JP2006247375A - 生体関連情報測定システム、そのシステムの測定装置本体および外部測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ある規格のセンサの出力信号を処理する生体関連情報測定装置の表示部に、そのセンサとは異なる規格のセンサを用いて得られる生体関連情報を表示する。
【解決手段】特定の規格のセンサ1Aのコネクタ5Aは測定装置本体2Aのコネクタ6Aと嵌合可能であり、他の規格のセンサ3Aのコネクタ7Aは外部測定装置4Aのセンサ用コネクタ8Aと嵌合可能である。外部測定装置4Aの出力コネクタ9Aは測定装置本体2Aのコネクタ6Aと嵌合可能である。測定装置本体2Aは、コネクタ6Aにセンサ1Aのコネクタ5Aが嵌合されたとき、センサ1Aの出力信号に基づいて生体関連情報を求めそれを表示する。センサ3Aのコネクタ7Aが外部測定装置4Aのコネクタ8Aに嵌合されてその外部測定装置4Aのコネクタ9Aが測定装置本体2Aのコネクタ6Aに嵌合されたとき、測定装置本体2Aは、センサ3Aの出力信号に基づいて外部測定装置4Aで求めた生体関連情報を表示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、生体関連信号を検出するセンサと、このセンサからの信号をコネクタを介して受け取り、その信号を処理して生体関連情報を測定する生体関連情報測定システムに関するものである。

前記生体関連情報は、吸光物質濃度、呼吸関連情報、体温、血圧、心拍出量、経皮ガス濃度、心電、脳波、筋電、脳誘発電位、誘発筋電など生体の状態を表す生体情報と、人工心肺の体外循環血液の温度やその温度を制御する媒体の温度、麻酔ガス濃度、吸入酸素流量など生体に取り付けられている機器の情報や生体の周囲の雰囲気温度など生体に影響を与える環境情報とを含む。

前記生体関連情報を測定する装置として、例えば動脈血の酸素飽和度を測定するパルスオキシメータがある。このような酸素飽和度測定装置は、センサと、そのセンサの出力信号を処理して酸素飽和度を算出してその結果を表示する酸素飽和度測定装置本体とから成り、それらは互いにコネクタで接続される。しかし、ある製造業者が製造したセンサと他の製造業者が製造したセンサとは一般に規格が異なるので、それらは互換して使うことはできない。また、センサの製造業者が同一でも、形式が異なるセンサの場合、規格が異なる場合があるので、これらも互換して使用できない。

上記のような問題は、ヘモグロビン濃度測定装置、色素濃度測定装置、ビリルビン濃度測定装置、血糖値測定装置などの吸光物質濃度測定装置はもちろんのこと、広くは生体関連情報の測定装置全般が有している。

そこで、例えば酸素飽和度の測定において、１つのセンサが、照射する光のスペクトル内容を変えることができ、複数の酸素飽和度測定装置本体に適応できるものが開示されている（特許文献１および特許文献２参照）。

しかし、このセンサは互換性を有するように特別に構成したものであり、既存のセンサをそのまま測定に使うことはできない。

一方、特許文献３および特許文献４には、ある規格のセンサを他の規格の測定装置に用いることが開示されている。

しかし、これによればある特定の規格とは異なる、他の規格のセンサの出力をその規格のセンサに対応する測定装置で処理して一旦酸素飽和度を測定したあと、その酸素飽和度に基づいて、前記特定の規格のセンサの測定装置に入力されると同じ値の酸素飽和度が得られるような信号を作り、その信号を前記特定の規格の測定装置に入力するので、前記特定の規格の測定装置では再び酸素飽和度を算出することになり、誤差が累積して精度の良い測定結果を表示することができない。

その他の生体情報として、呼吸関連情報を測定する場合、呼吸関連情報には呼吸数、吸気酸素濃度、呼気終末二酸化炭素濃度、呼吸流量、気道内圧、呼気ガス濃度などがあり、それぞれ測定に使用するセンサの種類が異なる。

例えば、呼吸数を測定する場合、特許文献５には、複数の圧力検出素子により構成されたセンサにより動脈の圧脈波を測定し、測定された圧脈波から呼吸数を算出する構成が示されており、特許文献６には、サーミスタにより呼吸時の温度変化を感知して呼吸数を検出する構成が開示されている。

吸気酸素濃度を測定する場合、酸素濃度に対応する電圧値あるいは電流値である電気信号を出力することができるセンサが使用され（特許文献７参照）、呼気終末二酸化炭素濃度を測定する場合は、発光部と受光部とを有するプローブが用いられる（特許文献８参照）。

呼吸流量を測定する場合、患者の呼吸ガスを流通させる導管に差圧発生機構を設け、その差圧を圧力センサにより検出して、流量に変換し（特許文献９参照）、気道内圧を測定する場合は、半導体圧力センサを使用している（特許文献１０参照）。

呼気ガス中の炭酸ガス濃度を測定する場合、特許文献１１には、発光素子と受光素子とを有するプローブが示されている。

その他の生体情報として体温を測定する場合、一般的には、センサとしてサーミスタが用いられるが、サーモパイル（特許文献１２参照）なども用いられている。

生体情報である血圧を測定する装置として、特許文献１３には耳管を封止し、前記封止した耳管に隣接する動脈の血圧変化が前記封止した耳管における空気圧変化を生成するようにしたイヤピース手段と、前記封止した耳管内の前記空気圧変化を測定する圧力検知手段とを備えた血圧監視装置が開示されており、前記圧力検出手段として圧電変換器、ストレーン・ゲージ、セラミック変換器などを使用することが記載されている。

生体情報である心拍出量の測定には、電流の通電により自己加熱するサーミスタの、血流による熱喪失量を測定することによって得るもの（特許文献１４参照）や、大動脈における血量及び胸部の流体体積の変化を見積もるために、胸部の電気的インピーダンスの変化を複数の生体電極で測定することによって得るもの（特許文献１５参照）などが従来より知られている。

生体情報である経皮ガス濃度を測定するセンサとして、皮膚を加温し発生したガスを電気化学的に検出する電極を有するセンサが従来より知られており、このようなセンサおよびそれを用いた測定は、例えば特許文献１６に記載されている。

また、生体情報として、心電、脳波（脳誘発電位を含む）、筋電（誘発筋電を含む）などの生体内で発生する電気信号があり、それらの生体情報は生体電極を用いて測定される。このような生体電極は、例えば、特許文献１５、特許文献１７、特許文献１８に記載されている。

環境情報としては、心臓手術で体外循環を行う場合の循環血液の温度や循環血液を加温、冷却するための媒体の温度、生体の周囲の雰囲気温度、あるいは麻酔ガス濃度などがあり、温度に関する情報の測定には、一般的にサーミスタが用いられ、麻酔ガス濃度の測定には、特許文献１１に記載されている炭酸ガス濃度の測定と同様に発光素子と受光素子とを備えたプローブが用いられる。

前述の特許文献５乃至１８には、ある特定の規格とは異なる、他の規格のセンサを使用して、前記特定の規格のセンサの測定装置で生体関連情報を測定することは記載されていない。
特開平１０−３０５０２６号公報 ＵＳＰ５，８２７，１８２号明細書 特表２００２−５３５０２６号公報 ＵＳＰ６，６５８，２７６号明細書 特許第３２１９３２５号公報 特開２０００−５１４５号公報 特開平９−５１９５０号公報 特開２００３−３１５２６４号公報 特開２０００−１７５８８６号公報 特公平１−６１０６５号公報 特開２００４−３２１７２１号公報 特開２００２−２１４０４６号公報 特表平１１−５１４８９８号公報 特開平７−３１３４７５号公報 特開２００３−２２００４５号公報 特開平８−１１２２７１号公報 特開２００３−２３０５４４号公報 特開２００３−５２６５７号公報

解決しようとする問題点は、特定の規格のセンサの出力信号を処理する生体関連情報測定装置に、そのセンサとは異なる規格のセンサを用いて測定を行った場合、精度の良い測定結果が、前記生体関連情報測定装置で表示できない点である。

本発明の目的は、ある生体関連情報を測定する測定システムであって、特定の規格のセンサの出力信号を処理する測定装置本体を備え、そのセンサとは異なる規格のセンサを用いて測定を行った場合でも、その測定装置本体の表示部にその測定結果を精度良く表示できる測定システムを提供することである。

さらに本発明の目的は、特定の規格のセンサの出力信号を処理する測定装置本体と、そのセンサとは異なる規格のセンサの出力信号を処理して表示データを出力する外部測定装置とを有するシステムにおいて、前記測定装置本体は、前記特定の規格のセンサの代わりに、前記外部測定装置が接続されたことを判断すると、前記外部測定装置からのデータを表示するシステムを提供することである。

さらに本発明の目的は、生体関連情報が、生体情報または生体の周囲環境の情報である上記のシステムを提供することである。

さらに本発明の目的は、生体関連情報が動脈血酸素飽和度である上記のシステムを提供することである。

さらに本発明の目的は、上記のシステムの中の測定装置本体を提供することである。

さらに本発明の目的は、上記のシステムの中の外部測定装置を提供することである。

本発明は、第１のコネクタを有する特定の規格のセンサと、
第２のコネクタを有し前記特定の規格とは異なる他の規格のセンサと、
前記第１のコネクタと実質的に接続される第３のコネクタと、この第３のコネクタを介して与えられる前記特定の規格のセンサの出力信号を処理してデジタル値の生体関連情報を求める第１の信号処理手段と、与えられたデータを表示する表示手段とを有する測定装置本体と、
前記第２のコネクタと実質的に接続される第４のコネクタと、この第４のコネクタを介して与えられる前記他の規格のセンサの出力信号を処理してデジタル値の生体関連情報を求める第２の信号処理手段と、前記第３のコネクタと実質的に接続され前記第２の信号処理手段が求めた生体関連情報を出力するための第５のコネクタとを有する外部測定装置と、を備え、
前記第３のコネクタは第１のグループの端子と第２のグループの端子とからなる複数の端子を有し、この第３のコネクタが前記第１のコネクタと実質的に接続されたときには前記第１のグループの端子を介して前記測定装置本体と前記特定の規格のセンサは電気的に接続され、
前記第３のコネクタと前記第５のコネクタが実質的に接続されたときには前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子を介して前記測定装置本体と前記外部測定装置が電気的に接続され、
前記測定装置本体は、前記第１の信号処理手段から与えられるデータと、前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子から与えられるデータのいずれか一方を前記表示手段に表示させるため、前記表示手段に前記第１の信号処理手段を接続するか、前記表示手段に前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子を接続するかの切り替えを行う切替手段を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記切替手段は、前記第３のコネクタの端子に与えられる信号の状態に基づいて、前記第３のコネクタに前記第５のコネクタが実質的に接続されているか否かを判別する判別部と、この判別部が前記第３のコネクタに前記第５のコネクタが実質的に接続されていないと判断したときは前記表示手段に前記第１の信号処理手段を接続し、前記判別部が前記第３のコネクタに前記第５のコネクタが実質的に接続されていると判別したときは前記表示手段に前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子を接続する切替部を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記生体関連情報は、生体情報または生体の周囲環境の情報であることを特徴とする。

また、本発明は、前記生体関連情報は、動脈血酸素飽和度であることを特徴とする。

また、本発明は、上記の生体関連情報測定システムにおける前記測定装置本体であることを特徴とする。

また、本発明は、上記の生体関連情報測定システムにおける前記外部測定装置であることを特徴とする。

本発明によれば、特定の規格のセンサの出力信号を処理する測定装置本体の表示部に、その規格のセンサの出力信号により測定された生体関連情報と、そのセンサとは異なる規格のセンサの出力信号を外部測定装置で処理して得た精度の良い生体関連情報とを、選択的に表示することができ、これにより既存のセンサを有効に用いることができる。

本発明の生体関連情報測定システムの一例である酸素飽和度測定システムの全体構成を図１に示す。このシステムは酸素飽和度測定用の特定の規格のセンサ１と、このセンサ１の出力信号を処理して酸素飽和度を算出し、その結果を表示する酸素飽和度測定装置本体２と、センサ１とは規格が異なるセンサ３と、酸素飽和度測定装置本体２の外部に配置されセンサ３の出力信号を処理して酸素飽和度を算出する外部測定装置４とから成る。センサ１はコネクタ５（第１のコネクタ）を備えており、このコネクタ５と嵌合するコネクタ６（第３のコネクタ）を酸素飽和度測定装置本体２は備えている。センサ３はコネクタ７（第２のコネクタ）を備えており、このコネクタ７と嵌合するセンサ用コネクタ８（第４のコネクタ）を外部測定装置４は備えている。また、外部測定装置４は出力コネクタ９（第５のコネクタ）を備えている。この出力コネクタ９も酸素飽和度測定装置本体２のコネクタ６と嵌合することができる。

図２に各部の詳細を示す。センサ１は、光を照射する発光部１１と、その光を生体を介して受け取り電気信号に変換する受光部１２とを有している。発光部１１は波長の異なる複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、その光を生体に照射する。センサ１からの信号の出力および外部からセンサ１への電力供給はコネクタ５を介して行われる。

酸素飽和度測定装置本体２に設けられたコネクタ６は、センサ１のコネクタ５と嵌合するようになっている。図２に示したコネクタ５およびコネクタ６は模式的に示したものであって、具体的には例えばコネクタ６は図３の平面図に示すように多数のメス端子（黒丸で示す）を有する。コネクタ５は、コネクタ６のメス端子と同じ数のオス端子を備えている。これらのメス端子とオス端子はすべて嵌合するが、センサ１と酸素飽和度測定装置本体２との電気的接続は一部が使用されているだけである。例えばコネクタ６で説明すると、図３に点線で囲まれた領域の中にある端子グループ６１の端子だけが使用される。一方、図３に一点鎖線で囲まれた領域の中にある端子グループ６２の端子はセンサ１に対しては電気的接続はなされていない。

次に酸素飽和度測定装置本体２を説明する。コネクタ６の端子グループ６１の所定の端子を介して与えられるセンサ１の出力信号は、波形検出部１５でその波形を検出される。次に、その波形はＡ／Ｄ変換部１６でデジタル値に変換され、この値に基づいて酸素飽和度演算部１７は酸素飽和度を算出する。算出された酸素飽和度は切替部２０を介して表示部２１に表示される。

コネクタ６の端子グループ６１の別の端子はセンサ１の発光部１１のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部１８に接続されている。

コネクタ６の端子グループ６２のうちの所定の端子はセンサ判別部１９と切替部２０に接続されている。センサ判別部１９は、前記端子グループ６２のうちの前記所定の端子に何らかの信号が与えられている場合にはそのことを判別して切替部２０に切替え信号を送る。切替部２０はこの切替え信号が与えられている場合には、その所定の端子からの信号を表示部２１に送るように切り替えられる。

電源部２２は、酸素飽和度測定装置本体２内の各部に電力を供給すると共に、コネクタ６の端子グループ６２の別の端子に接続されており、その端子を介して外部にも電力を供給するものである。

センサ３は、光を照射する発光部３１と、その光を生体を介して受け取り電気信号に変換する受光部３２とを有している。発光部３１は波長の異なる複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、その光を生体に照射する。センサ３からの信号の出力および外部からセンサ３への電力供給はコネクタ７を介して行われる。

外部測定装置４に設けられたコネクタ８は、センサ３のコネクタ７と嵌合するようになっている。図２に示したコネクタ７およびコネクタ８は模式的に示したものであって、例えば発光部３１のＬＥＤの数や配線に応じた数の端子がコネクタ７およびコネクタ８に設けられている。

次に外部測定装置４を説明する。コネクタ８を介して与えられるセンサ３の出力信号は、波形検出部３５でその波形を検出される。次に、その波形はＡ／Ｄ変換部３６でデジタル値に変換され、この値に基づいて酸素飽和度演算部３７は酸素飽和度を算出する。算出された酸素飽和度はコネクタ９の端子に与えられる。ＬＥＤ駆動部３８はセンサ３の発光部３１のＬＥＤを駆動するものであり、その出力はコネクタ８の端子に与えられる。

コネクタ９は、酸素飽和度測定装置本体２のコネクタ６のメス端子と同じ数のオス端子を備えており、これらのメス端子とオス端子はコネクタ９とコネクタ６を嵌合させたときに互いに結合するように配置されている。

コネクタ９とコネクタ６が嵌合したとき、外部測定装置４の酸素飽和度演算部３７の出力は酸素飽和度測定装置本体２のセンサ判別部１９と切替部２０に至るようになり、電源部２２は外部測定装置４の各部に電力を供給するようになる。

このように構成された酸素飽和度測定システムによれば、センサ１のコネクタ５を酸素飽和度測定装置本体２のコネクタ６に嵌合させると、酸素飽和度測定装置本体２の表示部２１はセンサ１の出力信号に基づいて得られた酸素飽和度を表示する。これに対して、センサ３のコネクタ７を外部測定装置４のコネクタ８に嵌合させ、さらに外部測定装置４のコネクタ９を酸素飽和度測定装置本体２のコネクタ６に嵌合させると、酸素飽和度測定装置本体２の表示部２１はセンサ３の出力信号に基づいて得られた酸素飽和度を表示する。

上記のシステムでは、他の規格のセンサ３は１つであり、それに対応する外部測定装置４も１つであったが、他の規格のセンサ３はそれぞれ規格が異なる複数のセンサとし、外部測定装置４もそれぞれのセンサに対応する複数の外部測定装置とすれば、様々な規格のセンサを用いることができるシステムとすることができる。

また、上記の例では、センサを判別するために、前記端子グループ６２のうちの前記所定の端子の信号の有無に基づいて切替部２０を制御したが、前記コネクタ６のいずれかの端子の信号に基づいて切替部２０を制御するようにしても良い。さらに、センサ判別部１９を設けずに手動で切替部２０を切り替えるようにしても良い。

さらに、上記の例では、センサ１のコネクタ５と酸素飽和度測定装置本体２のコネクタ６とを直接嵌合させたが、両コネクタ５、６間に中継ケーブルを接続し、コネクタ５および６を、中継ケーブルの両端のコネクタにそれぞれ嵌合させても良い。こうすることによっても、コネクタ５およびコネクタ６が実質的に接続される。同様に、コネクタ９とコネクタ６との間、およびコネクタ７とコネクタ８との間も中継ケーブルを介して接続しても良い。

さらにまた、上記の例では、本発明を酸素飽和度測定システムに適用したが、本発明システムは、発光部と受光部を有する同様のセンサを用いて、ヘモグロビン濃度測定、色素濃度測定、ビリルビン濃度測定、血糖値測定などの吸光物質濃度測定にも同様に適用できる。

本発明を、これらの吸光物質濃度を測定する各測定システムに適用した場合、図２に示した酸素飽和度測定装置本体２は、それぞれ対応する吸光物質濃度を測定するための測定装置本体となり、酸素飽和度演算部１７、３７は、それぞれの吸光物質濃度を演算する演算部となる。

そしてこのようなシステムによれば、吸光物質濃度の測定において、特定の規格のセンサを用いても、その他の規格のセンサを用いても測定装置本体の表示部に、測定結果を正確に表示することができる。

以上は吸光物質濃度を測定するシステムであるが、本発明は、吸光物質濃度の測定に限らず、広く生体関連情報の測定に適用できる。以下、本発明を、ある１つの生体関連情報を測定するシステムとして説明する。

本システムの概略の構成を図４に示す。本システムは生体関連信号を検出するセンサ１Ａと、このセンサ１Ａの出力信号を処理して生体関連情報を測定し、その結果を表示する測定装置本体２Ａと、センサ１Ａとは規格が異なるセンサ３Ａと、測定装置本体２Ａの外部に配置されセンサ３Ａの出力信号を処理して生体関連情報を測定する外部測定装置４Ａとから成る。センサ１Ａはコネクタ５Ａ（第１のコネクタ）を備えており、測定装置本体２Ａはこのコネクタ５Ａと嵌合するコネクタ６Ａ（第３のコネクタ）を備えている。センサ３Ａはコネクタ７Ａ（第２のコネクタ）を備えており、外部測定装置４Ａはこのコネクタ７Ａと嵌合するセンサ用コネクタ８Ａ（第４のコネクタ）を備えている。また、外部測定装置４Ａは出力コネクタ９Ａ（第５のコネクタ）を備えている。この出力コネクタ９Ａも測定装置本体２Ａのコネクタ６Ａと嵌合することができる。

なお詳細には、コネクタ５Ａはセンサ１Ａのケーブル２００に接続されており、コネクタ７Ａはセンサ３Ａのケーブル３００に接続されており、コネクタ９Ａは外部測定装置４Ａのケーブル４００に接続されており、コネクタ６Ａは測定装置本体２Ａのケース５００に取り付けられており、コネクタ８Ａは外部測定装置４Ａのケース６００に取り付けられている。

図５に本システムの各部の構成を示す。センサ１Ａは、特定の規格のセンサであり、測定対象の生体関連情報に関する生体関連信号を検出するものである。センサ１Ａからの信号の出力および外部からセンサ１Ａへの電力供給はコネクタ５Ａを介して行われる。

測定装置本体２Ａに設けられたコネクタ６Ａは、センサ１Ａのコネクタ５Ａと嵌合するようになっている。図５に示したコネクタ５Ａおよびコネクタ６Ａは模式的に示したものであって、具体的には例えばコネクタ６Ａは図６の平面図に示すように多数のメス端子（黒丸で示す。黒丸間の点線は複数のメス端子があることを示す。）を有する。一方、コネクタ５Ａは、コネクタ６Ａのメス端子と同じ数のオス端子を備えている。これらのメス端子とオス端子はすべて嵌合するが、センサ１Ａと測定装置本体２Ａとの電気的接続はそれらの端子のうちの一部を介して行われているだけである。例えばコネクタ６Ａで説明すると、図６に点線で囲まれた領域の中にある端子グループ６１Ａの端子だけがセンサ１Ａと電気的に接続され、図６に一点鎖線で囲まれた領域の中にある端子グループ６２Ａの端子はセンサ１Ａに対しては電気的に接続されない。

次に測定装置本体２Ａは、コネクタ６Ａの端子グループ６１Ａの中の信号用端子を介して与えられるセンサ１Ａの出力信号から、波形検出部１５Ａでその波形を検出する。次に、その波形をＡ／Ｄ変換部１６Ａでデジタル信号に変換し、これに基づいて信号処理部１７Ａで生体関連情報を求め、その生体関連情報を切替部２０Ａを介して表示部２１Ａで表示する。

コネクタ６Ａの端子グループ６１Ａの中のセンサ駆動用端子はセンサ１Ａを駆動するセンサ駆動部１８Ａに接続されている。

コネクタ６Ａの端子グループ６２Ａの中の信号用端子はセンサ判別部１９Ａと切替部２０Ａに接続されている。センサ判別部１９Ａは、前記端子グループ６２Ａのうちの前記信号用端子に何らかの信号が与えられている間はそのことを判別して切替部２０Ａに切替え信号を送る。切替部２０Ａは、表示部２１Ａに対し、端子グループ６２Ａの前記信号用端子を接続するか、信号処理部１７Ａを接続するかの切り替えを行うものであり、センサ判別部１９Ａからその切替え信号が与えられていないときは、表示部２１Ａに信号処理部１７Ａを接続し、センサ判別部１９Ａから切替え信号が与えられているときは、表示部２１Ａに端子グループ６２Ａの前記信号用端子を接続する。

電源部２２Ａは、測定装置本体２Ａ内の各部に電力を供給すると共に、コネクタ６Ａの端子グループ６２Ａの中の電力用端子に接続されており、その端子を介して外部へ電力を供給するものである。

センサ３Ａは、センサ１Ａとは異なる規格のセンサであるが、センサ１Ａと同じ測定対象の生体関連情報に関する生体関連信号を検出するものである。センサ３Ａからの信号の出力および外部からセンサ３Ａへの電力供給はコネクタ７Ａを介して行われる。

外部測定装置４Ａに設けられたコネクタ８Ａは、センサ３Ａのコネクタ７Ａと嵌合するようになっている。図５に示したコネクタ７Ａおよびコネクタ８Ａは模式的に示したものであって、実際には必要な数の端子がコネクタ７Ａおよびコネクタ８Ａに設けられている。

次にセンサ３Ａの出力信号を処理する外部測定装置４Ａを説明する。コネクタ７Ａ、８Ａを介して与えられるセンサ３Ａの出力信号は、波形検出部３５Ａでその波形を検出される。次に、その波形はＡ／Ｄ変換部３６Ａでデジタル信号に変換され、その信号に基づいて信号処理部３７Ａは生体関連情報を求め、これを測定装置本体２Ａの表示部２１Ａで表示できるデータにする。このデータはコネクタ９Ａのデータ用端子に与えられる。一方、センサ駆動部３８Ａはセンサ３Ａを駆動するものであり、その出力はコネクタ８Ａの電力用端子に与えられる。

コネクタ９Ａは、測定装置本体２Ａのコネクタ６Ａのメス端子と同じ数のオス端子を備えており、これらのメス端子とオス端子はコネクタ９Ａとコネクタ６Ａを嵌合させたときに互いに結合するように配置されている。コネクタ９Ａは、コネクタ６Ａと嵌合すると、それらのオス端子とメス端子はすべて嵌合するが、外部測定装置４Ａと測定装置本体２Ａとの電気的接続はそれらの端子のうちの一部を介して行われているだけである。例えばコネクタ６Ａで説明すると、図６に示した端子グループ６２Ａの端子だけが外部測定装置４Ａと電気的に接続され、コネクタ６Ａの端子グループ６１Ａの端子は外部測定装置４Ａに対しては電気的に接続されない。

そしてコネクタ９Ａとコネクタ６Ａが嵌合したとき、外部測定装置４Ａの信号処理部３７Ａの出力は測定装置本体２Ａのセンサ判別部１９Ａと切替部２０Ａに至るようになり、電源部２２Ａは外部測定装置４Ａの各部に電力を供給するようになる。

本システムにおいては、コネクタ５Ａ，７Ａ，９Ａがオス端子を有するいわゆるプラグであり、コネクタ６Ａ，８Ａがメス端子を有するいわゆるレセプタクルであるが、これらはその逆であっても良いし、互いに嵌合する１対のコネクタにおいて一方のコネクタがオス端子とメス端子の両方を備え、他方のコネクタもそれらの端子に対応するメス端子とオス端子の両方を備えたものであっても良い。

このように構成された測定システムによれば、センサ１Ａのコネクタ５Ａを測定装置本体２Ａのコネクタ６Ａに嵌合させると、測定装置本体２Ａの表示部２１Ａはセンサ１Ａの出力信号に基づいて得られた生体関連情報を表示する。これに対し、コネクタ５Ａをコネクタ６Ａから外した状態で、そのコネクタ６Ａに外部測定装置４Ａのコネクタ９Ａを嵌合させ、かつセンサ３Ａのコネクタ７Ａを外部測定装置４Ａのコネクタ８Ａに嵌合させた状態にすると、測定装置本体２Ａの表示部２１Ａはセンサ３Ａの出力信号に基づいて得られた生体関連情報を表示する。

上記のシステムでは、他の規格のセンサ３Ａは１つであり、それに対応する外部測定装置４Ａも１つであったが、他の規格のセンサ３Ａはそれぞれ規格が異なる複数のセンサとし、外部測定装置４Ａもそれぞれのセンサに対応する複数の外部測定装置とすれば、様々な規格のセンサを用いることができるシステムとすることができる。

また、上記の例では、センサを判別するために、前記端子グループ６２Ａのうちの前記信号用端子に与えられる信号の有無に基づいて切替部２０Ａを制御したが、前記コネクタ６Ａのいずれかの端子に与えられる信号に基づいて切替部２０Ａを制御するようにしても良い。さらに、センサ判別部１９Ａを設けずに手動で切替部２０Ａを切り替えるようにしても良い。

さらに、上記の例では、センサ１Ａのコネクタ５Ａと測定装置本体２Ａのコネクタ６Ａとを直接嵌合させたが、図７に示すように、両コネクタ５Ａ、６Ａ間に中継ケーブル１００を設け、コネクタ５Ａおよび６Ａを、中継ケーブルの両端のコネクタにそれぞれ嵌合させても良い。この場合、中継ケーブルの両端のコネクタのうち、コネクタ６Ａと嵌合する方のコネクタは、コネクタ５Ａと同じ構造であり、コネクタ５Ａと嵌合する方のコネクタは、コネクタ６Ａと同じ構造である。こうすることによっても、コネクタ５Ａおよびコネクタ６Ａが実質的に接続される。同様に、コネクタ９Ａとコネクタ６Ａとの間、およびコネクタ７Ａとコネクタ８Ａとの間も中継ケーブルを介して接続しても良い。

上記のシステムにおいて測定対象の生体関連情報を、呼吸関連情報、温度関連情報、血圧、心拍出量、経皮ガス濃度などの内、センサ１Ａ、３Ａに電力を供給してセンサを駆動する必要がある生体関連情報とすることができる。それぞれの生体関連情報を測定する各測定システムについて説明する。

まず測定対象が呼吸関連情報である測定システムについて説明する。呼吸関連情報には呼吸数、吸気酸素濃度、呼気終末二酸化炭素濃度、呼吸流量、気道内圧などあり、それぞれ測定に使用するセンサの種類が異なる。各測定に使用されるセンサおよびそれを用いた測定は従来より知られている。したがって、本発明システムを、各呼吸関連情報を測定するシステムとするには、図４−図７に示したシステムにおいてセンサ１Ａ、３Ａにはそれらのセンサを用い、測定装置本体２Ａおよび外部測定装置４Ａはそれらのセンサの出力信号を処理するようにする。

例えば、呼吸数を測定する場合、センサは、動脈の圧脈波から呼吸数を算出するために動脈の圧脈波を検出する複数の圧力検出素子や、呼吸時の温度変化を関知して呼吸数を算出するサーミスタが用いられる。また、吸気酸素濃度を測定する場合、酸素濃度に対応する電気信号を出力する酸素センサが用いられ、呼気終末二酸化炭素濃度を測定する場合、センサは発光部と受光部とを有するプローブが用いられる。さらに、呼吸流量を測定する場合、患者の呼吸ガスを流通させる導管に差圧発生機構を設け、その差圧に基づいて呼吸流量を測定するために、前記差圧検出用の圧力センサが用いられる。また、気道内圧を測定する場合、半導体圧力センサが用いられる。

そして、呼吸関連情報を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ａとは異なる規格のセンサ３Ａの出力信号も処理することができ、得られた呼吸関連情報を、前記特定の規格のセンサ１Ａの出力信号を処理する測定装置本体２Ａの表示部２１Ａに表示させることができる。

次に、測定対象の生体関連情報が温度関連情報である本発明システムについて説明する。温度関連情報には体温の他、心臓手術などで体外循環を行う場合の循環血液の温度や循環血液を加温、冷却するための媒体（体外循環水）の温度などがあり、センサとしてサーミスタ、サーモパイルなどが用いられる。生体関連情報を温度関連情報とする本発明システムは、図４−図７に示したシステムにおいてセンサ１Ａ、３Ａにそのようなセンサを用い、それらのセンサの出力信号を処理するものである。

そして、温度関連情報を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ａとは異なる規格のセンサ３Ａの出力信号も処理することができ、得られた温度関連情報を、前記特定の規格のセンサ１Ａの出力信号を処理する測定装置本体２Ａの表示部２１Ａに表示させることができる。

次に、測定対象の生体関連情報が血圧である本発明システムについて説明する。血圧を測定するセンサには、例えばストレーンゲージが用いられる。生体関連情報を血圧とする本発明システムは、図４−図７に示したシステムにおいて、センサ１Ａ、３Ａにそのようなセンサを用い、それらのセンサの出力信号を処理するものである。

そして、血圧を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ａとは異なる規格のセンサ３Ａの出力信号も処理することができ、得られた血圧を、前記特定の規格のセンサ１Ａの出力信号を処理する測定装置本体２Ａの表示部２１Ａに表示させることができる。

次に、測定対象の生体関連情報が心拍出量である本発明システムについて説明する。心拍出量の測定には、電流の通電により自己加熱するサーミスタの、血流による熱喪失量を測定することによって得るものや、大動脈における血量及び胸部の流体体積の変化を見積もるために、胸郭の電気的インピーダンスの変化を複数の生体電極で測定することによって得るものなどが従来より知られている。生体関連情報が心拍出量である本発明システムは、図４−図７に示したシステムにおいて、センサをセンサ１Ａ、３Ａにそのようなセンサを用い、それらのセンサの出力信号を処理するものである。

そして、心拍出量を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ａとは異なる規格のセンサ３Ａの出力信号も処理することができ、得られた心拍出量を、前記特定の規格のセンサ１Ａの出力信号を処理する測定装置本体２Ａの表示部２１Ａに表示させることができる。

次に、測定対象の生体関連情報が経皮ガス濃度である本発明システムについて説明する。経皮ガス濃度を測定するセンサには、皮膚を加温し発生したガスを電気化学的に検出する電極を有するセンサがある。生体関連情報が経皮ガス濃度である本発明システムは、図４−図７に示したシステムにおいて、そのようなセンサをセンサ１Ａ、３Ａに用い、それらの出力信号を処理するものである。

そして、経皮ガス濃度を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ａとは異なる規格のセンサ３Ａの出力信号も処理することができ、得られた経皮ガス濃度を、前記特定の規格のセンサ１Ａの出力信号を処理する測定装置本体２Ａの表示部２１Ａに表示させることができる。

以上説明した測定システムは、いずれもセンサ１Ａ、３Ａに電力を供給してセンサを駆動する必要があったが、センサに電力を供給する必要がないシステムがある。例えば、センサが心電、脳波、筋電などの生体内で発生する電気信号を検出する生体電極の場合である。以下、このようなシステムについて説明する。本システムの概略の構成については、図４に示したシステムの概略の構成と同様であるので、その図と説明は省略する。

図８に本発明システムの詳細な構成を示す。特定の規格のセンサ１Ｂは、測定対象の生体関連情報に関する生体信号を検出するものである。センサ１Ｂからの信号の出力はコネクタ５Ｂを介して行われる。

測定装置本体２Ｂに設けられたコネクタ６Ｂは、センサ１Ｂのコネクタ５Ｂと嵌合するようになっている。図８に示したコネクタ５Ｂおよびコネクタ６Ｂは模式的に示したものであって、具体的には例えばコネクタ６Ｂは図９の平面図に示すように多数のメス端子（黒丸で示す。黒丸間の点線は複数のメス端子があることを示す。）を有する。一方、コネクタ５Ｂは、コネクタ６Ｂのメス端子と同じ数のオス端子を備えている。これらのメス端子とオス端子はすべて嵌合するが、センサ１Ｂと測定装置本体２Ｂとの電気的接続はそれらの端子のうちの一部を介して行われているだけである。例えばコネクタ６Ｂで説明すると、図９に点線で囲まれた領域の中にある端子グループ６１Ｂの端子だけがセンサ１Ｂと電気的に接続され、図９に一点鎖線で囲まれた領域の中にある端子グループ６２Ｂの端子はセンサ１Ｂに対しては電気的に接続されない。

次に測定装置本体２Ｂは、コネクタ６Ｂの端子グループ６１Ｂの中の信号用端子を介して与えられるセンサ１Ｂの出力信号から、信号増幅部１５Ｂでその信号を増幅する。次に、その信号をＡ／Ｄ変換部１６Ｂでデジタル信号に変換し、この信号に基づいて信号処理部１７Ｂで生体関連情報を求め、その生体関連情報を切替部２０Ｂを介して表示部２１Ｂで表示する。

コネクタ６Ｂの端子グループ６２Ｂの中の信号用端子はセンサ判別部１９Ｂと切替部２０Ｂに接続されている。センサ判別部１９Ｂは、前記端子グループ６２Ｂのうちの前記信号用端子に何らかの信号が与えられている間はそのことを判別して切替部２０Ｂに切替え信号を送る。切替部２０Ｂは、表示部２１Ｂに対し、端子グループ６２Ｂの前記信号用端子を接続するか、信号処理部１７Ｂを接続するかの切り替えを行うものであり、センサ判別部１９Ｂからその切替え信号が与えられていないときは、表示部２１Ｂに信号処理部１７Ｂを接続し、センサ判別部１９Ｂから切替え信号が与えられているときは、表示部２１Ｂに端子グループ６２Ｂの前記信号用端子を接続する。

電源部２２Ｂは、測定装置本体２Ｂ内の各部に電力を供給すると共に、コネクタ６Ｂの端子グループ６２Ｂの中の電力用端子に接続されており、その端子を介して外部へ電力を供給するものである。

センサ３Ｂは、センサ１Ｂとは異なる規格のセンサであるが、センサ１Ｂと同じ測定対象の生体関連情報に関する生体信号を検出するものである。センサ３Ｂからの信号の出力はコネクタ７Ｂを介して行われる。

外部測定装置４Ｂに設けられたコネクタ８Ｂは、センサ３Ｂのコネクタ７Ｂと嵌合するようになっている。図８に示したコネクタ７Ｂおよびコネクタ８Ｂは模式的に示したものであって、実際には必要な数の端子がコネクタ７Ｂおよびコネクタ８Ｂに設けられている。

次にセンサ３Ｂの出力信号を処理する外部測定装置４Ｂを説明する。コネクタ７Ｂ、８Ｂを介して与えられるセンサ３Ｂの出力信号は、信号増幅部３５Ｂでその信号を増幅される。次に、その信号はＡ／Ｄ変換部３６Ｂでデジタル信号に変換され、この信号に基づいて信号処理部３７Ｂは生体関連情報を求め、これを測定装置本体２Ｂの表示部２１Ｂの表示用データにする。このデータはコネクタ９Ｂの端子に与えられる。

コネクタ９Ｂは、測定装置本体２Ｂのコネクタ６Ｂのメス端子と同じ数のオス端子を備えており、これらのメス端子とオス端子はコネクタ９Ｂとコネクタ６Ｂを嵌合させたときに互いに結合するように配置されている。コネクタ９Ｂは、コネクタ６Ｂと嵌合すると、それらのオス端子とメス端子はすべて嵌合するが、外部測定装置４Ｂと測定装置本体２Ｂとの電気的接続はそれらの端子のうちの一部を介して行われているだけである。例えばコネクタ６Ｂで説明すると、図９に示した端子グループ６２Ｂの端子だけが外部測定装置４Ｂと電気的に接続され、コネクタ６Ｂの端子グループ６１Ｂの端子は外部測定装置４Ｂに対しては電気的に接続されない。

そしてコネクタ９Ｂとコネクタ６Ｂが嵌合したとき、外部測定装置４Ｂの信号処理部３７Ｂの出力は測定装置本体２Ｂのセンサ判別部１９Ｂと切替部２０Ｂに至るようになり、電源部２２Ｂは外部測定装置４Ｂの各部に電力を供給するようになる。

本システムにおいては、コネクタ５Ｂ，７Ｂ，９Ｂがオス端子を有するいわゆるプラグであり、コネクタ６Ｂ，８Ｂがメス端子を有するいわゆるレセプタクルであるが、これらはその逆であっても良いし、互いに嵌合する１対のコネクタにおいて一方のコネクタがオス端子とメス端子の両方を備え、他方のコネクタもそれらの端子に対応するメス端子とオス端子の両方を備えたものであっても良い。

このように構成された測定システムによれば、センサ１Ｂのコネクタ５Ｂを測定装置本体２Ｂのコネクタ６Ｂに嵌合させると、測定装置本体２Ｂの表示部２１Ｂはセンサ１Ｂの出力信号に基づいて得られた生体関連情報を表示する。これに対し、コネクタ５Ｂをコネクタ６Ｂから外した状態で、そのコネクタ６Ｂに外部測定装置４Ｂのコネクタ９Ｂを嵌合させ、かつセンサ３Ｂのコネクタ７Ｂを外部測定装置４Ｂのコネクタ８Ｂに嵌合させた状態にすると、測定装置本体２Ｂの表示部２１Ｂはセンサ３Ｂの出力信号に基づいて得られた生体関連情報を表示する。

上記のシステムでは、他の規格のセンサ３Ｂは１つであり、それに対応する外部測定装置４Ｂも１つであったが、他の規格のセンサ３Ｂはそれぞれ規格が異なる複数のセンサとし、外部測定装置４Ｂもそれぞれのセンサに対応する複数の外部測定装置とすれば、様々な規格のセンサを用いることができるシステムとすることができる。

また、上記の例では、センサを判別するために、前記端子グループ６２Ｂのうちの前記信号用端子に与えられる信号の有無に基づいて切替部２０Ｂを制御したが、前記コネクタ６Ｂのいずれかの端子に与えられる信号に基づいて切替部２０Ｂを制御するようにしても良い。さらに、センサ判別部１９Ｂを設けずに手動で切替部２０Ｂを切り替えるようにしても良い。

さらに、図４−図７に示した測定システムでも説明したように、両コネクタ５Ｂ、６Ｂ間に中継ケーブルを設け、コネクタ５Ｂおよび６Ｂを、中継ケーブルの両端のコネクタにそれぞれ嵌合させても良い。この場合、中継ケーブルの両端のコネクタのうち、コネクタ６Ｂと嵌合する方のコネクタは、コネクタ５Ｂと同じ構造であり、コネクタ５Ｂと嵌合する方のコネクタは、コネクタ６Ｂと同じ構造である。こうすることによっても、コネクタ５Ｂおよびコネクタ６Ｂが実質的に接続される。同様に、コネクタ９Ｂとコネクタ６Ｂとの間、およびコネクタ７Ｂとコネクタ８Ｂとの間も中継ケーブルを介して接続しても良い。

本システムにおいて測定対象の生体関連情報を、心電あるいは脳波とした場合は、通常、センサ１Ｂ、３Ｂにそれぞれ複数の生体用電極から成るセンサを用いる。

そして、心電あるいは脳波を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ｂとは異なる規格のセンサ３Ｂの出力信号を処理して心電データあるいは脳波データを求めることができ、それを、前記特定の規格のセンサ１Ｂの出力信号を処理する測定装置本体２Ｂの表示部２１Ｂに表示させることができる。

本システムにおいて測定対象の生体関連情報を、筋電とした場合は、筋電検出用の生体電極をセンサ１Ｂ、３Ｂに用いる。

そして、筋電を測定する本システムによれば、特定の規格のセンサ１Ｂとは異なる規格のセンサ３Ｂの出力信号を処理して筋電データを求めることができ、それを、前記特定の規格のセンサ１Ｂの出力信号を処理する測定装置本体２Ｂの表示部２１Ｂに表示させることができる。

本発明の生体関連情報測定システムは、前述した生体関連情報に限定されず、種々の生体の状態を表す生体情報と生体に影響を与える環境情報とに適用できる。

本発明の酸素飽和度測定システムの概略構成を示した図である。 図１に示した各部の詳細を示した図である。 図１および図２に示したコネクタ６を説明するための図である。 本発明の生体関連情報測定システムの概略構成を示した図である。 図４に示した各部の詳細を示した図である。 図４および図５に示したコネクタ６Ａを説明するための図である。 図４および図５に示した測定システムにおいて使用する中継ケーブルを説明するための図である。 本発明の他の生体情報測定システムの詳細な構成を示した図である。 図８に示したコネクタ６Ｂを説明するための図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ センサ（特定の規格のセンサ）
２、 酸素飽和度測定装置本体
２Ａ、２Ｂ 測定装置本体
３、３Ａ、３Ｂ センサ（他の規格のセンサ）
４、４Ａ、４Ｂ 外部測定装置
５、６、７、８、９、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８Ａ、９Ａ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ、８Ｂ、９Ｂ、 コネクタ

Claims (6)

1. 第１のコネクタを有する特定の規格のセンサと、
   第２のコネクタを有し前記特定の規格とは異なる他の規格のセンサと、
   前記第１のコネクタと実質的に接続される第３のコネクタと、この第３のコネクタを介して与えられる前記特定の規格のセンサの出力信号を処理してデジタル値の生体関連情報を求める第１の信号処理手段と、与えられたデータを表示する表示手段とを有する測定装置本体と、
   前記第２のコネクタと実質的に接続される第４のコネクタと、この第４のコネクタを介して与えられる前記他の規格のセンサの出力信号を処理してデジタル値の生体関連情報を求める第２の信号処理手段と、前記第３のコネクタと実質的に接続され前記第２の信号処理手段が求めた生体関連情報を出力するための第５のコネクタとを有する外部測定装置と、を備え、
   前記第３のコネクタは第１のグループの端子と第２のグループの端子とからなる複数の端子を有し、この第３のコネクタが前記第１のコネクタと実質的に接続されたときには前記第１のグループの端子を介して前記測定装置本体と前記特定の規格のセンサは電気的に接続され、
   前記第３のコネクタと前記第５のコネクタが実質的に接続されたときには前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子を介して前記測定装置本体と前記外部測定装置が電気的に接続され、
   前記測定装置本体は、前記第１の信号処理手段から与えられるデータと、前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子から与えられるデータのいずれか一方を前記表示手段に表示させるため、前記表示手段に前記第１の信号処理手段を接続するか、前記表示手段に前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子を接続するかの切り替えを行う切替手段を有することを特徴とする生体関連情報測定システム。
2. 前記切替手段は、前記第３のコネクタの端子に与えられる信号の状態に基づいて、前記第３のコネクタに前記第５のコネクタが実質的に接続されているか否かを判別する判別部と、この判別部が前記第３のコネクタに前記第５のコネクタが実質的に接続されていないと判断したときは前記表示手段に前記第１の信号処理手段を接続し、前記判別部が前記第３のコネクタに前記第５のコネクタが実質的に接続されていると判別したときは前記表示手段に前記第３のコネクタの前記第２のグループの端子を接続する切替部を有することを特徴とする請求項１に記載の生体関連情報測定システム。
3. 前記生体関連情報は、生体情報または生体の周囲環境の情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の生体関連情報測定システム。
4. 前記生体関連情報は、動脈血酸素飽和度であることを特徴とする請求項１または２に記載の生体関連情報測定システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の生体関連情報測定システムにおける前記測定装置本体。
6. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の生体関連情報測定システムにおける前記外部測定装置。

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