(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体において、吸光色素を血管内に注入し、生体組織の透過光の脈動の連続測定に基づいて血中色素濃度を連続測定し、生体所定領域内の水分量関連値を測定する生体内水分量関連値測定装置において、
生体組織透過特性の異なる複数の吸光色素の濃度を連続測定する血中吸光色素濃度測定手段と、
前記血中吸光色素濃度測定手段により、前記血管透過特性の異なる複数の吸光色素の濃度変化の出現時間差を測定する出現時間差測定手段と、
前記出現時間差測定手段により測定された前記出現時間差に基づいて、生体所定領域内の水分量関連値を測定する水分量関連値測定手段と、
を具備することを特徴とする生体内水分量関連値測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の生体内水分量関連値測定装置において、
前記血中吸光色素濃度測定手段は、前記生体組織透過特性の異なる複数の吸光色素として、肺血管透過特性の異なる吸光色素の濃度を連続測定し、
前記出現時間差測定手段は、前記肺血管透過特性の異なる吸光色素の濃度変化の出現時間差を測定し、
前記水分量関連値測定手段は、前記出現時間差に基づいて肺水分量関連値を測定することを特徴とする生体内水分量関連値測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の生体内水分量関連値測定装置において、
前記肺血管透過特性の異なる吸光色素として、インドシアニングリーン、エバンスブルーまたはクーマシーブルー、およびインジゴカルミンを用いることを特徴とする生体内水分量関連値測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の生体内水分量関連値測定装置において、
前記出現時間差測定手段は、血中吸光色素濃度測定手段の測定結果から求められた前記異なる吸光色素の平均循環時点の時間差を測定することを特徴とする生体内水分量関連値測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の生体内水分量関連値測定装置において、
前記血中吸光色素濃度測定手段は、被検者に注入する吸光色素を選択入力する色素選択手段と、
前記色素選択手段による入力情報に基づき、それぞれ選択された吸光色素に適する波長を発光する発光手段を駆動するように切替えるための切替手段を具備することを特徴とする生体内水分量関連値測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の生体内水分量関連値測定装置において、
前記血中吸光色素濃度測定手段は、被検者に注入する吸光色素を選択入力する色素選択手段と、
前記色素選択手段による入力情報に基づき、選択された吸光色素に適する演算式を設定するための演算式設定手段を具備することを特徴とする生体内水分量関連値測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生体所定領域内の水分量関連値、特に肺水分量を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療分野において、血管内に色素などのインジケータを投与し、血管を循環する投与されたインジケータの濃度を測定することによって、生体の水分量、血液量などを測定する指示薬希釈法は、従来より行われてきており、心拍出量、循環血液量、細胞間質液量、体水分量などの測定にも利用されてきていた。
また、インジケータとしてのインドシアニングリーン（ＩＣＧ）と、水標識物質としての冷糖液あるいはＮa ＋を同時に血管内に投与し、それらの肺血管透過特性の差異を利用して、肺血管外の肺に存在する水分量である肺水分量を測定していた。そして、肺水分量を肺水腫の診断の指標として評価していた。
【０００３】
しかし、肺水分量を測定する際には、冷糖液あるいはＮa ＋を血管内に投与するために、外頸静脈からカテーテルをその先端が肺動脈に位置するまで挿入しなければならなず、このような侵襲的な検査を受ける患者にとって大きな身体的、精神的な負担となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上記したように、肺水分量等の生体所定領域内の水分量を測定する際、患者の負担を軽減し、簡易に測定できるようにした生体内水分量関連値測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
生体において、吸光色素を血管内に注入し、生体組織の透過光の脈動の連続測定に基づいて血中色素濃度を連続測定し、生体所定領域内の水分量関連値を測定する生体内水分量関連値測定装置において、
生体組織透過特性の異なる複数の吸光色素の濃度を連続測定する血中吸光色素濃度測定手段と、
前記血中吸光色素濃度測定手段により、前記血管透過特性の異なる複数の吸光色素の濃度変化の出現時間差を測定する出現時間差測定手段と、
前記出現時間差測定手段により測定された前記出現時間差に基づいて、生体所定領域内の水分量関連値を測定する水分量関連値測定手段と、
を具備することを特徴とする。
これにより、生体組織透過特性の異なる複数の吸光色素を用いるので、カテーテルを挿入するなどの過度の患者への負担を軽減でき、比較的簡易に生体所定領域内の水分量関連値を測定することができる。
【０００６】
請求項２に係る生体内水分量関連値測定装置は、前記血中吸光色素濃度測定手段が、前記生体組織透過特性の異なる複数の吸光色素として、肺血管透過特性の異なる吸光色素の濃度を連続測定し、前記出現時間差測定手段は、前記肺血管透過特性の異なる吸光色素の濃度変化の出現時間差を測定し、前記水分量関連値測定手段は、前記出現時間差に基づいて肺水分量関連値を測定することを特徴とする。これにより、肺血管透過特性の異なる吸光色素を用いるで、カテーテルを挿入するなどの過度の患者への負担を軽減でき、比較的簡易に肺水分量を測定することができる。
【０００７】
請求項３に係る生体内水分量関連値測定装置は、
前記肺血管透過特性の異なる吸光色素として、インドシアニングリーン、エバンスブルーまたはクーマシーブルー、およびインジゴカルミンを用いることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る生体内水分量関連値測定装置は、前記出現時間差測定手段が、血中吸光色素濃度測定手段の測定結果から求められた前記異なる吸光色素の平均循環時点の時間差を測定することを特徴とする。これにより、吸光色素の平均循環時点を用いることで、適切な出現時間差を測定することができる。
【０００９】
請求項５に係る生体内水分量関連値測定装置は、前記血中吸光色素濃度測定手段が、被検者に注入する吸光色素を選択入力する色素選択手段と、前記色素選択手段による入力情報に基づき、それぞれ選択された吸光色素に適する波長を発光する発光手段を駆動するように切替えるための切替手段を具備することを特徴とする。これにより、操作者が任意に選択する吸光色素に応じて、発光手段を駆動させ測定することができる。
【００１０】
請求項６に係る生体内水分量関連値測定装置は、前記血中吸光色素濃度測定手段が、被検者に注入する吸光色素を選択入力する色素選択手段と、前記色素選択手段による入力情報に基づき、選択された吸光色素に適する演算式を設定するための演算式設定手段を具備することを特徴とする。これにより、操作者が任意に選択する吸光色素に応じて、適切な演算により測定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る生体内水分量関連値測定装置の好適な実施例について説明する。
図１は、本発明に係る生体内水分量関連値測定装置の全体構成を示すブロック図である。
発光駆動部１は、４つの異なる波長の光を生体組織２へ発生するＬＥＤ１〜４とこれらを駆動するＬＥＤドライバ１〜３、切替スイッチ１ａ、および、検査のために投与するインジケータとして色素（吸光物質）が何であるかを選択入力するための色素選択手段１ｂからなる。ＬＥＤ１〜４から発生する光の波長をそれぞれλ１〜４とする。受光部３は，生体組織２により透過されたＬＥＤ１〜４からの光を受光するようにＬＥＤ１〜４に対向して配置されたフォトダイオードからなり、さらに信号は、アンプ４、Ａ／Ｄコンバータ５を介して、デジタルコンピュータ６のＩ／Ｏポートへ入力され、ＣＰＵ８で処理され、測定結果等が表示部１２に表示されるよう構成されている。
【００１２】
生体組織２は、指、耳朶等の末梢組織である。色素選択手段１ｂは、指、耳等を挟持し発光・受光するプローブに設けてもよく、装置本体に設けても良い。吸光物質選択手段１ｂから検査のために投与される色素が設定されると、その色素を検出するために適切な波長の光を発光するＬＥＤがＬＥＤ１〜４から少なくとも３つ選択されるように、切替スイッチ１ａが作動する。その選択の基準については後述する。
【００１３】
図２に、本実施例装置の使用状態の例を示す。被検者の耳朶２６には本装置のプローブ２０が装着されている。このプローブ２０はクリップ２０Ａを有し、このクリップ２０Ａの対向する挟持部の一方に図１に示したＬＥＤ１〜４が設けられ、他方に図２に示したフォトダイオードが設けられている。
図１に示すようにＬＥＤ１〜４から発生した光は、耳朶２６を透過してフォトダイオードに至るように設定されている。プローブ２０は図２に示すようにリード線２１を介して装置本体２２と接続されている。装置本体２２には前述した表示部１２とキー入力部１１が外側にあらわれている。
【００１４】
次に、本装置の動作を説明する。色素選択手段１ｂから検査のために投与される色素が予め設定され、その色素を検出するために適切な波長の光を発光するＬＥＤがＬＥＤ１〜４から少なくとも３つ選択される。
ＣＰＵ８は、Ｉ／Ｏポート７を介して、ＬＥＤドライバ１〜４にそれぞれ制御信号を出力する。そして、切替スイッチにより選択されたＬＥＤを所定時間毎交互に点滅させる。
受光部３は、耳朶２６により透過されたＬＥＤからの光を受光し、信号を出力する。各波長の透過光に関する出力信号は、アンプ４、Ａ／Ｄコンバーター５を介して、デジタルコンピュータ６のＩ／Ｏポートへ入力され、ＣＰＵ８で処理される。本検出方法は、パルスフォトメトリ法である。
【００１５】
ここで、投与される色素および生体組織２に透過させる適切な波長について説明する。肺血管を透過する色素として、インジゴカルミン（ＩＤＧ）、を用いる。そして、肺血管を透過しない色素として、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、エバンスブルー、クーマシーブルーのうちいずれか１つを用いる。これらの色素の吸光特性による十分な吸光性を考慮して、それぞれの色素の使用に適切なＬＥＤの波長は次のようになる。
【００１６】
【表１】
0003811850.tif 000002
【００１７】
なお、パルスフォトメトリ法では、後述する減光度比Φを演算するために、いずれの色素にも影響を受けない波長、たとえば９４０ｎｍ、を用いることも必要である。
【００１８】
次に、肺血管を透過しない色素としてインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を用い、肺血管を透過する色素としてインジゴカルミン（ＩＤＧ）を用いる場合の例を示す。
測定に用いる光の３波長は、λ1 ＝８０５ｎｍ、λ2 ＝６２０ｎｍ、λ3 ＝  ９４０ｎｍであり、それぞれ次の特性を持っている。
λ1 ：インドシアニングリーンによる吸光量が多いが、インジゴカルミンによる吸光はほとんどない。
λ2 ：インジゴカルミンによる吸光量が多いが、インドシアニングリーンによる吸光はほとんどない。
λ3 ：インジゴカルミンによる吸光量も、インドシアニングリーンによる吸光もほとんどない。
以後、用いる記号に付加するサフィックス１，２，３はこれらの波長の光を示すものとする。
【００１９】
血液を含む生体組織を透過した３波長の光の減光度Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 は、ランバートベアの式により、次のように示される。
0003811850.tif 000003
ここで、
Ｉｅ：照射光強度（単位面積当りのエネルギー）
Ｉｔ：透過光強度（単位面積当りのエネルギー）
Ｅｈ：ヘモグロビンの吸光係数
Ｅｃ：インドシアニングリーン（ＩＣＧ）の吸光係数
Ｅｄ：インジゴカルミン（ＩＤＧ）の吸光係数
Ｈｂ：血中ヘモグロビンの濃度
Ｃｃ：インドシアニングリーン（ＩＣＧ）の濃度
Ｃｄ：インジゴカルミン（ＩＤＧ）の濃度
△Ｄ：脈動により変化した血液の厚み
サフィックス1,2,3 ：各波長λの番号
【００２０】
そして、減光度比Φ12、Φ32を次のように定義する。
0003811850.tif 000004
この式をＣｃ／ＨｂおよびＣｄ／Ｈｂについて解くと次のようになる。
0003811850.tif 000005
【００２１】
そして、式（６）、（７）のうちで、Ｅｈ（ヘモグロビンの吸光係数）、Ｅｃ（インドシアニングリーン（ＩＣＧ）の吸光係数）、Ｅｄ（インジゴカルミン（ＩＤＧ）の吸光係数）は既知であり、減光度比Φ12、Φ32は、経時的に実測により測定値がわかるので、Ｃｃ／Ｈｂ、Ｃｄ／Ｈｂも経時的に求めることができる。この演算処理は、ＣＰＵ８により行われる。
【００２２】
測定時には、肺血管を透過しない色素インドシアニングリーン（ＩＣＧ）と、肺血管を透過する色素インジゴカルミン（ＩＤＧ）の混合色素を被検者の静脈に注入する。その後における末梢である被検者の耳朶２６（図２参照）での両色素の検出の様子を図３に示す。横は時間軸であり、色素注入時を０とする。横軸を色素濃度とする。ここで、式（６）（７）におけるヘモグロビン濃度Ｈｂは、CO-oximetrなどの採血法による別の測定装置により得られ、これを式（６）（７）に代入することにより図３のような具体的な濃度値が得られる。
図３から分かるように、肺血管の透過性の相違から、両色素の出現に時間差が生じており、肺血管を透過しない色素であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ）の方が早く出現していることがわかる。
【００２３】
次に、両色素の出現時間差の測定を行う。これには、ここでは、平均循環時間ＭＴＴを用いて時間差を求める。そこで、平均循環時間ＭＴＴの求め方を図４を使って説明する。
図４に示す、ある色素の濃度Ｃg と時間との関係を示すＣg −ｔ曲線を用い、初循環曲線を求める。この曲線を求めるには、まずＣg −ｔ曲線の最初のピーク値から８０％、４０％降下した２点を求め、この２点を通過する指数関数的減衰曲線を求める。Ｃg 値がゼロからピーク値を経てそのピーク値の８０％となるまでのＣg ・ ｔ曲線と、上記のようにして求めたエキスポネンシャル曲線から初循環曲線を形成する。次に初循環曲線とｔ軸で囲まれる全体の面積を求め、Ｃg 軸に平行な直線でこの面積を２等分した場合の直線とｔ軸との交点、すなわちＭＴＴを求め、この時点を平均循環時点Ｔm とする。
【００２４】
次に、肺水分量を求める方法を説明する。
肺水分量と平均循環時間との関係は次の式で表すことができる。
ＬＷ＝ＣＯ・（ＭＴＴ(IDG) −  ＭＴＴ(ICG) ）        （８）
ここで、
ＬＷ[L] ：肺水分量
ＣＯ[L/min] ：心拍出量
ＭＴＴ(IDG) ：インジゴカルミン（ＩＤＧ）の平均循環時間
ＭＴＴ(ICG) ：インドシアニングリーン（ＩＣＧ）の平均循環時間
ＣＰＵ８は、インジゴカルミン（ＩＤＧ）とインドシアニングリーン（ＩＣＧ）の平均循環時間を求め、代入することができる。
【００２５】
また、心拍出量ＣＯは、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）の投与量Ｄ[mg]と、前述した図４に示す初循環曲線とｔ軸で囲まれた初循環面積Ｓ（斜線部の合計）の除算により、求められる。すなわち、
ＣＯ [L/min]  ＝  Ｄ [mg] ／  Ｓ[mg ・min ／L]
このようにして、式（８）に、ＣＯ[L/min] 、ＭＴＴ(IDG) 、ＭＴＴ(ICG) を代入することにより、肺水分量ＬＷを求めることができる。
【００２６】
なお、これまでの肺血管を透過しない色素としてインドシアニングリーン（ＩＣＧ）の場合を挙げたが、その代わりにエバンスブルーあるいはクーマシーブルーであってもよい。その場合は、λ1 として表１に示す波長の光を発光するＬＥＤを用いればよい。また、上記式においては、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）に関する係数等の代わりに、各色素に関する係数等に置き換えればよい。
【００２７】
また、肺血管を透過しない色素として、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）、エバンスブルーあるいはクーマシーブルーのうち、操作者が選択した任意の色素を用いることができるようにするには、上述の色素選択手段１ｂを用いることができる。
ＬＥＤとしては、予め各色素の検出に適した波長を発光するＬＥＤおよび色素選択手段１ｂをプローブに具備する。そして、操作者が任意に選択した測定に用いる色素の種別を色素選択手段１ｂにより選択入力する。これを受けて、選択された色素に適する波長を発光するＬＥＤが駆動されるように切替スイッチ１ａが作動される。また、選択された色素の種別の情報は、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵ８に送られ、適切な演算のための係数等が設定される。
なお、色素選択手段１ｂはプローブ側の設置する代わりに、装置本体側に設置することもでき、装置本体側に設置された色素選択手段１ｂから適切なＬＥＤを駆動するように切替スイッチを切り替えてもよい。あるいは装置本体側の適切な演算のための係数等を設定しておき、プローブは選択された色素を測定する専用のプローブを用いるようにしてもよい。
【００２８】
また、肺血管透過色素と不透過色素を混合した混合色素を被検者に注入したが、両色素をわけて平均循環時間を計測し、式（８）による計算を行っても良い。この方法では、各注入時刻等を基準とすることなどの注意を要する。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項４の発明によれば、生体組織透過特性の異なる複数の吸光色素、特に肺血管透過特性の異なる吸光色素を用い、吸光色素を血管内に注入した後の末梢における各吸光色素の出現の時間差を計測して、生体内水分量関連値、特に肺水分量を測定することにより、カテーテルの挿入など過度な負担を患者にかけずに比較的簡易に測定することができる。
また、請求項５ないし請求項６の発明によれば、操作者が選択する任意の吸光色素を選択入力する色素選択手段により、選択された色素を用いた測定に適切な発光手段の発光する適切な波長や演算式を用いることができるので、操作者の測定の自由度を持たせつつ適切な測定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生体内水分量関連値測定装置の全体構成の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る測定装置の使用状態を示す説明図である。
【図３】本発明に係る測定装置により測定される色素濃度と時間の関係を示す特性曲線図である。
【図４】本発明に係る測定装置により平均循環時間を求める方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１    発光駆動部
１ａ  切換スイッチ
１ｂ  色素選択手段
２    生体組織
３    受光部
４    アンプ
５    Ａ／Ｄコンバータ
６    デジタルコンピュータ
７    Ｉ／Ｏポート
８    ＣＰＵ
９    ＲＯＭ
１０  ＲＡＭ
１１  キー入力部
１２  表示部
【図１】
0003811850.tif 000006
【図２】
0003811850.tif 000007
【図３】
0003811850.tif 000008
【図４】
0003811850.tif 000009