JP7022963B2 - 生体情報測定装置のプローブ及び生体情報測定装置 - Google Patents
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Description
また、請求項2に記載の実施形態においては、請求項3に記載のとおり、前記補正手段は、前記複数の砲弾型LEDの発光強度の温度特性が予め記憶された記憶手段を備えており、前記温度特性に基づいて、前記温度検出手段によって検出された温度における前記複数の砲弾型LEDの発光強度と基準温度における前記複数の砲弾型LEDの発光強度との比率を算出し、次いで、前記受光素子から出力された電気信号に基づいて算出した生体情報を前記比率に応じて補正するものであることが好ましい。
図1に示すとおり、本体4は、正面視長方形状の本体ケース8と、本体ケース8の前面上端側部分に配置された長方形状の画面10と、本体ケース8の前面下端側部分に摺動自在に装着された長方形状のスライドカバー12とを含む。液晶ディスプレイ等から構成される画面10には、ビリルビン濃度(mg/dL)や総ヘモグロビン濃度(g/dL)等の生体情報の測定結果が表示される。スライドカバー12を上昇位置から図1に示す下降位置に摺動させると、生体情報測定装置2を操作するための複数の操作スイッチ14が露出するようになっている。図2に示すとおり、本体ケース8は上下方向中間部において屈曲しており、本体ケース8の上端側部分が後方に向かって傾斜している。また、本体ケース8の側面上端側部分には電源スイッチ16が配置され、本体ケース8の内部には電源用電池(図示していない。)が格納されている。
図3及び図5を参照して説明すると、プローブケース18の貫通開口22内に収容される導光部材34は、複数の砲弾型LED28に対面する環状上端面40aを有し、上端面40aから射出口36まで延びる円筒状の第1の光ファイバー40と、第1の光ファイバー40の外周面を覆う円筒状の第1の遮光壁42と、第1の光ファイバー40を貫通して入射口38から受光素子30まで延びる円柱状の第2の光ファイバー44と、第2の光ファイバー44の周面を覆う円筒状の第2の遮光壁46とを有する。第2の光ファイバー44の上端面44aは第1の光ファイバー40の上端面40aよりも突出している一方、第1の光ファイバー40の下端面40bと第2の光ファイバー44の下端面44bとは上下方向位置が整合しており、第2の光ファイバー44は第1の光ファイバー40よりも軸方向に長い。
生体情報測定装置2の本体4には、射出口36から射出した光が生体の内部に伝搬した伝搬光を検出し、伝搬光の強度に基づき生体情報を算出する生体情報算出手段(図示していない。)が設けられている。生体情報算出手段は、たとえば、制御プログラムに従って演算処理するマイクロプロセッサと、制御プログラムや演算結果等を格納するEEPROM等の不揮発性メモリとを含む構成でよい。マイクロプロセッサには、受光素子30が電気的に接続され、受光強度(伝搬光強度)に応じた電気信号が受光素子30から入力される。また、発光制御手段としても機能するマイクロプロセッサは、マルチプレクサ(図示していない。)を介して複数の砲弾型LED28にも電気的に接続され、複数の砲弾型LED28のそれぞれに対して発光制御信号を出力し、複数の砲弾型LED28を時分割で発光させる。
これによって、砲弾型LED28の発熱や周囲温度によって砲弾型LED28の発光強度が変化した場合でも、正確な生体情報の値を求めることができる。このような補正手段及び記憶手段は、上記マイクロプロセッサ及び上記不揮発性メモリに含めて構成することができる。図示の実施形態では、マイクロプロセッサは温度検出手段32にも電気的に接続され、検出温度に応じた電気信号が温度検出手段32からマイクロプロセッサに入力されるようになっている。
Cbil=a×A1+b・・・式1
式1におけるA1は、複数の砲弾型LED28のうちの青色LED(波長λ1)の光吸光度であり、下記式2によって算出する。
A1=log10(1/R)・・・式2
式2におけるRは、波長λ1の光の反射率であり、青色LED(波長λ1)の発光強度Iと、受光素子30で受光した波長λ1の伝搬光強度I0とによって規定される(R=I/I0)。また、式1におけるa及びbはそれぞれ下記式3及び式4によって算出する。
a=α1×Cm+α2×Cthb+α3×StO2+α0・・・式3
b=β1×Cm+β2×Cthb+β3×StO2+β0・・・式4
メラニン濃度Cm、総ヘモグロビン濃度Cthb、総酸素飽和度StO2Cは、それぞれ下記式5ないし式7によって算出することができる。
Cm=γ1×A2+γ2×A3+γ3×A4+γ4×A5+γ5×A6+γ0・・・式5
Cthb=δ1×A2+δ2×A3+δ3×A4+δ4×A5+δ5×A6+δ0・・・式6
StO2=ω1×A2+ω2×A3+ω3×A4+ω4×A5+ω5×A6+ω0・・・式7
式5ないし式7におけるA2は複数の砲弾型LED28のうちの緑色LED(波長λ2)の光吸光度であり、A3は黄緑色LED(波長λ3)の光吸光度であり、A4は黄色LED(波長λ4)の光吸光度であり、A5はオレンジ色LED(波長λ5)の光吸光度であり、A6は赤色LED(波長λ6)の光吸光度であり、青色LEDの光吸光度と同様に算出する。また、式3ないし式7におけるα0~α3、β0~β3、γ0~γ5、δ0~δ5、ω0~ω5のそれぞれは実験データから統計計算によって算出する。また、生体情報算出手段が算出した生体情報は、温度検出手段32が検出した温度に基づいて補正手段によって適宜補正された上で画面10に表示される。
また、複数の砲弾型LED28は波長の異なる光を時分割で発光し、受光素子30においては波長の異なる光を順次受光するため、入射口38から入射した伝搬光を波長ごとに分離する伝搬光分離手段や特定の波長範囲の光を透過させる光学フィルタは不要であると共に受光素子30は単一でよい。したがって図示の実施形態では、発光手段と射出口36との間及び入射口38と受光素子30との間に光ファイバーが設けられ、かつ発光手段として砲弾型LED28が用いられているにもかかわらず、光学系のコンパクト化が可能となる。
6:プローブ
24:基板
28:砲弾型LED
28a:リードフレーム
30:受光素子
32:温度検出手段
36:射出口
38:入射口
40:第1の光ファイバー
40a:上端面(環状端面)
42:第1の遮光壁
44:第2の光ファイバー
46:第2の遮光壁
Claims (3)
- 射出した光が生体の内部に伝搬した伝搬光を検出し、伝搬光の強度に基づき生体情報を算出する生体情報算出手段を備えた生体情報測定装置のプローブであって、
円周状に配置され、互いに異なる波長の光を発光する複数の砲弾型LEDと、
前記複数の砲弾型LEDのリードフレームが円周状に取り付けられた基板と、
前記複数の砲弾型LEDからの光を生体に向けて射出する環状の射出口と、
前記複数の砲弾型LEDに対面する環状端面を有し、前記環状端面から前記射出口まで延びる円筒状の第1の光ファイバーと、
前記第1の光ファイバーの外周面を覆う円筒状の第1の遮光壁と、
前記射出口の径方向内方に配置され、前記射出口から射出した光が生体の内部に伝搬した伝搬光を入射させる円形の入射口と、
前記基板における円周状の前記リードフレームの中心部に設置され、前記入射口から入射した伝搬光を受光して伝搬光の強度に応じた電気信号を前記生体情報算出手段に出力する単一の受光素子と、
前記第1の光ファイバーを貫通して前記入射口から前記受光素子まで延び、前記第1の光ファイバーよりも軸方向に長い円柱状の第2の光ファイバーと、
前記第2の光ファイバーの周面を覆い、外方に前記複数の砲弾型LEDが配置された円筒状の第2の遮光壁と、を備えるプローブ。 - 前記生体情報測定装置が、前記複数の砲弾型LEDの温度により、前記生体情報算出手段で算出する生体情報を補正する補正手段を有しており、
前記基板における円周状の前記リードフレームの中心部には、前記受光素子の裏面側に前記複数の砲弾型LEDの温度を検出する温度検出手段が設置されている、請求項1に記載のプローブ。 - 請求項2に記載のプローブを有する生体情報測定装置であって、
前記補正手段は、前記複数の砲弾型LEDの発光強度の温度特性が予め記憶された記憶手段を備えており、前記温度特性に基づいて、前記温度検出手段によって検出された温度における前記複数の砲弾型LEDの発光強度と基準温度における前記複数の砲弾型LEDの発光強度との比率を算出し、次いで、前記受光素子から出力された電気信号に基づいて算出した生体情報を前記比率に応じて補正する生体情報測定装置。
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