JP2013220312A - Pulse oximeter - Google Patents
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Description
本願発明は、被験者の手指に装着して、血中酸素飽和度等を検出するパルスオキシメータに関する。 The present invention relates to a pulse oximeter that is attached to a finger of a subject and detects blood oxygen saturation and the like.
特許文献1に開示される血液測定装置は、動脈血中のヘモグロビンを光学的に測定する血液測定装置(パルスオキシメータ)であって、第1波長の第1検査光(赤外光)及び第2波長の第2検査光(赤色光)を強度変調した第1入射光及び第2入射光を生体(指)内の動脈に向けて入射する光入射手段と、生体外から出た第1波長の第1検査光及び第2波長の第2検査光を検出する検出手段と、第1検査光及び第2検査光に基づいてヘモグロビンの酸素飽和度を算出するとともに第1検査光又は第2検査光の動脈拡張時と動脈収縮時との移送変化に基づいて動脈拡張時と動脈収縮時との光路長の変化を算出し、酸素飽和度及び光路長の変化に基づいてヘモグロビンの濃度を算出する処理手段(データプロセッサ)とを備えるものである。 The blood measurement device disclosed in Patent Document 1 is a blood measurement device (pulse oximeter) that optically measures hemoglobin in arterial blood, and includes first test light (infrared light) having a first wavelength and second light. Light incident means for injecting intensity-modulated first inspection light (red light) having a wavelength and second incident light toward an artery in a living body (finger), and a first wavelength of light emitted from outside the living body. Detection means for detecting the first inspection light and the second inspection light having the second wavelength, and calculating oxygen saturation of hemoglobin based on the first inspection light and the second inspection light, and the first inspection light or the second inspection light. To calculate the optical path length change between arterial dilation and arterial contraction based on the transfer change between arterial dilation and arterial contraction, and to calculate the hemoglobin concentration based on the oxygen saturation and the optical path length change Means (data processor).
特許文献2に開示されるパルスオキシメータ用プローブは、発光素子と受光素子をそれぞれ対向するように取り付けた第1のハウジングと第2のハウジングとからなり、前記第2のハウジングを指の爪部側に対し適合当接するよう構成すると共に、前記第2のハウジングを前記第1のハウジングに連続して指の爪先部を覆うよう屈曲して指先の腹部に適合当接するよう構成し、前記第1のハウジングの端部にプローブ用コネクタと接続するためのリード線を挿通配置した構成としたものである。
A pulse oximeter probe disclosed in
上述した特許文献から明らかなように、従来の光学的に指尖脈波を測定する方法は、骨のない指先の爪の部分に光を透過して測定するものであるが、指先に装着するために、装着性が悪いという不具合が生じる。 As is apparent from the above-mentioned patent documents, the conventional method for optically measuring fingertip pulse waves is to transmit light to the fingernail portion of the fingertip without bone, but it is attached to the fingertip. For this reason, there arises a problem that the wearability is poor.
また、指認識の方法として従来は、比較的外光が遮断された構造体に受発光部分があるため、指がない場合には、直接発光した光が受光素子に到達することから受光光量が多く、指がある場合には、指によって受光素子からの光が遮断されるために受光光量が減少するので、指の装着を認識することができたが、太陽光下の直射日光に暴露された環境下では、指を挿入しても太陽光が強いため、指認識ができないという不具合があった。 Conventionally, as a finger recognition method, there is a light receiving / emitting portion in a structure in which external light is relatively blocked. Therefore, when there is no finger, the directly emitted light reaches the light receiving element, so the amount of received light is small. When there are many fingers, the light received from the light receiving element is blocked by the finger and the amount of light received decreases, so it was possible to recognize the wearing of the finger, but it was exposed to direct sunlight under sunlight. Under such circumstances, there was a problem that finger recognition was not possible because the sunlight was strong even when a finger was inserted.
このため、本願発明は、指の装着性を向上させるために指輪型とすると共に、太陽光下においても指認識が可能なパルスオキシメータを提供することにある。 For this reason, the present invention is to provide a pulse oximeter that is of a ring type in order to improve the wearability of the finger and can recognize the finger even in sunlight.
したがって、本願発明は、電源及び該電源によって駆動する電子回路が搭載された制御基板を収納すると共に、電子回路によって処理された情報を表示する表示部を具備する測定器本体と、該測定器本体に装着される検出部とによって構成されるパルスオキシメータにおいて、前記検出部は、前記測定器本体から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光手段を接触させる発光側アームと、前記測定器本体から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光手段を接触させる受光側アームと、前記発光側アーム若しくは前記受光側アームの一方から他方の側に延出して前記測定器本体を被験者の手指の指根若しくは第2指関節部に固定するためのベルト部とによって構成されることにある。特に、前記発光手段は、赤外及び赤色の2つの波長のLED光源であり、前記受光手段は、赤外及び赤色の2つの波長の受光素子である。 Accordingly, the invention of the present application accommodates a control board on which a power supply and an electronic circuit driven by the power supply are mounted, and a measuring instrument body including a display unit for displaying information processed by the electronic circuit, and the measuring instrument body In the pulse oximeter constituted by a detection unit attached to the light emitting side arm, the detection unit extends from the measuring device main body to one side and makes the light emitting means contact one side of a subject's finger A light receiving side arm that extends from the measuring instrument body to the other side and contacts the light receiving means to the other side of the subject's finger, and extends from one of the light emitting side arm or the light receiving side arm to the other side. The measuring device main body is constituted by a belt portion for fixing the measurement device main body to the fingertip or the second finger joint portion of the subject's finger. In particular, the light emitting means is an LED light source having two wavelengths of infrared and red, and the light receiving means is a light receiving element having two wavelengths of infrared and red.
また、前記受光手段は、装着された被験者の手指を中心として前記発光手段に対向する位置より所定角度ずれた位置に配置されることが望ましい。ずれの範囲としては発光手段に対向する位置から±90°であることが望ましい。 Further, it is desirable that the light receiving means is disposed at a position shifted by a predetermined angle from a position facing the light emitting means with the finger of the subject to be worn as a center. The range of deviation is desirably ± 90 ° from the position facing the light emitting means.
さらに、前記受光手段は、自然光による外光光量を検出し、前記発光手段による発光光量を前記外光光量よりも増大させることが望ましい。 Furthermore, it is preferable that the light receiving unit detects the amount of external light by natural light and increases the amount of light emitted by the light emitting unit to be greater than the amount of external light.
さらにまた、所定時間毎に発光手段を発光させ、受光手段による受光量が少ないときには指が挿入されていることを判定し、受光量が多い時には指が未挿入であることを判定して、指が挿入されていることを判定した場合には測定を開始し、指が未挿入であることを判定した場合には測定をOFFすることが望ましい。 Further, the light emitting means is caused to emit light every predetermined time. When the amount of light received by the light receiving means is small, it is determined that the finger is inserted, and when the amount of received light is large, it is determined that the finger is not inserted. Measurement is preferably started when it is determined that a finger is inserted, and measurement is preferably turned off when it is determined that a finger is not inserted.
さらに前記電源は、本体内に内蔵された二次電池であり、充電器から供給される電力によって前記二次電池に充電を行うものであり、充電器に装着された状態において、充電器から前記二次電池に供給される電圧が上昇するため、電圧(充電監視電圧)の上昇を認識した場合には、測定機能を停止させ、充電が完了して充電器から分離された場合には、電圧(充電監視電圧)が低下するため、この低下を検出して測定機能を有効にすることが望ましいものである。 Further, the power source is a secondary battery built in the main body, and charges the secondary battery with power supplied from a charger. Since the voltage supplied to the secondary battery rises, if it recognizes that the voltage (charging monitoring voltage) has risen, it stops the measurement function, and when charging is completed and separated from the charger, the voltage Since (charge monitoring voltage) decreases, it is desirable to detect the decrease and validate the measurement function.
したがって、本願発明によれば、パルスオキシメータを指輪のように被験者の指の指根若しくは第2指関節部に装着することができ、また発光手段と受光手段を、手指を挟んで対向する位置からずらして配置したことから、手指の骨を避けて指尖脈波を含んだ光を受光できるため、従来と異なり、ふつうに装着した状態で測定を継続することが可能となるものである。 Therefore, according to the present invention, the pulse oximeter can be mounted on the fingertip or the second finger joint part of the subject's finger like a ring, and the light emitting means and the light receiving means are opposed to each other with the fingers interposed therebetween. Since they are arranged away from each other, light containing finger plethysmogram waves can be received avoiding the bones of the fingers, so that it is possible to continue the measurement in a normally worn state, unlike the conventional case.
さらに、自然光等の外光の下においても、指挿入の検出を確実にできることから、常時着用し測定することが可能となるものである。 Furthermore, since finger insertion can be reliably detected even under external light such as natural light, it can be always worn and measured.
以下、本願発明の実施例について、図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図3に示すように、本願発明の実施例に係るパルスオキシメータ1は、側面に液晶からなる表示部2を有する測定器本体3と、測定器本体3の下部に設けられた検出部4とによって構成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, a pulse oximeter 1 according to an embodiment of the present invention includes a
前記検出部4は、前記測定器本体3から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光部6を接触させる発光側アーム5と、前記測定器本体3から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光部8を接触させる受光側アーム7と、前記発光側アーム5若しくは前記受光側アーム7の一方から他方の側に延出して前記測定器本体3を被験者の手指の指根若しくは第2指関節部に固定するためのベルト部とによって構成される。
The detection unit 4 extends from the
本実施例のベルト部は、前記受光側アーム7に沿って延出する第1のベルト部9と、前記発光側アーム5に沿って延出する第2のベルト部10とによって構成され、第1のベルト部9の先端には、面ファスナーを構成する一方の部品11が固着され、第2のベルト部10には前記面ファスナーを構成する他方の部品12が固着され、第1のベルト部9と第2のベルト部10の部品11、12が接着されることによってパルスオキシメータ1が被験者の指根若しくは第2関節部に装着されるものである。
The belt portion of the present embodiment is constituted by a
また、前記第1及び第2のベルト部9,10は円弧状に形成された弾力性のある樹脂プレートであることが望ましい。
In addition, the first and
また、前記発光部6は赤外光LEDと赤色光LEDによって構成され、受光部8は受光素子によって構成される。さらに、受光部8は発光部6と指を挟んで対向する位置からずれた位置に配置されることが望ましい。この実施例では、発光部6と受光部8とは、所定の中心角α(90°〜150°)で配置されることが望ましく、この実施例では特に120°の中心角で配置されているものである。
The
さらに、パルスオキシメータ1の測定器本体3内には、図示しない充電器に載置された状態で充電される二次電池80と、この二次電池80を電源として測定作業を実施するコントロールユニット40と、このコントロールユニット40からの信号によって発光部6を制御する送信部20と、受光部8によって受信された信号を受信し、コントロールユニット40に送信する受信部30と、コントロールユニット40によって演算された結果を表示する表示部2と、コントロールユニット40によって演算された結果を送信するアンテナ部50とを少なくとも具備する。また、前記コントロールユニット40は、少なくとも信号を処理する演算部42及び演算部42によって演算された測定値を記憶する記憶部41を具備する。
Further, in the measuring instrument
前記アンテナ部50によって送信されたデータは、アンテナ部60を介して被験者の近くに配置された受信装置70に送信され、処理保存されるものである。
The data transmitted by the
以上の構成のパルスオキシメータ1において実施される測定作業は、たとえば図5のフローチャート図で示すものである。また、前記パルスオキシメータ1が図示しない充電器に載置され、二次電池10の充電が開始された時には充電監視電圧が上昇するので、この充電監視電圧の上昇を検出してパルスオキシメータ1での測定機能を停止させる。また、充電が完了して充電器からパルスオキシメータ1を分離させた場合、充電監視電圧が低下するので、この充電監視電圧の低下を検出することによってステップ100から開始される測定機能を有効にするものである。
The measurement work performed in the pulse oximeter 1 having the above configuration is, for example, shown in the flowchart of FIG. Further, when the pulse oximeter 1 is placed on a charger (not shown) and charging of the
ステップ100から開始される測定作業において、最初に指挿入認識処理が実行させる。この指認識処理において、発光部6の赤外LEDを発光させ(ステップ110)、受光部8において赤外光を受光する(ステップ120)。そして、ステップ130において受光部8において受光した赤外光の受光量を判定し、受光量が大きい場合(発光量に対して減衰が小さい場合)には、発光部6と受光部8の間に障害物が存在しないことが明らかであるため、指未挿入を判定する(ステップ140)。また、ステップ130の判定において、受光量が小さい場合(発光量に対して減衰が大きい場合)には、発光部6と受光部8との間に障害物(指)が存在することが明らかであるため、指挿入が判定される(ステップ200)。
In the measurement operation started from
ステップ140で指の未挿入が判定された場合、ステップ150において測定機能を停止(測定OFF)し、ステップ160で所定時間(β秒間)経過下か否かを判定し、所定時間経過後にステップ170に進んで発光部6にて発光させずに受光部8において受光量を検出し、これを外光レベルとして検出する。そして、ステップ180において外光レベルが発光部6を発光させたときに受光量よりも大きい場合は、ステップ190に進んで発光部6の発光量を外光レベルよりも大きくなるように増大させ(ステップ190)、ステップ110に回帰して指認識処理を所定時間経過毎に実行するものである。
If it is determined in
ステップ200において指挿入が判定されると、ステップ210において発光部6の赤外LEDを所定時間発光させて、ステップ220において受光部8において赤外光を受光する。また、ステップ230において発光部6の赤色LEDを所定時間発光させて、ステップ240において受光部8において赤色光を受光する。
If it is determined in
このパルスオキシメータ1の測定原理は、赤外光及び赤色光の2波長のLED光源を経皮的に照射し、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光スペクトルの違いにより、その比を演算することによって酸素飽和度%Sp02を求めるものである。基本的に、酸化ヘモグロビンは赤色光をあまり吸収せず、赤外光を強く吸収し、還元ヘモグロビンは赤外光をあまり吸収せず、赤色光を強く吸収するので、赤色光の脈動が大きければ還元ヘモグロビンが多く、赤外光の脈動が大きければ酸化ヘモグロビンが多いことがわかる。このため、赤色光が多ければ酸素飽和度が低く、赤外光が多ければ酸素飽和度が高いことになる。 The measurement principle of the pulse oximeter 1 is that a two-wavelength LED light source of infrared light and red light is irradiated transcutaneously, and the ratio is calculated based on the difference in the absorption spectrum of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin. The saturation% Sp02 is obtained. Basically, oxyhemoglobin does not absorb red light very much and absorbs infrared light strongly, and reduced hemoglobin does not absorb much infrared light and absorbs red light strongly. It can be seen that the amount of oxygenated hemoglobin is large when the amount of reduced hemoglobin is large and the pulsation of infrared light is large. For this reason, if there is much red light, oxygen saturation will be low, and if there is much infrared light, oxygen saturation will be high.
このため、先ずステップ250では吸光度が検出される。この吸光度は、1脈波波形のボトム(拡張期)とピーク(収縮期)波形の差をAC(交流)成分として、各LEDが消灯している時に得られる値をDC成分とし、DC成分とAC成分の比を各波長の相対的な吸光度として検出される。
Therefore, first, at
さらにステップ260では、酸素飽和度%Sp02が、%SpO2=f(r)・R/Irで示される関係式によって測定される。尚、この関係式において、Rは赤色光による脈波振幅であり、Irは赤外光による脈波振幅であり、F(r)は赤色光と赤外光の比r/Irより酸素飽和度%SpO2を求めるために関数である。
Further, in
さらにまたステップ270では、赤外光による各脈波のピーク間隔を求めて1分間あたりの心拍数に変換し、被験者の脈拍数を測定するものである。
Furthermore, in
ステップ280では、測定を開始し測定値が更新される度に記憶部41に記録する。また、ステップ290では、即適した測定結果(気中酸素飽和度及び脈拍数)を測定値が更新される毎にバイナリーデータとしてテレメトリー送信する。送信が完了した場合には全データを消去するようにしても良いものである。
In
以上のように、本願発明のパルスオキシメータ1において、指輪式にして被験者の指根若しくは第二指関節部に装着することができると共に、発光部と受光部を、指を挟んで対向する位置からずらした位置に配置したことから、指に装着するようにしても指の骨を避けて指尖脈波を光学的に測定する検出することができるものである。 As described above, in the pulse oximeter 1 of the present invention, the ring type can be attached to the subject's finger root or the second finger joint, and the light emitting portion and the light receiving portion are opposed to each other with the finger interposed therebetween. Since it is arranged at a position displaced from the finger, it can be detected by optically measuring the finger plethysmogram while avoiding the bone of the finger even if it is worn on the finger.
また、外光レベルによって発光部の発光量を調整するようにしたことから、指挿入認識を確実に実施することが可能となるものである。 Further, since the light emission amount of the light emitting unit is adjusted according to the external light level, finger insertion recognition can be reliably performed.
1 パルスオキシメータ
2 表示部
3 測定器本体
4 検出部
5 発光側アーム
6 発光部
7 受光側アーム
8 受光部
9 第1のベルト部
10 第2のベルト部
80 電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記検出部は、前記測定器本体から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光手段を接触させる発光側アームと、前記測定器本体から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光手段を接触させる受光側アームと、前記発光側アーム若しくは前記受光側アームの一方から他方の側に延出して前記測定器本体を被験者の手指の指根若しくは第2指関節部に固定するためのベルト部とによって構成されることを特徴とするパルスオキシメータ。 A measuring instrument body that houses a control board on which a power source and an electronic circuit driven by the power source are mounted, and that displays information processed by the electronic circuit, and a detection unit that is mounted on the measuring instrument body In a pulse oximeter composed of
The detector includes a light emitting side arm that extends from the measuring instrument main body to one side and contacts light emitting means to one side of the subject's finger, and extends from the measuring instrument main body to the other side of the subject. A light receiving side arm for contacting the light receiving means to the other side of the finger, and extending from one side of the light emitting side arm or the light receiving side arm to the other side so that the measuring device body is a finger base or a second finger of the subject's finger A pulse oximeter comprising a belt portion for fixing to a joint portion.
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CN104287745A (en) * | 2014-09-22 | 2015-01-21 | 潘卫江 | Ring type oxyhemoglobin saturation measuring instrument |
JP2016101345A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | コニカミノルタ株式会社 | Biomedical information measurement device and method thereof |
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2012
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