JP3791270B2 - LED-PD crosstalk reduction method - Google Patents

LED-PD crosstalk reduction method Download PDF

Info

Publication number
JP3791270B2
JP3791270B2 JP35284299A JP35284299A JP3791270B2 JP 3791270 B2 JP3791270 B2 JP 3791270B2 JP 35284299 A JP35284299 A JP 35284299A JP 35284299 A JP35284299 A JP 35284299A JP 3791270 B2 JP3791270 B2 JP 3791270B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
led
light emitting
emitting diode
signal
photodiode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP35284299A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001168379A (en
Inventor
徹男 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Kohden Corp
Original Assignee
Nihon Kohden Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Kohden Corp filed Critical Nihon Kohden Corp
Priority to JP35284299A priority Critical patent/JP3791270B2/en
Publication of JP2001168379A publication Critical patent/JP2001168379A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3791270B2 publication Critical patent/JP3791270B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備える測定装置等の信号回路において、発光ダイオード（ＬＥＤ）からフォトダイオード（ＰＤ）へのクロストークによるノイズの軽減方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備える測定装置として、例えばパルスオキシメータが知られている。このパルスオキシメータは、光電脈波を用いることによって、動脈血の情報だけを取り出すことを可能にしたものであり、指等の比較的薄い部位（生体の組織）に発光ダイオード（ＬＥＤ）の光を当てて、透過してきた光の強さ（光電脈波）をフォトダイオード（ＰＤ）により検出して記録するものである。すなわち、この場合の血液の光吸収特性は、酸素飽和度によって変化する。同じ量の血液が変動している拍動であっても、その血液の酸素飽和度によって得られる脈波振幅は異なったものとなる。
【０００３】
一般的に、パルスオキシメータは、患者に装着するプローブと、測定装置本体とによって構成されている。そこで、前記プローブには、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した発光部とフォトダイオード（ＰＤ）を使用した受光部とが設けられ、これらの発光部と受光部との間に指等の測定部位（生体の組織）を挟み得るように構成されている。
【０００４】
このような患者測定用のプローブを有するパルスオキシメータは、図５の（ａ）および（ｂ）に示すプローブの信号回路として、前記発光部には、発光波長が６６０ｎｍ（赤色光）と９４０ｎｍ（赤外光）の２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２が用いられている。一方、受光部にはフォトダイオードＰＤが用いられている。そして、この種のパルスオキシメータは、連続的な無侵襲計測が可能であることに加え、原理的に校正が不要であるため、患者の状態を監視するモニタとしての基本的な要求を満たしていることから、従来より患者監視装置として広く普及している。
【０００５】
しかるに、前述した従来における発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用するパルスオキシメータのプローブの信号回路において、プローブと測定装置本体とを接続する結線方式としては、大別して３線式〔図５の（ａ）参照〕と２線式〔図５の（ｂ）参照〕との２種類が実施されている。
【０００６】
すなわち、図５の（ａ）に示す信号回路において、３線式の結線方式は、２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２を共通線LED-COMMONと２つの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2とを介し、ＬＥＤ駆動回路１０に対して並列に接続されている。また、フォトダイオードＰＤは、アノードANODE とカソードCATHODE を介してＰＤ受光回路１２に接続されている。なお、フォトダイオードＰＤは、高インピーダンスであり、外来からのノイズの影響を受けやすいため、前記フォトダイオードＰＤの接続線〔アノード（ANODE ）、カソード（CATHODE ）〕には、シールド線SHIELDを使用してノイズ対策を行っている。
【０００７】
また、図５の（ｂ）に示す信号回路において、２線式の結線方式は、２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２を２つの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2により逆並列にして、ＬＥＤ駆動回路１０に対し接続されている。また、フォトダイオードＰＤは、アノードANODE とカソードCATHODE を介してＰＤ受光回路１２に接続されている。そして、ノイズ対策も図５の（ａ）場合と同様に行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した構成からなるパルスオキシメータのプローブの信号回路において、フォトダイオードＰＤは、高インピーダンスであることから、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２に駆動電流が流れた時に、発光ダイオードに印加される電圧の変化が、前記発光ダイオードＬＥＤとフォトダイオードＰＤの各線間の容量結合により、発光ダイオードＬＥＤの駆動信号に同期したノイズがフォトダイオードＰＤにクロストークする。従って、このようなクロストークが増大すると、本来不必要な信号が測定値に影響する難点がある。
【０００９】
このため、従来においては、プローブの信号回路におけるクロストークをなるべく軽減するため、フォトダイオードＰＤに対するシールドを強化したり、あるいはＬＥＤ駆動回路１０やＰＤ受光回路１２に対するコネクタ内部では、なるべく位置関係すなわち物理的な距離を離すように設定されている。しかしながら、このような対策のみでは、前述したクロストークの発生を十分に軽減することは困難であった。
【００１０】
そこで、本発明者は、鋭意研究並びに試作を重ねた結果、発光ダイオードＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路に、発光ダイオードＬＥＤに印加される電圧の変化に対し、これに反転する信号を生成する反転信号回路を設け、この反転信号回路が発生する信号を、発光ダイオードＬＥＤの駆動線に沿って延在配置した信号線に伝送することにより、発光ダイオードＬＥＤに印加される電圧の変化によるフォトダイオードＰＤへの影響を打ち消して、ＬＥＤ−ＰＤからなる信号回路におけるクロストークの軽減を容易に達成することができることを突き止めた。
【００１１】
従って、本発明の目的は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路において、発光ダイオード（ＬＥＤ）の駆動回路に、発光ダイオードに印加される電圧の変化に対して反転する信号を生成し、この信号を発光ダイオードの駆動線に沿って延在する信号線に伝送することによって、発光ダイオードに印加される電圧の変化によるフォトダイオード（ＰＤ）への影響を打ち消し、フォトダイオードに対するクロストークの軽減を容易に行うことができるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路からなり、前記発光ダイオードの駆動回路に、発光ダイオードに印加される電圧の変化に対して反転する信号を生成する反転信号回路を設け、前記発光ダイオードの駆動線に沿って延在する信号線を配設し、前記反転信号回路により得られる反転信号の成分を含む信号を前記信号線に伝送することによって、発光ダイオードに印加される電圧の変化によるフォトダイオードへの影響を打ち消すように構成したことを特徴とする。
【００１３】
この場合、前記発光ダイオードとしては、順次交互に駆動する少なくとも２つの発光ダイオードを備え、各発光ダイオードを駆動するための複数の駆動線に対して接続され、各発光ダイオードの駆動に伴ってそれぞれ反転信号を出力する共通の反転信号回路を設けた構成とすることができる。
【００１４】
また、前記発光ダイオードとしては、順次交互に駆動する４つの発光ダイオードを備え、これらの発光ダイオードを順次駆動するための２つの駆動線に対してそれぞれ接続される加算器を設け、さらにこの加算器の出力に伴ってそれぞれ反転信号を出力する共通の反転信号回路を設けた構成とすることができる。
【００１５】
さらに、前記発光ダイオードの駆動線に沿って延在する信号線は、前記駆動線との平行線またはツイスト線として、その先端が発光ダイオードの接続点まで延在するように配設することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１７】
【実施例１】
図１および図２は、本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式の一実施例を示すものである。なお、説明の便宜上、前述した図５の（ａ）、（ｂ）に示す従来の信号回路のシステム構成と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明する。
【００１８】
すなわち、図１において、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の駆動を行うＬＥＤ駆動回路１０に、前記発光ダイオードに印加される電圧の変化に対し、これに反転する信号を生成する反転信号回路１４を設け、この反転信号回路１４が発生する信号を伝送する信号線Ｌs を、前記発光ダイオードの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2と平行に延在配置した構成からなる。この場合、前記信号線Ｌs の先端は、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２が接続される位置まで延在させれば好適である。なお、フォトダイオードＰＤに対しては、従来と同様にフォトダイオードＰＤの接続線〔アノード（ANODE ）、カソード（CATHODE ）〕に、シールド線SHIELDを使用し、ノイズ対策を行う。
【００１９】
図２は、前述した反転信号回路１４の信号回路上における具体的な構成配置を示すものである。すなわち、図２に示すように、発光ダイオードＬＥＤの駆動回路は、発光ダイオードＬＥＤのアース（ＧND）側にスイッチングトランジスタＴＲ１を設けると共に、このトランジスタＴＲ１のベース側端子に抵抗Ｒ1 を介して所要のベース電圧を得るための第１の作動アンプＡＭＰ１を接続配置する。また、前記トランジスタＴＲ１のコレクタ側端子に第２の作動アンプＡＭＰ２を接続すると共に、この第２の作動アンプＡＭＰ２の出力側に適宜抵抗Ｒ2 を介して反転信号回路１４を接続配置する。そして、前記トランジスタＴＲ１のエミッタ側端子は、抵抗Ｒ3 を介してアース（ＧND）側に接続する。
【００２０】
しかるに、前記反転信号回路１４は、図示しないが、２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２の各駆動線LED-DRV1、LED-DRV2に対して共通に接続され、各発光ダイオードの駆動に伴ってそれぞれ出力される反転信号を、信号線Ｌｓに伝送するよう構成する。この場合、前記信号線Ｌｓは、発光ダイオードＬＥＤの駆動線（LED-DRV1、LED-DRV2）と平行して発光ダイオードＬＥＤが接続される位置まで延在するように配置する。
【００２１】
このようにして、本実施例のＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式によれば、ＬＥＤ駆動回路１０において、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２に印加される電圧の変化に対して反転する信号を、前記反転信号回路１４により発生し、この反転信号の成分を含む信号を前記発光ダイオードの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2と平行に延在配置した信号線Ｌｓに伝送することにより、発光ダイオードＬＥＤに印加される電圧の変化によるフォトダイオードＰＤへの影響を打ち消して、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストークの軽減を容易に達成することができる。
【００２２】
従って、前述した構成からなる本発明に係るＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式によれば、発光ダイオードＬＥＤの駆動電圧ＶLED の変化に対するフォトダイオードＰＤのクロストークによるノイズの改善度を測定（本発明方式の適用前と適用後の比較）したところ、図３の（ａ）および（ｂ）に示すような結果が得られた。なお、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の測定結果を時間拡大して表示したものである。
【００２３】
すなわち、図３の（ｂ）に示す結果からも明らかなように、本発明方式によればクロストークによるノイズを約１／６まで低減できることが確認された。なお、前述した実施例において、前記発光ダイオードの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2に沿って延在配置する信号線Ｌｓとして、平行線の場合を示したが、前記一方の駆動線LED-DRV1またはLED-DRV2とのツイスト線として構成しても、同様の作用および効果を十分に期待することができる。
【００２４】
【実施例２】
図４は、本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式の別の実施例を示す信号回路の概略構成図である。すなわち、本実施例においては、４つの発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４を使用する場合のＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式を示すものである。
【００２５】
すなわち、図４においては、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４のＬＥＤ駆動回路１０を示すものであって、２つの駆動線LED-DRV1、LED-DRV21 には、それぞれ一対の逆並列に接続された発光ダイオードＬＥＤ１とＬＥＤ３、ＬＥＤ２とＬＥＤ４が接続されている。そして、本実施例において、これらの駆動線LED-DRV1、LED-DRV21 には、電源＋Ｖcc側とアースＧND側とに接続される、一対の電源側定電流駆動スイッチＳｗ１A 、Ｓｗ２A とアース側定電流駆動スイッチＳｗ１B 、Ｓｗ２B とがそれぞれ接続配置されている。この場合、前記電源側定電流駆動スイッチＳｗ１A 、Ｓｗ２A の切換接触子Ｓc のａ接点は電源＋Ｖcc側に接続されると共に、ｂ接点は開放接点となっている。また、前記アース側定電流駆動スイッチＳｗ１B 、Ｓｗ２B の切換接触子Ｓc のｃ接点はアースＧND側に接続されると共に、ｄ接点は開放接点となっている。
【００２６】
また、共通線LED-COMMONは、第３の定電流駆動スイッチＳｗ３を介して直接電源側＋Ｖccに接続される。この場合、前記第３の定電流駆動スイッチＳｗ３の切換接触子Ｓc は、ａ接点を電源側＋Ｖccに接続し、ｃ接点をアースＧND側に接続する。また、前記第３の定電流駆動スイッチＳｗ３の切換接触子Ｓc に対しては、ａ接点とｃ接点との切換接続を行うために、切換操作信号ライン２０が接続配置されている。
【００２７】
さらに、一対の電源側定電流駆動スイッチＳｗ１A 、Ｓｗ２A およびアース側定電流駆動スイッチＳｗ１B 、Ｓｗ２B の各切換接触子Ｓc に対しては、それぞれａ接点とｂ接点およびｃ接点とｄ接点との切換接続をそれぞれ行うために、切換操作信号ライン２１A 、２１B 、２２A 、２２B がそれぞれ接続配置される。
【００２８】
このように構成される本実施例における発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の駆動回路においては、２つの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2の一部からそれぞれ分岐した信号ラインＬs1、Ｌs2を加算器２４の入力側に接続すると共に、この加算器２４の出力側を反転信号回路１４に接続配置する。そして、前記反転信号回路１４の出力信号を、前記発光ダイオードＬＥＤの駆動線（LED-DRV1、LED-DRV2）と平行して発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４が接続される位置まで延在する信号線Ｌｓを配置して、この信号線Ｌｓに伝送するように構成する。
【００２９】
このように構成することによって、４つの発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４を順次交互に駆動させる場合においても、前述した実施例と同様にして、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４にそれぞれ印加される電圧の変化に対して反転する信号を、前記反転信号回路１４により発生し、この反転信号の成分を含む信号を前記発光ダイオードの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2と平行に延在配置した信号線Ｌｓに伝送することにより、発光ダイオードＬＥＤに印加される電圧の変化によるフォトダイオードＰＤへの影響を打ち消して、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストークの軽減を容易に達成することができる。
【００３０】
なお、本実施例においても、前記発光ダイオードの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2に沿って延在配置する信号線Ｌｓとして、前記一方の駆動線LED-DRV1またはLED-DRV2とのツイスト線として構成しても、前述した作用および効果を十分に期待することができる。
【００３１】
また、本実施例においては、２つの駆動線LED-DRV1、LED-DRV2の一部からそれぞれ分岐した信号ラインＬs1、Ｌs2より得られる信号を、加算器２４により加算した後、反転信号回路１４により反転信号を得るようにした構成を示したが、前記信号ラインＬs1、Ｌs2より得られる信号を、予め反転信号回路を介してそれぞれ反転信号を発生させておいて、加算器により加算するように構成することも可能である。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかな通り、本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式によれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路からなり、前記発光ダイオードの駆動回路に、発光ダイオードに印加される電圧の変化に対して反転する信号を生成する反転信号回路を設け、前記発光ダイオードの駆動線に沿って延在する信号線を配設し、前記反転信号回路により得られる反転信号の成分を含む信号を前記信号線に伝送することによって、発光ダイオードに印加される電圧の変化によるフォトダイオードへの影響を打ち消すようにした構成とすることにより、ＬＥＤ−ＰＤからなる信号回路におけるクロストークを適正にかつ容易に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式の一実施例を示す概略回路構成図である。
【図２】本発明に係るクロストーク軽減方式を実施する発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路の要部結線図である。
【図３】（ａ）は本発明に係るクロストーク軽減方式による発光ダイオード（ＬＥＤ）の駆動電流に対するフォトダイオード（ＰＤ）の信号回路におけるクロストーク軽減の改善前後の波形特性をそれぞれ示す波形図、（ｂ）は（ａ）の波形特性について時間を拡大して示した波形図である。
【図４】本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路におけるＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式の別の実施例を示す信号回路の概略構成図である。
【図５】（ａ）は従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを使用する測定装置における信号回路の一構成例を示す要部結線図、（ｂ）は従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを使用する測定装置における信号回路の別の構成例を示す要部結線図である。
【符号の説明】
１０ ＬＥＤ駆動回路
１２ ＰＤ受光回路
１４ 反転信号回路
２０ 切換操作信号ライン
２１A 、２１B 切換操作信号ライン
２２A 、２２B 切換操作信号ライン
２４ 加算器
ＬＥＤ１、ＬＥＤ２ 発光ダイオード
ＬＥＤ３、ＬＥＤ４ 発光ダイオード
ＰＤ フォトダイオード
Ｌs 信号線
LED-COMMON 共通線
LED-DRV1、LED-DRV2 駆動線
ANODE アノード
CATHODE カソード
SHIELD シールド線
ＡＭＰ１、ＡＭＰ２ 差動アンプ
Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 抵抗
Ｓｗ１A 、Ｓｗ２A 電源側定電流駆動スイッチ
Ｓｗ１B 、Ｓｗ２B アース側定電流駆動スイッチ
Ｓｗ３ 第３の定電流駆動スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for reducing noise caused by crosstalk from a light emitting diode (LED) to a photodiode (PD) in a signal circuit such as a measuring apparatus including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD). .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a pulse oximeter is known as a measuring device including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD). This pulse oximeter makes it possible to extract only information on arterial blood by using a photoelectric pulse wave. Light from a light emitting diode (LED) is applied to a relatively thin part (biological tissue) such as a finger. The intensity (photoelectric pulse wave) of the transmitted light is detected and recorded by a photodiode (PD). That is, the light absorption characteristic of blood in this case varies depending on the oxygen saturation. Even if the pulsation has the same amount of blood fluctuating, the pulse wave amplitude obtained depending on the oxygen saturation of the blood is different.
[0003]
In general, a pulse oximeter is composed of a probe attached to a patient and a measurement apparatus main body. Therefore, the probe is provided with a light emitting part using a light emitting diode (LED) and a light receiving part using a photodiode (PD), and a measurement site (such as a finger) between the light emitting part and the light receiving part ( Biological tissue) can be sandwiched.
[0004]
A pulse oximeter having such a patient measurement probe has a light emission wavelength of 660 nm (red light) and 940 nm (as shown in FIGS. 5A and 5B). Two light emitting diodes LED1 and LED2 (infrared light) are used. On the other hand, a photodiode PD is used for the light receiving portion. This type of pulse oximeter not only enables continuous non-invasive measurement, but also in principle does not require calibration, so it satisfies the basic requirements of a monitor that monitors patient conditions. Therefore, it has been widely used as a patient monitoring device.
[0005]
However, in the signal circuit of the conventional pulse oximeter probe using the above-described light emitting diode (LED), the connection method for connecting the probe and the measuring device main body is roughly divided into a three-wire system [(a) in FIG. Two types are implemented: a reference) and a two-wire system (see FIG. 5B).
[0006]
That is, in the signal circuit shown in FIG. 5 (a), the three-wire connection method uses two light emitting diodes LED1 and LED2 via a common line LED-COMMON and two drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2. The LED drive circuit 10 is connected in parallel. The photodiode PD is connected to the PD light receiving circuit 12 through an anode ANODE and a cathode CATHODE. Since the photodiode PD has a high impedance and is easily influenced by external noise, shielded wires SHIELD are used for the connection lines [anode (ANODE), cathode (CATHODE)] of the photodiode PD. Noise countermeasures.
[0007]
Further, in the signal circuit shown in FIG. 5B, the two-wire connection method is an LED driving circuit in which two light emitting diodes LED1 and LED2 are reversely paralleled by two driving lines LED-DRV1 and LED-DRV2. 10 is connected. The photodiode PD is connected to the PD light receiving circuit 12 through an anode ANODE and a cathode CATHODE. Noise countermeasures are also taken in the same manner as in FIG.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the signal circuit of the probe of the pulse oximeter having the above-described configuration, the photodiode PD has a high impedance. Therefore, when a drive current flows through the light emitting diodes LED1 and LED2, a change in the voltage applied to the light emitting diode is changed. Due to the capacitive coupling between the light emitting diode LED and the photodiode PD, noise synchronized with the driving signal of the light emitting diode LED crosstalks with the photodiode PD. Therefore, when such crosstalk increases, there is a problem that an originally unnecessary signal affects the measurement value.
[0009]
For this reason, conventionally, in order to reduce crosstalk in the signal circuit of the probe as much as possible, the shield for the photodiode PD is strengthened, or in the connector for the LED drive circuit 10 and the PD light receiving circuit 12, the positional relationship, that is, physical It is set to leave a certain distance. However, it has been difficult to sufficiently reduce the occurrence of the above-described crosstalk only by such measures.
[0010]
Therefore, as a result of intensive research and trial production, the inventor has generated an inverted signal for generating a signal that is inverted in response to a change in the voltage applied to the light emitting diode LED in the LED drive circuit that drives the light emitting diode LED. A circuit is provided, and a signal generated by the inversion signal circuit is transmitted to a signal line extending along the drive line of the light emitting diode LED, thereby allowing the photodiode PD to change due to a change in voltage applied to the light emitting diode LED. It was found that the crosstalk in the signal circuit composed of LED-PD can be easily reduced by canceling the influence of the above.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to invert a change in voltage applied to a light emitting diode in a driving circuit of the light emitting diode (LED) in a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD). By transmitting this signal to a signal line that extends along the drive line of the light emitting diode, the influence on the photodiode (PD) due to a change in the voltage applied to the light emitting diode is canceled, and the photo An object of the present invention is to provide a LED-PD crosstalk reduction method that can easily reduce crosstalk to a diode.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the LED-PD crosstalk reduction method according to the present invention includes a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD). An inverting signal circuit for generating a signal that is inverted with respect to a change in voltage applied to the light emitting diode, and a signal line extending along the driving line of the light emitting diode is provided, and the signal obtained by the inverting signal circuit is obtained. By transmitting a signal including an inverted signal component to the signal line, the influence on the photodiode due to a change in the voltage applied to the light emitting diode is canceled.
[0013]
In this case, the light-emitting diodes include at least two light-emitting diodes that are sequentially driven alternately, and are connected to a plurality of drive lines for driving the respective light-emitting diodes, and are inverted as the light-emitting diodes are driven. A common inversion signal circuit for outputting a signal can be provided.
[0014]
The light-emitting diode includes four light-emitting diodes that are sequentially driven alternately, and an adder connected to each of two drive lines for sequentially driving the light-emitting diodes. A common inversion signal circuit that outputs an inversion signal with each output can be provided.
[0015]
Furthermore, the signal line extending along the drive line of the light emitting diode can be arranged as a parallel line or a twist line with the drive line so that the tip thereof extends to the connection point of the light emitting diode. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the LED-PD crosstalk reduction method in a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD) according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. .
[0017]
[Example 1]
FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of the LED-PD crosstalk reduction method in a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD) according to the present invention. For convenience of explanation, the same components as those in the system configuration of the conventional signal circuit shown in FIGS. 5A and 5B described above will be described with the same reference numerals.
[0018]
That is, in FIG. 1, the LED driving circuit 10 that drives the light emitting diodes LED1 and LED2 is provided with an inverting signal circuit 14 that generates a signal that is inverted in response to a change in voltage applied to the light emitting diode. The signal line Ls for transmitting a signal generated by the inverting signal circuit 14 is configured to extend in parallel with the light emitting diode drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2. In this case, it is preferable that the tip of the signal line Ls extends to a position where the light emitting diodes LED1 and LED2 are connected. For the photodiode PD, the shield line SHIELD is used for the connection line [anode (ANODE), cathode (CATHODE)] of the photodiode PD in the same manner as in the past to take measures against noise.
[0019]
FIG. 2 shows a specific arrangement of the above-described inversion signal circuit 14 on the signal circuit. That is, as shown in FIG. 2, the driving circuit for the light emitting diode LED is provided with a switching transistor TR1 on the ground (GND) side of the light emitting diode LED, and a required base is connected to the base side terminal of the transistor TR1 via a resistor R1. A first operating amplifier AMP1 for obtaining a voltage is connected and arranged. Further, a second operation amplifier AMP2 is connected to the collector side terminal of the transistor TR1, and an inverted signal circuit 14 is connected to the output side of the second operation amplifier AMP2 through a resistor R2 as appropriate. The emitter side terminal of the transistor TR1 is connected to the ground (GND) side via a resistor R3.
[0020]
However, although not shown, the inversion signal circuit 14 is connected in common to the drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 of the two light emitting diodes LED1 and LED2, and is output as each light emitting diode is driven. The inverted signal is transmitted to the signal line Ls. In this case, the signal line Ls is arranged so as to extend to a position where the light emitting diode LED is connected in parallel with the drive lines (LED-DRV1, LED-DRV2) of the light emitting diode LED.
[0021]
Thus, according to the LED-PD crosstalk reduction method of this embodiment, in the LED driving circuit 10, the signal that is inverted with respect to the change in the voltage applied to the light emitting diodes LED1 and LED2 is inverted. A signal including the inverted signal component generated by the signal circuit 14 is transmitted to a signal line Ls extending in parallel with the drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 of the light emitting diode, thereby being applied to the light emitting diode LED. Can easily reduce the crosstalk between LED and PD in a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD) by canceling the influence on the photodiode PD due to a change in the applied voltage. it can.
[0022]
Therefore, according to the LED-PD crosstalk mitigation method of the present invention having the above-described configuration, the improvement degree of noise due to the crosstalk of the photodiode PD with respect to the change of the driving voltage VLED of the light emitting diode LED is measured (the present invention). As a result of comparison before and after the application of the method, results as shown in FIGS. 3A and 3B were obtained. FIG. 3B shows the measurement result of FIG. 3A expanded in time.
[0023]
That is, as apparent from the result shown in FIG. 3B, it was confirmed that the noise due to the crosstalk can be reduced to about 1/6 according to the method of the present invention. In the embodiment described above, the signal lines Ls extending along the drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 of the light emitting diodes are shown as parallel lines, but the one drive line LED-DRV1 is shown. Or even if it is configured as a twisted line with LED-DRV2, the same action and effect can be sufficiently expected.
[0024]
[Example 2]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a signal circuit showing another embodiment of the LED-PD crosstalk reduction method in the signal circuit including the light emitting diode (LED) and the photodiode (PD) according to the present invention. . That is, in the present embodiment, a crosstalk reduction method between LED and PD in the case of using four light emitting diodes LED1 to LED4 is shown.
[0025]
That is, FIG. 4 shows the LED drive circuit 10 of the light emitting diodes LED1 to LED4, and the two drive lines LED-DRV1 and LED-DRV21 each have a pair of light emitting diodes LED1 connected in antiparallel. And LED3, LED2 and LED4 are connected. In this embodiment, the drive lines LED-DRV1 and LED-DRV21 are connected to the power source + Vcc side and the ground GND side, and a pair of power source side constant current drive switches Sw1A and Sw2A and a ground side constant current. Drive switches Sw1B and Sw2B are connected to each other. In this case, the contact a of the switching contact Sc of the power source side constant current drive switches Sw1A and Sw2A is connected to the power source + Vcc side, and the contact b is an open contact. Further, the contact c of the switching contact Sc of the ground side constant current drive switches Sw1B and Sw2B is connected to the ground GND side, and the contact d is an open contact.
[0026]
Further, the common line LED-COMMON is directly connected to the power supply side + Vcc via the third constant current drive switch Sw3. In this case, the switching contact Sc of the third constant current drive switch Sw3 connects the contact a to the power supply side + Vcc and the contact c to the ground GND side. A switching operation signal line 20 is connected to the switching contact Sc of the third constant current drive switch Sw3 in order to perform switching connection between the a contact and the c contact.
[0027]
Further, for the switching contacts Sc of the pair of power source side constant current drive switches Sw1A and Sw2A and the ground side constant current drive switches Sw1B and Sw2B, the switching connection of contact a and contact b and contact c and contact d, respectively. Are respectively connected and arranged for switching operation signal lines 21A, 21B, 22A, 22B.
[0028]
In the drive circuit of the light emitting diodes LED1 to LED4 in this embodiment configured as described above, the signal lines Ls1 and Ls2 branched from a part of the two drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 are input to the adder 24, respectively. And the output side of the adder 24 is connected to the inverting signal circuit 14. Then, the signal line Ls extending from the output signal of the inversion signal circuit 14 to the position where the light emitting diodes LED1 to LED4 are connected in parallel with the drive lines (LED-DRV1, LED-DRV2) of the light emitting diode LED. It arrange | positions and it comprises so that it may transmit to this signal wire | line Ls.
[0029]
With this configuration, even when the four light emitting diodes LED1 to LED4 are sequentially driven alternately, in the same manner as in the above-described embodiment, the voltage applied to each of the light emitting diodes LED1 to LED4 can be changed. A signal to be inverted is generated by the inverted signal circuit 14 and a signal including the component of the inverted signal is transmitted to the signal line Ls extending in parallel with the drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 of the light emitting diode. This cancels the influence on the photodiode PD due to a change in the voltage applied to the light emitting diode LED, and reduces the crosstalk between the LED and the PD in the signal circuit including the light emitting diode (LED) and the photodiode (PD). Can be easily achieved.
[0030]
Also in this embodiment, the signal lines Ls extending along the drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 of the light emitting diodes are used as twist lines with the one drive line LED-DRV1 or LED-DRV2. Even if it comprises, the effect | action and effect which were mentioned above can fully be anticipated.
[0031]
In this embodiment, signals obtained from the signal lines Ls1 and Ls2 branched from a part of the two drive lines LED-DRV1 and LED-DRV2 are added by the adder 24 and then inverted by the inverted signal circuit 14. Although the configuration in which the inverted signal is obtained is shown, the inverted signal is generated in advance through the inverted signal circuit for the signals obtained from the signal lines Ls1 and Ls2, and added by the adder. It is also possible to do.
[0032]
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0033]
【The invention's effect】
As is clear from the above-described embodiment, according to the LED-PD crosstalk reduction method in the signal circuit including the light emitting diode (LED) and the photodiode (PD) according to the present invention, the light emitting diode (LED) A signal circuit including a photodiode (PD), and a driving circuit of the light emitting diode is provided with an inverting signal circuit that generates a signal that is inverted with respect to a change in voltage applied to the light emitting diode. A signal line extending along the drive line is provided, and a signal including an inversion signal component obtained by the inversion signal circuit is transmitted to the signal line, whereby a photo by a change in voltage applied to the light emitting diode is obtained. Crosstalk in the signal circuit composed of LED-PD by adopting a configuration that cancels the influence on the diode. It can be properly and easily reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram showing an embodiment of an LED-PD crosstalk reduction method in a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD) according to the present invention.
FIG. 2 is a connection diagram of essential parts of a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD) that implement the crosstalk reduction method according to the present invention.
FIG. 3A is a waveform diagram showing waveform characteristics before and after improvement of crosstalk reduction in a signal circuit of a photodiode (PD) with respect to a drive current of a light emitting diode (LED) by a crosstalk reduction method according to the present invention; FIG. 6B is a waveform diagram showing the waveform characteristics of FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a signal circuit showing another embodiment of the LED-PD crosstalk reduction method in the signal circuit including the light emitting diode (LED) and the photodiode (PD) according to the present invention. .
FIG. 5A is a main part connection diagram showing an example of a configuration of a signal circuit in a measurement apparatus using a conventional light emitting diode (LED) and a photodiode (PD), and FIG. 5B is a conventional light emitting diode (LED) It is a principal part connection diagram which shows another example of a structure of the signal circuit in the measuring apparatus which uses a LED and a photodiode (PD).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 LED drive circuit 12 PD light receiving circuit 14 Inversion signal circuit 20 Switching operation signal line 21A, 21B Switching operation signal line 22A, 22B Switching operation signal line 24 Adder LED1, LED2 Light emitting diode LED3, LED4 Light emitting diode PD Photodiode Ls Signal line
LED-COMMON common line
LED-DRV1, LED-DRV2 drive line
ANODE anode
CATHODE cathode
SHIELD Shield lines AMP1, AMP2 Differential amplifiers R1, R2, R3 Resistors Sw1A, Sw2A Power supply side constant current drive switch Sw1B, Sw2B Earth side constant current drive switch Sw3 Third constant current drive switch

Claims (4)

発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）とを備えた信号回路からなり、前記発光ダイオードの駆動回路に、発光ダイオードに印加される電圧の変化に対して反転する信号を生成する反転信号回路を設け、前記発光ダイオードの駆動線に沿って延在する信号線を配設し、前記反転信号回路により得られる反転信号の成分を含む信号を前記信号線に伝送することによって、発光ダイオードに印加される電圧の変化によるフォトダイオードへの影響を打ち消すように構成したことを特徴とするＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式。An inversion signal circuit that includes a signal circuit including a light emitting diode (LED) and a photodiode (PD), and that generates a signal that inverts a change in voltage applied to the light emitting diode in the driving circuit of the light emitting diode. A signal line extending along a drive line of the light emitting diode is disposed, and a signal including an inversion signal component obtained by the inversion signal circuit is transmitted to the signal line, thereby being applied to the light emitting diode. An LED-PD crosstalk reduction method characterized in that the influence on the photodiode due to the change in voltage is canceled. 順次交互に駆動する少なくとも２つの発光ダイオードを備え、各発光ダイオードを駆動するための複数の駆動線に対して接続され、各発光ダイオードの駆動に伴ってそれぞれ反転信号を出力する共通の反転信号回路を設けてなる請求項１記載のＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式。A common inversion signal circuit that includes at least two light emitting diodes that are driven alternately and is connected to a plurality of drive lines for driving each light emitting diode and outputs an inversion signal in accordance with the driving of each light emitting diode. The LED-PD crosstalk reduction method according to claim 1, wherein the LED-PD is provided. 順次交互に駆動する４つの発光ダイオードを備え、これらの発光ダイオードを順次駆動するための２つの駆動線に対してそれぞれ接続される加算器を設け、さらにこの加算器の出力に伴ってそれぞれ反転信号を出力する共通の反転信号回路を設けてなる請求項１記載のＬＥＤ−ＰＤ間のクロストーク軽減方式。Four light-emitting diodes that are driven alternately one after another, and an adder connected to each of two drive lines for sequentially driving these light-emitting diodes are provided. The LED-PD crosstalk reduction method according to claim 1, further comprising a common inversion signal circuit for outputting a signal. 発光ダイオードの駆動線に沿って延在する信号線は、前記駆動線との平行線またはツイスト線とし、その先端が発光ダイオードの接続点まで延在するように配設してなる請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ−３Ｄ間のクロストーク軽減方式。The signal line extending along the drive line of the light emitting diode is a parallel line or a twist line with the drive line, and the tip thereof is arranged to extend to the connection point of the light emitting diode. 4. A method for reducing crosstalk between LEDs and 3D according to any one of 3 above.
JP35284299A 1999-12-13 1999-12-13 LED-PD crosstalk reduction method Expired - Fee Related JP3791270B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35284299A JP3791270B2 (en) 1999-12-13 1999-12-13 LED-PD crosstalk reduction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35284299A JP3791270B2 (en) 1999-12-13 1999-12-13 LED-PD crosstalk reduction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001168379A JP2001168379A (en) 2001-06-22
JP3791270B2 true JP3791270B2 (en) 2006-06-28

Family

ID=18426823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35284299A Expired - Fee Related JP3791270B2 (en) 1999-12-13 1999-12-13 LED-PD crosstalk reduction method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3791270B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7373192B2 (en) * 2004-02-25 2008-05-13 Nellcor Puritan Bennett Inc. Oximeter red and IR zero calibration control
US20090247846A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-01 General Electric Company Pulse oximeter with reduced cross talk effects
US9264787B2 (en) * 2010-11-29 2016-02-16 Rosemount Inc. Communication system for process field device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001168379A (en) 2001-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6665551B1 (en) Current driving system of light emitting diode
US9186102B2 (en) Emitter driver for noninvasive patient monitor
EP2425768B1 (en) Biosensor device
US7027849B2 (en) Blood parameter measurement system
JP3845776B2 (en) Absorbent concentration measuring device in blood
US6370408B1 (en) Medical sensor with amplitude independent output
US6697656B1 (en) Pulse oximetry sensor compatible with multiple pulse oximetry systems
US7305262B2 (en) Apparatus and method for acquiring oximetry and electrocardiogram signals
US3704706A (en) Heart rate and respiratory monitor
US20180008177A1 (en) Biosensor
US7230688B1 (en) System and method for processing information in a pulse oximeter
EP1254628A1 (en) Pulse oximeter
JPH04250140A (en) Oxygen densitometer
US20150018649A1 (en) Methods and systems for using a differential light drive in a physiological monitor
US7841985B2 (en) Sensor identification method and system
KR20140067976A (en) Systems and methods for determining physiological characteristics of a patient using pulse oximetry
US8366613B2 (en) LED drive circuit for pulse oximetry and method for using same
WO1997049330A1 (en) Motion artifact resistant oximeter using three wavelengths
JP3791270B2 (en) LED-PD crosstalk reduction method
EP0329196B1 (en) Oximeter for cooperation with an oximeter probe
KR101264551B1 (en) Physiological signal measurement system using audio in/out port
JP2001204713A (en) Current driving system for light emitting diode
CN212679102U (en) Detection simulation finger of blood oxygen saturation monitor
WO2017038908A1 (en) Photoacoustic imaging device
CN116211243A (en) Monitoring device for physiological signal monitoring and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060327

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090414

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100414

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110414

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees