JP3845776B2 - 血中吸光物質濃度測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体組織内の吸光物質を算定する測定装置を備えた生体組織内の血中吸光物質濃度検出装置、すなわち血中吸光物質濃度測定装置の検査システムに係り、特に生体組織に対して近接ないし当接するためのプローブの機能および前記検出装置本体の機能について、それぞれ正常または異常状態を確認することができる自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、生体組織内の吸光物質濃度検出装置として、例えば動脈血の酸素飽和度等を測定することができる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、脈拍による動脈の血液量変動を利用することによって、連続的にしかも無侵襲に動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2 ）を測定する装置として知られている。
【０００３】
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としたものであり、指等の比較的薄い生体組織部位に光を当てて、透過してきた光の強さ（光電脈波）を記録するように構成したものである。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。従って、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。
【０００４】
そこで、一般的に、パルスオキシメータは、図８に示すように、患者に装着するプローブ１０と、測定装置本体２０とによって構成されている。前記プローブ１０には、発光部１２と受光部１４とが設けられ、これらの発光部１２と受光部１４とは、その間に指１６等の測定部位（生体組織）を挟み得るように構成配置されている。そして、発光部１２には、発光波長が６６０ｎｍ（赤色系）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１４にはフォトダイオードＰＤが用いられている。
【０００５】
前記２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、測定装置本体２０に設けられたタイミング発生回路２２により設定された所定のタイミングにより、発光ダイオード駆動回路２３を介してそれぞれ交互に発光する。
【０００６】
このようにして、発光部１２の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２からそれぞれ交互に出力され、指１６等の組織を透過して受光部１４に到達した各波長（６６０ｎｍ、９４０ｎｍ）の光の強度は、フォトダイオードＰＤによって電流に変換される。さらに、測定装置本体２０に設けられた電流／電圧変換器２４により電圧に変換されると共に、復調器２５により各波長の透過光信号に分離される。
【０００７】
そして、前記復調器２５で得られた２つの透過光信号から、各波長の吸光度の脈波成分検出器２６ａ、２６ｂによりそれぞれ各吸光度の脈波成分は（ΔＡ660 、ΔＡ940 ）を取り出し、吸光度比算出器２７により前記吸光度の比Φ（＝ΔＡ660 ／ΔＡ940 ）を算出し、さらに酸素飽和度換算器２８により酸素飽和度Ｓ〔＝ｆ（Φ）〕が換算される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したパルスフォトメトリ式の、例えばパルスオキシメータ等の血中吸光物質濃度測定装置は、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、従来より生体信号モニタ装置に採用され、広く普及している。
【０００９】
しかるに、前述した構成からなる血中吸光物質濃度測定装置においては、生体信号モニタ装置として使用する場合、前記装置が適正な状態で動作していることの確認を行えることが、患者の生命を常に安全に維持するためには重要かつ不可欠である。
【００１０】
このよう観点から、従来において、前記血中吸光物質濃度測定装置については、プローブおよび測定装置本体に対し、それぞれ有効にしてかつ安全性と信頼性をもって正常に動作するか検査し得ると共に、さらには装置の動作についての信頼性を保持するための校正を行うことができるように構成した、検査システムないし校正試験装置等が提案されている。
【００１１】
例えば、従来における検査システムにおいては、プローブ１０と、測定装置本体の適正な動作を検査するため、前記測定装置本体からプローブを分離し、前記プローブで得られる生体信号に対応する予め設定された検査用信号（基準値）を出力することができる検査装置を設けて、この検査装置を前記測定装置本体に接続することにより、測定装置本体が正常に動作することを確認することができるように構成されている。そして、前記検査装置においては、前記測定装置本体から分離したプローブを接続して、プローブの生体信号の変動を感知するセンサ感度を検査することも可能とされている。
【００１２】
また、従来における校正試験装置は、生体組織内での血液の脈動に近似させた吸光度特性を疑似的に実現することができるように設定した組織モデルないし血液モデルを設け、このモデルを使用して測定装置本体の校正試験を行うように構成したものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前述した従来の血中吸光物質濃度測定装置における検査システムにおいては、特殊な機能を有する検査装置を設け、この検査装置を使用するに際しては測定装置本体とプローブとを分離して、それぞれ検査装置を接続することによって、測定装置本体が正常に動作することを確認し得ると共に、プローブのセンサ感度の検査を個別に行うことができる。従って、このような検査システムの実施に際しては多くの時間と手間とを要する難点がある。
【００１４】
また、前記従来における校正試験装置においては、組織モデルないし血液モデルを含む校正試験装置の構成が煩雑となると共に製造コストが増大する難点がある。
【００１５】
さらに、前述したように、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成したパルスオキシメータ等の血中吸光物質濃度測定装置においては、光電脈波を検出するプローブとして、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用される。このＬＥＤは、これに供給する電流によって、ある程度発光量を制御することができるが、例えばパルスオキシメータの場合の検査において、要求される精度を実現するのは比較的困難である。しかるに、赤色ＬＥＤと赤外色ＬＥＤを使用する複数の波長からなる光信号の取扱いに際し、各ＬＥＤに供給する電流［ｍＡ］とフォトダイオード（ＰＤ）による受光電流（プローブの受光強度）［μＡ］との関係は、図９に示すような個々のＬＥＤの特性は個体差があって特定できないことから、プローブの交換が頻繁に行われる血中吸光物質濃度測定装置において、プローブと測定装置本体との検査機能を一体化することは、極めて困難である。
【００１６】
そこで、本発明者は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと、前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置を構成し、装置内部にて前記プローブで検出される光電脈波に対応する任意の疑似脈波信号を発生する手段を案出し、この疑似信号発生手段によって、プローブの適正状態についての検査を簡易かつ迅速に達成することができると共に、疑似脈波信号を測定装置本体の内部において、前記プローブからの信号と選択的に切替えられる信号切替え手段を介して、前記プローブに対しバイパスするように接続配置することにより、比較的簡単な構成にして、しかも測定装置本体とプローブとを分離することなく、測定装置本体が正常に動作することの確認を簡便に行うことができる自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置が実現できることを突き止めた。
【００１７】
従って、本発明の目的は、比較的簡単な構成にして、しかも測定装置本体とプローブとを分離することなく、測定装置本体が正常に動作することの確認を簡便に行うことができると共に、プローブの適正状態についての検査も簡易かつ迅速に達成することができる自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置を構成し、装置内部において前記プローブで検出される光電脈波に対応する任意の疑似脈波信号を発生する手段を設け、光信号を照射するための制御信号を、測定装置本体の内部において前記プローブからの信号と選択的に切替えられる信号切替え手段を介して、前記プローブに対しバイパスするように接続配置することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、前記プローブで検出される光電脈波に対する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段を前記測定装置本体の内部に設け、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ疑似光電脈波を検出するように構成することができる。
【００２０】
前記血中吸光物質濃度測定装置においては、前記疑似脈波信号を前記装置本体の信号処理部において処理させた結果に基づく自己検査機能を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、前記測定装置本体の内部に設けられ、前記プローブで検出される光電脈波に対応する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段と、前記プローブに対してバイパスするように配線されたバイパス配線と、前記プローブで検出される光電脈波と、前記バイパス配線を介して送信される前記疑似脈波信号とを、選択的に測定装置本体の信号入力部に入力するための信号切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この場合、前記疑似信号発生手段により発生した前記疑似脈波信号は、前記信号切替手段により、前記バイパス配線を介して送信された信号と、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ疑似光電脈波として検出された信号を選択的に前記信号入力部に入力することにより、自己検査機能として、前記測定装置本体の異常状態を識別するように構成することができる。
【００２３】
また、前記疑似信号発生手段により発生した前記疑似脈波信号は、前記信号切替手段により、前記バイパス配線を介して送信された信号と、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ検出された受光信号を選択的に前記信号入力部に入力されることにより、自己検査機能として、前記血中吸光物質濃度測定装置の正常動作状態、プローブの異常状態または測定装置本体の異常状態を識別するように構成することもできる。
【００２４】
この場合、血中吸光物質濃度測定装置の検査状態およびその正常動作状態、プローブの異常状態または測定装置本体の異常状態を表示する表示部を設けることができる。
【００２５】
さらに、前記バイパス配線には、前記疑似脈波信号を前記プローブで検出される光電脈波の信号に変換する信号変換手段を備えた構成とすることができる。
【００２６】
また、前記血中吸光物質濃度測定装置においては、前記疑似信号発生手段は、前記疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより所要の疑似脈波受光信号を得るように構成することができる。
【００２７】
さらに、前記疑似信号発生手段は、前記疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードの発光に対応する受光信号の復調処理時の切り出し時間を、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより所要の疑似脈波受光信号を得るように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、パルス幅変調（ＰＷＭ）パターンにより、疑似脈波の形状を設定することができる。
【００２９】
また、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、パルス幅変調（ＰＷＭ）率により、疑似脈波の脈動成分率（ＡＣ成分／ＤＣ成分比）を設定することができる。
【００３０】
さらに、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、変調周期により、疑似脈拍数を設定することができる。
【００３１】
そして、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、各波長間における変調率比により、吸光係数比に関するパラメータを設定することができる。
【００３２】
一方、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）制御された前記疑似脈波信号は、復調回路部において各受光時間に分離され、積分値（面積）から光電脈波成分を得るように構成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３４】
【実施例１】
図１ないし図３は、本発明に係る自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置としてのパルスオキシメータの一実施例を示すものである。なお、説明の便宜上、図８に示す従来のパルスオキシメータの構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を使用して説明する。
【００３５】
すなわち、図１において、本実施例のパルスオキシメータは、被測定部位としての生体組織（指等）１６における光電脈波を検出するためのプローブ１０と、前記光電脈波に基づいて前記生体組織１６における血中吸光物質濃度等を測定するための測定装置本体３０とから構成されている。
【００３６】
しかるに、前記プローブ１０については、従来のパルスオキシメータと同様に、複数の発光ダイオードＬＥＤs からなる発光部１２と、フォトダイオードＰＤを使用した受光部１４とが設けられ、これらの発光部１２と受光部１４とは、その間に測定部位（生体組織）１６を挟み得るように構成配置されている。なお、前記発光部１２には、一般に発光波長が６６０ｎｍ（赤色Ｒ）と９４０ｎｍ（赤外光ＩＲ）の２つの発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤが使用される。
【００３７】
これに対し、前記測定装置本体３０は、前記プローブ１０の発光部１２における発光ダイオードＬＥＤs を交互に発光するための発光ダイオード駆動部３２が設けられると共に、受光部１４におけるフォトダイオードＰＤにより得られた信号（電流）を入力するための信号入力部３４が設けられる。そして、この信号入力部３４に入力された信号は、従来のパルスオキシメータと同様に、復調回路部３５で復調され、Ａ／Ｄ変換部３６を介して、それぞれ所要の測定値に換算処理ないしは所要の制御処理を行う演算処理・制御部４０に転送される。
【００３８】
しかるに、本実施例の測定装置本体３０においては、前記演算処理・制御部４０の内部に疑似信号発生手段を設け、この疑似信号発生手段により発生した疑似脈波信号を、前記発光ダイオード駆動部３２と入力部３４との間に接続されるプローブ１０に対し、このプローブ１０をバイパスするように信号変換手段３８および信号切替手段３９を介して、前記プローブ１０のフォトダイオードＰＤの出力信号と選択的に前記信号入力部３４へ入力し得るように構成する。
【００３９】
この場合、前記演算処理・制御部４０においては、前記信号切替手段３９の切替え操作を行うための制御信号を出力するように設定すると共に、前記発光ダイオード駆動部３２に対する発光制御信号、あるいは前記復調回路部３５における復調制御信号のどちらか一方を、疑似信号を生成するために変調制御するように設定する。
【００４０】
さらに、前記演算処理・制御部４０においては、表示部４１、外部操作部４２、音源４３、外部出力部４４とそれぞれ接続されて、それぞれ所要の操作および制御を行うように構成されている。また、測定装置本体３０には、本体３０およびプローブ１０の電気的動作を行うための電源部４５が適宜設けられている。
【００４１】
次に、前記構成からなる本実施例に係るパルスオキシメータの動作について説明する。
【００４２】
まず、通常の生体組織１６における血中吸光物質濃度等の測定に際しては、測定装置本体３０にプローブ１０が接続され、演算処理・制御部４０において、発光部１２の発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤに対する発光タイミングがそれぞれ生成され〔図２の（ａ）および（ｂ）参照〕、発光ダイオード駆動部３２を介して各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤが発光する。そして、各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤにより発せられた光は、測定部位（生体組織）１６を透過して受光部１４のフォトダイオードＰＤに到達する。
【００４３】
このようにして、前記フォトダイオードＰＤにより光／電変換された信号（電流）は、信号切替手段３９を介して信号入力部３４へ入力して電圧に変換される。従って、前記信号入力部３４において得られる受光信号には、測定部位１６での脈動の光学特性を反映した成分が、振幅の変調成分として現れる〔図２の（ｃ）参照〕。そこで、前記各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤより得られた受信信号を、復調回路部３５において、分離し、復調することにより〔図２の（ｄ）および（ｅ）参照〕、ＳｐＯ2 値（動脈血酸素飽和度）を算出するのに必要な信号を得ることができる。
【００４４】
一方、本実施例に係るパルスオキシメータの検査を行うに際しては、前述したプローブ１０の測定部位１６より脈動を反映した振幅の変調成分を得ることに代えて、測定装置本体３０の演算処理・制御部４０の内部に設けた疑似信号発生手段より得られる疑似脈波信号を使用して実現する。この場合、前記振幅の変調成分に対応する成分として、各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより実現することができる〔図３の（ａ）〜（ｅ）参照〕。あるいは、発光タイミング内で受光信号の一部を切り出し復調する場合は、その受光信号の復調処理時の切り出し時間を、発光タイミング内でパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することによっても実現することができる〔図４の（ａ）〜（ｅ）参照〕。なお、これらの疑似光電脈波を得る方法は、復調回路部３５において、前記各受光時間を分離し、復調する際に、各信号の積分値（面積）から光電脈波成分を得ることができるパルスオキシメータにおいて、実現することができる。
【００４５】
しかるに、本実施例では、疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより〔図３の（ａ）〜（ｅ）参照〕、前記演算処理・制御部４０において所要の疑似脈波受光信号を得ることができる。この場合、パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係は次の通りである。
(1)．パルス幅変調（ＰＷＭ）パターンにより、疑似脈波の形状を設定する。
(2)．パルス幅変調（ＰＷＭ）率により、疑似脈波の脈動成分率（ＡＣ成分／ＤＣ成分比）を設定する。
(3)．変調周期により、疑似脈拍数を設定する。
(4)．各波長間における変調率比により、吸光係数比に関するパラメータ（ＳｐＯ2 等）を設定する。
【００４６】
従って、前記発光時間または受光信号の復調処理時の切り出し時間を、それぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）によって適宜設定することにより、任意の波形、振幅、ＳｐＯ2 値、パルスレートからなる疑似脈波信号を生成することができる。
【００４７】
このように生成された疑似脈波信号は、信号切替手段３９の切替え操作により、測定装置本体３０の検査とプローブ１０を含めた測定系全体の検査とに利用することができ、しかも疑似脈波信号の設定値と信号処理結果とを測定装置本体３０の内部で比較することができると共に、演算処理・制御部４０によって自動検査を行うことができる。そして、前記信号切替手段３９の切替え操作に伴う両者の検査結果を比較することにより、パルスオキシメータとして、それぞれ正常動作状態／プローブの異常状態／測定装置本体の異常状態であるかにつき、自動識別することが可能となる。
【００４８】
なお、前記パルスオキシメータの検査時において、プローブ１０の測定部位１６には、予め準備された減光特性が既知の材料を適用するか、または無負荷状態（生体組織が挟まれていない状態）で、発光部１２、受光部１４を対向させた状態でセットする。
【００４９】
図５および図６は、本実施例におけるパルスオキシメータの測定装置本体３０に設けた表示部４１の表示例を示すものである。すなわち、図５は、検査モードを選択する表示画面であり、図６は、装置検査モードにおける表示例を示すものである。図６では、通常測定時と基本的に同じ表示機能に設定されている。この場合、ＳｐＯ2 値（「％ＳｐＯ2 」として「Ｃ９５」と表示）、パルスレート（「Ｐｕｌｓｅ／min 」として「１２０」と表示）、検査状態（「テスト中：装置は正常です」と表示）、検査機能の表示（「９５％」、「８３％」、「６０％」、「戻る」の表示）およびそれらの選択キー（Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 、Ｆ4 ）が設定されている。なお、前記ＳｐＯ2 値の「Ｃ９５」表示中の「Ｃ」は、通常測定と区別するため、検査モードであることを表示している。
【００５０】
図７は、本実施例におけるパルスオキシメータの自動検査を行う場合の検査プログラムのフローチャート図である。すなわち、図７に示す検査プログラムにおいて、まずステップＳ1 で自動検査を開始し、次いでステップＳ2 で「装置」についての検査機能が選択される。この場合、パルスオキシメータは、測定装置本体３０において、信号切替手段３９の切替え操作により、演算処理・制御部４０の内部に設けた疑似信号発生手段より得られる疑似脈波信号を、信号変換手段３８を介してプローブ１０で検出される光電脈波の信号に変換して、信号入力部３４に入力され、ステップＳ3 により装置の検査が行われる。
【００５１】
この装置の検査の結果、ステップＳ4 において正常と判定されれば、ステップＳ5 において装置が正常であることの通知が行われる。すなわち、この場合の通知方法としては、例えば前記表示部４１の検査状態として、正常であることが表示される（図６参照）。一方、ステップＳ4 において異常と判定されれば、ステップＳ6 において装置が異常であることの通知が行われる。この場合の通知方法も、前記と同様に行うことができる。そして、装置が異常であれば、検査は直ちに終了する。
【００５２】
前記ステップＳ5 において装置が正常であることの通知がなされれば、次にステップＳ7 によりプローブの検査が行われる。この場合、前記信号切替手段３９の切替え操作により、プローブより検出される信号が信号入力部３４に入力され、プローブの検査が行われる。
【００５３】
このプローブの検査の結果、ステップＳ8 において正常と判定されれば、ステップＳ9 において装置およびプローブが正常であることの通知が行われて、検査は終了する。一方、ステップＳ8 において異常と判定されれば、ステップＳ10においてプローブが異常であることの通知が行われ、検査は直ちに終了する。なお、これらの場合の通知方法も、前記と同様に行うことができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施例としてパルスオキシメータについてそれぞれ説明したが、本発明はパルスオキシメータに限定されることなく、光電脈波により血中吸光物質濃度等を測定し得る血中吸光物質濃度測定装置に対しても、前記実施例と同様に適用し得ると共に、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更を行うことができることは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかな通り、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと、前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、前記プローブで検出される光電脈波に対応する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段を前記測定装置本体の内部に設けた構成としたことにより、比較的簡単な構成にして、しかも測定装置本体とプローブとを分離することなく、測定装置本体が正常に動作することの確認を簡便に行うことができると共に、プローブの適正状態についての検査も簡易かつ迅速に達成することができる等、多くの優れた利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置の一実施例を示す自己検査機能を備えたパルスオキシメータの概略回路構成図である。
【図２】図１に示すパルスオキシメータにおけるプローブによる光電脈波の発生とその受光信号および復調信号のそれぞれ波形特性を示す説明図である。
【図３】図１に示すパルスオキシメータにおける疑似信号発生手段による疑似脈波信号の発生とその受光信号および復調信号の一実施例を示すそれぞれ波形特性を示す説明図である。
【図４】図１に示すパルスオキシメータにおける疑似信号発生手段による疑似脈波信号の発生とその受光信号および復調信号の別の実施例を示すそれぞれ波形特性を示す説明図である。
【図５】図１に示すパルスオキシメータにおける測定装置本体の表示部での検査モード選択表示画面を示す説明図である。
【図６】図１に示すパルスオキシメータにおける測定装置本体の表示部での検査状態のモニタ表示例を示す説明図である。
【図７】図１に示すパルスオキシメータにおける測定装置本体の検査を自動的に行う制御プログラムのフローチャート図である。
【図８】従来のパルスオキシメータの概略回路構成図である。
【図９】波長の異なる複数のＬＥＤにおける各ＬＥＤを発光させる電流とＰＤによる受光電流（プローブの発光強度）との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１０ プローブ
１２ 発光部
１４ 受光部
１６ 測定部位（生体組織）
３０ 測定装置本体
３２ 発光ダイオード駆動部
３４ 信号入力部
３５ 復調回路部
３６ Ａ／Ｄ変換部
３８ 信号変換手段
３９ 信号切替手段
４０ 演算処理・制御部
４１ 表示部
４２ 外部操作部
４３ 音源
４４ 外部出力部
４５ 電源部
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体組織内の吸光物質を算定する測定装置を備えた生体組織内の血中吸光物質濃度検出装置、すなわち血中吸光物質濃度測定装置の検査システムに係り、特に生体組織に対して近接ないし当接するためのプローブの機能および前記検出装置本体の機能について、それぞれ正常または異常状態を確認することができる自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、生体組織内の吸光物質濃度検出装置として、例えば動脈血の酸素飽和度等を測定することができる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、脈拍による動脈の血液量変動を利用することによって、連続的にしかも無侵襲に動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ2 ）を測定する装置として知られている。
【０００３】
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としたものであり、指等の比較的薄い生体組織部位に光を当てて、透過してきた光の強さ（光電脈波）を記録するように構成したものである。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。従って、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。
【０００４】
そこで、一般的に、パルスオキシメータは、図８に示すように、患者に装着するプローブ１０と、測定装置本体２０とによって構成されている。前記プローブ１０には、発光部１２と受光部１４とが設けられ、これらの発光部１２と受光部１４とは、その間に指１６等の測定部位（生体組織）を挟み得るように構成配置されている。そして、発光部１２には、発光波長が６６０ｎｍ（赤色系）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１４にはフォトダイオードＰＤが用いられている。
【０００５】
前記２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２は、測定装置本体２０に設けられたタイミング発生回路２２により設定された所定のタイミングにより、発光ダイオード駆動回路２３を介してそれぞれ交互に発光する。
【０００６】
このようにして、発光部１２の発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２からそれぞれ交互に出力され、指１６等の組織を透過して受光部１４に到達した各波長（６６０ｎｍ、９４０ｎｍ）の光の強度は、フォトダイオードＰＤによって電流に変換される。さらに、測定装置本体２０に設けられた電流／電圧変換器２４により電圧に変換されると共に、復調器２５により各波長の透過光信号に分離される。
【０００７】
そして、前記復調器２５で得られた２つの透過光信号から、各波長の吸光度の脈波成分検出器２６ａ、２６ｂによりそれぞれ各吸光度の脈波成分は（ΔＡ660 、ΔＡ940 ）を取り出し、吸光度比算出器２７により前記吸光度の比Φ（＝ΔＡ660 ／ΔＡ940 ）を算出し、さらに酸素飽和度換算器２８により酸素飽和度Ｓ〔＝ｆ（Φ）〕が換算される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したパルスフォトメトリ式の、例えばパルスオキシメータ等の血中吸光物質濃度測定装置は、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、従来より生体信号モニタ装置に採用され、広く普及している。
【０００９】
しかるに、前述した構成からなる血中吸光物質濃度測定装置においては、生体信号モニタ装置として使用する場合、前記装置が適正な状態で動作していることの確認を行えることが、患者の生命を常に安全に維持するためには重要かつ不可欠である。
【００１０】
このよう観点から、従来において、前記血中吸光物質濃度測定装置については、プローブおよび測定装置本体に対し、それぞれ有効にしてかつ安全性と信頼性をもって正常に動作するか検査し得ると共に、さらには装置の動作についての信頼性を保持するための校正を行うことができるように構成した、検査システムないし校正試験装置等が提案されている。
【００１１】
例えば、従来における検査システムにおいては、プローブ１０と、測定装置本体の適正な動作を検査するため、前記測定装置本体からプローブを分離し、前記プローブで得られる生体信号に対応する予め設定された検査用信号（基準値）を出力することができる検査装置を設けて、この検査装置を前記測定装置本体に接続することにより、測定装置本体が正常に動作することを確認することができるように構成されている。そして、前記検査装置においては、前記測定装置本体から分離したプローブを接続して、プローブの生体信号の変動を感知するセンサ感度を検査することも可能とされている。
【００１２】
また、従来における校正試験装置は、生体組織内での血液の脈動に近似させた吸光度特性を疑似的に実現することができるように設定した組織モデルないし血液モデルを設け、このモデルを使用して測定装置本体の校正試験を行うように構成したものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前述した従来の血中吸光物質濃度測定装置における検査システムにおいては、特殊な機能を有する検査装置を設け、この検査装置を使用するに際しては測定装置本体とプローブとを分離して、それぞれ検査装置を接続することによって、測定装置本体が正常に動作することを確認し得ると共に、プローブのセンサ感度の検査を個別に行うことができる。従って、このような検査システムの実施に際しては多くの時間と手間とを要する難点がある。
【００１４】
また、前記従来における校正試験装置においては、組織モデルないし血液モデルを含む校正試験装置の構成が煩雑となると共に製造コストが増大する難点がある。
【００１５】
さらに、前述したように、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成したパルスオキシメータ等の血中吸光物質濃度測定装置においては、光電脈波を検出するプローブとして、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用される。このＬＥＤは、これに供給する電流によって、ある程度発光量を制御することができるが、例えばパルスオキシメータの場合の検査において、要求される精度を実現するのは比較的困難である。しかるに、赤色ＬＥＤと赤外色ＬＥＤを使用する複数の波長からなる光信号の取扱いに際し、各ＬＥＤに供給する電流［ｍＡ］とフォトダイオード（ＰＤ）による受光電流（プローブの受光強度）［μＡ］との関係は、図９に示すような個々のＬＥＤの特性は個体差があって特定できないことから、プローブの交換が頻繁に行われる血中吸光物質濃度測定装置において、プローブと測定装置本体との検査機能を一体化することは、極めて困難である。
【００１６】
そこで、本発明者は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと、前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置を構成し、装置内部にて前記プローブで検出される光電脈波に対応する任意の疑似脈波信号を発生する手段を案出し、この疑似信号発生手段によって、プローブの適正状態についての検査を簡易かつ迅速に達成することができると共に、疑似脈波信号を測定装置本体の内部において、前記プローブからの信号と選択的に切替えられる信号切替え手段を介して、前記プローブに対しバイパスするように接続配置することにより、比較的簡単な構成にして、しかも測定装置本体とプローブとを分離することなく、測定装置本体が正常に動作することの確認を簡便に行うことができる自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置が実現できることを突き止めた。
【００１７】
従って、本発明の目的は、比較的簡単な構成にして、しかも測定装置本体とプローブとを分離することなく、測定装置本体が正常に動作することの確認を簡便に行うことができると共に、プローブの適正状態についての検査も簡易かつ迅速に達成することができる自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置を構成し、装置内部において前記プローブで検出される光電脈波に対応する任意の疑似脈波信号を発生する手段を設け、光信号を照射するための制御信号を、測定装置本体の内部において前記プローブからの信号と選択的に切替えられる信号切替え手段を介して、前記プローブに対しバイパスするように接続配置することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、前記プローブで検出される光電脈波に対する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段を前記測定装置本体の内部に設け、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ疑似光電脈波を検出するように構成することができる。
【００２０】
前記血中吸光物質濃度測定装置においては、前記疑似脈波信号を前記装置本体の信号処理部において処理させた結果に基づく自己検査機能を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、前記測定装置本体の内部に設けられ、前記プローブで検出される光電脈波に対応する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段と、前記プローブに対してバイパスするように配線されたバイパス配線と、前記プローブで検出される光電脈波と、前記バイパス配線を介して送信される前記疑似脈波信号とを、選択的に測定装置本体の信号入力部に入力するための信号切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
この場合、前記疑似信号発生手段により発生した前記疑似脈波信号は、前記信号切替手段により、前記バイパス配線を介して送信された信号と、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ疑似光電脈波として検出された信号を選択的に前記信号入力部に入力することにより、自己検査機能として、前記測定装置本体の異常状態を識別するように構成することができる。
【００２３】
また、前記疑似信号発生手段により発生した前記疑似脈波信号は、前記信号切替手段により、前記バイパス配線を介して送信された信号と、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ検出された受光信号を選択的に前記信号入力部に入力されることにより、自己検査機能として、前記血中吸光物質濃度測定装置の正常動作状態、プローブの異常状態または測定装置本体の異常状態を識別するように構成することもできる。
【００２４】
この場合、血中吸光物質濃度測定装置の検査状態およびその正常動作状態、プローブの異常状態または測定装置本体の異常状態を表示する表示部を設けることができる。
【００２５】
さらに、前記バイパス配線には、前記疑似脈波信号を前記プローブで検出される光電脈波の信号に変換する信号変換手段を備えた構成とすることができる。
【００２６】
また、前記血中吸光物質濃度測定装置においては、前記疑似信号発生手段は、前記疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより所要の疑似脈波受光信号を得るように構成することができる。
【００２７】
さらに、前記疑似信号発生手段は、前記疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードの発光に対応する受光信号の復調処理時の切り出し時間を、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより所要の疑似脈波受光信号を得るように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、パルス幅変調（ＰＷＭ）パターンにより、疑似脈波の形状を設定することができる。
【００２９】
また、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、パルス幅変調（ＰＷＭ）率により、疑似脈波の脈動成分率（ＡＣ成分／ＤＣ成分比）を設定することができる。
【００３０】
さらに、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、変調周期により、疑似脈拍数を設定することができる。
【００３１】
そして、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、各波長間における変調率比により、吸光係数比に関するパラメータを設定することができる。
【００３２】
一方、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）制御された前記疑似脈波信号は、復調回路部において各受光時間に分離され、積分値（面積）から光電脈波成分を得るように構成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３４】
【実施例１】
図１ないし図３は、本発明に係る自己検査機能を備えた血中吸光物質濃度測定装置としてのパルスオキシメータの一実施例を示すものである。なお、説明の便宜上、図８に示す従来のパルスオキシメータの構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を使用して説明する。
【００３５】
すなわち、図１において、本実施例のパルスオキシメータは、被測定部位としての生体組織（指等）１６における光電脈波を検出するためのプローブ１０と、前記光電脈波に基づいて前記生体組織１６における血中吸光物質濃度等を測定するための測定装置本体３０とから構成されている。
【００３６】
しかるに、前記プローブ１０については、従来のパルスオキシメータと同様に、複数の発光ダイオードＬＥＤs からなる発光部１２と、フォトダイオードＰＤを使用した受光部１４とが設けられ、これらの発光部１２と受光部１４とは、その間に測定部位（生体組織）１６を挟み得るように構成配置されている。なお、前記発光部１２には、一般に発光波長が６６０ｎｍ（赤色Ｒ）と９４０ｎｍ（赤外光ＩＲ）の２つの発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤが使用される。
【００３７】
これに対し、前記測定装置本体３０は、前記プローブ１０の発光部１２における発光ダイオードＬＥＤs を交互に発光するための発光ダイオード駆動部３２が設けられると共に、受光部１４におけるフォトダイオードＰＤにより得られた信号（電流）を入力するための信号入力部３４が設けられる。そして、この信号入力部３４に入力された信号は、従来のパルスオキシメータと同様に、復調回路部３５で復調され、Ａ／Ｄ変換部３６を介して、それぞれ所要の測定値に換算処理ないしは所要の制御処理を行う演算処理・制御部４０に転送される。
【００３８】
しかるに、本実施例の測定装置本体３０においては、前記演算処理・制御部４０の内部に疑似信号発生手段を設け、この疑似信号発生手段により発生した疑似脈波信号を、前記発光ダイオード駆動部３２と入力部３４との間に接続されるプローブ１０に対し、このプローブ１０をバイパスするように信号変換手段３８および信号切替手段３９を介して、前記プローブ１０のフォトダイオードＰＤの出力信号と選択的に前記信号入力部３４へ入力し得るように構成する。
【００３９】
この場合、前記演算処理・制御部４０においては、前記信号切替手段３９の切替え操作を行うための制御信号を出力するように設定すると共に、前記発光ダイオード駆動部３２に対する発光制御信号、あるいは前記復調回路部３５における復調制御信号のどちらか一方を、疑似信号を生成するために変調制御するように設定する。
【００４０】
さらに、前記演算処理・制御部４０においては、表示部４１、外部操作部４２、音源４３、外部出力部４４とそれぞれ接続されて、それぞれ所要の操作および制御を行うように構成されている。また、測定装置本体３０には、本体３０およびプローブ１０の電気的動作を行うための電源部４５が適宜設けられている。
【００４１】
次に、前記構成からなる本実施例に係るパルスオキシメータの動作について説明する。
【００４２】
まず、通常の生体組織１６における血中吸光物質濃度等の測定に際しては、測定装置本体３０にプローブ１０が接続され、演算処理・制御部４０において、発光部１２の発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤに対する発光タイミングがそれぞれ生成され〔図２の（ａ）および（ｂ）参照〕、発光ダイオード駆動部３２を介して各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤが発光する。そして、各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤにより発せられた光は、測定部位（生体組織）１６を透過して受光部１４のフォトダイオードＰＤに到達する。
【００４３】
このようにして、前記フォトダイオードＰＤにより光／電変換された信号（電流）は、信号切替手段３９を介して信号入力部３４へ入力して電圧に変換される。従って、前記信号入力部３４において得られる受光信号には、測定部位１６での脈動の光学特性を反映した成分が、振幅の変調成分として現れる〔図２の（ｃ）参照〕。そこで、前記各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤより得られた受信信号を、復調回路部３５において、分離し、復調することにより〔図２の（ｄ）および（ｅ）参照〕、ＳｐＯ2 値（動脈血酸素飽和度）を算出するのに必要な信号を得ることができる。
【００４４】
一方、本実施例に係るパルスオキシメータの検査を行うに際しては、前述したプローブ１０の測定部位１６より脈動を反映した振幅の変調成分を得ることに代えて、測定装置本体３０の演算処理・制御部４０の内部に設けた疑似信号発生手段より得られる疑似脈波信号を使用して実現する。この場合、前記振幅の変調成分に対応する成分として、各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより実現することができる〔図３の（ａ）〜（ｅ）参照〕。あるいは、発光タイミング内で受光信号の一部を切り出し復調する場合は、その受光信号の復調処理時の切り出し時間を、発光タイミング内でパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することによっても実現することができる〔図４の（ａ）〜（ｅ）参照〕。なお、これらの疑似光電脈波を得る方法は、復調回路部３５において、前記各受光時間を分離し、復調する際に、各信号の積分値（面積）から光電脈波成分を得ることができるパルスオキシメータにおいて、実現することができる。
【００４５】
しかるに、本実施例では、疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードＲ -ＬＥＤ、ＩＲ -ＬＥＤの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより〔図３の（ａ）〜（ｅ）参照〕、前記演算処理・制御部４０において所要の疑似脈波受光信号を得ることができる。この場合、パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係は次の通りである。
(1)．パルス幅変調（ＰＷＭ）パターンにより、疑似脈波の形状を設定する。
(2)．パルス幅変調（ＰＷＭ）率により、疑似脈波の脈動成分率（ＡＣ成分／ＤＣ成分比）を設定する。
(3)．変調周期により、疑似脈拍数を設定する。
(4)．各波長間における変調率比により、吸光係数比に関するパラメータ（ＳｐＯ2 等）を設定する。
【００４６】
従って、前記発光時間または受光信号の復調処理時の切り出し時間を、それぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）によって適宜設定することにより、任意の波形、振幅、ＳｐＯ2 値、パルスレートからなる疑似脈波信号を生成することができる。
【００４７】
このように生成された疑似脈波信号は、信号切替手段３９の切替え操作により、測定装置本体３０の検査とプローブ１０を含めた測定系全体の検査とに利用することができ、しかも疑似脈波信号の設定値と信号処理結果とを測定装置本体３０の内部で比較することができると共に、演算処理・制御部４０によって自動検査を行うことができる。そして、前記信号切替手段３９の切替え操作に伴う両者の検査結果を比較することにより、パルスオキシメータとして、それぞれ正常動作状態／プローブの異常状態／測定装置本体の異常状態であるかにつき、自動識別することが可能となる。
【００４８】
なお、前記パルスオキシメータの検査時において、プローブ１０の測定部位１６には、予め準備された減光特性が既知の材料を適用するか、または無負荷状態（生体組織が挟まれていない状態）で、発光部１２、受光部１４を対向させた状態でセットする。
【００４９】
図５および図６は、本実施例におけるパルスオキシメータの測定装置本体３０に設けた表示部４１の表示例を示すものである。すなわち、図５は、検査モードを選択する表示画面であり、図６は、装置検査モードにおける表示例を示すものである。図６では、通常測定時と基本的に同じ表示機能に設定されている。この場合、ＳｐＯ2 値（「％ＳｐＯ2 」として「Ｃ９５」と表示）、パルスレート（「Ｐｕｌｓｅ／min 」として「１２０」と表示）、検査状態（「テスト中：装置は正常です」と表示）、検査機能の表示（「９５％」、「８３％」、「６０％」、「戻る」の表示）およびそれらの選択キー（Ｆ1 、Ｆ2 、Ｆ3 、Ｆ4 ）が設定されている。なお、前記ＳｐＯ2 値の「Ｃ９５」表示中の「Ｃ」は、通常測定と区別するため、検査モードであることを表示している。
【００５０】
図７は、本実施例におけるパルスオキシメータの自動検査を行う場合の検査プログラムのフローチャート図である。すなわち、図７に示す検査プログラムにおいて、まずステップＳ1 で自動検査を開始し、次いでステップＳ2 で「装置」についての検査機能が選択される。この場合、パルスオキシメータは、測定装置本体３０において、信号切替手段３９の切替え操作により、演算処理・制御部４０の内部に設けた疑似信号発生手段より得られる疑似脈波信号を、信号変換手段３８を介してプローブ１０で検出される光電脈波の信号に変換して、信号入力部３４に入力され、ステップＳ3 により装置の検査が行われる。
【００５１】
この装置の検査の結果、ステップＳ4 において正常と判定されれば、ステップＳ5 において装置が正常であることの通知が行われる。すなわち、この場合の通知方法としては、例えば前記表示部４１の検査状態として、正常であることが表示される（図６参照）。一方、ステップＳ4 において異常と判定されれば、ステップＳ6 において装置が異常であることの通知が行われる。この場合の通知方法も、前記と同様に行うことができる。そして、装置が異常であれば、検査は直ちに終了する。
【００５２】
前記ステップＳ5 において装置が正常であることの通知がなされれば、次にステップＳ7 によりプローブの検査が行われる。この場合、前記信号切替手段３９の切替え操作により、プローブより検出される信号が信号入力部３４に入力され、プローブの検査が行われる。
【００５３】
このプローブの検査の結果、ステップＳ8 において正常と判定されれば、ステップＳ9 において装置およびプローブが正常であることの通知が行われて、検査は終了する。一方、ステップＳ8 において異常と判定されれば、ステップＳ10においてプローブが異常であることの通知が行われ、検査は直ちに終了する。なお、これらの場合の通知方法も、前記と同様に行うことができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施例としてパルスオキシメータについてそれぞれ説明したが、本発明はパルスオキシメータに限定されることなく、光電脈波により血中吸光物質濃度等を測定し得る血中吸光物質濃度測定装置に対しても、前記実施例と同様に適用し得ると共に、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更を行うことができることは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかな通り、本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置は、生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと、前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、前記プローブで検出される光電脈波に対応する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段を前記測定装置本体の内部に設けた構成としたことにより、比較的簡単な構成にして、しかも測定装置本体とプローブとを分離することなく、測定装置本体が正常に動作することの確認を簡便に行うことができると共に、プローブの適正状態についての検査も簡易かつ迅速に達成することができる等、多くの優れた利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る血中吸光物質濃度測定装置の一実施例を示す自己検査機能を備えたパルスオキシメータの概略回路構成図である。
【図２】図１に示すパルスオキシメータにおけるプローブによる光電脈波の発生とその受光信号および復調信号のそれぞれ波形特性を示す説明図である。
【図３】図１に示すパルスオキシメータにおける疑似信号発生手段による疑似脈波信号の発生とその受光信号および復調信号の一実施例を示すそれぞれ波形特性を示す説明図である。
【図４】図１に示すパルスオキシメータにおける疑似信号発生手段による疑似脈波信号の発生とその受光信号および復調信号の別の実施例を示すそれぞれ波形特性を示す説明図である。
【図５】図１に示すパルスオキシメータにおける測定装置本体の表示部での検査モード選択表示画面を示す説明図である。
【図６】図１に示すパルスオキシメータにおける測定装置本体の表示部での検査状態のモニタ表示例を示す説明図である。
【図７】図１に示すパルスオキシメータにおける測定装置本体の検査を自動的に行う制御プログラムのフローチャート図である。
【図８】従来のパルスオキシメータの概略回路構成図である。
【図９】波長の異なる複数のＬＥＤにおける各ＬＥＤを発光させる電流とＰＤによる受光電流（プローブの発光強度）との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１０ プローブ
１２ 発光部
１４ 受光部
１６ 測定部位（生体組織）
３０ 測定装置本体
３２ 発光ダイオード駆動部
３４ 信号入力部
３５ 復調回路部
３６ Ａ／Ｄ変換部
３８ 信号変換手段
３９ 信号切替手段
４０ 演算処理・制御部
４１ 表示部
４２ 外部操作部
４３ 音源
４４ 外部出力部
４５ 電源部
Claims (15)
- 生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと、前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、
前記プローブで検出される光電脈波に対応する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段を前記測定装置本体の内部に設けたことを特徴とする血中吸光物質濃度測定装置。 - 生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定し得るように構成した、前記光電脈波を検出するプローブと前記血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、
前記プローブで検出される光電脈波に対する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段を前記測定装置本体の内部に設け、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ疑似光電脈波を検出するように構成したことを特徴とする血中吸光物質濃度測定装置。 - 前記疑似脈波信号を前記装置本体の信号処理部において処理させた結果に基づく自己検査機能を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 生体組織に対し、波長の異なる複数の光信号を照射しかつ透過させて検出した光電脈波により、血中吸光物質濃度等を測定する測定装置本体とを具備する血中吸光物質濃度測定装置において、
前記測定装置本体の内部に設けられ、前記プローブで検出される光電脈波に対応する疑似脈波信号を発生する疑似信号発生手段と、
前記プローブに対してバイパスするように配線されたバイパス配線と、
プローブで検出される光電脈波と、前記バイパス配線を介して送信される前記疑似脈波信号とを、選択的に測定装置本体の信号入力部に入力するための信号切替手段とを備えたことを特徴とする血中吸光物質濃度測定装置。 - 前記疑似信号発生手段により発生した前記疑似脈波信号は、前記信号切替手段により、前記バイパス配線を介して送信された信号と、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ疑似光電脈波として検出された信号とを、選択的に前記信号入力部に入力されることにより、
自己検査機能として、前記測定装置本体の異常状態を識別するように構成してなる請求項４記載の血中吸光物質濃度測定装置。 - 前記疑似信号発生手段により発生した前記疑似脈波信号は、前記信号切替手段により、前記バイパス配線を介して送信された信号と、前記疑似脈波信号に基づいて前記プローブ内の前記光信号を発光させ検出された受光信号を選択的に前記信号入力部に入力されることにより、
自己検査機能として、前記血中吸光物質濃度測定装置の正常動作状態、プローブの異常状態または測定装置本体の異常状態を識別するように構成してなる請求項４記載の血中吸光物質濃度測定装置。 - 血中吸光物質濃度測定装置の検査状態およびその正常動作状態、プローブの異常状態または測定装置本体の異常状態を表示する表示部を設けてなる請求項６記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記バイパス配線には、前記疑似脈波信号を前記プローブで検出される光電脈波の信号に変換する信号変換手段を備えてなる請求項４ないし７のいずれかに記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記疑似信号発生手段は、前記疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードの発光時間をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより所要の疑似脈波受光信号を得るように構成してなる請求項１ないし８のいずれかに記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記疑似信号発生手段は、前記疑似脈波信号に伴う各発光ダイオードの発光に対応する受光信号の復調処理時の切り出し時間を、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより所要の疑似脈波受光信号を得るように構成してなる請求項１ないし８のいずれかに記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、パルス幅変調（ＰＷＭ）パターンにより、疑似脈波の形状を設定してなる請求項９または１０記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、パルス幅変調（ＰＷＭ）率により、疑似脈波の脈動成分率（ＡＣ成分／ＤＣ成分比）を設定してなる請求項９または１０記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、変調周期により、疑似脈拍数を設定してなる請求項９または１０記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記パルス幅変調（ＰＷＭ）と疑似脈波受光信号との関係において、各波長間における変調率比により、吸光係数比に関するパラメータを設定してなる請求項９または１０記載の血中吸光物質濃度測定装置。
- 前記パルス幅変調（ＰＷＭ）制御された前記疑似脈波信号は、復調回路部において各受光時間に分離され、積分値（面積）から光電脈波成分を得るように構成してなる請求項９ないし１４のいずれかに記載の血中吸光物質濃度測定装置。
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