)+B1
CPU 34는 상술한 연산식에 있어서, A1, B1값과 상관계수 r1와 CL1(I)(I=1 내지 n)의 최대값을 CL10로서 구해서, 각각 RAM 35의 기억영역(8f1), (8f2), (8f3) 및 (8f4)에 기억한다.
다음에, CPU 34는 스텝 SP 29에 있어서, 생체 캬리브레이션의 신뢰성을 한정하기 위해서, 상관계수 r1가 0.998 이상인가를 판정하여, 0.998 미만이면 스텝 SP 30으로 진행, 알람(40)의 LED를 점등하고 재차 생체 캬리브레이션을 행하기 위해, 스텝 SP 22으로 되돌아간다. 한편, CPU 34는 상관계수 r1의 기준값 0.998 이상임을 판별하면, 제8d도에 도시하는 측정 모드로 이행한다. 여기에서 사용한 상관계수 r1가 기준값 0.998은 일예이며, 장치 전체의 성능으로 결정이 되는 것이다. 또한, 스텝 SP 26의 n회의 데이타 샘플 사이는, 피검자는 생체내의 혈액량을 바꾸도록, 손을 올리거나 내리거나, 또는 센서에 의해 압박하거나 한다.
다음에, 제8c도를 참조하여, 상술하는 제8b도의 스텝 SP 24에 있어서 초기 설정 동작에 대해서 보다 구체적으로 설명을 한다.
파장 λ1, λ2의 광의 광량 데이타 L1, L2는 RAM 35의 기억영역(8a1),(8a2)에 기억된다. CPU 34는 스텝 SP 241에 있어서, L1,L2의 값을 LOλ1, LOλ2로서, RAM 8의 기억영역(8h1), (8h2)에 각각 기억시킨다. 그래서, CPU 34는 스텝 SP 242 내지 SP 249를 실행하고, LOλ1, LOλ2가 RAM 35의 기억영역(8b1),(8b2)에 기억되어 있는 광량 데이타 LMAX와 LMIN(LMAX＞LMIN) 사이에 설정이 되도록, 정전류 회로(21)에서 흐르는 전류 설정값을 조정한다.
구체적으로는, 스텝 SP 242에서는, LOλ1이 LMAX보다도 큰 경우에는, 스텝 SP 243으로 나아가, 전류 설정값 i1을 적은 값으로 설정하여, 재차 스텝 SP 23 및 SP 241을 실행하고, 스텝 SP 242에 있어서 또다시 LOλ1이 LMAX보다도 큰가 아닌가가 판별된다.
여기에서, LMAX보다 LOλ1이 적어지면, 스텝 SP 242로 진행하여, LOλ1이 LMIN보다도 적은가 아닌가가 판별된다. LOλ1이 LMIN보다도 적은 경우에는, 스텝 SP 245에 있어서, 전류 설정값 i1의 값을 크게 하여, 상술한 스텝 SP 23으로 되돌아간다. 이 동작을 되풀이하므로서, LOλ1이 LMAX과 LMIN사이에 들어가도록 전류 설정값 i1이 설정된다.
다음으로, 스텝 SP 246, SP 249에서는, 스텝 SP 241 내지 SP 245와 같이 하여, LOλ2가 LMAX와 LMIN사이에 들어가도록, 전류 설정값 i2이 설정된다. 이와 같이 하여, 스텝 SP 23 내지 SP 249에서 최종적으로 설정된 전류 설정값 i1, i2이 RAM 35의 기억영역(8a1)과 (8c2)에 기억된다.
다음으로, 제8d도를 참조하여, 측정 모드에 대해서 설명한다. 스텝 41에 있어서, CPU 34는 표시부(37)에 특정 색소를 주입하기 위한 표시를 행한다. 이 표시에 대해서는, 예를 들자면 제10도에 도시하는 바와 같이, 특정 색소, 예를 들자면 ICG를 주입해야할 것을 지시하는 표시가 행해진다. 이 표시에 따라서, 측정자는 특정 색소를 피검자에게 주입하기 위한 준비를 한다.
다음으로, CPU 34는 스텝 S42에 있어서, 스타트키(42)가 조작될때까지 대기한다. CPU 34는 스타트키(42)가 조작되었음을 판별하며, 스텝 SP 43에 있어서, 특정 색소의 주입해야할 타이밍을 표시함과 동시에, 부져(33)에 의해 경보음을 알리게 한다. 이것은, 예를 들자면 제11도에 도시하는 바와 같이, 1→2→3→4→5와 같이 표시되고, 측정자는, "5"가 표시되었을 때, 특정 색소의 주입을 한다.
또한, CPU 34는 표시가 "1", "2", "3", "4"인때, 각각 제1의 음을 부져(33)에서 발생시켜, "5"가 표시 되었을 때는, 부져(33)에서 다른 음을 발생시킨다. 측정자는 이 음이나 표시가 발생하였을 때, 특정 색소의 주입을 한다. CPU 34는 스텝 SP 44에 있어서, 타이머의 초기값으로서 "0"을 설정한다.
다음으로, CPU 34는 스텝 SP 45에 있어서, 상술한 제8a도에서 설명한 서보루우틴인 데이타 샘플 르로 그램을 복수회 실행한다. 그러면, 샘플 데이타가 RAM 35의 기억영역(8a11) 내지 (8a1n) 및 (8a21) 내지 (8a2n)에 L1(1) 내지 L1(n) 및 L2(1) 내지 L2(n)로서 각각 기억된다.
여기에서, 특정 색소의 소실 곡선의 샘플링 수를 m로 하면, I는 1내지 m의 정수이며, 소실 곡선의 측정시간을 Ts로 하면, 1회의 샘플링 타임은 ITM=Ts/(m-1)이다. 물론, I=1의 경우는, 특정 색소의 주입시에 일치한다. 거기에서, CPU 35는 스텝 SP 46에 있어서, i가 m보다 큰가 아닌가를 판별하여, i가 m보다 큰가 아닌가를 판별하여, i가 m보다 적은 경우에는, 또다시 스텝 SP 45로 되돌아가, 되풀이하여 샘플링과 기억을 행한다. CPU 34는 i가 m보다도 커진 것을 판별하면, 스텝 SP 47로 진행하여, 상술하는 제8B도의 설명과 같이하며, 제2의 생체 캬리브레이션을 행하고, 정수 A2,B2및 상관계수 r2를 구해서, RAM 35의 기억영역(8f5), (8f6), (8f7)에 각각 기억한다. 물론, 여기에서 제2의 생체 캬리브레이션은, 스텝 SP 47만이 아니고, 스텝 SP 45 내지 SP 46 사이에 ICG 주입후, 혈중 ICG 농도가 한결같이 분포하고 있는 상태로, 제5도에 도시하는 캬리브레이션(44)을 사용해서 행하여도 좋다.
CPU 34는 스텝 48에 있어서, 전술하는 제1 및 제2의 생체 캬리브레이션 모드로 구해지고 또한 RAM 35의 기억영역(8f1), (8f3), (8f5), (8f6)에 기억한 정수 A1,B1,A2,B2를 사용해서, 다음의 연산식에 의거한 연산을 하여, Cg(I)를 RAM 35의 기억영역(8g1)에 기억한다.
Figure kpo00003
logL10=(A1·B2-A2·B1)/(A1-A2)
이 Cg(I)의 값은, 스텝 SP 48에 있어서, 예를 들자면 제12도에 도시하는 거와 같은 모양으로 표시부(37)에 표시된다. 제12도에 있어서, 횡축은 특정 색소 주입후부터의 경과 시간을 표시하고, 종축은 Cg(I)의 값이다. 여기에서, RAM 35의 기억영역(8g1) 내지 (8gm)에 기억되어 있는 데이타 Cg(I)는, 예를 들자면 제13도에 도시하는 바와 같은 특정 색소의 소실 곡선을 그리나, 이 입상점을 검출하여, 스텝 SP 49에 있어서, 그 전의 데이타를 베이스 라인으로 하여 각 Cg(I)에서 감산하여, 재차 기억영역(8g1) 내지 (8gm)에 기억한다. 물론, 측정 정도를 높이기 위해서, 스텝 SP 45에 있어서 데이타 샘플시간 T1내지 T2는 K회의 평균값이라도 좋다.
다음에, CPU 34는 스텝 SP 51에 있어서, 기억영역(8g1) 내지 (8gm)에 기억된 Cg(I)의 데이타중, 시간 T1내지 T2(O＜T1＜T2＜Ts)사이의 데이타에 대해서,
Cg(I)=A1×eB1t
I=Ts/(m-1)(분)
의 시뮤레이션커브에서 최소 2승법을 사용해서, 정수 A, B를 구한다.
다음으로, CPU 34는 스텝 SP 52에 있어서, 혈장 소실율K=-B, T분 정체율 R%=eBT의 연산을 하여, K, R을 구한다. CPU 34는 구한 K, R을 RAM 35의 기억영역(8j1), (8j2)에 각각 기억된다. 이때, CPU 34는 최소 2승법에서의 상관계수 r2를 연산하여, 연산한 상관계수 r2를 RAM 35의 기억영역(8j3)에 기억시킨다. 또한, CPU 34는 이때에 부져(33)에서 종료의 부져음을 발생시킨다.
또다시, CPU 34는 K의 값 R%의 값을, 예를 들자면 제12도에 도시하는 바와 같은 모양으로 표시부(26)에 표시시킨다. 다음에, CPU 34는 스텝 SP 53에 있어서, 상관계수 r2가 예를 들자면 0.95보다 적은가 아닌가를 판별한다. 이것은 상관계수 r2가 -1에 가까울수록 상관이 좋기 때문에, 그 상관도를 첵크하는 것이다. 단, -0.95라는 값은 0 내지 -1의 값으로서, 잠정적이며, 물론 -1에 가까우면 가까울수록 장치의 신뢰성이 향상한다.
여기에서, CPU 34은 상관계수 r2가, 예를 들자면 0.95보다도 큰 경우에는, 신뢰도가 적은 것으로 판별하여, 스텝 SP 54에 있어서 알람 LED40을 점등하여, 스텝 SP 53에 있어서 상관계수 r2가 예를 들자면 -0.95보다도 적고, 측정에 신뢰성이 있음을 판별한 경우에는, 알람 LED40을 점멸하지 않고, 스텝 SP 55 로 나아간다.
그래서, CPU 34는 스텝 SP 55에 있어서, 프린트키(43)가 조작되고 있는가 아닌가를 판별하여, 조작되고 있으면, 프린터(38)에 의해 K의 값과 R%의 값을 인자시킨다.
또다시, 만약 필요하다면, CPU 34는 RAM 35의 기억영역(8g1) 내지 (8gm)에 기억되어 있는 Cg(I)의 특정 색소 소실 곡선도 프린터(34)에 의해 인자시켜서, 상술하는 제8b도에 도시한 제1의 생체 캬리브레이션 모드로 이동한다. 또한, 스텝 SP 55에 있어서, CPU 34는 프린트키(43)의 조작되지 아니한 것을 판별하였을 때에도, 제1의 생체캬리브레이션 모드로 이동한다.
다음에, 제5도에 도시한 간기능 검사 장치에 있어서 측정의 실험 결과를 제14a도 및 제14b도에 도시하는, 제14b도는 실험의 때에 행한 2회의 캬리브레이션 커브를 도시한 것이며, 커브 a가 주입전이며, 커브 b가 소정시간 종료후의 캬리브레이션 커브이다.
또한, 제14a도에 도시된 실험에서는 66세의 간결함이 있는 환자의 남자(체중 48kg)의 왼손가락끝에 센서부(10)를 장착하고, 우측 앞 팔꿈치 정맥에서 24mg의 ICG를 포함하는 수용액(체중 1kg당 0.5mg)을 정맥 주사하였다. 제15도는 제1의 광원(11)으로서, 파장 λ181nm의 발광 다이오드를 써서, 제2의 광원으로서 파장λ2=940nm의 발광 다이오드를 사용한 경우의 L1, L2의 경시적 변화를 표시하고 있다.
이 ICG 소실 곡선에 의해 산출한 K의 값은 제14a도에 도시하는 바와 같이, 0.09로 되어, R%의 값은 24.1%로 되어, 동시에 종래의 채혈법으로 측정한 K의 값은 0.099로 되어, R%는 22.6%로 거의 일치하였다. 동시에, 제15도에는, L1, L2의 생 데이타를 도시한다.
이에 따르면, 측정 시간중에 손가락 끝에 있어서 혈액량이 변동하고 있는 것을 잘 알 수 있다. 이 경우에도, 제14b도에 도시하는 바와 같이, 채혈값과 거의 일치하므로서, 혈류의 변화도 충분히 칠설되어 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 얻어진 K의 값을 이용하여, 각종의 ICG 투여량의 K의 값을 구해서 산출하는 RMAX를 측정하는 장치에도 확장이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 생체 조직의 혈액중에 투여되고 또한 간장에 의해 섭취 및 배설되는 특정의 색소에 흡광되는 파장의 제1의 광과 흡광되지 않는 파장의 제2의 광을 생체 조직에 조사하여, 생체 조직에서 얻어지는 제1 및 제2의 광에 대응하는 제1 및 제2의 광전 변환 신호를 복수회 샘플링하여, 샘플링된 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 사이에 포함되는 혈액중의 변동 성분에 의거하여, 특정 색소의 주입전과 주입후에 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 사이에 있어서 직선회귀식의 계수를 결정하여 생체 캬리브레션을 행하고, 특정 색소의 주입에서 소정의 시간 사이에 있어서 복수의 샘플링 출력과 결정된 직선회귀식의 계수와 소정의 연산식에 의거하여, 특정 색소의 혈장 소실율과 정체율을 구하도록 하였으므로, 정확하게 특정 색소의 소실 곡선의 시간 관리가 가능해져, 정확한 테이터가 얻어진다. 또다시, 종래의 채혈법에 의한 수점의 샘플은 아니고, 소실 곡선의 다수의 데이타에서 혈장 소실율이나 정체율을 구할 수가 있고, 데이타의 신뢰성이 향상한다.

Claims (14)

  1. 간기능을 검사하기 위한 간기능 검사 장치로서, 생체 조직의 혈액중에 투여되고 또한 간장에 의해 섭취 및 배설되는 특정한 색소에 흡수되는 파장의 제1의 광과, 흡광되지 않는 파장의 제2의 광을 상기 생체 조직에 조사하는 광원 수단(11), (12), 상기 광원 수단에 의해 상기 생체 조직에 조사되고, 상기 생체 조직에서 얻어지는 상기 제1 및 제2의 광에 대응하는 제1 및 제2의 광전 변환 신호를 출력하는 광전 변환수단(13), 상기 광전 변환 수단으로부터의 상기 제1 및 제2의 광전 변환 출력을 복수회 샘필링 하기 위한 샘플링 수단(28), 상기 특정 색소의 주입전에, 상기 샘플링 수단에 의한 복수회 샘플링된 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호에 포함되는 생체 조직내의 변동 성분에 의거하여, 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 사이에 있어서 제1의 직선회귀식의 제1의 계수를 결정하는 제1의 결정 수단(34, SP 28), 소정시간 경과후에, 상기 샘플링 수단에 의해 복수회 샘플링된 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호에 포함되는 생체 조직내의 변동 성분에 의거하여, 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호 사이에 있어서 제2의 직선회귀식의 제2의 계수를 결정하는 제2의 결정수단(34), (SP 28) 및 상기 특정 색소의 주입에서 소정의 시간의 사이에 있어서 상기 샘플링 수단의 복수의 샘플링 신호 출력을 기억하고, 상기 제1 및 제2의 결정 수단에 의해 결정된 제1 및 제2의 직선회귀식의 제1 및 제2의 계수에 의거하여, 상기 혈액중의 특정 색소 농도에 상관하는 값을 연산하여, 연산된 상기 특정 색소 농도에 상관하는 값에 의거하여, 최소 2승법을 사용해서 시간의 관수로서의 시뮤레이션 관수의 계수를 구해서, 구한 계수에 의거하여, 상기 특정 색소의 혈장 소실율과, 상기 특정 색소의 상기 소정의 시간에 있어서 T분 정체율을 구하기 위한 연산 수단(34)을 구비한 간기능 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2의 결정 수단은, 상기 특정 색소를 주입하고서 소정의 시간내에 있어서, 상기 특정 색소가 혈액중에 한결같이 분포한 시간 이후의 임의의 단시간내에서 상기 제2의 계수를 결정하는(SP 28), 간기능 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 샘플링 수단에 의해 상기 특정 색소의 주입전에 복수의 샘플링된 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 평균값을 CL1, CL2로 하였을 때
    logCL1=A1·logCL2+B1
    의 연산식에 따라, 직선회귀분석을 행하여, 제1의 정수 A1, B1를 구하는 거와 동시에, 상기 샘플링 수단에의해 상기 특정 색소를 주입하여서 소정의 시간이 경과후에 복수회 샘플링된 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 평균값을 CL1', CL2'로 하였을 때,
    Figure kpo00004
    의 연산식에 따라서 직선회귀분석을 행하며, 제2의 정수 A1, B2를 구하는 것과 함께, log10로 하여,
    Figure kpo00005
    을 구하는 수단 SP 48을 포함하는 간기능 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 연산 수단은, 상기 구해진 정수 A1, B1및 L10에 의거하여, 상기 특정 색소 농도에 상관하는 값 Cg을,
    의 연산식에 따라서 연산하는 수단 SP 48을 포함하는 간기능 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연산 수단은, 상기 샘플링 수단에 의해 상기 특정 색소의 주입전에 복수회 샘플링된 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 평균값을 CL1, CL2로 하였을 때,
    logCL1=A1·logCL2+B1
    의 연산식에 따라서 직선회귀분석을 행하여, 제1의 정수 A1, B1를 구하는 것과 동시에, 상기 샘플링 수단에 의해 특정 색소를 주입한 후의 소정의 시간내에서 또한 특정 색소가 혈액중에 한결같이 분포한 시간 이후의 임의의 시간내에서 복수회 샘플링된 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 평균값을 CL1', CL2'
    logCL1=A2·logCL2+B2
    의 연산식에 따라서 진선회귀분석을 행해서, 제2의 정수 A2,B2를 구하는 것과 함께, logL10로 하여,
    logL10=(A1·B2-A2·B1)/(A1-A2)
    을 구하는 수단 SP 48을 포함하는 간기능 검사 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 연산 수단은, 상기 특정 색소 주입후의 상기 소정의 시간을 t로 하였을 때,
    Cg=AeBt
    의 연산식에 의거하여, 정수 A, B를 연산하는 수단 SP 51을 포함하는 간기능 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연산 수단은, 상기 혈장 소실율을 K로 하였을 때,
    K=-B
    의 연산식을 연산하는 수단 SP 52을 포함하는 간기능 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서. 상기 연산 수단은, 상기 T분 정체율을 R%로 하였을 때,
    R%=eBT
    의 연산식을 연산하는 수단 SP 52을 포함하는 간기능 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 결정 수단은, 상기 직선회귀식의 상관 계수를 연산하는 수단을 포함하고, 또다시, 상기 상관 계수를 연산하기 위한 수단에 의해 연산된 상관 계수가 미리 정하는 값보다도 클때, 경보를 알리는 알림 수단(33)을 포함하는 간기능 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 연산 수단은, 상기 시뮤레이션 관수의 상관 계수를 연산하기 위한 수단을 포함, 또다시 상기 시뮤레이션 관수의 상관 계수가 미리 정하는 값보다도 클때, 경보를 알리기 위한 알림 수단(33)을 포함하는 간기능 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서, 또다시, 상기 결정 수단에 의해 상기 직선회귀식의 계수를 결정하기 위한 동작을 행하는 캬리브레이션 모드와, 상기 연산 수단에 의해 상기 특정 색소 농도에 상관하는 값을 연산하기 위한 동작을 행하는 측정 모드를 선택하기 위한 모드 선택 수단(41), (42)을 포함하는 간기능 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서, 또다시, 상기 모드 선택 수단에 의해 생체 캬리브레이션 모드가 선택되므로서, 상기 결정 수단을 능동화시키기 위한 수단(34)을 포함하는 간기능 검사 장치.
  13. 제11항에 있어서, 또다시, 상기 모드 선택 수단에 의해 측정 모드가 선택됨에 따라서, 상기 연산 수단을 능동화시키기 위한 수단(34)을 포함하는 간기능 검사 장치.
  14. 제1항에 있어서, 또다시, 상기 제1 및 제2의 광전 변환 신호의 레벨이 미리 정하는 범위내로 되도록, 상기 광원 수단에서 조사되는 제1 및 제2의 광의 강도를 설정하기 위한 설정 수단 SP 241 내지 SP 249를 포함하는 간기능 검사 장치.
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