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JPS6365845A - オキシメ−タ装置 - Google Patents

オキシメ−タ装置

Info

Publication number
JPS6365845A
JPS6365845A JP61209224A JP20922486A JPS6365845A JP S6365845 A JPS6365845 A JP S6365845A JP 61209224 A JP61209224 A JP 61209224A JP 20922486 A JP20922486 A JP 20922486A JP S6365845 A JPS6365845 A JP S6365845A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
light
wavelength
crosstalk
oxygen saturation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61209224A
Other languages
English (en)
Inventor
坂井　隆夫
謙治 蛤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP61209224A priority Critical patent/JPS6365845A/ja
Priority to US07/094,439 priority patent/US4942877A/en
Publication of JPS6365845A publication Critical patent/JPS6365845A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/08—Sensors provided with means for identification, e.g. barcodes or memory chips
    • A61B2562/085—Sensors provided with means for identification, e.g. barcodes or memory chips combined with means for recording calibration data

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  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は動脈血の酸素飽和度を測定するオキシメータ装
置に関する。
［従来の技術］ このオキシメータ装置のプローブ較正装置として、特開
昭５９−６４０３１号公報において“較正可能な光学的
酸素濃度計のプローブ（以下、第１の従来例という。）
が提案されている。この第１の従来例は、！ｉ’、ｒｉ
の血液に関するデータを得るための光学的酸素濃度計と
共に使用するプローブ装置において、既知の狭い波長の
光を発光する装置と、発光装置から受取った光の強さを
検出するフォトセンサと、前記プローブと関連して前記
の既知の狭い波長に関する情報を前記酸素濃度計に対し
て掲供するコーディング装置と、前記コーディング装置
、検出装置および発光装置を前記酸素濃度計に対して取
外し自在に接続する装置とを設け、これにより前記酸素
濃度計が前記コーディング装置に質疑して光源の周波数
を確定し、然る後前記光源に関する計算結果を補正する
ことを特徴としている。
また、一般的な生体情報計測装置（以下、第２の従来例
という。）が特開昭５７−１１６３４号公報に提案され
ており、この生体情報計測装置は生体情報を計測し、電
気信号に変換するトランスジューサと、該計測値の補正
回路を備えた生体情報計測装置において、前記トランス
ジューサの標準特性との関係で算出された補正用データ
が記憶された記憶装置と、該記憶装置の読み出しを制御
する制御回路と、前記制御回路を駆動して前記記憶装置
内の補正用データを順次読み出して、トランスジューサ
によって計測された計測データとの関係で対応する部分
の補正用データを選択し、前記計測データに補正処理を
与える補正処理回路とを備えたことを特徴としている。
［発明が解決しようとする問題点コ 上述の第１の従来例においては、発光装置によって所定
波長の光を測定される生体を介してフォトセンサで受光
し、フォトセンサの出力を所定の演算の処理を行うこと
によって該生体の動脈血の酸素飽和度５ａＯｔを測定し
ているが、例えば、上記発光装置が帯域幅の狭い波長の
光のみならず比較的広い帯域幅の光を発光したり、しし
くはその主波長の光とは別の０！ｉ長の光（以下、副波
長の光）を発光したりする場合、上記酸素飽和度５ａＯ
ｚの測定値に誤差を生じる。また、この測定のために例
えば２個の発光装置が用いられるときであって、各発光
装置間に発光スペクトラムの重なりがある場合、もしく
は上記酸素飽和度５ａｌｔの演算の処理過程で上述の２
個の発光装置が発光する先の各情報が混合され、−に記
演算の処理回路の出力において分離して取り出すことが
できずクロス！・−りが存在するとき、−上記酸素飽和
度５ａｌｔの測定値に誤差を生じるという問題点があっ
た。
さらに、後行の第２の従来例は、生体情報の計測時にお
ける計測データに補正処理を与える補正処理回路を備え
ているが、上記酸素飽和度のｉす定に関する具体的な手
段及び方法について開示していない。
本発明の目的は以上の問題点を解決し、発光手段と受光
手段とを備えたオキシメータ装置において、上述のよう
に各発光装置の発光スペクトラムにばらつきがある場合
、あるいはクロストーク等が存在する場合であっても、
被測定生体の動脈血の酸素飽和度を正確に測定すること
ができるオキシメータ装置を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、発光手段と、受光手段と、上記発光手段及び
上記受光手段に起因する被測定生体の動脈血の酸素飽和
度の演算に必要な情報を記憶する記憶手段とを備えたプ
ローブ装置と、上記プローブ装置を接続・切り離し可能
に構成するとともに、プローブ装置が接続されたときに
は、上記記憶手段の情報を読みだし、読み出された情報
と上記受光手段の出力に基づいて上記酸素飽和度の演算
を行う演算手段を備えた本体とを有することを特徴とす
る。
［作用］ 以上のように構成することによって、発光手段及び受光
手段に起因する被測定生体の動脈血の酸素飽和度の演算
に必要な情報が記憶手段に記憶され、上記演算手段が上
記記憶手段の情報を続み出し読み出された情報と上記受
光手段の出力に基づいて上記酸素飽和度の演算を行い、
上記酸素飽和度を求めることができる。
［実施例］ 第１図は本発明の一実施例であるオキシメータ装置のブ
ロック図である。
第１図において、オキシメータ装置はプローブｌと装置
本体３で構成され、装置本体３内には、後述するプロー
ブＩ内の受光素子２５の出力を処理する信号処理回路７
、信号処理回路７の出力を選択するマルチプレクサ８、
マルチプレクサ８の出力をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器９、動脈血の酸素飽和度５ａＯｔや脈拍数の
演算、及び後述する表示部１３や操作部１４等の制御を
行なうＣＰｔＪｌｏ、リードオンリメモリ（以下、ＲＯ
Ｍという。）１１、ランダムアクセスメモリ（以下、ｒ
ｔＡＭという。）１２、演算された動脈血の酸素飽和度
５ａｌｔや脈拍数等を表示する表示部１３、アラームレ
ベルや測定モード・表示モードを選択するための操作部
１４、アラーム音および脈拍音を発する音声出力部１５
、専用プリンタや外部パーソナルコンピュータとデータ
の授受および脈拍波形を出力する入出力部１６、測定値
を記憶するための着脱可能なＩＣカード２とデータの授
受を行なうＩＣカード人出力部１７、時計部１８、及び
各発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）２０．２１
を点灯するためのＬＥＤ駆動部１９が、それぞれ設けら
れている。そして、装置本体３にはプローブｌが着脱自
在に接続される。
プローブ１は、第３図に示すように主波長６６０ｎｍ付
近の赤色光７１及び主波長よりも発光強度が低い副波長
９００ｒ＋ｍの赤外線光７２を発する赤色発光ダイオー
ド（以下、ＲＬＥＤという。）２０．９４０ｎｍ付近の
赤外線光７３を発する赤外線発光ダイオード（以下、Ｉ
　ＲＬＥＤという。）２１、ＲＬＥＤ２０またはＩＲＬ
、ＥＤ２１の温度に対応した信号を出力する温度検出部
２２、スポット測定用プローブか連続測定用プローブか
を判別するための信号を出力するプローブ識別出力部２
４、ＲＬＥＤ２０およびＩＲＬＥＤ２１から発せられて
、生体６０を通った光を受光してその強度に応じた信号
を出力するフォトダイオードにてなる受光素子２５、受
光素子２５の出力を電気信号に変換する光電変換回路、
並びに装置本体３内のＣＩ）　Ｕ　１０と接続されｒｔ
ＬＥＤ２０とＩＲＬＥＤ２１の発光スペクトラムの情報
、クロストーク１の情報及びサムチェックデータを記憶
する不揮発性の記憶回路５６から構成される。なお、こ
の実施例においては、不揮発性記憶装置５６とＣＰＬ！
１０をデータバスによって接続しているが、両装置を単
独ラインで接続し、データをシリアル転送するよう構成
してもよい。
なお、この記憶回路５６を電気的にデータを古き込み可
能であって消去可能なＥ　Ｅ　ｌ）　ＲＯＭ又はＥＰ　
ＲＯＭで構成してもよいし、ディノタルスイッチで構成
してもよい。この記憶回路５６には、第４図に示すよう
に、 （１）所定の駆動電流時におけるＲＬＥＤ２０の主波長
光の発光強度、 （２）所定の駆動電流時におけるＩＲＬＥＤ２１の発光
強度、 （３）ＲＬＥＤ２０の主波長光の波長、（４）ＲＬＥＤ
２０の主波長光の半値幅、（５）ＲＬＥＤ２０の副波長
先の波長、（６）ＲＬＥＤ２０の副波長先の主波長光に
対する発光強度比の値、 （７）ＩＲＬＥＤ２１の波長、 （８）ＩＲＬＥＤ２１の半値幅、 （９）ＲＬＥＤ２０の光による信号が詳細後述するＩＲ
ＬＥＤ２＋の光の処理回路に混入するクロストーク量（
以下、ＲチャンネルからＩＲＲチヤンネルのクロストー
ク量という。）のうちプローブ】側に起因するクロスト
ーク量、 （ｔｏ）Ｉ　ＲＬＥＤ　２１の光による信号が詳細後述
するＴＩＬＥＤ２０の光の処理回路に混入するクロスト
ーク量（以下、■ＲＲチヤンネルらＲチャンネルへのク
ロストーク量という。）のうちプローブｌ側に起因する
クロストーク量、及び （１１）サムチェックデータの、以上１１項目の各デー
タが記憶される。
二こで、サムチェックデータは、上記（１）から（１１
）までのデータを加算したデータが所定の一定値になる
ように定まるデータであって、上記（＋）から（ｌＯ）
までの記憶されるデータが正しく記憶されているか否か
をチェックするだめのデータである。
次に、信号処理回路７の詳細な説明を行なう前に、本実
施例における動脈血の酸素飽和度５ａｌｔの測定原理に
ついて説明する。波長λ１およびλ。
の光が生体６０に照射されたとき、生体６０を通ったそ
れぞれの波長の光の強度１１＋　１２は、Ｔ　＋＝　Ｔ
ｏ＋ＸＴｔ＋ｘ ・・・・・・・・（１） ｒｔ＝　ｔｏｔＸＴｔｔＸ ・・・・・・・・（２） で表わされる。
但し、ここで、 １０＋：　　波長λ１の入射光強度 ＩＯ！＋　　波長λ、の入射光強度 Ｅ、０：　波長λ１における酸化ヘモグロビンの吸光係
数 Ｅ、０：　波長λ、における酸化ヘモグロビンの吸光係
数 Ｅ　、　Ｈ：　　波長λ１におけるヘモグロビンの吸光
係数 Ｅ　２　Ｈ：　　波長λ、におけるヘモグロビンの吸光
係数 Ｔｂ　：　　波長λ１における動脈血以外の組織の透過
率 ＴＬｔ：　　波長λ、における動脈血以外の組織の透過
率 ｄ　：　動脈血層の厚さの時間平均値 △ｄ　：　動脈血層の厚さの時間的変動成分５ａｌｔ：
動脈血の酸素飽和度 ｇｔ、ｇｔ：　　利得係数 である。
ここで、生体６０の通過後の各波長の光の強度１、、Ｌ
の直流成分を、それぞれｒ　、ＤＣ，Ｉ　、ＤＣとし、
ｌｏｇ（１、ＤＣ／　Ｉ　、）およびｌｏｇ（Ｉ　ｔＤ
Ｃ／　Ｉ　ｔ）をそれぞれＵ　８．　Ｕ　ｔとすると、
１．、Ｕｔはそれぞれ近似的に、 ・・・・・・・・・（３） ・・・・・・・・・（４） で表わされる。また、ここで、Ｕ、、Ｕ、をそれぞれｌ
ｏｇ　Ｉ　＋、ｌｏｇ　Ｉ　ｔの時間的変動成分として
（３）、（４）式で得られ、更に、１．、［、の時間的
変動成分をそれぞれ△Ｉｌ、△Ｉ！とじたとき、Ｕ　＋
　、　Ｕ　ｔをそれぞれ△Ｉ　、／　Ｉ　、ＤＣ，△Ｉ
　ｔ／　Ｉ　＊ＤＣとして求めても（３）、（４）式が
得られる。そして、（３）、（４）式をＳ　ａ　Ｏｔに
ついて解くことにより、次式が得られる。
・・・・・・・・・（５） （５）式から動脈血の酸素飽和度５ａｌｔが求められ、
ここで、Ｋ、、に、、に、、に、はそれぞれ波長λ１゜
λ、によって決まる定数である。本実施例では、波長λ
、およびλ、として、それぞれ６６０ｎｍ付近および９
４０ｎｍ付近の波長を用いている。
さらに、本実施例における装置本体３の信号処理回路７
の構成を第２図を用いて説明する。
本実施例では、光源として、上述のように、主として６
ＧＯｎｍ付近の波長の赤色光を発するＲＬＥＤ２０と９
４０ｎｍ付近の波長の赤外線光を発するＩｒ（ＬＥＤ２
１とが用いられている。各ＬＥＤ２０．２１は、それぞ
れｃｐｕｔｏに内蔵される発振回路から出力されるタイ
ミングパルスに従って制御されるＬＥＤ駆動部１９によ
って駆動され、ここでＬＥＤ駆動部１９は、第５図（ａ
）及び（ｂ）で示されるように周期が同一であって位相
差が９００異なりデユーティ比５０％の２系列の駆動周
期パルスを各ＬＥＤ２０．２１に出力し、各ＬＥＤ２０
．２１を駆動する。各ＬＥＤ２０，２１から発仕られた
光は生体６０を通って減衰され、受光素子２５に受光さ
れる。受光素子２５は入射した光の強度に応じた電流を
出力し、この出力電流は光電変換回路３７により電圧に
変換され、スイッチＳＩの端子ａｌに出力される。
ここで、装置本体３が測定モードに設定されているとき
、スイッチＳ、は端子ａ１に接続され、従って、光電変
換回路３７の出力は増幅器３８により増幅された後、Ｒ
同期整流部３９およびＩｎ同期整流部４０に入力される
。Ｒ同期整流部３９及びＩｎ同期整流部４０はＬ　Ｅ　
Ｄ駆動部１９から出力される２系列の駆動周期パルスに
同期して、人力された光電変換信号を整流する。すなわ
ち、Ｒ同期整流部３９は、ＲＬＥＤ２０が発光している
間代力信号を等倍に増幅し、ＲＬＥＤ２０が発光とてい
ない間代力信号を一１倍に増幅する。同様に、ＩＲ同期
整流部４０は、ＩＲＬＥＤ２＋が発光している間代力信
号を等倍に増幅し、Ｉ　ｒ（ＬＥＤ　２ｌが発光してい
ない門人力信号を−１倍に増幅する。したがって、各同
期整流部３９．４０の出力は、その時間平均をとると、
それぞれＲＬ　Ｅ　Ｄ　２０のみ及びＩＩ’（ＬＥＤ２
１のみから発せられて生体６０を通って受光素子２５に
入射した光の強度に対応する。ゆえに、Ｒローパスフィ
ルタ４１およびＩＲコロ−スフィルタ４２の出力は、そ
れぞれ生体６０を通った６６０ｎｍ付近の光の強度およ
び９４０ｎｍ付近の光の強度に対応する。この様にして
受光素子２５に入射した光による信号をそれぞれの波長
のみに対応した信号に分離する場合、各ＬＥＤ２０，２
１の駆動周波数を適切に選ぶことによって外乱光の影響
を除去できる。
なお、第２図の周波数判別部５３は使用されている商用
電源周波数を判別し、その出力に応じてＣＰｔＪｌｏが
各ＬＥＤ２０，２１の駆動周波数を約（６０の整数倍＋
３０）Ｉ４ｚ（商用電源周波数が６０Ｈｚのとき）、ま
たは約（５０の整数倍＋２５）Ｈｚ（商用電源周波数が
５０Ｈｚのとき）に設定する。
さらに、Ｒローパスフィルタ４１およびＩＲコロ−スフ
ィルタ４２の出力は、マルチプレクサ８を介してアナロ
グ・ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という。）
９でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ１Ｏに入力される。ＣＰＵ
ｌ０はＲローパスフィルタ４１の出力とＩＲコロ−スフ
ィルタ４２との出力の比を求める。そして、その比が所
定の範囲内に入るようにＬ　Ｅ　Ｄ駆動部１９を制御し
、ＲＬＥＤ２０の発光強度およびＩｒ１ＬＥＤ２１の発
光強度を調整する。これによってＲローパスフィルタ４
１の出力のｓ　／　Ｎ比とＩＩＩローパスフィルタ４２
の出力のＳ　／　Ｎ比とがほぼ等しくなり、信号処理上
好ましい状態に保つことができる。
第２図において、ＣＰＵｌ０はＲローパスフィルタ４１
の出力およびＩＲコロ−スフィルタ４２の出力が所定の
範囲内になるように増幅器３８のゲインを調節する。ま
た、Ｉｒ（ローパスフィルタ４２の出力は、本体３の外
部に出力される信号ラインＳｌに接続されている。さら
に、Ｒローパスフィルタ４１およびＩＲコロ−スフィル
タ４２の出力は、それぞれＲログアンプ４３及びＩＲロ
グアンプ４４に接続されており、それらの後段に接続さ
れたＲバイパスフィルタＩ４５、Ｒバイパスフィルタ１
１４７およびＩＲバイパスフィルタ１４６、■Ｒバイパ
スフィルタ［４８を経て、マルチプレクサ８に入力され
る。また、Ｒバイパスフィルタ［４７およびＩＲバイパ
スフィルタｌＩ４８の出力はそれぞれＲ反転増幅器４９
およびＩＲ反反転幅器５０を介してもマルチプレクサ８
に入力される。ここで、ＲバイパスフィルタｌＩ４７ま
たはＩＲバイパスフィルタ１Ｉ４８の出力が正のときは
、マルチプレクサ８を介してそれらの出力がＡ／Ｄ変換
器９によってＡ／Ｄ変換されるが、前記出力が負の場合
は、各反転増幅器４９．５０の出力がＡ／Ｄ変換され、
ＣＰＵｌ０に出力される。さらに、前記Ｒローパスフィ
ルタ４１およびＩＲコロ−スフィルタ４２の出力、Ｒバ
イパスフィルタ■４７の出力またはＲ反転増幅器４９の
出力、【ＲバイパスフィルタｌＩ４８の出力またはＩＲ
反反転幅器５０の出力が、Ａ／Ｄ変換器９によってそれ
ぞれ所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ
ｌ０に出力される。
ところで、プローブｌ内のＲＬＥＤ２０及びＩｒ１ＬＥ
Ｄ２１の第３図の発光スペクトラム特性に示されるよう
に、ＲＬＥＤ２０が主波長光７１のみならず副波長光７
２を有するとともに、製造された各プローブ１内に備え
られるＲＬＥＤ２０及びＩＲＬＥＤ２１のスペクトラム
特性において波長、発光強度及び半値幅等のばらつきが
必然的に存在しているので、上述の（５）の演算式を用
いて動脈血の酸素飽和度５ａｌｔを計算した場合、有意
な誤差を生じる。
また、動脈血の酸素飽和度Ｓ　ａ　Ｏｘは、Ｒ同期整流
部３９とＩｎ同期整流部４０において、ＲＬＥＤ２０か
らの光による信号とＩＲＬＥＤ２１からの光による信号
とに分離する際の誤差がない場合、ＣＰＵ１　Ｏに入力
される測定値と上述の（５）式により求めることができ
る。しかしながら、受光素子２５、光電変換回路３７、
増幅器３８、Ｒ同期整流部３９及びＩＲ同期整流部４０
の応答速度がＲＬＥＩ）２０及びＩＲＬＥＤ２１の駆動
周波数に比較して遅い場合、又は第３図に示すようにＲ
ＬＥＤ２０が［ＲＬＥＤ２１の波長に近い副波長光を有
する場合、Ｒ同期整置部３９の出力ＡＲＩにはＩＲＬＥ
Ｄ２１からの光による信号がクロストークとして混入す
るとと乙に、また、ＩＲ同期整流部４０の出力Ａ■ＲＩ
にも、同様にＲＬ　Ｅ　Ｄ　２０からの光による信号が
クロストークして混入する。
例えば、受光素子２５、光電変換回路３７、増幅器３８
、Ｒ同期整置部３９及びＩＲ同期整流部４０の応答速度
が、ＲＬＥＤ２０及びＩ　ＲＬＥＤ２Ｉの駆動周波数に
比較して速い場合、増幅器３８の出力ＡＩ、Ｒ同期整流
部３９の出力ＡＲＩ及びＩＲ同期整流部４０の出力ＡＩ
ＲＩは第５図（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）に示すように、
各ＬＥＤ２０及び２１への駆動に即座に応答して各レベ
ルが変化し上述のクロストークが生じない。しかしなが
ら、受光素子２５、光電変換回路３７、増幅器３８、Ｒ
同期整置部３９及びＩＲ同崩整流部４０の応答速度がＲ
ＬＥＤ２０及びＩＲＬＥＤ２１の駆動周波数に比較して
遅い場合、増幅器３８の出力Ａ１、ｒｔ同期整流部３９
の出力ＡＲＩ及びＩＲ同期整流５＝ｉｏの出力Ａ　Ｉ　
Ｒｌ　’、ｔ、それぞれ第５図＋Ｊ）、（ｇ）及び（１
＋）に示すように、３ＬＥＤ２０及び２１への駆動に即
座に応答Ｕ゛ず各レベルが過渡的に変化し、従って上述
のクロストークが生じる。
上述されたクロストークのうち、記憶回路５６に記憶さ
れるプローブｌのみに起因するクロスト−クは、プロー
ブｌ及び装置本体３に起因」°るクロストークから、装
置本体３に起因するクロストークを減じることによって
得られる。すなイ゛）ち、まず、１ＩＬＥＤ２０のみを
連続的に点灯し、一方ＩＲＬＥＤ２１を消灯させろ。こ
のとき、上述のクロストークが全くない場合には、Ｒロ
ーパスフィルタ４１の出力には所定値が出ノＪされるが
、Ｉ　Ｒローパスフィルタ４２の出力は何も出力されな
い。
しかしながら、クロストークが存在する場合、ＩＲロー
パスフィルタ４２の出力には上述のＩｚチャンネルから
ＩＲＲチヤンネルのクロストークが存在する。従って、
このときのＩＲローパスフィルタ４２の出力とＲローパ
スフィルタ４１の出力との比の値を求めることによって
、プローブｌ並びに増幅器３８からローパスフィルタ４
１又は４２までの装置本体３の回路に起因するＲチャン
ネルからＩＲＲチヤンネルのクロストークを求めること
ができる。また同様に、プローブｌ並びに増幅器３８か
らローパスフィルタ４１及び４２までの装置本体３の回
路に起因するＩＲＲチヤンネルらＲチャンネルへのクロ
ストーク量を求めることができる。
さらに、スイッチＳ１をａ、からａ、に切り換え、クロ
ストーク測定用較正信号発生部５Ｉから所定の波長の較
正信号を増幅器３８に印加することによって、公知の通
り、増幅器３８からローパスフィルタ４１又は４２まで
の装置本体３の回路に起因するＲチャンネルからＩＲＲ
チヤンネルのクロストーク量、及びＩＲＲチヤンネルら
Ｒチャンネルへのクロストーク量を求めることができる
。
これにより、前述のように、プローブｌ並びに増幅器３
８からローパスフィルタ・１１及び４２までの装置本体
３の回路に起因するクロストーク量から、増幅器３８か
らローパスフィルタ４１及び４２までの装置本体３の回
路に起因するクロストーク量を減することによって、プ
ローブｌに起因するクロストークを求めることができる
。
次に、第１図及び第２図のオキシメータ装置の動作につ
いて第６図及び第７図のフローチャートを用いて説明す
る。
まず、ステップｌにおいて、オキシメータ装置の装置本
体３の電源スイッチをオンにすると、ステップ２に進み
、装置本体３内のＣＰＵ１０はプローブ１内の記憶回路
５６内に記ナヘされている一］−述のデータを読み出し
、ＲＡＭ＋２に洛納する。
次に、ステップ３において、ＣＰＵｌ０は、ＲＡＭ　１
２に記憶されたデータをすべて加算しその加算値が予め
決められた所定値になっているか否かを判断することに
よって、プローブ１が装置本体３と正しく接続されてい
るかどうか、プローブｌ内の記憶回路５６内の内容が破
壊されていないか、すなわち正しくそのデータを３売み
出されたかどうかを調べる。ステップ３において、シシ
記憶回路５６内のデータが正しく読み出されなかった場
合、ステップ、１に進み、ＣＦ’ＵＩＯはオキシメータ
装置本体３内の表示部１３にエラーの表示を行い、さら
に、ステップ５においてオキシメータ装置の動作を停止
させる。
一方、ステップ３において、もし記憶回路５６内のデー
タが正しく読み出された場合、ステップ６に進み、ＲＡ
Ｍ＋２内に格納されたデータのうちＲＬＥＤ２０の主波
長の発光強度とＩＲＬＥＤ２１の発光強度の情報からＬ
ＥＤ駆動部１９の所定のＬ　Ｅ　Ｄ駆動電流をそれぞれ
選択する。すなわち、Ｌ　Ｅ　Ｄの発光強度が小さい場
合はＬ　ト〕Ｉ）駆動７ｒｉＵを大きくし、ＬＥＤの発
光強度か大きい場合はＬＥＤ駆動電流を小さくし、各Ｌ
　Ｅ　Ｄ　２０及び２１が所定光量の発光を行うように
制御する。
次に、ステップ７において、ＲＡＭ１２に格納されたデ
ータのうち、ＲＬＥＤ２０及びＩ　ＲＬＥＤ２１の発光
スペクトラム特性の情報、すなわちＲＬＥＤ２０の主波
長光の波長及び半値幅、ＲＬｒ：、ｒ）２０ノ副波長尤
ノ波長、ＲＬＥＤ２０の副波長先の主波長光に対する発
光強度比、並びにＩ　Ｒ１、、、Ｅ　Ｉ）　２１の波長
及び半値幅から、上述の（５）式で表わされる動脈血の
酸素飽和度５ａＯｖの演算式の係数Ｋｌないしに４を、
ＲＯＦｖｉｌｌ内に予め記憶された種々のＬ　Ｅ　Ｄの
発光スペクトラム特性に対応する５ａ０２の演算式の係
数に、ないしに４のテーブルから選択する。
さらにステップ８に進み、第７図のフ［ｌ−ヂャートに
基づき装置本体３内のクロストークの測定を行う。第７
図のステップ５Ｉにおいて、ＣＰＵ１ＯはスイッチＳ１
を接点ａ、に接続させた後、クロストーク測定用較正信
号発生部５１はり、　Ｅ　Ｄ駆動部１９から出力される
ＲＬＥＤ２０の駆動信号（第８図（Ｃ））に同期して、
第８図（ａ）に示すように該駆動信号と同一の周期であ
って所定レベルＨ。
の周期パルスをスイッチＳｌの３２側を介して増幅器３
８に出力する。増幅器３８の出力はＲ同量整流部３９、
Ｒローパスフィルタ４１及びマルチプレクサ８を介して
Ａ　／　Ｄ変換器９でＡ　／　Ｉ）変換された後ＣＰＵ
ｌ０に出力されるとともに、夏Ｒ同期整流部４０、■ｒ
（ローパスフィルタ４２及びマルチプレクサ８を介して
Ａ／Ｄ変換器９でＡ／Ｄ変換された後ＣＰＵｌ０に出力
される。
第８図（ａ）の周期パルスが増幅器３８に出力されてい
るとき、ＲＬＥＤ２０のみが周期的に駆動されている状
態と同じ状態であるので、ＣＰＵ　１０に出力された２
つの上記ＡＩＤ変換値に基づいて、ステップ５３におい
てＩ　Ｒローパスフィルタ４２の出力のＡ／Ｄ変換値（
以下、ＩｎＲチヤンネルＡ／Ｄ変換値という。）に対す
る、Ｒローパスフィルタ４１の出力のＡ／Ｄ変換値（以
下、ＲチャンネルのＡ／Ｄ変換値という。）の比の値を
求めることによって、ＲチヤンネルからＩＲＲチヤンネ
ルのクロストーク量が求められる。
次に、ステップ５４においてクロストーク測定用較正信
号発生部５１はＬＥＤ駆動部１９から出力されるＩＲＬ
ＥＤ２１の駆動信号（第８図（ｄ））に同期して、第８
図（ｂ）に示すように該駆動信号と同一の周期であって
所定レベルＨｏの周期パルスをスイッチＳ、のａ、側を
介して増幅器３８に出力する。増幅器３８の出力は、同
様に、Ｒ同期整流部３９、Ｔｌローパスフィルタ４１、
マルチプレクサ８及びＡ／Ｄ変換器９を介してＣＰＵＩ
（＋に出力されるととらに、ｒＲ面同期整流４０、ＩＲ
ローパスフィルタ４２、マルチプレクサ８及びＡ／Ｉ）
変換器９を介してＣＰＵｌ０に出力される。
第８図（ｂ）の周１［＋＋パルスが増幅４３８に出力さ
れているとき、ＩＲＬＥＤ２１のみが周期的に駆動され
ている状態と同じ状態であるのて、ＣＰｔＪｌＯに出力
された２つの上記Ａ／Ｄ変換値に基づいて、ステップ５
５において、ＲチヤンネルのＡ／Ｄ変換値に対するＩ　
ｒ（チャンネルのＡ／Ｄ変換イ１１との比の値を求めろ
ことによって、ＩＲＲチヤンネルらＲチャンネルへのク
ロストーク値が求められる。その後、ステップ５６にお
いて、スイッチＳ１がａｔ側からＲ１側に切り換えられ
、第６図のステップ８における装置本体内のクロストー
ク量の測定が終了する。
次に、ステップ９に進み、ステップ２でＲＡ　Ｍｌ２に
格納されたプローブｌ内のクロストーク量とステップ８
で測定された装置本体３内のクロストーク量と加算する
ことによって、本実施例のオキシメータ装置の測定系全
体のクロストーク量が求められてＲＡＭ１２に格納され
、動脈血の酸素飽和度５ａｌｔの演算の際に用いられる
。
ここで、動脈血の酸素飽和度Ｓａｄ、の演算におけるク
ロストーク量の補正方法について説明する。
いま、ＲチャンネルからＩＲＲチヤンネルのクロストー
ク量をＢ１、ＩＲＲチヤンネルらＲチャンネルへのクロ
ストーク量をＢ、とすると、クロストークがあるとき、
Ｒバイパスフィルタ１１４７の出力Ｐ１及びＩＲバイパ
スフィルタ１１４８の出力Ｐ２は次式で表わされる。
Ｐ　＋　＝　Ｕ　＋　＋　Ｂ　！　Ｕ　ｔ　　　　　　
・・・・・・・・・（６）Ｐｔ＝Ｕｔ＋Ｂ＋Ｕ＋　　　
　　　・・・・・・・・・（７）従って、（６）式及び
（７）式から（５）式におけるＵ、及びＵｔは次式で求
められる。
以とて動脈血の酸素飽和度５ａＯｔを測定するための早
備が終了し、以後ステップ１０において、各ＬＥＤ２０
及び２１をＬＥＤ駆動部１９より駆動して、上述の動脈
血の酸素飽和度５ａｌｔをＲバイパスフィルタ［４７の
出力Ｉ）Ｉ及びＩｆｔバイパスフィルタ［４８の出力Ｉ
〕、を測定し、その各測定値のＡ／Ｄ変換値に基づいて
（５）式、（８）式及び（９）式を用いて演算すること
により、動脈血の酸素飽和度５ａｌｔを求めることかで
きる。次に、ステップ１１において、公知の方法に上り
光電変換回路３７の出力に基づいて１分間当たりの脈拍
数を測定し、最後に、求められた酸素飽和度ＳａＯ２と
上記脈拍数を表示部１３に表示する。
さらに、ステップ１３において、動脈血の酸素飽和度及
び脈拍数の測定を終了するか否かが判断され、測定を続
行する場合はステップ１０に進んで上述のプロセスをく
り返し、一方ステップ１３において測定を終了する場合
はステップト１に進んでオキシメータ装置の動作を停止
させる。
以上の実施例において、プローブｌ内の記憶回路５６に
サムチェックデータを含め上述の１１項目のデータが記
憶されているが、そのデータの代わりに各プローブ１内
の各ＬＥＤ２０及び２１に対応する動脈血の酸素飽和１
ｓａ０２の演算式の係数に１ないしに４のテーブルを記
憶させてもよい。
もしくは、装置本体３内のＲＯＭＩＩに基準となる動脈
血の酸素飽和度５ａｌｔの演算式の係数Ｋ。
ないしに４のテーブルを格納しておき、それらの基準値
からの補正量を各プローブｌ内の記憶回路５６に記憶さ
せてもよい。
以上の実施例において、各ＬＥＤ２０及び２１の発光ス
ペクトラム特性に対応する動脈血の酸素飽和度５ａｌｔ
の演算式の係数に１ないしに４をＲＯＭ１ｌに記憶させ
ているが、基準となる酸素飽和度Ｓ　ａ　Ｏｙの演算テ
ーブルをＲＯＭＩＩに記憶させ、プローブ１内の記憶回
路５６にその演算テーブルのデータの補正量を記憶させ
てもよい。
また、所定の周期でＣＰＵｌ０がプローブ１内の記憶回
路５６のデータの全部又は一部を読み出し、電源オン時
に読み出されＩＩＡＭＩ２に格納されたデータと照合す
ることによって、プローブｌが装置本体と確実に接続さ
れているか否かを検知してらよい。
プローブｌ内の記憶回路５６がＥＥＩ’ＲＯ＼１等の再
書き込み可能な記憶手段である場合、次のようにして、
プローブ１内の各ＬＥＤ２０１び２１の通電時間を記憶
させてもよい。すなわち、ＣＰＵｌ０が所定の周期でプ
ローブｌ内の記憶回路５６に記憶している通電時間のデ
ータをその通電時間に応じて書きかえてもよい。
一般に、ＬＥＤの発光強度は通電時間とともに紘衰する
ことか知られており、記憶回路５６に記憶されているＲ
ＬＥＤ２０とＩＲＬＥＤ２＋の発光強度と上記通電時間
に基づいて現在の各ＬＥＤ２０及び２１の発光強度を推
定することができ、これによって、ＬＥＤ駆動部１９の
駆動電流を調整したり、もしくはＬＥＤの寿命がきたこ
とを表示部１３に表示させるようにしてもよい。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、発光手段と受光手
段に起因する被測定生体の動脈血の酸素飽和度の演算に
必要な情報を記憶する記憶手段を備え、上記情報を読み
出し、読み出された情報に基づいて上記酸素飽和度の演
算を行うことによって、各発光装置の発光スペクトラム
にばらつきがある場合、副波長の光が存在する場合、あ
るいは受光手段にクロストークが存在する場合でも、上
記酸素飽和度を正確に測定することができるという利点
がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるオキシメータ装置の全
体の構成を示すブロック図、 第２図は第１図のオキシメータ装置の信号処理回路のブ
ロック図、 第３図は第１図のオキシメータ装置の赤色発光ダイオー
ドおよび赤外線発光ダイオードの発光スペクトラム特性
を示す図、 第４図は第１図のオキシメータ装置のプローブ内の記憶
回路に記憶されるデータを示す図、第５図は第２図の信
号処理回路の各部波形を示すタイミングチャート、 第６図は第１図のオキシメータ装置の動作を示すフロー
チャート、 第７図は第１図のオキシメータ装置本体内のクロストー
クを測定する際の動作を示すフローチャート、 第８図は第２図の信号処理回路内のクロストーク測定用
較正信号発生部５１の入出力波形を示すタイミングチャ
ートである。 １・・プローブ、 ３・・・オキシメータ装置本体、 ７・・・信号処理回路、 ８・・・マルチプレクサ、 ９・・・アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
、 ＩＯ・・・ＣＰＵ１ １１・・・リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１２・・ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、１３・・・表示部、 １９・・・発光ダイオード駆動部（ＬＥＤ駆動部）、２
０・・・赤色発光ダイオード（ＲＬＥＤ）、２１・・・
赤外線発光ダイオード（Ｉ　ＲＬＥＤ）、２５・・・受
光素子、 ３７・・光電変換回路、 ３８・・増幅器、 ３９・・・Ｒ同期整流部、 ４０・・・Ｉｎ同期整流部、 ４１・・・Ｒローパスフィルタ、 ４２・・・ＩＲコロ−スフィルタ、 ４３・・・Ｒログアンプ、 ４４・・・ＩＲログアンプ、 ４５・・・Ｒバイパスフィルタ１１ ４Ｇ・・Ｉｎバイパスフィルタ１１ ４７・・・Ｒバイパスフィルタ■、 ４８・・・ＴＲバイパスフィルタ■、 ４つ・・・Ｒ反転増幅器、 ５０・・・ＩＲ反転増幅器、 ５１・・・クロストーク測定用較正信号発生部、６０・
・・生体。 特許出願人　　ミノルタカメラ株式会社代　理　人　　
弁理士　前出　葆　外２名第３図 第４図 第５図 第７図 第８図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）発光手段と、受光手段と、上記発光手段及び上記
    受光手段に起因する被測定生体の動脈血の酸素飽和度の
    演算に必要な情報を記憶する記憶手段とを備えたプロー
    ブ装置と、 上記プローブ装置を接続・切り離し可能に構成するとと
    もに、プローブ装置が接続されたときには、上記記憶手
    段の情報を読みだし、読み出された情報と上記受光手段
    の出力に基づいて上記酸素飽和度の演算を行う演算手段
    を備えた本体とを有することを特徴とするオキシメータ
    装置。
  2. （２）記憶手段は、受光手段のクロストークに関する情
    報を記憶することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のオキシメータ装置。
JP61209224A 1986-09-05 1986-09-05 オキシメ−タ装置 Pending JPS6365845A (ja)

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