JP2003153881A

JP2003153881A - 血液成分測定装置

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Publication number: JP2003153881A
Application number: JP2001354944A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nagai; 慶郎長井; Shinji Yamamoto; 信次山本; Akihiro Ukai; 晃宏鵜飼
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-05-27
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: US6829496B2; US20030114737A1; JP3709836B2

Abstract

(57)【要約】【課題】血液成分を精度良く測定できる血液成分測定
装置を提供する。【解決手段】パルスオキシメータ(血液成分測定装置)
では、生体に対して赤色光(Ｒ)および赤外光(ＩＲ)を周
期的に照射し生体を透過した透過光量(ＤＣ)の計測と、
透過光量の脈波成分(ＡＣ)の計測と、生体に光を照射し
ない状態でのダークレベルの計測とを順に時分割で行
い、これらの計測値に基づき動脈血の酸素飽和度を測定
する。ここでは、各計測を商用周波数の周期ＴＯの時間
間隔で行う。これにより、ダークレベル補正において商
用周波数の周期性ノイズなどを除去できるため、血液成
分を精度良く測定できることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパルスオキ
シメータなどの血液成分測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばパルスオキシメータなどの血液成
分測定装置においては、発光素子を発光させ、生体で透
過した光を光検出素子を含む電気回路で計測することに
よって、血中酸素飽和度などが測定できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
血液成分測定装置では、測定信号に商用周波数の誘導ノ
イズや蛍光灯からの光による周期性ノイズが混入されて
いるが、光検出素子で検出される透過光の測定信号レベ
ルは極めて小さいため、これらの周期性ノイズによる影
響を除去しないと血液成分を精度良く測定できない。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、血液成分を精度良く測定できる血液成分測定装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、生体における動脈血の血液成分
を測定する装置であって、(a)第１タイミングで周期的
に発光手段から所定の光を前記生体に照射し、光検出手
段により前記生体を透過した光に関する光量計測値を検
出する光量検出手段と、(b)前記発光手段を発光させず
に、第２タイミングで周期的に前記光検出手段によりダ
ーク計測値を検出するダーク検出手段と、(c)前記光量
計測値から脈波成分を抽出し、脈波計測値を検出する脈
波検出手段と、(d)前記光量計測値と前記ダーク計測値
と前記脈波計測値とに基づき、前記動脈血の血液成分を
測定する血液成分測定手段とを備え、前記第１タイミン
グと前記第２タイミングとの間隔は、商用周波数の周期
を整数倍した時間の間隔である。

【０００６】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に係る血液成分測定装置において、(e)前記第１タイミ
ングと前記第２タイミングとを交互に繰り返す計測パタ
ーンについて、商用周波数に関して所定の位相差分それ
ぞれシフトした複数の計測パターンを実行する手段をさ
らに備える。

【０００７】また、請求項３の発明は、請求項２の発明
に係る血液成分測定装置において、(f)前記第１タイミ
ングに対して商用周波数の周期を整数倍した時間ずれて
いる前記第２タイミングで、検出された前記ダーク計測
値に基づき、当該第１タイミングで検出された前記透過
光量計測値および／または前記脈波計測値を補正する手
段をさらに備える。

【０００８】また、請求項４の発明は、請求項２の発明
に係る血液成分測定装置において、(g)前記第１タイミ
ング近傍の前記第２タイミングで検出された前記ダーク
計測値に基づき、当該第１タイミングで検出された前記
透過光量計測値および／または前記脈波計測値を補正す
る手段をさらに備える。

【０００９】また、請求項５の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかの発明に係る血液成分測定装置にお
いて、(h)商用周波数の周期を整数倍した時間の間隔で
検出された２の脈波計測値に係る時間差分値を演算する
演算手段をさらに備え、前記血液成分測定手段は、前記
時間差分値にも基づき、前記血液成分を測定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞＜パルスオキシメータの測定原理＞本発明の第１実施形
態に係るパルスオキシメータ１Ａ(図１)では、生体の動
脈血中の血液成分、具体的には血中酸素飽和度を測定で
きる。まず、パルスオキシメータ１Ａに関する酸素飽和
度の測定原理について、以下で説明する。

【００１１】図２は、生体の吸光度を説明するための図
である。図２については、横軸が時間を示し、縦軸が吸
光度を示している。

【００１２】光が生体に照射される際には、光の一部が
吸光される。この吸光については、組織による吸光成分
ＫＬ、静脈による吸光成分ＳＬ、および動脈による吸光
成分ＤＬに分類され、動脈による吸光成分ＤＬでは、脈
拍数で吸光度が変動する。

【００１３】図３は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロ
ビンとの吸収スペクトルを示す図である。図３について
は、横軸が光の波長を示し、縦軸が吸光度を示してい
る。

【００１４】酸化ヘモグロビンの吸光スペクトルＯＸ
と、還元ヘモグロビンとの吸収スペクトルＨＩとは、異
なる波形となっている。そして、赤色光(Ｒ)の波長で
は、還元ヘモグロビンの吸光度が高いのに対して、赤外
光(ＩＲ)の波長では、酸化ヘモグロビンの吸光度が高く
なっている。

【００１５】この吸光スペクトルＯＸ、ＨＩの違いによ
り、血中酸素飽和度が高くなると、赤外光(ＩＲ)の吸光
度が大きくなり、酸素飽和度が低くなると、赤色光(Ｒ)
の吸光度が大きくなる。これを利用することにより、パ
ルスオキシメータ１Ａでは、生体を透過する赤色光(Ｒ)
の透過光と赤外光(ＩＲ)の透過光との脈波成分Ｍａ(図
６参照)の比率より血液中の酸素飽和度を求めることが
できる。

【００１６】ここで、赤色光と赤外光との透過光の脈波
振幅の比率を求めるにあたり、透過光量が光源の発光光
量にも比例することを考慮する。そこで、脈波成分の振
幅を透過光量で除算することにより、光源の発光光量の
影響を排除する。

【００１７】また、赤色光と赤外光とに関する透過光の
脈波成分の振幅の比率を求める際には、図４(ａ)に示す
ような脈波の山谷の差ＴＰを利用せず、図４(ｂ)に示す
ように、脈波を微小時間間隔で区切り、その時間間隔に
おける差分値(以下では「時間差分値」という)ＤＰを利
用することにより、サンプル数を増やすこととする。

【００１８】上記の脈波成分の時間差分値と透過光量と
の比率を赤色光と赤外光とについて求め、それらの比率
から次の式(１)に示すようにｐ値を算出する。

【００１９】

【数１】

【００２０】上の式(１)で、Ｒは赤色光の透過光量、Ｉ
Ｒは赤外光の透過光量を示し、Δｔは差分時間を示す。
このように、ｐ値は、ＲとＩＲとについて脈波成分の時
間差分値を透過光量で除算したものの比で計算されるこ
ととなる。

【００２１】そして、ｐ値と血中酸素飽和度との関係を
示すテーブルをあらかじめ作成しておき、このテーブル
を参照することで赤色光および赤外光の透過光量に基づ
き算出されるｐ値から酸素飽和度が導かれることとな
る。

【００２２】＜パルスオキシメータ１Ａの構成および動
作＞図１は、パルスオキシメータ１Ａの要部構成を示す
図である。また、図５は、パルスオキシメータ１Ａの計
測回路の構成を示す図である。この図１および図５を参
照しつつ、パルスオキシメータ１Ａにおける酸素飽和度
の測定アルゴリズムを説明する。

【００２３】パルスオキシメータ１Ａは、血液成分測定
装置として機能し、血液成分の１つである酸素飽和度を
測定する。このパルスオキシメータ１Ａは、本体部２
と、本体部２にリード線１０を介して電気的に接続する
プローブ３とを備えている。

【００２４】本体部２は、その前面に、血液成分の測定
結果などを表示する表示部１１と、表示部１１にメニュ
ー画面を表示するためのメニューボタン１２と、メニュ
ー画面などで各種の設定を行うための２つの選択スイッ
チ１３と、リード線１０の端部と接続するコネクタ部１
４とが設けられている。

【００２５】プローブ３は、赤色光(Ｒ)および赤外光
(ＩＲ)を発する発光素子３１ａ、３１ｂと、光検出素子
３２とを有している。

【００２６】パルスオキシメータ１Ａで酸素飽和度を求
めるためには、式(１)に示すように、赤色光と赤外光と
の透過光量およびその脈波成分の時間差分値を測定する
必要がある。そこで、プローブ３内に設けられる赤色お
よび赤外色の発光素子３１ａ、３１ｂを交互にパルス発
光させ、プローブ３に挿入される指ＦＧを透過した光を
光検出素子３２で計測する。なお、プローブ３での光量
測定については、透過型でも反射型でも良いが、いずれ
も生体中の動脈血を透過した光を計測するため、本明細
書では、これらを区別せず透過光と呼ぶことにする。

【００２７】光検出素子３２の出力は、電流−電圧変換
回路２１および可変増幅回路２２によって、出力電圧Ｖ
２が生成される。この出力電圧Ｖ２については、次の式
(２)、(３)のように、発光素子３１を発光させない非発
光状態の出力電圧(以下では、「ダーク(Dark)レベル」
という)Ｖ２と、発光状態での出力電圧(透過光量計測
値)Ｖ２との差を求めることによって、赤色光および赤
外光の透過光量計測値からダークレベルを排除するダー
ク補正が行えることとなる。

【００２８】

【数２】

【００２９】この透過光量Ｖ２について、赤色光と赤外
光とに関する測定結果の一例を図６(ａ)に示す。

【００３０】図６(ａ)に示すように、一般に生体の透過
光において計測される透過光量全体に対する脈波成分Ｍ
ａの振幅は非常に小さい。このため、透過光量の測定値
から差分演算により脈波成分Ｍａの時間差分値を求める
には、透過光量測定のためのＡ/Ｄ変換回路２７が非常
に高い分解能を要求されることとなる。

【００３１】そこで、透過光量測定とは別に、所定の電
気回路において透過光量計測値から脈波成分の計測値
(脈波計測値)を抽出して増幅した後、Ａ/Ｄ変換を行う
こととする。これにより、Ａ/Ｄ変換回路２７に透過光
量を入力し、これから時間差分値を計算する場合に比べ
て、量子化誤差などを抑えて精度良く酸素飽和度を計算
できることとなる。具体的には、脈波成分測定の際に
は、非脈波成分Ｍｂに相当し基準電圧発生器２４で発生
する基準電圧を減算回路２５で透過光量Ｖ２から減算す
る。そして、減算回路２５からの出力を可変増幅回路２
６で増幅した後、Ａ/Ｄ変換回路でＡ/Ｄ変換する処理を
行う。この可変増幅回路２６の出力である脈波成分波形
Ｖ３に関する測定結果の一例を、図６(ｂ)に示す。以上
の処理を行うことで、図６(ａ)に示す脈波成分Ｍａが、
増幅されて拡大される。

【００３２】図７は、パルスオキシメータ１Ａでの測定
タイミングを説明するための図である。図７では、赤色
光の測定をＲ、赤外光の測定をＩＲ、透過光量をＤＣ、
脈波成分をＡＣと表している。また、発光素子３１の非
発光状態の測定となるダーク測定については、赤色光、
赤外光とも実質的に同じ動作となるが、識別のため、
Ｒ.Dark、ＩＲ.Darkと表記する。

【００３３】図７に示すように、パルスオキシメータ１
Ａでは、赤色光および赤外光に関して、透過光量(ＤＣ)
の測定と脈波成分(ＡＣ)の測定とを交互に時分割で行
う。すなわち、透過光量測定、脈波成分測定それぞれに
ついてＲ→Ｒ.Dark→ＩＲ→ＩＲ.Darkの測定が順に行わ
れることとなる。

【００３４】ここで、測定信号には、発光素子３１から
照射されて生体を透過する光信号以外に商用周波数の誘
導ノイズや蛍光灯からの光が混入するが、これらのノイ
ズの影響を除去するため、測定周期ＴＯ、つまりＲまた
はＩＲを測定する第１タイミングと、これらのダークレ
ベルを計測する第２タイミングとの時間間隔を商用周波
数(50Hzまたは60Hz)の周期(1/50secまたは1/60sec)に設
定する。これにより、Ｒ、ＩＲの測定時の周期性ノイズ
と、Ｒ.Dark、ＩＲ.Darkの測定の周期性ノイズとのレベ
ルが等しくなり、上記の式(２)、(３)でＲ、ＩＲの実測
信号からダーク信号が減算されるダーク補正の際に、商
用周波数およびその整数倍の周波数の周期性ノイズがキ
ャンセルされるため、酸素飽和度を精度良く測定できる
こととなる。なお、このことは、後述する脈波成分のダ
ーク補正についても同様となる。

【００３５】また、ダーク補正では、例えば増幅回路の
オフセット電圧などの一定のオフセット成分も除去でき
ることとなる。

【００３６】図５に戻り、パルスオキシメータ１Ａの各
回路について詳しく説明する。

【００３７】発光素子３１は、赤色光の発光素子３１ａ
および赤外光の発光素子３１ｂからなっている。そし
て、発光素子３１において、生体の透過光量を時分割的
に測定するため、赤色光と赤外光とを交互にパルス発光
ＰＬ(図６(ａ)参照)させる。

【００３８】この発光素子３１から照射され生体を透過
した光は、光検出素子３２にて検出され、電流・電圧変
換回路２１によって光電流に比例した電圧Ｖ１に変換さ
れる。電流・電圧変換回路２１の検出電圧Ｖ１は、可変
増幅回路２２によって適切な大きさの電圧レベルに増幅
される。

【００３９】次に、透過光量測定および脈波光量測定に
ついて、以下で説明する。

【００４０】透過光量測定では、基準電圧発生器２４の
出力電圧を所定の電圧に設定するとともに可変増幅回路
２６の増幅率を所定の増幅率に設定して、図６(ａ)に示
す透過光量電圧Ｖ２を測定する。なお、この透過光量測
定においては、これらの設定値は変更しないようにす
る。

【００４１】そして、制御回路２８は、Ａ/Ｄ変換回路
２７から出力される透過光量信号に基づき、その出力可
能な電圧範囲内に収まるように可変増幅回路２６の増幅
率Ｇ１を調整する。また、制御回路２８は、赤色光の透
過光量と赤外光の透過光量との計測値が近い値(ほぼ等
しい値)になるように、各発光素子３１ａ、３１ｂの強
度、すなわち発光光量を調節する。

【００４２】一方、脈波成分測定では、Ｒ、ＩＲ、Dark
それぞれに対して非脈波成分Ｍｂ(図６(ａ))に相当する
直流電圧Ｖｏを基準電圧発生器２４で発生させ、減算回
路２５にて透過光量の出力電圧Ｖ２からこの非脈波成分
に相当する電圧Ｖｏを引き算する。なお、基準電圧発生
器２４は、例えばＤ/Ａコンバータなどを利用すると良
い。そして、可変増幅回路２６から図６(ｂ)に示すよう
な脈波成分波形が出力され、この脈波成分電圧はＡ/Ｄ
変換回路２７にてデジタル信号に変換される。

【００４３】可変増幅回路２６では、透過光量測定で得
られる脈波振幅波形(図６(a)の脈波成分Ｍａの大きさ)
に基づいて、増幅後の脈波電圧Ｖ３の振幅がＡ/Ｄ変換
回路２７の測定範囲内に収まるように増幅率Ｇ２が調整
される。

【００４４】脈波成分測定における基準電圧発生器２４
の電圧設定値は、透過光量測定で得られる脈波成分情報
(Ｍａの大きさ)、非脈波成分情報(図６(a)に示す非脈波
成分Ｍｂの大きさ)および可変増幅回路２６で設定され
る増幅率Ｇ２に基づいて、基準電圧の減算および増幅後
の脈波波形電圧Ｖ３が、Ａ/Ｄ変換回路２７の測定電圧
範囲に入るように基準電圧値を設定する。

【００４５】基準電圧発生器２４の電圧の設定値、およ
び可変増幅回路２６の増幅率Ｇ２の設定値は、透過光量
の測定結果に応じて決定されるが、これらの設定値の更
新の際には、更新時点直前の所定時間(例えば過去３秒
間)の透過光量測定で得られた生体の透過光量測定デー
タを用いて決定される。この所定時間とは、少なくとも
脈波データの１周期分を含む測定時間、すなわち脈波成
分の振幅情報を取得するのに十分な時間が好ましい。

【００４６】なお、基準電圧発生器２４の基準電圧、可
変増幅回路２２の増幅率Ｇ１、可変増幅回路２６の増幅
率Ｇ２、および発光素子３１の強度、すなわち駆動電流
値は、一定の時間間隔(例えば１秒間隔)で更新する。

【００４７】脈波成分測定においても、透過光量測定と
同様にダークレベルを排除するダーク補正を行う。すな
わち、次の式(４)、(５)の右辺のような演算が行われ
る。

【００４８】

【数３】

【００４９】アナログスイッチ２３は、基準電圧発生器
２４で発生される基準電圧によってＡ/Ｄ変換回路２７
を校正するためのスイッチである。計測前などに可変増
幅回路２２からの出力を遮断し、基準電圧値にＡ/Ｄ変
換回路２７の計測値を適合させるように、Ａ/Ｄ変換回
路２７が調整される。

【００５０】上述した測定回路で計測された計測データ
は、制御回路２８に送られ、次の式(６)に示すｐ値の演
算が行われる。

【００５１】

【数４】

【００５２】制御回路２８は、ＣＰＵ２８ａと、例えば
ＲＯＭで構成されるメモリ２８ｂとを備えており、上記
の各回路を統括的に制御するデジタル回路として機能す
る。また、制御回路２８は、測定タイミングや発光素子
の発光タイミングを計るタイマー・カウンターを内蔵し
ている。

【００５３】制御回路２８では、測定データに対してロ
ーパスフィルターリングやハイパスフィルターリングと
いったようなデジタルフィルター処理を行うことも可能
である。

【００５４】なお、脈波成分の時間差分値の計算につい
ては、測定時刻ｔ＋Δｔと測定時刻ｔとで基準電圧発生
器２４の基準電圧設定値が異なる場合には、それらの測
定値から上記のｐ値(換言すれば血中酸素飽和度)を計算
しないこととする。これは、基準電圧発生器２４の出力
電圧差を基準電圧設定値の差から求めようとしても、基
準電圧発生器２４の電圧設定値と実際の出力電圧との間
には誤差が存在するため、十分な精度が得られない場合
があるためである。

【００５５】また、透過光量測定とそのダークレベル測
定においては、可変増幅回路２２の増幅率Ｇ１および可
変増幅回路２６の増幅率Ｇ２を等しい状態とし、脈波成
分測定とそのダークレベル測定においては、可変増幅回
路２２の増幅率Ｇ１および可変増幅回路２６の増幅率Ｇ
２を等しい状態とする制御を行う。これは、増幅率が等
しくないと正確なダーク補正ができないためである。

【００５６】また、透過光量測定および脈波成分測定で
は、赤色光(Ｒ)と赤外光(ＩＲ)とを交互に測定するた
め、ＲとＩＲとの測定データは測定時点が異なってい
る。このため、各測定時点前後の測定データで補間する
ことにより、同一時点と擬制されるＲとＩＲとの計測値
を求めることとする。

【００５７】そして、制御回路２８では、メモリ２８ｂ
に記憶されるｐ値と酸素飽和度の関係を示すテーブルに
基づき、式(６)で演算されたｐ値から血中酸素飽和度が
求められる。なお、測定された酸素飽和度は、表示部１
１に表示される。

【００５８】以上のパルスオキシメータ１Ａの動作によ
り、測定タイミングを商用周波数の周期を整数倍した周
期に設定し、商用周波数に関する周期性ノイズを除去す
るため、酸素飽和度を精度良く測定できる。

【００５９】＜第２実施形態＞本発明の第２実施形態の
パルスオキシメータ１Ｂの構成は、第１実施形態のパル
スオキシメータ１Ａと類似しているが、２つのＡ/Ｄ変
換回路を有している点が異なっている。

【００６０】図８は、パルスオキシメータ１Ｂの測定回
路の構成を示す図である。

【００６１】第１実施形態のパルスオキシメータ１(図
５)と比べると、Ａ/Ｄ変換回路２７１に加えてＡ/Ｄ変
換回路２７２が設けられている。

【００６２】このパルスオキシメータ１Ｂの構成によ
り、図９に示す測定タイミングで、Ｒ、Ｒ.Dark、ＩＲ
およびＩＲ.Darkの測定を行える。図９(ａ)および図９
(ｂ)は、横軸が時間を示している。また、図９(ａ)は、
透過光量の測定タイミングを示しており、図９(ｂ)は、
脈波成分の測定タイミングを示している。

【００６３】第１実施形態のパルスオキシメータ１Ａで
は、透過光量(ＤＣ)の測定と、脈波成分(ＡＣ)の測定と
を交互に行っていたが、パルスオキシメータ１Ｂでは、
２つのＡ/Ｄ変換回路２７１、２７２によって、透過光
量(ＤＣ)と脈波成分(ＡＣ)とを同時に測定する。この場
合も、Ｒ、Ｒ.Dark、ＩＲおよびＩＲ.Darkの測定間隔に
ついては、商用周波数の周期に設定する。これにより、
第１実施形態のパルスオキシメータ１に対して、単位時
間あたり２倍の測定データを得られることとなる。

【００６４】以上のパルスオキシメータ１Ｂの動作によ
り、第１実施形態と同様に、商用周波数に関する周期性
ノイズを除去できるため、酸素飽和度を精度良く測定で
きる。また、透過光量と脈波成分とを同時に測定するた
め、測定データ点数を２倍にでき、酸素飽和度の測定精
度をさらに向上できる。

【００６５】＜第３実施形態＞本発明の第３実施形態の
パルスオキシメータ１Ｃの構成は、第１実施形態のパル
スオキシメータ１Ａと類似しているが、制御回路２８の
構成が異なっている。

【００６６】一般に、血中酸素飽和度を求めるには測定
データ点数が多いほど精度良く測定できるが、パルスオ
キシメータ１Ｃでは、第１実施形態のパルスオキシメー
タ１Ａと比較して、測定データ点数を３倍取得できる構
成となっている。

【００６７】パルスオキシメータ１Ｃの制御回路２８
は、以下で説明するパルスオキシメータ１Ｃの動作を実
行するためのプログラムがメモリ２８ｂに格納されてい
る。

【００６８】上述したように、式(6)式から酸素飽和度
を計算する際には、前後の測定データに基づいて補間す
ることにより同一時点のＲとＩＲとの測定値を求める演
算処理を行う。ここでは、補間に用いる前後の測定デー
タの測定間隔が長くなるに伴って補間精度が悪化するた
め、精度良く酸素飽和度を求めることが困難となる。そ
こで、パルスオキシメータ１Ｃでは、商用周波数の整数
倍の周期性ノイズを除去する能力を保持しつつＲとＩＲ
との補間精度を向上するとともに、測定データ点数を増
加させて酸素飽和度の測定精度を向上することとする。

【００６９】図１０は、パルスオキシメータ１Ｃの動作
を説明するための図である。図１０(ａ)〜図１０(ｃ)の
それぞれは、横軸が時間を示しており、透過光量(ＤＣ)
および脈波成分(ＡＣ)に関するＲ、Ｒ.Dark、ＩＲおよ
びＩＲ.Darkの測定タイミングを示している。

【００７０】パルスオキシメータ１Ｃでは、図１０(ａ)
〜図１０(ｃ)のように、図７に示す測定パターンが商用
周波数の周期ＴＯに対してＴＯ/３の時間間隔、すなわ
ち１２０度ずつ位相がシフトされて３つ組合わされてい
る。なお、図中の測定タイミングにおける１〜３の添え
字は、各位相番号を示している。すなわち、測定パター
ンＰＴ１(図１０(ａ))は第１位相を、測定パターンＰＴ
２(図１０(ｂ))は第２位相を、測定パターンＰＴ３(図
１０(ｃ))は第３位相を示す。ただし、各測定パターン
ＰＴ１〜ＰＴ３においては、Ｒ、Ｒ.Dark、ＩＲおよび
ＩＲ.Darkの測定タイミングの時間間隔が、第１実施形
態と同様に、商用周波数の周期ＴＯとなっている。ここ
でも、実測値Ｒ、ＩＲに対して、商用周波数の周期ＴＯ
離れたダークレベルを減算するダーク補正において、商
用周波数の整数倍のノイズの除去が可能となる。

【００７１】なお、パルスオキシメータ１Ｃでのダーク
補正についても、第１実施形態と同様に、時間によらず
一定のオフセット成分をキャンセルできることとなる。

【００７２】これらの測定パターンＰＴ１〜ＰＴ３を、
１の時間軸上にまとめたものを、図１１に示す。図１１
のように、第１実施形態の測定タイミング(図７)に比べ
て、単位時間あたり３倍の密度でデータ測定を行えるこ
ととなる。

【００７３】以上のパルスオキシメータ１Ｃの動作によ
り、第１実施形態と同様に、商用周波数に関する周期性
ノイズを除去できるため、酸素飽和度を精度良く測定で
きる。また、各測定パターンの位相をずらし複数組合わ
せて、測定データ点数を増加させるため、酸素飽和度の
測定精度をさらに向上できる。

【００７４】なお、本実施形態においては、測定データ
点数を３倍にする例を示したが、２倍にしてもよく、ま
た４倍にしても良い。この場合、ｎ個の測定パターンを
組合わせるには、各測定パターンの位相差を商用周波数
の周期を測定パターンの数ｎで除算した時間差ＴＯ/ｎ
に設定すれば良い。

【００７５】＜第４実施形態＞本発明の第４実施形態の
パルスオキシメータ１Ｄの構成は、第１実施形態のパル
スオキシメータ１Ａと類似しているが、制御回路２８の
構成が異なっている。

【００７６】パルスオキシメータ１Ｄの制御回路２８
は、以下で説明するパルスオキシメータ１Ｄの動作を実
行するためのプログラムがメモリ２８ｂに格納されてい
る。

【００７７】このパルスオキシメータ１Ｄでは、脈拍数
の情報を利用して、血中酸素飽和度の測定、具体的には
時間差分値の計算に関するＳ/Ｎ比の向上を図ってい
る。

【００７８】血中酸素飽和度は、式(６)におけるｐ値の
計算のように、時間ΔｔでＲおよびＩＲに関する時間差
分値を求めて測定される。この時間差分値に関しては、
図１２(ａ)に示すように、隣接、すなわち直近の測定タ
イミングにおける測定値の差を利用しても良いが、パル
スオキシメータ１Ｄでは、次のように時間差分値を求め
る。

【００７９】すなわち、図１２(ｂ)に示すように、例え
ば６つ離れたタイミングで計測された計測値の差を計算
して、この時間差分値でｐ値を演算することとする。こ
のように隣接する測定タイミングでの測定値ではなく、
一定の時間間隔Δｔmにおける差分値を求めることによ
り、時間差分値を大きくできる。これにより、ｐ値、す
なわち酸素飽和度の計算において、Ｓ/Ｎ比の向上が図
れる。ここで、図１２(ｂ)に示す差分時間Δｔmは、そ
の時間差分値が脈波波形(緩い傾斜側)に関する振幅のほ
ぼ半分ＨＭに相当する時間であることが好ましい。これ
は、時間差分値を一定以上の適切な大きさにするためで
ある。

【００８０】生体において測定を行う場合において、個
人差により、または同一人物であっても測定時の体調等
によって脈拍数が異なる。すなわち、酸素飽和度を計算
する場合に、被験者の脈拍数によって適切な上記の差分
時間Δｔｍが異なることとなる。

【００８１】そこで、脈波成分の測定データより得られ
る被験者の脈拍数の情報に基づき、最適な差分時間にな
るように差分時間Δｔmを調節する。つまり、脈拍数が
高い場合は、図１２(ｃ)に示すように差分時間Δｔm
を、図１２(ｂ)に示す差分時間Δｔmより短くする。こ
の場合でも、上述したように、脈波成分に関する振幅の
ほぼ半分に相当する変化が脈波成分に生じるような時間
を、差分時間Δｔmと設定するのが好ましい。なお、差
分時間Δｔmを長くしすぎると、測定データの間で基準
電圧設定値が異なる場合があるため、一定の上限を設定
するのが好ましい。

【００８２】以上のパルスオキシメータ１Ｄの動作によ
り、脈拍数に応じて適切な差分時間Δｔmを設定するた
め、時間差分値に関するＳ/Ｎ比を向上でき、酸素飽和
度を精度良く測定できる。

【００８３】なお、この差分時間Δｔを、脈拍数に応じ
て設定するとともに、商用周波数の周期を整数倍した時
間に設定すると、商用周波数に関する周期性ノイズも除
去できることとなる。

【００８４】＜第５実施形態＞本発明の第５実施形態の
パルスオキシメータ１Ｅの構成は、第１実施形態のパル
スオキシメータ１と類似しているが、制御回路２８の構
成が異なっている。

【００８５】パルスオキシメータ１Ｅでは、ダークレベ
ルが時間的に変動する場合でも、ダークレベルを精度良
く測定できる構成となっている。ここで、ダークレベル
が変動する場合とは、例えば太陽から生体を透過した光
が光検出素子にてダークレベルとして検出され、その大
きさが時々刻々変化するような場合などが該当する。

【００８６】パルスオキシメータ１Ｅの制御回路２８
は、以下で説明するパルスオキシメータ１Ｅの動作を実
行するためのプログラムがメモリ２８ｂに格納されてい
る。

【００８７】図１３は、パルスオキシメータ１Ｅの動作
を説明するための図である。

【００８８】パルスオキシメータ１Ｅは、第３実施形態
(図１０参照)と同様に、透過光量(ＤＣ)および脈波成分
(ＡＣ)に関してＲ、Ｒ.Dark、ＩＲおよびＩＲ.Darkの各
測定パターンＰＮ１〜ＰＮ３を３つ組合わせている。こ
こでは、測定周期ＴＱは、商用周波数の周期の１/８(1/
400secまたは1/480sec)に設定する実施形態を示す。こ
れらの測定パターンＰＮ１〜ＰＮ３をまとめたものを図
１４に示す。

【００８９】そして、Ｒ、ＩＲのダークレベルは、透過
光量および脈波成分それぞれについて測定時に近いＲ.D
arkとＩＲ.Darkとの測定値を補間して求める。具体的に
は、ＩＲ測定に関する補間式を次の式(７)に示し、Ｒ測
定に関する補間式を次の式(８)に示す。

【００９０】

【数５】

【００９１】例えば、図１４でＩＲ0のタイミングにお
けるダークレベル(ダーク計測値)を求める場合には、式
(７)のように前後に時間１/３ＴＱずれたＩＲ1、ＩＲ2
のタイミングで測定されたダークレベルで補間すること
となる。

【００９２】また、図１４でＲ0のタイミングにおける
ダークレベルを求める場合には、式(８)のように、前に
５/３ＴＱずれたＲ１のタイミングと、後に１/３ＴＱず
れたＲ２のタイミングとで測定されたダークレベルで補
間することとなる。ここで、式(８)式が式(７)と異なる
のは、透過光量(ＤＣ)のダークレベル補間については透
過光量測定時のダークレベルを使用し、脈波成分(ＡＣ)
のダークレベル補間については脈波成分測定時のダーク
レベルを使用する必要があるためである。

【００９３】このように、パルオキシメータ１Ｅでは、
上記の各実施形態に比べて、実測時(第１タイミング)近
傍の第２タイミングで検出された２つのダークレベルを
利用して、この実測時に対応するダークレベルを補間
し、このダークレベルを実測値から減ずるダーク補正を
行うため、ダークレベルが変動する場合でも、その影響
が低減され精度良く酸素飽和度の測定が行える。

【００９４】一方、商用周波数の周期性ノイズについて
は、次の式(９)のように計算することで、その除去を行
う。ここで、Ｎは整数を示している。

【００９５】

【数６】

【００９６】上の式(９)に示すように、脈波成分に関す
る時間差分値の計算では、時間８・Ｎ・ＴＱを差分時間
に設定して、ｐ値を計算する。すなわち、各測定パター
ンＰＮ１〜ＰＮ３ごとに、商用周波数の周期を整数Ｎ倍
した時間間隔離れた２つの脈波成分の測定値(脈波計測
値)に関する時間差分値を求めることにより、商用周波
数に関する周期性ノイズの除去が可能になる。

【００９７】なお、透過光量測定における商用周波数の
周期性ノイズの混入は、脈波成分測定に対して小さい
が、必要であれば制御部２８においてデジタルローパス
フィルタによってスムージングするのが好ましい。

【００９８】以上のパルスオキシメータ１Ｅの動作によ
り、ダークレベルが変動する場合でも実測時点に近い測
定タイミングのダークレベルで補間計算するため、精度
良く血液成分を測定できることとなる。

【００９９】なお、上記の第５実施形態では、測定周期
ＴＱが商用周波数の周期の１/８の例を示したが、商用
周波数の周期の１/４、１/２、１、２・・・の場合で
も、脈波成分の差分時間が商用周波数の周期の整数倍と
なるため、同様の効果が得られることは明らかである。

【０１００】また、ダークレベルについては、以下の方
法によってもその変動を抑える補間ができる。

【０１０１】第２実施形態のパルスオキシメータ１Ｂで
は、図９において、Ｒ、ＩＲの実測時点の前後のダーク
レベルを平均化する補間を行うと良い。この場合にも、
透過光量(ＤＣ)測定と、脈波成分(ＡＣ)測定に分けて、
ダークレベルを算出することとなる。この算出式を、次
の式(１０)に示す。

【０１０２】

【数７】

【０１０３】以上の動作により、第２実施形態でもダー
クレベルの変動を抑制した血液成分の測定が行える。

【０１０４】また、第３実施形態のパルスオキシメータ
１Ｃでは、同一位相、すなわち各測定パターンＰＴ１〜
ＰＴ３それぞれにおいて計測されたダークレベルを外挿
して求めても良いが、例えばダークレベルの変化量を他
の測定パターンから求めてやるとダークレベルの算出精
度を向上できる。

【０１０５】すなわち、図１０(c)に示す測定パターン
ＰＴ３でのＩＲ(３,ＡＣ)測定時に対応するダークレベ
ルを算出する場合には、次の式(１１)のように同一の測
定パターンＰＴ３における２つのダークレベルを外挿し
て求めても良いし、また次の式(１２)のように他の位
相、例えば測定パターンＰＴ１で計測されたダークレベ
ルを利用しても良い。いずれによってもダークレベル算
出の変動を抑制した血液成分の測定が行える。

【０１０６】

【数８】

【０１０７】＜第６実施形態＞本発明の第６実施形態の
パルスオキシメータ１Ｆの構成は、第２実施形態のパル
スオキシメータ１Ｂと類似しているが、基準電圧発生器
が削除されて後述の保持回路群２９が付加されている点
が主に異なっている。

【０１０８】図１５は、パルスオキシメータ１Ｆの計測
回路の構成を示す図である。

【０１０９】パルスオキシメータ１Ｆは、第２実施形態
のパルスオキシメータ１Ｂに対して、電圧保持部２９と
アナログスイッチ２３２、２３３とが付加されている。

【０１１０】電圧保持部２９は、８つのサンプル＆ホー
ルド回路２９１〜２９８を備えており、各サンプル＆ホ
ールド回路２９１〜２９８は入力電圧を保持することが
できる。

【０１１１】また、アナログスイッチ２３２、２３３
は、サンプル＆ホールド回路２９１〜２９４と、サンプ
ル＆ホールド回路２９５〜２９８とで保持される各測定
値を制御回路２８に送るタイミングをはかるためのスイ
ッチである。

【０１１２】図１６は、パルスオキシメータ１Ｆの動作
を説明するための図である。

【０１１３】パルスオキシメータ１Ｆでは、赤色と赤外
色とからなる発光素子３１を、交互にパルス発光させ生
体の透過光量を時分割的に測定する。

【０１１４】ここで、透過光量(ＤＣ)測定においては、
光検出素子３２にて検出された信号が、電流−電圧変換
回路２１、可変増幅回路２２を経てＡ/Ｄ変換回路２７
２でデジタル信号に変換されて、制御回路２８に入力さ
れる。この透過光量の測定タイミングを図１７(ａ)に示
す。ここでも、Ｒ、Ｒ.Dark、ＩＲ、ＩＲ.Darkの測定が
順に行われる。なお、この測定間隔については、商用周
波数の周期性ノイズを除去するためには、商用周波数の
周期の整数倍に測定間隔を設定するのが好ましい。

【０１１５】一方、脈波成分(ＡＣ)測定については、上
記の各実施形態では制御回路２８で演算して時間差分値
を求めたが、本実施形態のパルスオキシメータ１Ｆで
は、電圧保持部２９を用いてアナログ演算により求める
こととする。

【０１１６】すなわち、Ｒ、Ｒ.Dark、ＩＲ、ＩＲ.Dark
の各測定値を２組のサンプル＆ホールド回路で保持し、
差分時間Δｔだけ離れた各測定時点の電圧値Ｖ２をアナ
ログスイッチ２３２、２３３にて交互に切替えて、減算
回路２５で脈波成分の時間差分値を生成する。

【０１１７】例えば、Ｒの測定では、サンプル＆ホール
ド回路２９１およびサンプル＆ホールド回路２９５に交
互に電圧Ｖ２の値がホールドされる。これにより、今回
のＲ測定時における電圧値と、前回のＲ測定時における
電圧値が保持されることとななる。また、他の測定値
(ＩＲ、Ｒ.Dark、ＩＲ.Dark)についても同様である。

【０１１８】そして、今回の測定時に保持された電圧値
(例えばＲ)と、前回の測定時に保持された電圧値(例え
ばＲ')は、アナログスイッチ２３２、２３３でタイミン
グを計って減算回路２５に入力される。減算回路２５か
らの出力は、可変増幅回路２６にて適切な電圧レベルに
増幅された後、Ａ/Ｄ変換回路２７１によってデジタル
信号に変換され、脈波成分に関する時間差分値の信号
(例えばΔＲ)が制御回路２８に入力される(図１６(ｂ)
参照)。すなわち、時間差分値(ΔＲ、ΔＲ.Dark、ΔＩ
Ｒ、ΔＩＲ.Dark)が、次の式(１３)〜式(１６)のように
アナログ演算される。

【０１１９】

【数９】

【０１２０】この時間差分値に関する測定タイミングを
図１７(ｂ)に示し、透過光量の測定タイミングを図１７
(ａ)に示す。

【０１２１】なお、２組のサンプル＆ホールド回路を交
互に切替えるため、減算回路２５の出力である差分電圧
の符号の正負が順に切替わることとなるが、正負が逆転
する場合には、制御回路２８で符号の再反転演算を実行
することによって調整することとする。

【０１２２】パルスオキシメータ１Ｆでは、第４実施形
態と同様に、脈拍数の情報を利用して、血中酸素飽和度
を測定におけるＳ/Ｎ比の向上を図ることができるが、
この動作を以下で説明する。

【０１２３】図１８(ａ)のように、微小な時間間隔に関
する脈波成分の時間差分値を用いて、そのままｐ値を計
算したのでは上述したようにＳ/Ｎが悪くなる。そこ
で、測定される脈波成分の時間差分値を、図１８(ｂ)に
示すように、例えば時間７Δｔに相当する予め定められ
た時間Δｔａ分加算することとする。よって、ｐ値の計
算については、次の式(１７)のように表せる。なお、こ
の計算については、制御回路２８で行われる。

【０１２４】

【数１０】

【０１２５】ただし、Σは、図１８(ａ)に示すΔｔの時
間に測定される各時間差分値を加算することを意味す
る。

【０１２６】図１８(ｂ)に示す時間Δｔａは、第４実施
形態と同様に、被験者の脈拍数の情報に基づき、適切な
差分時間に設定する。具体的には、脈波波形に関する振
幅のほぼ半分に相当する変化が脈波成分に生じるような
時間を、差分時間Δｔと設定するのが好ましい。

【０１２７】なお、透過光量および脈波成分の時間差分
値は、Ｒ、ＩＲを交互に測定するため、Ｒ、ＩＲの測定
データでは、測定時点がずれている。そのため、これら
の同一時点とみなす測定値は、その時点の前後の測定値
を制御回路２８で補間することにより求める。

【０１２８】以上のパルスオキシメータ１Ｆの動作によ
り、第４実施形態と同様に、脈拍数に応じて適切な差分
時間を設定するため、時間差分値におけるＳ/Ｎ比が向
上し、酸素飽和度を精度良く測定できる。また、アナロ
グ回路(電圧保持部２９他)で時間差分値を算出するた
め、デジタル回路(制御回路２８)で演算するより、量子
化誤差などを抑制でき、より精度の良い酸素飽和度の測
定が可能となる。

【０１２９】なお、パルスオキシメータ１Ｆについて
も、各計測値を商用周波数の周期でサンプリグすれば、
商用周波数に関する周期性ノイズなどの影響を除去でき
ることとなる。

【０１３０】また、第３実施形態のように、測定データ
点数を３倍に増やすには、サンプル＆ホールド回路が３
倍必要となる。この場合には、回路的には複雑になる
が、データ点数が増加するので、酸素飽和度の測定精度
が向上することとなる。

【０１３１】＜変形例＞ ◎上記の第３実施形態については、図１９に示すよう
に、Ｒ、ＩＲの実測信号測定の両隣(近傍)にダークレベ
ル測定のタイミングを設定しても良い。図２０は、図１
９(ａ)、(ｂ)、(ｃ)に示す３つの測定パターンを１の時
間軸にまとめたものである。

【０１３２】この測定パターンにおける実測信号(Ｒ、
ＩＲ)のダーク補正については、両隣のDark、Dark'タイ
ミングで測定される２のダークレベルの平均値を用い
る。

【０１３３】また、各測定パターンの周期Ｔについて
は、第３実施形態のように商用周波数の周期に設定して
も良いし、第５実施形態のように商用周波数の周期の１
/８や１/４、１/２に設定しても良い。

【０１３４】以上のような測定パターンにおいても、脈
波成分の差分時間を商用周波数の周期の整数倍に設定す
れば、商用周波数および蛍光灯のノイズなどをキャンセ
ルできる。

【０１３５】◎上記の第２実施形態の回路(図８)につい
ても、第３ないし第５実施形態で説明した測定方法が適
用可能である。

【０１３６】◎上記の第１ないし第６実施形態における
各測定タイミングの間隔ＴＯ、ＴＱについては、商用周
波数の周期を１倍した時間の間隔であるのは必須でな
く、商用周波数の周期を２以上の整数倍した時間の間隔
でも良い。この場合にも、商用周波数に関する周期性ノ
イズなどを除去できることとなる。

【０１３７】◎上述した具体的実施形態には、以下の構
成を有する発明が含まれている。

【０１３８】(１)光量検出手段は、異なる２波長の光を
交互に前記生体に照射する手段を有することを特徴とす
る血液成分測定装置。これにより、測定精度を向上でき
る。

【０１３９】(２)複数の計測パターンそれぞれは、光量
計測値および光量計測値を補正するためのダーク計測値
の計測と、脈波計測値および脈波計測値を補正するため
のダーク計測値との計測とを有するパターンであること
を特徴とする血液成分測定装置。これにより、測定デー
タ点数を適切に増加できる。

【０１４０】(３)複数の計測パターンそれぞれは、光量
計測値と光量計測値を補正するためのダーク計測値との
計測からなるパターンと、脈波計測値と脈波計測値を補
正するためのダーク計測値との計測とからなるパターン
との組み合わせであることを特徴とする血液成分測定装
置。これにより、測定データ点数を適切に増加できる。

【０１４１】(４)複数の計測パターンそれぞれは、光量
計測値の計測からなるパターンと、光量計測値を補正す
るためのダーク計測値の計測からなるパターンと、脈波
計測値の計測からなるパターンと、脈波計測値を補正す
るためのダーク計測値の計測とからなるパターンとの組
合せであることを特徴とする血液成分測定装置。

【０１４２】これにより、測定データ点数を適切に増加
できる。

【０１４３】(５)ダーク計測値に基づき光量計測値を補
正し、補正後の光量計測値を生成する手段と、ダーク計
測値に基づき前記脈波計測値を補正し、補正後の脈波計
測値を生成する手段と、２波長の光を異なる照射タイミ
ングで照射して検出された補正後の光量計測値と補正後
の脈波計測値とを、前後の照射タイミングに係る補正後
の計測値で補間して、２波長の光を同一の照射タイミン
グで照射して検出されたと擬制される補正後の光量計測
値と補正後の脈波計測値とを算出する手段とを備えるこ
とを特徴とする血液成分測定装置。これにより、測定精
度を向上できる。

【０１４４】(６)光量検出手段は、異なる２波長の光を
交互に生体に照射し、第１増幅率で増幅された光量計測
値を検出する手段を有するとともに、ダーク検出手段
は、発光手段を発光させずに、第２増幅率で増幅された
ダーク計測値を検出する手段とを有し、第１増幅率と前
記第２増幅率とは等しいことを特徴とする血液成分測定
装置。これにより、透過光量計測値に対して正確なダー
ク補正ができる。

【０１４５】(７)脈波検出手段は、異なる２波長の光を
交互に生体に照射し、第１の増幅率で増幅された脈波計
測値を検出する手段を有するとともに、ダーク検出手段
は、発光手段を発光させずに、第２増幅率で増幅された
ダーク計測値を検出する手段とを有し、第１増幅率と前
記第２増幅率とは等しいことを特徴とする血液成分測定
装置。これにより、脈波計測値に対して正確なダーク補
正ができる。

【０１４６】(８)ダーク補正後の光量計測値とダーク補
正後の脈波計測値の時間差分値に対してデジタルフィル
ター処理を行う処理手段を備えることを特徴とする血液
成分測定装置。これにより、ノイズの除去を簡易に行え
る。

【０１４７】(９)複数の計測パターンに係る所定の位相
差は、商用周波数の周期を整数倍した時間を、複数の測
定パターンの数で除算した時間差であることを特徴とす
る血液成分測定装置。これにより、適切に複数の計測パ
ターンを組合わせることができる。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項５の発明によれば、発光手段から所定の光を生体に
照射し、光検出手段により生体を透過した光に関する光
量計測値を検出する第１タイミングと、発光手段を発光
させずに、光検出手段によりダーク計測値を検出する第
２タイミングとの間隔は、商用周波数の周期を整数倍し
た時間の間隔である。その結果、商用周波数に関する周
期性ノイズを除去できるため、血液成分を精度良く測定
できる。

【０１４９】特に、請求項２の発明においては、第１タ
イミングと第２タイミングとを交互に繰り返す計測パタ
ーンについて、商用周波数に関して所定の位相差分それ
ぞれシフトした複数の計測パターンを実行する。その結
果、計測データ点数が増加するため、測定精度が向上で
きる。

【０１５０】また、請求項３の発明においては、第１タ
イミングに対して商用周波数の周期を整数倍した時間ず
れている第２タイミングで検出された前記ダーク計測値
に基づき、当該第１タイミングで検出された光量計測値
および／または脈波計測値を補正するため、光量計測値
と脈波計測値とに対して商用周波数の周期性ノイズなど
を排除するダーク補正が可能となる。

【０１５１】また、請求項４の発明においては、第１タ
イミング近傍の第２タイミングで検出されたダーク計測
値に基づき、当該第１タイミングで検出された光量計測
値および／または脈波計測値を補正するため、光量計測
値と脈波計測値とに対してダーク計測値の変動の影響を
抑制するダーク補正が可能となる。

【０１５２】また、請求項５の発明においては、商用周
波数の周期を整数倍した時間の間隔で検出された２の脈
波計測値に係る時間差分値を演算する。その結果、時間
差分値に関して商用周波数の周期性ノイズなどを排除で
きるため、血液成分の測定精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るパルスオキシメー
タ１Ａの要部構成を示す図である。

【図２】生体の吸光度を説明するための図である。

【図３】酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸収
スペクトルを示す図である。

【図４】脈波成分の時間差分値を説明するための図であ
る。

【図５】パルスオキシメータ１Ａの計測回路の構成を示
す図である。

【図６】赤色光と赤外光とに関する測定結果の一例を示
す図である。

【図７】パルスオキシメータ１Ａでの測定タイミングを
説明するための図である。

【図８】本発明の第２実施形態に係るパルスオキシメー
タ１Ｂの測定回路の構成を示す図である。

【図９】パルスオキシメータ１Ｂでの測定タイミングを
説明するための図である。

【図１０】本発明の第３実施形態に係るパルスオキシメ
ータ１Ｃの動作を説明するための図である。

【図１１】パルスオキシメータ１Ｃでの測定タイミング
を説明するための図である。

【図１２】本発明の第４実施形態に係るパルスオキシメ
ータ１Ｄの動作を説明するための図である。

【図１３】本発明の第５実施形態に係るパルスオキシメ
ータ１Ｅの動作を説明するための図である。

【図１４】パルスオキシメータ１Ｅでの測定タイミング
を説明するための図である。

【図１５】本発明の第６実施形態に係るパルスオキシメ
ータ１Ｆの計測回路の構成を示す図である。

【図１６】パルスオキシメータ１Ｆの動作を説明するた
めの図である。

【図１７】パルスオキシメータ１Ｆでの測定タイミング
を説明するための図である。

【図１８】パルスオキシメータ１Ｆにおける脈波成分の
時間差分を説明するための図である。

【図１９】本発明の変形例に係る測定タイミングを説明
するための図である。

【図２０】本発明の変形例に係る測定タイミングを説明
するための図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆパルスオキシメ
ータ３プローブ３１発光素子３２光検出素子２２、２６可変増幅回路２４基準電圧発生器２７、２７１、２７２Ａ/Ｄ変換回路２８制御回路２９１〜２９８サンプル＆ホールド回路ＰＴ１〜ＰＴ３、ＰＮ１〜ＰＮ３計測パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鵜飼晃宏大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 4C038 KK01 KL05 KL07 KM01 KX02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体における動脈血の血液成分を測定す
る装置であって、 (a)第１タイミングで周期的に発光手段から所定の光を
前記生体に照射し、光検出手段により前記生体を透過し
た光に関する光量計測値を検出する光量検出手段と、 (b)前記発光手段を発光させずに、第２タイミングで周
期的に前記光検出手段によりダーク計測値を検出するダ
ーク検出手段と、 (c)前記光量計測値から脈波成分を抽出し、脈波計測値
を検出する脈波検出手段と、 (d)前記光量計測値と前記ダーク計測値と前記脈波計測
値とに基づき、前記動脈血の血液成分を測定する血液成
分測定手段と、を備え、前記第１タイミングと前記第２タイミングとの間隔は、
商用周波数の周期を整数倍した時間の間隔であることを
特徴とする血液成分測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の血液成分測定装置にお
いて、 (e)前記第１タイミングと前記第２タイミングとを交互
に繰り返す計測パターンについて、商用周波数に関して
所定の位相差分それぞれシフトした複数の計測パターン
を実行する手段、をさらに備えることを特徴とする血液
成分測定装置。
【請求項３】請求項２に記載の血液成分測定装置にお
いて、 (f)前記第１タイミングに対して商用周波数の周期を整
数倍した時間ずれている前記第２タイミングで、検出さ
れた前記ダーク計測値に基づき、当該第１タイミングで
検出された前記透過光量計測値および／または前記脈波
計測値を補正する手段、をさらに備えることを特徴とす
る血液成分測定装置。
【請求項４】請求項２に記載の血液成分測定装置にお
いて、 (g)前記第１タイミング近傍の前記第２タイミングで検
出された前記ダーク計測値に基づき、当該第１タイミン
グで検出された前記透過光量計測値および／または前記
脈波計測値を補正する手段、をさらに備えることを特徴
とする血液成分測定装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の血液成分測定装置において、 (h)商用周波数の周期を整数倍した時間の間隔で検出さ
れた２の脈波計測値に係る時間差分値を演算する演算手
段、をさらに備え、前記血液成分測定手段は、前記時間差分値にも基づき、
前記血液成分を測定することを特徴とする血液成分測定
装置。