以下に、この発明につき、その一例を図� ��しつつ、説明する。

 図1に示されるように、この発明の一実施 例であるモニター装置1は、第1光学センサ2と 、第2光学センサ3と、演算手段4とを有する。

 前記第1光学センサ2は、希釈液貯留槽5に� ��留されている希釈液を体液採取装置6に送出 する希釈液流通路7に装着される。この第1光� ��センサ2は、前記希釈液流通路7を挟んで配� �された発光素子及び受光素子の組み合わせ� �有し、発光素子から発せられた光が希釈液� �通路7内を透過した後に前記受光素子で受光� ��れ、受光素子から検出データとしての電圧� ��演算手段4に出力されるようになっている。 なお、この第1光学センサ2はフォトカプラ型� ��あってもフォトインタラプタ型であっても� ��く、前記フォトインタラプタ型の光学セン� ��は光透過型であっても、光反射型であって� ��よい。図1に示される態様のモニター装置1� �あっては、この第1光学センサ2として、近赤 外線を出射する近赤外線発光素子及び近赤外 線受光素子の組み合わせが好ましい。近赤外 線発光素子及び近赤外線受光素子の組み合わ せを採用すると、多くの生体情報例えばヘモ グロビン量、グルコース量、ウレア、クレア チニン等を検出することができ、また、可視 光の影響を受けがたいこと、樹脂中を透過し やすいこと等により医療用のディスポーザブ ル製品を介した内部流体の成分検出に適して いるからである。なお、この第1光学センサ2� ��配設される希釈液流通路7の部位は、光透過 可能に形成されている。

 前記希釈液貯留槽5には、希釈液が貯留さ れる。この希釈液としては、生体に悪影響が なく、第1光学センサ2及び第2光学センサ3に� �る光学測定を妨害せず、体液を変質させた� �凝固させたりしない液体であればよく、例� �ば生理食塩水、リンゲル液、蒸留水、リン� �緩衝液等が好適に使用することができる。� �らに、体液採取装置例えばカテーテル6の先� ��などで血液等の体液が凝固しないようにす� ��必要があるときには、抗凝固剤が前記リン� ��ル液、生理食塩水、蒸留水に混合されて成� ��希釈液も好適である。前記抗凝固剤として� ��、ヘパリン、メシル酸ナファモスタット、� ��ロキナーゼなどがある。

 前記希釈液流通路7には希釈液送出手段10� ��介装されていて、この希釈液送出手段10の� �動により希釈液貯留槽5内の希釈液が体液採� ��装置6に送出される。

 希釈液送出手段10は、逆流防止機能のあ� �タイプのポンプが好ましく、例えば、チュ� �ブポンプ、蠕動ポンプなどの逆流防止機能� �あるポンプを好適例として挙げることがで� �る。

 前記体液採取装置6としては、体液例えば 血液を採取することができるとともに、採取 した血液と前記希釈液流通路7から送出され� �きた希釈液とを混合することができるよう� �形成され、例えばカテーテル特にダブルル� �メンカテーテルを挙げることができる。

 第2光学センサ3は、前記体液採取装置6に� ��って採取された体液と前記希釈液とを混合� ��てなる希釈体液を生体測定センサ8に導入す る希釈体液流通路9の途中であって、前記第1� ��学センサ2に近接して配置される。

 希釈体液流通路9には希釈体液送出手段11� ��介装される。この希釈体液送出手段11は、� �記希釈液送出手段10と同じ構成を採用するこ とができる。

 第2光学センサ3は、前記第1光学センサ2と 同じ構造を採用することができ、希釈体液流 通路9中を流通する希釈体液に光照射する発� �素子とこの発光素子とで前記希釈体液流通� �9を挟んで配置されるとともに希釈体液を通� ��する光を受光し、検出データを出力する受� ��素子とを備える。前記受光素子から出力さ� ��る検出データは電圧として演算手段4に出力 される。

 第2光学センサ3と第1光学センサ2とが近接 配置されていると第1光学センサ2及び第2光学 センサ3とが受ける外乱を同じであるとする� �とができる。また、第1光学センサ2と第2光� �センサ3とが近接して配列される態様として� ��例えば一個の基板上に配列された希釈液流� ��路7と希釈体液流通路9とに第1光学センサ2と 第2光学センサ3とを取り付ける態様を挙げる� ��とができる。なお、前記基板は、希釈液流� ��路に取り付けた第1光学センサ及び希釈体液 流通路に取り付けた第2光学センサの両者を� �同じ又は実質的同じ状態で搭載することの� �きる部材であればよく、基板と称されるこ� �に限定されず、搭載板、載置板、装着部材� �の適宜の名称で呼称されることがある。

 前記生体測定センサ8は、体液中の成分及 び/又は体液の特性を測定することのできる� �ンサを挙げることができる。前記体液とし� �は、例えば血液、尿、リンパ液、髄液、あ� �いはこれらの混合物等を挙げることができ� �生体成分の定性ないし定量分析を必要とす� �生体中の成分としては、例えばグルコース� �尿素、尿酸、乳糖、ショ糖、ラクテート(乳� ��)、エタノール、グルタミン酸、アンモニア 、クレアチニン、酸素等が挙げられ、体液の 特性としては、体液のpH値、酸素濃度等を挙� ��ることができる。

 前記生体測定センサ8は、体液中の測定し ようとする成分の種類に応じて各種のセンサ を採用することができる。センサとしては、 例えば、酵素を用いた酵素センサ、微生物を 用いた微生物センサ、酵素と微生物とを用い たハイブリッド型センサ等のバイオセンサが 挙げられる。そして、このようなバイオセン サにおいて利用される酵素又は微生物は被測 定成分、つまり生体の成分に応じて適宜に選 択される。例えば、被測定成分がグルコース であるときにはβ-D-グルコースオキシダーゼ� ��たはPseudomonas fluorecens、被測定成分が尿素� �あるときにはウレアーゼ、被測定成分が尿� �であるときにはウリカーゼ、被測定成分が� �クテートであるときにはラクテートオキシ� �ーゼ、被対象成分が乳糖であるときにはラ� �ターゼまたはβ-ガラクトシダーゼ、被測定� �分がエタノールであるときにはアルコール� �キシダーゼまたはTrichosporon brassicaes、被測� �成分がグルタミン酸であるときにはグルタ� �ートデヒドロゲナーゼまたはEscherichia coli、 被測定成分がアンモニアであるときには硝化 細菌等を選択することができる。

 前記演算手段4は、前記第1光学センサ2か� ��出力される検出データである電圧値と前記� ��2光学センサ3から出力される検出データで� �る電圧値とから、前記希釈体液流通路9の中� ��流通する希釈体液の倍率を算出し、体液の� ��取の良否を判断し、さらには希釈液流通路7 に第1光学センサ2が装着されていることの確� ��をもすることができる。演算手段4における このような機能はコンピュータにより実現す ることができる。

 具体的にいうと、この演算手段4では、前 記第1光学センサ2からの出力としての電圧値� ��バラツキつまり分散が生じていないときに� ��、第1光学センサ2が希釈液流通路7に装着さ� ��ていないこと、又は、第1光学センサ2が希� �液流通路7に装着されているとしても希釈液� ��通路7には希釈液が流通していないことと判 断する。すなわち、第1光学センサ2から出力� ��れる電圧値に分散を生じていないときには� ��この演算手段は、希釈液流通路7に流通する 希釈液を第1光学センサ2で測定する態勢には� ��いと判断して、その判断内容を表示手段12� �出力する。演算手段4からの指令出力により� ��示手段12例えばCRT画面は、警告を表示する� �

 希釈液が流通している希釈液流通路7に取 り付けられた第1光学センサ2から出力される� ��出データである電圧値と希釈体液が流通し� ��いる希釈体液流通路9に取り付けられた第2� �学センサ3から出力される検出データである� ��圧値とが演算手段4に入力されると、第1光� �センサ2からの検出データをレファレンスデ� ��タとして第2光学センサ3からの検出データ� �補正して外乱を除去し、採取された体液の� �釈液で希釈される希釈倍率の変動を算出す� �。

 この発明のモニター装置における、前記� ��釈倍率の変動値は例えば以下の演算により� ��出することができる。いま、希釈液流通路7 に希釈液を流通させる場合に、その希釈液の 流通開始時における第1光学センサ2から出力� ��れる検出データとしての出力電圧をVs(0)と� �、流通開始後に一定時間tが経過したときの� ��1光学センサ2から出力される検出データと� �ての出力電圧をVs(t)とする。また、体液希釈 流通路9に体液を希釈液で希釈されてなる希� �体液を流通させる場合に、その希釈体液の� �通開始時における第2光学センサ3から出力さ れる検出データとしての出力電圧をVb(0)とし� ��流通開始後に一定時間tが経過したときの第 2光学センサ3から出力される検出データとし� ��の出力電圧をVb(t)とする。このような場合� �希釈倍率の変動δVは以下の式(1)で示されるδ V1、以下の式(2)で示されるδV2、又は以下の式 (3)で示されるδV3のいずれかで示される。

 δV1=(Vb(t)/Vs(t))/(Vb(0)/Vs(0))   (1)
 δV2=log(Vb(t)/Vs(t))    (2)
 δV3=log[(Vb(t)-Vb0(t)/(Vs(t)-Vs0(t))) (3)
 なお、Vb0(t)及びVs0(t)それぞれは、その測定� ��始後時間tが経過したときの、第1光学セン� �及び第2光学センサにおける発光素子の出力� ��ゼロにしたときの受光素子における出力で� ��る。この出力は外乱を示す。Vb0(t)及びVs0(t)� ��差し引くことにより、Beerの法則の条件成立 を阻む外光の影響を相殺することができる。

 この発明のモニター装置における演算手� ��では、希釈倍率の変動が所定の上限閾値及� ��下限閾値の範囲内にあるか否かを判断し、� ��記上限閾値及び下限閾値の範囲内で希釈倍� ��の変動が発生しているときには、所定の希� ��倍率で体液が希釈液で希釈されていると判� ��し、希釈倍率の変動が上限閾値を越え、又� ��希釈倍率の変動が下限閾値を下回っている� ��きには、所定の希釈倍率で体液が希釈され� ��いないと判定する。そして、前記演算手段4 はその判断結果を出力して、表示手段12例え� ��CRT画面に判断結果を表示する。

 この発明に係るモニター装置は以下の作� ��を有する。希釈液貯留槽5に貯留されている 希釈液を希釈液送出手段10により希釈液流通� ��7に流通させて体液採取装置6に送出する。� �液採取装置6は人体に装着され、人体から体� ��を採取する。体液採取装置6では、採取され た体液と送出されてきた希釈液とが混合され て希釈体液が形成され、その希釈体液が希釈 体液流通路9を通じて生体測定センサ8に送出� ��れる。希釈体液の送出は、希釈体液送出手� ��11により行われる。

 希釈液送出手段10により希釈液が体液採� �装置6に送出され始めると、第1光学手段2に� �り検出データが演算手段4に出力され、また� ��体液採取装置6で形成された希釈体液が希釈 体液流通路9に設けられた第2光学センサ3によ り測定される。第2光学センサ3から検出デー� ��が演算手段4に出力される。

 演算手段4においては、第1光学センサ2か� ��出力される検出データを入力して、その検� ��データにノイズが発生していないときには� ��第1光学センサ2が希釈液流通路7に適切に装� ��されていないと判定される。第1光学センサ 2が装着された希釈液流通路7に希釈液が流通� ��ているときには、第1光学センサ2から出力� �れる検出データにはノイズが含まれている� �第1光学センサ2から出力される検出データに このノイズが含まれていることにより、演算 手段4は、希釈液流通路7に希釈液が流通して� ��ると判定する。

 この演算手段4では、第2光学センサ3から� ��力される検出データと第1光学センサ2から� �力される検出データとから、第2光学センサ3 から出力される検出データ中のノイズを相殺 する。第2光学センサ3から出力される検出デ� ��タ中のノイズを第1光学センサ2から出力さ� �る検出データで相殺することができるのは� �第1光学センサ2及び第2光学センサ3が互いに� ��接した位置に配置されていることにより、� ��1光学センサ2及び第2光学センサ3が同じ測定 環境に存在することとなり、第1光学センサ2� ��び第2光学センサ3とが同じ外乱を受けるか� �である。

 この演算手段4では、第2光学センサ3から� ��力される検出データである電圧値から希釈� ��液における希釈倍率を算出することができ� ��。希釈体液流通路9に希釈液そのものを流通 させたときに第2光学センサ3から出力される� ��圧値は希釈倍率100%を示し、希釈体液流通路 9に体液そのものを流通させたときに第2光学� ��ンサ3から出力される電圧値は希釈倍率0%を� ��す。希釈液で体液を希釈してなる希釈体液� ��希釈体液流通路9に流通させたときに第2光� �センサ3から出力される電圧値は、希釈倍率0 %から希釈倍率100%までの希釈倍率を示す。し� ��がって、希釈体液流通路9中を流通する希釈 体液についての希釈倍率は第2光学センサ3か� ��出力される電圧値から判定でき、第1光学セ ンサ2から出力される電圧値によりノイズを� �去することにより正確な希釈倍率が、この� �算手段4により算出される。そして算出され� ��希釈倍率を経時的にモニターすることによ� ��、その希釈倍率の経時的変動が観測される� ��この演算手段4は、希釈倍率の変動が、予め 定められた上限閾値を越え、又は下限閾値を 下回るときには、希釈異常が発生したと判定 して、表示手段12に指令信号を出力してこの� ��示手段12により警告を発する。

 この発明に係るモニター装置は、体液を� ��釈液で希釈してなる希釈体液中に含まれる� ��液の成分及び/又は体液の特性を測定する生 体測定装置例えば体液測定装置に組み込むこ とが出来る。このような生体測定装置として 、例えば血液中の血糖値を測定して、その結 果に基づいてインスリンを生体に供給する人 工膵臓装置、透析を行う人工透析装置、生体 の体液中に含まれる尿素の濃度を測定する尿 素濃度計、生体の体液中に含まれる尿酸の濃 度を測定する尿酸濃度計、体液中の乳糖、蔗 糖等の糖分を測定する糖分測定装置、ラクテ ート等を測定する乳酸測定装置、グルタミン 酸濃度を測定するグルタミン酸濃度計、アン モニア濃度を測定するアンモニア濃度計、ク レアチニンの濃度を測定するクレアチニン濃 度計等を挙げることができる。

 この発明に係るモニター装置を組み込ん� ��なるこの発明の生体測定装置について以下� ��説明をする。なお、図2における部材を示す 番号と図1における部材を示す番号とが同じ� �ある場合のその番号は同じ部材であること� �示す。

 図2に示されるように、一例としての生体 測定装置20は、前記モニター装置1に加えて、 希釈標準液供給部21を備える。この希釈標準� ��供給部21は、希釈液流通路7の第1光学センサ 2の下流側に設けられた第1流路切換え手段22� �介して前記希釈液流通路7に結合された希釈� ��供給路23と、この希釈液供給路23により供給 された希釈液で標準液を希釈して希釈標準液 を調製する標準液希釈部24と、前記モニター� ��置1における希釈体液流通路9の第2光学セン� ��3より上流側に第2流路切換え手段25を介して 設けられ、前記標準液希釈部24で調製された� ��釈標準液を前記希釈体液流通路9に導出する 希釈標準液導出路26とを備える。前記標準液� ��釈部24には、標準液貯留槽27から標準液が供 給される。なお、図2において、28で示される のは、生体測定センサ8で測定された希釈生� �液を廃液として貯留する廃液槽である。

 前記第1流路切替手段22は、希釈液の流通� ��向を、第1光学センサ2から希釈液供給路23へ の流通を不可とするとともに、第1光学セン� �2から体液採取装置6への流通を可とする流通 経路と、第1光学センサ2から希釈液供給路23� �の流通を可とするとともに、第1光学センサ2 から体液採取装置6への流通を不可とする流� �経路とに切換えることができる切換え手段� �あり、このような流路切換えをすることが� �きる限り種々の構成を採用することができ� �。

 前記第2流路切替手段25は前記第1流路切替 手段22と同じ構造を採用することができる。

 前記標準液希釈部24は、標準液貯留槽27に 貯留されている標準液を、希釈液供給路23に� ��り送出されてきた希釈液で所定の希釈倍率� ��希釈する。希釈倍率は、前記希釈液送出手� ��10による単位時間あたりの希釈液送出量と� �希釈体液送出手段11により送出される単位時 間あたりの液量とにより決定されることがで きる。

 前記標準液貯留槽27に貯留される標準液� �しては、測定対象である体液の成分の濃度� �既知である水溶液、または測定対象である� �液特性の値が既知である水溶液を挙げるこ� �ができる。この生体測定装置が人工膵臓装� �であるときには、測定対象として血液中の� �ルコースを挙げることができる。そうする� �、人工膵臓装置における標準液として既知� �濃度のグルコース水溶液を挙げることがで� �る。

 前記生体測定センサ8は、モニター装置に ついての説明において例示したように、測定 しようとする生体の種類、生体中の測定対象 である成分の種類、測定しようとする生体の 特性例えばpH値等により適宜にその構造等が� ��定される。

 この発明に係る生体測定装置が人工膵臓� ��置である場合及び前記モニター装置が採血� ��態をモニターする場合には、前記生体測定� ��ンサ8は、グルコースを測定する。したがっ て、人工膵臓装置における生体測定センサ8� �して、例えばオスミウムポリマーをカーボ� �電極の上に塗布した後、室温で乾燥させ、� �の上に酵素溶液を重層し、グルタルアルデ� �ド等の架橋剤を用いて、前記酵素を固定化� �てなるバイオセンサを挙げることができる� �このバイオセンサを採用すると、オスミウ� �ポリマーにはペルオキシダーゼ酵素が固定� �されているので、過酸化水素と酸化反応が� �り、引続きオスミウムポリマー、ペルオキ� �ダーゼと電極間で還元反応が起こる。この� �の反応条件は銀塩化銀電極に対して0mVであ� �。よって、酸化反応系の酵素としてグルコ� �スオキシダーゼを用いることにより、簡単� �グルコースの検出及び濃度測定を行うこと� �できる。グルコースセンサとしては、上記� �外に、オスミウム(II)-ビピリジン錯体を利用 したグルコースセンサ、ルテニウム錯体を利 用したグルコースセンサ、トリス型オスミウ ム錯体導入ポリピロール修飾電極を有するグ ルコースセンサ等を採用することもできる。 これら各種のグルコースセンサの中でも、オ スミウムポリマーを用いた前記バイオセンサ が好ましい。このバイオセンサである好適な グルコースセンサは、白金、銀又はカーボン 等の作用極と、オスミウムポリマー層にペル オキシダーゼを含有させた酵素膜層とを備え て成る薄膜センサが好ましい。

 この発明に係るモニター装置及び生体測� ��装置にあっては、測定可能な生体中の成分� ��は生体の特性は一種であっても二種以上で� ��ってもよい。測定する生体の成分又は生体� ��特性が二種以上であるときには、生体から� ��取した体液を希釈液で希釈されて成る希釈� ��液を移送する希釈体液流通路の途中に二種� ��上の体液測定センサ例えば二種以上のバイ� ��センサ等を接続すればよい。また、複数の� ��体成分及び/又は生体特性を測定するときに は、前記希釈体液流通路を複数に分岐させ、 各分岐流路それぞれに一つ又は二つ以上の体 液測定センサを接続するのがよい。

 この生体測定装置20における演算手段4は� ��希釈体液流通路9を通じて送出されてくる希 釈体液における体液中の成分の濃度及び/又� �体液特性を、体液測定センサ8から出力され� ��検出データに基づいて算出すること、希釈� ��率を算出すること、体液測定センサ8の較正 のための演算をすること等を行う。

 生体測定装置20における体液測定センサ8� ��較正は次のようにして行うことができる。

 標準液貯留槽27には既知の濃度の標準液� �貯留される。この生体測定装置20が人工膵臓 装置であるときには、標準液として既知の濃 度例えば濃度200mg/dLのグルコース水溶液が標� ��液貯留層27に貯留される。

 例えば前記既知濃度の標準液を希釈体液� ��通路9に流通させることにより前記既知濃度 の標準液についての生体測定センサ8の検出� �ータと、前記既知濃度の標準液を希釈液に� �り所定希釈倍率で希釈してなる希釈標準液� �希釈体液流通路9に流通させることにより前� ��希釈標準液についての生体測定センサ8の検 出データとにより、検量線を作成することが でき、演算手段4では濃度ゼロのときの基準� �ータを算出することができ、これによりゼ� �較正を行うことができる。濃度ゼロのとき� �基準データは、希釈体液流通流通路9に希釈� ��だけを流通させることにより体液濃度ゼロ� ��ときの生体測定センサ8の検出データを利用 して得ることもできる。

 以上構成の生体測定装置20につき、これ� �人工膵臓装置である場合について、その作� �を図2を参照しつつ以下に説明する。なお、� ��工膵臓装置に関し、図2における20は人工膵� ��装置を示し、11は希釈血液送出手段を示し� �9は希釈血液流通路を示し、8はグルコースセ ンサを示し、6は血液採取装置を示すものと� �る。

 人工膵臓装置20において血糖値を測定す� �場合、血液採取装置6を透析患者に装着する� ��通常の場合、血液採取装置6としてカテーテ ルを採用するので、カテーテルを透析患者の 静脈に装着する。希釈液送出手段10を駆動す� ��ことにより、希釈液貯留槽5から希釈液を希 釈液流通路7を通じて血液採取装置6に送液す� ��。希釈液流通路7を流通する希釈液は、第1� �学センサ2によりその透過光又は散乱光が測� ��され、測定データとしての電圧値が演算手� ��4に出力される。

 希釈体液送出手段11を駆動することによ� �血液採取装置6に透析患者の血液を吸引する� ��血液採取装置6では、供給される希釈液で、 透析患者から吸引した血液が、希釈される。 希釈倍率は、例えば、希釈血液送出手段11に� ��る送液速度と希釈液送出手段10による送液� �度とで決定することができる。希釈血液流� �路9を流通する希釈血液は第2光学センサ3に� �りその透過光又は散乱光が検出され、検出� �ータが演算手段4に出力される。

 希釈血液流通路9により送液される希釈血 液はそのグルコースがグルコースセンサ8に� �り測定され、測定データが演算手段4に出力� ��れる。

 演算手段4においては、グルコースセンサ 8から出力される測定データからグルコース� �度を算出する。グルコース濃度算出に際し� �グルコース濃度ゼロの測定データは例えば� �釈液だけを希釈血液送出手段9によりグルコ� ��スセンサ8に送液することにより得ることが できる。

 グルコースセンサ8により希釈血液中のグ ルコース濃度を測定する場合、時間の経過と ともに、測定データのベースラインがずれて くることがある。そのような場合には、適宜 の時期に、較正が行われる。グルコースセン サ8の較正は、第1切換え手段22及び第2切換え� ��段25を駆動することにより、希釈液の流通� �を、希釈液槽5中の希釈液が第1切換え手段22� ��介して標準液希釈部24に送出されるように� �、また、標準液希釈部24で調製された希釈標 準液を希釈血液流通路9に流通させて、グル� �ースセンサ8で希釈液及び希釈標準液のグル� ��ース測定を行い、測定データを演算手段4に 出力することにより行うことができる。

 また、希釈血液における希釈倍率の変動� ��、この人工膵臓装置20に組み込まれている� �ニター装置1によりモニターすることができ� ��。

 このようにこの人工膵臓装置20は、血中� �グルコース濃度を経時的に測定することが� �き、血液の希釈倍率をモニターすることに� �り採血異常を検出することができ、しかも� �ルコースセンサ8を較正することができるの� ��正確なグルコース濃度測定をすることがで� ��、したがって、糖尿病患者に正確な量でイ� ��スリンの投与をすることができる。

 このモニター装置を組み込んでなる人口� ��臓装置においては、較正操作から患者の血� ��値測定操作に切換えた場合に、切換え手段� ��確実に動作しているかどうかをモニター装� ��により判断することができるので、このモ� ��ター装置は安全装置としても機能する。し� ��がって、このモニター装置は、これを組み� ��んでなる人工膵臓装置を初めとする生体測� ��装置についての安全装置となる。モニター� ��置が組み込まれていない人工膵臓装置等の� ��体測定装置にあっては、一定量の標準液が� ��釈体液流通路に滲出することにより見かけ� ��の測定値が実際の体液中の成分量を反映し� ��いないこととなり、患者における体液につ� ��ての誤った測定情報に基づいて誤診がなさ� ��る可能性があるが、この発明によるとその� ��うな誤診を与えることのない、正確な体液� ��報を与えることができる。したがって、こ� ��発明にかかるモニター装置及びこれを組み� ��んでなる生体測定装置は、患者の体液を長� ��間にわたって測定する際に患者に対する安� ��性を確保する装置として、重要である。