JP2007117641A - 生体情報測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストアップや大型化並びに使用者の前記通電経路の形成を防止しつつ、利便性の高い生体情報測定装置を提供する。
【解決手段】筺体2の一端面にカバー3が装着可能に構成し、その一端面には、PCとの間で、当該パルスオキシメータ1の測定動作で得られたデータを、USB(Universal Serial Bus)規格に基づいて通信するための雄型のUSB接続端子4を設置した。また、カバー3に嵌合孔3cを形成し、カバー3が筺体2に装着されたときには、前記USB接続端子4が前記嵌合孔3cを形成する壁面で覆われるようにして、筺体2にカバー3が装着された場合にはPCに接続不可能として、延いては、パルスオキシメータ1をPCに接続しながら測定動作を行うことを不可能とした。
【選択図】図2
【解決手段】筺体2の一端面にカバー3が装着可能に構成し、その一端面には、PCとの間で、当該パルスオキシメータ1の測定動作で得られたデータを、USB(Universal Serial Bus)規格に基づいて通信するための雄型のUSB接続端子4を設置した。また、カバー3に嵌合孔3cを形成し、カバー3が筺体2に装着されたときには、前記USB接続端子4が前記嵌合孔3cを形成する壁面で覆われるようにして、筺体2にカバー3が装着された場合にはPCに接続不可能として、延いては、パルスオキシメータ1をPCに接続しながら測定動作を行うことを不可能とした。
【選択図】図2
Description
本発明は、動脈血の酸素飽和度や脈拍数等の生体情報を測定する生体情報測定装置に関する。
睡眠時無呼吸症候群(SAS)やCOPD(慢性閉塞性肺疾患)の検査において、パルスオキシメータと呼ばれる装置が使用されることがある(例えば下記特許文献1参照)。パルスオキシメータは、被験者の所定の生体部位に装着される測定部を有し、該測定部において前記生体部位に向けて光を出力し、生体部位を透過又は反射した光の光量に基づいて血中の酸素飽和度を導出するように構成されている。
図18は、前記パルスオキシメータを含む従来の測定システムの構成を示す図である。
図18に示すように、従来の測定システム300は、前記測定部301と装置本体302とがケーブル303で接続されてなる前記パルスオキシメータ304と、予め所定のプログラムが組み込まれた例えばパーソナルコンピュータ(以下、PCという)305とがインターフェースケーブル306により通信可能に構成されている。PC305は、導出された酸素飽和度の平均値のデータがパルスオキシメータ304から提供されると、前記プログラムにより、この平均値に基づいて例えば酸素飽和度の変化や単位時間当たりの酸素飽和度の低下の回数を表す指標(Oxygen Desaturation Index ODI)等、被験者の酸素飽和度についての解析を行う。
特開平1−153139号公報
従来の測定システム300にあっては、前述のようにパルスオキシメータ304で測定したデータをPC305に送信する際には、パルスオキシメータ304とPC305とをインターフェースケーブル306で接続する必要があるため、パルスオキシメータ304と該ケーブル306とをセットにして収納しておく必要があり、インターフェースケーブル306を紛失すると使用できなくなる。また、該ケーブル306をPC305に接続しようとする際に該ケーブル306が絡まっている場合には、その絡まった該ケーブル306を解くなどの作業を必要な場合が生じたりする。
さらには、前記パルスオキシメータ304とPC305とをインターフェースケーブル306で接続した状態で所定の生体部位に前記測定部301を装着した場合に、PC305内部の電子回路の破壊が発生すると、PC305から測定部301を介して使用者の生体部位に至る通電経路が形成される虞があることを想定して、パルスオキシメータ304とPC305とを電気的に絶縁するべくフォトカプラ307を設置したり、或いは、パルスオキシメータ304をPCと接続する場合には、パルスオキシメータ304を生体から外すことを要求したりしていた。これにより、フォトカプラ307の設置に起因して測定システム300のコストアップや大型化及び測定システム300の利便性の低下を招いていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップや大型化並びに使用者の生体が通電経路を形成する状態が発生するのを防止しつつ、利便性の高い生体情報測定装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、所定の外部電子装置とデータ通信が可能とされた生体情報測定装置であって、所定の生体情報を測定するための測定部と、前記測定部の出力に基づき前記生体情報に係る生体データの導出処理を行う処理部と、前記処理部により導出された生体データを記憶する記憶部とが筺体に備えられているとともに、前記外部電子装置に備えられる通信用接続端子と接続可能に構成された通信用接続端子が前記筺体に一体的に設けられていることを特徴とするものである。
この発明によれば、外部電子装置に備えられる通信用接続端子と接続可能に構成された通信用接続端子を筺体に一体的に設けたので、従来のような生体情報測定装置と外部電子装置との通信可能に接続するケーブルが不要となる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の生体情報測定装置において、前記外部電子装置は、当該生体情報測定装置から取得したデータに所定の処理を行うデータ処理装置からなることを特徴とするものである。
この発明によれば、外部電子装置は、当該生体情報測定装置から取得したデータに所定の処理を行うデータ処理装置であるので、当該生体情報測定装置から取得したデータに所定の処理が前記外部電子装置により行われる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の生体情報測定装置において、前記筺体に対して着脱可能に構成され、前記筺体に装着されたときに前記通信用接続端子を覆うカバー部材と、前記カバー部材が前記筺体に装着されているか否かを検出する検出部と、前記検出部により前記カバー部材が前記筺体に装着されていると検出されている期間に、前記測定部及び前記処理部に動作を行わせる測定制御手段と、前記検出部により前記カバー部材が前記筺体から取り外されていると検出されている期間に、前記記憶部に格納された生体データを前記外部電子装置に転送する転送手段とを備えることを特徴とするものである。
この発明によれば、カバー部材が筺体に装着されている期間に、測定部及び処理部に動作を行わせ、カバー部材が前記筺体から取り外されている期間に、前記記憶部に格納された生体データを前記外部電子装置に転送するようにしたので、当該生体情報測定装置が外部電子装置に接続された状態で該生体情報測定装置を用いた測定動作が行われるのを禁止することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の生体情報測定装置において、前記測定部、処理部及び記憶部に電力を供給する電源部が前記カバー部材に内蔵されており、前記電源部から供給される電力を前記測定部、処理部及び記憶部に供給するべく、前記筺体への前記カバー部材の装着に伴って相互に接続する1対の電力供給用接続端子が前記カバー部材及び筺体に備えられており、前記測定制御手段は、前記電源部から電力供給が開始されると、前記測定部及び前記処理部に動作を開始させることを特徴とするものである。
この発明によれば、カバー部材に内蔵された電源部から筐体内の前記各部に電力供給が開始されると、前記測定部及び前記処理部に動作を開始させるようにしたので、測定動作が自動的に開始される。
請求項5に記載の発明は、請求項3または4に記載の生体情報測定装置において、前記転送手段は、当該生体情報測定装置が前記外部電子装置に前記通信用接続端子を介して接続されると、前記外部電子装置から前記通信用接続端子を介して供給される電力を電力源として、前記記憶部に格納された生体データを前記外部電子装置に転送する処理を行うことを特徴とするものである。
この発明によれば、生体情報測定装置が前記外部電子装置に前記通信用接続端子を介して接続されると、前記外部電子装置から前記通信用接続端子を介して供給される電力を電力源として、前記記憶部に格納された生体データを前記外部電子装置に転送する処理を行うようにしたので、生体情報測定装置を外部電子装置に接続するだけで、データの転送が自動的に行われる。
請求項6に記載の発明は、請求項3ないし5のいずれかに記載の生体情報測定装置において、前記筺体とカバー部材とは、所定の部材で連結されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、前記筺体とカバー部材とを所定の部材で連結したので、カバー部材の紛失を防止することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項3ないし6のいずれかに記載の生体情報測定装置において、前記カバー部材は、前記通信用接続端子を覆う第1の位置と、前記通信用接続端子を外部に開放する第2の位置との間で回動可能に前記筺体の所定位置で支持されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、カバー部材を、前記通信用接続端子を覆う第1の位置と、前記通信用接続端子を外部に開放する第2の位置との間で回動可能に前記筺体の所定位置で支持するようにしたので、請求項6に記載の発明と同様、カバー部材の紛失を防止することができる。
請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の生体情報測定装置において、前記筺体は、当該生体情報測定装置が前記外部電子装置に接続されているときに、前記測定部による測定位置への生体の配置が実質的に不可能な形状に形成されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、前記筺体を、当該生体情報測定装置が前記外部電子装置に接続されているとき、前記測定部による測定位置への生体の配置が実質的に不可能な形状に形成したので、当該生体情報測定装置が外部電子装置に接続された状態で当該生体情報測定装置を用いた測定動作が行われるのを禁止することができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載の生体情報測定装置において、指の先端側が挿入される指挿入部の所定位置に前記測定部が設置されているとともに、前記通信用接続端子は、前記指挿入部に指を挿入したときに該指の根元側に設置されており、当該生体情報測定装置を前記外部電子装置に接続したとき、前記指挿入部への指の挿入が実質的に不可能に構成されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、指の先端側が挿入される指挿入部の所定位置に測定部を設置するとともに、前記通信用接続端子を、前記指挿入部に指を挿入したときに該指の根元側に設置し、当該生体情報測定装置を前記外部電子装置に接続したとき、前記指挿入部への指の挿入が実質的に不可能に構成したので、当該生体情報測定装置が外部電子装置に接続された状態で当該生体情報測定装置を用いた測定動作が行われるのを禁止することができる。
請求項10に記載の発明は、請求項1ないし9のいずれかに記載の生体情報測定装置において、前記通信用接続端子は、USB規格に基づく接続端子であることを特徴とするものである。
この発明によれば、通信用接続端子は、USB規格に基づく接続端子であるので、生体情報測定装置と外部電子装置との間でUSB規格に基づくデータの通信処理が行われる。
請求項11に記載の発明は、請求項1ないし10のいずれかに記載の生体情報測定装置は、血液中の酸素飽和度を測定するパルスオキシメータ、又は心臓の拍動に起因する脈波を測定する光電脈波計であることを特徴とするものである。
この発明によれば、生体情報測定装置は、血液中の酸素飽和度を測定するパルスオキシメータ、又は心臓の拍動に起因する脈波を測定する光電脈波計であるので、前記パルスオキシメータ又は光電脈波計において、請求項1ないし10のいずれかに記載の発明の作用が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、従来のような生体情報測定装置と外部電子装置とを通信可能に接続するケーブルが不要となるため、使用者の行動範囲に制約が生じることが無くなるとともに、測定を開始する際に絡まったケーブルを解く作業や、生体情報測定装置を外部電子装置と接続する場合に生体情報測定装置を生体から外す作業が不要となる。また、ケーブルに足を引っ掛けてケーブルと外部電子装置とを接続する接続端子やケーブルと生体情報測定装置とを接続する接続端子を破壊する可能性も皆無となるとともに、生体情報測定装置と外部電子装置とを電気的に絶縁するためのフォトカプラを設置する必要もなくなる。これにより、コストアップや大型化を防止しつつ、利便性の高い生体情報測定装置を実現することができる。
請求項2に記載の発明によれば、生体情報測定装置で取得したデータに対して所定の処理を施したデータが得られるため、前記生体情報の分析を行うことができる。
請求項3,8,9に記載の発明によれば、当該生体情報測定装置が外部電子装置に接続された状態で当該生体情報測定装置を用いた測定動作が行われるのを禁止するようにしたので、外部電子装置、生体情報測定装置及び該生体情報測定装置が装着された生体部位により通電経路が形成された状態(生体情報測定装置が充電状態となり得る状態)での該生体情報測定装置の使用を確実に防止することができる。
請求項4に記載の発明によれば、測定動作が自動的に開始されるようにしたので、生体情報測定装置の利便性をより一層向上することができる。
請求項5に記載の発明によれば、生体情報測定装置を外部電子装置に接続するだけでデータの転送が自動的に行われるようにしたので、生体情報測定装置の利便性をより一層向上することができる。
請求項6,7に記載の発明によれば、前記筺体とカバー部材とを所定の部材で連結したり、カバー部材を、前記通信用接続端子を覆う第1の位置と、前記通信用接続端子を外部に開放する第2の位置との間で回動可能に前記筺体の所定位置で支持するようにしたりしたので、カバー部材の紛失を防止することができる。
請求項10に記載の発明によれば、生体情報測定装置と外部電子装置との間でUSB規格に基づくデータの通信処理を行わせることができる。
請求項11に記載の発明によれば、請求項1ないし10のいずれかに記載の発明の効果を有するパルスオキシメータ又は光電脈波計を実現することができる。
本発明に係る生体情報測定装置の実施形態について説明する。図1は、本発明に係る生体情報測定装置の一例であるパルスオキシメータの構成を示す正面図、図2は、図1の矢印Aの方向から見た側面図である。
パルスオキシメータ1は、生体部位を透過又は反射した光の光量に基づいて血中の酸素飽和度を導出するものであり、本実施形態では、指(指尖)を測定部位として構成されたものである。図1、図2に示すように、パルスオキシメータ1は、略直方形状の筺体2と、該筺体2に対して着脱可能に構成されたカバー3とを有して構成されている。なお、図1、図2は、それぞれカバー3が筺体2に装着された状態を示している。
筺体2は、一端面にカバー3が装着可能に構成されており、また、その一端面には、USB1.1やUSB2.0のUSB(Universal Serial Bus)規格の通信を行うための雄型のUSB接続端子4が設置されている。このUSB接続端子4を、パーソナルコンピュータ(以下、PCという 図3参照)5に設けられた雌型のUSB接続端子(図示せず)に嵌合(接続)することにより、後述するように、当該パルスオキシメータ1の測定動作で得られたデータを、前記USB規格に基づいてPC5に転送(送信)することができるようになっている。USB接続端子4は、前記通信用接続端子に相当するものである。
カバー3は、人間の指が挿入可能な程度の間隙Xを有して対向する対向部位3a、3bを備えた断面U字形状を有しており、一方の対向部位3aの適所に投光部6が、他方の対向部位3bに受光部7が対向状態でカバー3に内蔵されている。カバー3は、前記カバー部材の一例である。
投光部6は、例えば、赤色領域の波長λ1の赤色光Rを発光する発光ダイオード(LED)と、赤外線領域の波長λ2の赤外光IRとを発光するLEDとを備えた光源である。
受光部7は、受光した光の強度に応じた大きさの電流を生成する、例えばシリコンフォトダイオード(Silicon Photo Diode)等の光電変換素子を備えて構成されており、本実施形態では、少なくとも波長λ1の光と波長λ2の光とに対して感度を有する。受光部7は、指(指尖)を透過した投光部6からの波長λ1,λ2の光を受光する。投光部6及び受光部7は、前記測定部を構成するものである。
また、対向部位3bにおける端部には、前記USB接続端子4が嵌合する嵌合孔3cが形成されており、カバー3が筺体2に装着されたときには、前記USB接続端子4が前記嵌合孔3cを形成する壁面で覆われるようになっている。よって、本実施形態のパルスオキシメータ1は、筺体2にカバー3が装着された場合にはPC5(図3参照)に接続不可能となり、延いては、パルスオキシメータ1をPC5に接続しながら測定動作を行うことが不可能となっている。これにより、PC5内部の回路破損等が発生した際に、PC5の電源電圧が投光部6及び受光部7を介して指先に至る通電経路が形成されるのを未然に防止することができる。
図3は、パルスオキシメータ1の電気的な構成を示すブロック図である。
図3に示すように、パルスオキシメータ1は、投光部6及び受光部7、電源部8、I/V変換部11、A/D変換部12、制御部13及び表示部20を備える。
投光部6及び受光部7は、図2に示す投光部6及び受光部7に対応するものであり、前述したようにカバー3の対向部位3a、3bに内蔵されている。
電源部8は、投光部6、受光部7及び筺体2内の各部(I/V変換部11、A/D変換部12、制御部13、表示部20)に電力を供給するためのものであり、カバー3に内蔵されている。電源部8は、前記電源部に相当するものである。
電源供給用接続部9は、電源部8から筺体2内の前記各部への電力を供給可能とするべく電源部8と前記各部とを接続するものであり、筺体2及びカバー3に夫々備えられた一対の電源用接続端子からなる。両接続端子は、筺体2へのカバー3の装着に伴って、相互に嵌合(接続)されるようになっており、電源部8から筺体2内のI/V変換部11等の各部への電力供給が行われる。前記電源用接続端子は、前記電力供給用接続端子に相当するものである。
このように、本実施形態のパルスオキシメータ1は、電源部8がカバー3に内蔵されているので、カバー3が筺体2に装着されたときに、前記筺体2内の各部が動作する。したがって、酸素飽和度の測定動作は、カバー3が筺体2に装着され、電源部8により各部へ電力供給動作が開始された場合にのみ実行される。なお、パルスオキシメータ1の前記各部は、パルスオキシメータ1がPC5に接続された場合には、USB接続端子4を介してPC5から電力供給を受ける。
通信接続部10は、カバー3の受光部7と筺体2内のI/V変換部11とを通信可能に接続するものであり、カバー3及び筐体2にそれぞれ設けられた一対の接続端子を備えてなる。両接続端子は、筺体2へのカバー3の装着に伴って相互に接続されるようになっており、受光部7の受光信号(電流信号)が前記通信接続部10を介して筺体2内のI/V変換部11に送信される。
I/V変換部11は、所定の周期で受光部7から出力される電流信号を電圧信号に変換し、この電圧信号を光電脈波信号としてA/D変換部12に出力するものである。A/D変換部12は、I/V変換部11から出力されたアナログの光電脈波信号をデジタルの光電脈波信号に変換し、このデジタルの光電脈波信号を制御部13に出力するものである。
制御部13は、マイクロプロセッサやDSP(Digital Signal Processor)などを備えて構成されており、記憶部18に格納されているデータやプログラムに従って、入力された光電脈波信号から動脈血中の酸素飽和度を演算するものである。
また、制御部13は、機能的に、測定制御部14と、酸素飽和度演算部15と、転送処理部16と、表示制御部17と、記憶部18とを有する。制御部13は、前記処理部を構成するものである。
測定制御部14は、筺体2へのカバー3の装着状態に対応する電源部8からの電力供給の有無に応じて、投光部6及び受光部7の動作を制御するものであり、電源部8から電力の供給が開始されると、投光部6及び受光部7の動作を開始させ、電源部8から電力供給が停止されると、投光部6及び受光部7の動作を停止させる。測定制御部14は、前記測定制御手段に相当するものであるとともに、前記検出部の一例である。
酸素飽和度演算部15は、受光部7の受光光量に基づき、被験者の血中酸素飽和度を算出するものである。酸素は、血液中のヘモグロビンの酸化・還元によって運搬されている。このヘモグロビンは、酸化されると赤色光の吸収が減少して赤外光の吸収が増加し、逆に還元されると赤色光の吸収が増加して赤外光の吸収が減少するという光学的特性を有している。酸素飽和度演算部15は、この特性を利用して、受光部7で受光された赤色光及び赤外光の透過光量の変動を計測することで、血中酸素飽和度(動脈血酸素飽和度)を求める。
ここで、酸素飽和度演算部15による光を用いた血中酸素飽和度を導出する原理について説明する。
酸素は、血中のヘモグロビン(Hb)によって生体の各細胞に運搬され、ヘモグロビンは、肺で酸素と結合して酸化ヘモグロビン(HbO2)となり、生体の細胞で酸素が消費されるとヘモグロビンに戻る。酸素飽和度SpO2は、血中の酸化ヘモグロビンの割合をいい、ヘモグロビン濃度をCHb、酸化ヘモグロビン濃度をCHbO2と表すと、下記数1で表される。
一方、ヘモグロビンの吸光度及び酸化ヘモグロビンの吸光度は、波長依存性を有しており、各吸光係数α(λ)は、図4に示すような吸光特性を有する。なお、図4の横軸は光の波長であり、単位はnm、縦軸は、吸光係数であり、単位は10−9cm2/moleである。
図4に示すように、ヘモグロビン及び酸化ヘモグロビンは、吸光特性が異なる。ヘモグロビンは、赤色領域の波長λ1の赤色光Rに対して酸化ヘモグロビンよりも光を多く吸収するが、赤外線領域の波長λ2を超える赤外光IRに対しては酸化ヘモグロビンよりも光の吸収が少ない。すなわち、例えば赤外光Rの波長を酸化ヘモグロビンとヘモグロビンとの吸光係数差が最も大きい660nmとし、赤外光IRの波長を酸化ヘモグロビンとヘモグロビンとの吸光係数が等しい815nmとすると、酸化ヘモグロビンとヘモグロビンとの比率が変化しても赤外光IRの透過光量は変化しないこととなる。一方、赤色光Rの透過光量はヘモグロビンが多いと小さくなり、酸化ヘモグロビンが多いと大きくなる。つまり、透過光量の比をとれば酸素飽和度を求めることができる。
パルスオキシメータ1は、このようなヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとの赤色光Rと赤外光IRとに対する吸光特性の違いを利用して血中酸素飽和度を求めるものである。なお、ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとの赤色光Rと赤外光IRとに対する吸光特性の違いを利用して脈拍数も求めることができる。
生体に光を照射すると、光の一部は吸収され、残りは透過する。生体は、動脈血層と、静脈血層と、動脈血層及び静脈血層以外の組織とで構成されている。生体における光の吸収は、図5(a)に示すように、動脈血層及び静脈血層以外の組織による吸収、静脈血層による吸収及び動脈血層による吸収より成る。動脈血層及び静脈血層以外の組織と静脈血層とは経時的に変化しないため、この部分での光の吸収は略一定である。
一方、動脈血層は心拍動によって径が変化し、血管の径が変化するため、動脈血層による光の吸収は、図5(b)に示すように脈拍による経時的に変動する。つまり、透過光強度の変化分は、動脈血のみの情報によるものであって、動脈血層及び静脈血層以外の組織と静脈血層とによる影響はほとんど含まれないと考えられる。図5(b)において、横軸は時間、縦軸は透過光強度である。
赤色光R及び赤外光IRの光量変化を比較する場合、入射光量の差をキャンセルする必要がある。図6は、生体に入射する入射光と透過光との関係を模式的に示す図である。
生体への入射光量I0を赤色光Rと赤外光IRとで同一にすることは実質的に困難であり、仮に同一にしても組織や静脈血による吸光率は赤色光Rと赤外光IRとで異なるため、動脈血層による透過光強度の変化分のみを比較することはできない。
ここで、図6(a)に示すように、動脈が一番細い場合(透過光量が最も大きくなる場合)の透過光量をIとし、動脈が最も太い場合(透過光量が最も小さくなる場合)の透過光量を(I−ΔI)とする。図6(b),(c)に示すように、厚さΔDの動脈血に光量Iの光を照射したとき、透過光量(I−ΔI)の透過光が得られると考えられる。
そして、図7に示すように、赤色光Rの透過光量IRと赤外光IRの透過光量IIRとが一致するように正規化する(IIR’=IR)ことにより、動脈血による光量変化の比(ΔIR/IR)/(ΔIIR/IIR)を算出し、酸素飽和度を算出する。
入射光と反射光との関係は、ランバート・ビアの法則により、下記数2で表すことができる。
なお、Eは吸光物の吸光係数、Cは吸光物の濃度を表す。
赤色光R及び赤外光IRの各波長を前記数2に代入し、各辺の比をとることにより、下記数3式を得ることができる。
なお、IRは、赤色光Rの透過光量、IIRは、赤外光IRの透過光量、ERは、赤色光Rの吸光係数、EIRは、赤外光IRの吸光係数を表す。
図8は、例えば赤色光R及び赤外光IRの各波長を、それぞれ660nm及び815nmとしたときにおける、吸光係数の比(ER/EIR)と酸素飽和度SpO2との関係を示すグラフである。図8に示すように、酸素飽和度SpO2は、吸光係数の比(ER/EIR)の低下に比例して増大していく。なお、酸素飽和度演算部15は、受光部7の受光光量に基づき、被験者の脈拍数も演算する。
図3に戻り、転送処理部16は、筺体2に設けられた図1、図2に示すUSB接続端子4と、PC5に設けられた図略のUSB接続端子とが接続されると、記憶部18に格納されているデータをPC5に転送する処理を行うものである。転送処理部16は、前記転送手段に相当するものである。
表示制御部17は、酸素飽和度演算部15により算出された結果を表示部20に表示させるものである。
記憶部18は、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等からなり、前述のデータやプログラムの他に、酸素飽和度演算部15により算出された酸素飽和度を一時的に記憶したり、測定期間における脈拍数に係るデータを記憶したりする。記憶部18は、前記記憶部に相当するものである。
USB接続部19は、筺体2内の制御部13とPC5とをUSB規格に基づく通信が可能となるように接続するものであり、筺体2に設けられた図1、図2に示す前記USB接続端子4とPCに設けられた図略のUSB接続端子とからなる。表示部20は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)等からなり、酸素飽和度演算部15により算出された結果を表示するものである。
図9は、パルスオキシメータ1の使用状況に応じた動作を示すフローチャートである。
図9に示すように、制御部13は、カバー3の電源部8から電力供給が行われたか否かを判断し(ステップ♯1)、電力供給が行われると(ステップ♯1でYES)、投光部6及び受光部7に測定動作を実行させる(ステップ♯2)。
一方、電源部8から電力供給が行われていない場合には(ステップ♯1でNO)、制御部13は、パルスオキシメータ1がPC5に接続されたか否かを判断する(ステップ♯3)。その結果、制御部13は、パルスオキシメータ1がPC5に接続されていない場合には(ステップ♯3でNO)、ステップ♯1の処理に戻る一方、パルスオキシメータ1がPC5に接続された場合には(ステップ♯3でYES)、記憶部18に格納されているデータをPC5に転送し(ステップ♯4)、データの転送処理が完了すると(ステップ♯5でYES)、ステップ♯1の処理に戻る。
以上のように、パルスオキシメータ1の筺体2に、データをPC5に転送するためのUSB接続端子4を備えたので、従来のようにインターフェースケーブルを備えるパルスオキシメータに比して、使用者の行動範囲に制約が生じることが無くなりパルスオキシメータ1の携帯性が増し、且つ、パルスオキシメータ1をPC5に接続するだけでデータの転送を行えることから、利便性の高いパルスオキシメータを実現することができる。
さらに、従来のようなインターフェースケーブルが不要となるため、測定を開始する際に絡まったケーブルを解く作業や、パルスオキシメータ1をPC5と接続する場合に該パルスオキシメータ1を指からとり外す作業が不要となる。また、ケーブルに足を引っ掛けてケーブルとPC5とを接続する接続端子やケーブルとパルスオキシメータ1とを接続する接続端子を破壊する可能性も皆無となるとともに、測定時にPC5との接続を不可能とする構造を有することから、パルスオキシメータ1とPC5とを電気的に絶縁するためのフォトカプラを設置する必要もなくなる。これにより、コストアップや大型化を抑制しながら、パルスオキシメータ1の利便性を向上することができる。
また、酸素飽和度の測定を行う際には筺体2へのカバー3の装着を必要とする構成とすることにより、カバー3を筺体2に装着したときにはUSB接続端子4を覆ってパルスオキシメータ1をPC5に接続不可能とし、パルスオキシメータ1をPC5に接続する場合には、カバー3を筺体2から取り外す必要がある構成としたので、PC5内部の回路破損等が発生した際に、PC5の電源電圧が投光部6及び受光部7を介して指先に至る通電経路が形成され、その状態でパルスオキシメータ1が使用されるのを未然に且つ確実に防止することができる。
また、カバー3に電源部8を搭載し、カバー3が筺体2に装着されると前記電源部8により電力の供給が開始されるようにするとともに、電力供給の開始に伴って酸素飽和度の測定動作を自動的に開始するようにしたので、パルスオキシメータ1の利便性をより一層向上することができるとともに、測定開始スイッチを別途設ける必要が無く、その分コストダウンを図ることができる。
本件は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態[1]〜[5]に説明する変形形態も含むものである。
[1]パルスオキシメータの機械的構成は、図1、図2に示すものに限らず、例えば次のような構成も採用可能である。
図10は、パルスオキシメータの第2の実施形態の構成を示す一部破断した内部構成図、図11は、図10における矢印Bの方向からみた側面図である。
図10、図11に示すように、パルスオキシメータ100は、略直方形状の筺体101と、該筺体101に対して着脱可能に構成されたカバー102とを有して構成されている。筺体101は、一端面にカバー102が装着可能に構成されており、また、該一端面には、前記第1の実施形態と同様の雄型のUSB接続端子103が設置されている。また、該USB接続端子103の設置面における適所には、後述するカバー102に設けられたピン121が嵌合する嵌合孔104が形成されている。
筺体101には、第1、第2回動部材106、107を備えてなるロック機構105が内蔵されている。第1回動部材106は、長尺状の第1の部位108と、該第1の部位108に直交する第2の部位109と、該第2の部位109に直交し、且つ第2の部位109から第1の部位108と同方向に略平行に延びる第3の部位110とを有して構成されており、第1の部位108と第2の部位109とが交差する部位においてヒンジ111により回動自在に支持されている。
第2の部位109には、一端部が筺体101の所定位置に固定されたバネ等の付勢部材112の他端部が収縮状態で連結されており、該第2の部位109は、ヒンジ111の位置を中心として時計回りの方向(図10の下側)に付勢されている。一方、前記付勢部材112の付勢による第2の部位109の回動を所定位置で規制するための規制ピン113が備えられている。
第2の部位109の移動が前記規制ピン113で規制されているとき、第1の部位108がUSB接続端子103の設置面に略平行な姿勢となり且つ前記嵌合孔104に対向するようになっている。また、この状態においては、嵌合孔104から第1の部位108までの距離が、カバー102に設けられたピン121の長さより短くなっており、カバー102が筺体101に装着されたときには、前記ピン121の先端が第1の部位108に当接し、図12に示すように、前記付勢部材112の付勢力に抗し、前記ヒンジ111の位置を中心として第1回動部材106を反時計回りに所定角度だけ回動させる。また、筺体101からカバー102が取り外されると、第1回動部材106は、付勢部材112の付勢力により時計回りに回動し、図10に示す姿勢(以下、非回動姿勢という)となる。
第3の部位110は、第1の部位108より短尺とされており、先端のうち第1の部位108から遠い側の面110aは、先端が先細りとなるようなテーパ面とされている。後述するように、この先端は、第2回動部材107に形成された係合孔114a(図12参照)と係合可能に構成されている。
第2回動部材107は、前記第1回動部材106における第3の部位110の先端と係合可能な係合孔114a(図12参照)を有する第1の部位114と、該第1の部位114と略直交する方向に延びる第2の部位115とを有する略L字形状の部材であり、第1の部位114と第2の部位115とが交差する部位においてヒンジ116により回動自在に支持されている。
また、第2回動部材107の第1の部位114には、一端が所定位置に固定されたバネ等の付勢部材117の他端部が収縮状態で連結されており、第1の部位114は、ヒンジ116の位置を中心とする反時計回りの方向(図10の左側)に付勢されている。
第2回動部材107の第1の部位114と、前記第1回動部材106における第3の部位110の先端とが係合しているときには、第2回動部材107の回動は規制され、図10に示す姿勢(以下、非回動姿勢という)にロックされる一方、前記係合が解除されると、第2回動部材107の回動が許容される。
筺体101の所定位置には投光部118が設置されている一方、第2回動部材107の所定位置には受光部119が内蔵されており、第2回動部材107が非回動姿勢のときには、前記投光部118と受光部119とが対向する。この投光部118及び受光部119は、第1の実施形態における投光部6及び受光部7と略同様の機能を有するものであり、酸素飽和度を測定するためのものである。
図11に示すように、筺体101のUSB接続端子103の設置面と反対側の面において、筺体101と第2回動部材107との間には、略楕円形状の間隙Hが設けられている。この間隙Hの高さRは、一般的な使用者の指の厚み(爪の表面と該指の腹の表面との長さ)L(図13参照)より短い長さに設定されており、図13に示すように、前記第2回動部材107の回動のロックが解除されている場合に該間隙Hに指が挿入されると、第2回動部材107は、指から押圧力を受けて前記ヒンジ116を中心として矢印Cの方向(時計回りの方向)に回動する。なお、指を前記間隙Hから抜くと、第2回動部材107は指から押圧力を受けなくなるため、前記付勢部材117による付勢力により反時計回りに回動し、図10に示す非回動姿勢となる。
ところで、第2回動部材107が図10に示す非回動姿勢のときには、投光部118から出力される光は途中で吸収作用をほとんど受けることが無いため、該光の大部分が受光部119に到達する一方、第2回動部材107が図13に示す回動姿勢のとき(前記間隙Hに指が挿入されたとき)には、投光部118から出力される光は挿入された指を通る血液により吸収作用を受ける。
このことを用いて、本実施形態のパルスオキシメータ100は、受光部119の受光量に応じて筺体101へのカバー102の装着状態を判断する判断部(図示せず)を設け、受光部119の受光量が或る閾値より大きいときには、筺体101にカバー102が装着されているもの(前記間隙Hに指が挿入されていないもの)と判断して酸素飽和度の測定を実行せず、受光部119の受光量が前記閾値より小さいときには、筺体101からカバー102が取り外されているもの(前記間隙Hに指が挿入されたもの)と判断して酸素飽和度の測定を実行するように構成されている。なお、前記判断部は、前記検出部を構成するものである。
カバー102は、筺体101の前記接続端子103が設置された端面に対して着脱可能に構成されており、嵌合孔120と、ピン121とを備える。
嵌合孔120は、前記第1の実施形態におけるカバー102の嵌合孔3cと同様の機能を有するものであり、嵌合孔120を構成する壁面は、カバー102が筺体101に装着されたときに前記接続端子103を覆う。
ピン121は、カバー102が筺体101に適正に装着される際に、筺体101に形成された嵌合孔104に嵌入する長尺状の部位であり、前述したように、第1回動部材106の第1の部位108を押圧することで、第1回動部材106を反時計回りに回動させる。
なお、筺体101とカバー102との間には、カバー102の装着状態を維持するためのロック機構122が構成されている。ロック機構122は、カバー102に形成された係合部123と、筺体101に形成された係合凹部124とを備えて構成されている。係合部123は、カバー102の両端部において延設された突起状の部位であり、その先端は、所定量だけ拡幅化されている。係合凹部124は、筺体101の両端部において前記係合部123に対応する形状に形成されており、カバー102が筺体101に装着されるときに、前記係合部123の先端が嵌り込む。
これにより、カバー102が筺体101から離間する方向に引っ張られる場合において、所定の引っ張り力までの範囲では、カバー102が筺体101から抜けないようになっており、或る程度の抜け止めを防止(ロック)することができる。ただし、前記引っ張り力が前記所定の引っ張り力を超える、使用者が意図的にカバー102を取り外すと考えられる状況では、係合部123が前記係合凹部124に隣接する段差を乗り越えてロックが解除されるようになっている。
このような構成を有するパルスオキシメータ100においては、該パルスオキシメータ100がPC5に接続されるときには、カバー102が筺体101から取り外される。これにより、第1回動部材106は、カバー102のピン121から押圧力を受けず、図10に示す非回動姿勢となるから、第2回動部材107は図10に示す非回動姿勢にロックされ、前記間隙Hへの指の挿入が禁止される。
一方、酸素飽和度の測定を行うときには、カバー102が筺体101に装着される。これにより、第1回動部材106は、カバー102のピン121から押圧力を受けて、付勢部材112の付勢力に抗して矢印Dの方向(反時計回りの方向)に回動し、第2回動部材107に対するロックが解除される。したがって、前記間隙Hへの指の挿入禁止が解除される。
そして、この状態で該間隙Hに指が挿入されると、第2回動部材107は、指から押圧力を受け、付勢部材117の付勢力に抗して前記ヒンジ116を中心として矢印Cの方向(時計回りの方向)に回動する。その後、指を前記間隙Hから抜くと、第2回動部材107は指から押圧力を受けなくなるため、前記付勢部材117による付勢力により反時計回りに回動し、図10に示す非回動姿勢となる。
以上のような構成のパルスオキシメータ100によっても、前記第1の実施形態と同様、パルスオキシメータ100の筺体101に、データをPC5に転送するためのUSB接続端子103を備えたので、従来のようにインターフェースケーブルを備えるパルスオキシメータに比して、パルスオキシメータ100の携帯性が増し、且つ、パルスオキシメータ100をPC5に接続するだけでデータの転送を行えることから、利便性の高いパルスオキシメータを実現することができる。
さらに、従来のようなインターフェースケーブルが不要となることにより、前記第1の実施形態と同様の効果も得られる。
また、酸素飽和度の測定を行う(指を挿入する)際には、筺体101へのカバー102の装着を必要とする構成とすることにより、カバー102を筺体101に装着したときにはUSB接続端子103を覆ってパルスオキシメータ100をPC5に接続不可能とし、パルスオキシメータ100をPC5に接続する場合には、カバー102を筺体101から取り外さなければ前記間隙Hに指を挿入できない構成としたので、PC5内の電子回路等の破壊に起因する前記通電経路の形成を未然に且つ確実に防止することができる。
[2]前記第1の実施形態では、筺体2のうちカバー3の装着面にUSB接続端子4を設置し、測定時にカバー3の装着によって該USB接続端子4がカバー3によって覆われることで物理的にパルスオキシメータ1をPC5に接続できないようにして、前記通電経路の形成を防止するようにしたが、この形態に限らず、パルスオキシメータ1をPC5に接続したときに、生体(指)が投光部6及び受光部7による測定位置に届かないように、パルスオキシメータ1の全体的な形状を工夫するようにしても、前記通電経路の形成を未然に防止することができる。
例えば図14に示すように、筐体2’におけるカバー3の装着面と反対側の端面、すなわち指を該パルスオキシメータ1’に挿入した場合に該指の根元側に位置する端面にUSB接続端子4’を設置する構成であっても、指の挿入方向における筺体2’の長さを比較的短尺に形成することにより、図15に示すように、人間の手や指の構成上、パルスオキシメータ1’がPC5に接続されているとき、PC5のUSB接続端子4’が設置されている側面5aとパルスオキシメータ1’との間に形成される間隙Yに指が挿入できなくなる(投光部6及び受光部7による測定部位に指を配置できなくなる)。その結果、パルスオキシメータ1’がPC5に接続された状態で、該パルスオキシメータ1’による酸素飽和度の測定を行うことが不可能となるから、電子回路等の破壊に起因する前記通電経路の形成を未然に且つ確実に防止することができる。
なお、図14に示すパルスオキシメータ1’は、前記USB接続端子4’を覆うカバー21が筺体2’に対して着脱可能に備えられているとともに、USB接続端子4’の装着面と反対側の面に対して着脱可能なカバー3’が備えられている。
図14,図15に示す構成の他に、人間の手や指の構成や特徴を利用して指が物理的に投光部6及び受光部7による測定位置に届かないようにして前記通電経路の形成を防止するという目的のもとでは、パルスオキシメータを、必ずしも筺体2’とカバー3とに別体化する必要は無く、図16、図17に示すように一体化されたものでもよい。
図16は、本実施形態に係るパルスオキシメータ200の外観斜視図、図17は、断面図である。図16、図17に示すように、本実施形態のパルスオキシメータ200は、直方体形状の基部201と、該基部201の一端側に形成されたトンネル状の指挿入部202とを有し、該指挿入部202に指を挿入することで、酸素飽和度の測定を行うことができるものである。
パルスオキシメータ200には、基部201の前記指挿入部202と反対側に位置する端面に、前記第1の実施形態と同様のUSB接続端子203が設置されており、また、前記USB接続端子203を覆うカバー204が基部201に対して着脱可能に備えられている。
このような構成を有するパルスオキシメータ200において、基部201の長さ(指を挿入する方向の長さ)を比較的短尺とすることにより、前記変形形態[2]と同様、PC5への接続時に、PC5のUSB接続端子203が設置されている側面とパルスオキシメータ200との間に形成される間隙Zに指が挿入できなくなるため、PC5内の電子回路等の破壊に起因する前記通電経路の形成を未然に且つ確実に防止することができる。
なお、この図17では、酸素飽和度の測定を行うためのものとして、前記第1の実施形態のように、対向配置された投光部と受光部との間に指が挿入され、透過光に基づいて酸素飽和度の測定を行う光透過型の測定機構ではなく、投光部205と受光部206とが隣接して配置され、指からの反射光に基づいて酸素飽和度の測定を行う光反射型の測定機構207を採用したものを示している。
[3]前記第1の実施形態や変形形態[1]、[2]では、カバーと筺体とを別体としたが、カバーの紛失を防止するために、例えば、筺体とカバーとを所定の紐で連結したり、或いは、カバーを筺体の所定位置で回動自在にヒンジで結合したりするようにしてもよい。
[4]生体情報測定装置の一例としてのパルスオキシメータに本発明を採用した構成を前記各実施形態として説明したが、本発明は、パルスオキシメータに限らず、心臓の拍動に起因する脈波を測定する光電脈波計にも採用可能である。
[5]前記第1の実施形態では、外部電子装置の一例としてPC5を例示したが、これに限らず、プリンタや外部ディスプレイ等、データ処理を行わない機器でもよい。
1,1’,100 パルスオキシメータ
2,2’,101 筺体
3,102,204 カバー
4,4’,103,203 USB接続端子
6,118,205 投光部
7,119,206 受光部
3c,120 嵌合孔
8 電源部
9 電源供給用接続部
13 制御部
14 測定制御部
15 酸素飽和度演算部
16 転送処理部
17 表示制御部
18 記憶部
19 USB接続部
106,107 第1、第2回動部材
201 基部
202 指挿入部
H 間隙
2,2’,101 筺体
3,102,204 カバー
4,4’,103,203 USB接続端子
6,118,205 投光部
7,119,206 受光部
3c,120 嵌合孔
8 電源部
9 電源供給用接続部
13 制御部
14 測定制御部
15 酸素飽和度演算部
16 転送処理部
17 表示制御部
18 記憶部
19 USB接続部
106,107 第1、第2回動部材
201 基部
202 指挿入部
H 間隙
Claims (11)
- 所定の外部電子装置とデータ通信が可能とされた生体情報測定装置であって、
所定の生体情報を測定するための測定部と、
前記測定部の出力に基づき前記生体情報に係る生体データの導出処理を行う処理部と、
前記処理部により導出された生体データを記憶する記憶部とが筺体に備えられているとともに、
前記外部電子装置に備えられる通信用接続端子と接続可能に構成された通信用接続端子が前記筺体に一体的に設けられていることを特徴とする生体情報測定装置。 - 前記外部電子装置は、当該生体情報測定装置から取得したデータに所定の処理を行うデータ処理装置からなることを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。
- 前記筺体に対して着脱可能に構成され、前記筺体に装着されたときに前記通信用接続端子を覆うカバー部材と、
前記カバー部材が前記筺体に装着されているか否かを検出する検出部と、
前記検出部により前記カバー部材が前記筺体に装着されていると検出されている期間に、前記測定部及び前記処理部に動作を行わせる測定制御手段と、
前記検出部により前記カバー部材が前記筺体から取り外されていると検出されている期間に、前記記憶部に格納された生体データを前記外部電子装置に転送する転送手段と
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の生体情報測定装置。 - 前記測定部、処理部及び記憶部に電力を供給する電源部が前記カバー部材に内蔵されており、
前記電源部から供給される電力を前記測定部、処理部及び記憶部に供給するべく、前記筺体への前記カバー部材の装着に伴って相互に接続する1対の電力供給用接続端子が前記カバー部材及び筺体に備えられており、
前記測定制御手段は、前記電源部から電力供給が開始されると、前記測定部及び前記処理部に動作を開始させることを特徴とする請求項3に記載の生体情報測定装置。 - 前記転送手段は、当該生体情報測定装置が前記外部電子装置に前記通信用接続端子を介して接続されると、前記外部電子装置から前記通信用接続端子を介して供給される電力を電力源として、前記記憶部に格納された生体データを前記外部電子装置に転送する処理を行うことを特徴とする請求項3または4に記載の生体情報測定装置。
- 前記筺体とカバー部材とは、所定の部材で連結されていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載の生体情報測定装置。
- 前記カバー部材は、前記通信用接続端子を覆う第1の位置と、前記通信用接続端子を外部に開放する第2の位置との間で回動可能に前記筺体の所定位置で支持されていることを特徴とする請求項3ないし6のいずれかに記載の生体情報測定装置。
- 前記筺体は、当該生体情報測定装置が前記外部電子装置に接続されているときに、前記測定部による測定位置への生体の配置が実質的に不可能な形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定装置。
- 指の先端側が挿入される指挿入部の所定位置に前記測定部が設置されているとともに、前記通信用接続端子は、前記指挿入部に指を挿入したときに該指の根元側に設置されており、
当該生体情報測定装置を前記外部電子装置に接続したとき、前記指挿入部への指の挿入が実質的に不可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の生体情報測定装置。 - 前記通信用接続端子は、USB規格に基づく接続端子であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の生体情報測定装置。
- 請求項1ないし10のいずれかに記載の生体情報測定装置は、血液中の酸素飽和度を測定するパルスオキシメータ、又は心臓の拍動に起因する脈波を測定する光電脈波計であることを特徴とする生体情報測定装置。
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