JPH0323846A - パルスオキシメータ - Google Patents

パルスオキシメータ

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JPH0323846A
JPH0323846A JP1160102A JP16010289A JPH0323846A JP H0323846 A JPH0323846 A JP H0323846A JP 1160102 A JP1160102 A JP 1160102A JP 16010289 A JP16010289 A JP 16010289A JP H0323846 A JPH0323846 A JP H0323846A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパルスオキシメークに用いられるブローブに関
するものである。
従来の技術 生体の一部に波長の異なる光を照射する発光素子と、そ
の発光素子から照射された光の生体からの反射光または
透過光をそれぞれ検出する受光素子とを有するプローブ
を備え、その受光素子により検出された反射光または透
過光の強度を表す光電脈波信号に基づいて血液中の酸素
飽和度を測定する形式のパルスオキシメータが知られて
いる。
そして、この酸素飽和度の測定は末梢血管において行わ
れるのが普通である。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、斯かるパルスオキシメータにおいては、
たとえば手術中において生体にショックが加えられるこ
と等により末梢血管が収縮してその末梢血管内の血流が
低下したり或いは阻止されたりすると、好適な大きさの
光電脈波信号が得られなくなって、酸素飽和度を精度良
く且つ安定して測定し難くなったり或いは酸素飽和度の
測定自体が困難になるという問題があった。
本発明は以上の事情を背景にして為されたものであって
、その目的とするところは、ショック等による末梢血管
の収縮を防止し得て酸素飽和度を精度良く且つ安定して
測定し得るパルスオキシメータ用プローブを提供するこ
とにある。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明は、生体の一部に波
長の異なる光を照射してその生体からの反射光または透
過光をそれぞれ検出し、その反射光または透過光の強度
を表す光電脈波信号に基づいて血液中の酸素飽和度を測
定する形式のパルスオキシメータにおいて、前記光を照
射する発光素子および前記反射光または透過光を検出す
る受光素子が設けられて前記生体に密接させられるプロ
ーブであって、前記生体の一部を加温するための加温手
段を含むことを特徴とする。
作用および発明の効果 斯かる構戒のプローブを用いて血液中の酸素飽和度を測
定する際には、その酸素飽和度が測定される生体の一部
がプローブに設けられた加温手段により加温されるので
、手術中に生体にショックが加えられた場合等において
も、その生体の一部内の末梢血管の収縮を好適に防止し
得てその末梢血管内の血流を好適に維持し得るため、常
に好適な大きさの光電脈波信号を検出し得て酸素飽和度
を精度良く且つ安定して測定し得る。
実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。
第1図および第2図において、10はプローブであって
、たとえば生体の末梢血管の密度が比較的高い指等の体
表面12に図示しないバンド等により所定の押圧力で押
圧された状態で装着される。
プローブ10は、比較的深さの浅い有底円筒状部材l4
と、その有底円筒状部材14の底部内面の中央部に設け
られ、ホトダイオードやホトトランジスタ等から或る受
光素子l6と、有底円筒状部材14の底部内面の受光素
子16を中心とする同一半径の円周上において所定間隔
毎に交互に設けられ、LED等から或るたとえば8個づ
つの第1発光素子18および第2発光素子20と、有底
円筒状部材14内に一体的に設けられ、受光素子1?お
よび発光素子18.20を覆う透明な樹脂22と、有底
円筒状部材14内において受光素子16と発光素子18
.20との間に設けられ、発光素子18.20から照射
された光の体表面12から受光素子16に向かう反射光
を遮光する円筒状の遮光部材24と、有底円筒状部材1
4の外周面および底部外面を覆うように設けられ、たと
えばアルくニウム製の熱伝導体26と、その熱伝導体2
6の内部に設けられた環状の電熱ヒータ28とを備えて
構威されており、熱伝導体26の外周面に形威された穴
内にはその熱伝導体26の温度を検出するためのサー旦
スタ等の温度検出子29が挿し込まれている。上記ブロ
ーブ1oが体表面12に装着された状態においては、熱
伝導体26が体表面l2に密着させられることにより、
電熱ヒータ28および熱伝導体26により体表面12内
の血管床を加温することができるようになっている。し
たがって、本実施例においては、上■記電熱ヒータ28
および熱伝導体26が加温手段を構威する。
第1発光素子18はたとえば660mμ程度の波長の赤
色光を発光し、第2発光素子20はたとえば800mμ
程度の波長の赤外光を発光するものであるが、必ずしも
これらの波長に限定されるものではなく、ヘモグロビン
の吸光係数と酸化ヘモグロビンの吸光係数とが大きく異
なる波長の光と、それら両吸光係数が略同じとなる波長
の光とを発光するものであればよい。これら第1発光素
子l8および第2発光素子20は一定時間づつ順番に所
定周波数で発光させられるとともに、両発光素子18.
20から照射された光の体表面12内の血管床からの反
射光は共通の受光素子16によりそれぞれ受光される。
受光素子16は、その受光量に対応した大きさの電気信
号S■を増幅器30を介してローパスフィルタ32へ出
力する。この電気信号SVは、本実施例の光電脈波信号
に相当するものであって、動脈の脈動による変動或分を
含んでいる。ローパスフィルタ32は入力された電気信
号S■から脈波の周波数よりも高い周波数を有するノイ
ズを除去し、そのノイズが除去された信号S■をデマル
チプレク→ノー34へ出力する。デマルチプレクサ34
は後述の切換信号SCにより第1発光素子18および第
2発光素子20の発光に同期して切り換えられることに
より、赤色光による電気信号SV.,をサンプルホール
ド回路36およびΔ/D変換器38を介してI/○ボー
1〜40へ逐次供給するとともに、赤外光による電気信
号S■1RをサンプルホールI・回路42およびA/D
変換器44を介してI/Oボー}40へ逐次供給する。
サンプルホールド回路36.42は、入力された電気信
号SVR,SVIRをA/D変換器38.44へ逐次出
力する際に、前回出力した電気信号svR,sv1Rに
ついてのA/D変換器38.44における変換作動が終
了するまで次に出力する電気信号SVR SVl,lを
それぞれ保持するためのものである。
■/○ボー1・40は、データハスラインを介してCP
U46  ROM48,RAM50.表示器52とそれ
ぞれ接続されている。CPU4 6ば、RAM50の記
憶機能を利用しつつROM/l 8に予め定められたプ
ログラムに従って測定動作を実行し、I/OボーI・4
0から駆動回路54へ照射信号S L Dを出力して第
1発光素子18および第2発光素子20を順番に所定の
周波数で一定時間づつ発光させる一方、それら第1発光
素子18および第2発光素子20の発光に同朋して切換
信号SCを出力してデマルチプレクザ34を切り換える
ことにより、前記電気信号SVRをサンプルホールド回
路36へ、前記電気信号SVIRをサンプルホールド回
路42へそれぞれ振り分ける。また、CPU4 6は、
予め記憶されたプログラムに従って入力信号に基づいて
末梢血管を流れる血液中の酸素飽和度を決定し且つその
決定された酸素飽和度を表示器52に表示させる。
上記プローブ10が装着された生体の所定部位の体表面
には、更に、良く知られた深部体温計56が装着されて
おり、この深部体温計56からは生体の深部体温を表す
体温信号ST.がA/D変換器58を介してCPU4 
0へ供給される。CPU40には、更に、温度検出子2
9から出力された温度信号ST2がA/D変換器60を
介U7てCPU40へ供給されるようになっており、C
 P U40は、ROM48に予め記1意されたプログ
ラムに従って体温信号ST.および温度信号s’r2に
基づいて駆動回路62へ駆動信号STDを出力し、熱伝
導体26が前記深部体温と同様の温度となるように電熱
ヒータ28を制御ずる。
次に、以上のように構威されたパルスオキシメータの酸
素飽和度測定動作を説明する。
まず、ステップS1が実行されることにより、第1発光
素子18からの赤色光と第2発光素子20からの赤外光
とが所定の周波数で順番に照射される。この所定の周波
数は、反射光強度を示すデータポイント(電気信号s 
vR; S VIR)により動脈の脈動に同期した光電
脈波形を高い分解能にて得られるようにする周波数であ
る。これにより、血管床からの反射光の強度を表す電気
信号SVRSVIMが逐次検出されることとなる。次に
、ステップS2が実行されることにより、1つの脈波形
に相当する電気信号SVR,SVIRが検出されたか否
かが判断され、この判断が否定された場合にはステップ
S2が繰り返し実行されて待機状態とされるが、肯定さ
れた場合にぱ続くステンプS3が実行される。ステップ
S3においては、前記電気信号S V Rが表す1つの
脈波形の上ピーク値■dR(心臓拡張期の反射光強度に
対応)および下ピーク値V−R(心臓収縮期の反射光強
度に対応)が決定されるとともに、前記電気信号SVI
Rが表す1つの脈波形の上ピーク値VdlRおよび下ピ
ーク植V s I Rが決定される。第4図は、赤色光
による反射光強度の脈波形および赤外光による反射光強
度の脈波形の一例を示す図であって、両脈波形は便宜上
同一の脈波形にて示されている。第4図において、脈波
形の振幅は、動脈での光の吸収分を反映し且つ動脈の酸
素飽和度を反映している。
次に、ステップS4が実行されることにより、ステップ
S3にて決定されたピーク値に基づいて、VaIIVS
R  Vd*+VsR,Vd+++   VSIRI 
 Vd+*十VsIRがそれぞれ算出されるとともに、
下記の(1)および(2)の比がそれぞれ算出される。
このようq 10 に比をとることにより、発光素子18.20の発光強度
、受光素子16の特性、皮膚色素による光の吸収特性、
および血管床での光の散乱・吸収の光の波長による相違
などに起因する測定への影響が回避される。続くステッ
プS5においては、下記の(3)の比が算出される。
(Vd,l−VsR)/(VdR+VSR)     
 ・・(1)(Vd+i   V−IR )/ (Vd
+R+VS+i )  ・・(2)次に、ステップS6
が実行されて、上記(3)に示す比と動脈の酸素飽和度
との間の予め定められた関係からステップS5にて実際
に算出された比に基づいて実際の酸素飽和度が決定され
る。続くステップS7においては、ステップS6にて決
定された酸素飽和度が表示器52に表示され、その後、
ステップ82以下が繰り返し実行されることにより酸素
飽和度が連続的に決定され且つ表示されることとなる。
ところで、酸素飽和度の測定では血管床中の毛細血管内
に血液の脈流が充分に存在することが前提とされる。し
かし、その酸素飽和度の測定がたとえば手術中番こ行わ
れている場合において、メスや薬物等により生体にショ
ックが加えられると、従来においては、末梢血管が収縮
してその末梢血管内の血流が低下したり或いは阻止され
たりすることにより、好適な大きさの光電脈波信号が得
られなくなって、酸素飽和度を精度良く且つ安定して測
定し難くなったり或いは酸素飽和度の測定自体が困難に
なる場合があった。
これに対し、本実施例によれば、酸素飽和度の測定が行
われる体表面12内の血管床をプローブ10に設けられ
た電熱ヒータ29および熱伝導体26により深部体温と
略等しい温度に加温することができるので、末梢血管の
前記収縮を好適に防止することができ、その末梢血管内
の血流を好適に維持することができる。この結果、前記
ショックが加えられても常に好適な大きさの光電脈波信
号(電気信号SV)を検出し得るため、酸素飽和11 l2 度を従来に比べて一層精度良く且つ安定して測定するこ
とができるとともに、それに伴って、末梢血管の密度が
比較的小さい部位においても酸素飽和度の測定が可能と
なる。
また、本実施例によれば、受光素子16を中心とする同
一半径の円周上に複数の第1発光素子l8および複数の
第2発光素子20が交互に設けられているので、受光素
子16にて検出される反射光の信号強度が増大されるの
に加えて、血管床を構或する真皮や皮下組織の組或が不
均一である場合、たとえばその血管床に比較的太い静脈
が存在する場合においても、受光素子16にて検出され
る赤色光および赤外光の反射光の信号強度への影響を平
均化し得るととにも、プローブ10の体表面12に対す
る姿勢が傾いて樹脂22の一部と体表面12との間に隙
間が生じたような場合においてもその影響が出難い利点
がある。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説
明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。
第5図において、プローブ10の本体を構或する熱伝導
体26の上面には、加温手段としてのペルチェ(Pel
tier)素子70が固設されており、そのペルチェ素
子70の上面には、熱交換用のフィン72が設けられて
いる。ペルチェ素子70は、たとえば第6図に示すよう
に、2種の金属74および76と、それらの金属74お
よび76の接合部であって熱伝導体26側に位置する発
熱部78およびフィン72側に位置する吸熱部80とを
備えており、駆動電源82からの電流が通電されると、
上記吸熱部80において吸熱するが、上記発熱部におい
て発熱するように構威されている。上記2種の金属74
および76は、たとえばビスマスおよびアンチモン、或
いは銅および鉄などが用いられる。また、第6図の84
および86は、熱伝導率が高く且つ電気的な絶縁材料か
ら威る絶縁層であって、たとえばセラミック、或いはメ
タル粒子を含む樹脂フィルムが用いられる。
本実施例では、設定器88に設定された温度と、サー旦
スタ29により検出された温度とが一致す13 14 るように、温度コンI−ローラ90から調節信号が出力
され、駆動電源82はその調節信号に従って直流電流を
出力する。本実施例ではサーミスタ29により検出され
た温度が設定温度を超えると、ペルチェ素子70へ供給
される電流が逆方向とされて、吸熱および発熱が反転さ
れるので、制御’at度が向上ずる。なお、設定器88
に替えて前jASの深部体温計56を用いることにより
、プローブ10の温度を深部体温と一致させるように温
度制御することもできる。
以」二、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが
、本発明はその他の態様にも適用される。
たとえば前述の実施例では、加温手段は電熱ヒータ28
を有して構威されているが、必ずしもその必要はなく、
たとえば、L E Dにて構成して光熱により生体の一
部を加温するようにしてもよい。
また、前述の実施例では、熱伝導体26の温度は実際に
測定された深部体温に略等しくなるように制御されてい
るが、必ずしもその必要はなく、たとえば、深部体温に
略等しくなるように予め定められた一定の値となるよう
に制御されてもよいし、深部体温とは関係なく所定の温
度に加温するようにしてもよく、更には、光電脈波の振
幅が予め定められた一定値よりも小さくなったときに加
温ずるように構或ずることもできる。
また、前述の実施例では、第1発光素子18および第2
発光素子20はそれぞれ複数設けられているが、必ずし
もその必要はなく、たとえば1個づつであってもよい。
また、前述の実施例では、反射型パルスオキシノータの
プローブに本発明が適用された場合について説明したが
、透過型パルスオキシメータに用いられるプローブにお
いても本発明を適用し得る。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種
々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用されたプローブを備えたパルスオ
キシメータの構戒を示すブロック線図である。第2図は
第1図のプローブのA矢視図であって熱伝導体等を除去
して示す拡大図である。第15 16 3図は第1図のパルスオキシメータの酸素飽和度測定動
作を説明するためのフローチャーI・である。 第4図は第3図のフローチャートにおいて検出された反
射光強度の一例を示すグラフである。第5図は本発明の
他の実施例を示す図であり、第6図は第5図の要部を説
明する図である。 ■ 0 : l 6 : l 8 : 2 0 : 26 : 2 8 : 7 0 : S■ ; プローブ 受光素子 第1発光素子(発光素子) 第2発光素子(発光素子) 熱伝導体(加温手段) 電熱ヒータ(加温手段) ペルチェ素子(加温手段) 電気信号(光電脈波信号) 17 第2図 時閤 第3図 S2 S3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 生体の一部に波長の異なる光を照射して該生体からの反
    射光または透過光をそれぞれ検出し、該反射光または透
    過光の強度を表す光電脈波信号に基づいて血液中の酸素
    飽和度を測定する形式のパルスオキシメータにおいて、
    前記光を照射する発光素子および前記反射光または透過
    光を検出する受光素子が設けられて前記生体に密接させ
    られるプローブであつて、 前記生体の一部を加温するための加温手段を含むことを
    特徴とするパルスオキシメータ用プローブ。
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