JP2019063137A

JP2019063137A - 生体情報測定用装置及びパルスオキシメータ

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Publication number: JP2019063137A
Application number: JP2017190023A
Authority: JP
Inventors: 翔成瀬; Sho Naruse
Original assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP6917852B2

Abstract

【課題】被検者が熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減する生体情報測定用装置を提供すること。【解決手段】本願のパルスオキシメータは、測定部位に外光を取り込む外光取込穴１０２と、測定部位を透過した外光の赤色光を検出する第１のフォトディテクター１０４と、測定部位を透過した外光の赤外光を検出する第２のフォトディテクター１０５と、第１及び第２のフォトディテクター１０４、１０５の検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部１０６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、生体情報測定用装置及びパルスオキシメータに関する。

パルスオキシメータは、動脈血における総ヘモグロビンに対する酸素化ヘモグロビンの割合を表す動脈血酸素飽和度（以下、単にＳｐＯ_２あるいは酸素飽和度という）を非侵襲的に測定することができる医療機器である（例えば特許文献１、２参照）。

パルスオキシメータは、指、足趾又は耳朶等の測定部位にプローブを装着するように構成されている。このプローブには、発光ダイオード等の発光素子と、フォトダイオード等のフォトディテクターとが設けられている。そして、測定部位に向けて発光素子から赤色光及び赤外光を照射し、測定部位を透過し又は測定部位から反射した光をフォトディテクターによって検出する。パルスオキシメータは、フォトディテクターにより得た透過光又は反射光の検出信号を用いて酸素飽和度を算出する。具体的には、動脈血の脈拍に同期する光検出レベルの変動を赤色光の場合と赤外光の場合とで対比し、その比から酸素飽和度を算出する。パルスオキシメータは、算出した動脈血酸素飽和度を表示部に表示する。

特開２００１−７８９９０号公報特開２０１５−１０７１５２号公報

ところで、パルスオキシメータにおいては、発光ダイオード等の発光素子が原因となって測定部位である指、足趾又は耳朶等が熱傷を受けるおそれがある。この熱傷の原因の一つは発光素子自体の発熱が熱伝導により測定部位に伝わることにある。また熱傷の原因の一つは発光素子からの放射光によって測定部位が発熱することにある。

また、パルスオキシメータにおいては、発光素子における消費電流がパルスオキシメータ全体の消費電流のうちの大きな割合を占める。よって、バッテリ駆動の発光素子の消費電流がパルスオキシメータ全体のバッテリ稼動可能時間に大きな影響を及ぼす。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、被検者が熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減する生体情報測定用装置及びパルスオキシメータを提供する。

本発明の生体情報測定用装置の一つの態様は、
測定部位に外光を取り込む外光取込部と、
前記測定部位を透過した前記外光の赤色光を検出する第１のフォトディテクターと、
前記測定部位を透過した前記外光の赤外光を検出する第２のフォトディテクターと、
を具備する。

本発明のパルスオキシメータの一つの態様は、
前記生体情報測定用装置と、
前記第１及び第２のフォトディテクターの検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部と、
を具備する。

本発明によれば、発光素子を必要としない酸素飽和度などの生体情報の測定を実現でき、その結果、被検者は発光素子による熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減するようになる。

実施の形態に係るパルスオキシメータの全体構成を示す図指にプローブを装着した状態において指の側面方向から見たプローブ部の断面図指にプローブを装着した状態において指先方向から見たプローブ部の断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るパルスオキシメータの全体構成を示す図である。パルスオキシメータ１０は、プローブ部１００と、本体部２００と、を有する。プローブ部１００と本体部２００とはケーブル３００を介して接続されている。プローブ部１００は被検者の指に装着可能とされており、本体部２００は図示しないリストバンドを用いて被検者の手首付近に装着可能とされている。

本体部２００は、プローブ部１００のフォトディテクター１０４、１０５（図２）から入力される透過光の検出信号を用いて酸素飽和度の計測処理を行う信号処理部２０３（図２）、表示部２０１及び操作部２０２等を有する。

図２及び図３は、本実施の形態のプローブ部１００の構成の説明に供する断面図である。図２は指にプローブ部１００を装着した状態において指の側面方向から見たプローブ部１００の断面図であり、図３は指にプローブ部１００を装着した状態において指先方向から見たプローブ部１００の断面図である。

プローブ部１００はケース１０１を有し、ケース１０１はできるだけ内部に光が進入しないように指先を包み込む形状となっている。

ケース１０１のうち、酸素飽和度の測定部位に対向する位置には外光取込穴１０２が形成されている。図２及び図３の例の場合、外光取込穴１０２は爪に対向する位置に形成されている。

外光取込穴１０２に対応する位置にはコリメータレンズ１０３が設けられており、これにより外光取込穴１０２からケース１０１内に浸入した外光はコリメータレンズによって平行光とされた後に測定部位に入光する。また、コリメータレンズ１０３に加えて集光レンズを設け、外光を集光して測定部位に入光させるようにしてもよい。ただし、コリメータレンズ１０３等の光学系は、これらが無くても必要上十分な酸素飽和度の測定ができるのであれば省略してもよい。

また、ケース１０１内にはフォトディテクター１０４、１０５が設けられている。フォトディテクター１０４、１０５は、測定部位を挟んで外光取込穴１０２とは反対側のケース１０１内の位置に設けられている。フォトディテクター１０４、１０５は、例えばフォトダイオードである。フォトディテクター１０４、１０５は、プローブ部１００が指に装着された際に、被検者の指の腹部分に当接する位置に配置される。

フォトディテクター１０４は、測定部位を透過した外光に含まれる赤色光（例えば、波長６６０［ｎｍ］）を検出するように構成されている。これに対して、フォトディテクター１０５は、測定部位を透過した外光に含まれる赤外光（例えば、波長９４０［ｎｍ］）を検出するように構成されている。

信号処理部２０３は、本体部２００（図１）に設けられており、フォトディテクター１０４、１０５から赤色光の検出結果及び赤外光の検出結果を入力し、この赤色光と赤外光との比に基づいて酸素飽和度を算出する。なお、図２では、各フォトディテクター１０４、１０５から１本の線が出ているように示したが、実際には各フォトディテクター１０４、１０５からプラスとマイナスの線を含む複数の導線が出ている。

なお、測定の精度を考慮すると、フォトディテクター１０４、１０５にできるだけ斜め方向からの光が入射しないようにすることが好ましい。よって、外光取込穴１０２のサイズは、光量さえ確保できのであれば、できるだけ小さい方が好ましい。つまり、外光取込穴１０２のサイズは、光量を確保できる最小サイズであることが好ましい。

さらに、被検者が手動で外光取込穴１０２のサイズを変更できるようにしてもよい。例えば、開閉自在のシャッター機構を設け、被検者が手動で外光取込穴１０２のサイズを変更できるようにしてもよい。このようにすれば、例えば酸素飽和度の測定結果に応じて、良好な酸素飽和度測定ができるように外光取込穴１０２のサイズを変更することができるようになる。

このように本実施の形態のパルスオキシメータ１０は、日光や照明光などのケース１０１の外の外光を用い、この外光をプローブ部１００の内部に取り込み、測定部位を透過した外光に含まれる赤色光成分及び赤外光成分を検出することで酸素飽和度を算出するようにしたので、発光素子を必要としない酸素飽和度の測定を実現できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、測定部位に外光を取り込む外光取込穴１０２と、測定部位を透過した外光の赤色光を検出する第１のフォトディテクター１０４と、測定部位を透過した外光の赤外光を検出する第２のフォトディテクター１０５と、第１及び第２のフォトディテクター１０４、１０５の検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部２０３と、を設けたので、発光素子を必要としない酸素飽和度の測定を実現でき、その結果、発光素子による熱傷を受けることがなく、消費電流が低減し、かつプローブの構成を簡単化できるようになる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、ケース１０１に外光取込穴１０２を形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、外光のうち酸素飽和度の測定に必要な赤色光と赤外光とを測定部位に取り込むことができる構成であればよく、外光取込穴１０２に代えて例えばこれらの光を透過するようなフィルムを設けてもよい。

また、上述の実施の形態の構成に加えて、測定部位を照射する補助用の発光素子（例えばＬＥＤ）を設けてもよい。そして、外光取込穴１０２から測定に十分な光量を取り込めなかった場合に、補助用の発光素子を点灯させるようにすれば、熱傷及び消費電流の抑制を実現しつつ、使用できる環境を拡大できるようになる。例えば、外光取込穴１０２の近傍に赤色光と赤外光の両方の波長を含む光を発するＬＥＤを設け、外光の光量が測定に不十分だった場合にＬＥＤを発光させ、この光をプリズムなどを用いて屈折させて測定部位に入射させればよい。

また、上述の実施の形態では、プローブ部１００を指に装着するタイプのパルスオキシメータ１０を例に説明したが、本発明は、プローブ部を足趾又は耳朶等の測定部位に装着するタイプのパルスオキシメータにも同様に適用可能である。さらに、本発明は、測定部位を透過した赤色光及び赤外光を用いて生体情報を測定する生体情報測定装置として広く適用可能である。

また、上述の実施の形態では、プローブ部１００と本体部２００とが分かれた別体型のパルスオキシメータを例に取って説明したが、本発明はこれに限らず、一体型のパルスオキシメータに適用することもできる。

さらに、上述の実施の形態では、プローブ部１００によって得られた検出信号をパルスオキシメータ１０の信号処理部２０３に出力した場合について述べたが、プローブ部１００により得られる検出信号を他の生体情報処理装置に出力してもよい。つまり、上述の実施の形態のプローブ部１００はパルスオキシメータ以外にも適用可能である。例えば、プローブ部１００により得られた検出信号を、光電脈波を測定する生体情報処理装置に出力してもよい。実際上、プローブ部１００は、フォトディテクター１０４、１０５の検出結果を出力するケーブルやコネクタ等の出力部を有するので、この出力部を介して外部の生体情報処理装置に接続される。このようにすれば、プローブ部１００は、生体情報測定用装置として広く用いることができる。

本発明は、被検者が熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減するといった効果を得ることができ、例えば携帯型のパルスオキシメータに好適である。

１０パルスオキシメータ
１００プローブ部
１０１ケース
１０２外光取込穴
１０３コリメータレンズ
１０４、１０５フォトディテクター
２００本体部
２０３信号処理部

Claims

測定部位に外光を取り込む外光取込部と、
前記測定部位を透過した前記外光の赤色光を検出する第１のフォトディテクターと、
前記測定部位を透過した前記外光の赤外光を検出する第２のフォトディテクターと、
を具備する生体情報測定用装置。
前記外光取込部は、前記測定部位に取り付けられるプローブのケースに形成された外光取込穴であり、
前記第１及び第２のフォトディテクターは、前記測定部位を挟んで前記外光取込穴とは反対側の前記プローブのケース内の位置に設けられている、
請求項１に記載の生体情報測定用装置。
前記外光取込部は、前記外光取込穴から入射した前記外光を平行光に変換するレンズを有する、
請求項２に記載の生体情報測定用装置。
前記外光取込部は、前記測定部位を覆うケースに形成された穴であり、
前記穴のサイズがユーザーによって変更可能とされている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生体情報測定用装置。
さらに、前記測定部位を照射する補助用の発光素子を有する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の生体情報測定用装置。
前記第１及び第２のフォトディテクターの検出結果を出力する出力部を、さらに具備する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の生体情報測定用装置。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の生体情報測定用装置と、
前記第１及び第２のフォトディテクターの検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部と、
を具備するパルスオキシメータ。