JPH0360646A - 酸素飽和度測定装置 - Google Patents

酸素飽和度測定装置

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JPH0360646A
JPH0360646A JP1196209A JP19620989A JPH0360646A JP H0360646 A JPH0360646 A JP H0360646A JP 1196209 A JP1196209 A JP 1196209A JP 19620989 A JP19620989 A JP 19620989A JP H0360646 A JPH0360646 A JP H0360646A
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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、酸素飽和度測定装置、特に、光を用いて血液
の酸素飽和度を非観血的に測定するための酸素飽和度測
定装置に関する。
〔従来の技術〕
例えば、動脈血の酸素飽和度の検査は、呼吸作用(ガス
交換作用)の最終結果である静脈血の動脈血化を知る上
で重要な検査であり、臨床的に大きな意味を持つ。とこ
ろで、血色素は、酸化ヘモグロビン(酸素化ヘモグロビ
ン)と還元ヘモグロビン(脱酸素化ヘモグロビン)とで
、第2図に示すように光の吸収スペクトラムが異なる。
波長805nmは、ヘモグロビンの酸素化、脱酸素化に
かかわらず同じ吸収を示し、等吸収点と呼ばれる。
805 nmより短波長である赤領域の光(波長600
〜750 nm程度)では脱酸素化ヘモグロビンによる
吸収が大きく、805 nmより長波長である近赤外領
域の光(波長810nm〜850nm程度)では酸素化
ヘモグロビンによる吸収が大きい。
上述の特性を利用した従来の酸素飽和度測定装置は、生
体に対して光を照射する発光部と、生体を透過した発光
部からの光の強さを測定する受光部とを備えている。こ
の発光部と受光部とによって、従来は、2種類の波長の
透過光量が測定されていた。それらの波長は、血液中の
酸素飽和度が変わっても吸光度が変わらない波長(例え
ば805nm)と、吸光度が大きく変わる波長(例えば
750 nm)とである。この2つの波長における透過
光量の比12/II は血液の酸素飽和度と直線関係に
あるので、予めその比例定数を定めておき、それに基づ
いて酸素飽和度を演算することができる。すなわち、 〔酸素飽和度)=A−B (1,/I、)が成立するの
で、予め実験的に係数A、  Bを定めておき、実際の
透過光量1t、I+から酸素飽和度が求められる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記従来の構成では、透過光量の比1./I。
から較正曲線を得、その較正曲線に基づいて実際の測定
値から酸素飽和度を演算するのであるが、得られる較正
曲線の勾配は小さく、それに基づく演算の精度を十分に
高めることができない。
本発明の目的は、酸素飽和度の測定精度をあげることの
できる酸素飽和度測定装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る酸素飽和度測定装置は、光を用いて生体中
の血液の酸素飽和度を測定するための装置である。この
装置は、生体に対して光を照射する発光部と、生体を透
過した発光部からの光の強さを測定する受光部と、受光
部からの信号を受けて演算を行う演算手段とを備えてい
る。前記演算手段は、血液の酸素飽和度の変化に応じて
吸光度が逆に変化する第1及び第2波長と、血液の酸素
飽和度の変化によっては吸光度が変化しない第3波長と
に基づく受光部からの信号を受け、酸素飽和度を演算す
る手段である。
〔作用〕
本発明に係る酸素飽和度測定装置では、発光部が生体に
対して光を照射する。受光部は、生体を透過した発光部
からの光の強さを測定する。そして、演算手段では、血
液の酸素飽和度の変化に応じて吸光度が逆に変化する第
1及び第2波長と、血液の酸素飽和度によっては吸光度
が変化しない第3波長とに基づく受光部からの信号を受
け、酸素飽和度を演算する。この場合には、血液の酸素
飽和度の変化に応じて吸光度が逆に変化する第1及び第
2波長に基づいて演算を行うので、両波長を用いた測定
結果の差をとることにより、変化をより大きく捕らえる
ことができる。このため、本発明によれば演算精度が向
上し、したがって得られた酸素飽和度の測定結果の精度
が向上する。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図に示す。この実施例は、人間
の耳部分の血液の酸素飽和度を測定するための装置であ
る。
第1図に示す酸素飽和度測定装置は、耳1において測定
を行うための測定部2と、測定部2を制御するための制
御部3とを主として有している。
制御部3には、測定部2が電気的に接続されるとともに
、さらに表示用のLCD4と指令入力用のキーボード5
とが接続されている。
前記測定部2は、第1波長λ1 (例えば780nm)
の光を発するLED6と、第2波長λ2(例えば830
 nm)の光を発するLED7と、第3波長λ3 (例
えば805 nm)の光を発するLED8とを有してい
る。これらLED6,7゜8が発光部となる。一方、発
光部に対向して受光部9が配置されている。LED6,
7.8と受光部9との間には、カフ10を介して耳1が
挟まれるようになっている。
LED6,7.8は、ドライバ11を介して制御部3の
I10ポート12に接続されている。また、受光部9の
出力端子は、A/Dコンバータ13を介して制御部3の
I10ボート12に接続されている。さらに、カフ10
への加圧エアの調整を行うためのエア圧調整装置14も
、I10ポート12に接続されている。
制御部3は、CPU15、ROM15、RAM17等を
備えたマイクロコンピュータを有しており、その入出力
はI10ボート12を介して行われる。I10ボートに
は、LCD4及びキーボード5もそれぞれ接続されてい
る。
次に、上述の実施例の動作を、第3図に示すフローチャ
ートにしたがって説明する。制御部3におけるプログラ
ムがスタートすれば、第3図のステップS1においてL
CD4に「O」を表示する等の初期設定が行われる。次
に、ステップS2においてカフlOがセットされたか否
かを判断する。
操作者は、耳1にカフ10をセットするとともに、LE
D6,7.8及び受光部9をカフIO及び耳lを介して
互いに対向させるように配置し、そしてキーボード5か
らセット完了指令を入力する。
セット完了指令が入力されれば、プログラムはステップ
S3に移行する。
次に、ステップS3において測定開始指令を待つ。操作
者がキーボード5から測定開始指令を入力すれば、ステ
ップS4に移行する。ステップS4では、LED6が点
灯し、LED6から波長λ、の光が耳lに照射される。
耳lを通過した光は受光部9で検出される。受光部9で
は、光の強さに応じた電圧値を出力する。電圧値はA/
Dコンバータ13でデジタル信号に変換された後、制御
部3に入力される。制御部3では、その電圧値をRAM
17に記憶する。次に、ステップS5において、LED
7を点灯させる。これによって波長λ2を用いた検出が
行われ、その検出結果も制御部3のRAM17に記憶さ
れる。同様に、ステップS6では、LED8が点灯して
波長λ3用いた検出が行われ、その検出結果もRAM1
7に記憶される。
次に、ステップS7では、エア圧調整装置14を駆動し
、カフ10をふくらませて所定圧で耳1を正正する。そ
の状態で、ステップS4.S5゜S6と同様に、波長λ
1.λ2.λ3を用いた測定がそれぞれステップS8,
39,510で行われる。
ステップSllでは、ステップS5.S6.S7、S8
.S9.SIOにおける測定結果に基づいて酸素飽和度
が演算される。演算結果は、ステップ312においてL
CD4に表示される。表示処理が終わればステップS3
に再び戻る。
ここで、ステップSllにおける演算について説明する
780nm(波長λ1)を用いて吸光度を測定した場合
と、830nm(波長λ2)を用いて吸光度を測定した
場合とでは、血液中の酸素飽和度が変化した際に、一方
の吸収が増大すれば他方の吸収が減少するという関係に
ある。そこで、ステップSllにおける演算式の一例と
して、次式を用いる。
〔酸素飽和度] −A  B (I ta。I eso ) / f  
eosここで、A、Bは係数、■は透過光量である。
上式のように、780nm(波長λ1)における吸光度
と830nm(波長λ2)における吸光度との差をとる
ことにより、酸素飽和度の変化に対する吸光度の変化を
大きく捕らえることができる。
なお、係数A、Bは、予め実験的に求められることがで
き、多数の実験結果から回帰的に決定される。この係数
は、予めROM16に記憶されており、必要に応じて演
算の際に利用される。
この実施例によれば、血液の酸素飽和度の変化に応じて
吸光度が逆に変化する第1及び第2波長λ5.λ2と、
血液の酸素飽和度の変化によっては吸光度が変化しない
第3波長λ、とから酸素飽和度を演算するので、わずか
な酸素飽和度の変化であっても演算結果が大きく変化し
、その結果得られた酸素飽和度の値の精度が向上する。
なお、本発明を実施するにあたり、発光部としては、L
EDに限られることはなく、例えばレーザダイオード等
のレーザーやハロゲンランプ等を用いることもできる。
白色光を光源とする場合には、所定の波長を得るために
フィルターを設ける必要があるが、そのフィルターは発
光部側あるいは受光部側のいずれに設けられてもよい。
また、使用する波長としては780nm、830 nm
及び805nmに限られることはない。第1波長及び第
2波長は、酸素飽和度により吸光度が逆に変化する波長
であれば他の波長を使用してもよい。
第3波長としては、第1波長及び第2波長の変化よりも
変化が小さく、実質的に酸素飽和度が変化しても吸光度
は変化しないと見なしうる波長であればよい。さらに、
上述の実施例では、受光部9によって透過光測定を行っ
たが、反射光を測定する構成としてもよい。
次に、本発明に係る実験例を説明する。
砂ネズξ(モンゴリアン・ジャービル)の頭部における
透過光を測定した。第4図に示すように、砂ネズミ20
の頭部上端にはレーザ発光部から光を導くライトガイド
21を配置し、下端にはレーザ受光部へ光を導くライト
ガイド22を配置した。
発光部、受光部及びライトガイド21.22は、第1図
に示すLED6,7.8及び受光部9に代えてこの実験
では使用された。また、砂ネズξ20の気管を切開し、
酸素供給用のカニユーレ23を接続した。そして、カニ
ユーレ23からの供給酸素濃度(吸入酸素濃度)を変化
させ、砂ネズξ20の頭部における吸光度を測定した。
使用したレーザの波長は、780nm(第1波長λI)
830nm(第2波長λ2)及び805nm(第3波長
λ、)であった。
吸入酸素濃度を変化させて測定した結果を第5図に示す
。第5図から明らかなように、吸入酸素濃度を上げれば
第1波長λ1を用いた場合の吸光度は下がり、第2波長
λ2を用いた場合の吸光度は上昇した。また、第3波長
λ3での吸光度はほぼ変化がなかった。つまり、吸入酸
素濃度が上がれば、波長λ1による透過光量IIは上が
り、波長λ2による透過光量I2は下がり、波長λ、に
よる透過光量13はほぼ変化がないことになる。
なお、吸入酸素濃度は、砂ネズミの血液中の酸素飽和度
にほぼ対応しているものと見なし得る。
得られた第5図のデータを用いて、吸光度を透過光量に
換算し、ステップ511(第3図)で使用する演算式を
適用して回帰式を得た。その回帰式を第6図に示す。ま
た、第1波長及び第3波長を用いて従来の演算方法によ
って得た回帰式を第7図に示す。第7図と比較すれば明
らかなように、第6図では回帰式の傾斜が大きく、した
がってわずかな透過光量の変化に基づいて酸素飽和度の
変化を精度良く検出することができた。
〔発明の効果〕
本発明に係る酸素飽和度測定装置によれば、上述のよう
な演算手段によって上述のような3種類の波長を用いた
演算を行うことから、酸素飽和度の測定精度が向上する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略ブロック図、第2図は
波長と吸光度との関係そ示すグラフ、第3図は制御フロ
ーチャート、第4図は実験状態を示す側面図、第5図は
実験結果を示すグラフ、第6図は第5図の実験結果に基
づいて得た本発明に係る回帰式を示すグラフ、第7図は
第5図の実験結果から得た従来例に係る回帰式を示すグ
ラフである。 2・・・測定部、3・・・制御部、6,7.8・・・L
ED、9・・・受光部、1−5・・・CPU。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光を用いて生体中の血液の酸素飽和度を非観血的
    に測定するための酸素飽和度測定装置であって、 生体に対して光を照射する発光部と、 生体を透過した前記発光部からの光の強さを測定する受
    光部と、 血液の酸素飽和度の変化に応じて吸光度が逆に変化する
    第1及び第2波長と、血液の酸素飽和度が変化しても吸
    光度が変化しない第3波長とに基づく前記受光部からの
    信号を受け、酸素飽和度を演算する演算手段と、 を備えた酸素飽和度測定装置。
JP1196209A 1989-07-28 1989-07-28 酸素飽和度測定装置 Granted JPH0360646A (ja)

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JPH0360646A true JPH0360646A (ja) 1991-03-15
JPH0588608B2 JPH0588608B2 (ja) 1993-12-22

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JPH0588608B2 (ja) 1993-12-22

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