(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する血中指示薬濃度関連値測定装置において、
医療従事者に、被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する報知部と、
測定を開始することを認識するための入力部と、
操作者により前記入力部から測定開始のための入力が行われたときに、前記報知部に指示薬投与のタイミング報知を開始するように指示する報知開始指示部と、
パルスフォトメトリー方式により指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を求める処理部を具備し、
前記報知部は、予告的報知と投与タイミング報知を含む報知を行なうことを特徴とする血中指示薬濃度関連値測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を用いて平均循環時間または中心血液量を演算することを特徴とする請求項１に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
【請求項３】
前記報知部は、聴覚的に報知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
【請求項４】
前記報知部は、視覚的に報知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
【請求項５】
前記報知部は、触覚的に報知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する測定装置に係り、医療従事者に、被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する機能を具備させることにより、精度よく血液中の指示薬の濃度に関する値を測定することができる測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する測定装置として、本出願人が提案した循環血液量測定装置（特開平７−２２２７２３号）がある。
特開平７−２２２７２３号では、指示薬として、肝臓で特異的に排泄する色素ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を被検者に投与し、パルスフォトメトリー方式によって測定される色素濃度の対数値と経過時間の関係から、その直線部分の回帰直線を求め、この回帰直線上で注入色素の初循環の平均循環時間を与える時点の色素濃度を求め、この色素濃度から循環血液量を求めるものである。
ここでは、前腕正中静脈に注入して投与し、指示薬（色素）の注入と同時に測定装置の操作者（医療従事者）はスイッチを操作して注入開始時点を測定装置に認識させるようにしていた。
また、指示薬（色素）の注入の開始・終了をセンサにより検出する装置として、本出願人が提案した特開平５−３００８８８号がある。ここで開示する装置は、静脈へ色素を注入する色素注入管に色素を検出するためのセンサを設けたものである。
【０００３】
しかしながら、これらの測定装置では次のような問題があった。
特開平７−２２２７２３号に開示する装置では、指示薬（色素）の注入と同時に操作者はスイッチを操作して注入開始時点を測定装置に認識させるようにするため、医師１名で行うには、被検者への指示薬注入とスイッチ操作の同時操作は煩雑である。また安全に指示薬注入を終了した後でスイッチ操作を行うか、またはその逆であっても、若干タイムラグが生じてしまい、測定精度に影響がある。また、特開平５−３００８８８号に開示する装置では、色素を検出するためのセンサが設けられた色素注入管を必要とするためコスト高となり、また、注入管内の経路の適切な位置にセンサを配置しなければならず、操作も複雑となる面があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、医療従事者が被検者に指示薬を投与したタイミングを測定装置に認識させることにより、コストを低減して精度よく指示薬の血液中における濃度に関する値を測定することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、被検者の血管に投与された指示薬の血液中における濃度に関する値を測定する血中指示薬濃度関連値測定装置において、医療従事者に、被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する報知部と、測定を開始することを認識するための入力部と、操作者により前記入力部から測定開始のための入力が行われたときに、前記報知部に指示薬投与のタイミング報知を開始するように指示する報知開始指示部と、パルスフォトメトリー方式により指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を求める処理部を具備し、前記報知部は、予告的報知と投与タイミング報知を含む報知を行なうことを特徴とする。
これにより、医療従事者が指示薬を投与したタイミングと一致した指示薬投与タイミング時間を基点として、指示薬の血液中における濃度の経時的変化を求める。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記処理部は、指示薬の血液中における濃度関連値の前記指示薬投与タイミングの報知時点を基点とする経時的変化を用いて平均循環時間または中心血液量を演算することを特徴とする。
これにより、医療従事者が指示薬を投与したタイミングと一致した指示薬投与タイミング時点を基点として、指示薬の血液中における濃度の経時的変化から求めた平均循環時間や中心血液量を演算する。
【０００８】
さらに、前記報知部は、聴覚的に報知することを特徴とする（請求項３）。医療従事者が聴覚的に投与タイミング報知を認識するためである。
あるいは、前記報知部は、視覚的に報知することを特徴とする（請求項４）。医療従事者が視覚的に投与タイミング報知を認識するためである。
あるいは、前記報知部は、触覚的に報知することを特徴とする（請求項５）。医療従事者が感覚的に投与タイミング報知を認識するためである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る血中指示薬濃度関連値測定装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例の全体構成を示すブロック図である。
発光部１は相異なる２つの波長の光を発生するＬＥＤ２，３とこれらを駆動する駆動回路４から成る。ＬＥＤ２から発生する光の波長をλ1 、ＬＥＤ３から発生する光の波長をλ2 とする。
受光部５は，ＬＥＤ２およびＬＥＤ３に対向して配置されたフォトダイオード６とこのフォトダイオード６の出力電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換器７とアンプ８からなる。
【００１２】
マルチプレクサ９はアンプ８から与えられる信号をフィルタ１０とフィルタ１１に交互に振り分ける回路である。マルチプレクサ１２はフィルタ１０とフィルタ１１の出力を交互にＡ／Ｄコンバータ１３に与える回路である。
Ａ／Ｄコンバータ１３はマルチプレクサ１２から与えられるアナログ信号をディジタル信号に変換する回路である。
【００１３】
ＣＰＵ１４（処理部）は駆動回路４、マルチプレクサ９およびマルチプレクサ１２に制御信号を出力してそれらを制御すると共に、Ａ／Ｄコンバータ１３から与えられる信号に基づいて演算を行ない循環血液量を求める回路である。
メモリ１５は、検出された信号から指示薬の血液中における濃度に関する値、例えば循環血液量を演算するプログラムが格納されており、またＣＰＵ１４から与えられるデータを記憶する回路である。さらに、ＣＰＵ１４は、メモリ１５に格納されたプログラムを実行するものである。
【００１４】
表示部２２ＡはＣＰＵ１４から与えられるデータを表示するものであり、入力部２２Ｂは複数のスイッチ、複数のキーから成り、それぞれは操作者の操作に応じた信号をＣＰＵ１４に入力するものである。
報知部２２Ｃは、ＣＰＵ１４の指令により、医療従事者に被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する。
【００１５】
次に図２により、報知部２２Ｃによる医療従事者に被検者への指示薬の投与のタイミングを報知する態様を示す。
医療従事者は、検査の準備を整え、検査を開始するときは、まず検査を開始するための測定装置の入力部２２Ｂにあるスタートボタンを押す（図２上段参照）。
スタートボタンが押されたことを示す信号はＣＰＵ１４に送信され、ＣＰＵ１４は報知部２２Ｃに、指示薬投与のタイミングを知らせる報知音の発生開始を指示する指示信号を送信する。ここで、ＣＰＵ１４が報知開始指示部である。報知部２２Ｃは、その指示信号を受け、報知音を発する。
報知部２２Ｃは、図２中段に示すように、例えば、１秒おきに指示薬投与のタイミングを図るための予告音を３回発する。そして、４回目に指示薬投与タイミングを報知する報知音を発する。
【００１６】
ここで、予告音と指示薬投与タイミング音を異なる周波数の発信音にすれば、医療従事者は、指示薬を投与するタイミングが取りやすい。この一連の発信音は時報と同じであるため馴染んでいるからである。あるいは、予告音と指示薬投与タイミング音の音量を異なるようにしてもよい。
なお、入力部２２Ｂにあるスタートボタンを押す者は、指示薬を投与する医療従事者の代わりに、補助者、装置の操作者であってもよい。
【００１７】
また、上記の例は、報知部２２Ｃによる報知は聴覚的報知であったが、これに代え又は加えて、視覚的報知であってもよい。すなわち、装置に設けられたＬＥＤによる発光表示や、ディスプレイに表示されるカウントダウン表示等であってもよい。この場合、図２に示すタイミングと同じタイミングで視覚的予告報知、視覚的注入タイミング報知を発するようにするとよい。
さらには、報知部２２Ｃによる報知は触覚的報知であってもよい。例えば、医療従事者が触感できるような手指に装着されるアクチェータを設け、アクチュエータの手指と接触する接触部で手指を押圧するように変位させることで、医療従事者に指示薬の投与タイミングを報知させるようにしてもよい。この場合も、図２に示すタイミングと同じタイミングで触覚的予告報知、触覚的注入タイミング報知を発するようにするとよい。
なお、予告回数や報知間隔は、上記の例に限られず、適宜設定してもよい。
【００１８】
図３に本実施例装置の使用状態を示す。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ＬＥＤ２，３が設けられ、他方に図１に示したフォトダイオード６が設けられている。
図１に示すようにＬＥＤ２，３から発生した光は耳朶２６を透過してフォトダイオード６に至るようにされている。ＬＥＤ２，３とフォトダイオード６は図３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２２Ａ、入力部２２Ｂと報知部２２Ｃが外側にあらわれている。なお、この報知部２２Ｃは上述した例のうち、音響的報知をするものである。
なお、プローブ２０の装着部位は、耳朶２６の代わりに他の末梢部分例えば指であってもよい。
【００１９】
次に本測定装置の動作を説明する。本測定装置の電源がオンになると、ＣＰＵ１４は駆動回路４、マルチプレクサ９、１２にそれぞれ制御信号を出力する。
駆動回路４はＬＥＤ２とＬＥＤ３を所定時間毎交互に点滅させる。
マルチプレクサ９は、ＬＥＤ２が点灯している間にアンプ８の出力をフィルタ１０に供給するように動作し、かつ、ＬＥＤ３が点灯している間にアンプ８の出力をフィルタ１１に供給するように動作する。
フィルタ１０、フィルタ１１によって波長λ1 、λ2 それぞれの光による信号のノイズは除去され、これらはマルチプレクサ１２によって交互にＡ／Ｄコンバータ１３に供給され、Ａ／Ｄコンバータ１３によってディジタル化されＣＰＵ１４に至る。本測定装置は、いわゆるパルスフォトメトリー方式の測定装置である。
【００２０】
医療従事者は、図２に示されるように、報知部２２Ｃにより報知される指示薬投与タイミングに合わせて指示薬を被検者に投与する。投与は、図３に示すように、シリンジ２３から導管２４、カテーテル２５を介して被検者の例えば前腕正中静脈に、例えば指示薬として色素ＩＣＧ（indocyanine green ）を注入する。
【００２１】
本測定装置のＣＰＵ１４は、パルスフォトメトリー方式で、投与された指示薬ＩＣＧの血液中の濃度を演算していく。すなわち、血液循環の拍動により変動する二波長の透過光量変動分ΔＩλ１、ΔＩλ２を測定し、時々刻々と測定されるΔＩλ１、ΔＩλ２を次式（１）に代入することにより、投与薬の血液中の濃度を経時的に演算することができる。
0003820499.tif 000002
ここで、
Ｃｇ：指示薬の血液中の濃度
Ｉλ１：波長λ１の透過光量
Ｉλ２：波長λ２の透過光量
Ｅｂλ１：波長λ１における血液の吸光係数
Ｅｂλ２：波長λ２における血液の吸光係数
Ｅｇλ２：波長λ２における指示薬の吸光係数
Ｃｂ：血液中のヘモグロビン濃度
である。
これにより演算される指示薬の濃度の変化を経時的にグラフで表すと、図２下図のように、指示薬の希釈曲線が得られる（血中指示薬濃度Ｃｇと時間ｔの関係曲線）。
【００２２】
次に、ＣＰＵ１４の演算処理による平均循環時間ＭＴＴの演算について説明する。メモリ１５に保存される図２に示す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例えば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 値が指示薬投与タイミング時点の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Ｓを求める。そして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。ここで、平均循環時間ＭＴＴは指示薬投与タイミング時点と平均循環時点Ｔm との時間間隔となる。なお、ＭＴＴを求めるには、式（１）において、定数である（Ｅｂλ２／Ｅｇλ１）・Ｃｂをかけ算する前の値の経時的な変化からでも求めることができる。
【００２３】
次にＣＰＵ１４は、ここでメモリ１５に収納した図４に示すようなｌｏｇＣg −ｔ曲線の回帰直線計算区間を決定する。この区間はＭＴＴから２．５分経過時点、５．５分経過時点の間、すなわちＣＰＵ１４はＭＴＴ＋２．５（分）、ＭＴＴ＋５．５（分）を計算し、これらの結果を保持する。
次に、ＣＰＵ１４は求めた区間のデータから回帰直線を計算する。すなわち図４に示すように直線をｌｏｇＣg ＝ａｔ＋ｂとおいて最小２乗法により回帰係数ａ，ｂを求める。
【００２４】
次に、ＣＰＵ１４は、初期指示薬濃度を計算する。すなわち図４に示すように、求めた回帰直線を平均循環時点Ｔm に外挿してその時点Ｔm におけるｌｏｇＣg の値ｌｏｇＣg0を求め、これよりＣg0を得る。
次に、ＣＰＵ１４は、循環血液量を計算する。すなわち注入色素量を求めたＣg0で割る処理を行なう。注入色素量は予めＣＰＵ１４に与えられ、保持されている。この結果、循環血液量が求められ、これは表示部２２Ａで表示される。
本実施例によれば、ＭＴＴを、指示薬投与タイミング時点を基点として初循環曲線の全体の面積から求めるようにしたので正確な平均循環時間ＭＴＴ値が得られる。
【００２５】
なお、末梢循環が悪い場合には、注入された色素が前後に拡散されてしまうため初循環と再循環の指示薬濃度の経時的変化の波形が重なり合い、計算上初循環の分離が困難となることがある。このような場合には、平均循環時点Ｔm とほとんど同時点である濃度最高時点Ｔp に外挿しても誤差の少ない初期色素濃度を得ることができる。として、色素希釈曲線がピーク値をとる時点、すなわち濃度最高時点Ｔp を平均循環時点Ｔm とし、平均循環時間ＭＴＴを指示薬投与タイミング時点と平均循環時点Ｔm との時間間隔としてもよい。
【００２６】
また、ＣＰＵ１４は投与した指示薬の量Ｄ[ ｍｇ] と初循環の面積Ｓから心拍出量ＣＯ[ Ｌ／ｍｉｎ] を次式（２）により演算し、表示部２２Ａに値を表示する。
ＣＯ[ Ｌ／ｍｉｎ] ＝  Ｄ[ ｍｇ] ／Ｓ[ ｍｉｎ・ｍｇ／Ｌ]     （２）
【００２７】
さらに、ＣＰＵ１４は、心拍出量ＣＯ[ Ｌ／ｍｉｎ] と平均循環時間ＭＴＴ[ ｓｅｃ] から中心血液量ＣＢＶ（Central Blood Volume）[ Ｌ] を次式（３）により演算し、表示部２２Ａに値を表示する。
ＣＢＶ[ Ｌ] ＝  ＣＯ[ Ｌ／ｍｉｎ] ×ＭＴＴ[ ｓｅｃ] ／６０  （３）
なお、ここで中心血液量とは、心臓の前負荷（preload ）を示す指標である。流量と時間の積は、容積を示す。この関係を循環動態に応用し、流量として心拍出量ＣＯを、時間として平均循環時間ＭＴＴを用いれば、色素注入部位からその検出部位までの容積が得られる。この容積の大部分は胸郭内の血液量で占められるから中心血液量（central blood volume, CBV ）と呼ばれるものである。
【００２８】
あるいは、血中指示薬濃度を対数変換し、これに対して回帰直線を計算する代わりに、血中指示薬濃度を対数変換せず、Ｃg −ｔ曲線から回帰指数曲線を計算し、これから初期指示薬濃度Ｃg0を求め、このＣg0から循環血液量を求めてもよい。
【００２９】
また、上記実施の態様では血中の指示薬濃度に関する値として、指示薬濃度、循環血液量、中心血液量を求める例を述べたが、その他、指示薬の血漿消失率、クリアランス等の測定を行ってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳記したように、請求項１に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、タイミング良く指示薬を投与することができ、実際の指示薬投与の時点からの経過時間と、測定される指示薬濃度関連値とを精度良く対応させることができる。
【００３１】
請求項２に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、平均循環時間や中心血液量を精度よく演算することができる。
【００３３】
請求項３に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、医療従事者は聴覚的に投与タイミング報知を認識することができる。
請求項４に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、医療従事者は視覚的に投与タイミング報知を認識することができる。
請求項５に記載の血中指示薬濃度関連値測定装置によれば、医療従事者は触覚的に投与タイミング報知を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明の指示薬報知タイミングの報知と測定される血中指示薬濃度の経時的変化のグラフを示す図。
【図３】本発明の実施例の装置の使用状態を示す図。
【図４】本発明の実施例の装置により測定される指示薬濃度の対数と時間との関係を示す図。
【符号の説明】
１  発光部
２、３  ＬＥＤ
４  駆動回路
５  受光部
６  フォトダイオード
７  電流−電圧変換器
８  アンプ
９、１２  マルチプレクサ
１０、１１  フィルタ
１３  Ａ／Ｄコンバーター
１４  ＣＰＵ
１５  メモリ
２０プローブ
２１  リード線
２２  装置本体
２２Ａ  表示部
２２Ｂ  入力部
２２Ｃ  報知部
２３  シリンジ
２４  導管
２５  カテーテル
２６  耳朶
【図１】
0003820499.tif 000003
【図２】
0003820499.tif 000004
【図３】
0003820499.tif 000005
【図４】
0003820499.tif 000006