(57)【要約】【課題】一酸化炭素中毒の疑いがない患者に対しては２波長の光で酸素飽和度を測定し、一酸化炭素中毒の疑いがある患者に対しては３波長の光で一酸化炭素ヘモグロビンを含めて各種のヘモグロビンの濃度を測定できるようにすること。【解決手段】少なくとも酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算する濃度比演算手段と、一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示する選択手段とを具備し、前記濃度比演算手段は、前記選択手段が一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示していないときは、少なくとも異なる２波長の受光出力信号の変動に基づいて、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの濃度比を演算し、前記選択手段が一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示しているときは、少なくとも異なる３波長の受光出力信号の変動に基づいて、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算する。【選択図】図１
2008194488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる複数の光波長を発する光源と、
前記光源から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光する受光手段と、
血液の脈動に起因して前記受光手段からの各波長における受光出力信号の変動に基づいて、各波長間における減光度比Φを演算する減光度比演算手段と、
前記減光度比演算手段からの出力に基づいて少なくとも酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算する濃度比演算手段と、
一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示する選択手段とを具備し、
前記選択手段が一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示していない状態においては、前記濃度比演算手段は、前記光源により発せられた少なくとも異なる２波長の光が生体組織を透過または反射した光を前記受光手段により受光することにより出力された受光出力信号の変動に基づいて、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの濃度比を演算し、
前記選択手段が一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示している状態においては、前記濃度比演算手段は、前記光源により発せられた少なくとも異なる３波長の光が生体組織を透過または反射した光を前記受光手段により受光することにより出力された受光出力信号の変動に基づいて、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを特徴とするヘモグロビン濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヘモグロビン濃度測定装置であって、
患者の処置に関するイベント情報の際にイベント入力するためのイベント入力手段と、  前記イベント入力手段に入力された時刻およびイベント情報と、前記濃度比演算手段の演算結果を記憶する記憶手段とを、
具備することを特徴とするヘモグロビン濃度測定装置。
【請求項３】
さらに、前記演算結果をトレンド表示し、前記記憶手段により記憶されたイベント情報をその前記時刻に合わせて前記トレンド表示に表示する表示手段を具備することを特徴とする請求項２記載のヘモグロビン濃度測定装置。
【請求項４】
さらに、前記記憶手段に記憶されたイベント情報、時刻および前記演算結果を外部装置に送信するためのインタフェースを具備することを特徴とする請求項２記載のヘモグロビン濃度測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載のヘモグロビン濃度測定装置であって、
酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンについて２次元座標に目盛りする方式により計測したヘモグロビン値を表示する表示手段を有することを特徴とするヘモグロビン濃度測定装置。
【請求項６】
請求項１記載のヘモグロビン濃度測定装置であって、
前記濃度比演算手段の演算結果をトレンド表示する表示手段を具備することを特徴とするヘモグロビン濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスオキシメータ等による動脈血の酸素飽和度測定およびヘモグロビン濃度測定に係り、特に一酸化炭素ヘモグロビン濃度の測定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパルスオキシメータは、生体組織に近赤外光と赤色光を入射させたときに、これらの入射光の生体組織中における減光度の脈動変動分の比を求め、この結果から動脈血酸素飽和度を非観血式に測定し得るように構成されている。
【０００３】
しかるに、前記パルスオキシメータの測定原理は、本出願人の先に提案された特公昭５３−２６４３７号公報に示されるように、従来より公知である。従って、前記パルスオキシメータの測定原理を、簡単に説明すれば次の通りである。
【０００４】
図９の（ａ）、（ｂ）に示すように、生体組織Ｒを血液層Ｒ1 と血液を除いた組織（以下、純組織と称する）の層Ｒ2 との２つに模式的に分け、血液層Ｒ1 の厚みが脈動し、純組織層Ｒ2 の厚みは一定であるとする。そこで、この生体組織Ｒに光を照射した場合、入射光量Ｉ0 は生体組織Ｒにより減光し、生体組織Ｒを通過する透過光量はＩとなる。また、脈動により血液層Ｒ1 の厚みがΔＤb だけ増加した場合の透過光量は（Ｉ−ΔＩ）に減少する。この場合において、血液層Ｒ1 の厚みの変化分ΔＤb における減光度ΔＡは、次式で得られる。
【０００５】
ΔＡ＝ｌｏｇ［Ｉ／（Ｉ−ΔＩ）］
【０００６】
また、相異なる２つの波長λ1 、λ2 の光を生体組織Ｒに入射させた場合、各波長λ1 、λ2 における脈動分の減光度ΔＡ1 、ΔＡ2 の比Φは、近似的に次式で示されることが、論理および実験によって確認されている。
【０００７】
【数１】
2008194488.tif 000003
【０００８】
ここで、Ｅ1,2 （Ｅi ）はヘモグロビンの吸光係数、Ｆは血液における散乱係数（波長依存性が無い）、サフィックスの１，２は光波長λ1 、λ2 を示すものとする。また、血液中の光吸収物質が、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのみであるとすると、ヘモグロビンの吸光係数Ｅi は、次式で示される。
【０００９】
【数２】
2008194488.tif 000004
【００１０】
但し、Ｓは酸素飽和度、Ｅoi、Ｅriは酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンのそれぞれ吸光係数である。ここで、前記式(2) を前記式(1) に代入すると、次式が得られる。
【００１１】
【数３】
2008194488.tif 000005
【００１２】
前記式(3) において、Ｅo1、Ｅr1、Ｅo2、Ｅr2、Ｆはそれぞれ既知の値であるから、Φ＝ΔＡ1 ／ΔＡ2 を測定して、前記式(3) に代入し、Ｓについて解けば、酸素飽和度Ｓを求めることができる。
【００１３】
【特許文献１】特公昭５３−２６４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述した従来の近赤外光と赤色光の２波長を使用したパルスオキシメータにおいては、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の血中濃度が増加した場合において、これを検出することができず、酸素飽和度が実際の値より高く表示されてしまうという難点がある。従って、一酸化炭素中毒の患者に対し、パルスオキシメータを装着してモニタした場合、実際に酸素運搬量が低下しているにも拘らず、酸素が十分に足りているという、誤った認識を医療スタッフに与えてしまい、患者にとって著しく危険な状態となる。さらに、一酸化炭素中毒の患者の場合、単に症状からでは、一酸化炭素中毒であると診断することは困難であるため、見逃されてしまうことが多いという危険がある。
【００１５】
また、麻酔手術中において、血中に濃度が１０〜３０％程度まで及ぶ一酸化炭素中毒の発生が報告されており、原因は吸入麻酔薬と二酸化炭素吸収剤による一酸化炭素の発生といわれている。しかしながら、従来のパルスオキシメータでは発見できず、見過ごされる危険性が高い。
【００１６】
しかるに、動脈血が脈動する場合は、理論的にはｎ個の光波長を使用することによって、ｎ個の血中吸光物質の濃度比を測定することが可能である。従って、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb と還元ヘモグロビンＲＨb と一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb という、３種類のヘモグロビンの濃度測定を、２つの波長で測定することは、理論的に不可能であり、最低３つの光波長が必要となる。
【００１７】
しかし、実際には血液以外の組織の影響が測定誤差となるため、ｎ個の血中吸光物質の濃度を正確に測定するためには、ｎ＋１個の光波長を使用する方式が好適であることを突き止め、本出願人はこれらの方式による血中成分濃度測定装置を開発し、特許出願を行った（特公平５−８８６０９号公報参照）。また、血液中には、メトヘモグロビンやビリルビン等、他の吸光物質も存在するため、これらの影響を除去しようとすると、光波長の使用数がさらに増大すると共に設備コストも増大する難点がある。
【００１８】
また、従来のパルスオキシメータに一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb を測定するための第３の波長を追加することを考慮した場合（特開平５−２２８１２９号公報参照）、赤色より長い波長は、図１０に示すように、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の光吸収係数は非常に小さいために、検出は困難である。例えば、波長７００ｎｍでは、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の吸光係数は、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb の約１０分の１であるため、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の変化による透過光の変化は、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb の変化により発生する変化の１０分の１と、非常に小さなものとなってしまう。従って、このように第３の波長を赤〜近赤外の帯域に選択すると、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb を他のヘモグロビンＨb と弁別する時の感度は小さくなり、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の測定は困難となる。
【００１９】
一方、シャーフ（Ｓｃｈａｒｆ）は、緑色の波長帯域を使用することを提案しているが（米国特許第５８３０１３７号明細書参照）、全てのヘモグロビンの光吸収は、図１０に示すように、黄色や緑色の波長帯域では非常に大きく、５００〜５９０ｎｍの波長帯域での一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb と酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb の光吸収は、６６０ｎｍの波長帯域の場合での１０倍以上となる。従って、血液を透過した光は微弱となり、前記帯域でのＳ／Ｎ比の良い測定は困難である。
【００２０】
そこで、本発明者等は、従来の近赤外、赤色の他に、橙色または赤橙色を、第３の波長を使用することにより、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の変化による透過光の変化を、Ｓ／Ｎ比の良い状態で検出し、しかも一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb と還元ヘモグロビンＲＨb の弁別を容易にして、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の適正な測定を可能とすることができることを突き止めた。
【００２１】
すなわち、近赤外として９４０ｎｍ、赤色都市手６６０ｎｍ、さらに第３の波長を近赤外の８０５ｎｍおよび橙色の６２１ｎｍとした場合に、それぞれ種々の還元ヘモグロビンＲＨb と一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb との濃度比において、Φ１２とΦ３２の場合におけるそれぞれの値について検討した。この結果、８０５ｎｍの近赤外の場合においては、還元ヘモグロビンＲＨb と一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb のいずれの変化においても、Φ１２とΦ３２が変化する方向はほぼ同じであり、これでは還元ヘモグロビンＲＨb と一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の弁別は困難であることが判明した（図８参照）。これに対し、６２１ｎｍの橙色の場合においては、還元ヘモグロビンＲＨb の変化によりΦの動く方向と、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の動く方向との直交性が増大し、弁別が容易になることが判明した（図７参照）。
【００２２】
また、従来より一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb 濃度の表示方法として、例えば急性一酸化炭素中毒病態（臨床症状）との関係において、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb 濃度を、下記の表１に示すように、１０％単位の変化として把握されている。
【００２３】
【表１】
2008194488.tif 000006
【００２４】
前記表１からも明らかなように、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb 濃度と臨床症状との関係より、前記ＣＯＨb 濃度（％）を１％単位の濃度で表示しなくても、例えばＣＯＨb 濃度２０％を閾値として、急性一酸化炭素中毒病態の“有”／“無”を表示したり、あるいは“低濃度”／“中濃度”／“高濃度”といった３段階の表示を行うことによっても、臨床的には十分に有効である。
【００２５】
本発明の目的は、一酸化炭素中毒の疑いがない患者に対しては少なくとも異なる２波長の光で酸素飽和度を測定し、一酸化炭素中毒の疑いがある患者に対しては少なくとも異なる３波長の光で一酸化炭素ヘモグロビンを含めて各種のヘモグロビンの濃度を測定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記の目的を達成するため、本発明に係るヘモグロビン濃度測定装置は、異なる複数の光波長を発する光源と、前記光源から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光する受光手段と、血液の脈動に起因して前記受光手段からの各波長における受光出力信号の変動に基づいて、各波長間における減光度比Φを演算する減光度比演算手段と、前記減光度比演算手段からの出力に基づいて少なくとも酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算する濃度比演算手段と、一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示する選択手段とを具備し、前記選択手段が一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示していない状態においては、前記濃度比演算手段は、前記光源により発せられた少なくとも異なる２波長の光が生体組織を透過または反射した光を前記受光手段により受光することにより出力された受光出力信号の変動に基づいて、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの濃度比を演算し、前記選択手段が一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを指示している状態においては、前記濃度比演算手段は、前記光源により発せられた少なくとも異なる３波長の光が生体組織を透過または反射した光を前記受光手段により受光することにより出力された受光出力信号の変動に基づいて、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を演算することを特徴とする。
【００２７】
そして、患者の処置に関するイベント情報の際にイベント入力するためのイベント入力手段と、
前記イベント入力手段に入力された時刻およびイベント情報と、前記濃度比演算手段の演算結果を記憶する記憶手段とを、さらに具備するように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記演算結果をトレンド表示し、前記記憶手段により記憶されたイベント情報をその前記時刻に合わせて前記トレンド表示に表示する表示手段を具備する構成とすることができる。
【００２９】
しかも、前記記憶手段に記憶されたイベント情報、時刻および前記演算結果について、外部装置に送信するためのインタフェースを具備する構成とすることもできる。
【００３０】
さらに、本発明に係るヘモグロビン濃度測定装置は、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンおよび一酸化炭素ヘモグロビンについて２次元座標に目盛りする方式により計測したヘモグロビン値を表示する表示手段とを、具備する構成とすることができる。
また、前記濃度比演算手段の演算結果をトレンド表示する表示手段を具備するように構成することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明測定装置においては、血中にＣＯＨb が無い場合のＳｐＯ2 測定は、少なくとも異なる２波長による測定の方が、少なくとも異なる３波長による測定よりも、長年蓄積されたデータがあり、測定精度が良いこともわかっているので、一酸化炭素中毒の疑いがない患者に対しては、“ＣＯＨb 測定ボタン３６”をオフ操作することによって、少なくとも異なる２波長で従来通りの方式により精度の高い酸素飽和度（ＳｐＯ2 ）を計測することができる。一方、一酸化炭素中毒の疑いのある患者に対しては、“ＣＯＨb 測定ボタン３６”をオン操作することによって、少なくとも異なる３波長で一酸化炭素ヘモグロビンを含めて各種のヘモグロビンの濃度を計測することができる。
【００３２】
さらに、本発明測定装置においては、各ヘモグロビン濃度の時間経過に対する変化が、患者の処置に関するイベントマーカ等と合わせて確認可能であることから、治療の指針を立てる上で重要なデータとなり、また治療効果の確認も視覚的に確認することができる等の利点が得られる。
【００３３】
すなわち、本発明において、記憶機能、トレンド表示、酸素吸入の開始等のイベントマーカ機能は、急性一酸化炭素中毒で病院に搬入された患者のその後の治療を容易にする。すなわち、大気で自発呼吸により換気を行った場合、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の血液中の半減期は約４時間であり、酸素吸入では約８０分、また酸素による陽圧換気では約１４分とされており、早期に酸素吸入により血中の一酸化炭素濃度を低下させることは重要である。一酸化炭素中毒患者の発見から救急部所に搬入されるまでの血中ヘモグロビンＨb 濃度の推移や酸素吸入の履歴の記憶、再生を可能にする機能は、医療スタッフが治療方針を立てる上での重要なデータを提供することができる。
また、本発明測定装置においては、一酸化炭素ヘモグロビン濃度、還元ヘモグロビン濃度、フラクショナル酸素飽和度（酸化ヘモグロビン濃度）の値を、２次元座標によって、３種の濃度を同時に視覚的に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
次に、本発明に係るヘモグロビン濃度測定装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係るヘモグロビン濃度測定装置の装置構成を示す概略ブロック系統説明図である。すなわち、図１において、参照符号１、２、３は光源としての発光素子を示し、これら発光素子１、２、３は、それぞれ第１の波長λ1 として７９０〜１０００ｎｍであって、より好適には９４０±５ｎｍの近赤外領域の光と、第２の波長λ2 として６４０〜６７５ｎｍであって、より好適には６６０±５ｎｍの赤色領域の光と、第３の波長λ3 として５９０〜６６０ｎｍであって、より好適には６２１±５ｎｍの赤橙色領域の光とを発生する素子であり、駆動回路４により駆動されるように構成されている。これらの発光素子１、２、３からの発光は、生体組織５を透過して受信手段としての受光素子６で受光され、電気信号に変換される。そして、これらの変換された信号は、増幅器７で増幅され、マルチプレクサ８によりそれぞれの光波長に対応したフィルタ９、１０、１１に振り分けられる。
【００３６】
このようにして、前記フィルタ９、１０、１１にそれぞれ振り分けられた波長の信号は、フィルタ９、１０、１１によりノイズである高周波成分を除去した後、Ａ／Ｄ変換器１２でディジタル信号に変換され、対数計算回路１４、減光度比Φを演算する減光度比較演算手段としてのΦ計算回路１５およびヘモグロビンＨb 濃度演算手段としてのＨb 濃度計算回路１６に順次入力される。なお、参照符号１３は、タイミング制御回路を示し、このタイミング制御回路１３は、前記駆動回路４、マルチプレクサ８、Ａ／Ｄ変換器１２の各部に対し必要なタイミング信号を送出して、それらの動作のタイミングを制御するように構成されている。
【００３７】
しかるに、前記対数計算回路１４においては、Ａ／Ｄ変換器１２の出力であるＩ1 、Ｉ2 、Ｉ3 についてのそれぞれ対数ｌｎＩ1 、ｌｎＩ2 、ｌｎＩ3 を求める。また、前記Φ計算回路１５においては、前記対数計算回路１４で求めた対数ｌｎＩ1 、ｌｎＩ2 、ｌｎＩ3 から、脈動分を抽出し、Φ１２＝ΔｌｎＩ1 ／ΔｌｎＩ2 、Φ１３＝ΔｌｎＩ1 ／ΔｌｎＩ3 を計算する。そして、前記ヘモグロビンＨb 濃度計算回路１６においては、Φを表す２つの計算式から連立方程式を解いて、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の濃度比を求める。
【００３８】
しかるに、前記ヘモグロビンＨb 濃度計算回路１６における計算式は次式に示す通りである。
【００３９】
【数４】
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【００４０】
前記式において、ＲＨb は還元ヘモグロビンの濃度比、Ｏ2 Ｈb は酸化ヘモグロビンの濃度比、ＣＯＨb は一酸化炭素ヘモグロビンの濃度比を示す。Ｅoi（i=1,2,3 ）は酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb の吸光係数、Ｅri（i=1,2,3 ）は還元ヘモグロビンＲＨb の吸光係数、Ｅci（i=1,2,3 ）は一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の吸光係数、Ｆは散乱係数を示し、ｉ＝１、２、３は光波長λ1 、λ2 、λ3 を示す。この場合、前記Ｅoi、Ｅri、Ｅci、Ｆはそれぞれ既知の値であるから、Φ１２＝ΔＡ1 ／ΔＡ2 とΦ１３＝ΔＡ1 ／ΔＡ3 を測定し、前記式に代入して連立方程式を解けば、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の濃度比を求めることができる。
【００４１】
また、前記Φ１２とΦ３２とから、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の濃度比を求める方法は、連立方程式の計算ではなく、予め計算によりまたは実験結果に基づいて作成されたテーブルを参照する方法であってもよい。
【００４２】
さらに、前記一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の濃度比を求める方法として、以下のような計算方法により決定することもできる。
【００４３】
すなわち、血液は光散乱物質であるから、実際には減光度と各種の血中吸光物質濃度の間の関係を示す方程式は、非線形となるが、実用上は線形方程式として計算することも可能である。そこで、非散乱性物質においては、一般にはランバード・ベールの法則が適用され、線形方程式で表現することができるが、その方程式は次式に示す通りである。しかし、光散乱性を持つ血液には、この式をそのまま適用させることはできない。
【００４４】
【数５】
2008194488.tif 000008
【００４５】
そこで、本発明においては、ランバード・ベールの計算式など従来の計算式を使用することなく、最も単純な計算式を作成する方法を提示する。まず、母集団を設定し、その母集団において実際に採血を行い、各種のヘモグロビンＨb 濃度を、例えばＣＯ- Ｏximeter を使用する等の精度の高い方法で測定し、同時に脈波を測定して、各減光度比Φを計算する。測定した各種のヘモグロビンＨb の値と減光度比Φを次式に代入する。
【００４６】
【数６】
2008194488.tif 000009
【００４７】
このようにして、母集団において複数の測定を行うと、前記式（数６）は測定を行った数だけ作成される。ここで、前記式（数６）では未知数がＡ12、Ｂ12、Ｃ12、Ａ13、Ｂ13、Ｃ13の６個であるから、式が６個あれば各未知数を求めることができる。そして、求めた未知数を前記式（数６）に代入すれば、測定した減光度比Φから各種のヘモグロビンＨb の濃度比を計算することができる。
【００４８】
しかし、母集団を大きくして、６個以上の計算式をたてると、全ての式を満足する計数は得られなくなる。ここで、これらの計算式の関数について最適化を行い各係数を計算することにより、その母集団における最適な係数を得ることが可能になり、母集団が大きい程、計算式の普遍性が増すことになる。なお、前記関数の最適化を行う方法としては、例えばｎ個の測定を行った場合、次式に示す通りとなる。すなわち２ｎ個の式が得られる。
【００４９】
【数７】
2008194488.tif 000010
【００５０】
ここで、最適化する目的関数を、例えば前記線形式（数７）の右辺により計算された値Φ１２ciと、実測値Φ１２miとの差の２乗和として、これを最小化するという方法が、次式により可能である。
【００５１】
【数８】
2008194488.tif 000011
【００５２】
すなわち、前記式（数８）の目的関数であるｆを最小にする係数Ａ12、Ｂ12、Ｃ12、Ａ13、Ｂ13、Ｃ13を、最急降下法等を使用して求め、計算式を決定することができる。
【００５３】
図１において、前述した計算方法に基づき、前記ヘモグロビンＨb 濃度計算回路１６において計算された酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の濃度比に関する信号は、ヘモグロビンＨb 濃度表示手段としてのＨb 濃度表示器１７、トレンド表示手段としてのトレンド表示器１８、記憶手段としての記憶回路１９、アラーム表示手段としてのアラーム回路２０に送出される。この場合、前記Ｈb 濃度表示器１７においては、図２〜図５にそれぞれ示すように、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2 ）と一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb 濃度の表示を行う。
【００５４】
図２は、前記Ｈb 濃度表示器１７の一構成例を示すものである。図２に示す構成例においては、ファンクショナル（Functional）酸素飽和度からなるＳｐＯ2 〔％〕＝Ｏ2 Ｈb ／（Ｏ2 Ｈb ＋ＲＨb ）〔％〕またはフラクショナル（Fractional）酸素飽和度からなるＳｐＯ2 〔％〕＝Ｏ2 Ｈb ／（Ｏ2 Ｈb ＋ＲＨb ＋ＣＯＨb ）〔％〕を、Functional／Fractional表示選択切換回路２３（図１参照）によって、それぞれ選択された方法で表示する。すなわち、この場合、ＳｐＯ2 〔％〕の数値表示部３０と、ＣＯＨb 濃度〔％〕の数値表示部３１とが設けられ、前記ＳｐＯ2 〔％〕の数値表示部３０に対しては、前記ファンクショナル（Functional）またはフラクショナル（Fractional）の選択を行うための切換え操作とその表示をそれぞれ行うFunctional選択切換スイッチ／選択状態表示部３４とFractional選択切換スイッチ／選択状態表示部３５とが設けられている。
【００５５】
また、前記ＳｐＯ2 〔％〕の数値表示部３０に表示される数値は、３波長により得られた値か、または従来通りの赤と近赤外の２波長から計算した値のいずれかを、３波長／２波長計算表示選択切換回路２４（図１参照）によって、それぞれ選択された方法で表示することができる。そして、この場合の選択された表示をＣＯＨb 測定ボタン３６によって行うように構成されている。なお、このＣＯＨb 測定ボタン３６は、オン操作することにより、３波長で一酸化炭素ヘモグロビンを含めて各種のヘモグロビンの濃度を計測することができると共に、オフ操作することにより、２波長で従来より行われてきた方式により酸素飽和度（ＳｐＯ2 ）を計測することができるように設定されている。
【００５６】
図３は、前記Ｈb 濃度表示器１７の別の構成例を示すものである。図３に示す構成例においては、フラクショナルＳｐＯ2 〔％〕を数値表示部３０で表示すると共に、ＣＯＨb 濃度〔％〕を３段階の危険レベルに設定した危険レベル表示部３２により表示するように構成したものである。なお、前記危険レベルについては、２段階に設定しても有効である。その他の構成は、図２に示すものと同様であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
図４は、前記Ｈb 濃度表示器１７のさらに別の構成例を示すものである。図４に示す構成例においては、ＣＯＨb 濃度〔％〕について、前記図３に示す危険レベルの設定を数値表示した危険レベル表示部３３により表示するように構成したものである。その他の構成は、図２に示すものと同様であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図５の（ａ）、（ｂ）は、前記Ｈb 濃度表示器１７のさらに別の表示を行う構成例を示すものである。図５の（ａ）に示す構成例においては、横軸に一酸化炭素ヘモグロビン濃度、縦軸にフラクショナル酸素飽和度（酸化ヘモグロビン濃度）、そして傾斜軸に還元ヘモグロビン濃度を示す。この表示方式によれば、これら３種の濃度を、同時に視覚的に把握することができる。ここで、例えば図５の（ａ）のＡ点は、一酸化炭素ヘモグロビン濃度１０％、フラクショナル酸素飽和度（酸化ヘモグロビン濃度）８５％、還元ヘモグロビン濃度５％を示す。また、他の表示を行う構成例として、図５の（ｂ）を示す。この場合、横軸に一酸化炭素ヘモグロビン濃度、縦軸に還元ヘモグロビン濃度、そして傾斜軸にフラクショナル酸素飽和度（酸化ヘモグロビン濃度）を示すものであるが、これによっても
２次元座標によって３種の濃度を、同時に視覚的に把握することができる。
【００５９】
一方、図１において、アラーム回路２０は、アラーム設定回路２５により設定された値より、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb 濃度が高くなると、光、音あるいはメッセージ等によるアラームを発生する。なお、光の表示は、アラームランプの点灯、ＣＯＨb 濃度の危険レベル表示ランプの点滅、ＣＯＨb 濃度〔％〕表示の点滅等により表示することができる。また、音の表示は、ＣＯＨb の存在をアラーム音として表示することができる。この場合、ＣＯＨb 濃度に応じて音量を変化させるとか、音程を変えるという方法で、濃度を知らせることが可能である。可変する音量や音程は、濃度に応じた連続的な表現または危険レベルに応じた離散的な表現とすることができる。その他、脈波の同期音をＣＯＨb 濃度に応じて変えることができる。この場合、ＣＯＨb の存在によって音質を変えたり、発音の持続時間を変える等の方法を採用することができる。なお、図１において、参照符号２６は記憶回路１９をクロック動作させるための時計回路を示す。
【００６０】
図６の（ａ）、（ｂ）は、ＳｐＯ2 〔％〕とＣＯＨb 濃度〔％〕を、液晶表示器等にトレンド表示するトレンド表示器１８の表示構成例を示すものである。この場合、例えば、急性一酸化炭素中毒患者等に対し、患者の処置に関するイベント情報として、酸素吸入、病院到着、採血・校正、人工呼吸開始、麻酔導入開始等のイベントを生じた際には、イベント入力回路２１（図１参照）によりイベント入力を行うことにより、入力されたイベント情報は、トレンド表示器１８の画面上に表示されるように構成されている。そして、前述したように各減光度比ΦおよびＨb 濃度計算回路１６で計算された酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の濃度比と前記イベント情報は、記憶回路１９に送出されて記憶される。このようにして、記憶回路１９に記憶されたデータは、電源を遮断されても保持され、前記トレンド表示器１８に再生表示させることができる。
【００６１】
なお、例えば図６の（ａ）に示すように、各ヘモグロビン濃度のトレンドは、ファンクショナル、フラクショナル酸素飽和度（ＳｐＯ2 ）のいずれの濃度もトレンド表示させることができる。また、図６の（ｂ）に示すように、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の各濃度について、全体を１００％として前記各濃度の比率を、前記イベント情報と共にトレンド表示させることができる。そして、前記記憶回路１９に記憶されたデータは、外部インタフェースを介して、パソコン等の外部機器にデータを送信することもできるように構成されている（図１参照）。
【００６２】
図１に示す装置構成においては、採血法により測定した血中吸光物質濃度を入力する校正値入力回路２２が設けられている。この校正値入力回路２２に入力されたデータは、Ｈb 濃度計算回路１６に送出される。そして、Ｈb 濃度計算回路１６では、入力された値に基づき、酸化ヘモグロビンＯ2 Ｈb 、還元ヘモグロビンＲＨb 、一酸化炭素ヘモグロビンＣＯＨb の校正計算を行う。この校正計算は次のように行うことができる。
【００６３】
まず、血液の脈動に伴って発生する生体組織の脈動による減光度変化を考慮した場合、前記減光度の比Φは次式で示される（特開平８−３２２８２２号公報参照）。
【００６４】
【数９】
2008194488.tif 000012
【００６５】
ここで、ＥＸは、生体組織の脈動により発生する減光を示す項であり、未知数である。
【００６６】
このようにして、採血して測定した値を前記式に代入することにより、未知数ＥＸを決定することが可能となる。以後、この決定した未知数ＥＸの入った連立方程式を使用することにより、生体組織の脈動を考慮した精度の高い測定結果を得ることが可能となる。また、校正値入力以前の記憶回路１９に記憶された各減光度比Φあるいは各ヘモグロビン濃度比のデータを採血して測定した血中吸光物質濃度値を用いて再計算し、遡及的に精度の高い測定各課を得ることもできる。
【００６７】
また、別の校正例としては、メトヘモグロビンやビリルビン等、他の血中吸光物質による誤差を校正する場合である。すなわち、メトヘモグロビンＭetＨb を考慮した際の計算式は次式の通りである。
【００６８】
【数１０】
2008194488.tif 000013
【００６９】
ここで、測定したＯ2 Ｈb 、ＲＨb 、ＣＯＨb 、ＭetＨb を前記式に代入すると、未知数ＥＸを求めることができる。そして、求めた未知数ＥＸと採血法により測定した前記ＭetＨb を前記式に代入し、以後未知数ＥＸとＭetＨb が一定であると仮定して、連立方程式を解くことによって、Ｏ2 Ｈb 、ＲＨb 、ＣＯＨb の濃度比を求めることができる。なお、前記式中には、ビリルビンの項を設けて、採血法により測定したビリルビン値を代入して計算することも可能であり、その他の血中吸光物質を適用することも可能である。
【００７０】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るヘモグロビン濃度測定装置の一実施例を示す装置構成の概略ブック系統説明図である。
【図２】図１に示すヘモグロビンＨb 濃度表示器の一構成例を示す説明図である。
【図３】図１に示すヘモグロビンＨb 濃度表示器の別の構成例を示す説明図である。
【図４】図１に示すヘモグロビンＨb 濃度表示器のさらに別の構成例を示す説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は図１に示すヘモグロビンＨb 濃度表示器のさらに別の表示を行うそれぞれ異なる構成例を示す説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は図１に示すトレンド表示器のそれぞれ異なる表示を行う構成例を示す説明図である。
【図７】本発明に係るヘモグロビン濃度測定装置に適用する光波長における２つの減光度比Φ１２とΦ１３との関係を示す特性線図である。
【図８】近赤外の８０５ｎｍの第３波長を設定した場合のヘモグロビン濃度測定装置における２つの減光度比Φ１２とΦ１３との関係を示す特性線図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ血液層と共に脈動する純組織層の脈動の様子を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明に適用する光波長の吸光係数との関係を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、２、３  発光素子
４  駆動回路
５  生体組織
６  受光素子
７  増幅器
８  マルチプレクタ
９、１０、１１  フィルタ
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  タイミング制御回路
１４  対数計算回路
１５  Φ計算回路
１６  Ｈb 濃度計算回路
１７  Ｈb 濃度表示器
１８  トレンド表示器
１９  記憶回路
２０  アラーム回路
２１  イベント入力回路
２２  校正値入力回路
２３  Functional／Fractional表示選択切換回路
２４  ２波長／３波長計算表示選択切換回路
２５  アラーム設定回路
２６  時計回路
３０  ＳｐＯ2 〔％〕の数値表示部
３１  ＣＯＨb 濃度〔％〕の数値表示部
３２、３３  ＣＯＨb 濃度〔％〕の危険レベル表示部
３４  Functional選択切換スイッチ／選択状態表示部
３５  Fractional選択切換スイッチ／選択状態表示部
３６  ＣＯＨb 測定ボタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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