JPH0461849A - 末梢循環検出装置 - Google Patents

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、生体の末梢血管の血液循環状態を検出する末
梢循環検出装置に関する。

従来の技術 患者の末梢血管の血液循環状態は生理状態を示す重要な
指標の一つであり、正確に把握されることが望まれる。

たとえば手術中などにおいて患者の循環器官の動態を監
視するための一手段として、患者の皮膚温に基づいて末
梢血管の血液循環状態を把握することが行われている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記皮膚温は室温などによっても変化す
るため、斯かる皮膚温により末梢血管の血液循環状態を
確実に検出することは困難であり、皮膚温からは患者の
循環器官の動態を正確に監視し難く、患者のショック状
態などを早期に把握できない場合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであって
、その目的とするところは、末梢血管の血液循環状態を
確実に検出し得て循環動態を正確に監視し得る末梢循環
検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 ところで、血液中の酸素飽和度を非観血的に測定するオ
キシメータとしては、透過型のものが従来から用いられ
ているが、その他に、たとえば本出願人が先に出願して
公開された特開平２−１１１３４４号公報に記載されて
いるような反射型オキシメータが考えられている。本発
明者は種々実験を重ねた結果、血液中の酸素飽和度を透
過型オキシメータにより測定する場合には、手術中など
において患者の末梢血管の血液循環状態が変化しても、
それに伴って酸素飽和度が変化することはないが、反射
型オキシメータにより測定する場合には、手術中などに
おいて患者の末梢血管の血液循環状態が変化すると、そ
の末梢血管の血液循環状態の変化に応じて酸素飽和度も
変化することを見い出した。本発明は斯かる知見に基づ
いて為されたものであって、その要旨とするところは、
生体の末梢血管の血液循環状態を検出する末梢循環検出
装置であって、第１図のクレーム対応図に示すように、
（ａ）前記生体に波長の異なる所定の光を照射してその
光の透過光をそれぞれ検出し、それらの透過光の強度を
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
する透過型酸素飽和度測定手段と、（ｂ）前記生体に波
長の異なる所定の光を照射してその光の反射光をそれぞ
れ検出し、それらの反射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反射型酸素飽和
度測定手段と、（Ｃ）前記透過型酸素飽和度測定手段に
より測定された酸素飽和度と前記反射型酸素飽和度測定
手段により測定された酸素飽和度との差に基づいて、前
記末梢血管の血液循環状態を決定する末梢循環決定手段
とを含むことにある。

作用および発明の効果 斯かる構成の末梢循環検出装置においては、透過型酸素
飽和度測定手段と反射型酸素飽和度測定手段とによって
酸素飽和度が別々に測定される。

この透過型酸素飽和度測定手段により測定される酸素飽
和度は末梢血管の血液循環状態が変化しても変化しない
が、反射型酸素飽和度測定手段により測定される酸素飽
和度は末梢血管の血液循環状態の変化に応じて変化する
ため、末梢循環決定手段により、透過型酸素飽和度測定
手段による酸素飽和度と反射型酸素飽和度測定手段によ
る酸素飽和度との差に基づいて、末梢血管の血液循環状
態を確実に検出することができる。したがって、皮膚温
により末梢血管の血液循環状態を把握する従来の場合に
比べて、手術中などにおける患者の循環器官の動態を一
層正確に監視し得るとともに、患者のショック状態など
を一層早期に把握することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は本発明の末梢循環検出装置の一例を示す図であ
って、その構成を示す回路図である。図において、６は
、透過光に基づいて酸素飽和度を測定するための透過光
用回路であり、８は、反射光に基づいて酸素飽和度を測
定するための反射光用回路である。透過光用回路６にお
いて、１０゜１２はＬＥＤ等から成る発光素子である。

発光素子１０は、たとえば６６０ｍμ程度の波長の赤色
光を発光するとともに、発光素子１２は、たとえば８０
４ｍμ程度の波長の赤外光を発光するものである。しか
し、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。

発光素子１０．１２は、一定時間の間所定の周波数で順
番に発光させられるようになっており、それら発光素子
１０．１２から発光された光は図示しない生体の一部（
たとえば耳や指など）を透過し、各透過光が共通の受光
素子１４によりそれぞれ受光される。受光素子１４は、
たとえばホトダイオードやホトトランジスタあるいは光
電池等から成り、その受光量に対応した大きさの電気信
号Ｓ　Ｖ　ｔを増幅器１６を介してデマルチプレクサ１
８へ出力する。デマルチプレクサ１８は、後述の切換信
号Ｓ０１により発光素子１０．１２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５Ｖｔ
−＊を対数演算器２０へ、赤外光による電気信号５Ｖｔ
−＋＊を対数演算器２２へそれぞれ出力する。

対数演算器２０．２２は、前記一定時間の間に出力され
た電気信号Ｓ　Ｖｔ−＊　、　　Ｓ　Ｖｔ−＋ｉの対数
を演算し、その対数演算された信号をバイパスフィルタ
２４．２６へそれぞれ出力する。バイパスフィルタ２４
．２６は、入力された信号から低周波数成分をそれぞれ
除去して脈動による透過光の変動成分を表す脈波信号Ｓ
　Ｍｔ−ｉ　、　　Ｓ　Ｍｔ−＋＊をそれぞれ取り出し
、それら脈波信号ＳＭＬ−え、ＳＭｔｌをＡ／Ｄ変換器
２８．３０を介してＩ１０ボート３２へ供給する。

Ｉ１０ポート３２は、データバスラインを介してＣＰＵ
３４　　ＲＯＭ３６．ＲＡＭ３Ｂ、ＣＲＴデイスプレィ
装置等の表示器４０とそれぞれ接続されている。ＣＰＵ
３４は、ＲＡＭ３８の記憶機能を利用しつつＲＯＭ３６
に予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行し
、Ｉ１０ポート３２から駆動回路４１へ発光信号ＳＬＤ
、を出力して発光素子１０．１２を一定時間の間所定の
周波数で順番に発光させる一方、それら発光素子１０．
１２の発光に同期してデマルチプレクサ１８へ切換信号
Ｓ０１を出力してデマルチプレクサ１８を切り換えるこ
とにより、電気信号ＳＶ、、を対数演算器２０へ、電気
信号５Ｖｔ−＋＊を対数演算器２２へそれぞれ振り分け
るとともに、前記脈波信号ＳＭｔ−＊　、ＳＭｔ−＋＊
がそれぞれ表す１つの脈波の各振幅値を所定のアルゴリ
ズムに従ってそれぞれ決定し、各振幅値の比に基づいて
予め定められた関係から血液中のヘモグロビンの酸素飽
和度０３−−ｔ　　（透過光に基づくもの）を決定し、
それを表示器４０に表示させる。

一方、上記反射光用回路８において、４２．４４は発光
素子、４６は受光素子である。これら発光素子４２．４
４および受光素子４６は、たとえば、本出願人が先に出
願して公開された特開平２１１１３４４号公報に記載さ
れているように、受光素子４６を中心とする円周上にお
いて各複数個の発光素子４２．４４が所定間隔毎に全周
に亘って交互に設けられる。発光素子４２．４４は、前
記発光素子１０．１２と同様の赤色光および赤外光を発
光するものであって、一定時間の間所定の周波数で順番
に発光させられるようになっており、それら発光素子４
２．４４から図示しない生体に向かって発光された光は
、その生体にて反射させられ、各反射光は共通の受光素
子４６によりそれぞれ受光される。

受光素子４６は、その受光量に対応した大きさの電気信
号ＳＶ、、を増幅器４８を介してローパスフィルタ５０
へ出力する。ローパスフィルタ５０は、入力された電気
信号ＳＶ、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、脈動による反射光の変動成分を表す脈
波信号ＳＭ、一つ。

ＳＭ□□をデマルチプレクサ５２へ出力する。デマルチ
プレクサ５２は、後述の切換信号Ｓ０２により発光素子
４２．４４の発光に同期して切り換えられることにより
、赤色光による脈波信号ＳＭｒ−Ｒをサンプルホールド
回路５４およびＡ／Ｄ変換器５６を介してＩ１０ポート
３２へ供給するとともに、赤外光による脈波信号ＳＭｒ
−＋＊をサンプルホールド回路５８およびＡ／Ｄ変換器
６０を介してＩ１０ポート３２へ供給する。サンプルホ
ールド回路５４．５８は、入力された脈波信号ＳＭｒ−
ＩＩ　＋　ＳＭｒ−１１１１をＡ／Ｄ変換器５６．５８
へ出力する際に、前回出力した脈波信号ＳＭ、、、ＳＭ
ｒ−１１１１についてのＡ／Ｄ変換器５６．５８におけ
る変換作動が終了するまで、次に出力する脈波信号ＳＭ
、−え、ＳＭｒ−＋＊をそれぞれホールドするものであ
る。

上記ＣＰＵ３４は、ＲＡＭ３Ｂの記憶機能を利用しつつ
ＲＯＭ３６に予め記憶されたプログラムに従って信号処
理を実行し、Ｉ１０ポート３２から駆動回路６２へ発光
信号ＳＬＤ、を出力して発光素子４２．４４を一定時間
の間所定の周波数で順番に発光させる一方、それら発光
素子４２．４４の発光に同期してデマルチプレクサ５２
へ切換信号Ｓ０２を供給してデマルチプレクサ５２を切
り換えることにより、脈波信号ＳＭ、、をサンプルホー
ルド回路５４へ、脈波信号ＳＭ、−ＩＮをサンプルホー
ルド回路５８へそれぞれ振り分ける。また、ＣＰＵ３４
は、予め記憶されたプログラムに従って、入力された脈
波信号ＳＭ、−８，ＳＭ、−１＊が表す１つの脈波の各
振幅値を所定のアルゴリズムに従ってそれぞれ決定し、
各振幅値の比に基づいて予め定められた関係から血液中
のヘモグロビンの酸素飽和度Ｏ３，、（反射光に基づく
もの）を決定して、それを表示器４０に表示させるとと
もに、前記透過光に基づく酸素飽和度０３１＝、と反射
光に基づく酸素飽和度ｏ　ｓ　ａ−ｒとの差に基づいて
、すなわち、たとえばｏ　ｓ　ｍ−ｒ　とＯＳ、−ｔと
の比を算出することに基づいて末梢血管の血液循環状態
を決定して、それを表示器４０に表示させる。

次に、以上のように構成された末梢循環検出装置の作動
を第３図のフローチャートに従って説明する。

まず、ステップＳ１が実行されることにより、発光信号
ＳＬＤ、が駆動回路４１へ出力されることにより、発光
素子１０からの赤色光と発光素子１２からの赤外光とが
一定時間（たとえば１〜２秒間）の開所定周波数の短幅
パルス（たとえばｌＯμ５ｅｃ）で順番に照射されると
ともに、ステップＳ２の酸素飽和度０３ａ−を決定ルー
チンが実行されることにより、本出願人が先に出願して
公開された実開昭６１−５６２０８号公報に記載されて
いる測定原理に従って、入力された脈波信号ＳＭｔ−１
１ＳＭｔ−＋、ｌが表す各脈波の振幅値の比に基づいて
予め定められた関係から酸素飽和度Ｏ３，−ｔが決定さ
れる。本実施例においては、上記ステップＳｌ、ステッ
プＳ２．および上記透過光用回路６が透過型酸素飽和度
測定手段に対応する。

次に、ステップＳ３が実行されて、発光信号ＳＬ　Ｄ　
ｚが駆動回路６２へ出力されることにより、発光素子４
２からの赤色光と発光素子４４からの赤外光とが一定時
間（たとえば１〜２秒間）の間所定の周波数の短幅パル
ス（たとえば１０μ５ｅｃ）で順番に照射されるととも
に、ステップＳ４の酸素飽和度ＯＳ、、決定ルーチンが
実行されることにより、たとえば、前記特開平２−１１
１３４４号公報に記載されている酸素飽和度決定手法と
同様にして、入力された脈波信号ＳＭ、−，，ＳＭ。

１つが表す各脈波の振幅値の比に基づいて予め定められ
た関係から酸素飽和度ｏ　ｓ　ａ−ｒが決定される。

本実施例においては、上記ステップＳ３．ステップ３４
．および上記反射光用回路８が反射型酸素飽和度測定手
段に対応する。

次いで、ステップＳ５が実行されて、上記ステップＳ４
にて求められた反射光に基づく酸素飽和度ｏ　ｓ　ｍ−
ｒと上記ステップＳ２にて求められた透過光に基づく酸
素飽和度ｏ　ｓ　ｍ−ｔとの比を算出することにより、
末梢血管の血液循環状態を表す末梢循環係数Ｃ（＝ＯＳ
、、１０Ｓ、−ｔ）が決定される。したがって、本実施
例においては、上記ステップＳ５が末梢循環決定手段に
対応する。上記末梢循環係数Ｃは、小さくなる程末梢血
管の血液循環状態が低下していることを表す。続（ステ
ップＳ６においては、たとえば第４図に示すように、ス
テップＳ２．Ｓ４にて決定された酸素飽和度Ｏ３，−ｔ
　、　Ｏ５−−−、およびステップＳ５にて決定された
末梢循環係数Ｃが表示器４０の表示画面にそれぞれトレ
ンド表示されるとともに、それら酸素飽和度ｏｓ、ｔ、
ｏｓ、、および末梢循環係数Ｃの最新の値が表示器４０
に数字にてそれぞれ表示される。なお、第４図の表示例
において、酸素飽和度ＯＳ、、、ｔおよび手術開始初期
における酸素飽和度ＯＳ、、はそれぞれ１００％となっ
ており、これは、患者に全身麻酔が施されて人工呼吸が
行われているためであるが、必ずしも酸素飽和度０８１
−１の始点が酸素飽和度０３−ｔと一致しているとは限
らない。次に、ステップＳ７が実行されることにより、
今回の測定の開始あるいは終了後予め定められた一定時
間経過したか否かが判断される。この判断が否定された
場合には待機状態とされるが、肯定された場合には、再
びステップＳ１以下が実行されることにより、前記一定
時間毎に酸素飽和度ｏｓ、ｔ、ｏｓ、、および末梢循環
係数Ｃが求められて表示器４０に逐次表示されることと
なる。

このように本実施例によれば、透過光に基づく酸素飽和
度０３−ｔと反射光に基づく酸素飽和度ｏ　ｓ　ａ−ｒ
とが別々に測定される。この場合において、透過光に基
づいて測定される酸素飽和度０３ａ−ｔは末梢血管の血
液循環状態が変化しても変化しないが、反射光に基づい
て測定される酸素飽和度ＯＳ、、は末梢血管の血液循環
状態の変化に応じて変化するため、０３−ｔとＯＳ、−
、との差は末梢血管の血液循環状態を好適に表すことと
なり、これにより、たとえばＯＳ、、と０３−ｔとの比
の算出値である末梢循環係数Ｃを表示することによって
末梢血管の血液循環状態を確実に把握することができる
。したがって、酸素飽和度ＯＳ、、、ｒおよび酸素飽和
度ＯＳ、−，を逐次測定してそれらの比の算出値である
末梢循環係数Ｃを逐次表示することにより、皮膚温に基
づいて末梢血管の血液循環状態を把握する従来の場合に
比べて、手術中などにおいて患者の循環器官の動態を一
層正確に監視することができるとともに、患者のショッ
ク状態などを一層早期に把握することができる。

なお、前述の実施例では、末梢血管の血液循環状態は酸
素飽和度Ｏ３，−１と酸素飽和度ＯＳ、ｔとの比にて決
定されているが、必ずしもその必要はなく、たとえば、
酸素飽和度ＯＳ、ｔと酸素飽和度ＯＳ、、との差を算出
し、その差をそのまま表示したり、あるいはその差に応
じた所定の数値を表示するようにしても差し支えない。

要するに、透過型酸素飽和度測定手段により測定された
酸素飽和度と反射型酸素飽和度測定手段により測定され
た酸素飽和度との間に差があることに基づいて末梢血管
の血液循環状態を決定するように構成されておればよい
のである。

また、前述の実施例では、末梢循環係数ＣはＣＲＴデイ
スプレィ装置等の表示器４０にトレンド表示されるとと
もに数値表示されているが、何れか一方を表示するだけ
でもよいし、斯かる表示に加えて或いは替えて、末梢循
環係数Ｃが予め定められた値を下回ったときにはその旨
を表す所定の音声や警報表示を出力するように構成する
こともできる。

また、前述の実施例では、手術中などにおいて患者の循
環器官の動態を監視すること等を目的として、本発明の
末梢循環検出装置を使用した場合について説明したが、
本発明の末梢循環検出装置は、それ以外の用途、たとえ
ば肩凝り等のような筋肉痛の原因の診断等にも用いるこ
とが可能である。すなわち、本発明の末梢循環検出装置
により筋肉痛がある筋肉表面の末梢血管の血液循環状態
を検出した結果、その末梢血管の血液循環状態が比較的
悪い場合には、その血液循環が悪いことが筋肉痛の原因
として推定されるが、末梢血管の血液循環状態が良好で
ある場合には、筋肉痛の原因はたとえば神経に因るもの
であると推定されるのである。この場合には、前記筋肉
表面の末梢血管での酸素飽和度の測定は反射型酸素・飽
和度測定手段にて行われることとなる。

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図は本発明のクレーム対応図である。第２図は本発
明の末梢循環検出装置の一例を示す図であって、その構
成を示す回路図である。第３図は第２図の装置の作動を
説明するためのフローチャートである。第４図は第２図
の表示器４０における末梢循環状態等の一表示例を示す
図である。 （６：透過光用回路、ステップＳｌ、Ｓ２）：（透過型
酸素飽和度測定手段） （８：反射光用回路、ステップ３３．Ｓ４）　　：（反
射型酸素飽和度測定手段） ステップＳ５二末梢循環決定手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 生体の末梢血管の血液循環状態を検出する末梢循環検出
   装置であって、 前記生体に波長の異なる所定の光を照射して該光の透過
   光をそれぞれ検出し、該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透過型酸素
   飽和度測定手段と、 前記生体に波長の異なる所定の光を照射して該光の反射
   光をそれぞれ検出し、該反射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反射型酸素
   飽和度測定手段と、 前記透過型酸素飽和度測定手段により測定された酸素飽
   和度と前記反射型酸素飽和度測定手段により測定された
   酸素飽和度との差に基づいて、前記末梢血管の血液循環
   状態を決定する末梢循環決定手段と を含むことを特徴とする末梢循環検出装置。