(57)【要約】尿等の体液について、溶血が起こっている場合であっても、潜血度を正確に測定できる体液分析装置を提供する。互いに異なる第１波長及び第２波長の光を体液に対して照射する光源と、該光源から射出されて前記体液を透過した光を受光してその強度を検出する検出器と、該検出器によって検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置とした。
2019239980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１波長及び第２波長の光を体液に対して照射する光源と、
該光源から射出されて前記体液を透過した光又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、
該検出器によって検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置。
【請求項２】
前記体液が尿であり、前記所定成分が血液に含まれるヘモグロビンであることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項３】
前記体液が尿であり、前記所定成分が血液に含まれる血球であることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項４】
前記算出部が、算出したヘモグロビンの含有率からヘマトクリット値を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項５】
前記第１波長が６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であり、前記第２波長が３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項６】
互いに異なる第３波長及び第４波長の光を前記体液に対して照射する光源と、
該光源から射出されて前記体液を透過した光又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、
該検出器によって検出された前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出する正規化部と、
該正規化部が算出した前記第４波長の光強度の前記割合に基づいて、前記体液の溶血度を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置。
【請求項７】
前記第３波長及び第４波長が、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の体液分析装置。
【請求項８】
互いに異なる第１波長及び第２波長の光を前記体液に対して照射し、
前記体液を透過した又は前記体液によって反射された前記第１波長及び第２波長の光を受光してその強度を検出し、
検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出し、
前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の濃度を算出することを特徴とする体液分析方法。
【請求項９】
互いに異なる第３波長及び第４波長の光を前記体液に対して照射し、
前記体液を透過した又は前記体液によって反射された前記第３波長及び前記第４波長の光を受光してその強度を検出し、
検出された前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出し、
算出した前記第４波長の光強度の前記割合に基づいて、前記体液の溶血度を算出することを特徴とする体液分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体液に対して光を照射し、体液を通過した光に基づいて体液の分析を行う体液分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、全身麻酔による手術が行われる患者や長期間にわたってベッドから動くことのできない患者に対して、膀胱内にカテーテルを留置し、膀胱内から導尿された尿を尿バック内に貯留することがある。このような尿バッグ（ウロバッグ）は、カテーテルの外側端部に接続される導尿管と、導尿管に接続されて尿が溜められる貯留部と、貯留部に一定量たまった尿を外部へ排出し、処理するための排出管と、を備えている（特許文献１参照）。【０００３】
ところで、膀胱内にカテーテルが留置されていると、特に免疫力が弱くなっている患者の場合、膀胱やそれに連なる腎臓に細菌感染等による炎症が生じる恐れがある。このため、正常な腎臓の働きが保たれているかどうかを確認するために、尿量や尿の潜血度が看護師によって確認される。【０００４】
特に、尿の潜血度については、尿の色と、６段階の色見本を目視で見比べて、このまま放置してもよい、あるいは、看護師のみの対処で問題のない尿の色なのか、医師のみが行うことができる医療行為を施さなくてはならない尿の色なのかを看護師が判断しなくてはならない。【０００５】
しかしながら、尿に含まれる血液に溶血が起こっている可能性があり、その場合には、潜血度は同じであっても溶血の程度によって尿の色が変化するので、目視では潜血度を正確に判断できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５６３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、尿等の体液について、溶血が起こっている場合であっても、潜血度を正確に測定できる体液分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明に係る体液分析装置は、互いに異なる第１波長及び第２波長の光を体液に対して照射する光源と、該光源から射出されて前記体液を透過した又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、該検出器によって検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出する算出部とを備えていることを特徴とするものである。【０００９】
このような体液分析装置であれば、前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出するので、たとえ溶血が起こっている場合であっても、前記体液の潜血度を正確に測定することができる。【００１０】
本発明の具体的な実施態様としては、前記体液が尿であり、前記所定成分が血液に含まれるヘモグロビンであるもの、又は血球であるものを挙げることができる。【００１１】
前記算出部が、算出したヘモグロビンの含有率からヘマトクリット値を求めるものとしても良い。【００１２】
より具体的には、前記第１波長は６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であり、前記第２波長は３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましい。【００１３】
互いに異なる第３波長及び第４波長の光を前記体液に対して照射する光源と、該光源から射出されて前記体液を透過した、又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、該検出器によって検出された前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記第４波長の光強度の前記割合に基づいて、前記体液の溶血度を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置とすれば、前記体液の溶血度を算出することができる。【００１４】
より具体的には、前記第３波長及び前記第４波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出するので、たとえ溶血が起こっている場合であっても、前記体液の潜血度を正確に測定することができる。【００１６】
また、本発明によれば、前記第３波長及び前記第４波長の光強度を検出し、前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出することにより、前記体液の溶血度についても算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る体液分析装置の摸式図。
【図２】本発明の実施例に係る溶血が全く起こっていない尿の正規化前の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【図３】本実施例に係る完全に溶血している尿の正規化前の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【図４】本実施例に係る溶血が全く起こっていない尿の正規化後の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【図５】本実施例に係る完全に溶血している尿の正規化後の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【符号の説明】
【００１８】
１００・・・体液分析装置
１・・・光源
２・・・検出器
３・・・情報処理回路
３１・・・正規化部
３２・・・算出部
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態に係る体液分析装置１００は、例えば、入院患者の膀胱に留置されたカテーテルの患者の体外に出ている端部に接続される導尿管Ｔ内を流通する尿の状態を分析するものである。前記導尿管Ｔは、例えば、透光性を有する透明樹脂等で形成された円筒状のチューブである。
【００２０】
この実施形態では、前記体液分析装置１００は、前記導尿管Ｔに対して取り付けられており、前記導尿管Ｔ内を流通する、又は、前記導尿管Ｔ内に滞留している尿に対して光を照射し、その透過光又は反射光に基づいて潜血度を自動的にリアルタイム分析するように構成してある。以下に前記体液分析装置１００についてより詳しく説明する。
【００２１】
前記体液分析装置１００は、図１に示すように、前記導尿管Ｔ内部の尿に光を照射する光源１と、この光源１から射出され前記導尿管Ｔ内の尿を透過した透過光又は前記導尿管Ｔ内の尿によって反射された反射光を受光し、その光強度を検出する検出器２と、該検出器２から出力される光強度に基づいて、例えば、体液の潜血度を測定する情報処理回路３とを備えている。
【００２２】
前記光源１は、例えば、複数の発光素子を具備するものである。これら発光素子は、例えば、それぞれが単波長のチップ型ＬＥＤであり、これら各ＬＥＤは、例えば、６５０ｎｍ付近の第１波長と、例えば、５５０ｎｍ付近の第２波長とをそれぞれ前記導尿管Ｔ内の尿に対して射出するものである。
【００２３】
前記検出器２は、例えば、複数のフォトダイオードであり、例えば、前述した複数のＬＥＤと、前記チューブを挟んで対向するように、前記各ＬＥＤの光軸上に配置されている。
これら検出器２は、例えば、それぞれに対向して設けられている前記ＬＥＤから射出される光の波長に合わせて受光できる光の波長帯域が設定されている。
【００２４】
前記情報処理回路３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ、入力手段、通信手段、表示装置等を備えた、いわゆるコンピュータによってその機能が実現されるものである。この情報処理回路３は、メモリに格納されている分析用プログラムが実行され、各種機器が協働することにより、後述する正規化部３１及び算出部３２としての機能を発揮する。
【００２５】
しかして、前記体液分析装置１００は、前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部３１と、前記割合に基づいて所定成分の含有率を算出する算出部３２とをさらに備えている。
前記正規化部３１は、前記第１波長の光強度を、例えば１と仮定して、前記第２波長の光強度の前記第１波長の光強度に対する割合を算出（正規化）するものである。
【００２６】
前記算出部３２は、前記正規化部３１によって算出された前記割合に基づいて、尿に混入している所定成分である、例えば、ヘモグロビンの含有率を算出するものである。
【００２７】
このように構成された前記体液分析装によって、尿等の体液に含まれる所定成分の含有率を算出する方法は以下の通りである。
まず、前記光源１から、前記導尿管Ｔ内を流通する、又は、前記導尿管Ｔ内に滞留している尿に対して前記第１波長及び第２波長の光を照射し、前記検出器２によって尿を透過したそれぞれの波長の光強度を検出する。
次に、前記正規化部３１が、前述したような方法で前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する。
その後、前記算出部３２が、例えば、含有する血液の量やヘマトクリット値、ヘモグロビンの濃度等が既知の尿を用いて予め作成された検量線やテーブル等と、前記正規化部３１によって算出された前記第２波長の割合とに基づいて、尿に含まれているヘモグロビンの濃度（ｍｇ／ｄＬ）を算出する。
【００２８】
このように構成された体液分析装置１００及び体液分析方法によれば、前記検出器２によって検出された６５０ｎｍ付近の第１波長の光強度に対する５５０ｎｍ付近の第２波長の光強度の割合を算出しているので、溶血の有無にかかわらず、尿中に含まれるヘモグロビンの濃度を正確に算出することができる。
その結果、正確に尿の潜血度を分析することができる。
【００２９】
本発明は前記実施形態に限られたものではない。
前記算出部３２が、算出されたヘモグロビンの濃度に基づいてヘマトクリット値を算出するようにしても良い。この場合、前記所定成分とは、血球のことであり、含有率とは血球の容積率（％）のことであるとしても良い。
【００３０】
尿の潜血度とは、このようにして求められたヘモグロビンの濃度やヘマトクリット値であっても良いし、これらヘモグロビンや血球の含有率から換算される尿中の血液の含有率等であっても良い。
【００３１】
前記光源１から射出される光の波長は、前記実施形態で示したものに限らず、第１波長が酸素化ヘモグロビンの吸収波長帯（５２０ｎｍ〜５９０ｎｍ）及び溶媒であるＨ２Ｏの吸収波長（１４５０ｎｍ）の影響を受けない波長であればよい。具体的には第１波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長であればよく、６００ｎｍ以上１０００ｎｍであればより好ましい。第２波長は３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であればよく、より好ましくは５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であればよい。
チューブ内に滞留している体液に対して、複数の光源から同時に複数の波長を照射するようにしてもよいし、チューブ内を流れてくる体液に対して流れに沿って順番に異なる波長の光を当てるようにしても良い。
【００３２】
前記光源１については、ＬＥＤに限らず、１つの光源で複数波長の光を射出できる、例えば、タングステンランプ等を使用し、フィルタやプリズムなどを用いて前記第１波長や前記第２波長のような特定の波長の光を前記導尿管Ｔ内の体液に照射するものとしても良い。
前記検出器２についても、波長毎に複数の検出器を備えるものに限らず、広い波長の光を受光できる１つの検出器で、複数の波長の光を順番に検出するようにしても良い。また、光源として前述したタングステンランプのように広い範囲の波長を射出できるものを使用する場合に、フィルタ等を光源側ではなく検出器側に設けて、１つの検出器で複数の波長を検出できるようにしても良い。
【００３３】
前記光源１が前記体液に対して、互いに異なる第３波長及び第４波長をさらに照射して前記体液の溶血度を求めるようにしても良い。
この場合、前記正規化部３１は、前記検出器によって検出された第３波長の光強度に対する第４波長の光強度の割合を算出し、前記算出部３２が、前記第４波長の光強度の割合に基づいて溶血度を求める。
【００３４】
より具体的には、前記第３波長としては、例えば７００ｎｍ、また前記第４波長としては、例えば１０００ｎｍの波長の光を用いることができる。  これら第３波長、第４波長は、前述した波長に限られず、酸素化ヘモグロビンの吸収波長帯（５２０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下）及び溶媒であるＨ２Ｏの吸収波長（１４５０ｎｍ）の影響を受けない波長であればよい。具体的には第３波長、第４波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長であれば良く、より好ましくは６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長であれば良い。
【００３５】
前記正規化部３１は、前記光源１から射出され、前記体液を透過して、前記検出器２によって検出された前記第３波長の光強度を、例えば１と仮定して、前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出（正規化）する。
【００３６】
前記算出部３２は、このようにして正規化された前記第４波長の光強度と、予めヘモグロビン濃度および溶血度が既知の体液を用いて求められた検量線やテーブル等に基づいて、前記体液の溶血度を求める。前記検量線の例としては、ヘモグロビン濃度に応じた単項式による溶血度の回帰式などを挙げることができる。
なお、これら第３波長又は第４波長以外とは異なる第５波長についても測定し、第３波長の光強度で前記第５波長の光強度を正規化し、前記第４波長の正規化された光強度及び前記第５波長の正規化された光強度に基づいて溶血度を求めることによって、溶血度をより精度よく求めることができる。
この場合には、前記算出部３２は、算出された前記第４波長の正規化された光強度及び第５波長の正規化された光強度と、予めヘモグロビン濃度および溶血度が既知の体液を用いて求められた検量線やテーブル等に基づいて、前記体液の溶血度を求める。この場合の検量線の例としては、ヘモグロビン濃度に応じた多項式による溶血度の回帰式などを挙げることができる。
前記第５波長は、酸素化ヘモグロビンの吸収波長帯（５２０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下）及び溶媒であるＨ２Ｏの吸収波長（１４５０ｎｍ）の影響を受けない波長であればよい。具体的には第５波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長であれば良く、より好ましくは６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長であれば良い。
前記第１波長と第３波長とを同じ波長として、第１波長が第３波長を兼ねるようにしても良いし、これらが同じ波長でなくても良いことは言うまでもない。
また、前記正規化部が第１波長に対する第２波長の光強度の割合、又は第３波長に対する第４波長および第５波長の割合を算出する方法は、前述したものに限定されず、前記第１波長または第３波長を１以外の数字に仮定してもよいし、他の方法で割合を求めるようにしても良い。
【００３７】
また、前記体液分析装置１００が、前記算出部３２によって求められたヘモグロビンの濃度やヘマトクリット値、尿中の血液の含有率などの数値を、予め定められた数値範囲に当てはめて潜血度のレベルを判定する判定部や、該判定部や前記算出部３２から出力される分析結果を表示する表示部等をさらに備えていても良い。
【００３８】
前記体液は、尿に限らず、汗や、唾液、血液等の生体から得られる液体であればよい。
前記実施形態では、一例として、バルーンカテーテルによって体外に導出された導尿管内の尿を分析するものを挙げたが、このようなものに限らず、例えば、体内の血液等の体液を直接分析するようにしても良いし、他の方法で抽出して容器に貯留した体液を分析するようにしても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例を挙げて本発明に係る体液分析装置及び体液分析方法についてさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限られるものではない。
図２及び図３は、前述したような導尿管中の尿について、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長における透過光の強度を示したものである。なお、図２乃至図５のグラフ中の実線はヘモグロビン濃度が０．００ｇ／ｄＬ、破線はヘモグロビン濃度が０．１０ｇ／ｄＬ、一点鎖線はヘモグロビン濃度が０．３４ｇ／ｄＬ、二点鎖線はヘモグロビン濃度が１．０２ｇ／ｄＬになるように調整した尿のグラフをそれぞれ示している。
図２は、溶血が全く起こっていない血液を含有した尿についてのグラフである。
一方、図３は、完全に溶血した状態の血液を含有した尿についてのグラフである。【００４０】
これら図２と図３とを見比べると、溶血の有無によって、各波長での透過光の強度が大きく異なっている。そのため、８５０ｎｍ近傍の波長を検出するだけでは、体液のヘモグロビン濃度を正確に算出できないことに本発明者は気付いた。
また、同様に、酸素化ヘモグロビンの吸収帯がある５２０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長を検出するだけでは、体液のヘモグロビンの濃度を正確に測定できないことも分かった。【００４１】
前述したような問題を解決するため、鋭意検討した結果、本発明者は、これらのグラフについて、第１波長である８５０ｎｍでの光強度を１とした場合のその他の波長の光強度の割合を算出して正規化することを思いついた。このようにして各グラフを正規化した結果が、図４及び図５のグラフである。
図４は、図２のグラフを正規化したものである。また、図５は、図３のグラフを正規化したものである。【００４２】
この図３から分かるように、図４及び図５を見比べると、第１波長である８５０ｎｍでの光強度を１として正規化すると、溶血が起こっていない図４と溶血が起こっている図５とで、第２波長である５６０ｎｍ付近の波長の第１波長の光強度に対する割合のヘモグロビン濃度に対する変化が同じ挙動を示すことが分かった。
これらの結果から、第１波長の光強度に対する第２波長の光強度の割合と、ヘモグロビン濃度が既知の尿を用いて作成した検量線やテーブル等とに基づいて、ヘモグロビン濃度が従来よりも正確に算出できることが分かった。また、該ヘモグロビン濃度から換算されるヘマトクリット値についても同様に正確に算出できることが分かった。
また、第２波長として採用した５５０ｎｍ〜５６０ｎｍ付近において、溶血度に関わらず、ヘモグロビン濃度に対する透過光の強度変化が大きくなっていることから、この帯域の波長を第２波長とすることで、ヘモグロビン濃度やヘマトクリット値をより正確に算出できることも分かった。【００４３】
本発明は、以上に説明したように、第１波長の光強度に対する第２波長の光強度の割合を算出すれば、この割合に基づいてヘモグロビンの濃度を正確に算出することができることに本発明者が気付いたことにより初めて完成されたものである。【００４４】
さらに、本発明者は、図４と図５とを比較すると、６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長域でのグラフの傾きが異なっていることにも気が付いた。
図４と図５との間で異なっている条件は、溶血の有無だけであるので、このグラフの傾きの違いは溶血の有無に起因するものであることが分かる。【００４５】
そのため、例えば、第３波長として８５０ｎｍ、第４波長として１０００ｎｍを選択し、これらそれぞれの波長での尿を透過する光強度を検出して、前記第３波長での透過光の光強度を１として、この第３波長での光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を求めて、この割合からグラフの傾きを求めれば、尿等の体液の溶血度を算出できることが分かった。
また、例えば、第３波長として８５０ｎｍ、第４波長として７００ｎｍ、第５波長として１０００ｎｍを選択し、これらそれぞれの波長での尿を透過する光強度を検出して、前記第３波長での透過光の光強度を１として、この第３波長での光強度に対する前記第４波長及び第５波長での透過光の光強度の割合をそれぞれ求めて、これら割合から７００ｎｍから８５０ｎｍの範囲、及び８５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲のグラフの傾きをそれぞれ求めれば、尿等の体液の溶血度をより精度よく算出できることも分かった。【００４６】
ここに示したデータは、本発明の一例であり、血液を含有する溶媒が生理食塩水の場合である場合や、前記第１波長を前述した以外にも、６００ｎｍ、６５０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、９５０ｎｍ等、様々な波長に変化させた場合であっても、前述した実施例と同様に、ヘモグロビン濃度やヘマトクリット値、溶血度等を正確に算出できることが実験によって確かめられている。特に、前記第１波長を６５０ｎｍ、前記第２波長を５５０ｎｍとした場合に、最も溶血の影響を受けずにヘモグロビン濃度を算出することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、尿等の体液について、溶血が起こっている場合であっても、潜血度を正確に測定できる体液分析装置を提供することができる。
【図１】
2019239980.tif 000003
【図２】
2019239980.tif 000004
【図３】
2019239980.tif 000005
【図４】
2019239980.tif 000006
【図５】
2019239980.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月12日(2020.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１波長及び第２波長の光を体液に対して照射する光源と、
該光源から射出されて前記体液を透過した光又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、
該検出器によって検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置。
【請求項２】
前記体液が尿であり、前記所定成分が血液に含まれるヘモグロビンであることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項３】
前記体液が尿であり、前記所定成分が血液に含まれる血球であることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項４】
前記算出部が、算出したヘモグロビンの含有率からヘマトクリット値を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項５】
前記第１波長が６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であり、前記第２波長が３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の体液分析装置。
【請求項６】
互いに異なる第３波長及び第４波長の光を体液に対して照射する光源と、
該光源から射出されて前記体液を透過した光又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、
該検出器によって検出された前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出する正規化部と、
該正規化部が算出した前記第４波長の光強度の前記割合に基づいて、前記体液の溶血度を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置。
【請求項７】
前記第３波長及び第４波長が、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の体液分析装置。
【請求項８】
互いに異なる第１波長及び第２波長の光を体液に対して照射し、
前記体液を透過した又は前記体液によって反射された前記第１波長及び第２波長の光を受光してその強度を検出し、
検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出し、
前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の濃度を算出することを特徴とする体液分析方法。
【請求項９】
互いに異なる第３波長及び第４波長の光を体液に対して照射し、
前記体液を透過した又は前記体液によって反射された前記第３波長及び前記第４波長の光を受光してその強度を検出し、
検出された前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出し、
算出した前記第４波長の光強度の前記割合に基づいて、前記体液の溶血度を算出することを特徴とする体液分析方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体液に対して光を照射し、体液を通過した光に基づいて体液の分析を行う体液分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、全身麻酔による手術が行われる患者や長期間にわたってベッドから動くことのできない患者に対して、膀胱内にカテーテルを留置し、膀胱内から導尿された尿を尿バッグ内に貯留することがある。このような尿バッグ（ウロバッグ）は、カテーテルの外側端部に接続される導尿管と、導尿管に接続されて尿が溜められる貯留部と、貯留部に一定量たまった尿を外部へ排出し、処理するための排出管と、を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、膀胱内にカテーテルが留置されていると、特に免疫力が弱くなっている患者の場合、膀胱やそれに連なる腎臓に細菌感染等による炎症が生じる恐れがある。このため、正常な腎臓の働きが保たれているかどうかを確認するために、尿量や尿の潜血度が看護師によって確認される。
【０００４】
特に、尿の潜血度については、尿の色と、６段階の色見本を目視で見比べて、このまま放置してもよい、あるいは、看護師のみの対処で問題のない尿の色なのか、医師のみが行うことができる医療行為を施さなくてはならない尿の色なのかを看護師が判断しなくてはならない。
【０００５】
しかしながら、尿に含まれる血液に溶血が起こっている可能性があり、その場合には、潜血度は同じであっても溶血の程度によって尿の色が変化するので、目視では潜血度を正確に判断できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５６３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、尿等の体液について、溶血が起こっている場合であっても、潜血度を正確に測定できる体液分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明に係る体液分析装置は、互いに異なる第１波長及び第２波長の光を体液に対して照射する光源と、該光源から射出されて前記体液を透過した又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、該検出器によって検出された前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出する算出部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような体液分析装置であれば、前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出するので、たとえ溶血が起こっている場合であっても、前記体液の潜血度を正確に測定することができる。
【００１０】
本発明の具体的な実施態様としては、前記体液が尿であり、前記所定成分が血液に含まれるヘモグロビンであるもの、又は血球であるものを挙げることができる。
【００１１】
前記算出部が、算出したヘモグロビンの含有率からヘマトクリット値を求めるものとしても良い。
【００１２】
より具体的には、前記第１波長は６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であり、前記第２波長は３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
互いに異なる第３波長及び第４波長の光を体液に対して照射する光源と、該光源から射出されて前記体液を透過した、又は前記体液によって反射された光を受光してその強度を検出する検出器と、該検出器によって検出された前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出する正規化部と、該正規化部が算出した前記第４波長の光強度の前記割合に基づいて、前記体液の溶血度を算出する算出部とを備えていることを特徴とする体液分析装置とすれば、前記体液の溶血度を算出することができる。
【００１４】
より具体的には、前記第３波長及び前記第４波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合に基づいて、前記体液に含まれる所定成分の含有率を算出するので、たとえ溶血が起こっている場合であっても、前記体液の潜血度を正確に測定することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、前記第３波長及び前記第４波長の光強度を検出し、前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出することにより、前記体液の溶血度についても算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る体液分析装置の模式図。
【図２】本発明の実施例に係る溶血が全く起こっていない尿の正規化前の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【図３】本実施例に係る完全に溶血している尿の正規化前の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【図４】本実施例に係る溶血が全く起こっていない尿の正規化後の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【図５】本実施例に係る完全に溶血している尿の正規化後の各波長における光強度を表すグラフの一例。
【符号の説明】
【００１８】
１００・・・体液分析装置
１・・・光源
２・・・検出器
３・・・情報処理回路
３１・・・正規化部
３２・・・算出部
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態に係る体液分析装置１００は、例えば、入院患者の膀胱に留置されたカテーテルの患者の体外に出ている端部に接続される導尿管Ｔ内を流通する尿の状態を分析するものである。前記導尿管Ｔは、例えば、透光性を有する透明樹脂等で形成された円筒状のチューブである。
【００２０】
この実施形態では、前記体液分析装置１００は、前記導尿管Ｔに対して取り付けられており、前記導尿管Ｔ内を流通する、又は、前記導尿管Ｔ内に滞留している尿に対して光を照射し、その透過光又は反射光に基づいて潜血度を自動的にリアルタイム分析するように構成してある。以下に前記体液分析装置１００についてより詳しく説明する。
【００２１】
前記体液分析装置１００は、図１に示すように、前記導尿管Ｔ内部の尿に光を照射する光源１と、この光源１から射出され前記導尿管Ｔ内の尿を透過した透過光又は前記導尿管Ｔ内の尿によって反射された反射光を受光し、その光強度を検出する検出器２と、該検出器２から出力される光強度に基づいて、例えば、体液の潜血度を測定する情報処理回路３とを備えている。
【００２２】
前記光源１は、例えば、複数の発光素子を具備するものである。これら発光素子は、例えば、それぞれが単波長のチップ型ＬＥＤであり、これら各ＬＥＤは、例えば、６５０ｎｍ付近の第１波長と、例えば、５５０ｎｍ付近の第２波長とをそれぞれ前記導尿管Ｔ内の尿に対して射出するものである。
【００２３】
前記検出器２は、例えば、複数のフォトダイオードであり、例えば、前述した複数のＬＥＤと、前記チューブを挟んで対向するように、前記各ＬＥＤの光軸上に配置されている。
これら検出器２は、例えば、それぞれに対向して設けられている前記ＬＥＤから射出される光の波長に合わせて受光できる光の波長帯域が設定されている。
【００２４】
前記情報処理回路３は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ、入力手段、通信手段、表示装置等を備えた、いわゆるコンピュータによってその機能が実現されるものである。この情報処理回路３は、メモリに格納されている分析用プログラムが実行され、各種機器が協働することにより、後述する正規化部３１及び算出部３２としての機能を発揮する。
【００２５】
しかして、前記体液分析装置１００は、前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する正規化部３１と、前記割合に基づいて所定成分の含有率を算出する算出部３２とをさらに備えている。
前記正規化部３１は、前記第１波長の光強度を、例えば１と仮定して、前記第２波長の光強度の前記第１波長の光強度に対する割合を算出（正規化）するものである。
【００２６】
前記算出部３２は、前記正規化部３１によって算出された前記割合に基づいて、尿に混入している所定成分である、例えば、ヘモグロビンの含有率を算出するものである。
【００２７】
このように構成された前記体液分析装置によって、尿等の体液に含まれる所定成分の含有率を算出する方法は以下の通りである。
まず、前記光源１から、前記導尿管Ｔ内を流通する、又は、前記導尿管Ｔ内に滞留している尿に対して前記第１波長及び第２波長の光を照射し、前記検出器２によって尿を透過したそれぞれの波長の光強度を検出する。
次に、前記正規化部３１が、前述したような方法で前記第１波長の光強度に対する前記第２波長の光強度の割合を算出する。
その後、前記算出部３２が、例えば、含有する血液の量やヘマトクリット値、ヘモグロビンの濃度等が既知の尿を用いて予め作成された検量線やテーブル等と、前記正規化部３１によって算出された前記第２波長の割合とに基づいて、尿に含まれているヘモグロビンの濃度（ｍｇ／ｄＬ）を算出する。
【００２８】
このように構成された体液分析装置１００及び体液分析方法によれば、前記検出器２によって検出された６５０ｎｍ付近の第１波長の光強度に対する５５０ｎｍ付近の第２波長の光強度の割合を算出しているので、溶血の有無にかかわらず、尿中に含まれるヘモグロビンの濃度を正確に算出することができる。
その結果、正確に尿の潜血度を分析することができる。
【００２９】
本発明は前記実施形態に限られたものではない。
前記算出部３２が、算出されたヘモグロビンの濃度に基づいてヘマトクリット値を算出するようにしても良い。この場合、前記所定成分とは、血球のことであり、含有率とは血球の容積率（％）のことであるとしても良い。
【００３０】
尿の潜血度とは、このようにして求められたヘモグロビンの濃度やヘマトクリット値であっても良いし、これらヘモグロビンや血球の含有率から換算される尿中の血液の含有率等であっても良い。
【００３１】
前記光源１から射出される光の波長は、前記実施形態で示したものに限らず、第１波長が酸素化ヘモグロビンの吸収波長帯（５２０ｎｍ〜５９０ｎｍ）及び溶媒であるＨ２Ｏの吸収波長（１４５０ｎｍ）の影響を受けない波長であればよい。具体的には第１波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長であればよく、６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であればより好ましい。第２波長は３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であればよく、より好ましくは５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であればよい。
チューブ内に滞留している体液に対して、複数の光源から同時に複数の波長を照射するようにしてもよいし、チューブ内を流れてくる体液に対して流れに沿って順番に異なる波長の光を当てるようにしても良い。
【００３２】
前記光源１については、ＬＥＤに限らず、１つの光源で複数波長の光を射出できる、例えば、タングステンランプ等を使用し、フィルタやプリズムなどを用いて前記第１波長や前記第２波長のような特定の波長の光を前記導尿管Ｔ内の体液に照射するものとしても良い。
前記検出器２についても、波長毎に複数の検出器を備えるものに限らず、広い波長の光を受光できる１つの検出器で、複数の波長の光を順番に検出するようにしても良い。また、光源として前述したタングステンランプのように広い範囲の波長を射出できるものを使用する場合に、フィルタ等を光源側ではなく検出器側に設けて、１つの検出器で複数の波長を検出できるようにしても良い。
【００３３】
前記光源１が前記体液に対して、互いに異なる第３波長及び第４波長の光をさらに照射して前記体液の溶血度を求めるようにしても良い。
この場合、前記正規化部３１は、前記検出器によって検出された第３波長の光強度に対する第４波長の光強度の割合を算出し、前記算出部３２が、前記第４波長の光強度の割合に基づいて溶血度を求める。
【００３４】
より具体的には、前記第３波長としては、例えば７００ｎｍ、また前記第４波長としては、例えば１０００ｎｍの波長の光を用いることができる。
これら第３波長、第４波長は、前述した波長に限られず、酸素化ヘモグロビンの吸収波長帯（５２０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下）及び溶媒であるＨ２Ｏの吸収波長（１４５０ｎｍ）の影響を受けない波長であればよい。具体的には第３波長、第４波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長であれば良く、より好ましくは６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長であれば良い。
【００３５】
前記正規化部３１は、前記光源１から射出され、前記体液を透過して、前記検出器２によって検出された前記第３波長の光強度を、例えば１と仮定して、前記第３波長の光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を算出（正規化）する。
【００３６】
前記算出部３２は、このようにして正規化された前記第４波長の光強度と、予めヘモグロビン濃度および溶血度が既知の体液を用いて求められた検量線やテーブル等に基づいて、前記体液の溶血度を求める。前記検量線の例としては、ヘモグロビン濃度に応じた単項式による溶血度の回帰式などを挙げることができる。
なお、これら第３波長又は第４波長以外とは異なる第５波長についても測定し、第３波長の光強度で前記第５波長の光強度を正規化し、前記第４波長の正規化された光強度及び前記第５波長の正規化された光強度に基づいて溶血度を求めることによって、溶血度をより精度よく求めることができる。
この場合には、前記算出部３２は、算出された前記第４波長の正規化された光強度及び第５波長の正規化された光強度と、予めヘモグロビン濃度および溶血度が既知の体液を用いて求められた検量線やテーブル等に基づいて、前記体液の溶血度を求める。この場合の検量線の例としては、ヘモグロビン濃度に応じた多項式による溶血度の回帰式などを挙げることができる。
前記第５波長は、酸素化ヘモグロビンの吸収波長帯（５２０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下）及び溶媒であるＨ２Ｏの吸収波長（１４５０ｎｍ）の影響を受けない波長であればよい。具体的には第５波長は、６００ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長であれば良く、より好ましくは６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長であれば良い。
前記第１波長と第３波長とを同じ波長として、第１波長が第３波長を兼ねるようにしても良いし、これらが同じ波長でなくても良いことは言うまでもない。
また、前記正規化部が第１波長に対する第２波長の光強度の割合、又は第３波長に対する第４波長および第５波長の割合を算出する方法は、前述したものに限定されず、前記第１波長または第３波長を１以外の数字に仮定してもよいし、他の方法で割合を求めるようにしても良い。
【００３７】
また、前記体液分析装置１００が、前記算出部３２によって求められたヘモグロビンの濃度やヘマトクリット値、尿中の血液の含有率などの数値を、予め定められた数値範囲に当てはめて潜血度のレベルを判定する判定部や、該判定部や前記算出部３２から出力される分析結果を表示する表示部等をさらに備えていても良い。
【００３８】
前記体液は、尿に限らず、汗や、唾液、血液等の生体から得られる液体であればよい。
前記実施形態では、一例として、バルーンカテーテルによって体外に導出された導尿管内の尿を分析するものを挙げたが、このようなものに限らず、例えば、体内の血液等の体液を直接分析するようにしても良いし、他の方法で抽出して容器に貯留した体液を分析するようにしても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例を挙げて本発明に係る体液分析装置及び体液分析方法についてさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限られるものではない。
図２及び図３は、前述したような導尿管中の尿について、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長における透過光の強度を示したものである。なお、図２乃至図５のグラフ中の実線はヘモグロビン濃度が０．００ｇ／ｄＬ、破線はヘモグロビン濃度が０．１０ｇ／ｄＬ、一点鎖線はヘモグロビン濃度が０．３４ｇ／ｄＬ、二点鎖線はヘモグロビン濃度が１．０２ｇ／ｄＬになるように調整した尿のグラフをそれぞれ示している。
図２は、溶血が全く起こっていない血液を含有した尿についてのグラフである。
一方、図３は、完全に溶血した状態の血液を含有した尿についてのグラフである。
【００４０】
これら図２と図３とを見比べると、溶血の有無によって、各波長での透過光の強度が大きく異なっている。そのため、８５０ｎｍ近傍の波長を検出するだけでは、体液のヘモグロビン濃度を正確に算出できないことに本発明者は気付いた。
また、同様に、酸素化ヘモグロビンの吸収帯がある５２０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長を検出するだけでは、体液のヘモグロビンの濃度を正確に測定できないことも分かった。
【００４１】
前述したような問題を解決するため、鋭意検討した結果、本発明者は、これらのグラフについて、第１波長である８５０ｎｍでの光強度を１とした場合のその他の波長の光強度の割合を算出して正規化することを思いついた。このようにして各グラフを正規化した結果が、図４及び図５のグラフである。
図４は、図２のグラフを正規化したものである。また、図５は、図３のグラフを正規化したものである。
【００４２】
この図３から分かるように、図４及び図５を見比べると、第１波長である８５０ｎｍでの光強度を１として正規化すると、溶血が起こっていない図４と溶血が起こっている図５とで、第２波長である５６０ｎｍ付近の波長の第１波長の光強度に対する割合のヘモグロビン濃度に対する変化が同じ挙動を示すことが分かった。
これらの結果から、第１波長の光強度に対する第２波長の光強度の割合と、ヘモグロビン濃度が既知の尿を用いて作成した検量線やテーブル等とに基づいて、ヘモグロビン濃度が従来よりも正確に算出できることが分かった。また、該ヘモグロビン濃度から換算されるヘマトクリット値についても同様に正確に算出できることが分かった。
また、第２波長として採用した５５０ｎｍ〜５６０ｎｍ付近において、溶血度に関わらず、ヘモグロビン濃度に対する透過光の強度変化が大きくなっていることから、この帯域の波長を第２波長とすることで、ヘモグロビン濃度やヘマトクリット値をより正確に算出できることも分かった。
【００４３】
本発明は、以上に説明したように、第１波長の光強度に対する第２波長の光強度の割合を算出すれば、この割合に基づいてヘモグロビンの濃度を正確に算出することができることに本発明者が気付いたことにより初めて完成されたものである。
【００４４】
さらに、本発明者は、図４と図５とを比較すると、６００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長域でのグラフの傾きが異なっていることにも気が付いた。
図４と図５との間で異なっている条件は、溶血の有無だけであるので、このグラフの傾きの違いは溶血の有無に起因するものであることが分かる。
【００４５】
そのため、例えば、第３波長として８５０ｎｍ、第４波長として１０００ｎｍを選択し、これらそれぞれの波長での尿を透過する光強度を検出して、前記第３波長での透過光の光強度を１として、この第３波長での光強度に対する前記第４波長の光強度の割合を求めて、この割合からグラフの傾きを求めれば、尿等の体液の溶血度を算出できることが分かった。
また、例えば、第３波長として８５０ｎｍ、第４波長として７００ｎｍ、第５波長として１０００ｎｍを選択し、これらそれぞれの波長での尿を透過する光強度を検出して、前記第３波長での透過光の光強度を１として、この第３波長での光強度に対する前記第４波長及び第５波長での透過光の光強度の割合をそれぞれ求めて、これら割合から７００ｎｍから８５０ｎｍの範囲、及び８５０ｎｍから１０００ｎｍの範囲のグラフの傾きをそれぞれ求めれば、尿等の体液の溶血度をより精度よく算出できることも分かった。
【００４６】
ここに示したデータは、本発明の一例であり、血液を含有する溶媒が生理食塩水の場合である場合や、前記第１波長を前述した以外にも、６００ｎｍ、６５０ｎｍ、７００ｎｍ、７５０ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、９５０ｎｍ等、様々な波長に変化させた場合であっても、前述した実施例と同様に、ヘモグロビン濃度やヘマトクリット値、溶血度等を正確に算出できることが実験によって確かめられている。特に、前記第１波長を６５０ｎｍ、前記第２波長を５５０ｎｍとした場合に、最も溶血の影響を受けずにヘモグロビン濃度を算出することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、尿等の体液について、溶血が起こっている場合であっても、潜血度を正確に測定できる体液分析装置を提供することができる。
【国際調査報告】
2019239980.tif 000008
2019239980.tif 000009
2019239980.tif 000010
2019239980.tif 000011
2019239980.tif 000012
2019239980.tif 000013
2019239980.tif 000014
2019239980.tif 000015