JPH034251Y2 - - Google Patents

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JPH034251Y2
JPH034251Y2 JP13328687U JP13328687U JPH034251Y2 JP H034251 Y2 JPH034251 Y2 JP H034251Y2 JP 13328687 U JP13328687 U JP 13328687U JP 13328687 U JP13328687 U JP 13328687U JP H034251 Y2 JPH034251 Y2 JP H034251Y2
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organ
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balloon
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光センサを利用して、生体組織中の
ヘモグロビン濃度、ヘモグロビン酸素飽和度等を
直接計測することのできる反射光オキシメータに
関するものであり、特に食道壁粘膜組織等の管状
生体器官の組織を生体計測する場合に好適なもの
である。
[Detailed description of the invention] [Industrial field of application] The present invention relates to a reflected light oximeter that can directly measure hemoglobin concentration, hemoglobin oxygen saturation, etc. in living tissue using an optical sensor. Therefore, it is particularly suitable for in vivo measurement of tissues of tubular biological organs such as esophageal wall mucosal tissue.

〔従来技術〕[Prior art]

生体の組織内に含まれる血液のヘモグロビン濃
度やヘモグロビン酸素飽和度の測定は、心肺機能
の評価及び各組織への酸素運搬量等を評価する上
で有益である。
Measuring the hemoglobin concentration and hemoglobin oxygen saturation of blood contained in the tissues of a living body is useful for evaluating cardiopulmonary function and the amount of oxygen transported to each tissue.

例えば、組織内のヘモグロビン濃度は組織内に
含まれる血液量に略比例するので、手術等により
大量出血した場合等においては、ヘモグロビン濃
度を測定することにより、測定対象となつた組織
にどの程度血液が送られているかを判断すること
ができ、手術中あるいは手術後の患者の容体をモ
ニターすることに応用できる。
For example, the hemoglobin concentration in a tissue is approximately proportional to the amount of blood contained in the tissue, so in cases of heavy bleeding due to surgery, etc., measuring the hemoglobin concentration can determine how much blood is in the tissue being measured. It can be applied to monitor the patient's condition during or after surgery.

そして、ヘモグロビン濃度やヘモグロビン酸素
飽和度を測定する手段として、従来より、特定波
長の光を被検体に照射し、その反射光強度や透過
光強度から前記ヘモグロビン濃度等を測定する光
オキシメータが知られている。
As a means of measuring hemoglobin concentration and hemoglobin oxygen saturation, optical oximeters have conventionally been known, which irradiate a subject with light of a specific wavelength and measure the hemoglobin concentration, etc. from the reflected light intensity and transmitted light intensity. It is being

この光オキシメータを用いて患者の容体をモニ
ターするには、経時的なデータを必要とするた
め、従来は、光オキシメータの光検出部を患者の
耳朶や指先に装着することとしていた。
Monitoring a patient's condition using a photooximeter requires data over time, so conventionally the photodetector of the photooximeter was attached to the patient's earlobe or fingertip.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、耳朶や指先は光検出部の装着が
簡単であるという利点はあるものの、外部の光や
気温の変化の影響を受けて誤差を生じ易く正確な
データを得ることができない。
However, although earlobes and fingertips have the advantage of being easy to attach a photodetector, they are susceptible to changes in external light and temperature, making it difficult to obtain accurate data because they are susceptible to errors.

また、耳朶や指先では、肝臓や腎臓等の重要臓
器への血流の変化が反映されないため、循環器系
や消化器系の重要臓器の手術の際に、患者の容体
をモニターするための有益なデータ、例えば重要
臓器への血液の潅流及び組織の代謝に関するデー
タを得ることができなかつた。
In addition, earlobes and fingertips do not reflect changes in blood flow to important organs such as the liver and kidneys, so they are useful for monitoring a patient's condition during surgery on important organs in the circulatory system or digestive system. It was not possible to obtain relevant data, such as data on blood perfusion to vital organs and tissue metabolism.

また、光オキシメータの光検出部を耳朶等に装
着せずに、体内の組織からサンプリングした血液
を被検体として測定すれば当該組織に関する正確
なデータを得ることができるが、体内の組織から
血液を経時的にサンプリングすることは困難であ
り、生体組織内のヘモグロビン濃度等を経時的に
測定して患者の容体をモニターすることは実質的
に不可能であつた。
In addition, if you measure blood sampled from internal tissue as a test sample without attaching the photodetecting part of a photooximeter to your earlobe, you can obtain accurate data regarding the tissue in question; It is difficult to sample blood over time, and it is virtually impossible to monitor a patient's condition by measuring the hemoglobin concentration in living tissues over time.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本考案は、皮膚等の末梢組織への血流
とは異なり、肝臓や腎臓等の重要臓器の血流の変
化を反映するものと考えられる例えば食道等の管
状生体器官内面に光センサを密着させて生体計測
を行い、患者の容体を容易にモニターすることの
できる反射光オキシメータを提供とすることを目
的とする。
Therefore, the present invention aims to install an optical sensor on the inner surface of a tubular biological organ such as the esophagus, which is thought to reflect changes in blood flow in important organs such as the liver and kidneys, unlike blood flow to peripheral tissues such as the skin. It is an object of the present invention to provide a reflected light oximeter that can easily monitor a patient's condition by closely contacting the patient's body and performing biological measurements.

この目的を達成するために、本考案は、管状生
体器官に光センサを挿入して当該器官の組織中の
ヘモグロビン濃度等を光学的に測定する反射光オ
キシメータあつて、前記光学センサに管状生体器
官の内面と相対する測定面が形成され、当該測定
面の背面側に管状生体器官内で膨らまされて測定
面を当該器官の内面に密着させるバルーンが設け
られていることを特徴としている。
In order to achieve this object, the present invention provides a reflected light oximeter that optically measures hemoglobin concentration, etc. in the tissue of the organ by inserting an optical sensor into a tubular living organ. A measurement surface facing the inner surface of the organ is formed, and a balloon is provided on the back side of the measurement surface to be inflated within the tubular biological organ to bring the measurement surface into close contact with the inner surface of the organ.

〔考案の作用〕[Effect of invention]

本考案によれば、光センサに管状生体器官内面
と相対する測定面が形成されその背面側に生体器
官内で膨らむバルーンが設けられているので、例
えば前記光センサを口から食道等の管状生体器官
に挿入し、測定面が所定の測定位置に達したとこ
ろで背面側のバルーンを膨らませると、当該測定
面が例えば食道壁の粘膜組織に押しつけられて密
着され、その反射光強度を検出することにより、
当該粘膜組織のヘモグロビン濃度等を容易且つ正
確に測定することができる。
According to the present invention, the optical sensor is formed with a measurement surface that faces the inner surface of the tubular biological organ, and a balloon that is inflated within the biological organ is provided on the back side of the optical sensor. When inserted into an organ and when the measurement surface reaches a predetermined measurement position, the balloon on the back side is inflated, and the measurement surface is pressed against and in close contact with, for example, the mucosal tissue of the esophageal wall, and the intensity of reflected light is detected. According to
The hemoglobin concentration, etc. of the mucosal tissue can be easily and accurately measured.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on embodiments shown in the drawings.

第1図は本考案に係る反射光オキシメータを示
す斜視図、第2図はその縦断面図、第3図は光セ
ンサを拡大して示す正面図、第4図は第2図の
−断面図である。
Fig. 1 is a perspective view showing a reflected light oximeter according to the present invention, Fig. 2 is a vertical cross-sectional view thereof, Fig. 3 is a front view showing an enlarged optical sensor, and Fig. 4 is a - cross section of Fig. 2. It is a diagram.

図中1は、管状生体器官である食道に挿入され
るチユーブあつて、口からスムースに挿入するこ
とができるように可撓性を有すると共に、その先
端部1aが斜めに形成されており、その外径は約
10mm程度に選定されている。
In the figure, 1 is a tube inserted into the esophagus, which is a tubular biological organ, and is flexible so that it can be inserted smoothly from the mouth, and its tip 1a is formed obliquely. The outer diameter is approx.
It is selected to be around 10mm.

そして、前記チユーブ1の先端近傍の周面の正
面側には、透孔2が穿設されて光センサ3が取り
付けられている。
A through hole 2 is bored on the front side of the peripheral surface near the tip of the tube 1, and an optical sensor 3 is attached thereto.

光センサ3としては、例えば本発明者が特願昭
61−94614号において提案したセンサを使用して
おり、測定面5が透明に形成された小型容器6内
に、例えば665nm、795nm及び910nmの波長の光
を前記測定面5に接触された被検体に対して投光
する発光素子7,8及び9と、これらの光の被検
体からの反射光を受光する受光素子10とが配設
され、前記測定面5がチユーブ1の外周面と略面
一になるように取り付けられている。
For example, the optical sensor 3 may be
The sensor proposed in No. 61-94614 is used, and light of wavelengths of, for example, 665 nm, 795 nm, and 910 nm is placed in a small container 6 in which the measurement surface 5 is formed to be transparent, and the object is exposed to light having wavelengths of 665 nm, 795 nm, and 910 nm. Light-emitting elements 7, 8, and 9 that emit light to the object, and a light-receiving element 10 that receives reflected light from the subject are arranged, and the measurement surface 5 is substantially flush with the outer peripheral surface of the tube 1. are installed so that they are the same.

11は、前記光センサ3に接続された制御装置
であつて、当該制御装置11から供給される電流
によつて前記各発光素子7,8及び9をオンして
所定の波長の光を被検体に対して投光させ、受光
素子10から出力される検出信号に基づいて各波
長の光の反射光強度を計測し、ヘモグロビン濃度
等を算定する。
Reference numeral 11 denotes a control device connected to the optical sensor 3, which turns on each of the light emitting elements 7, 8, and 9 using a current supplied from the control device 11 to emit light of a predetermined wavelength to the subject. The reflected light intensity of the light of each wavelength is measured based on the detection signal output from the light receiving element 10, and the hemoglobin concentration and the like are calculated.

また、チユーブ1の背面側には前記光センサ3
を食道壁粘膜に密着させるバルーン12が設けら
れている。該バルーン12は、例えばチユーブ1
の背面側に穿設された空気孔13にゴム膜14を
被せてその周縁をチユーブ1に接着した構成とさ
れている。
Furthermore, the optical sensor 3 is provided on the back side of the tube 1.
A balloon 12 is provided that brings the esophagus into close contact with the mucous membrane of the esophageal wall. The balloon 12 is, for example, a tube 1.
A rubber membrane 14 is placed over an air hole 13 formed on the back side of the tube 1, and its periphery is adhered to the tube 1.

そして、前記空気孔13にチユーブ1の内側で
接続された空気供給管15がチユーブ1を通つて
体外に配設された空気供給源16に接続され、該
空気供給源16から所定の圧力で供給される空気
が、前記ゴム膜14とチユーブ1との間に吹き込
まれて、バルーン12がチユーブ1の外側に膨ら
むように成されている。
An air supply pipe 15 connected to the air hole 13 inside the tube 1 is connected through the tube 1 to an air supply source 16 disposed outside the body, and is supplied from the air supply source 16 at a predetermined pressure. Air is blown between the rubber membrane 14 and the tube 1, so that the balloon 12 is inflated to the outside of the tube 1.

したがつて、例えばチユーブ1を患者の食道に
挿入した状態でバルーン12を膨らませれば、第
4図に示す如く、チユーブ1の正面側が食道に押
しつけられて光センサ3の測定面5が食道壁(被
検体)17に密着されることとなり、食道壁粘膜
組織の反射光を確実に検出することができる。
Therefore, for example, if the balloon 12 is inflated with the tube 1 inserted into the patient's esophagus, the front side of the tube 1 will be pressed against the esophagus and the measurement surface 5 of the optical sensor 3 will be pressed against the esophagus wall, as shown in FIG. (Subject) 17, and the reflected light from the esophageal wall mucosal tissue can be reliably detected.

なお、18は、バルーン12内の空気の圧力を
一定に維持するようにバルブ19を開閉する圧力
制御装置であつて、光センサ3を一定の圧力で食
道壁17に密着させることにより、同じ測定位置
のデータを同一条件で長時間測定し得るように成
されている。
Reference numeral 18 denotes a pressure control device that opens and closes the valve 19 to keep the pressure of the air inside the balloon 12 constant, and by bringing the optical sensor 3 into close contact with the esophageal wall 17 at a constant pressure, the same measurement can be performed. It is designed so that position data can be measured for a long time under the same conditions.

以上が本考案の一例構成であり、次にその作用
について説明する。
The above is an example of the configuration of the present invention, and its operation will be explained next.

例えば、食道壁粘膜組織のヘモグロビン濃度を
測定しようとする場合は、患者の口からチユーブ
1を食道内に挿入し、その先端が食道に達したと
ころで、バルブ19を開いて空気供給源16から
バルーン12に対し空気を供給すると、バルーン
12がチユーブ1の外側に膨らんで、その空気圧
でチユーブ1を正面方向に押し出し、光センサ3
が食道壁17に密着される。
For example, when attempting to measure the hemoglobin concentration of the esophageal wall mucosal tissue, the tube 1 is inserted into the esophagus through the patient's mouth, and when the tip reaches the esophagus, the valve 19 is opened and a balloon is inserted from the air supply source 16. When air is supplied to the balloon 12, the balloon 12 expands to the outside of the tube 1, and the air pressure pushes the tube 1 forward, causing the optical sensor 3
is brought into close contact with the esophageal wall 17.

そして、圧力制御装置18により検出されるバ
ルーン12内の圧力が所定の値に達したところ
で、バルブ19が閉じられて空気の供給が遮断さ
れ、光センサ3により検出された反射光強度に基
づいてヘモグロビン濃度等を算定する。
Then, when the pressure inside the balloon 12 detected by the pressure control device 18 reaches a predetermined value, the valve 19 is closed to cut off the air supply, and based on the reflected light intensity detected by the optical sensor 3, Calculate hemoglobin concentration, etc.

このとき、赤色光を発光する発光素子7の光の
反射光強度をEr,近赤外光を発光する発光素子8
の光の反射光強度をEirとすると、組織中の血液
に含まれるヘモグロビン濃度(Hb)は、本発明
者が特願昭61−94615号において提案した測定方
法によれば、 〔Hb〕=aEir 2+bEir+c a,b,c:反射光センサの特性に起因する係
数 で求められ、具体的には例えば、 〔Hb〕=0.445Eir 2−7.14Eir+35.7 で求められる。
At this time, the reflected light intensity of the light emitting element 7 that emits red light is E r , and the light emitting element 8 that emits near infrared light
According to the measurement method proposed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 61-94615, the concentration of hemoglobin ( Hb ) contained in the blood in the tissue is [Hb]= aE ir 2 +bE ir +ca a, b, c: determined by coefficients resulting from the characteristics of the reflected light sensor, specifically, for example, [Hb]=0.445E ir 2 −7.14E ir +35.7.

また、組織内の全ヘモグロビン中に含まれる酸
化ヘモグロビンの割合を示すヘモグロビン酸素飽
和度HbOSは、本発明者が特願昭61−94614号に
おいて提案した測定方法によれば、 HboS=A+B〔Eir/(Er+C)〕 A,B:血液の生理学的因子及びセンサの特性
に起因する係数 C:補正係数 で求められ、具体的には例えば、 HbOS=1.145+0.34〔Eir/(Er+0.08)〕 で求められる。
Furthermore, the hemoglobin oxygen saturation HbOS, which indicates the proportion of oxygenated hemoglobin contained in the total hemoglobin in a tissue, is determined by the measurement method proposed by the present inventor in Japanese Patent Application No. 61-94614: HboS=A+B [E ir /(E r +C)] A, B: Coefficient due to blood physiological factors and sensor characteristics C: Calculated by correction coefficient, specifically, for example, HbOS = 1.145 + 0.34 [E ir / (E r + 0.08)].

そして、これらの値より、組触の血液に含まれ
る酸素濃度〔O2〕は、 〔O2〕=1.34×HbOS×〔Hb〕 により求めることができる。
From these values, the oxygen concentration [O 2 ] contained in the blood in contact can be determined as follows: [O 2 ]=1.34×HbOS×[Hb].

なお、実施例の説明では、食道等の管状生体器
官に導入されるチユーブ1に光センサ3を取り付
けチユーブ1の背面にバルーンを設けた場合につ
いて説明したが、本考案はこれに限るものではな
く、例えば光センサ3をカテーテル状に形成し該
光センサの測定面の背面側に直接バルーンを設け
る場合であつてもよい。
In addition, in the description of the embodiment, a case was explained in which the optical sensor 3 was attached to the tube 1 introduced into a tubular biological organ such as the esophagus and a balloon was provided on the back of the tube 1, but the present invention is not limited to this. For example, the optical sensor 3 may be formed into a catheter shape and a balloon may be provided directly on the back side of the measurement surface of the optical sensor.

また、光センサ3内に発光素子7,8,9及び
発光素子10を配設した場合について説明した
が、発光素子及び受光素子のみを制御装置11内
に配設し、チユーブ1に取り付けられた光センサ
3と制御装置11内に設けられた発光素子及び受
光素子とを光フアイバで接続するようにしてもよ
い。
In addition, although the case where the light emitting elements 7, 8, 9 and the light emitting element 10 are arranged in the optical sensor 3 has been described, it is also possible to arrange only the light emitting element and the light receiving element in the control device 11 and attaching it to the tube 1. The optical sensor 3 and a light emitting element and a light receiving element provided in the control device 11 may be connected by an optical fiber.

また、バルーン12は一つに限らず複数設けて
もよく、またその形状、構成は任意であり、要す
るに、光センサ3を食道壁17等の被検体に対し
て密着させることができるうように、測定面5の
背面側で外側に向かつて膨らむように構成されて
いればよい。
Further, the number of balloons 12 is not limited to one, and a plurality of balloons may be provided, and the shape and configuration thereof are arbitrary. , it suffices if it is configured to bulge outward on the back side of the measurement surface 5.

さらに、バルーン12に空気を供給する空気供
給管15はチユーブ1の内側に配設されている場
合に限らず、チユーブ1に沿つてその外側に配設
されている場合あるいはチユーブ1とは別々に設
けられている場合であつてもよい。
Furthermore, the air supply pipe 15 that supplies air to the balloon 12 is not limited to being disposed inside the tube 1, but may be disposed along the outside of the tube 1 or separately from the tube 1. It may also be the case that it is provided.

さらにまた、バルーン12は空気により膨らま
せられるものに限らず、水や生理食塩水等その他
の流体によつて膨らませるものであつてもよい。
Furthermore, the balloon 12 is not limited to one that can be inflated with air, but may be one that can be inflated with other fluids such as water or physiological saline.

また、本考案は、食道壁粘膜を被検体とする場
合に限らず、十二指腸、大腸、小腸、鼻腔内、気
管等を被検体とする場合にも適用し得ることは勿
論である。ただし、気管を被検体とする場合は窒
息しないようにチユーブ1の先端を開放して、チ
ユーブ1内を介して呼吸できるようにしておく必
要がある。
Furthermore, the present invention is of course applicable not only to cases where the subject is the esophageal wall mucosa, but also to cases where the subject is the duodenum, large intestine, small intestine, nasal cavity, trachea, etc. However, if the subject is the trachea, the tip of the tube 1 must be opened to allow breathing through the tube 1 to prevent suffocation.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上述べたように、本考案によれば、管状生体
器官に挿入される光センサに当該器官と相対する
測定面が形成され、その背面側にバルーンが取り
付けられており、光センサを生体器官の所定の測
定位置まで導入したところでバルーンを膨らます
ことにより、測定面を生体器官内面に密着させる
ことができるので、外部の光や気温の変化による
影響を受けることがなく誤差の極めて少ない正確
なデータを得ることができると共に、被検体をサ
ンプリングすることなく生体の体内組織のヘモグ
ロビン濃度等を容易に測定することができるの
で、例えば手術中及び手術後における患者に装着
してデータを経時的に得ることにより容易にその
容体を監視することがきるという優れた効果があ
る。
As described above, according to the present invention, an optical sensor inserted into a tubular biological organ is formed with a measurement surface facing the organ, and a balloon is attached to the back side of the optical sensor, and the optical sensor is inserted into the biological organ. By inflating the balloon once it has been introduced to the specified measurement position, the measurement surface can be brought into close contact with the inner surface of the living organ, so it is not affected by external light or temperature changes, and accurate data with extremely low errors can be obtained. It is also possible to easily measure the hemoglobin concentration, etc. of the body tissue of a living body without sampling the subject, so it can be attached to a patient during and after surgery, for example, to obtain data over time. This has the excellent effect of making it easier to monitor the patient's condition.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案に係る反射光オキシメータを示
す側面図、第2図はその縦断面図、第3図はその
要部を示す正面図、第4図は第2図の−断面
図である。 符号の説明、1……チユーブ、2……透孔、3
……光センサ、5……測定面、7,8,9……発
光素子、10……受光素子、12……バルーン。
Fig. 1 is a side view showing a reflected light oximeter according to the present invention, Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view thereof, Fig. 3 is a front view showing the main parts thereof, and Fig. 4 is a cross-sectional view of the reflected light oximeter according to the present invention. be. Explanation of symbols, 1...Tube, 2...Through hole, 3
... Optical sensor, 5 ... Measurement surface, 7, 8, 9 ... Light emitting element, 10 ... Light receiving element, 12 ... Balloon.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 管状生体器官に光センサを挿入して当該器官
の組織中のヘモグロビン濃度等を光学的に測定
する反射光オキシメータであつて、前記光学セ
ンサに管状生体器官の内面と相対する測定面が
形成され、当該測定面の背面側に管状生体器官
内で膨らまされて測定面を当該器官の内面に密
着させるバルーンが設けられていることを特徴
とする反射光オキシメータ。 (2) 前記光センサが管状生体器官に挿入されるチ
ユーブの先端近傍に取り付けられて、その測定
面が当該チユーブの外周面と略面一に形成され
ると共に、前記バルーンが前記測定面に対して
チユーブの背面側に設けられている前記実用新
案登録請求の範囲第1項記載の反射光オキシメ
ータ。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A reflected light oximeter that optically measures hemoglobin concentration, etc. in the tissues of the organ by inserting an optical sensor into a tubular living organ, the optical sensor including a tubular living organ. A reflected light characterized in that a measurement surface facing the inner surface of the organ is formed, and a balloon is provided on the back side of the measurement surface to be inflated within the tubular biological organ to bring the measurement surface into close contact with the inner surface of the organ. oximeter. (2) The optical sensor is attached near the tip of a tube to be inserted into a tubular biological organ, and its measurement surface is formed substantially flush with the outer peripheral surface of the tube, and the balloon is attached to the measurement surface. The reflected light oximeter according to claim 1, wherein the reflected light oximeter is provided on the back side of the tube.
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