JPH06169902A

JPH06169902A - パルス式非侵入型オキシメータとその測定技術

Info

Publication number: JPH06169902A
Application number: JP1112295A
Authority: JP
Inventors: William Baker; ベーカーウィリアム; James C Stevens; クレーグスティーブンスジェームズ
Original assignee: Sentinel Monitoring Inc
Current assignee: Sentinel Monitoring Inc
Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1994-06-21
Also published as: EP0341059A3; US5431159A; EP0341059A2

Abstract

(57)【要約】電子出願以前の出願であるので要約・選択図及び出願人の識別番号は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は患者の動脈血の一容積に照射された光を検知して該患者の血の酸素飽和を決定するパルス型の無侵入型酸素計に関する。患者に触れた光は、その検出前に、スペクトル分布に依存して患者の血液及び他の組織によって吸収、反射、散乱、及び透過される。反射、散乱、もしくは透過された光の強度及びその変化は患者の血の酸素飽和の決定に用いられる。このような変化は主に動脈パルスによるものであり、これにより、照射された血液の容積は動脈パルスに従って変化する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

1974年11月12日に発行された米国特許第3847483 号(Shaw et al)による無侵入型酸素計測方法及び装置によれば、血液の光学的濃度を血液から反射された及び血液へ透過された赤色光及び赤外線の強度測定から決定する。赤外線強度から赤色光の強度を分離するのに時間多重化及び周波数多重化の両方を用いる。

1978年５月２日に発行された米国特許第4,086,915 号(Kofsky et al)による無侵入型酸素計方法及び装置によれば、動脈パルスによる血液の光学的密度変化を生きている患者の耳もしくは血液が散逸している組織上で反射もしくは透過された赤色光及び赤外線強度の変化を測定することにより決定する。赤色光の強度変化と赤外線の強度変化との分離には時間多重化が用いられる。

静脈に対する無侵入型酸素計については、1981 年５月12日発行の米国特許第4,266,554号(Hamaguri)、 1983年10月４日発行の米国特許4,407,290号(Wilber)、 1987年３月31日発行の米国特許第4,653,498号 (New et al)、1987年12月22日発行の米国特許第 4,714,080号(Edgar et al)、特開昭50−128387 号公報(Aoyagi et al)がある。これらは上述の米国特許第4,086,915号が適用した無侵入型パルス酸素計のとは詳細が異なる種々の回路を実現し、また、酸素計測の数学的方法を開示している。

酸素計における周波数多重化については、侵入型酸素計プローブ及び無入型酸素計プローブを記載したYee et al,"A Proposed Miniature Red/ Infrared Oximeter Suitable for Mounting on a Catheter Tip",IEEE Trans,Biomed.Eng.Vol. 24,pp.195-197,March,1977があり、また、ガラス酸素計においてLee et alのプローブを用いて肉体の血液から反射もしくは該血液を透過した赤色光及び赤外線の強度を測定することにより血液の光学的密度を決定することがSchibli et al, "An Electronic Circuit for Red/Infrared Oximeters",IEEE Trans.Biomed Eng.,Vol. BME-25,No.1,pp.94-96,January,1978に開示されている。また、Washington Universityの Electrical Engineeringの科学修士論文（1973年６月６日、V.M.Krishnan）は周波数多重化に関する回路の詳細を記載しており、Yee et alはこれを参考にしている。

最後に、Huch et al"LIMITATIONS OF PULSE OXIMETRY",The Lancet,February 13,1988,pp. 357,358は電流パルス酸素計測方法及び装置によって得られる特許結果を示している。

本発明の主目的は、無侵入型で得られ、血液が散逸した組織から赤色光及び赤外線に含まれる周波数多重化され、動脈パルス変調された情報を基礎に酸素飽和測定を行う酸素計を提供することにある。

特に、本発明の目的は、上述の酸素計において、血液が散逸した組織において反射され及び透過した赤色光及び赤外線から赤色光情報及び赤外線情報を得るようにすることである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明においては、赤色光源及び赤外線源からの光を患者の指、耳ぶた、あるいは血液が散逸した組織に照射し、光センサがこれらから戻され光を検知して対応する電気信号を発生する。これらの光源は異なる固定周波数且つ同一の振幅のパルス列で駆動され、この結果、発生する光の成分も２つであり、それぞれが異なる周波数で変化する。

赤色光のスペクトル分布は酸素結合した血液による吸収点と酸素結合していない血液による吸収点とが異なるように選択される。赤外線のスペクトル分布は、酸素結合した血液による吸収点と酸素結合していない血液による吸収点とがほぼ同一となるように選択する。しかしながら、患者の動脈パルスは照射された組織部の血液容積を変化させ、したがって、動脈パルスによる組織の血液容積の変化に従って各光成分を振幅変調する。したがって、光センサによって発生する電気信号も２成分である。一成分の振幅は赤色光源の駆動周波数で変化し、組織による赤色光吸収に比例する。また、他の成分の振幅は赤外線源の駆動周波数で変化し、組織による赤外線吸収に比例する。

光センサの電気信号は電子回路によって処理される。すなわち、当該光源の駆動周波数に従って上記電気信号の交流成分を分離し、光センサ電気信号に現われる帯域成分からある成分を除去する。

言い換えると、血液が散逸した組織からの照射に含まれる注目の情報のすべては周波数多重化され、この結果、信号が単一周波数、正確には狭帯域周波数で信号から情報を引く抜こうとする点に到達するまで情報は単一信号によって保持される。

本発明においては、そのような点が光センサからの周波数多重化された信号によって到達したときに、上述の２つの成分が同時に得られる、すなわち、フィルタ素子によって分離される。

さらに、上述の処理は交流成分を検出し、測定し、また、この測定結果を照射された組織における血液の酸素飽和度の計算に用いる。

〔実施例〕

第１図のおいて、スイッチ１，２は間欠的に赤色ＬＥＤ３、赤外線ＬＥＤ４をそれぞれ電源（図示せず）に接続する。スイッチ１は周波数４ｆでオン、オフし、スイッチ２は周波数ｆでオン、オフする。ここで、周波数ｆは６０Hzと同程度もしくはより大きい値である。ＬＥＤ３，４は生きた患者の指５を照射し、フォトダイオード６は当該部分から折り返された光を検知する。増幅器７は該ダイオード６を流れる電流に比例した出力電圧を発生し、また、該電流は指５からダイオード６を受けた光に比例する。

増幅器７の出力電圧はキャパシタ８を介して電圧増幅器９に接続され、電圧増幅器９は自動利得制御回路１０を介して電圧増幅器１１に接続されている。増幅器１１の出力はキャパシタ12，13を介して14，15に接続されている。

フィルタ１４は周波数ｆを含む狭帯域周波数を通過させ、フィルタ１５は周波数４ｆを含む挾帯域周波数を通過させる。各フィルタ14，15は搬送波を除去するＡＭ検波器16，17に接続されている。

検波器１６はゆっくり変化する電圧を発生する。

この電圧は指５の被照射部分の赤色光による影響に関する情報を含み、検波器１７もゆっくり変化する電圧を発生する。この電圧は指５の被照射部分の赤外線による影響に関する情報を含む。増幅器７の出力電圧にもともと含まれている他のすべての情報は実質的にキャパシタ８を介して増幅器７に接続された回路によって処理される。したがって、キャパシタ８はＤＣ成分すなわちゆっくり変化する成分を除去し、フィルタ14，15は周波数ｆ，４ｆ以外の成分を除去する。

従来知られているように、フォトダイオード６によって検知された光は組織を照射する赤色光及び赤外線光のスペクトル分布に関する組織の光学的密度を示す。したがって、ＡＭ検波器16，17の出力電圧は、それぞれ、赤色光の光学的密度、赤外線の光学的密度を示す。これらの電圧は電圧増幅器18，19によって増幅された後にキャパシタ20， 21を介して帯域フィルタ22，23に結合され、この出力は電圧増幅器28，29によって増幅される。増幅器28，29の各出力電圧は端子30，31に現われる。

ＡＭ検波器出力はまた低域フィルタ24，25を介して出力端子32，33を有するオフセット回路26，27 に接続されている。

フィルタ２２から２５、オフセット回路26，27、増幅器28，29の存在にかかわらず、第１図においては、端子30，31，32，33の電圧dVred,dVir, Vred,Virは、それぞれ、照射された組織の血液の赤色の光学的密度の変化、同上の赤外線の光学的密度の変化、同上の赤色の光学的密度、同上の赤外線の光学的密度を示す。

端子30，31，32，33はアナログ／ディジタル変換器(ADC)34に接続されており、これにより、各端子のアナログ電圧はディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサ３５に供給される。これらのディジタル信号はマイクロプロセッサ３５の処理に適する。マイクロプロセッサ３は接続線36， 37，38を有し、自動利得制御回路１０及びオフセット回路26，27を制御する。マイクロプロセッサ３５はADC34からの各信号の大きさを検出し、必要に応じて自動利得制御回路１０を調整し、自動利得制御回路１０の有効な範囲内で端子30〜33のアナログ電圧を調整する。同様に、オフセット回路26，27はマイクロプロセッサ３５によって動作され、端子30，33の直流電圧レベルを測定する。

究極的には、マイクロプロセッサ３５によって処理された信号は酸素飽和度を示す数字を発生する。

この数字は表示され、記録され、もしくは医学的な者等に受容できる形で与えられる。

第２Ａ〜２Ｇ図は、第１図の各点における信号波形図であってＬＥＤ３及び４の一方から始まる波形図である。縦軸は増幅度若しくは強度であり、横軸は時間である。第２Ａ図はＬＥＤの出力であり、ＬＥＤを流れるパルス電流による一定振幅の光パルスである。

第２Ｂ図において、増幅器７の出力、即ち、対象物の組織及び血液により変調されたＬＥＤ光パルスは直流（ＤＣ）電圧パルスに変換される。このＤＣパルスではそのエンベロープはＤＣ成分を重畳した交流（ＡＣ）動脈血流パルスを示し、このＤＣ成分は血液、組織その他のものに基づく。

第２Ｂ図のパルス列はＤＣ成分を除去するための容量８に入力され、これによりパルス列は第２Ｃ図に示すようにＡＣのみのキャリヤによる変調を示す両側信号となる。

第２Ｂ，２Ｃ図に示すパルス列は実際にはより複雑であり、これは、指に照射するための２つのＬＥＤがありフォトダイオード出力のスペクトル成分は周波数ｆ及び４ｆキャリヤのパルス成分を含むからである。しかしながら、これら成分の混合したものはフィルタ14，15を通り、周波数ｆと４ｆを含む情報は各々が第２Ｄ図に類似の２つのパルス列に分離される。

次に、第２Ｄ図に示すパルス列はＡＭ検波器16， 17に入力され、周波数ｆ及び４ｆキャリヤを除去し、第２Ｅ図のような信号となる。この波形の振幅は赤光及び赤外線パルスを照射した指部分における血液、組織及び動脈パルスの合成したものを示している。

第２Ｅ図の信号は容量20，21及び帯域フィルタ（ＢＰ）22，23を通過すると第２Ｆ図のようになる。そして、低域フィルタ（ＬＰ）24，25を通過すると第２Ｇ図に示すような信号となる。

第２Ｇ図の信号は図示のように振幅の変化は僅かである。これは、動脈流パルス成分がより減衰し（第２Ｇ図は誇張して描いてある）、赤光及び赤外線を血液及び組織の固定部分に照射したときの影響を示しているからである。従って、第２Ｇ図は上述の赤光及び赤外線を照射した部分の動脈流パルスの影響の様子を示している。

第２Ｆ，２Ｇ図の信号は各２組あり、赤光に対応する信号２Ｆ，２Ｇの第１の組と、赤外線に対応する信号２Ｆ，２Ｇの第２の組である。これらの信号は、例えば、Kofsky et alによるパーセント酸素飽和を決定するため各種の係数と共に近似導関数を得るために使用される（おそらくしかし必ずし
もKofsky et alの擬似係数である必要はない）。

第３図（第３Ａ，３Ｂ図）において、第１図のダイオード６に対応するフォトダイオード４６は、ＬＥＤにより照射された耳たぶ、指その他の部分の組織からの赤光及び赤外線により照射される。

第２Ｂ図に示す２つのパルスの組であり周波数ｆ及び４ｆの混合であるフォトダイオード電流は増幅器４７により増幅され、その出力は容量４８を経て増幅器４９に入力され、増幅器４９の出力は自動利得制御器(AGC)１０に対応する抵抗性電圧分圧器５０に入力される。既に明らなかように、第１図の増幅器１１、容量12，13、フィルタ14， 15、ＡＭ検波器16．17、増幅器23〜25、オフセット回路26，27、増幅器28，29、端子30〜33は第３Ａ図の構成素子52〜67に対応する。

増幅器４７は電圧増幅器であり、フォトダイオード電流をより高い信号レベルの電圧に変換するものである。他の増幅器49，51，66，67，71，76 も電圧増幅器である。これらの増幅器は適切な信号レベルを維持するかバッファとして使用する。

第１図において、帯域フィルタ14，15では、フィルタ１４は周波数ｆを除き全ての周波数を阻止し、フィルタ１５は周波数４ｆを除き全ての周波数を阻止する。しかしながら、第３Ａ図に示すように、増幅器５１への入力電圧は増幅器７１にも入力される。増幅器５１及び７１の出力電圧は受動ノッチフィルタ７４及び７５に供給され、その出力は、周波数４ｆを含む狭帯域及び周波数ｆを含む狭帯域にノッチする。理想的には周波数４ｆを除く全ての周波数及び周波数ｆを除く全ての周波数はフィルタ５５で捕獲される。フィルタ74，75は電圧増幅器76，77を介して容量52，53に接続され、電圧増幅器76，77はフィルタ74，75（例えば、受動ＲＣフィルタ）による電圧の減衰に対処する。

容量52，53は第１図の容量12，13に対応し、帯域フィルタ54，55及び第１図にＬＰフィルタ24， 25をオンする信号の赤光及び赤外線成分を提供する。後者のフィルタはチップ68，69の内部回路（図示せず）であり、検波器出力電圧は、第１図の容量20，21に対応する容量60，61を経てチップ 68，69に供給される。直列抵抗を有するこれらの容量は非常に低い周波数を阻止し、従って、これらの容量は２つのチップにより、帯域フィルタ62， 63を構成する。オフセット増幅器66，67は差動増幅器であり、その接続はＬＦＣ端子とフィルタチップ５５のピン10，11の間である。

クロック信号(CLK)はプロセッサ３５から発せられ、チップ68，69のピン９に入力されてフィルタを中心周波数に設定する。

第３図回路において、周波数ｆは1.1KHzであり、周波数４ｆは4.4KHzである。周辺光等のスペクトル内容はこれらの周波数以下であり、増幅器４９による高域フィルタ効果により著しくろ波される。

しかる後、増幅器５１及び７１に供給された複合信号は本質的に周波数ｆ及び４ｆを含む周波数の帯域からなり、各帯域は実質的に所望しないスペクトル成分を必要としなくなる。しかしながら、周波数ｆ及び４ｆの帯域は充分にオーバラップしており、これは帯域フィルタ54，55においてオーバラップするスペクトル成分の除去は設計上の見地から望ましいものより以上にフィルタ54，55の選択性について厳しい周波数を必要とするからである。ノッチフィルタ74，75は、周波数４ｆ及びｆ信号がフィルタ55，54に供給される以前に除去されるようにして簡素化した過度な帯域フィルタの必要性を最小限に抑えるのもである。

内部低域フィルタ、例えば、MF6CN100及び外部容量60，61による帯域フィルタは、検波器ノイズを除去することによりＡＭ検波出力、即ち、Vred， VirのＤＣ成分を除去するばかりかdVred,dVir に対応する残留ＡＣ成分を安定化するように機能する。この場合、帯域は（0.1−10)Hzである。このろ波はジッタを阻止するためになされる。従って、仮にＡＣ成分がプロセッサによる端子３０及び３１における電圧スイングのピーク検出のためなら、ジッタはマイクロプロセッサへのピークと見なせる。

ＤＣ成分が関係する限り、オフセット増幅器66， 67はＡＭ検波器出力の動脈流パルス成分を減衰させる低域通過素子として使用される。フォトセンサ６又は４６により検出された照射はフォトセンサの表面に接触する皮膚の領域から戻される。この戻りによる照射はＬＥＤからの照射が角膜や表皮、皮膚と相互作用した後の残りであり、赤血球から散乱された結果としての「戻り」若しくは組織を経て送出された結果としての「戻り」とは無関係に、通常、入射の照射量のある量がヘモグロビンにより吸収されたかの測定であると考えられる。他言すれは、どの位の量の照射がヘモグロビンにより吸収されたかは、いかなる量が血液により散乱されそして血液により吸収されたかを測定することにより得られ、これは実質的に反射と放出のSaO₂の測定に使用される。

理想的には赤光及び赤外線は全ての組織の成分について同等であり、ヘモグロビンの酸化を除きこれらは相互作用する。しかしながら、端子３１及び３３における４つの電圧に対する酸化の程度に関係する経験的な表現は、下式、 SaO₂＝(A+R)/(B+CR)…（１）で示されるＱ式（１）において、Ａ，Ｂ，Ｃは定数であり、Ｒは近似的に、（Ｉ′red/Ired)/（Ｉ′ir/Iir)で示され、Ｉは元の強度、Ｉ′は元の強度の時間導関数であり、Vred,Vir,dVred,dVirは強度及び強度時間導関数の実測値であり、dVred,dVirはＩ′red 及びＩ′irの測定に利用される。

上述はKofsky et alの示唆に従っており、所定の波長のための媒体の光学的密度Ｄの時間導関数は媒体における光学的経路長、媒体の各種成分の濃度、この成分の減衰係数の時間導関数の一部分であるとしている。従って、下式Ｄ′＝Ｉ′／Ｉ…（２）従って、端子30〜33における電圧の測定は、 SaO₂の既知の値に対し、式（１）のＡ，Ｂ，Ｃに対する適切な値又はSaO₂の経験的に求められた定数を決定するための基礎として使用される。

理想的なisobestic条件を得るため、式（１）は（Ａ′＋Ｂ′Ｒ）に簡略化することができ、Ｃが省略されたこと以外は本質的に同じであり、ＡはＡ／Ｂ、Ｂ′は１／Ｂである。

Kofsky et alはVred,Vir,dVred,dVirを含む式のシステムの４つの減衰係数の評価を示唆している。本発明において、式（１）はKofsky et al への直線を示す。実施例として赤外線波長として 880ナノメータ(nm)のＬＥＤを使用した。この波長は、式（１）のisobestic形の使用において充分な精度をもたらす。

ＬＥＤ３，４は660及び880nmであり前者は４０maピーク電流で動作し、デューティサイクルは３３％、電力は７６mwピークである。ＬＥＤ４は６maピーク電流で動作し、デューティサイクルは５０％、電力は7.2mwピークである。フォトセンサ６又は４６はピンフォトダイオードであり、増幅器７又は４７への配線はノイズを除去するためツイストペア線により外部のシールドケースに接地される。指からフォトセンサ６又は４６へ光を導くため光ファイバを使用することもできる。

第３Ａ，３Ｂ図の回路は指からの照射を示す「戻り」を検出するため反射モードを使用する。

しかし、送信形のピックアップを使用することもでき、この場合、センサ６又は４６は指、耳たぶ、等のＬＥＤ側でない側に配置される。

光と組織の相互作用のモードは非常に複雑であり、Kofsky et alの示唆では反射及び放射するＬＥＤ／フォトセンサピックアップに適用することができる。

第３Ａ，３Ｂ図の回路素子の値、公差、電圧レベル等は図中に示される。

第１図の指とＬＥＤの関係は概略を示すものであり、実際にはＬＥＤは出来るだけ近づけた方がよく、その結果、ＬＥＤからの照射と指からの「戻り」はオーバラップすることになる。しかし、フォトセンサは10.08mm²の有効面積を有する。

ＬＥＤのプローブの先端は指の表面組織を変形しないように指にフィットするように曲線を描き、角度は指に対して約５６°が適切である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパルス酸素計の一実施例を示すブロック回路図、第２Ａ図〜第２Ｇ図は第１図の回路内に現われる信号の波形図、第３図は第３Ａ図、第３Ｂ図の結合を示すブロック図、第３Ａ図、第３Ｂ図は本発明の実施例を示す詳細な回路図である。１，２…スイッチ、３…赤色ＬＥＤ．４…赤外線ＬＥＤ、５…指、 14，15…フィルタ、３５…マイクロプロセッサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェームズクレーグスティーブンスアメリカ合衆国，インディアナ 46158, ムーアスビル，ノースインディアナロード 1252

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体組織の動脈血含有の血管の容積にお
ける血液成分を測定するものであって、該容積は該生体の動脈パルスに対応して変化することを特徴とする方法であり、該方法は以下の段階を具備することを特徴とする測定方法：ａ）強度が周期的に揺動し、スペクトル特性が、該血液成分が存在する程度に比例する該血液により相対的に強烈に吸収されるようになっている放射源を得る段階；ｂ）強度が周期的に揺動し、かつスペクトル特性が、血液によりまた吸収され、しかし該成分が存在する程度に独立する程度にまで吸収されるようになっている放射線を同時に得る段階；ｃ）上記両方の放射線源からの該放射線を該容積中の血液に同時に印加し、かつ該容積から到来する放射線を検知する段階；ｄ）段階（ｃ）において検知された放射線を使用して以下のものを導き出す段階：（ｉ）振幅が該容積の測度であり、第１の該スペクトル特性を有する放射線から導出される第１の信号、（ii）振幅が、該動脈パルスによる該容積の変動の測度であり、かつ第１の該スペクトル特性を有する放射線から導出される第２の信号、（iii）振幅が該容積の測度であり、その他の該スペクトル特性を有する放射線から導出される第３の信号、（iv）振幅が該動脈パルスによる該容積の変動の測度であり、また該その他の該スペクトル特性を有する放射線から導出される第４の信号、およびｅ）該容積内の該血液内に該成分が存在する程度を測定するように該信号を処理する段階、而して一方の該放射線源からの放射線の強度の揺らぎの周期は他の該放射線源の放射線強度の揺らぎの周期に比較して大であるもの。
【請求項２】該成分がヘモグロビンであることを特徴
とする、請求項５記載の方法。
【請求項３】該スペクトル特性はそれぞれ赤色および
赤外線であることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項４】該成分はヘモグロビンであって、該スペ
クトル特性はそれぞれ赤色と赤外線であることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項５】生体組織の動脈血含有の血管の容積にお
いて血液の成分を測定し、該容積の光学的密度は該生体の動脈パルスに対応して変化することを特徴とする測定方法であって、該測定法は、以下の段階を具備することを特徴とする測定方法。ａ）強度が周期的に揺動し、かつスペクトル特性が、光放射線源が、該成分が存在する程度に比例して、該血液により比較的に強く吸収されるようになっている、光放射線源を得る段階；（ｂ）強度が周期的に揺動し、スペクトル特性が血液によりまた吸収され、しかも該成分が存在する程度にまで独立である度合にまで吸収されるようになっている光放射性源を同時に得る段階；（ｃ）両方の放射線源からの該光学的放射線を一しょに該容積内の血液に同時に印加し、該容積から出る光学的放射線を検知する段階；（ｄ）段階（ｃ）において検知された光学的放射線を用いて、以下のものを導出する段階：（ｉ）振幅が該容積の光学的密度の測度であり、第１の該スペクトル特性を有する光放射から導出される第１の信号、（ii）振幅が、該動脈パルスによる該容積の光学的密度の変動の測度であり、第１の該スペクトル特性を有する光放射から導出される第２の信号、（iii）振幅が該容積の光学的密度の測定であり、その他の該スペクトル特性を有する光放射から導出される第３の信号、（iv）振幅が該動脈パルスに帰因する該容積の該光学的密度の変動の測度であり、かつ該その他の該スペクトル特性を有する光放射から導出される第４の信号、および（ｅ）該成分が該容積の該血液内に存在する程度を測定するように該複数の信号を処理する段階、を具備し、一方の該放射源からの光放射の強度の揺動の周期が他方の該放射源のそれに比較して大であるもの。
【請求項６】該成分がヘモグロビンであることを特徴
とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】該スペクトル特性がそれぞれ赤色および
赤外線であることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項８】該成分がヘモグロビンであって、該スペ
クトル特性がそれぞれ赤色と赤外線であることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項９】生体組織の動脈血含有の血管の容積にお
ける血液内の血液酸素化を測定するものであって、該容積は該生体の動脈血パルスに対応して変化することを特徴とする方法であって、該方法は、ａ）強度が周期的に揺動し、波長が、このような血液が酸素化されている程度に比例して相対的に強く血液によって吸収されるようになっている光源を得る段階；ｂ）強度が周期的に揺動し、波長がまた血液により吸収されるが、このような血液が酸素化される程度には独立している程度にまで吸収されるような光源を同時に得る段階；ｃ）両方の該光源からの該光を一しょに該容積内の血液に同時に印加し、かつ該容積から出る光を検知する段階；ｄ）段階（ｃ）において検知された光を用いて、（ｉ）振幅が、該容積の測度である第１の信号、（ii）振幅が、該動脈パルスに帰因する該容積の変動のみの測度である第２の信号、（iii）振幅が、該容積の測度である第３の信号、（iv）振幅が、該動脈パルスに帰因する該容積の変動のみの測度である第４の信号、を導出する段階；およびｅ）該容積内の血液の酸素化の程度を測定できるように該信号を処理する段階；とを具備し、一方の該光源からの光の強度の揺動の周期が他方の該光源のそれに比較して大であるようになっている血液酸素化の測定方法。
【請求項１０】周波数多重変換された第１および第２
の信号を得るために、放射をしてして、生体の組織により吸収させる手段を有する光プレチスモグラフィック・オキシメータであって、該オキシメータは、該第１の信号は、該組織内の動脈血の容積の酸素化の測度であり、該第２の信号は該容積の測度であり、該第２の信号は、該第１の信号に比較して、該酸素化の測度ではなくして、該オキシメータはまた該複数の信号を多重分離するための多重分離手段を有し、それによって該複数の信号を用いて該血液のパーセント酸素飽和度の測定を計算する手段を得るものであり、該オキシメータは該放射線を該組織に印加する手段、および該組織から出るような該放射線を、検知する手段とを備えている、光プレチスグラフィック・オキシメータ。
【請求項１１】該多重分離手段は第１および第２のノ
ッチフィルタ手段を具備し、そのそれぞれは該第１および第２信号をして同時に印加させるための第１の該手段に有効に接続されており、該第１のノッチフィルタ手段は、該第１の信号を含むが、該第２の信号を含まない第３の信号を発生するように、該第１および第２の信号を濾波するフイルタに対応しており、また該第２のノッチフィルタ手段は、該第２の信号を含むが、該第１の信号を含まない第４の信号を発生する如く、該第１および第２の信号に対応していることを特徴とする、請求項１０記載のオキシメータ。
【請求項１２】該多重分離手段は、第１および第２の
帯域通過フィルタ手段を具備し、該帯域通過フィルタ手段は、該第３および第４の信号をそれぞれ同時に受信するための該第１および第２のノッチフィルタ手段にそれぞれ接続されており、第１の帯域通過フィルタ手段は、実質的に該第３の信号にのみ応じる第５の信号を発生するための、該第３の信号に応答するものであり、また該第２の帯域通過フィルタ手段は、実質的に該第４の信号にのみ応ずる第６の信号を発生するための該第４の信号に応答していることを特徴とする、請求項１１記載のオキシメータ。
【請求項１３】該第５および第６の信号は周波数の異
なる振幅変調搬送波信号であり、かつそれぞれおよび同時に、該第５および第６の信号を受信するための、該第１および第２の帯域通過フィルタ手段にそれぞれ接続された第１および第２の検知器手段が存在しており、該第１の検知器手段は、該生体のパルス繰返数に従ったレートで振幅が変化する第７の信号を発生するための該第５の信号に応答するものであり、該第２の検知器手段は、該パルス繰返数に従ったレートで振幅が変化する第８の信号を発生するための該第６の信号に応答するものであり、しかも一方の該振幅は該血液の酸素含有量により影響され他方の該振幅は該酸素含有量により比較的影響をうけないものであることを特徴とする、請求項１２記載のオキシメータ。
【請求項１４】生体の血液の酸素飽和を測定する装置
であって、該装置は、（ａ）光源手段と光センサ手段とであって、該光源手段からの光を、該生体の組織を介して該血液の容積に結合させるため、および該光センサ手段を、該組織を介して該血液の容積からの光に同時に結合させるため設計および配置されたもの；（ｂ）該光は、周期的に強度が変化する第１および第２の成分を有し、該第１の成分の周期は該第２の成分のそれよりは異なっていて、該第１の成分はまた該第２の成分のスペクトル組成とは異なっているスペクトル組成を同様に有するもの；（ｃ）該スペクトル組成は、該生体の組織、該組織内の血液および該血液の容積の変化とが実質的に同様にそれらの強度に影響を与えるものであるが、一方の該成分のスペクトル組成の強度が、他方の該成分のスペクトル組成の強度よりも以上に、該容積における血液内の酸素により影響を受ける如きものであり；（ｄ）該光センサ手段は、結合された該光の強度に応じた量の第１の信号を発生するための、結合した光に応答しているものであり；（ｅ）該第１の信号を受信し、第２および第３の信号を発生するための、該光センタ手段に接続された信号処理手段であって、該第２の信号と該第３の信号とは同時に発生され、該第２の信号は、該第２の成分のスペクトル組成から実質的に遊離しており、該第３の信号は該第１の成分のスペクトル成分から遊離しており、該第２および第３の信号はおのおの、該生体の動脈パルスの周波数と、該容積内の血液の酸素含有量にそれぞれ応じた周波数と振幅とを有するものであり；（ｆ）第１および第２の振幅変調検知手段は、該第２および第３の信号の振幅をそれぞれ同時に検知するための該信号処理手段に接続されたものであり；（ｇ）該第３と第４の信号の各々から、付加的な一対の信号を発生させる手段であって、その一方は最後の該振幅の対応するものを表わし、その他方は博動性成分を表わすもの；を具備する生体血液の酸素飽和度を測定する装置。
【請求項１５】前記（ｅ）項の信号処理手段は一対の
ノッチフィルタと一対の帯域通過フィルタとを具備することを特徴とし、一方の該ノッチフィルタは、一方の該成分のスペクトル成分から遊離したノッチフィルタで濾波された信号を発生するための該第１の信号を受信する如く接続され、かつ他方の該ノッチフィルタは、他方の該成分のスペクトル組成から遊離したノッチフィルタで濾波された信号を発生するための該第１の信号に接続されており、該信号処理手段はまた一対の帯域通過フィルタを具備し、一方の該帯域通過フィルタは、該他の該成分のスペクトル組成のみを含む帯域通過フィルタで濾波の信号を発生させるため、第１の該ノッチフィルタの信号を受信する如く接続され、他方の該帯域通過フィルタは、該一方の該成分のスペクトル組成のみを含む帯域通過されたフィルタ信号を発生するための、第２の該ノッチフィルタで濾波された信号を受信する如く接続されたものであり、それにより該帯域通過された濾波信号により該第２および第３の信号が得られることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】オキシメータ装置であって、該装置
は、（ａ）赤色光源およびそれを第１の周波数で付勢する手段と、赤外線光源とそれを第２の固定周波数で付勢するための手段であって、該第２の周波数は該第１の周波数と異なっているもの；（ｂ）該光源の光を生体の組織の一部分に結合させるための手段が存在し、該生体の動脈パルスに従って、容積内で変化する動脈血液を潅流（カンリュウ）させ、それにより該光の強度は、該組織の一部分とその内部の血液の光学的特性の関数として変化されるようになっており；（ｃ）該赤色光と該赤外線光とは、酸素化ヘモグロビンにより均一でなく吸収され、該赤色光と該赤外線光とは実質的に均一に、脱酸素化ヘモグロビンにより吸収されるものであり；（ｄ）光センサ手段と、上記の如く、組織の該部分からの赤外線と赤色の光とを、該第１の周波数の成分と、該第２の周波数の第２の成分とを有する電気信号を発生するための該光センサ手段に結合する手段；（ｅ）その振幅が組織の該部分における血液のパーセンテージ酸素飽和度を表わす信号を発生するための、該電気信号の成分にのみ応答する処理手段；とを具備するオキシメータ。
【請求項１７】該処理手段は、第１のノッチフィルタ
と第１の帯域通過フィルタとを具備し、該第１のノッチフィルタは該第２の周波数成分から遊離して第１のノッチフィルタで濾波された信号を付与するために該電気信号を受信し、該第１の帯域フィルタは該第１の周波数成分のみを表わす第１の信号を発生させるための、該第１のノッチフィルタで濾波された手段を受信するものであり該処理手段はまた第２のノッチフィルタと第２の帯域通過フィルタとを具備し、該第２のノッチフィルタは該第１の周波数成分から遊離して第２のノッチフィルタで濾波した信号を供給するために付与するため該電気信号を受信し、該第２の帯域通過フィルタは、該第２の周波数成分のみを表わす第２の信号を発生するために、該第２のノッチフィルタで濾波した信号を受信するものであることを特徴とする、請求項１６記載のオキシメータ。