JP3818211B2 - 生体信号検出装置および生体信号検出装置の校正処理プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体もしくは被照射体に光を照射しその透過光や反射光に基づき被検体又は被照射体の状態を検出測定するための生体信号検出装置および生体信号検出装置の校正処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の代表的な生体信号検出装置としては、パルスオキシメータがある。
【０００３】
このパルスオキシメータは、血液中のヘモグロビンのうち、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと、酸素と結合していない還元ヘモグロビンとの比率を検出し、酸素飽和度％として演算表示するもので、酸化ヘモグロビンに対する吸光度が高い赤外発光ＬＥＤと還元ヘモグロビンに対する吸光度が高い赤色発光ＬＥＤとの２つの発光素子と、この発光波長の異なる２つの発光素子を交互に発光させて生体（指や耳たぶ）に照射することで該生体を透過した透過光を受光する受光素子とを備え、この受光素子による赤外発光時と赤色発光時との各生体透過光の受光量の比、すなわち吸光度の比率を酸素飽和度％として演算算出し測定するものである。
【０００４】
また、このパルスオキシメータでは、生体の透過光から血液の脈動に応じた受光信号が得られることから、脈拍を演算算出し測定することもできる。
【０００５】
なお、このような生体への光の照射と受光を利用した生体信号検出装置一般として、生体の状態を直接検出する部分、つまり、生体に光を照射する発光部およびこの光の照射により得られる生体からの光を受光する受光部そしてその受光信号を取り出す部分をプローブと称している。
【０００６】
このプローブは、生体測定の度に該生体に直接接触することおよび発光・受光動作を繰り返すことから、特にその使用環境に応じて性能の低下が著しく、一定以上の測定精度を維持する上で定期的な交換が必要になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような生体信号検出装置において、プローブの交換費用は高いため、特に一般ユーザへの普及がされにくい原因となっている。
【０００８】
そこで、プローブの価格を下げることが考えられるが、その主要な構成部品である発光素子および受光素子に安価なものを使用すると、プローブ毎に個体差が生じ、プローブの交換に伴い所定の測定精度が得られているのか明確でなくなる問題がある。
【０００９】
すなわち、プローブにおける発光部の駆動制御および受光部からの信号検出は何れも装置本体の側で行われ、所定の発光駆動制御をしたときの受光検出信号に基づいて脈拍や酸素飽和度などの演算測定が行われるため、プローブ毎にその発光効率や受光効率がばらついたり、また同一プローブであってもその発光効率や受光効率が低下したりすると、測定精度にもばらつきが生じてしまう。
【００１０】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、プローブ毎の性能のばらつきや多少の性能低下にも影響を受けることなく、常に安定した測定結果を得ることが可能になる生体信号検出装置および生体信号検出装置の校正処理プログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る第１の生体信号検出装置は、発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段と、この発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数を算出する補正係数算出手段と、この補正係数算出手段により算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルを補正し前記被検体の状態を測定する状態測定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このような、本発明に係る第１の生体信号検出装置では、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数が算出され、この算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルが補正されて被検体の状態が測定されるので、プローブ性能のばらつきが校正されて被検体の状態測定が行われることになる。
【００１３】
また、本発明に係る第２の生体信号検出装置は、発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段と、この発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、この信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルに基づき前記被検体の状態を測定する状態測定手段と、前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、前記状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数を算出する補正係数算出手段と、この補正係数算出手段により算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値を補正する状態測定値補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような、本発明に係る第２の生体信号検出装置では、プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルが信号レベル測定手段により測定され、この測定された受光信号の信号レベルに基づき状態測定手段により被検体の状態が測定されるもので、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数が算出され、この算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値が補正されるので、プローブ性能のばらつきがあっても状態測定の測定精度が維持されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る生体信号検出装置の電子回路の構成を示すブロック図である。
【００１７】
この生体信号検出装置は、被検体（例えば指先）１０に対し２つの波長の光を交互に照射してそのそれぞれの透過光を受光するためのプローブ部１、及びこのプローブ部１における発光動作の制御を行なうと共に、該プローブ部１にて得られる受光信号を取り込んで脈拍および動脈血の酸素飽和度％を演算算出し出力するためのシステム部２から構成される。
【００１８】
プローブ部１には、発光装置１１と受光装置１２が設けられる。
【００１９】
発光装置１１には、６６０ｎｍの発光波長で発光する赤色ＬＥＤ１１ａと８９０ｎｍの発光波長で発光する赤外ＬＥＤ１１ｂが備えられ、この発光装置１１により交互に発光される赤色発光と赤外発光とが受光装置１２との間に挟まれた被検体１０に対して照射される。
【００２０】
受光装置１２には、前記発光装置１１による被検体１０に対する光の照射によって該被検体１０を透過してくる透過光を受光するためのフォトダイオード１２ａが備えられ、このフォトダイオード１２ａの受光動作に応じて出力される受光電流ＩFは、システム部２内の増幅回路（電流アンプ）２１を介して増幅され、電流／電圧変換回路２２に供給されて電圧変換される。
【００２１】
この電流／電圧変換回路２２により電圧変換された生体（被検体１０）透過光の受光信号は、一方で増幅回路２３を介してＮ倍（Ｎ＝２，４，８，…）に増幅されてＡ／Ｄ変換回路２４の第１端子ＣＨ１に供給され、デジタル変換された受光レベル信号Ｖa1としてＣＰＵ２５に読み込まれる。また、他方で直接Ａ／Ｄ変換回路２４の第２端子ＣＨ２に供給され、デジタル変換された受光レベル信号Ｖa2としてＣＰＵ２５に読み込まれる。
【００２２】
なお、このＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2は、基準（設計通り）のプローブ部１を対象として所定の発光駆動を行った場合の受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2を基準としたプローブ整合処理（図６〜図８参照）により得られる、実際の受光レベルとの差に応じた補正係数により補正されて読み込まれる。
【００２３】
一方、前記電流／電圧変換回路２２における、前記プローブ部１の発光装置１１が未発光状態にある時の動作基準電圧、つまり、受光装置１２のフォトダイオード１２ａに対し被検体１０を介した透過光が受光されない状態での受光動作の基準となる動作点電圧は、電圧制御回路２６から与えられる基準電圧によって制御設定されるもので、この電圧制御回路２６から前記電流／電圧変換回路２２に与えるべく基準電圧を調整するための信号は、前記プローブ部１における発光装置１１の未発光時において前記Ａ／Ｄ変換回路２４から読み込まれる各受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2に基づきＣＰＵ２５により生成されて電圧制御回路２６内のＤ／Ａ変換回路２６ａに出力される。
【００２４】
すなわち、前記電流／電圧変換回路２２では、プローブ部１における発光装置１１が未発光状態にある受光装置１２からの受光電流ＩFに応じた動作点基準電圧をＶREFとして設定したいところ、プローブ部１の設置環境における外来光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光されると、発光装置１１の未発光状態にあっても、前記外来光の受光に応じた受光電流ＩFが出力されて電流／電圧変換回路２２における動作点基準電圧ＶREFがシフトしてしまうもので、このため、本発明の実施形態における生体信号検出装置では、この外来光受光の影響による動作点基準電圧ＶREFの変動（シフト）を解消するための補正処理を行なう。
【００２５】
つまり、プローブ部１の発光装置１１が未発光状態での電流／電圧変換回路２２の動作点基準電圧ＶREFとなるべき増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1をＣＰＵ２５において読み込み、前記増幅回路２３の増幅率Ｎを基準電圧ＶREFに掛けた値（Ｎ・ＶREF）と前記受光レベル信号Ｖa1が一致しない場合には、その差（シフト量）であるＶｂ（＝Ｎ・ＶREF−Ｖa1）を算出して電圧制御回路２６へ出力し、この電圧制御回路２６から前記Ｖｂを前記増幅率Ｎで割った電流／電圧変換回路２２における実シフト値Ｖｂ／ＮをＶREFに加算した電圧を、基準電圧（ＶREF＋Ｖｂ／Ｎ）として電流／電圧変換回路２２に与える。
【００２６】
さらに同様に、プローブ部１の発光装置１１が未発光状態での電流／電圧変換回路２２の動作点基準電圧ＶREFとなるべきそのままの受光レベル信号Ｖa2をＣＰＵ２５において読み込み、この受光レベル信号Ｖa2と基準電圧ＶREFとが一致しない場合には、その差（シフト量）であるＶｂ（＝ＶREF−Ｖa2）を算出して電圧制御回路２６へ出力し、この電圧制御回路２６から前記電流／電圧変換回路２２における実シフト値ＶｂをＶREFに加算した電圧を、基準電圧（ＶREF＋Ｖｂ）として電流／電圧変換回路２２に与える。
【００２７】
このように、増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1とそのままの受光レベル信号Ｖa2とに基づく２段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御を行なうことにより、前記受光装置１２に対し外来光が受光されても、電流／電圧変換回路２２における動作点基準電圧ＶREFを一定に設定できるようになる。
【００２８】
一方、ＣＰＵ２５には、さらに、発光電流制御回路２５ａ及びタイミング発生回路２５ｂが備えられ、この発光電流制御回路２５ａからの発光電流制御信号及びタイミング発生回路２５ｂからの発光タイミング制御信号は、ＬＥＤ駆動装置２７へ出力される。
【００２９】
このＬＥＤ駆動装置１７には、前記プローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂとをそれぞれ点灯させるための赤色発光駆動回路２７ａと赤外発光駆動回路２７ｂとが備えられると共に、この各駆動回路２７ａ，２７ｂによるそれぞれの発光駆動電流を設定するための定電流回路２７ｃが備えられる。
【００３０】
そして、前記定電流回路２７ｃにおける発光駆動電流の設定値は前記ＣＰＵ２５内の発光電流制御回路２５ａからの発光電流制御信号により調整され、また、その発光駆動電流による各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂそれぞれの駆動のタイミング（図４参照）は、前記ＣＰＵ２５内のタイミング発生回路２５ｂからの発光タイミング制御信号により制御される。
【００３１】
ここで、実際の生体測定に伴う前記ＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃによる赤色ＬＥＤ１１ａ用の発光駆動電流の設定値と、赤外ＬＥＤ１１ｂ用の発光駆動電流の設定値とは、そのそれぞれの発光により被検体１０からの透過光が受光装置１２に受光された状態での、前記Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が、所定のレベルに設定されるよう発光電流制御回路２５ａにより調整するもので、この場合、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最小のタイミング、つまり、被検体１０の組織及び静脈血による固定的な吸光が主で該動脈血による吸光が最小になりフォトダイオード１２ａにおける受光量が最大となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が最大となるタイミング（図２及び図５参照）において、当該受光レベル信号Ｖa1が、所定のレベルに設定されるよう前記各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂの発光量は調整される。
【００３２】
このように、生体測定に際し、発光装置１１の発光時における被検体１０からの透過光の受光装置１２による受光に伴ない、赤色及び赤外発光時それぞれの受光レベル信号Ｖa1が所定のレベルとして得られるようにＬＥＤ発光量の補正を行なうことで、被検体１０の光の透過率が非常に低かったり高かったりする等の個人差があっても、安定した受光レベル信号Ｖa1を読み込んで動脈血酸素飽和度％の適正な測定ができるようになる。
【００３３】
さらに、前記ＣＰＵ２５には、入力装置２８、記憶装置２９Ａ、外部記憶装置２９Ｂ、表示部３０、該表示部３０のバックライト３１を点灯制御するためのバックライト制御装置３２、そして出力装置３３が接続される。
【００３４】
入力装置２８には、本装置の電源投入スイッチや生体信号検出処理の開始を指示するための測定開始スイッチなどが備えられる。
【００３５】
記憶装置２９Ａには、基準（設計通り）のプローブ部１を対象として、ＬＥＤ駆動装置２７により所定の発光駆動電流で発光装置１１の各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂを発光駆動した場合に、受光装置１２のフォトダイオード１２ａから出力されるはずの受光電流ＩFに応じた受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2が、発光電流対受光レベルの基準データ（図６参照）として記憶される。この発光電流対受光レベルの基準データに従いプローブ整合処理（図８参照）が行われ、現在のプローブ部１による実際の受光レベル信号Ｖaとの差に応じた補正係数ｘ10がプローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶される。そして、Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる各受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2は前記プローブ受光量の補正係数ｘ10により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても安定した受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2を得ることができる。なお、前記プローブ整合処理は、プローブ部１に吸光度Ｎ分の１の疑似被検体を挟んで行ってもよいし、挟まなくてもよい。
【００３６】
また、記憶装置２９Ａには、プローブ部１に対して、ＬＥＤ駆動装置２７により所定脈拍の脈動波形（図１０参照）に対応した発光駆動電流および発光タイミングで発光装置１１の各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂを発光駆動するための疑似脈発光駆動テーブル（図９参照）が記憶される。この疑似脈発光駆動テーブルに従い脈拍測定確認処理（図１１参照）が行われ、現在のプローブ部１による測定脈拍数との差に応じた補正係数ｘ20が脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶される。そして、実際の被検体１０に対する脈拍測定時には前記脈拍測定補正係数ｘ20による補正が行われることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても安定した精度で脈拍測定を行うことができる。なお、前記所定脈拍の脈動波形（図１０参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、演算により発生させて脈拍測定確認処理（図１２参照）を行う構成としてもよい。
【００３７】
また、記憶装置２９Ａには、基準（設計通り）のプローブ部１を対象とした場合に、所定の酸素飽和度％となる動脈血の吸光度比率に応じた赤色／赤外受光レベル比Ｒ／ＩＲの受光レベル信号ＶａR／ＶａIRが得られるはずの所定発光レベル比の疑似脈波形（図１３参照）に対応した疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）が記憶される。この疑似脈所定比発光駆動テーブルに従い酸素飽和度測定確認処理（図１７参照）が行われ、現在のプローブ部１による測定酸素飽和度％との差に応じた補正係数（または補正シフト値）ｘ30が酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶される。そして、実際の被検体１０に対する酸素飽和度測定時には前記酸素飽和度補正係数ｘ30により補正が行われることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても安定した精度で酸素飽和度測定を行うことができる。なお、前記所定吸光度比率の赤色／赤外受光レベル信号ＶａR／ＶａIRが得られるはずの疑似脈波形（図１３参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、演算により発生させて脈拍測定確認処理を行う構成としてもよい。
【００３８】
さらに、記憶装置２９Ａには、現在装着中のプローブ部１に対してＬＥＤ駆動装置２７により発光駆動した積算時間ｔを記憶するためのプローブ駆動積算時間メモリ２９ｄが備えられ、このプローブ駆動積算時間ｔが予め設定されたプローブ駆動耐用時間Ｔを超えると、プローブ交換のメッセージが表示報知される。
【００３９】
外部記憶装置２９Ｂには、ＣＰＵ２５を中心とする生体信号検出処理に応じて測定された種々のデータが記憶される。
【００４０】
なお、この生体信号検出装置のＣＰＵ２５を中心とする電子回路（コンピュータ）を制御するためのプログラムは、当該ＣＰＵ２５に内蔵されたＲＯＭ、あるいは記憶装置２９Ａに記憶されるか、あるいはメモリカードなどの外部記憶装置２８Ｂに外部で書き込まれて記憶される。
【００４１】
バックライト制御装置３２は、表示部３０のバックライト３１に対する点灯，消灯の制御、及びその点灯時における点灯レベル制御を行なうもので、前記電流／電圧変換回路２２における受光動作の基準電圧（ＶREF）補正処理に伴ない、前記発光装置１１が未発光状態での受光装置１２による外来光の受光量に応じた受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれた際に、当該受光レベル信号Ｖa1により外部環境の明るさが判定され、これに応じてバックライト３１に対する点灯レベルが最適なレベルに制御される。
【００４２】
ここで、前記生体信号検出装置による被検体１０の脈拍は、プローブ部１の発光装置１１を発光駆動することにより得られる生体の脈動に応じた受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2のピーク値（図２および図５参照）が、所定時間あたり何回カウントされるかで演算算出されて測定される。
【００４３】
次に、前記生体信号検出装置により被検体１０の動脈血酸素飽和度を測定するための原理について説明する。
【００４４】
本装置は、脈拍による動脈の血液量変動を利用することによって、動脈血酸素飽和度を測定する装置であり、採血の必要がなく、被検体１０（例えば指）に光を当てるだけで測定できるため、麻酔や集中治療の領域モニタをはじめ、各種検査，臨床研究機器として使用される。
【００４５】
血液中のヘモグロビンのうち、酸素と結合したヘモグロビンを酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ2）、酸素と結合していないヘモグロビンを還元ヘモグロビン（Ｈｂ）と呼び、この比率を％で表わしたものが酸素飽和度（ＳｐＯ2）である。
【００４６】
血液は酸素を含めば赤くなり、酸素を失えば黒くなる。よって、血液の色を見れば酸素量の評価が行なえる。体外から測定する場合、動脈流と静脈流が混ざった状態で得られてしまうが、実際に測定したいのは動脈流単独の飽和度であるので、動脈流の脈動を利用する。
【００４７】
図２は人体に光を透過させた場合の吸光度全体に対する各吸光成分の割合とその脈動に伴なう吸光度の変化状態を示す図である。
【００４８】
被検体１０に対し光を透過させた場合の光の吸収の度合いは、当然脈動成分を持っている。この脈動成分は動脈の拍動によって起こる。
【００４９】
心臓の拍動に一致して変化するのは動脈成分であり、従ってこの拍動部分の血液の色を取り出すことで、動脈血の色だけを分離して測定することが可能である。
【００５０】
すなわち、図２に示すように、血管以外の組織と静脈血による光の吸収は心拍の影響を受けないので一定なのに対し、動脈血は脈動するのでその成分による光の吸収は心拍に同期して変動する。
【００５１】
このように、動脈血による吸光が心拍に伴ない変動しているので、吸光全体から変動の不変な成分を数値的に差し引けば、人体組織や静脈血による吸光の成分は除去され、動脈血による吸光成分のみが残り、これが動脈血酸素飽和度を示すものとなる。
【００５２】
酸素を光により測定する原理は、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則と吸光による測定の原理に基づく。
【００５３】
（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ）の法則
基本：“吸光量は、入る光と溶質濃度の積に比例する”
液体に物質が溶けている溶液で、入射光Ｉinと透過光Ｉoutの比が物質の濃度と光路長に比例した分だけ減衰する。
【００５４】
Ａ＝ｌｏｇ（Ｉin／Ｉout）＝Ｅ・Ｃ・Ｄ
Ａ：吸光度 Ｃ：濃度 Ｅ：吸光係数 Ｄ：厚み
吸光係数Ｅとは、試料固有の光吸収の強さを表わす定数であり、入射光の波長に依存する。
【００５５】
ここで、厚みがΔＤだけ増加して透過光が減少し（Ｉin−ΔＩ）になったとする。これは、あたかも厚みΔＤに入射光Ｉoutが入射し（Ｉout−ΔＩ）なる透過光が得られたことに等しい。従って次式が成立する。
【００５６】
ΔＡ＝ｌｏｇ｛Ｉout／（Ｉout−ΔＩ）｝＝Ｅ・Ｃ・ΔＤ
本装置では、動脈血の脈動によって厚みの変化ΔＤが生じ、その結果吸光度がΔＡだけ変化したと考える。
【００５７】
ここで、２つの波長でΔＡを測定すると、
ΔＡ1＝Ｅ1・Ｃ・ΔＤ
ΔＡ2＝Ｅ2・Ｃ・ΔＤ
Ｅ1：波長１の動脈血の吸光係数
Ｅ2：波長２の動脈血の吸光係数
吸光度の比ΔＡ1／ΔＡ2をφとして求めると、濃度Ｃと厚みの変化ΔＤは波長によらず一定であるので、
φ＝ΔＡ1／ΔＡ2＝Ｅ1／Ｅ2
と表現される。
【００５８】
酸素飽和度Ｓとφは、１対１の関係にあることから、φが決まればＳも決定する。
【００５９】
よって、異なる２波長の光源を用い、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの比率により動脈血酸素飽和度を求めることが可能となる。
【００６０】
図３は赤色発光波長と赤外発光波長における酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンに対する吸光度の変化とその吸光度比に応じた酸素飽和度の変化を示す図であり、同図（Ａ）は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンに対する発光波長と吸光度の関係を示す図、同図（Ｂ）は赤色光Ｒと赤外光ＩＲの吸光度比Ｒ／ＩＲと酸素飽和度ＳｐＯ2との関係を示す図である。
【００６１】
図４は前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂにおける発光駆動間隔を示すタイミングチャートである。
【００６２】
図５は前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光に伴なう脈動に応じた各受光信号波形を示す図である。
【００６３】
すなわち、プローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂとは、図４に示すように、ＣＰＵ２５内のタイミング発生回路２５ｂからＬＥＤ駆動装置２７へ出力される発光タイミング制御信号に応じて時分割駆動され、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読込まれる脈動に応じた受光合成信号から分離される各発光波長毎の受光レベル信号Ｖａの比率（Ａ／Ｂ）により、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）が演算算出される。
【００６４】
この場合、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最大のタイミング、つまり、被検体１０の組織及び静脈血による固定的な吸光と共に該動脈血による吸光が最大になりフォトダイオード１２ａにおける受光量が最小となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖａが最小（図５では暗レベル最大）となるタイミングにおいて、赤色発光に伴なう受光レベル信号ＶａRと赤外発光に伴なう受光レベル信号ＶａIRとが分離され、その比率（Ａ／Ｂ）に対応した動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）が測定される。
【００６５】
なお、赤色光Ｒと赤外光ＩＲの受光レベルの比率Ｒ／ＩＲに対応する酸素飽和度（ＳｐＯ2）の規定値は、予めＲＯＭテーブル（図１６参照）として格納し測定時に対応するデータを読み出す構成としてもよいし、その都度、前記脈動に伴なう吸光度比（ΔＡ1／ΔＡ2）に基づき演算算出する構成としてもよい。
【００６６】
次に、前記構成による生体信号検出装置の一連の動作について説明する。
【００６７】
（プローブの整合（校正））
図６は前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴いプローブ駆動の基準となる発光電流対受光レベルの基準データを示す図である。この発光電流対受光レベルの基準データでは、所定の発光駆動電流（ｍＡ）の変化に対する受光レベル信号（Ｖ）の規定値と実測定値、そしてその実測値の補正係数が各アドレスに対応付けられる。
【００６８】
図７は前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴う発光電流対受光レベルの基準データに従い基準（設計通り）のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの測定値曲線とを対比して示す図である。図７における横軸は発光駆動電流値（ｍＡ）、縦軸は受光レベルの電圧値（Ｖ）である。
【００６９】
図８は前記生体信号検出装置のプローブ整合処理を示すフローチャートである。
【００７０】
このプローブ整合処理は、例えば電源の投入に伴い毎回実施され、赤色ＬＥＤ１１ａ発光の場合と赤外ＬＥＤ１１ｂ発光の場合とで２度行われる。
【００７１】
生体信号検出装置の電源が投入されると、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って図８におけるプローブ整合処理が起動される。
【００７２】
このプローブ整合処理が起動されると、まず、プローブ部１の発光装置１１に対する駆動電流Ｉが初期値“０（ｍＡ）”に設定され（ステップＡ１）、前記図６で示した発光電流対受光レベルの基準データのADDRESS“００”が指定される（ステップＡ２）。
【００７３】
すると、前記設定駆動電流Ｉ（初期値“０”）によりＬＥＤ（１１ａ又は１１ｂ）が点灯駆動され（ステップＡ３）、このとき受光装置１２から出力された受光電流ＩFに応じた受光レベル信号（Ｖa1又はＶa2）の測定値（この場合“０”）が前記基準データの指定ADD“００”に対応させて書き込まれる（ステップＡ４）。
【００７４】
すると、ＬＥＤが消灯されると共に（ステップＡ５）、前記基準データの指定ADDが＋１されてADDRESS“０１”が指定され（ステップＡ６）、ＬＥＤ駆動電流Ｉが＋５（ｍＡ）されて“５（ｍＡ）”に設定される（ステップＡ７）。
【００７５】
ここで、前記設定駆動電流Ｉが整合最大値の４０（ｍＡ）を超えたか否か判断され（ステップＡ８）、当該整合最大値の４０（ｍＡ）を超えてないと判断された場合には、前記ステップＡ７にて更新設定された設定駆動電流Ｉ（この場合“５（ｍＡ）”）によりＬＥＤが点灯駆動され（ステップＡ８→Ａ３）、このときの受光レベル信号Ｖaの測定値（この場合“０．２５”）が前記基準データの指定ADD“０１”に対応させて書き込まれる（ステップＡ４）。
【００７６】
この後、前記同様にステップＡ３〜Ａ８が繰り返されることで、前記基準データの各ADDRESS（００〜０８）で指定された発光駆動電流Ｉにそれぞれ対応するＬＥＤ点灯時の受光レベル信号Ｖaの測定値が、各対応する指定ADDに順次書き込まれる。
【００７７】
そして、ステップＡ８において、前記設定駆動電流Ｉが整合最大値の４０（ｍＡ）を超えたと判断された場合には、現在のプローブ部１を基準の発光駆動電流Ｉ（０，５，１０，…，４０ｍＡ）で点灯駆動した場合の各受光測定値が得られたことになり、前記基準データの指定ADDが“００”にリセットされる（ステップＡ８→Ａ９）。
【００７８】
ここで、プローブ部１の発光，受光動作に伴う許容誤差範囲ｙ１が設定されると共に（この場合はｙ１＝５０％）（ステップＡ１０）、補正係数ｘ１が“０”にリセットされる（ステップＡ１１）。
【００７９】
すると、前記基準データ（図６参照）における現在の指定ADD“００”に対応するところの測定値がレジスタａにセットされると共に（ステップＡ１２）、基準（設計通り）のプローブ部１である場合に得られたはずの規定値がレジスタｂにセットされ（ステップＡ１３）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが対応補正係数ｘ1としてセットされる（ステップＡ１４）。
【００８０】
すると、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる補正係数ｘ1が前記ステップＡ１０にて設定された許容誤差範囲ｙ1の範囲内か範囲外かが判断され（ステップＡ１５，Ａ１６）、許容誤差範囲ｙ1内であると判断された場合には、現在の指定ADD“００”に対応して補正係数ｘ1が書き込まれる（ステップＡ１７）。
【００８１】
すると、前記基準データの指定ADDが＋１されて更新されるのに伴い（ステップＡ１８）、当該指定ADDが最終の“０８”を超えるまで前記ステップＡ１２〜Ａ１９の処理が繰り返され（ステップＡ１９）、基準データの各アドレスADDに対応した各測定値ａ…毎の規定値ｂとの比ａ／ｂである補正係数ｘ1…が取得される。
【００８２】
そして、前記ステップＡ１９において基準データの指定ADDが最終の“０８”を超えたと判断された場合、つまり前記基準データの各アドレスADDに対応した各測定値ａ…毎の補正係数ｘ1…が全て許容誤差範囲ｙ1内であると判断された場合には、プローブ整合終了メッセージが表示部３０に表示され、前記基準データの各ADDに書き込まれた補正係数ｘ1…のうち、その平均値あるいは中間値の補正係数ｘ1が抽出されて現在のプローブ部１に対する受光レベル信号Ｖaの補正係数ｘ10として記憶装置２９Ａのプローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶される（ステップＡ２０）。
【００８３】
一方、前記ステップＡ１５，Ａ１６において、基準データのある指定ADDに対応する測定値ａに応じた補正係数ｘ1が前記許容誤差範囲ｙ1の範囲外であると判断された場合には、プローブＮＧメッセージと共に“プローブの発光面および受光面を拭いて下さい”などのガイドメッセージが表示部３０に表示される（ステップＡ２１）。
【００８４】
ここで、現在のプローブ部１の発光面および受光面の汚れがユーザによって拭かれた後に、入力装置２８のユーザ操作により再校正（整合）が指示されると（ステップＡ２２）、前記ステップＡ１からのプローブ整合処理が最初から再スタートされ、前記同様にして基準データに従った現在のプローブ部１による受光レベル信号Ｖaの実測定処理（ステップＡ１〜Ａ８）、測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ1の許容誤差（ｙ1）判断処理（ステップＡ９〜Ａ１９）、そして補正係数ｘ1の書き込み処理（ステップＡ１７）、が繰り返される。
【００８５】
そして、ステップＡ２０において、プローブ整合終了メッセージが表示部３０に表示された場合には、この後のプローブ部１の発光駆動に伴いＡ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる全ての受光レベル信号Ｖaについて、前記プローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶された補正係数ｘ10により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度の受光レベル信号Ｖaを得ることができる。
【００８６】
一方さらに、前記プローブ部１の発光面および受光面の汚れを拭き取った後の再校正（整合）処理により、再びプローブＮＧメッセージが表示される場合には、プローブ性能そのものが許容誤差範囲ｙ1を超えて低下したものとして、プローブ交換メッセージが共に表示される（ステップＡ２１）。
【００８７】
これにより、ユーザは、装着中のプローブ部１を許容誤差範囲ｙに収まる性能限界まで最大限継続して使用できるばかりか、プローブ部１の性能が一定の生体検出精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【００８８】
（脈拍測定の精度確認）
図９は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の脈拍に応じて擬似的に発光駆動するための疑似脈発光駆動テーブルを示す図である。図９では擬似的に発光駆動するための電流値と、その電流値のデータを記憶するメモリのアドレスを電流値に対応付けて表示している。
【００８９】
図１０は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴う疑似脈発光駆動テーブルに従いプローブ部１を発光駆動した場合の所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動曲線を示す図である。横軸は、擬似脈発光駆動テーブルのアドレス（ＡＤＤ）に対応する値を経過時間として示し、縦軸は、擬似的に発光駆動するための電流値を発光量として示している。
【００９０】
図１１は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（テーブル方式）を示すフローチャートである。
【００９１】
この脈拍測定確認処理は、例えば電源の投入に伴い毎回実施される前記プローブ整合処理に続いて、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って実施され、赤色ＬＥＤ１１ａ又は赤外ＬＥＤ１１ｂの何れか一方を所定の脈拍に応じて擬似的に発光駆動させる。
【００９２】
なお、この脈拍測定確認処理において、所定の脈拍を例えば１分間で６０拍とする場合には、前記疑似脈発光駆動テーブル（図９参照）において１拍の疑似脈拍となる発光駆動サイクル(ADD1-6,7-12,…)が１秒間で繰り返される。
【００９３】
図１１における脈拍測定確認処理が起動されると、まず、前記疑似脈発光駆動テーブルのアドレスADDが“１”に指定され（ステップＢ１）、この指定ADD“１”に対応するＬＥＤ駆動電流Ｉ（＝１０）によりＬＥＤが点灯駆動される（ステップＢ２，Ｂ３）。
【００９４】
すると、前記疑似脈発光駆動テーブルの指定ADDが＋１されてADD“２”が指定されると共に（ステップＢ４）、この指定ADD“２”に対応するＬＥＤ駆動電流Ｉ（＝１２）によりＬＥＤが点灯駆動される（ステップＢ５→Ｂ２，Ｂ３）。
【００９５】
この後、前記同様に疑似脈発光駆動テーブルの指定ADDが順次＋１されるのに伴い、ＬＥＤ駆動電流Ｉが所定の脈拍に応じた擬似的な脈動波形（図１０参照）に対応させて変化され、発光装置１１が繰り返し点灯駆動されるもので（ステップＢ２〜Ｂ５）、この間ＣＰＵ２５において一定時間内の受光レベル信号Ｖaのピーク値が何回カウントされるかで脈拍算出が繰り返される（ステップＢ５）。
【００９６】
そして、前記所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動に従いＣＰＵ２５において脈拍が算出されると、プローブ部１の性能のばらつきに伴う脈拍測定の許容誤差範囲ｙ2が設定されると共に（この場合はｙ2＝１０％）（ステップＢ６）、補正係数ｘ2が“０”にリセットされる（ステップＢ７）。
【００９７】
すると、前記ステップＢ５においてＣＰＵ２５にて算出された前記プローブ部１に対する疑似脈発光駆動に応じて測定された脈拍測定値がレジスタａにセットされると共に（ステップＢ８）、基準（設計通り）のプローブ部１である場合に得られたはずの前記所定の脈拍規定値（例えば６０拍）がレジスタｂにセットされ（ステップＢ９）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが脈拍補正係数ｘ2としてセットされる（ステップＢ１０）。
【００９８】
すると、この現在のプローブ部１を使用した脈拍測定値ａと所定の脈拍規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍補正係数ｘ2が前記ステップＢ６にて設定された許容誤差範囲ｙ2の範囲内か範囲外かが判断され（ステップＢ１１，Ｂ１２）、許容誤差範囲ｙ2内であると判断された場合には、脈拍測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示され、前記脈拍補正係数ｘ2が現在のプローブ部１を使用した脈拍測定の補正係数ｘ20として記憶装置２９Ａの脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶される（ステップＢ１３）。
【００９９】
一方、前記ステップＢ１１，Ｂ１２において、現在のプローブ部１を使用した脈拍測定値ａと所定の脈拍規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍補正係数ｘ2が前記許容誤差範囲ｙ2の範囲外であると判断された場合には、プローブ（脈拍測定）ＮＧメッセージと共に“プローブの発光面および受光面を拭いて下さい”などのガイドメッセージが表示部３０に表示される（ステップＢ１４）。
【０１００】
ここで、現在のプローブ部１の発光面および受光面の汚れがユーザによって拭かれた後に、入力装置２８のユーザ操作により再測定が指示されると（ステップＢ１５）、前記ステップＢ１からの脈拍測定確認処理が最初から再スタートされ、前記同様にして所定脈拍の疑似脈波形に対応した現在のプローブ部１の発光駆動に伴う脈拍測定処理（ステップＢ１〜Ｂ５）、測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ2の許容誤差（ｙ2）判断処理（ステップＢ６〜Ｂ１２）、そして脈拍補正係数ｘ2の書き込み処理（ステップＢ１０）、が繰り返される。
【０１０１】
そして、ステップＢ１３において、脈拍測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示された場合には、この後の被検体１０に対する実際の脈拍測定に伴いＣＰＵ２５にて算出された脈拍値について、前記脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶された脈拍補正係数ｘ20により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度で脈拍測定を行うことができる。
【０１０２】
一方さらに、前記プローブ部１の発光面および受光面の汚れを拭き取った後の再測定処理により、再びプローブ（脈拍測定）ＮＧメッセージが表示される場合には、現在のプローブ部１を使用した脈拍測定精度が許容誤差範囲ｙ2を超えて低下したものとして、プローブ交換メッセージが共に表示される（ステップＢ１４）。
【０１０３】
これにより、ユーザは、装着中のプローブ部１を許容誤差範囲ｙに収まる性能限界まで最大限継続して使用できるばかりか、プローブ部１の性能が一定の脈拍測定精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【０１０４】
なお、前記所定脈拍の脈動波形（図１０参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、疑似脈発光駆動テーブル（図９参照）によらず、演算により発生させて脈拍測定確認処理（図１２参照）を行う構成としてもよい。
【０１０５】
図１２は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（演算方式）を示すフローチャートである。
【０１０６】
この演算方式の脈拍測定確認処理では、プローブ部１に対する発光駆動電流ＩをＩ＝１０からＩ＝２０まで“２”ずつ演算増加させてＬＥＤを点灯駆動する処理を、所定の脈拍に応じた一定時間毎（例えば１分間に６０拍の場合は１秒）に繰り返し行うことで（ステップＣ１〜Ｃ６）、前記同様に所定脈拍の疑似脈波形に対応した現在のプローブ部１の発光駆動に伴う脈拍測定処理を実行させる。
【０１０７】
なお、この演算方式の脈拍測定確認処理においても、ステップＢ６〜Ｂ１５に伴う測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ2の許容誤差（ｙ2）判断処理、そして脈拍補正係数ｘ2の書き込み処理は、前記テーブル方式の場合と同一の処理であり、現在のプローブ部１を使用した脈拍測定の補正係数ｘ20として記憶装置２９Ａの脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶させることができる。
【０１０８】
よってこの場合にも、被検体１０に対する実際の脈拍測定に伴いＣＰＵ２５にて算出された脈拍値について、前記脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶させた脈拍補正係数ｘ20により補正することで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度で脈拍測定を行うことができる。また、プローブ部１の性能が一定の脈拍測定精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【０１０９】
（酸素飽和度測定の精度確認）
図１３は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う所定の酸素飽和度％となる動脈血吸光度比率に応じた所定発光レベル比Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動曲線を示す図である。横軸は、擬似脈所定比発光駆動テーブルのアドレス（ＡＤＤ）に対応する値を経過時間として示し、縦軸は、擬似的に発光駆動するための電流値を発光量として示している。
【０１１０】
図１４は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の酸素飽和度％となる発光レベル比Ｒ／ＩＲで擬似的に発光駆動するための疑似脈所定比発光駆動テーブルを示す図である。この疑似脈所定比発光駆動テーブルでは、所定発光レベル比Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応する赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂそれぞれの発光駆動電流（ｍＡ）が各アドレスに対応付けられてセットされる。
【０１１１】
図１５は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う疑似脈波形での発光駆動による発光レベル比Ｒ／ＩＲの変化に応じた酸素飽和度測定の規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の酸素飽和度測定の測定値曲線とを対比して示す図である。横軸に発光レベル比Ｒ／ＩＲを、縦軸に酸素飽和度％を示す。
【０１１２】
図１６は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲに対応した酸素飽和度の規定値と各対応した測定値およびその補正係数ｘ3を示すテーブルである。このテーブルでは、動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲの変化に対する酸素飽和度％の規定値と実測定値、そしてその実測値の補正係数が各アドレスに対応付けられる。
【０１１３】
図１７は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理を示すフローチャートである。
【０１１４】
この酸素飽和度測定確認処理は、例えば電源の投入に伴い毎回実施される前記プローブ整合処理および脈拍測定確認処理に続いて、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って実施される。
【０１１５】
なお、この酸素飽和度測定確認処理では、赤色光Ｒと赤外光ＩＲによる動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲに応じた疑似脈波形に対応する発光比率でプローブ部１を発光駆動し、測定された酸素飽和度と規定値との比（差）から該酸素飽和度の測定補正係数ｘ3を得るものである。
【０１１６】
図１７における酸素飽和度測定確認処理が起動されると、まず、発光比率Ｒ／ＩＲの更新間隔をｚ（＝０．２）とし、図１６におけるテーブルのアドレス(ADR)を“００”に指定する（ステップＤ１）。
【０１１７】
また、測定確認初期の発光比率Ｒ／ＩＲを“３．６”に設定し（ステップＤ２）、この設定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）に対応した疑似脈波形を得るための疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）が生成されてその先頭アドレス(ADD=1)が指定される（ステップＤ３）。
【０１１８】
すると、前記設定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）に対応して生成した疑似脈所定比発光駆動テーブルに従い、当該所定発光比率Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動電流Ｉの変化により赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光駆動が行われ（ステップＤ４〜Ｄ７）、この間ＣＰＵ２５において赤色発光時の受光レベル信号ＶaRと赤外発光時の受光レベル信号ＶaIRとに応じた酸素飽和度の算出が繰り返される（ステップＤ７）。
【０１１９】
そして、前記所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）の疑似脈波形に対応した発光駆動に従いＣＰＵ２５において酸素飽和度が算出されると、プローブ部１の性能のばらつきに伴う酸素飽和度測定の許容誤差範囲ｙ3が設定されると共に（この場合はｙ3＝１０％）（ステップＤ８）、補正係数ｘ3が“０”にリセットされる（ステップＤ９）。
【０１２０】
すると、前記ステップＤ７においてＣＰＵ２５にて算出された前記プローブ部１に対する所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）での疑似脈発光駆動に応じて測定された酸素飽和度がレジスタａにセットされると共に（ステップＤ１０）、動脈血吸光度比Ｒ／ＩＲ（＝３．６）である場合の酸素飽和度の規定値がレジスタｂにセットされ（ステップＤ１１）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが酸素飽和度補正係数ｘ3としてセットされる（ステップＤ１２）。
【０１２１】
すると、この現在のプローブ部１を使用した所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）での酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる酸素飽和度補正係数ｘ3が前記ステップＤ８にて設定された許容誤差範囲ｙ3の範囲内か範囲外かが判断され（ステップＤ１３，Ｄ１４）、許容誤差範囲ｙ3内であると判断された場合には、現在のテーブル指定ADR“００”（図１６参照）に対応して該補正係数ｘ3が書き込まれる（ステップＤ１５）。
【０１２２】
すると、この所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）での酸素飽和度測定確認に対応するプローブＯＫ判定メッセージが表示部３０に経過表示されると共に（ステップＤ１６）、次の所定発光比率Ｒ／ＩＲが−ｚ（＝０．２）されて“３．４”に更新され（ステップＤ１７）、前記テーブル指定ADR“００”が＋１されて“０１”に更新される（ステップＤ１８）。
【０１２３】
すると、前記ステップＤ１７にて更新設定された次の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）が、この酸素飽和度測定確認処理における最小の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝０．４）より低下して設定されたか否か判断され（ステップＤ１９）、当該最小の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝０．４）より低下してないと判断された場合には、前記ステップＤ３〜Ｄ７の処理が繰り返される。
【０１２４】
つまり、更新設定された発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）に対応して生成した疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）に従い、当該所定発光比率Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動電流Ｉの変化により赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光駆動が行われ（ステップＤ４〜Ｄ７）、この間ＣＰＵ２５において赤色発光時の受光レベル信号ＶaRと赤外発光時の受光レベル信号ＶaIRとに応じた酸素飽和度の算出が繰り返される（ステップＤ７）。
【０１２５】
そして、前記更新された所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）の疑似脈波形に対応した発光駆動に従いＣＰＵ２５において酸素飽和度が算出されると、前回同様にプローブ部１の性能のばらつきに伴う酸素飽和度測定の許容誤差範囲ｙ3が設定され（ステップＤ８）、補正係数ｘ3が“０”にリセットされる（ステップＤ９）。
【０１２６】
そして、前記ステップＤ７においてＣＰＵ２５にて算出された前記プローブ部１に対する所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）での疑似脈発光駆動に応じて測定された酸素飽和度がレジスタａにセットされると共に（ステップＤ１０）、動脈血吸光度比Ｒ／ＩＲ（＝３．４）である場合の酸素飽和度の規定値がレジスタｂにセットされ（ステップＤ１１）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが酸素飽和度補正係数ｘ3としてセットされる（ステップＤ１２）。
【０１２７】
すると、この現在のプローブ部１を使用した更新後の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）での酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる酸素飽和度補正係数ｘ3が前記許容誤差範囲ｙ3の範囲内か範囲外かが再び判断され（ステップＤ１３，Ｄ１４）、許容誤差範囲ｙ3内であると判断された場合には、現在のテーブル指定ADR“０１”（図１６参照）に対応して当該補正係数ｘ3が書き込まれる（ステップＤ１５）。
【０１２８】
すなわち、前記ステップＤ３〜Ｄ１９の処理が繰り返し行われることで、所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）からＲ／ＩＲ（＝０．４）まで、その更新間隔ｚ（＝０．２）毎に更新設定されながら、各所定発光比率Ｒ／ＩＲ…での酸素飽和度測定結果ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる酸素飽和度補正係数ｘ3が求められ、予め設定された許容誤差範囲ｙ3の範囲内であることが確認され、図１６におけるテーブルの各対応する指定ADRに当該補正係数ｘ3が順次セットされる。
【０１２９】
この後、ステップＤ１９において、更新された次の所定発光比率Ｒ／ＩＲがこの酸素飽和度測定確認処理における最小の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝０．４）より低下して設定されたと判断された場合、つまり、所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）からＲ／ＩＲ（＝０．４）までの各発光比率Ｒ／ＩＲ…でのプローブ駆動に対応した各酸素飽和度測定値とその既定値との比からなる全ての酸素飽和度補正係数ｘ3…について許容誤差範囲ｙ3の範囲内であると判断された場合には、酸素飽和度測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示され、前記テーブルの各ADRに書き込まれた補正係数ｘ3…のうち、その平均値あるいは中間値あるいは代表的な酸素飽和度既定値（＝５０，８０％など）での補正係数ｘ3が抽出されて現在のプローブ部１を使用した酸素飽和度測定の補正係数ｘ30として記憶装置２９Ａの酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶される（ステップＤ２０）。
【０１３０】
一方、前記ステップＤ１３，Ｄ１４において、ある所定発光比率Ｒ／ＩＲでのプローブ駆動時に対応する酸素飽和度測定値ａに応じた補正係数ｘ3が前記許容誤差範囲ｙ3の範囲外であると判断された場合には、プローブ（酸素飽和度測定）ＮＧメッセージと共に“プローブの発光面および受光面を拭いて下さい”などのガイドメッセージが表示部３０に表示される（ステップＤ２１）。
【０１３１】
ここで、現在のプローブ部１の発光面および受光面の汚れがユーザによって拭かれた後に、入力装置２８のユーザ操作により再測定が指示されると（ステップＤ２２）、前記ステップＤ１からの酸素飽和度測定確認処理が最初から再スタートされ、前記同様にして所定発光比率Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した現在のプローブ部１の発光駆動に伴う酸素飽和度測定処理（ステップＤ１〜Ｄ７）、測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ3の許容誤差（ｙ3）判断処理（ステップＤ８〜Ｄ１４）、そして酸素飽和度補正係数ｘ3の書き込み処理（ステップＤ１５）、が繰り返される。
【０１３２】
そして、ステップＤ２０において、酸素飽和度測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示された場合には、この後の被検体１０に対する実際の酸素飽和度の測定に伴いＣＰＵ２５にて算出された酸素飽和度について、前記酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶された酸素飽和度補正係数ｘ30により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度で酸素飽和度の測定を行うことができる。
【０１３３】
一方さらに、前記プローブ部１の発光面および受光面の汚れを拭き取った後の再測定処理により、再びプローブ（酸素飽和度測定）ＮＧメッセージが表示される場合には、現在のプローブ部１を使用した酸素飽和度の測定精度が許容誤差範囲ｙ3を超えて低下したものとして、プローブ交換メッセージが共に表示される（ステップＤ２１）。
【０１３４】
これにより、ユーザは、装着中のプローブ部１を許容誤差範囲ｙに収まる性能限界まで最大限継続して使用できるばかりか、プローブ部１の性能が一定の酸素飽和度測定精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【０１３５】
なお、この酸素飽和度測定確認処理では、所定の発光比率Ｒ／ＩＲでプローブ駆動した場合の酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの比率ａ／ｂを酸素飽和度補正係数ｘ3として取得（図１７（ステップＤ１５））したが、酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの差ａ−ｂを酸素飽和度補正（シフト）係数として取得し、酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶させてもよい。
【０１３６】
また、前記所定吸光度比率の赤色／赤外受光レベル信号ＶａR／ＶａIRが得られるはずの脈動波形（図１３参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）によらず、演算により発生させて酸素飽和度測定確認処理を行う構成としてもよい。
【０１３７】
（プローブ交換時期監視）
この生体信号検出装置において、電源が投入された状態では、例えば一定時間毎に記憶装置２９Ａのプローブ駆動積算時間メモリ２９ｄに積算記憶されている現在装着中のプローブ部１に対する駆動積算時間ｔが読み出され、予め設定されたプローブ駆動耐用時間Ｔを超えたか否か監視される。
【０１３８】
このプローブ駆動積算時間ｔがプローブ駆動耐用時間Ｔを超えた場合には、“プローブ交換時期です”などのガイドメッセージが表示される。
【０１３９】
これにより、ユーザは、プローブ交換時期を目安として容易に知ることができる。
【０１４０】
次に、実際の被検体（生体）１０に対して脈拍測定および酸素飽和度測定を行う場合の動作について説明する。
【０１４１】
図１８は前記生体信号検出装置による被検体（生体）１０に対する生体信号検出処理を示すフローチャートである。
【０１４２】
プローブ部１における発光装置１１と受光装置１２との間に被検体１０を挟み込み、入力装置２８に備えられる測定開始キーを操作すると、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って図１８における生体信号検出処理が起動される。
【０１４３】
（外来光影響除去）
この生体信号検出処理が起動されると、まず、発光装置１１の未発光時における増幅回路２３を介した側の受光レベル信号Ｖa1、つまり、被検体１０を通した透過光の受光以前でもプローブ部１の設置環境に応じた受光装置１２での外来光の受光動作に伴ない増幅回路２３によりＮ倍されてＡ／Ｄ変換回路２４から出力される受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれる（ステップＳ１）。
【０１４４】
すると、このＣＰＵ２５に読み込まれた発光装置１１の未発光時における増幅側受光レベル信号Ｖa1がＮ倍にした受光動作の基準電圧（Ｎ・ＶREF）と等しいか否か、つまり、電圧／電流変換回路２２から出力される受光装置１２での受光動作に応じた出力電圧が、予め設定された基準電圧ＶREFとなっているか否か判断される（ステップＳ２）。
【０１４５】
ここで、前記プローブ部１の設置環境に応じた外来光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光されていることで、その受光電流ＩFの上昇に応じ電流／電圧変換回路２２からの出力電圧が前記基準電圧ＶREFからシフトし、これにより前記ＣＰＵ２５に読み込まれた増幅側の受光レベル信号Ｖa1が基準電圧（Ｎ・ＶREF）に等しくないと判断されると、その差（シフト量）であるＶｂ（＝Ｎ・ＶREF−Ｖa1）が算出されて電圧制御回路２６へ出力される（ステップＳ２→Ｓ３）。
【０１４６】
すると、この電圧制御回路２６から前記Ｖｂを前記増幅率Ｎで割った電流／電圧変換回路２２における実シフト値Ｖｂ／ＮをＶREFに加算した電圧が、基準電圧（ＶREF＋Ｖｂ／Ｎ）として電流／電圧変換回路２２に与えられる（ステップＳ４）。
【０１４７】
こうして、増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1に基づく第１段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御により、前記被検体１０を挟み込んだ状態で受光装置１２に対し外来光が受光されていても、発光装置１１の未発光時における増幅側受光レベル信号Ｖa1がＮ倍にした受光動作の基準電圧（Ｎ・ＶREF）と等しく設定されたと判断されると、さらに同様に、プローブ部１の発光装置１１が未発光状態での電流／電圧変換回路２２の動作点基準電圧ＶREFとなるべきそのままの受光レベル信号Ｖa2が、ＣＰＵ２５において読み込まれる（ステップＳ１，Ｓ２→Ｓ５）。
【０１４８】
そして、前記ＣＰＵ２５に読み込まれた受光レベル信号Ｖa2と基準電圧ＶREFとが一致しないと判断された場合には、その差（シフト量）であるＶｂ（＝ＶREF−Ｖa2）が算出されて電圧制御回路２６へ出力される（ステップＳ６→Ｓ７）。
【０１４９】
すると、この電圧制御回路２６から前記電流／電圧変換回路２２における実シフト値ＶｂをＶREFに加算した電圧が、基準電圧（ＶREF ＋Ｖｂ）として電流／電圧変換回路２２に与えられる（ステップＳ８）。
【０１５０】
こうして、電流／電圧変換回路２２からのそのままの受光レベル信号Ｖa2に基づく第２段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御により、前記被検体１０を挟み込んだ状態で受光装置１２に対し外来光が受光されていても、発光装置１１の未発光時における受光レベル信号Ｖa2が受光動作の基準電圧（ＶREF）と等しく設定されたと判断されると、ステップＳ９〜Ｓ１６における発光レベルの制御処理に移行される（ステップＳ５，Ｓ６→Ｓ９）。
【０１５１】
このように、被検体１０を挟み込んだ状態で、増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1とそのままの受光レベル信号Ｖa2とに基づく２段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御を行なうことにより、前記受光装置１２に対し外来光が受光されても、電流／電圧変換回路２２における動作点基準電圧ＶREFを高精度に一定に設定することができる。
【０１５２】
（被検体個体差影響除去）
前記ステップＳ１〜Ｓ８における動作点基準電圧ＶREFの補正制御が行なわれ、外来光の影響が除去されると、被検体１０の光透過率の個体差の影響を除去するためステップＳ９〜Ｓ１６における発光レベルの制御処理に移行され、まず、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａから所定初期レベルの赤色発光駆動用の発光電流制御信号がＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力され、赤色発光駆動回路２７ａによりプローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａが所定初期レベルの発光量で点灯される（ステップＳ９）。
【０１５３】
すると、被検体１０を通した赤色発光の透過光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光され、このフォトダイオード１２ａから出力される受光電流ＩF に応じて、電流／電圧変換回路２２からは前記基準電圧ＶREFから受光量分シフトした受光電圧信号が出力されるもので、これに対応してＡ／Ｄ変換回路２４から出力される受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれ、当該赤色発光の透過光に応じた受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しいか否か判断される（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【０１５４】
ここで、例えば前記プローブ部１に挟み込んだ被検体１０である指が非常に太いことでその光の透過率が極めて低く、赤色透過光の受光動作により得られる前記基準電圧ＶREFからのシフト量が非常に小さいことで、これに対応する受光レベル信号Ｖa1は所定の受光レベルより大幅に小さいと判断されると、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａからＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力されている赤色発光駆動用の発光電流制御信号により、赤色発光駆動回路２７ａからの赤色ＬＥＤ１１ａに対する発光駆動電流が増加制御される（ステップＳ１１→Ｓ１２）。
【０１５５】
こうして、赤色ＬＥＤ１１ａによる発光量が増加されるのに伴ない、被検体１０を通した赤色透過光の受光装置１２における受光量も増大され、前記Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しくなったと判断されると、続いて同様に、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａから所定初期レベルの赤外発光駆動用の発光電流制御信号がＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力され、赤外発光駆動回路２７ｂによりプローブ部１の発光装置１１における赤外ＬＥＤ１１ｂが所定初期レベルの発光量で点灯される（ステップＳ１０，Ｓ１１→Ｓ１３）。
【０１５６】
すると、被検体１０を通した赤外発光の透過光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光され、このフォトダイオード１２ａから出力される受光電流ＩF に応じて、電流／電圧変換回路２２からは前記基準電圧ＶREFから受光量分シフトした受光電圧信号が出力されるもので、これに対応してＡ／Ｄ変換回路２４から出力される受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれ、当該赤外発光の透過光に応じた受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しいか否か判断される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【０１５７】
ここで、例えば前記同様にプローブ部１に挟み込んだ被検体１０である指が非常に太いことでその光の透過率が極めて低く、赤外透過光の受光動作により得られる前記基準電圧ＶREFからのシフト量も非常に小さいことで、これに対応する受光レベル信号Ｖa1は所定の受光レベルより大幅に小さいと判断されると、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａからＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力されている赤外発光駆動用の発光電流制御信号により、赤外発光駆動回路２７ｂからの赤外ＬＥＤ１１ｂに対する発光駆動電流が増加制御される（ステップＳ１５→Ｓ１６）。
【０１５８】
こうして、赤外ＬＥＤ１１ａによる発光量が増加されるのに伴ない、被検体１０を通した赤外透過光の受光装置１２における受光量も増大され、前記Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しくなったと判断されると、前述の脈拍測定および動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）の測定原理に従った測定処理に移行される（ステップＳ１４，Ｓ１５→Ｓ１７）。
【０１５９】
すなわち、これ以降継続的に交互発光駆動される赤色ＬＥＤ１１ａからの赤色光と赤外ＬＥＤ１１ｂからの赤外光とに対応する各透過光の受光レベル信号Ｖa1(R)とＶa1(IR)が順次読み込まれ、まず、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最大となるタイミング、つまり、該動脈血による吸光が最大となり、フォトダイオード１２ａにおける受光量が最小となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖａが最小（図５では暗レベル最大）となるタイミングが一定時間毎に繰り返しカウントされて脈拍が演算算出される。
【０１６０】
この際、脈拍測定値は、記憶装置２９Ａの脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶されている脈拍測定補正係数ｘ20により補正された値として、外部記憶装置２９Ｂに記憶され、表示部３０に表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても、安定した精度で脈拍の測定結果を得ることができる。
【０１６１】
また、前記同様に、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最大となるタイミング、つまり、該動脈血による吸光が最大となり、フォトダイオード１２ａにおける受光量が最小となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖａが最小（図５では暗レベル最大）となるタイミングにおいて、この赤色光と赤外光による受光レベル信号Ｖa1(R)，Ｖa1(IR)の比として得られる被検体１０における吸光度の比率（Ａ／Ｂ）に基づき動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）が演算算出される。
【０１６２】
この際、動脈血酸素飽和度の測定値は、記憶装置２９Ａの酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶されている酸素飽和度補正係数ｘ30により補正された値として、外部記憶装置２９Ｂに記憶され、表示部３０に表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても、安定した精度で酸素飽和度の測定結果を得ることができる。
【０１６３】
したがって、前記構成の生体信号検出装置によれば、例えば電源投入時において、現在装着中のプローブ部１の発光装置１１を所定の発光駆動電流で発光駆動した場合に受光装置１２から出力される受光電流ＩFに応じてＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaの測定値ａと、基準（設計通り）のプローブ部１を対象とした場合にＣＰＵ２５に読み込まれるはずの予め記憶された受光レベル信号Ｖaの規定値ｂとの比ａ／ｂを、プローブ受光量補正係数ｘ10としてプローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶させ、これ以後ＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaは前記プローブ受光量の補正係数ｘ10により補正されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、安定した受光レベル信号Ｖaを得て、高精度な生体測定を維持することができる。
【０１６４】
また、前記受光レベル信号Ｖaの測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂであるプローブ受光量補正係数ｘ1が予め設定された許容誤差範囲ｙ1を超えた場合には、プローブＮＧメッセージをプローブ発光面／受光面の拭き取りメッセージと共に表示部３０に表示させるので、プローブ部１を最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１６５】
また、前記構成の生体信号検出装置によれば、例えば電源投入時において、現在装着中のプローブ部１の発光装置１１を所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動電流で発光駆動した場合に受光装置１２から出力される受光電流ＩFに応じてＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaに基づき演算算出された脈拍の測定値ａと、前記所定脈拍の規定値ｂとの比ａ／ｂを、脈拍測定補正係数ｘ20として脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶させ、この後、実際の被検体（生体）１０をプローブ部１に挟み込んで行う脈拍測定の際には、その測定脈拍値は前記脈拍測定補正係数ｘ20により補正されて結果表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、高精度な脈拍測定を維持することができる。
【０１６６】
また、前記所定脈拍の脈動波形に対応したプローブ駆動による脈拍測定値ａとその所定脈拍である規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍測定補正係数ｘ2が予め設定された許容誤差範囲ｙ2を超えた場合には、プローブＮＧメッセージをプローブ発光面／受光面の拭き取りメッセージと共に表示部３０に表示させるので、プローブ部１を脈拍測定精度を維持しつつも最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１６７】
また、前記構成の生体信号検出装置によれば、例えば電源投入時において、現在装着中のプローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂとを、所定の酸素飽和度の疑似脈波形に対応した赤色／赤外発光比Ｒ／ＩＲの駆動電流で発光駆動した場合に、受光装置１２から出力される受光電流ＩFに応じてＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaに基づき演算算出された酸素飽和度の測定値ａと、前記所定の酸素飽和度の規定値ｂとの比（または差）ａ／ｂ（ａ−ｂ）を、酸素飽和度補正係数ｘ30として酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶させ、この後、実際の被検体（生体）１０をプローブ部１に挟み込んで行う酸素飽和度測定の際には、その測定された酸素飽和度は前記酸素飽和度補正係数ｘ30により補正されて結果表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、高精度な酸素飽和度測定を維持することができる。
【０１６８】
また、前記所定酸素飽和度の疑似脈波形に対応したプローブ駆動による酸素飽和度測定値ａとその所定酸素飽和度である規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍測定補正係数ｘ3が予め設定された許容誤差範囲ｙ3を超えた場合には、プローブＮＧメッセージをプローブ発光面／受光面の拭き取りメッセージと共に表示部３０に表示させるので、プローブ部１を酸素飽和度測定精度を維持しつつも最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１６９】
なお、前記実施形態における生体信号検出装置では、プローブ部１を、発光装置１１により発光される光を被検体１０に透過させ、その透過光を受光装置１２で受光するものとして構成したが、同発光装置１１により発光される光を被検体１０に反射させ、その反射光を受光装置１２で受光するものとして構成してもよい。このような被検体反射光受光型のプローブ部とした生体信号検出装置であっても、前記実施形態と全く同様のプローブ整合処理および脈拍測定確認処理および酸素飽和度測定確認処理を行なうことにより、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、測定精度を維持しつつ最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１７０】
なお、前記実施形態において記載した生体信号検出装置によるプローブ校正や生体測定の手法、すなわち、図８のフローチャートに示すプローブ整合（校正）処理、図１１のフローチャートに示す脈拍測定確認処理（テーブル方式）、図１２のフローチャートに示す脈拍測定確認処理（演算方式）、図１７のフローチャートに示す酸素飽和度測定確認処理、図１８のフローチャートに示す被検体（生体）１０に対する生体信号検出処理等の各手法は、何れもコンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記録媒体（２９Ｂ）に格納して配布することができる。そして、プローブ部１に対する発光駆動機能および受光信号入力機能を備えた種々のコンピュータ機器は、この外部記録媒体（２９Ｂ）に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記実施形態において説明したプローブ校正機能や生体測定機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。
【０１７１】
なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【０１７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る第１の生体信号検出装置によれば、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数が算出され、この算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルが補正されて被検体の状態が測定されるので、プローブ性能のばらつきが校正されて被検体の状態測定が行われるようになる。
【０１７３】
また、本発明に係る第２の生体信号検出装置によれば、プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルが信号レベル測定手段により測定され、この測定された受光信号の信号レベルに基づき状態測定手段により被検体の状態が測定されるもので、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数が算出され、この算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値が補正されるので、プローブ性能のばらつきがあっても状態測定の測定精度が維持されるようになる。
【０１７４】
よって、プローブ毎の性能のばらつきや多少の性能低下にも影響を受けることなく、常に安定した測定結果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る生体信号検出装置の電子回路の構成を示すブロック図。
【図２】人体に光を透過させた場合の吸光度全体に対する各吸光成分の割合とその脈動に伴なう吸光度の変化状態を示す図。
【図３】赤色発光波長と赤外発光波長における酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンに対する吸光度の変化とその吸光度比に応じた酸素飽和度の変化を示す図であり、同図（Ａ）は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンに対する発光波長と吸光度の関係を示す図、同図（Ｂ）は赤色光Ｒと赤外光ＩＲの吸光度比Ｒ／ＩＲと酸素飽和度ＳｐＯ2との関係を示す図。
【図４】前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂにおける発光駆動間隔を示すタイミングチャート。
【図５】前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光に伴なう脈動に応じた各受光信号波形を示す図。
【図６】前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴いプローブ駆動の基準となる発光電流対受光レベルの基準データを示す図。
【図７】前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴う発光電流対受光レベルの基準データに従い基準（設計通り）のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの測定値曲線とを対比して示す図。
【図８】前記生体信号検出装置のプローブ整合処理を示すフローチャートである。
【図９】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の脈拍に応じて擬似的に発光駆動するための疑似脈発光駆動テーブルを示す図。
【図１０】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴う疑似脈発光駆動テーブルに従いプローブ部１を発光駆動した場合の所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動曲線を示す図。
【図１１】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（テーブル方式）を示すフローチャート。
【図１２】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（演算方式）を示すフローチャート。
【図１３】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う所定の酸素飽和度％となる動脈血吸光度比率に応じた所定発光レベル比Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動曲線を示す図。
【図１４】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の酸素飽和度％となる発光レベル比Ｒ／ＩＲで擬似的に発光駆動するための疑似脈所定比発光駆動テーブルを示す図。
【図１５】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う疑似脈波形での発光駆動による発光レベル比Ｒ／ＩＲの変化に応じた酸素飽和度測定の規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の酸素飽和度測定の測定値曲線とを対比して示す図。
【図１６】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲに対応した酸素飽和度の規定値と各対応した測定値およびその補正係数ｘ3を示すテーブル。
【図１７】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理を示すフローチャート。
【図１８】前記生体信号検出装置による被検体（生体）１０に対する生体信号検出処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ …プローブ部
１０ …被検体（生体）
１１ …発光装置
１１ａ…赤色ＬＥＤ
１１ｂ…赤外ＬＥＤ
１２ …受光装置
１２ａ…フォトダイオード
２ …システム部
２１ …増幅回路（電流アンプ）
２２ …電流／電圧変換回路
２３ …増幅回路（電圧アンプ）
２４ …Ａ／Ｄ変換回路
２５ …ＣＰＵ
２５ａ…発光電流制御回路
２５ｂ…タイミング発生回路
２６ …電圧制御回路
２６ａ…Ｄ／Ａ変換回路
２７ …ＬＥＤ駆動装置
２７ａ…赤色ＬＥＤ駆動回路
２７ｂ…赤外ＬＥＤ駆動回路
２８ …入力装置
２９Ａ…記憶装置
２９ａ…プローブ受光量補正係数メモリ（ｘ10）
２９ｂ…脈拍測定補正係数メモリ（ｘ20）
２９ｃ…酸素飽和度補正係数メモリ（ｘ30）
２９ｄ…プローブ駆動積算時間メモリ（ｔ）
２９Ｂ…外部記憶装置
３０ …表示部
３１ …バックライト
３２ …バックライト制御装置
３３ …出力装置（コネクタ）
Ｖa(R)…赤色透過光受光信号
Ｖa(IR) …赤外透過光受光信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体もしくは被照射体に光を照射しその透過光や反射光に基づき被検体又は被照射体の状態を検出測定するための生体信号検出装置および生体信号検出装置の校正処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の代表的な生体信号検出装置としては、パルスオキシメータがある。
【０００３】
このパルスオキシメータは、血液中のヘモグロビンのうち、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと、酸素と結合していない還元ヘモグロビンとの比率を検出し、酸素飽和度％として演算表示するもので、酸化ヘモグロビンに対する吸光度が高い赤外発光ＬＥＤと還元ヘモグロビンに対する吸光度が高い赤色発光ＬＥＤとの２つの発光素子と、この発光波長の異なる２つの発光素子を交互に発光させて生体（指や耳たぶ）に照射することで該生体を透過した透過光を受光する受光素子とを備え、この受光素子による赤外発光時と赤色発光時との各生体透過光の受光量の比、すなわち吸光度の比率を酸素飽和度％として演算算出し測定するものである。
【０００４】
また、このパルスオキシメータでは、生体の透過光から血液の脈動に応じた受光信号が得られることから、脈拍を演算算出し測定することもできる。
【０００５】
なお、このような生体への光の照射と受光を利用した生体信号検出装置一般として、生体の状態を直接検出する部分、つまり、生体に光を照射する発光部およびこの光の照射により得られる生体からの光を受光する受光部そしてその受光信号を取り出す部分をプローブと称している。
【０００６】
このプローブは、生体測定の度に該生体に直接接触することおよび発光・受光動作を繰り返すことから、特にその使用環境に応じて性能の低下が著しく、一定以上の測定精度を維持する上で定期的な交換が必要になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような生体信号検出装置において、プローブの交換費用は高いため、特に一般ユーザへの普及がされにくい原因となっている。
【０００８】
そこで、プローブの価格を下げることが考えられるが、その主要な構成部品である発光素子および受光素子に安価なものを使用すると、プローブ毎に個体差が生じ、プローブの交換に伴い所定の測定精度が得られているのか明確でなくなる問題がある。
【０００９】
すなわち、プローブにおける発光部の駆動制御および受光部からの信号検出は何れも装置本体の側で行われ、所定の発光駆動制御をしたときの受光検出信号に基づいて脈拍や酸素飽和度などの演算測定が行われるため、プローブ毎にその発光効率や受光効率がばらついたり、また同一プローブであってもその発光効率や受光効率が低下したりすると、測定精度にもばらつきが生じてしまう。
【００１０】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、プローブ毎の性能のばらつきや多少の性能低下にも影響を受けることなく、常に安定した測定結果を得ることが可能になる生体信号検出装置および生体信号検出装置の校正処理プログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る第１の生体信号検出装置は、発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段と、この発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数を算出する補正係数算出手段と、この補正係数算出手段により算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルを補正し前記被検体の状態を測定する状態測定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このような、本発明に係る第１の生体信号検出装置では、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数が算出され、この算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルが補正されて被検体の状態が測定されるので、プローブ性能のばらつきが校正されて被検体の状態測定が行われることになる。
【００１３】
また、本発明に係る第２の生体信号検出装置は、発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段と、この発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、この信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルに基づき前記被検体の状態を測定する状態測定手段と、前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、前記状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数を算出する補正係数算出手段と、この補正係数算出手段により算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値を補正する状態測定値補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような、本発明に係る第２の生体信号検出装置では、プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルが信号レベル測定手段により測定され、この測定された受光信号の信号レベルに基づき状態測定手段により被検体の状態が測定されるもので、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数が算出され、この算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値が補正されるので、プローブ性能のばらつきがあっても状態測定の測定精度が維持されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面により本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る生体信号検出装置の電子回路の構成を示すブロック図である。
【００１７】
この生体信号検出装置は、被検体（例えば指先）１０に対し２つの波長の光を交互に照射してそのそれぞれの透過光を受光するためのプローブ部１、及びこのプローブ部１における発光動作の制御を行なうと共に、該プローブ部１にて得られる受光信号を取り込んで脈拍および動脈血の酸素飽和度％を演算算出し出力するためのシステム部２から構成される。
【００１８】
プローブ部１には、発光装置１１と受光装置１２が設けられる。
【００１９】
発光装置１１には、６６０ｎｍの発光波長で発光する赤色ＬＥＤ１１ａと８９０ｎｍの発光波長で発光する赤外ＬＥＤ１１ｂが備えられ、この発光装置１１により交互に発光される赤色発光と赤外発光とが受光装置１２との間に挟まれた被検体１０に対して照射される。
【００２０】
受光装置１２には、前記発光装置１１による被検体１０に対する光の照射によって該被検体１０を透過してくる透過光を受光するためのフォトダイオード１２ａが備えられ、このフォトダイオード１２ａの受光動作に応じて出力される受光電流ＩFは、システム部２内の増幅回路（電流アンプ）２１を介して増幅され、電流／電圧変換回路２２に供給されて電圧変換される。
【００２１】
この電流／電圧変換回路２２により電圧変換された生体（被検体１０）透過光の受光信号は、一方で増幅回路２３を介してＮ倍（Ｎ＝２，４，８，…）に増幅されてＡ／Ｄ変換回路２４の第１端子ＣＨ１に供給され、デジタル変換された受光レベル信号Ｖa1としてＣＰＵ２５に読み込まれる。また、他方で直接Ａ／Ｄ変換回路２４の第２端子ＣＨ２に供給され、デジタル変換された受光レベル信号Ｖa2としてＣＰＵ２５に読み込まれる。
【００２２】
なお、このＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2は、基準（設計通り）のプローブ部１を対象として所定の発光駆動を行った場合の受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2を基準としたプローブ整合処理（図６〜図８参照）により得られる、実際の受光レベルとの差に応じた補正係数により補正されて読み込まれる。
【００２３】
一方、前記電流／電圧変換回路２２における、前記プローブ部１の発光装置１１が未発光状態にある時の動作基準電圧、つまり、受光装置１２のフォトダイオード１２ａに対し被検体１０を介した透過光が受光されない状態での受光動作の基準となる動作点電圧は、電圧制御回路２６から与えられる基準電圧によって制御設定されるもので、この電圧制御回路２６から前記電流／電圧変換回路２２に与えるべく基準電圧を調整するための信号は、前記プローブ部１における発光装置１１の未発光時において前記Ａ／Ｄ変換回路２４から読み込まれる各受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2に基づきＣＰＵ２５により生成されて電圧制御回路２６内のＤ／Ａ変換回路２６ａに出力される。
【００２４】
すなわち、前記電流／電圧変換回路２２では、プローブ部１における発光装置１１が未発光状態にある受光装置１２からの受光電流ＩFに応じた動作点基準電圧をＶREFとして設定したいところ、プローブ部１の設置環境における外来光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光されると、発光装置１１の未発光状態にあっても、前記外来光の受光に応じた受光電流ＩFが出力されて電流／電圧変換回路２２における動作点基準電圧ＶREFがシフトしてしまうもので、このため、本発明の実施形態における生体信号検出装置では、この外来光受光の影響による動作点基準電圧ＶREFの変動（シフト）を解消するための補正処理を行なう。
【００２５】
つまり、プローブ部１の発光装置１１が未発光状態での電流／電圧変換回路２２の動作点基準電圧ＶREFとなるべき増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1をＣＰＵ２５において読み込み、前記増幅回路２３の増幅率Ｎを基準電圧ＶREFに掛けた値（Ｎ・ＶREF）と前記受光レベル信号Ｖa1が一致しない場合には、その差（シフト量）であるＶｂ（＝Ｎ・ＶREF−Ｖa1）を算出して電圧制御回路２６へ出力し、この電圧制御回路２６から前記Ｖｂを前記増幅率Ｎで割った電流／電圧変換回路２２における実シフト値Ｖｂ／ＮをＶREFに加算した電圧を、基準電圧（ＶREF＋Ｖｂ／Ｎ）として電流／電圧変換回路２２に与える。
【００２６】
さらに同様に、プローブ部１の発光装置１１が未発光状態での電流／電圧変換回路２２の動作点基準電圧ＶREFとなるべきそのままの受光レベル信号Ｖa2をＣＰＵ２５において読み込み、この受光レベル信号Ｖa2と基準電圧ＶREFとが一致しない場合には、その差（シフト量）であるＶｂ（＝ＶREF−Ｖa2）を算出して電圧制御回路２６へ出力し、この電圧制御回路２６から前記電流／電圧変換回路２２における実シフト値ＶｂをＶREFに加算した電圧を、基準電圧（ＶREF＋Ｖｂ）として電流／電圧変換回路２２に与える。
【００２７】
このように、増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1とそのままの受光レベル信号Ｖa2とに基づく２段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御を行なうことにより、前記受光装置１２に対し外来光が受光されても、電流／電圧変換回路２２における動作点基準電圧ＶREFを一定に設定できるようになる。
【００２８】
一方、ＣＰＵ２５には、さらに、発光電流制御回路２５ａ及びタイミング発生回路２５ｂが備えられ、この発光電流制御回路２５ａからの発光電流制御信号及びタイミング発生回路２５ｂからの発光タイミング制御信号は、ＬＥＤ駆動装置２７へ出力される。
【００２９】
このＬＥＤ駆動装置１７には、前記プローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂとをそれぞれ点灯させるための赤色発光駆動回路２７ａと赤外発光駆動回路２７ｂとが備えられると共に、この各駆動回路２７ａ，２７ｂによるそれぞれの発光駆動電流を設定するための定電流回路２７ｃが備えられる。
【００３０】
そして、前記定電流回路２７ｃにおける発光駆動電流の設定値は前記ＣＰＵ２５内の発光電流制御回路２５ａからの発光電流制御信号により調整され、また、その発光駆動電流による各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂそれぞれの駆動のタイミング（図４参照）は、前記ＣＰＵ２５内のタイミング発生回路２５ｂからの発光タイミング制御信号により制御される。
【００３１】
ここで、実際の生体測定に伴う前記ＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃによる赤色ＬＥＤ１１ａ用の発光駆動電流の設定値と、赤外ＬＥＤ１１ｂ用の発光駆動電流の設定値とは、そのそれぞれの発光により被検体１０からの透過光が受光装置１２に受光された状態での、前記Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が、所定のレベルに設定されるよう発光電流制御回路２５ａにより調整するもので、この場合、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最小のタイミング、つまり、被検体１０の組織及び静脈血による固定的な吸光が主で該動脈血による吸光が最小になりフォトダイオード１２ａにおける受光量が最大となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が最大となるタイミング（図２及び図５参照）において、当該受光レベル信号Ｖa1が、所定のレベルに設定されるよう前記各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂの発光量は調整される。
【００３２】
このように、生体測定に際し、発光装置１１の発光時における被検体１０からの透過光の受光装置１２による受光に伴ない、赤色及び赤外発光時それぞれの受光レベル信号Ｖa1が所定のレベルとして得られるようにＬＥＤ発光量の補正を行なうことで、被検体１０の光の透過率が非常に低かったり高かったりする等の個人差があっても、安定した受光レベル信号Ｖa1を読み込んで動脈血酸素飽和度％の適正な測定ができるようになる。
【００３３】
さらに、前記ＣＰＵ２５には、入力装置２８、記憶装置２９Ａ、外部記憶装置２９Ｂ、表示部３０、該表示部３０のバックライト３１を点灯制御するためのバックライト制御装置３２、そして出力装置３３が接続される。
【００３４】
入力装置２８には、本装置の電源投入スイッチや生体信号検出処理の開始を指示するための測定開始スイッチなどが備えられる。
【００３５】
記憶装置２９Ａには、基準（設計通り）のプローブ部１を対象として、ＬＥＤ駆動装置２７により所定の発光駆動電流で発光装置１１の各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂを発光駆動した場合に、受光装置１２のフォトダイオード１２ａから出力されるはずの受光電流ＩFに応じた受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2が、発光電流対受光レベルの基準データ（図６参照）として記憶される。この発光電流対受光レベルの基準データに従いプローブ整合処理（図８参照）が行われ、現在のプローブ部１による実際の受光レベル信号Ｖaとの差に応じた補正係数ｘ10がプローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶される。そして、Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる各受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2は前記プローブ受光量の補正係数ｘ10により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても安定した受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2を得ることができる。なお、前記プローブ整合処理は、プローブ部１に吸光度Ｎ分の１の疑似被検体を挟んで行ってもよいし、挟まなくてもよい。
【００３６】
また、記憶装置２９Ａには、プローブ部１に対して、ＬＥＤ駆動装置２７により所定脈拍の脈動波形（図１０参照）に対応した発光駆動電流および発光タイミングで発光装置１１の各ＬＥＤ１１ａ，１１ｂを発光駆動するための疑似脈発光駆動テーブル（図９参照）が記憶される。この疑似脈発光駆動テーブルに従い脈拍測定確認処理（図１１参照）が行われ、現在のプローブ部１による測定脈拍数との差に応じた補正係数ｘ20が脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶される。そして、実際の被検体１０に対する脈拍測定時には前記脈拍測定補正係数ｘ20による補正が行われることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても安定した精度で脈拍測定を行うことができる。なお、前記所定脈拍の脈動波形（図１０参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、演算により発生させて脈拍測定確認処理（図１２参照）を行う構成としてもよい。
【００３７】
また、記憶装置２９Ａには、基準（設計通り）のプローブ部１を対象とした場合に、所定の酸素飽和度％となる動脈血の吸光度比率に応じた赤色／赤外受光レベル比Ｒ／ＩＲの受光レベル信号ＶａR／ＶａIRが得られるはずの所定発光レベル比の疑似脈波形（図１３参照）に対応した疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）が記憶される。この疑似脈所定比発光駆動テーブルに従い酸素飽和度測定確認処理（図１７参照）が行われ、現在のプローブ部１による測定酸素飽和度％との差に応じた補正係数（または補正シフト値）ｘ30が酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶される。そして、実際の被検体１０に対する酸素飽和度測定時には前記酸素飽和度補正係数ｘ30により補正が行われることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても安定した精度で酸素飽和度測定を行うことができる。なお、前記所定吸光度比率の赤色／赤外受光レベル信号ＶａR／ＶａIRが得られるはずの疑似脈波形（図１３参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、演算により発生させて脈拍測定確認処理を行う構成としてもよい。
【００３８】
さらに、記憶装置２９Ａには、現在装着中のプローブ部１に対してＬＥＤ駆動装置２７により発光駆動した積算時間ｔを記憶するためのプローブ駆動積算時間メモリ２９ｄが備えられ、このプローブ駆動積算時間ｔが予め設定されたプローブ駆動耐用時間Ｔを超えると、プローブ交換のメッセージが表示報知される。
【００３９】
外部記憶装置２９Ｂには、ＣＰＵ２５を中心とする生体信号検出処理に応じて測定された種々のデータが記憶される。
【００４０】
なお、この生体信号検出装置のＣＰＵ２５を中心とする電子回路（コンピュータ）を制御するためのプログラムは、当該ＣＰＵ２５に内蔵されたＲＯＭ、あるいは記憶装置２９Ａに記憶されるか、あるいはメモリカードなどの外部記憶装置２８Ｂに外部で書き込まれて記憶される。
【００４１】
バックライト制御装置３２は、表示部３０のバックライト３１に対する点灯，消灯の制御、及びその点灯時における点灯レベル制御を行なうもので、前記電流／電圧変換回路２２における受光動作の基準電圧（ＶREF）補正処理に伴ない、前記発光装置１１が未発光状態での受光装置１２による外来光の受光量に応じた受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれた際に、当該受光レベル信号Ｖa1により外部環境の明るさが判定され、これに応じてバックライト３１に対する点灯レベルが最適なレベルに制御される。
【００４２】
ここで、前記生体信号検出装置による被検体１０の脈拍は、プローブ部１の発光装置１１を発光駆動することにより得られる生体の脈動に応じた受光レベル信号Ｖa1，Ｖa2のピーク値（図２および図５参照）が、所定時間あたり何回カウントされるかで演算算出されて測定される。
【００４３】
次に、前記生体信号検出装置により被検体１０の動脈血酸素飽和度を測定するための原理について説明する。
【００４４】
本装置は、脈拍による動脈の血液量変動を利用することによって、動脈血酸素飽和度を測定する装置であり、採血の必要がなく、被検体１０（例えば指）に光を当てるだけで測定できるため、麻酔や集中治療の領域モニタをはじめ、各種検査，臨床研究機器として使用される。
【００４５】
血液中のヘモグロビンのうち、酸素と結合したヘモグロビンを酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ2）、酸素と結合していないヘモグロビンを還元ヘモグロビン（Ｈｂ）と呼び、この比率を％で表わしたものが酸素飽和度（ＳｐＯ2）である。
【００４６】
血液は酸素を含めば赤くなり、酸素を失えば黒くなる。よって、血液の色を見れば酸素量の評価が行なえる。体外から測定する場合、動脈流と静脈流が混ざった状態で得られてしまうが、実際に測定したいのは動脈流単独の飽和度であるので、動脈流の脈動を利用する。
【００４７】
図２は人体に光を透過させた場合の吸光度全体に対する各吸光成分の割合とその脈動に伴なう吸光度の変化状態を示す図である。
【００４８】
被検体１０に対し光を透過させた場合の光の吸収の度合いは、当然脈動成分を持っている。この脈動成分は動脈の拍動によって起こる。
【００４９】
心臓の拍動に一致して変化するのは動脈成分であり、従ってこの拍動部分の血液の色を取り出すことで、動脈血の色だけを分離して測定することが可能である。
【００５０】
すなわち、図２に示すように、血管以外の組織と静脈血による光の吸収は心拍の影響を受けないので一定なのに対し、動脈血は脈動するのでその成分による光の吸収は心拍に同期して変動する。
【００５１】
このように、動脈血による吸光が心拍に伴ない変動しているので、吸光全体から変動の不変な成分を数値的に差し引けば、人体組織や静脈血による吸光の成分は除去され、動脈血による吸光成分のみが残り、これが動脈血酸素飽和度を示すものとなる。
【００５２】
酸素を光により測定する原理は、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則と吸光による測定の原理に基づく。
【００５３】
（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ）の法則
基本：“吸光量は、入る光と溶質濃度の積に比例する”
液体に物質が溶けている溶液で、入射光Ｉinと透過光Ｉoutの比が物質の濃度と光路長に比例した分だけ減衰する。
【００５４】
Ａ＝ｌｏｇ（Ｉin／Ｉout）＝Ｅ・Ｃ・Ｄ
Ａ：吸光度 Ｃ：濃度 Ｅ：吸光係数 Ｄ：厚み
吸光係数Ｅとは、試料固有の光吸収の強さを表わす定数であり、入射光の波長に依存する。
【００５５】
ここで、厚みがΔＤだけ増加して透過光が減少し（Ｉin−ΔＩ）になったとする。これは、あたかも厚みΔＤに入射光Ｉoutが入射し（Ｉout−ΔＩ）なる透過光が得られたことに等しい。従って次式が成立する。
【００５６】
ΔＡ＝ｌｏｇ｛Ｉout／（Ｉout−ΔＩ）｝＝Ｅ・Ｃ・ΔＤ
本装置では、動脈血の脈動によって厚みの変化ΔＤが生じ、その結果吸光度がΔＡだけ変化したと考える。
【００５７】
ここで、２つの波長でΔＡを測定すると、
ΔＡ1＝Ｅ1・Ｃ・ΔＤ
ΔＡ2＝Ｅ2・Ｃ・ΔＤ
Ｅ1：波長１の動脈血の吸光係数
Ｅ2：波長２の動脈血の吸光係数
吸光度の比ΔＡ1／ΔＡ2をφとして求めると、濃度Ｃと厚みの変化ΔＤは波長によらず一定であるので、
φ＝ΔＡ1／ΔＡ2＝Ｅ1／Ｅ2
と表現される。
【００５８】
酸素飽和度Ｓとφは、１対１の関係にあることから、φが決まればＳも決定する。
【００５９】
よって、異なる２波長の光源を用い、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの比率により動脈血酸素飽和度を求めることが可能となる。
【００６０】
図３は赤色発光波長と赤外発光波長における酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンに対する吸光度の変化とその吸光度比に応じた酸素飽和度の変化を示す図であり、同図（Ａ）は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンに対する発光波長と吸光度の関係を示す図、同図（Ｂ）は赤色光Ｒと赤外光ＩＲの吸光度比Ｒ／ＩＲと酸素飽和度ＳｐＯ2との関係を示す図である。
【００６１】
図４は前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂにおける発光駆動間隔を示すタイミングチャートである。
【００６２】
図５は前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光に伴なう脈動に応じた各受光信号波形を示す図である。
【００６３】
すなわち、プローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂとは、図４に示すように、ＣＰＵ２５内のタイミング発生回路２５ｂからＬＥＤ駆動装置２７へ出力される発光タイミング制御信号に応じて時分割駆動され、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読込まれる脈動に応じた受光合成信号から分離される各発光波長毎の受光レベル信号Ｖａの比率（Ａ／Ｂ）により、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）が演算算出される。
【００６４】
この場合、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最大のタイミング、つまり、被検体１０の組織及び静脈血による固定的な吸光と共に該動脈血による吸光が最大になりフォトダイオード１２ａにおける受光量が最小となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖａが最小（図５では暗レベル最大）となるタイミングにおいて、赤色発光に伴なう受光レベル信号ＶａRと赤外発光に伴なう受光レベル信号ＶａIRとが分離され、その比率（Ａ／Ｂ）に対応した動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）が測定される。
【００６５】
なお、赤色光Ｒと赤外光ＩＲの受光レベルの比率Ｒ／ＩＲに対応する酸素飽和度（ＳｐＯ2）の規定値は、予めＲＯＭテーブル（図１６参照）として格納し測定時に対応するデータを読み出す構成としてもよいし、その都度、前記脈動に伴なう吸光度比（ΔＡ1／ΔＡ2）に基づき演算算出する構成としてもよい。
【００６６】
次に、前記構成による生体信号検出装置の一連の動作について説明する。
【００６７】
（プローブの整合（校正））
図６は前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴いプローブ駆動の基準となる発光電流対受光レベルの基準データを示す図である。この発光電流対受光レベルの基準データでは、所定の発光駆動電流（ｍＡ）の変化に対する受光レベル信号（Ｖ）の規定値と実測定値、そしてその実測値の補正係数が各アドレスに対応付けられる。
【００６８】
図７は前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴う発光電流対受光レベルの基準データに従い基準（設計通り）のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの測定値曲線とを対比して示す図である。図７における横軸は発光駆動電流値（ｍＡ）、縦軸は受光レベルの電圧値（Ｖ）である。
【００６９】
図８は前記生体信号検出装置のプローブ整合処理を示すフローチャートである。
【００７０】
このプローブ整合処理は、例えば電源の投入に伴い毎回実施され、赤色ＬＥＤ１１ａ発光の場合と赤外ＬＥＤ１１ｂ発光の場合とで２度行われる。
【００７１】
生体信号検出装置の電源が投入されると、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って図８におけるプローブ整合処理が起動される。
【００７２】
このプローブ整合処理が起動されると、まず、プローブ部１の発光装置１１に対する駆動電流Ｉが初期値“０（ｍＡ）”に設定され（ステップＡ１）、前記図６で示した発光電流対受光レベルの基準データのADDRESS“００”が指定される（ステップＡ２）。
【００７３】
すると、前記設定駆動電流Ｉ（初期値“０”）によりＬＥＤ（１１ａ又は１１ｂ）が点灯駆動され（ステップＡ３）、このとき受光装置１２から出力された受光電流ＩFに応じた受光レベル信号（Ｖa1又はＶa2）の測定値（この場合“０”）が前記基準データの指定ADD“００”に対応させて書き込まれる（ステップＡ４）。
【００７４】
すると、ＬＥＤが消灯されると共に（ステップＡ５）、前記基準データの指定ADDが＋１されてADDRESS“０１”が指定され（ステップＡ６）、ＬＥＤ駆動電流Ｉが＋５（ｍＡ）されて“５（ｍＡ）”に設定される（ステップＡ７）。
【００７５】
ここで、前記設定駆動電流Ｉが整合最大値の４０（ｍＡ）を超えたか否か判断され（ステップＡ８）、当該整合最大値の４０（ｍＡ）を超えてないと判断された場合には、前記ステップＡ７にて更新設定された設定駆動電流Ｉ（この場合“５（ｍＡ）”）によりＬＥＤが点灯駆動され（ステップＡ８→Ａ３）、このときの受光レベル信号Ｖaの測定値（この場合“０．２５”）が前記基準データの指定ADD“０１”に対応させて書き込まれる（ステップＡ４）。
【００７６】
この後、前記同様にステップＡ３〜Ａ８が繰り返されることで、前記基準データの各ADDRESS（００〜０８）で指定された発光駆動電流Ｉにそれぞれ対応するＬＥＤ点灯時の受光レベル信号Ｖaの測定値が、各対応する指定ADDに順次書き込まれる。
【００７７】
そして、ステップＡ８において、前記設定駆動電流Ｉが整合最大値の４０（ｍＡ）を超えたと判断された場合には、現在のプローブ部１を基準の発光駆動電流Ｉ（０，５，１０，…，４０ｍＡ）で点灯駆動した場合の各受光測定値が得られたことになり、前記基準データの指定ADDが“００”にリセットされる（ステップＡ８→Ａ９）。
【００７８】
ここで、プローブ部１の発光，受光動作に伴う許容誤差範囲ｙ１が設定されると共に（この場合はｙ１＝５０％）（ステップＡ１０）、補正係数ｘ１が“０”にリセットされる（ステップＡ１１）。
【００７９】
すると、前記基準データ（図６参照）における現在の指定ADD“００”に対応するところの測定値がレジスタａにセットされると共に（ステップＡ１２）、基準（設計通り）のプローブ部１である場合に得られたはずの規定値がレジスタｂにセットされ（ステップＡ１３）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが対応補正係数ｘ1としてセットされる（ステップＡ１４）。
【００８０】
すると、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる補正係数ｘ1が前記ステップＡ１０にて設定された許容誤差範囲ｙ1の範囲内か範囲外かが判断され（ステップＡ１５，Ａ１６）、許容誤差範囲ｙ1内であると判断された場合には、現在の指定ADD“００”に対応して補正係数ｘ1が書き込まれる（ステップＡ１７）。
【００８１】
すると、前記基準データの指定ADDが＋１されて更新されるのに伴い（ステップＡ１８）、当該指定ADDが最終の“０８”を超えるまで前記ステップＡ１２〜Ａ１９の処理が繰り返され（ステップＡ１９）、基準データの各アドレスADDに対応した各測定値ａ…毎の規定値ｂとの比ａ／ｂである補正係数ｘ1…が取得される。
【００８２】
そして、前記ステップＡ１９において基準データの指定ADDが最終の“０８”を超えたと判断された場合、つまり前記基準データの各アドレスADDに対応した各測定値ａ…毎の補正係数ｘ1…が全て許容誤差範囲ｙ1内であると判断された場合には、プローブ整合終了メッセージが表示部３０に表示され、前記基準データの各ADDに書き込まれた補正係数ｘ1…のうち、その平均値あるいは中間値の補正係数ｘ1が抽出されて現在のプローブ部１に対する受光レベル信号Ｖaの補正係数ｘ10として記憶装置２９Ａのプローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶される（ステップＡ２０）。
【００８３】
一方、前記ステップＡ１５，Ａ１６において、基準データのある指定ADDに対応する測定値ａに応じた補正係数ｘ1が前記許容誤差範囲ｙ1の範囲外であると判断された場合には、プローブＮＧメッセージと共に“プローブの発光面および受光面を拭いて下さい”などのガイドメッセージが表示部３０に表示される（ステップＡ２１）。
【００８４】
ここで、現在のプローブ部１の発光面および受光面の汚れがユーザによって拭かれた後に、入力装置２８のユーザ操作により再校正（整合）が指示されると（ステップＡ２２）、前記ステップＡ１からのプローブ整合処理が最初から再スタートされ、前記同様にして基準データに従った現在のプローブ部１による受光レベル信号Ｖaの実測定処理（ステップＡ１〜Ａ８）、測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ1の許容誤差（ｙ1）判断処理（ステップＡ９〜Ａ１９）、そして補正係数ｘ1の書き込み処理（ステップＡ１７）、が繰り返される。
【００８５】
そして、ステップＡ２０において、プローブ整合終了メッセージが表示部３０に表示された場合には、この後のプローブ部１の発光駆動に伴いＡ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる全ての受光レベル信号Ｖaについて、前記プローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶された補正係数ｘ10により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度の受光レベル信号Ｖaを得ることができる。
【００８６】
一方さらに、前記プローブ部１の発光面および受光面の汚れを拭き取った後の再校正（整合）処理により、再びプローブＮＧメッセージが表示される場合には、プローブ性能そのものが許容誤差範囲ｙ1を超えて低下したものとして、プローブ交換メッセージが共に表示される（ステップＡ２１）。
【００８７】
これにより、ユーザは、装着中のプローブ部１を許容誤差範囲ｙに収まる性能限界まで最大限継続して使用できるばかりか、プローブ部１の性能が一定の生体検出精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【００８８】
（脈拍測定の精度確認）
図９は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の脈拍に応じて擬似的に発光駆動するための疑似脈発光駆動テーブルを示す図である。図９では擬似的に発光駆動するための電流値と、その電流値のデータを記憶するメモリのアドレスを電流値に対応付けて表示している。
【００８９】
図１０は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴う疑似脈発光駆動テーブルに従いプローブ部１を発光駆動した場合の所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動曲線を示す図である。横軸は、擬似脈発光駆動テーブルのアドレス（ＡＤＤ）に対応する値を経過時間として示し、縦軸は、擬似的に発光駆動するための電流値を発光量として示している。
【００９０】
図１１は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（テーブル方式）を示すフローチャートである。
【００９１】
この脈拍測定確認処理は、例えば電源の投入に伴い毎回実施される前記プローブ整合処理に続いて、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って実施され、赤色ＬＥＤ１１ａ又は赤外ＬＥＤ１１ｂの何れか一方を所定の脈拍に応じて擬似的に発光駆動させる。
【００９２】
なお、この脈拍測定確認処理において、所定の脈拍を例えば１分間で６０拍とする場合には、前記疑似脈発光駆動テーブル（図９参照）において１拍の疑似脈拍となる発光駆動サイクル(ADD1-6,7-12,…)が１秒間で繰り返される。
【００９３】
図１１における脈拍測定確認処理が起動されると、まず、前記疑似脈発光駆動テーブルのアドレスADDが“１”に指定され（ステップＢ１）、この指定ADD“１”に対応するＬＥＤ駆動電流Ｉ（＝１０）によりＬＥＤが点灯駆動される（ステップＢ２，Ｂ３）。
【００９４】
すると、前記疑似脈発光駆動テーブルの指定ADDが＋１されてADD“２”が指定されると共に（ステップＢ４）、この指定ADD“２”に対応するＬＥＤ駆動電流Ｉ（＝１２）によりＬＥＤが点灯駆動される（ステップＢ５→Ｂ２，Ｂ３）。
【００９５】
この後、前記同様に疑似脈発光駆動テーブルの指定ADDが順次＋１されるのに伴い、ＬＥＤ駆動電流Ｉが所定の脈拍に応じた擬似的な脈動波形（図１０参照）に対応させて変化され、発光装置１１が繰り返し点灯駆動されるもので（ステップＢ２〜Ｂ５）、この間ＣＰＵ２５において一定時間内の受光レベル信号Ｖaのピーク値が何回カウントされるかで脈拍算出が繰り返される（ステップＢ５）。
【００９６】
そして、前記所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動に従いＣＰＵ２５において脈拍が算出されると、プローブ部１の性能のばらつきに伴う脈拍測定の許容誤差範囲ｙ2が設定されると共に（この場合はｙ2＝１０％）（ステップＢ６）、補正係数ｘ2が“０”にリセットされる（ステップＢ７）。
【００９７】
すると、前記ステップＢ５においてＣＰＵ２５にて算出された前記プローブ部１に対する疑似脈発光駆動に応じて測定された脈拍測定値がレジスタａにセットされると共に（ステップＢ８）、基準（設計通り）のプローブ部１である場合に得られたはずの前記所定の脈拍規定値（例えば６０拍）がレジスタｂにセットされ（ステップＢ９）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが脈拍補正係数ｘ2としてセットされる（ステップＢ１０）。
【００９８】
すると、この現在のプローブ部１を使用した脈拍測定値ａと所定の脈拍規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍補正係数ｘ2が前記ステップＢ６にて設定された許容誤差範囲ｙ2の範囲内か範囲外かが判断され（ステップＢ１１，Ｂ１２）、許容誤差範囲ｙ2内であると判断された場合には、脈拍測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示され、前記脈拍補正係数ｘ2が現在のプローブ部１を使用した脈拍測定の補正係数ｘ20として記憶装置２９Ａの脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶される（ステップＢ１３）。
【００９９】
一方、前記ステップＢ１１，Ｂ１２において、現在のプローブ部１を使用した脈拍測定値ａと所定の脈拍規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍補正係数ｘ2が前記許容誤差範囲ｙ2の範囲外であると判断された場合には、プローブ（脈拍測定）ＮＧメッセージと共に“プローブの発光面および受光面を拭いて下さい”などのガイドメッセージが表示部３０に表示される（ステップＢ１４）。
【０１００】
ここで、現在のプローブ部１の発光面および受光面の汚れがユーザによって拭かれた後に、入力装置２８のユーザ操作により再測定が指示されると（ステップＢ１５）、前記ステップＢ１からの脈拍測定確認処理が最初から再スタートされ、前記同様にして所定脈拍の疑似脈波形に対応した現在のプローブ部１の発光駆動に伴う脈拍測定処理（ステップＢ１〜Ｂ５）、測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ2の許容誤差（ｙ2）判断処理（ステップＢ６〜Ｂ１２）、そして脈拍補正係数ｘ2の書き込み処理（ステップＢ１０）、が繰り返される。
【０１０１】
そして、ステップＢ１３において、脈拍測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示された場合には、この後の被検体１０に対する実際の脈拍測定に伴いＣＰＵ２５にて算出された脈拍値について、前記脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶された脈拍補正係数ｘ20により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度で脈拍測定を行うことができる。
【０１０２】
一方さらに、前記プローブ部１の発光面および受光面の汚れを拭き取った後の再測定処理により、再びプローブ（脈拍測定）ＮＧメッセージが表示される場合には、現在のプローブ部１を使用した脈拍測定精度が許容誤差範囲ｙ2を超えて低下したものとして、プローブ交換メッセージが共に表示される（ステップＢ１４）。
【０１０３】
これにより、ユーザは、装着中のプローブ部１を許容誤差範囲ｙに収まる性能限界まで最大限継続して使用できるばかりか、プローブ部１の性能が一定の脈拍測定精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【０１０４】
なお、前記所定脈拍の脈動波形（図１０参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、疑似脈発光駆動テーブル（図９参照）によらず、演算により発生させて脈拍測定確認処理（図１２参照）を行う構成としてもよい。
【０１０５】
図１２は前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（演算方式）を示すフローチャートである。
【０１０６】
この演算方式の脈拍測定確認処理では、プローブ部１に対する発光駆動電流ＩをＩ＝１０からＩ＝２０まで“２”ずつ演算増加させてＬＥＤを点灯駆動する処理を、所定の脈拍に応じた一定時間毎（例えば１分間に６０拍の場合は１秒）に繰り返し行うことで（ステップＣ１〜Ｃ６）、前記同様に所定脈拍の疑似脈波形に対応した現在のプローブ部１の発光駆動に伴う脈拍測定処理を実行させる。
【０１０７】
なお、この演算方式の脈拍測定確認処理においても、ステップＢ６〜Ｂ１５に伴う測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ2の許容誤差（ｙ2）判断処理、そして脈拍補正係数ｘ2の書き込み処理は、前記テーブル方式の場合と同一の処理であり、現在のプローブ部１を使用した脈拍測定の補正係数ｘ20として記憶装置２９Ａの脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶させることができる。
【０１０８】
よってこの場合にも、被検体１０に対する実際の脈拍測定に伴いＣＰＵ２５にて算出された脈拍値について、前記脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶させた脈拍補正係数ｘ20により補正することで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度で脈拍測定を行うことができる。また、プローブ部１の性能が一定の脈拍測定精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【０１０９】
（酸素飽和度測定の精度確認）
図１３は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う所定の酸素飽和度％となる動脈血吸光度比率に応じた所定発光レベル比Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動曲線を示す図である。横軸は、擬似脈所定比発光駆動テーブルのアドレス（ＡＤＤ）に対応する値を経過時間として示し、縦軸は、擬似的に発光駆動するための電流値を発光量として示している。
【０１１０】
図１４は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の酸素飽和度％となる発光レベル比Ｒ／ＩＲで擬似的に発光駆動するための疑似脈所定比発光駆動テーブルを示す図である。この疑似脈所定比発光駆動テーブルでは、所定発光レベル比Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応する赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂそれぞれの発光駆動電流（ｍＡ）が各アドレスに対応付けられてセットされる。
【０１１１】
図１５は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う疑似脈波形での発光駆動による発光レベル比Ｒ／ＩＲの変化に応じた酸素飽和度測定の規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の酸素飽和度測定の測定値曲線とを対比して示す図である。横軸に発光レベル比Ｒ／ＩＲを、縦軸に酸素飽和度％を示す。
【０１１２】
図１６は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲに対応した酸素飽和度の規定値と各対応した測定値およびその補正係数ｘ3を示すテーブルである。このテーブルでは、動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲの変化に対する酸素飽和度％の規定値と実測定値、そしてその実測値の補正係数が各アドレスに対応付けられる。
【０１１３】
図１７は前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理を示すフローチャートである。
【０１１４】
この酸素飽和度測定確認処理は、例えば電源の投入に伴い毎回実施される前記プローブ整合処理および脈拍測定確認処理に続いて、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って実施される。
【０１１５】
なお、この酸素飽和度測定確認処理では、赤色光Ｒと赤外光ＩＲによる動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲに応じた疑似脈波形に対応する発光比率でプローブ部１を発光駆動し、測定された酸素飽和度と規定値との比（差）から該酸素飽和度の測定補正係数ｘ3を得るものである。
【０１１６】
図１７における酸素飽和度測定確認処理が起動されると、まず、発光比率Ｒ／ＩＲの更新間隔をｚ（＝０．２）とし、図１６におけるテーブルのアドレス(ADR)を“００”に指定する（ステップＤ１）。
【０１１７】
また、測定確認初期の発光比率Ｒ／ＩＲを“３．６”に設定し（ステップＤ２）、この設定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）に対応した疑似脈波形を得るための疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）が生成されてその先頭アドレス(ADD=1)が指定される（ステップＤ３）。
【０１１８】
すると、前記設定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）に対応して生成した疑似脈所定比発光駆動テーブルに従い、当該所定発光比率Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動電流Ｉの変化により赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光駆動が行われ（ステップＤ４〜Ｄ７）、この間ＣＰＵ２５において赤色発光時の受光レベル信号ＶaRと赤外発光時の受光レベル信号ＶaIRとに応じた酸素飽和度の算出が繰り返される（ステップＤ７）。
【０１１９】
そして、前記所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）の疑似脈波形に対応した発光駆動に従いＣＰＵ２５において酸素飽和度が算出されると、プローブ部１の性能のばらつきに伴う酸素飽和度測定の許容誤差範囲ｙ3が設定されると共に（この場合はｙ3＝１０％）（ステップＤ８）、補正係数ｘ3が“０”にリセットされる（ステップＤ９）。
【０１２０】
すると、前記ステップＤ７においてＣＰＵ２５にて算出された前記プローブ部１に対する所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）での疑似脈発光駆動に応じて測定された酸素飽和度がレジスタａにセットされると共に（ステップＤ１０）、動脈血吸光度比Ｒ／ＩＲ（＝３．６）である場合の酸素飽和度の規定値がレジスタｂにセットされ（ステップＤ１１）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが酸素飽和度補正係数ｘ3としてセットされる（ステップＤ１２）。
【０１２１】
すると、この現在のプローブ部１を使用した所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）での酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる酸素飽和度補正係数ｘ3が前記ステップＤ８にて設定された許容誤差範囲ｙ3の範囲内か範囲外かが判断され（ステップＤ１３，Ｄ１４）、許容誤差範囲ｙ3内であると判断された場合には、現在のテーブル指定ADR“００”（図１６参照）に対応して該補正係数ｘ3が書き込まれる（ステップＤ１５）。
【０１２２】
すると、この所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）での酸素飽和度測定確認に対応するプローブＯＫ判定メッセージが表示部３０に経過表示されると共に（ステップＤ１６）、次の所定発光比率Ｒ／ＩＲが−ｚ（＝０．２）されて“３．４”に更新され（ステップＤ１７）、前記テーブル指定ADR“００”が＋１されて“０１”に更新される（ステップＤ１８）。
【０１２３】
すると、前記ステップＤ１７にて更新設定された次の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）が、この酸素飽和度測定確認処理における最小の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝０．４）より低下して設定されたか否か判断され（ステップＤ１９）、当該最小の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝０．４）より低下してないと判断された場合には、前記ステップＤ３〜Ｄ７の処理が繰り返される。
【０１２４】
つまり、更新設定された発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）に対応して生成した疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）に従い、当該所定発光比率Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動電流Ｉの変化により赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光駆動が行われ（ステップＤ４〜Ｄ７）、この間ＣＰＵ２５において赤色発光時の受光レベル信号ＶaRと赤外発光時の受光レベル信号ＶaIRとに応じた酸素飽和度の算出が繰り返される（ステップＤ７）。
【０１２５】
そして、前記更新された所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）の疑似脈波形に対応した発光駆動に従いＣＰＵ２５において酸素飽和度が算出されると、前回同様にプローブ部１の性能のばらつきに伴う酸素飽和度測定の許容誤差範囲ｙ3が設定され（ステップＤ８）、補正係数ｘ3が“０”にリセットされる（ステップＤ９）。
【０１２６】
そして、前記ステップＤ７においてＣＰＵ２５にて算出された前記プローブ部１に対する所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）での疑似脈発光駆動に応じて測定された酸素飽和度がレジスタａにセットされると共に（ステップＤ１０）、動脈血吸光度比Ｒ／ＩＲ（＝３．４）である場合の酸素飽和度の規定値がレジスタｂにセットされ（ステップＤ１１）、この測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂが酸素飽和度補正係数ｘ3としてセットされる（ステップＤ１２）。
【０１２７】
すると、この現在のプローブ部１を使用した更新後の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．４）での酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる酸素飽和度補正係数ｘ3が前記許容誤差範囲ｙ3の範囲内か範囲外かが再び判断され（ステップＤ１３，Ｄ１４）、許容誤差範囲ｙ3内であると判断された場合には、現在のテーブル指定ADR“０１”（図１６参照）に対応して当該補正係数ｘ3が書き込まれる（ステップＤ１５）。
【０１２８】
すなわち、前記ステップＤ３〜Ｄ１９の処理が繰り返し行われることで、所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）からＲ／ＩＲ（＝０．４）まで、その更新間隔ｚ（＝０．２）毎に更新設定されながら、各所定発光比率Ｒ／ＩＲ…での酸素飽和度測定結果ａと規定値ｂとの比ａ／ｂからなる酸素飽和度補正係数ｘ3が求められ、予め設定された許容誤差範囲ｙ3の範囲内であることが確認され、図１６におけるテーブルの各対応する指定ADRに当該補正係数ｘ3が順次セットされる。
【０１２９】
この後、ステップＤ１９において、更新された次の所定発光比率Ｒ／ＩＲがこの酸素飽和度測定確認処理における最小の所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝０．４）より低下して設定されたと判断された場合、つまり、所定発光比率Ｒ／ＩＲ（＝３．６）からＲ／ＩＲ（＝０．４）までの各発光比率Ｒ／ＩＲ…でのプローブ駆動に対応した各酸素飽和度測定値とその既定値との比からなる全ての酸素飽和度補正係数ｘ3…について許容誤差範囲ｙ3の範囲内であると判断された場合には、酸素飽和度測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示され、前記テーブルの各ADRに書き込まれた補正係数ｘ3…のうち、その平均値あるいは中間値あるいは代表的な酸素飽和度既定値（＝５０，８０％など）での補正係数ｘ3が抽出されて現在のプローブ部１を使用した酸素飽和度測定の補正係数ｘ30として記憶装置２９Ａの酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶される（ステップＤ２０）。
【０１３０】
一方、前記ステップＤ１３，Ｄ１４において、ある所定発光比率Ｒ／ＩＲでのプローブ駆動時に対応する酸素飽和度測定値ａに応じた補正係数ｘ3が前記許容誤差範囲ｙ3の範囲外であると判断された場合には、プローブ（酸素飽和度測定）ＮＧメッセージと共に“プローブの発光面および受光面を拭いて下さい”などのガイドメッセージが表示部３０に表示される（ステップＤ２１）。
【０１３１】
ここで、現在のプローブ部１の発光面および受光面の汚れがユーザによって拭かれた後に、入力装置２８のユーザ操作により再測定が指示されると（ステップＤ２２）、前記ステップＤ１からの酸素飽和度測定確認処理が最初から再スタートされ、前記同様にして所定発光比率Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した現在のプローブ部１の発光駆動に伴う酸素飽和度測定処理（ステップＤ１〜Ｄ７）、測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂに応じた補正係数ｘ3の許容誤差（ｙ3）判断処理（ステップＤ８〜Ｄ１４）、そして酸素飽和度補正係数ｘ3の書き込み処理（ステップＤ１５）、が繰り返される。
【０１３２】
そして、ステップＤ２０において、酸素飽和度測定ＯＫメッセージが表示部３０に表示された場合には、この後の被検体１０に対する実際の酸素飽和度の測定に伴いＣＰＵ２５にて算出された酸素飽和度について、前記酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶された酸素飽和度補正係数ｘ30により補正されることで、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても安定した精度で酸素飽和度の測定を行うことができる。
【０１３３】
一方さらに、前記プローブ部１の発光面および受光面の汚れを拭き取った後の再測定処理により、再びプローブ（酸素飽和度測定）ＮＧメッセージが表示される場合には、現在のプローブ部１を使用した酸素飽和度の測定精度が許容誤差範囲ｙ3を超えて低下したものとして、プローブ交換メッセージが共に表示される（ステップＤ２１）。
【０１３４】
これにより、ユーザは、装着中のプローブ部１を許容誤差範囲ｙに収まる性能限界まで最大限継続して使用できるばかりか、プローブ部１の性能が一定の酸素飽和度測定精度を維持できない使用不能なレベルにまで低下した場合には、速やかにプローブ交換が必要であることを容易に知ることができる。
【０１３５】
なお、この酸素飽和度測定確認処理では、所定の発光比率Ｒ／ＩＲでプローブ駆動した場合の酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの比率ａ／ｂを酸素飽和度補正係数ｘ3として取得（図１７（ステップＤ１５））したが、酸素飽和度測定値ａと規定値ｂとの差ａ−ｂを酸素飽和度補正（シフト）係数として取得し、酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶させてもよい。
【０１３６】
また、前記所定吸光度比率の赤色／赤外受光レベル信号ＶａR／ＶａIRが得られるはずの脈動波形（図１３参照）に対応したＬＥＤ発光駆動信号を、疑似脈所定比発光駆動テーブル（図１４参照）によらず、演算により発生させて酸素飽和度測定確認処理を行う構成としてもよい。
【０１３７】
（プローブ交換時期監視）
この生体信号検出装置において、電源が投入された状態では、例えば一定時間毎に記憶装置２９Ａのプローブ駆動積算時間メモリ２９ｄに積算記憶されている現在装着中のプローブ部１に対する駆動積算時間ｔが読み出され、予め設定されたプローブ駆動耐用時間Ｔを超えたか否か監視される。
【０１３８】
このプローブ駆動積算時間ｔがプローブ駆動耐用時間Ｔを超えた場合には、“プローブ交換時期です”などのガイドメッセージが表示される。
【０１３９】
これにより、ユーザは、プローブ交換時期を目安として容易に知ることができる。
【０１４０】
次に、実際の被検体（生体）１０に対して脈拍測定および酸素飽和度測定を行う場合の動作について説明する。
【０１４１】
図１８は前記生体信号検出装置による被検体（生体）１０に対する生体信号検出処理を示すフローチャートである。
【０１４２】
プローブ部１における発光装置１１と受光装置１２との間に被検体１０を挟み込み、入力装置２８に備えられる測定開始キーを操作すると、ＣＰＵ２５の内部ＲＯＭあるいは記憶装置２９Ａあるいは外部記憶装置２９Ｂに記憶されているシステムプログラムに従って図１８における生体信号検出処理が起動される。
【０１４３】
（外来光影響除去）
この生体信号検出処理が起動されると、まず、発光装置１１の未発光時における増幅回路２３を介した側の受光レベル信号Ｖa1、つまり、被検体１０を通した透過光の受光以前でもプローブ部１の設置環境に応じた受光装置１２での外来光の受光動作に伴ない増幅回路２３によりＮ倍されてＡ／Ｄ変換回路２４から出力される受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれる（ステップＳ１）。
【０１４４】
すると、このＣＰＵ２５に読み込まれた発光装置１１の未発光時における増幅側受光レベル信号Ｖa1がＮ倍にした受光動作の基準電圧（Ｎ・ＶREF）と等しいか否か、つまり、電圧／電流変換回路２２から出力される受光装置１２での受光動作に応じた出力電圧が、予め設定された基準電圧ＶREFとなっているか否か判断される（ステップＳ２）。
【０１４５】
ここで、前記プローブ部１の設置環境に応じた外来光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光されていることで、その受光電流ＩFの上昇に応じ電流／電圧変換回路２２からの出力電圧が前記基準電圧ＶREFからシフトし、これにより前記ＣＰＵ２５に読み込まれた増幅側の受光レベル信号Ｖa1が基準電圧（Ｎ・ＶREF）に等しくないと判断されると、その差（シフト量）であるＶｂ（＝Ｎ・ＶREF−Ｖa1）が算出されて電圧制御回路２６へ出力される（ステップＳ２→Ｓ３）。
【０１４６】
すると、この電圧制御回路２６から前記Ｖｂを前記増幅率Ｎで割った電流／電圧変換回路２２における実シフト値Ｖｂ／ＮをＶREFに加算した電圧が、基準電圧（ＶREF＋Ｖｂ／Ｎ）として電流／電圧変換回路２２に与えられる（ステップＳ４）。
【０１４７】
こうして、増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1に基づく第１段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御により、前記被検体１０を挟み込んだ状態で受光装置１２に対し外来光が受光されていても、発光装置１１の未発光時における増幅側受光レベル信号Ｖa1がＮ倍にした受光動作の基準電圧（Ｎ・ＶREF）と等しく設定されたと判断されると、さらに同様に、プローブ部１の発光装置１１が未発光状態での電流／電圧変換回路２２の動作点基準電圧ＶREFとなるべきそのままの受光レベル信号Ｖa2が、ＣＰＵ２５において読み込まれる（ステップＳ１，Ｓ２→Ｓ５）。
【０１４８】
そして、前記ＣＰＵ２５に読み込まれた受光レベル信号Ｖa2と基準電圧ＶREFとが一致しないと判断された場合には、その差（シフト量）であるＶｂ（＝ＶREF−Ｖa2）が算出されて電圧制御回路２６へ出力される（ステップＳ６→Ｓ７）。
【０１４９】
すると、この電圧制御回路２６から前記電流／電圧変換回路２２における実シフト値ＶｂをＶREFに加算した電圧が、基準電圧（ＶREF ＋Ｖｂ）として電流／電圧変換回路２２に与えられる（ステップＳ８）。
【０１５０】
こうして、電流／電圧変換回路２２からのそのままの受光レベル信号Ｖa2に基づく第２段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御により、前記被検体１０を挟み込んだ状態で受光装置１２に対し外来光が受光されていても、発光装置１１の未発光時における受光レベル信号Ｖa2が受光動作の基準電圧（ＶREF）と等しく設定されたと判断されると、ステップＳ９〜Ｓ１６における発光レベルの制御処理に移行される（ステップＳ５，Ｓ６→Ｓ９）。
【０１５１】
このように、被検体１０を挟み込んだ状態で、増幅回路２３を介した受光レベル信号Ｖa1とそのままの受光レベル信号Ｖa2とに基づく２段階の電流／電圧変換回路２２に対する動作点基準電圧ＶREFの補正制御を行なうことにより、前記受光装置１２に対し外来光が受光されても、電流／電圧変換回路２２における動作点基準電圧ＶREFを高精度に一定に設定することができる。
【０１５２】
（被検体個体差影響除去）
前記ステップＳ１〜Ｓ８における動作点基準電圧ＶREFの補正制御が行なわれ、外来光の影響が除去されると、被検体１０の光透過率の個体差の影響を除去するためステップＳ９〜Ｓ１６における発光レベルの制御処理に移行され、まず、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａから所定初期レベルの赤色発光駆動用の発光電流制御信号がＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力され、赤色発光駆動回路２７ａによりプローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａが所定初期レベルの発光量で点灯される（ステップＳ９）。
【０１５３】
すると、被検体１０を通した赤色発光の透過光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光され、このフォトダイオード１２ａから出力される受光電流ＩF に応じて、電流／電圧変換回路２２からは前記基準電圧ＶREFから受光量分シフトした受光電圧信号が出力されるもので、これに対応してＡ／Ｄ変換回路２４から出力される受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれ、当該赤色発光の透過光に応じた受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しいか否か判断される（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【０１５４】
ここで、例えば前記プローブ部１に挟み込んだ被検体１０である指が非常に太いことでその光の透過率が極めて低く、赤色透過光の受光動作により得られる前記基準電圧ＶREFからのシフト量が非常に小さいことで、これに対応する受光レベル信号Ｖa1は所定の受光レベルより大幅に小さいと判断されると、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａからＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力されている赤色発光駆動用の発光電流制御信号により、赤色発光駆動回路２７ａからの赤色ＬＥＤ１１ａに対する発光駆動電流が増加制御される（ステップＳ１１→Ｓ１２）。
【０１５５】
こうして、赤色ＬＥＤ１１ａによる発光量が増加されるのに伴ない、被検体１０を通した赤色透過光の受光装置１２における受光量も増大され、前記Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しくなったと判断されると、続いて同様に、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａから所定初期レベルの赤外発光駆動用の発光電流制御信号がＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力され、赤外発光駆動回路２７ｂによりプローブ部１の発光装置１１における赤外ＬＥＤ１１ｂが所定初期レベルの発光量で点灯される（ステップＳ１０，Ｓ１１→Ｓ１３）。
【０１５６】
すると、被検体１０を通した赤外発光の透過光が受光装置１２のフォトダイオード１２ａに受光され、このフォトダイオード１２ａから出力される受光電流ＩF に応じて、電流／電圧変換回路２２からは前記基準電圧ＶREFから受光量分シフトした受光電圧信号が出力されるもので、これに対応してＡ／Ｄ変換回路２４から出力される受光レベル信号Ｖa1がＣＰＵ２５に読み込まれ、当該赤外発光の透過光に応じた受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しいか否か判断される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【０１５７】
ここで、例えば前記同様にプローブ部１に挟み込んだ被検体１０である指が非常に太いことでその光の透過率が極めて低く、赤外透過光の受光動作により得られる前記基準電圧ＶREFからのシフト量も非常に小さいことで、これに対応する受光レベル信号Ｖa1は所定の受光レベルより大幅に小さいと判断されると、ＣＰＵ２５の発光電流制御回路２５ａからＬＥＤ駆動装置２７の定電流回路２７ｃへ出力されている赤外発光駆動用の発光電流制御信号により、赤外発光駆動回路２７ｂからの赤外ＬＥＤ１１ｂに対する発光駆動電流が増加制御される（ステップＳ１５→Ｓ１６）。
【０１５８】
こうして、赤外ＬＥＤ１１ａによる発光量が増加されるのに伴ない、被検体１０を通した赤外透過光の受光装置１２における受光量も増大され、前記Ａ／Ｄ変換回路２４からＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖa1が適正な測定処理を行なうために必要なレンジ範囲の所定の受光レベルに等しくなったと判断されると、前述の脈拍測定および動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）の測定原理に従った測定処理に移行される（ステップＳ１４，Ｓ１５→Ｓ１７）。
【０１５９】
すなわち、これ以降継続的に交互発光駆動される赤色ＬＥＤ１１ａからの赤色光と赤外ＬＥＤ１１ｂからの赤外光とに対応する各透過光の受光レベル信号Ｖa1(R)とＶa1(IR)が順次読み込まれ、まず、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最大となるタイミング、つまり、該動脈血による吸光が最大となり、フォトダイオード１２ａにおける受光量が最小となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖａが最小（図５では暗レベル最大）となるタイミングが一定時間毎に繰り返しカウントされて脈拍が演算算出される。
【０１６０】
この際、脈拍測定値は、記憶装置２９Ａの脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶されている脈拍測定補正係数ｘ20により補正された値として、外部記憶装置２９Ｂに記憶され、表示部３０に表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても、安定した精度で脈拍の測定結果を得ることができる。
【０１６１】
また、前記同様に、被検体１０に対する動脈血の流れ込みが最大となるタイミング、つまり、該動脈血による吸光が最大となり、フォトダイオード１２ａにおける受光量が最小となってＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖａが最小（図５では暗レベル最大）となるタイミングにおいて、この赤色光と赤外光による受光レベル信号Ｖa1(R)，Ｖa1(IR)の比として得られる被検体１０における吸光度の比率（Ａ／Ｂ）に基づき動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2）が演算算出される。
【０１６２】
この際、動脈血酸素飽和度の測定値は、記憶装置２９Ａの酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶されている酸素飽和度補正係数ｘ30により補正された値として、外部記憶装置２９Ｂに記憶され、表示部３０に表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能に多少のばらつきがあっても、安定した精度で酸素飽和度の測定結果を得ることができる。
【０１６３】
したがって、前記構成の生体信号検出装置によれば、例えば電源投入時において、現在装着中のプローブ部１の発光装置１１を所定の発光駆動電流で発光駆動した場合に受光装置１２から出力される受光電流ＩFに応じてＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaの測定値ａと、基準（設計通り）のプローブ部１を対象とした場合にＣＰＵ２５に読み込まれるはずの予め記憶された受光レベル信号Ｖaの規定値ｂとの比ａ／ｂを、プローブ受光量補正係数ｘ10としてプローブ受光量補正係数メモリ２９ａに記憶させ、これ以後ＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaは前記プローブ受光量の補正係数ｘ10により補正されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、安定した受光レベル信号Ｖaを得て、高精度な生体測定を維持することができる。
【０１６４】
また、前記受光レベル信号Ｖaの測定値ａと規定値ｂとの比ａ／ｂであるプローブ受光量補正係数ｘ1が予め設定された許容誤差範囲ｙ1を超えた場合には、プローブＮＧメッセージをプローブ発光面／受光面の拭き取りメッセージと共に表示部３０に表示させるので、プローブ部１を最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１６５】
また、前記構成の生体信号検出装置によれば、例えば電源投入時において、現在装着中のプローブ部１の発光装置１１を所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動電流で発光駆動した場合に受光装置１２から出力される受光電流ＩFに応じてＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaに基づき演算算出された脈拍の測定値ａと、前記所定脈拍の規定値ｂとの比ａ／ｂを、脈拍測定補正係数ｘ20として脈拍測定補正係数メモリ２９ｂに記憶させ、この後、実際の被検体（生体）１０をプローブ部１に挟み込んで行う脈拍測定の際には、その測定脈拍値は前記脈拍測定補正係数ｘ20により補正されて結果表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、高精度な脈拍測定を維持することができる。
【０１６６】
また、前記所定脈拍の脈動波形に対応したプローブ駆動による脈拍測定値ａとその所定脈拍である規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍測定補正係数ｘ2が予め設定された許容誤差範囲ｙ2を超えた場合には、プローブＮＧメッセージをプローブ発光面／受光面の拭き取りメッセージと共に表示部３０に表示させるので、プローブ部１を脈拍測定精度を維持しつつも最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１６７】
また、前記構成の生体信号検出装置によれば、例えば電源投入時において、現在装着中のプローブ部１の発光装置１１における赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂとを、所定の酸素飽和度の疑似脈波形に対応した赤色／赤外発光比Ｒ／ＩＲの駆動電流で発光駆動した場合に、受光装置１２から出力される受光電流ＩFに応じてＣＰＵ２５に読み込まれる受光レベル信号Ｖaに基づき演算算出された酸素飽和度の測定値ａと、前記所定の酸素飽和度の規定値ｂとの比（または差）ａ／ｂ（ａ−ｂ）を、酸素飽和度補正係数ｘ30として酸素飽和度補正係数メモリ２９ｃに記憶させ、この後、実際の被検体（生体）１０をプローブ部１に挟み込んで行う酸素飽和度測定の際には、その測定された酸素飽和度は前記酸素飽和度補正係数ｘ30により補正されて結果表示されるので、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、高精度な酸素飽和度測定を維持することができる。
【０１６８】
また、前記所定酸素飽和度の疑似脈波形に対応したプローブ駆動による酸素飽和度測定値ａとその所定酸素飽和度である規定値ｂとの比ａ／ｂからなる脈拍測定補正係数ｘ3が予め設定された許容誤差範囲ｙ3を超えた場合には、プローブＮＧメッセージをプローブ発光面／受光面の拭き取りメッセージと共に表示部３０に表示させるので、プローブ部１を酸素飽和度測定精度を維持しつつも最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１６９】
なお、前記実施形態における生体信号検出装置では、プローブ部１を、発光装置１１により発光される光を被検体１０に透過させ、その透過光を受光装置１２で受光するものとして構成したが、同発光装置１１により発光される光を被検体１０に反射させ、その反射光を受光装置１２で受光するものとして構成してもよい。このような被検体反射光受光型のプローブ部とした生体信号検出装置であっても、前記実施形態と全く同様のプローブ整合処理および脈拍測定確認処理および酸素飽和度測定確認処理を行なうことにより、プローブ部１の交換や経時変化に伴いプローブ性能にばらつきがあっても、測定精度を維持しつつ最大限長く使用でき、しかも交換時期を容易に知ることができる。
【０１７０】
なお、前記実施形態において記載した生体信号検出装置によるプローブ校正や生体測定の手法、すなわち、図８のフローチャートに示すプローブ整合（校正）処理、図１１のフローチャートに示す脈拍測定確認処理（テーブル方式）、図１２のフローチャートに示す脈拍測定確認処理（演算方式）、図１７のフローチャートに示す酸素飽和度測定確認処理、図１８のフローチャートに示す被検体（生体）１０に対する生体信号検出処理等の各手法は、何れもコンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記録媒体（２９Ｂ）に格納して配布することができる。そして、プローブ部１に対する発光駆動機能および受光信号入力機能を備えた種々のコンピュータ機器は、この外部記録媒体（２９Ｂ）に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記実施形態において説明したプローブ校正機能や生体測定機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。
【０１７１】
なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。
【０１７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る第１の生体信号検出装置によれば、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数が算出され、この算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルが補正されて被検体の状態が測定されるので、プローブ性能のばらつきが校正されて被検体の状態測定が行われるようになる。
【０１７３】
また、本発明に係る第２の生体信号検出装置によれば、プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルが信号レベル測定手段により測定され、この測定された受光信号の信号レベルに基づき状態測定手段により被検体の状態が測定されるもので、発光駆動手段によりプローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数が算出され、この算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値が補正されるので、プローブ性能のばらつきがあっても状態測定の測定精度が維持されるようになる。
【０１７４】
よって、プローブ毎の性能のばらつきや多少の性能低下にも影響を受けることなく、常に安定した測定結果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る生体信号検出装置の電子回路の構成を示すブロック図。
【図２】人体に光を透過させた場合の吸光度全体に対する各吸光成分の割合とその脈動に伴なう吸光度の変化状態を示す図。
【図３】赤色発光波長と赤外発光波長における酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンに対する吸光度の変化とその吸光度比に応じた酸素飽和度の変化を示す図であり、同図（Ａ）は酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンに対する発光波長と吸光度の関係を示す図、同図（Ｂ）は赤色光Ｒと赤外光ＩＲの吸光度比Ｒ／ＩＲと酸素飽和度ＳｐＯ2との関係を示す図。
【図４】前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂにおける発光駆動間隔を示すタイミングチャート。
【図５】前記生体信号検出装置の赤色ＬＥＤ１１ａと赤外ＬＥＤ１１ｂの発光に伴なう脈動に応じた各受光信号波形を示す図。
【図６】前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴いプローブ駆動の基準となる発光電流対受光レベルの基準データを示す図。
【図７】前記生体信号検出装置のプローブ整合処理に伴う発光電流対受光レベルの基準データに従い基準（設計通り）のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の受光レベルの測定値曲線とを対比して示す図。
【図８】前記生体信号検出装置のプローブ整合処理を示すフローチャートである。
【図９】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の脈拍に応じて擬似的に発光駆動するための疑似脈発光駆動テーブルを示す図。
【図１０】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理に伴う疑似脈発光駆動テーブルに従いプローブ部１を発光駆動した場合の所定脈拍の脈動波形に対応した発光駆動曲線を示す図。
【図１１】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（テーブル方式）を示すフローチャート。
【図１２】前記生体信号検出装置の脈拍測定確認処理（演算方式）を示すフローチャート。
【図１３】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う所定の酸素飽和度％となる動脈血吸光度比率に応じた所定発光レベル比Ｒ／ＩＲの疑似脈波形に対応した発光駆動曲線を示す図。
【図１４】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴いプローブ部１を所定の酸素飽和度％となる発光レベル比Ｒ／ＩＲで擬似的に発光駆動するための疑似脈所定比発光駆動テーブルを示す図。
【図１５】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う疑似脈波形での発光駆動による発光レベル比Ｒ／ＩＲの変化に応じた酸素飽和度測定の規定値曲線と現在のプローブ部１を対象として発光駆動した場合の酸素飽和度測定の測定値曲線とを対比して示す図。
【図１６】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理に伴う動脈血の吸光度比Ｒ／ＩＲに対応した酸素飽和度の規定値と各対応した測定値およびその補正係数ｘ3を示すテーブル。
【図１７】前記生体信号検出装置の酸素飽和度測定確認処理を示すフローチャート。
【図１８】前記生体信号検出装置による被検体（生体）１０に対する生体信号検出処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ …プローブ部
１０ …被検体（生体）
１１ …発光装置
１１ａ…赤色ＬＥＤ
１１ｂ…赤外ＬＥＤ
１２ …受光装置
１２ａ…フォトダイオード
２ …システム部
２１ …増幅回路（電流アンプ）
２２ …電流／電圧変換回路
２３ …増幅回路（電圧アンプ）
２４ …Ａ／Ｄ変換回路
２５ …ＣＰＵ
２５ａ…発光電流制御回路
２５ｂ…タイミング発生回路
２６ …電圧制御回路
２６ａ…Ｄ／Ａ変換回路
２７ …ＬＥＤ駆動装置
２７ａ…赤色ＬＥＤ駆動回路
２７ｂ…赤外ＬＥＤ駆動回路
２８ …入力装置
２９Ａ…記憶装置
２９ａ…プローブ受光量補正係数メモリ（ｘ10）
２９ｂ…脈拍測定補正係数メモリ（ｘ20）
２９ｃ…酸素飽和度補正係数メモリ（ｘ30）
２９ｄ…プローブ駆動積算時間メモリ（ｔ）
２９Ｂ…外部記憶装置
３０ …表示部
３１ …バックライト
３２ …バックライト制御装置
３３ …出力装置（コネクタ）
Ｖa(R)…赤色透過光受光信号
Ｖa(IR) …赤外透過光受光信号
Claims (8)
- 発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、
このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段と、
この発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、
前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数を算出する補正係数算出手段と、
この補正係数算出手段により算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルを補正し前記被検体の状態を測定する状態測定手段と、
を備えたことを特徴とする生体信号検出装置。 - さらに、
前記補正係数算出手段により算出された信号レベルの補正係数が予め設定された許容誤差範囲を超えた場合に前記プローブに関する情報を出力するプローブ情報出力手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の生体信号検出装置。 - 発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、
このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段と、
この発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、
この信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルに基づき前記被検体の状態を測定する状態測定手段と、
前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、前記状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
この補正係数算出手段により算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値を補正する状態測定値補正手段と、
を備えたことを特徴とする生体信号検出装置。 - さらに、
前記補正係数算出手段により算出された状態測定値の補正係数が予め設定された許容誤差範囲を超えた場合に前記プローブに関する情報を出力するプローブ情報出力手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の生体信号検出装置。 - 前記プローブに関する情報は、プローブの汚れおよび交換に関する情報のうちの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の生体信号検出装置。
- 前記被検体の状態は、脈拍および酸素飽和度のうちの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
- 発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段とを備えた生体信号検出装置のコンピュータを制御するための生体信号検出装置の校正処理プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段、
前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の発光駆動レベルで駆動した際に、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルと前記所定の発光駆動レベルに応じた規定の信号レベルとに基づき当該測定された信号レベルの補正係数を算出する補正係数算出手段、
この補正係数算出手段により算出された信号レベルの補正係数に基づき、前記信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルを補正し前記被検体の状態を測定する状態測定手段、
として機能させるようにしたコンピュータ読み込み可能な生体信号検出装置の校正処理プログラム。 - 発光手段とこの発光手段により発光される光を被検体に照射することにより得られる被検体からの光を受光する受光手段とを有するプローブと、このプローブの発光手段を駆動する発光駆動手段とを備えた生体信号検出装置のコンピュータを制御するための生体信号検出装置の校正処理プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を駆動した際に、当該プローブの受光手段から出力される受光信号の信号レベルを測定する信号レベル測定手段、
この信号レベル測定手段により測定された受光信号の信号レベルに基づき前記被検体の状態を測定する状態測定手段、
前記発光駆動手段により前記プローブの発光手段を所定の被検体の状態に応じた疑似脈波形に対応する発光駆動レベルで駆動した際に、前記状態測定手段により測定された状態測定値と前記所定の被検体の状態とに基づき当該測定された状態測定値の補正係数を算出する補正係数算出手段、
この補正係数算出手段により算出された状態測定値の補正係数に基づき、前記状態測定手段により測定された状態測定値を補正する状態測定値補正手段、
として機能させるようにしたコンピュータ読み込み可能な生体信号検出装置の校正処理プログラム。
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