JPH0311772B2 - - Google Patents

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JPH0311772B2
JPH0311772B2 JP59260599A JP26059984A JPH0311772B2 JP H0311772 B2 JPH0311772 B2 JP H0311772B2 JP 59260599 A JP59260599 A JP 59260599A JP 26059984 A JP26059984 A JP 26059984A JP H0311772 B2 JPH0311772 B2 JP H0311772B2
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light emitting
oximeter
light
emitting element
led
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Ei Nikorusu Robaato
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BOC Group Inc
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N21/3151—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using two sources of radiation of different wavelengths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0266—Operational features for monitoring or limiting apparatus function
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は酸素計のプローブ監視システムに関
し、そして詳細には、酸素計の適切な動作状態の
自動判定を可能にする監視装置を提供することに
関する。
従来の技術 本発明が関与する型の酸素計は、例えば、スコ
ツト、エイ、ウイルバ（Scott A.Wilber）に付
与されコロラド（Colorado）州ボールダ
（Boulder）のバイオクス・テクノロジイ・イン
コーポレーテツド（Biox Technology Inc.）へ
譲渡された米国特許第4407290号に開示されてい
る非侵入性の血液成分測定装置である。この型の
非侵入性の酸素計では、異なる波長の光を発する
複数の発光ダイオードが血液を含む組識に向けら
れている。ダイオードはタイミング回路によつて
順次に付勢される。フオトダイオードは組識より
光を受け取り、フオトダイオードからの出力は基
準電圧に関して正規化され、そして二つの異なる
波長の光に応答する一対のチヤンネルで各々処理
される。血液による二波長のエネルギーの吸収に
対応するその結果生ずる信号は、酸素のような血
液の各種の成分を確定するために所定のアルゴリ
ズムによりマイクロプロセツサで処理される。
発明の目的 本発明の目的は、信号を正規化するため酸素計
によつて用いられる基準電圧だけでなく、発光ダ
イオード及びフオトデイテクタのような前記の型
の酸素計に使用される各種の重要な素子の動作可
能性を順次に判定する測定システムを提供するこ
とである。
発明の構成及び作用 簡潔に述べると、本発明によれば、発光ダイオ
ード回路、フオトデイテクタ回路及び基準電圧源
から得られる電圧は時間多重化され、そしてアナ
ログ−デジタル変換器に加えられる。アナログ−
デジタル変換器の出力はプログラムされたマイク
ロプロセツサに加えられ、マイクロプロセツサは
これらの素子の動作状態に相当する適切な出力情
報を与える。
実施例 本発明をより明確に理解しうるようにするため
に、次に、添付図面を参照して本発明をより詳細
に説明する。
第１図には、米国特許第4407290号に開示され
た型の酸素計が簡略した形で示されており、そし
てこの酸素計は、本発明の監視システムを取り入
れるように修正されている。酸素計を含むシステ
ムの素子は、本発明の監視システムの機能を十分
に理解できるように簡単に説明されており、酸素
計の詳細は米国特許第4407290号に開示されてい
るので参照されたい。
酸素計の簡単な説明 酸素計は異なる波長をもつ一対の光源から構成
されており、その一対の光源は例えば、赤色光線
を発生する一対の発光ダイオード（LED）１０
及び、例えば、赤外線放射を生ずるLED１１か
ら成つている。二つのLED１０は、酸素計の実
施例では、十分な強度の赤色を放射を行うように
直列に接続されている。非光線発生LED１２は、
次の説明で詳細に開示される理由で赤外線発生ダ
イオード１１に直列に接続される。赤色LED及
び赤外線LEDは、増幅器１４及び１５をそれぞ
れ経由して以下詳細に説明されるタイミング回路
で連続的にパルス駆動される。
赤色ダイオード及び赤外線ダイオードからの放
射は、組識を通過後フオトダイオード１６で検出
され、そのフオトダイオードの出力は電流−電圧
変換器１７に加えられる。電流−電圧変換器１７
の出力は抵抗６２及び試験回路６３に加えられ、
その試験回路６３は入力信号を変調し全ての回路
機能を確認することができる。試験回路６３を通
過後、信号は可変利得増幅器６４及び、その後、
正規化回路１８に加えられる。正規化回路１８
は、特に、基準電源１９に対して信号を正規化す
る機能を有する。正規化回路１８の正規化された
出力は復号器２０で復号され、フイルタ２１を通
過し、増幅器２２で増幅され、そしてマルチプレ
クサ２３で多重化される。復号器、フイルタ及び
増幅器は、赤色信号及び赤外線放射信号を別々に
処理する一対のチヤンネルを構成し、そして各々
のチヤンネルの信号を適切に処理するタイミング
信号は正規化回路、復号器及びマルチプレクサを
制御するタイミング回路から得られる。マルチプ
レクサ２３の出力は、アナログ−デジタル変換器
２４でデジタルに変換され、マイクロプロセツサ
２５に使用されるアルゴリズムで処理し、デイス
プレイ２６を駆動し希望する血液の成分を表示す
る。アナログ−デジタル変換器２４及びマイクロ
プロセツサ２５は、もちろん、タイミング回路と
同期している。
タイミング回路は3.6864MHzの発振器３０から
成つており、その発振器３０の出力は素子３１及
び３２によつて緩衝されている。その後緩衝器３
２の出力は、CMOS4040Bのような分周器３３の
入力となつている。分周器３３の一つの出力
921.6KHzはアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
器４１のクロツクであり、もう一つの出力7200Hz
はもう一の分周器３４の入力である。
CMOS4017Bの分周器３４の出力は、システムの
タイミング信号を生成するためにフリツプフロツ
プ３５，３６，３７及び３８と共に使用されてい
る。分周器３４、フリツプフロツプ３５，３６，
３７，３８の各出力もまたタイミング回路３９を
通してマルチプレクサ２３及びＡ／Ｄ変換器２４
と同期するように用いられている。
監視システム 本発明によれば、次の四つのシステム信号が電
圧制限器付マルチプレクサ回路５０に加えられて
いる。すなわち、 １ 二つの赤色LED１０の直列接続間の電圧 この電圧は、これらの発光ダイオードのトラン
ジスタドライバー５１のコレクタで得られる。赤
色LEDが付勢していない場合、すなわち光を出
していない場合は、トランジスタ５１のコレクタ
電圧は５ボルト（正の電源電圧）である。LED
が付勢すると標準値1.65ボルトの電圧降下がこれ
らの各LEDの間に生ずるので、LEDが適切に付
勢している場合は約1.7ボルトの電圧がマルチプ
レクサの入力Ａにあらわれる。
それ故、信号、すなわちLEDがオフの時（光
を出していない時）の５ボルト及びLEDがオン
の時（付勢させている時）の0.7ボルトの試験値
は、適切な動作状態であることを示す。
２ 赤外線LED１１間の電圧降下 この電圧は、赤外線LEDを駆動するトランジ
スタ５２のコレクタで得られる。本発明の酸素計
の一実施例において、酸素計は人の耳たぶ又は人
の指を選んで使用するのに適している。酸素計が
適切に校正され装帝がその酸素計をただちに使用
するという判定を行なうことができるようにする
ために、酸素計が指の成分を決定するのに使用さ
れる場合ダイオード１２は赤外線LEDと直列に
接続されており、酸素計が耳たぶの血液成分を決
定するように調整されている場合ダイオード１２
は省略される。LEDが付勢するとLEDの両端の
電圧降下は約1.3ボルトでありそしてダイオード
１２の両端の電圧降下は約0.6ボルトであるので、
LEDが付勢しないとマルチプレクサ５０の入力
Ｂでの電圧は５ボルトであり、LEDが適切に付
勢しそして酸素計が指の成分を測定するために調
整される場合は入力Ｂでの電圧は3.1ボルトであ
り、赤外線LEDが正しく付勢しそして酸素計が
耳たぶの血液成分を測定するのに調整されるなら
ば入力Ｂでの電圧は3.7ボルトになるのは明白で
ある。
それ故、赤色LEDの場合のように、信号、す
なわちLEDがオフの時（光を出していない時）
の５ボルト及びオンの時（付勢された時）の3.1
ボルト又は3.7ボルト（この数値は耳用プローブ
か又は指用プローブかのいずれかが使用されてい
るかによる）の試験値は、適切な動作状態である
ことを示す。
３ フオトデイテクタ１６の出力 この電圧は反転増幅器６５の出力で得られ、そ
してマルチプレクサ５０の入力Ｃに加えられてい
る。
この電圧レベルは、標本組識を通過するLED
からの光が不十分であるか又は全くないかを指摘
する信号、すなわち試験値である。
４ マルチプレクサ５０の入力Ｄに接続された電
源の基準電圧１９ この基準電圧は一定である。従つて、信号、す
なわちマルチプレクサへの入力試験値は、Ｄでの
入力がチエツクされるときはいつでも、同一であ
る。
マルチプレクサ５０の出力は、アナログ−デジ
タル変換器４１に加えられており、デジタル出力
はデイスプレイ２６駆動用のマイクロプロセツサ
２５に加えられている。
適切なタイミング信号は、タイミング回路から
マルチプレクサ５０、アナログ−デジタル変換器
４１及びマイクロプロセツサ２５に加えられてい
る。それ故、LEDの電圧及びフオトダイオード
１６の出力は、信号が有効な時間（例えば、付勢
されたLEDの信号の強さを装置がチエツクする
場合、有効なのはLEDがオンの時であり、これ
を“信号が有効な時間”という。）に多重化され
てアナログ−デジタル変換器４１に送られる。
LED及びフオトダイオードの信号は初期の電源
投入時には生じない、そして、これ故に、例え
ば、復号器２０に加えられる同期信号は全て信号
の有効状態を示しており、そしてマルチプレクサ
５０を同期化するのに用いられる。マルチプレク
サ５０の入力Ｄは、勿論、常に有効であり、どん
な希望時間にでも標本化される。
アナログ−デジタル変換器４１は、当然、アナ
ログ−デジタル変換器２４に同期する信号に同期
する。
赤色LED及び赤外線LEDをモニターすること
において、プローブ及びプローブドライブ不履行
が実際におこるか決定するときに時間軸上の四点
が必要である。すなわち、赤色LEDが付勢して
いる間隔、赤色LED及び赤外線LEDの両方が消
勢している二つの間隔、そして赤外線LEDが付
勢している間隔である。もし監視箇所での測定電
圧が上記に述べたレベルの所定の許容範囲内でな
いならば、マイクロプロセツサに加えられるデジ
タル信号は、結果として、デイスプレイ２６にエ
ラーを表示することになるだろう。そのようなエ
ラーは、例えば、プローブが酸素計システムと接
続されていない場合発生することもある。この場
合、LEDがオンしているときにLEDでの測定電
圧は零であり、そして、LEDがオフのときに
（赤色LED及び赤外線LEDに並列な抵抗６０，６
１を使用することによる）LEDでの測定電圧は
5.0ボルトであるだろう。もしこの状態が発生す
るならば、“NO PROBE”の表示がデイスプレ
イ２６で行なわれる。
これに反し、もし赤色LEDが回路上で開放状
態になるならば、赤色LEDがオンであるときの
測定電圧は零になり、他のモニター電圧は正しい
だろう。この場合、例えば、エラー情報及びモニ
ター電圧の範囲は表示される。そのような装置を
用いれば、トラブルの簡単な解析は可能である。
もしフオトダイオードデイテクタ増幅器が耳用
プローブに対して80ミリボルト以下であり又は指
用のプローブに対して30ミリボルト以下であるな
らば、“PROBE LO”が表示されて、標本組識
を通過している赤色光線又は赤外線のいずれかの
量が不十分であることを示している。もしデイテ
クタ増幅器電圧が1.6ボルト以上でなるならば、
“PROBE OFF”の情報が表示されて、赤色光線
又は赤外線がどんな組識も通過していないことを
示す。
電源１９からの基準電圧に関して、もしこの基
準電圧が2.9ボルト以下であるか又は3.1ボルト以
上であるならば、酸素計回路の適切な正規化は行
なわれず、これ故に、“err 999”のようなエラー
情報が表示される。
第２Ａ図から第２Ｆ図までのフローチヤートに
おいて、データ構成LTTABは次のようにLED
がオン時に行なわれた標本を示す。
０＝3.0ボルト電源 １＝赤外線LEDドライバー標本 ２＝赤色LEDドライバー標本 ３＝光を受光しないときのフオトデイテクタ標
本 ４＝赤外線受光時のフオトデイテクタ標本 ５＝赤色光線受光時のフイトデイテクタ標本 データ構成DKTABは、次のようにLEDが付
勢時前に行なわれた標本に関する。
０＝3.0ボルト １＝赤外線LEDドライバー標本 ２＝赤色LEDドライバー標本 第２Ａ図は各モニタ周期の開始手順を示してお
り、各モニタ周期は約33ミリ秒の間隔でタイミン
グ回路から同期のものとに発生する。
ブロツク７０では、インデツクスカウント及び
エラーカウントLPCNTは零にセツトされる。ブ
ロツク７１から７４までは、３ボルト電源は
LEDがオン時及びLEDがオフ時に試験され、そ
してもし電圧が許容範囲外であるならば、第２Ｂ
図のインデツクス ステツピング サブルーチン
NXCHNがブロツク７５で呼び出される。イン
デツクスが７６で零にセツトされているならば、
第２Ｃ図のサブルチンが呼び出されエラーカウン
トLPCNTのステツプを行う。３ボルト電源で連
続的なエラーが検出された場合に、LPCNTが少
なくとも255に等しくなるまで回路は連続してル
ープをなし、そこで第２Ｃ図のブロツク７７でプ
ログラムは“err 999”の終りのないループ表示
を呼び出す。最初に酸素計に電源を入れたときに
十分な時間が経過し電圧レベルが安定するまで
に、これらのルーチンによつて３ボルト電源の安
定化時間が可能になる。
３ボルト電源が適切な範囲内であれば、第２Ａ
図のプログラムはグロツク７８でインデツクス
ステツピング サブルーチンを呼び出し、そして
第２Ｂ図で始まるサブルーチンにジヤンプする。
ブロツク８０でプログラムは第２Ｅ図のサブルー
チンにジヤンプし、赤外線LEDがオン時にその
LED回路間の電圧に一致する変数Ａの値をセツ
トする。このようにして、第２Ｅ図において、
RNGFNDの値すなわち変数Ａの値は電圧値に基
づいて決定され、変数Ａは整数０から５までにセ
ツトされる。同様に、ブロツク８１では、第２Ｅ
図のサブルーチンが呼び出されオフ時に赤外線
LED回路での検出電圧に一致する変数Ｂである
RNGFNDの値をセツトする。変数Ｃはブロツク
８２でセツトされ、赤外線LEDがオン時に増幅
器１７の出力に対応する。変数ＤはRNGFNDに
ジヤンプするブロツク８４でセツトされ、赤色
LEDがオン時に赤色LEDの電圧に一致し、そし
て変数Ｅは、同様に、ブロツク８５でセツトされ
赤色LEDがオフ時に赤色LEDの電圧に一致する。
変数Ｆは、ブロツク８６でセツトされ赤色LED
がオン時に増幅器１７の出力に一致する。その値
をセツトすると、プログラムは第２Ｆ図のルーチ
ンにジヤンプする。
第２Ｆ図のブロツク９０において、DAEBの
値は数値1455と比較される。この変数DAEBは、
各々の変数Ｄ，Ａ，Ｅ及びＢがその順序で一定範
囲の値から成る数値ストリングである。ブロツク
９０で試験されるようにDAEBの値が1455に等
しいならば、耳用プローブがこのシステムで与え
られ、そしてこれ故にブロツク９１で指用プロー
ブフラツブがクリアされる。この事実は、酸素計
に耳用プローブが使われており且アルゴリズムに
使用されているパラメータは耳用プローブ測定に
セツトされていることを知らせている。これに反
して、DAEBの値が1455に等しくないならば、
DAEBの値はブロツク９２でその値が指用プロ
ーブの存在を示す1355であるかどうかを試験す
る。もし指用プローブが指示されると、ブロツク
９３で指用プローブフラツブが確実にセツトされ
酸素計に指用プローブを使用するように知らせ
る。エラーカウントPRVERRはブロツク９４で
零にセツトされ、変数Ｃ及びＦが許容範囲外の値
であるかどうかブロツク９５から９８までの試験
が続く。もしこれらの値が許容範囲内であるなら
ば、プログラムはブロツク９９に進み酸素計は必
要な計算をすることができる。もしＣ及びＦの値
が不正確ならば、エラー表示がブロツク１００又
は１０１で与えられ、そしてプログラムはブロツ
ク１０２から第２Ａ図のルーチンの再スタートに
ジヤンプする。
もしブロツク９２でDAEBの値が1355に等し
くないことがわかると、エラー検出されたことが
明白になる。ブロツク１０５では、DAEBの値
が0055であるかどうか判定する試験を行う。この
場合、プローブが存在しないという指示がブロツ
ク１０６でなされ、そして、ブロツク１０７で適
切な遅延を行い、プローブの接続を可能にした後
に、プログラムはブロツク１０２からスタートに
戻る。
DAEBの他の値に対して、ブロツク１１０で
そのようなエラーの数値判定を行い、そしてもし
数値が５より小さければ、エラーカウント
PRVERRはブロツク１１１で増大しブロツク１
０２でプログラムのスタートに戻る。これに反し
て、もし検出エラー数値が５に等しいか又はより
大きいならば、適切な遅延及び表示ループが無限
に行なわれ使用者にそのようなエラーがあること
を知らせる。
本発明を唯一の実施例について開示し及び説明
してきたが、変更又は修正が行なわれることは明
らかであろう。それ故に、特許請求の範囲におい
ては本発明の精神及び範囲に入るような変更及び
修正を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の監視システムを含む酸素計の
ブロツク図、第２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ及
び２Ｆ図は本発明の監視システムを示すフローチ
ヤートである。 １０……赤色発光ダイオード（LED）、１１…
…赤外線発光ダイオード（LED）、１４，１５…
…増幅器、１６……フオトダイオード、１７……
電流−電圧変換器、１８……正規化回路、２０…
…復号器、２３……マルチプレクサ、２５……マ
イクロプロセツサ、２６……デイスプレイ、３０
……発抗器、３３，３４……分周期、３９……タ
イミング回路、５０……電圧制限器付マルチプレ
クサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 波長の異なる少なくとも２つの発光素子が交
    互に付勢され、この発光素子からの光が光検出器
    で受光されて前記発光素子と前記光検出器との間
    の組識の成分を決定する処理回路に加えられる酸
    素計の監視システムであつて、この酸素計が、前
    記発光素子を制御するためのタイミング手段を含
    んでいて異なるオン時間及びオフ時間を有して前
    記光検出器及び処理回路を制御する酸素計の監視
    システムにおいて、 前記タイミング手段に応答して、前記発光素子
    を付勢しない間及び付勢する間前記発光素子の電
    圧及び前記光検出器の出力を別々に感知して複数
    の試験値を与える手段と、 前記試験値に応答して、各々の試験値に対応す
    る所定の範囲以外の前記試験値のいずれの発生を
    も指示するデータ処理手段と、 を備えることを特徴とする酸素計の監視システ
    ム。 ２ 波長の異なる少なくとも２つの発光素子が交
    互に付勢され、その発光素子からの光が光検出器
    で受けられて前記発光素子と光検出器との間の組
    識の成分を決定する処理回路に加えられる酸素計
    を監視する方法であつて、このの酸素計が前記発
    光素子、前記光検出器及び前記処理回路を含む場
    合において、 前記発光素子間の電圧を感知して信号が有効な
    時に複数の試験値を与え、 そしてその試験値を感知して前記酸素計の動作
    可能性を決定することを特徴とする酸素計の監視
    方法。
JP59260599A 1983-12-09 1984-12-10 酸素計の監視システム及び方法 Granted JPS60174135A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/559,734 US4603700A (en) 1983-12-09 1983-12-09 Probe monitoring system for oximeter
US559734 1983-12-09

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Publication Number Publication Date
JPS60174135A JPS60174135A (ja) 1985-09-07
JPH0311772B2 true JPH0311772B2 (ja) 1991-02-18

Family

ID=24234793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59260599A Granted JPS60174135A (ja) 1983-12-09 1984-12-10 酸素計の監視システム及び方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4603700A (ja)
JP (1) JPS60174135A (ja)
CA (1) CA1224642A (ja)
GB (1) GB2151020B (ja)

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