JPH06319724A

JPH06319724A - 測定装置

Info

Publication number: JPH06319724A
Application number: JP5114657A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Kono; 弘昌河野
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】信号を解析することにより測定値の信頼度を
数値化して、測定値とともにその測定値の信頼度を算出
できる測定装置を提供することを目的とする。【構成】発光ダイオード１７，１８よりの光を光ファ
イバを通して血管内に光を照射し、血液中に照射された
光の反射光を入力して、フォトトランジスタ１９によ
り、その反射光強度を検出する。所定時間内に検出され
た反射光強度の極小値を算出して、これら極小値に基づ
いて測定値を算出する（Ｓ１８）。更に、極小値の所定
の時間における最小値ＭＩＮを算出し、極小値に基づい
て基準強度信号ＢＬを決定するとともに、最小値と基準
強度信号とから、測定された測定値の信頼度を評価する
ためのパラメータを算出する（Ｓ１９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば血管内にプローブ
を挿入して、血管内に特定の信号を放射し、それのプロ
ーブからの信号に基づいて生体情報を得る測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、心臓カテーテルに組込んだ光ファ
イバを通して血液中に光を照射し、その照射された光の
うち、血液から反射された光の反射光強度を計測するこ
とにより、ヘモグロビンの吸光特性を利用して混合静脈
血の酸素飽和度（ＳＶＯ₂ ）をモニタするシステムや装
置が開発されてきている。このような混合静脈血の酸素
飽和度のモニタは、開心術後の患者管理などにおいて、
循環動態が急変したことを検出して警報を発生する役割
のほか、薬物投与などの場合のように、生体に対するあ
る種の負荷の効果を評価するのに有用であろうと考えら
れている。

【０００３】このようなシステムや装置を用いて酸素飽
和度を測定する場合、その反射光強度が変動する要因と
しては、血液中の酸素飽和度以外に種々の要因が考えら
れ、それら要因による影響を如何に小さく抑えるかが問
題となる。この様な要因としては計測系によるものも考
えられるが、むしろ生体系に由来する変動要因が重要で
あり、この変動要因により変動した測定データの補正が
モニタシステムの開発にとって本質的な問題となってい
る。

【０００４】酸素飽和度を測定してモニタするシステム
の場合で説明すると、人体の血液の酸素飽和度を連続的
にモニタするためには、まずカテーテル等を用いて血液
中に２種類の特定波長の光を照射し、血液からの後方散
乱光（反射光）を検出する。ここで特定波長とは、酸素
化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が等しい
波長（８０５ｎｍ：等吸収波長）と、両者の吸光係数の
差が大きい波長（６６０ｎｍ）である。従って、等吸収
波長である波長８０５ｎｍの反射光強度信号は酸素飽和
度にはほとんど依存せず、また波長６６０ｎｍの反射光
強度信号は酸素飽和度に応じて大きく変化するので、こ
の２つの信号を比較することにより、その血液の酸素飽
和度を求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように酸素飽和度
を連続してモニタする時の酸素飽和度を算出する計算式
としては、１９６０年にPolanyi 等により報告された次
式がある。

【０００６】酸素飽和度＝Ａ＋Ｂ×（近赤外光の反射光
強度）／（赤色光の反射光強度）尚、ここでＡおよびＢは定数である。

【０００７】この計算式では、２つの波長の光に対する
反射光強度の比を計算しているので、血液の流速の変化
や血球の大きさなどによる影響はかなり相殺できる。し
かしヘマトクリット値は、これら２波長の反射光強度に
異なる影響を与えるので、このヘマトクリット値による
影響はそれらの比をとっても相殺されない。従って、こ
の計算式では十分な精度が得られることは期待できな
い。

【０００８】そこで、ヘマトクリット補正のために次式
を用いる。

【０００９】酸素飽和度＝Ａ’＋Ｂ’×（近赤外光の反
射光強度＋補正項１）／（赤色光の反射光強度＋補正項
２）尚、ここで補正項１，２は実験から最もヘマトクリット
値の影響を軽減するよう定められる値であり、Ａ’およ
びＢ’は定数である。

【００１０】この計算法は、体外循環等で血液回路に固
定したセンサプローブを用いたモニタにおいては有効で
ある。しかし、ＳＶＯ₂ モニタプローブは通常、熱希釈
法（いわゆるSwan-Ganz 法）のように、心拍出量を測定
するカテーテルに機能を付加した形で組み込まれてい
る。従って、センサプローブの位置が肺動脈内で固定さ
れておらず、計測した反射光強度に血管壁や弁などから
の反射光が未知の割合で含まれている可能性がある。

【００１１】その可能性をさらに具体的に考察すると、
酸素飽和度を測定するための光を血液中に照射する照射
部及び血液中よりの反射光を取り入れる部分は通常光フ
ァイバ等で構成され、プローブの先端に光照射用のファ
イバ開口と、反射光を入射するためのファイバの開口と
が設けられている。従って、カテーテルの長さ方向に対
して垂直に近い角度でプローブの先端部が血管壁に接近
すると、反射光を入射するための開口には血液よりの反
射光に加えて血管の内壁からの反射光が入射されるた
め、その反射光強度は上昇する。この様な状態における
多くの場合に、その検出された反射光強度は血流や呼吸
に同期して大きく変動すると考えられる。また、カテー
テルの長さ方向と水平に近い角度でプローブ先端部が保
持された状態で、プローブが血管壁に接近または接触し
たとき、血管壁からの反射光の多くは前方に反射される
ため、反射光を入射するためのファイバ開口に入射され
る血管壁よりの反射光強度は僅かとなり、血流や呼吸に
同期した反射光強度の変動も極端に減衰すると考えられ
る。

【００１２】この様な問題点を解決する手法として、例
えば特公平４−６２７３７号公報に開示されている信号
フィルタ方法などがあるが、この方法によっても、血管
壁等による光の反射の影響を軽減することはできるが、
その影響を完全に除去することはできない。

【００１３】また反射光強度の変化を測定し、その測定
された変化量を示す波形を、所定の閾値と相対的に比較
し、血管壁等からの反射の影響の程度を判断する方法も
あるが、閾値を決定するための手順が複雑であり、決定
された閾値により十分な信頼を得られるかどうかが疑問
である。

【００１４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、測定値の信頼度を信号を解析することにより数値化
し、測定値とともに操作者に知らせることにより測定値
の信頼性を高めることのできる測定装置を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の測定装置は以下の様な構成を備える。即ち、
血管内に挿入したプローブにより信号強度を検出する検
出手段と、前記検出手段により所定時間内に検出された
前記信号強度の極小値および／または極大値を算出する
極値検出手段と、前記極小値および／または極大値に基
づいて測定値を算出する測定手段と、前記極小値および
／または極大値の所定の時間における最小値および／ま
たは最大値を算出する算出手段と、前記極小値および／
または極大値に基づいて基準強度信号を決定する基準強
度信号決定手段と、前記極小値および／または極大値と
前記基準強度信号とから、前記測定手段により測定され
た測定値の信頼度を評価するためのパラメータを算出す
るパラメータ算出手段とを有する。また、本発明の実施
態様によれば、前記検出手段により検出される信号強度
は、血管内に光を放射する放射手段により放射された光
の血液からの反射光の強度とする。

【００１６】さらに、本発明の実施態様によれば、前記
極小値検出手段は、所定時間内において時間的に隣り合
う２点の反射光強度の差を順次算出して符号で表した
時、前記反射光強度の連続する５点間の前記符号が
［−，−，＋，＋］の並びになるとき、前記５点の中心
点を極小値とする。

【００１７】また、他の実施態様によれば、前記測定手
段は血液中の酸素飽和度、血流量、又は光ファイバの血
液側端末に近接して配置されたセンサよりの信号に基づ
いて生体情報を計測した測定値を算出する。

【００１８】又、この測定装置は、信頼度を評価するた
めのパラメータあるいは前記パラメータに基づく測定値
の信頼度を報知する報知手段を更に有する。

【００１９】更に、他の発明の測定装置は、血管内に光
を伝送するための光ファイバ手段と、前記光ファイバ手
段と接続され血液中に光を照射する照射手段と、該光フ
ァイバ手段と接続され血液からの反射光強度を検出する
反射光強度検出手段と、検出された前記反射光強度の極
小値を検出する極小値検出手段と、前記検出された極小
値の所定の時間幅における最小値を検出する最小値検出
手段と、前記所定の時間幅における反射光強度の変動の
程度を表すパラメータを算出する変動パラメータ算出手
段と、前記最小値と前記変動パラメータとから基準強度
信号を決定する基準強度信号決定手段とを備え、前記最
小値と前記変動パラメータと、更に前記基準強度信号と
から、別途算出された測定値の信頼度を評価するパラメ
ータを算出する。

【００２０】又他の発明の実施態様によれば、前記変動
パラメータ算出手段は、標準偏差、変動係数、またはそ
れらの関数を変動パラメータとする。

【００２１】また、前記基準信号算出手段は、前記変動
パラメータが所定の範囲にあるときは所定の関数に従っ
て新しい基準値に更新され、前記所定の範囲にないとき
は基準値を変更しない。

【００２２】前記測定手段による測定値は、酸素飽和
度、血流量、または前記光ファイバ手段の血液側端末に
近接して配置されたセンサよりの信号に基づく測定値を
算出する。

【００２３】更に又、他の発明の信頼度モニタ装置は、
血管内に光を伝送するための光ファイバ手段と、前記光
ファイバ手段と接続され血液中に光を照射する照射手段
と、該光ファイバ手段と接続され血液からの反射光強度
を検出する反射光強度検出手段と、検出された前記反射
光強度の最小値を検出する極小値検出手段と、前記極小
値の所定の第１の時間幅における最小値を算出する最小
値算出手段と、前記所定の第１の時間幅における反射光
強度の変動の程度を表すパラメータを算出する変動パラ
メータ算出手段とを備え、第２の時間幅における前記最
小値と前記変動パラメータと、それから決定される基準
強度信号とを組み合わせ、別途算出される測定値の信頼
度を評価する複数個のパラメータを算出し、それらの総
和から前記測定値の信頼度を評価する１つのパラメータ
を算出する。

【００２４】

【作用】以上の構成において、光ファイバを通して血管
内に光を照射し、この血液中に照射された光の反射光を
入力して、その反射光強度を検出する。こうして所定時
間内に検出された反射光強度の極小値を算出し、それら
極小値に基づいて測定値を算出する。更に、極小値の所
定の時間における最小値を算出するとともに、これら極
小値に基づいて基準強度信号を決定する。こうして求め
られた最小値と基準強度信号とから、測定された測定値
の信頼度を評価するためのパラメータを算出する。

【００２５】

【実施例】以下に、酸素飽和度測定システムを本発明の
好適な実施例として図面を参照して具体的に説明する。［酸素飽和度測定装置の説明（図１）］図１は実施例の
酸素飽和度測定装置の概略構成を示すブロック図であ
る。

【００２６】図において、１３，１４は共に発振器で、
それぞれ異なる周波数（ｆ１，ｆ２）を有するＡＣ（サ
イン波形）信号を出力している。１５，１６は増幅駆動
回路で、それぞれ各発振器より入力したＡＣ信号を増幅
し、そのＡＣ信号に同期して対応する発光ダイオード
（１７，１８）を駆動して発光させている。従って、発
光ダイオード１７は、例えば波長６６０ｎｍの周波数ｆ
１で点滅する光を発光し、発光ダイオード１８は、例え
ば波長８０５ｎｍの周波数ｆ２で点滅する光を発光して
いる。

【００２７】これら２つの光信号は、光ファイバを通っ
てカテーテルプローブ１１より血液中（図示せず）に照
射され、その反射光が光ファイバを通してフォトダイオ
ード１９に送られ、その反射光強度が検出される。２０
は光電変換プリアンプで、フォトダイオード１９が出力
する電流を電圧信号５１に変換している。よって、この
電圧信号５１は、周波数ｆ１で点滅する光の反射光強度
信号と、周波数ｆ２で点滅する光の反射光強度信号とが
多重した電圧信号となっている。２１はハイパスフィル
タ（ＨＰＦ）、２２はローパスフィルタ（ＬＰＦ）で、
これらフィルタにより電圧信号５１に含まれるノイズ成
分がカットされる。

【００２８】２３，２４は共に帯域フィルタ（ＢＰＦ）
で、帯域フィルタ２３は周波数ｆ１をほぼ中心とする周
波数帯域の信号を通過させ、帯域フィルタ２４は周波数
ｆ２をほぼ中心とする周波数帯域の信号を通過させる。
このようにして、これら帯域フィルタ２３，２４により
分離された信号のそれぞれは、周波数ｆ１で変調された
電気信号と、周波数ｆ２で変調された電気信号からな
る。２５，２６は共に同期復調器で、同期復調器２５は
周波数ｆ１の信号成分を同期検波し、同期復調器２６は
周波数ｆ２の信号成分を同期検波している。

【００２９】これにより、例えば発光ダイオード１７よ
り発光された光の反射光強度信号が同期復調器２５で取
出され、さらにローパスフィルタ（ＬＰＦ）２７により
周波数ｆ１の信号成分が除去されて、発光ダイオード１
７よりの光の反射光強度信号が出力される。また同様
に、発光ダイオード１８より発光された光の反射光強度
信号が同期復調器２６で取出され、さらにローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）２８により周波数ｆ２の信号成分が除去
されて、発光ダイオード１８よりの光の反射光強度信号
が出力される。

【００３０】制御部３０では、これら各発光ダイオード
よりの光の反射光強度信号のそれぞれを、Ａ／Ｄコンバ
ータ３２によりデジタル信号に変換してＣＰＵ回路３１
に入力している。ＣＰＵ回路３１は、マイクロプロセッ
サを有しており、ＲＯＭ３４に記憶されている制御プロ
グラムや各種データに従って演算処理や制御を行ってい
る。ＲＡＭ３５はＣＰＵのワークエリアとして使用さ
れ、各種データの一時保存用メモリとして機能してい
る。３３は操作部で、オペレータにより操作され、測定
の開始や各種機能指示を入力することができる。３７は
表示部で、表示回路３６により駆動されてオペレータへ
のメッセージや測定結果などを表示する。３８は、例え
ば外部出力端子を介して接続されるコンピュータやプリ
ンタなどの外部装置に測定データなどを出力するための
外部出力回路である。４０はスピーカで、３９の音源に
より警報音を発する。

【００３１】４１は電源回路で、ＡＣ１００Ｖを入力し
て装置で使用する各種電源電圧を作成している。４２は
スイッチングレギュレータなどの電源回路で、図示の如
く各種直流電圧を出力している。４３は電源ラインに設
けられたラインフィルタで、ＡＣラインを通して入力さ
れる電源ノイズを減衰させている。

【００３２】尚、回路の基本的な動作に付いては、特開
平３−１７０８６６号公報に詳しく示されているので、
ここでは特に説明しない。

【００３３】次にＲＡＭ３５のデータ構成を説明する
と、３５ａは測定データエリアで、前述のように２０ｍ
ｓ毎に測定された反射光強度信号Ｉ１，Ｉ２に対応する
データが記憶され、少なくともそれぞれ５０個のデータ
を記憶する容量を備えている。３５ｂは極小値データエ
リアで、１秒毎の極小値データが順次記憶されている。
又３５ｃはパラメータＣＶ２エリアで、後述する計算式
より求められるパラメータＣＶ２が記憶される。尚、こ
れ以外にも、最小値ＭＩＮ、最大値ＭＡＸ、基準強度Ｂ
Ｌ等を記憶するためのエリアが設けられている。

【００３４】図２はカテーテルプローブ１１を示す図
で、図２（Ａ）はプローブ１１の先端部の正面図、図２
はカテーテルプローブ１１の先端部の斜視図を示してい
る。図において、２０１，２０２は共に光ファイバで、
一方が光照射用の光ファイバで、他方はその光が血液中
で反射されて入射される光を取り入れるための光入射用
の光ファイバである。このプローブ１１は、例えば肺静
脈等に挿入されて、連続的に酸素飽和度が測定される。

【００３５】図３は本実施例で使用されるカテーテルプ
ローブ１１の外観図で、３０１は光ファイバ、３０２は
光コネクタプラグで、図１の酸素飽和度装置に接続され
る。３０３は注入液注入線、３０４は肺動脈圧測定用ラ
インである。３０６はバルーンで、カテーテルの先端部
に設けられている。このバルーン３０６はバルーン膨張
ライン３０５より注入される空気圧により膨らまされ
て、カテーテルプローブ１１の先端の位置を血管内で規
定することができる。［動作説明］この実施例の装置では、電源がオンされる
と、まず各種初期設定を行う。そして、カテーテルプロ
ーブ１１が装着される等の測定準備が整うと、操作部３
３のスタートスイッチがオンされて計測が開始される。
波長６６０ｎｍ（例えば周波数ｆ１）と波長８０５ｎｍ
（例えば周波数ｆ２）の光の反射光強度をそれぞれ２０
ｍ秒毎に計測し、計測値を少し平滑にするため数点の移
動平均を求め、装置に予め記憶されているそれぞれの波
長に対応する基準光強度で規格化した反射光強度信号を
求め、それぞれＩ１，Ｉ２とする。

【００３６】図４及び図５は本実施例の酸素飽和度測定
装置におけるＳＶＯ₂ 算出処理を示すフローチャート
で、この処理を実行する制御プログラムはＲＯＭ３４に
記憶されている。

【００３７】この処理を詳細に説明する前に、この処理
の概要を簡単に説明する。まず異なる波長の光を血液中
に照射し、各波長に対する血液からの反射光強度を検出
する。こうして検出された一方の波長の光の反射光強度
の、所定時間内における極小値を検出する。これによ
り、カテーテルの長さ方向に対してほぼ垂直に血管壁等
に接近したときの血管壁等からの反射の影響が少ない信
号を選別できる。また、所定の時間幅における一方の波
長の反射光強度の変動の程度を表すパラメータを算出
し、その値が所定の値より大きいときは、心拍や呼吸に
同期した血管壁等からの反射の影響があると判断され
る。一方、その値が所定の値より小さいときは、カテー
テルの長さ方向に対してほぼ水平に近い角度でカテーテ
ルプローブ先端部が血管壁等に接近または接触している
状態で、血管壁等からの反射光の多くが前方に反射さ
れ、心拍や呼吸に同期した反射光強度の変動が極端に減
少しているものと判断される。

【００３８】そこで、これら検出した極小値から、更に
選択された血管壁等の影響が少ない信号として生成され
る基準強度ＢＬと、検出した極小値の最小値ＭＩＮと最
大値ＭＡＸより決定される閾値ＳＨＢと、測定値の変動
の程度を表すパラメータＣＶ２とから決定されるＮＣＶ
と、最終的に選択された極小値の数から、測定値の信頼
度を表す指標ＳＲＰを決定する。

【００３９】まず、ステップＳ１で、上述した反射光強
度信号Ｉ１，Ｉ２を算出し、ステップＳ２で順次ＲＡＭ
３５に記憶する。この動作は２０ｍ秒毎に５０回繰り返
し実行され、ステップＳ３で５０回目（１秒経過）であ
ると判断されるとステップＳ４に進む。

【００４０】前述したように、カテーテルプローブ１１
で計測される信号は、血流の脈動や呼吸による影響で常
に周期的に変動している。この変動は血流による直接の
作用だけではなく、血流や呼吸によりカテーテルプロー
ブ１１の先端部が動かされることにより、血液中に照射
した光が血管壁で反射され、その反射光を入力すること
によりかなり影響を受けると考えられる。血管壁による
影響はおおかた反射光強度を上昇させるので、計測した
反射光強度の極小値に近いデータのみ用いれば、このよ
うな血管壁による影響を軽減することができると考えら
れる。そこでステップＳ４では、ＲＡＭ３５に記憶され
たＩ２の５０点のデータから、まず極小値を検出する。
以下、その検出方法を説明する。

【００４１】５０点のデータのうち時間的に最も古いも
のから順番に、１データ置きに、即ち４０ｍ秒毎のデー
タの変化率を順次求め、その符号が［−，−，＋，＋］
のパターンを示すとき、この間に極小値があると判断す
る。これを、Ｉ２に順番に番号を付け、それを添字ｍで
示した記号で説明すると以下のようになる。

【００４２】Ｉ２_m-2 − Ｉ２_m-4 ＜０Ｉ２_m − Ｉ２_m-2 ＜０Ｉ２_m+2 − Ｉ２_m ＞０Ｉ２_m+4 − Ｉ２_m+2 ＞０この時、Ｉ２_m-1 ，Ｉ２_m および１２_m+1 の３点を極小
値データとして、ＲＡＭ３５の極小値データエリア３５
ｂに保存する。また、対応する反射光強度信号Ｉ１のデ
ータも保存する。尚、もちろん反射光強度信号Ｉ２の５
０点のデータに対して、上に記した［−，−，＋，＋］
の符号パターンを示す箇所が複数検出される場合も、１
つも検出されない場合もあり得る。

【００４３】次にステップＳ５に進み、１１秒前に保存
した極小値データの全てをＲＡＭ３５のエリア３５ｂよ
り消去する。これら極小値データの検出は、１秒間を単
位に実施しているので、これにより常に極小値データエ
リア３５ｂに記憶されている極小値データは、現時点か
ら過去１０秒間の極小値データということになる。

【００４４】次にステップＳ６に進み、ＲＡＭ３５に記
憶された５０点の反射光強度信号Ｉ２のデータから、血
流や呼吸に同期して反射光強度が変動する程度を表わす
指標としてパラメータＣＶ２を算出する。こうして算出
されたパラメータＣＶ２は、極小値データと同様に現時
点から過去１０秒間の間だけ、ＲＡＭ３５のパラメータ
エリア３５ｃに保存される。以下に、このパラメータＣ
Ｖ２の算出方法を示す。

【００４５】まず、ＲＡＭ３５に記憶されている全Ｉ２
のデータの分散σ² を求める。

【００４６】Ｉ２(MEAN)＝（１／５０）Σ Ｉ２_k
（ｋ＝１〜５０） σ² ＝（１／４９）Σ（Ｉ２_k −Ｉ２(MEAN)）² （ｋ
＝１〜５０）ここで、Ｉ２(MEAN)は５０点のＩ２の平均値を示し、Σ
はｋ＝１からＫ＝５０までの累計を算出している。

【００４７】次に、次式で求められるＣＶ２を変動のパ
ラメータとして定義するが、データのばらつきを表すパ
ラメータであれば標準偏差等の他の式で定義されるパラ
メータでもよい。

【００４８】ＣＶ２＝１００×（σ² ／Ｉ２(MEAN)² ）ステップＳ７では、極小値データエリア３５ｂに記憶さ
れているＩ２の全極小値データを読出し、ステップＳ８
では後の処理で基準強度ＢＬを決定するためのパラメー
タＭＡＸ，ＭＩＮ及びＳＨＢを算出する。ＭＡＸは、エ
リア３５ｂに記憶されているＩ２の全極小値データの最
大値であり、ＭＩＮは最小値である。ＳＨＢはＭＡＸと
ＭＩＮから算出される閾値であり、ＳＨＢ＝ＭＩＮ＋０．６６×（ＭＡＸ−ＭＩＮ）で決定
される。

【００４９】尚、定数０．６６は実験より決めた値であ
るが、もちろん異なる定数を用いることもできる。

【００５０】次にステップＳ９に進み、基準強度ＢＬが
すでに決定されているかどうか判断し、未決定であれば
ステップＳ１０に進み、過去１０秒間の変動パラメータ
ＣＶ２の全てがＰ１≦ＣＶ２≦Ｐ２を満足するかどうか
を判断する。満足していればステップＳ１１に進み、基
準強度ＢＬをＭＩＮとして決定する。しかしながら、Ｐ
１≦ＣＶ２≦Ｐ２の条件が満足されていないときはステ
ップＳ１６へ進む。ここで定数Ｐ１とＰ２は、血管壁等
からの光の反射の影響が少なく、安定して計測している
状態を変動パラメータＣＶ２の値を基に判定するための
閾値であり、ここではＰ１を“０．０９”とし、Ｐ２を
“３．０”とした。

【００５１】またステップＳ９で基準強度ＢＬがすでに
決定されていると判断するとステップＳ１２に進み、過
去１０秒間の変動パラメータＣＶ２の全てがＰ１≦ＣＶ
２≦Ｐ２を満足するかどうかを判断する。満足していれ
ばステップＳ１３に進み、満足していなければステップ
Ｓ１５へ進む。ステップＳ１３では、反射光強度は血管
壁等の影響で上昇したが、血流や呼吸に同期した変動が
比較的小さいため、変動パラメータＣＶ２では判断でき
ない状態を想定して、基準強度ＢＬとＭＩＮを比較して
いる。ここで、ＭＩＮ＜Ｐ３×ＢＬを満足するときには
ステップＳ１４に進み、基準強度ＢＬを次式に従い更新
するが、満足しなければステップＳ１５へ進む。尚、こ
こでは定数Ｐ３として“１．８”を用いた。

【００５２】基準強度ＢＬ＝０．９８×基準強度ＢＬ＋
０．０２×ＭＩＮこの式では、新しい基準強度ＢＬが、更新する前の基準
強度ＢＬに比較的強く依存するよう係数（０．９８，
０．０２）を選んだが、もちろん異なる値を用いること
もできる。

【００５３】次にステップＳ１５に進み、上述のように
決められた基準強度ＢＬとＳＨＢとを用いて、極小値デ
ータエリア３５ｂに記憶されているＩ２の全極小値デー
タをさらに振るい分けをする。まず全極小値データに対
してＢＬ≦極小値≦Ｋ×ＢＬの条件を満足するか否化を
判断をし、満足する極小値データを残して満足しない極
小値データを捨てる。さらに続いて残りの極小値データ
に対して、極小値≦ＳＨＢかどうかを判断をし、満足す
る極小値データを残して、あとの極小値データを捨て
る。ここで、定数Ｋとしては“１．８”を用いた。

【００５４】次にステップＳ１６に進み、ステップＳ１
５で選択されたＩ２の極小値データと共に、対応する反
射光強度信号Ｉ１のデータも保存する。そしてステップ
Ｓ１７で、Ｉ１とＩ２の極小値データの各平均値Ｍ１，
Ｍ２を求め、ステップＳ１８では、ＳＶＯ₂ 値を次式に
従い算出する。ここでａ₀ は実験より決めた定数であ
る。

【００５５】ＳＶＯ₂ ＝ Σａ_n ×（Ｍ２／Ｍ１）ⁿ
（ｎ＝０〜３）ａ₀ ＝１４１．２ａ₁ ＝−２３．１０ａ₂ ＝−５１．３８ａ₃ ＝１４．７２次にステップＳ１９に進み、ここまでのステップにおい
て算出されたパラメータＭＩＮ、基準強度ＢＬ及びＣＶ
２を用いて、求められる酸素飽和度値の信頼度を示すパ
ラメータ（以下、信頼性パラメータＳＲＰと記す）を算
出する。

【００５６】以下に、この信頼性パラメータＳＲＰの具
体的な算出方法を記す。

【００５７】まず図６に示すように、パラメータＭＩＮ
と基準強度ＢＬとの比の値をいくつかの範囲に区分し、
予め各範囲をそれぞれ所定の数値（以下、ポイントと記
す）に対応付けて、例えばＲＯＭ３４にテーブルとして
記憶しておく。そして、算出された比（ＭＩＮ／ＢＬ）
に対応して、このＲＯＭ３４に記憶されているテーブル
からポイントを求める。

【００５８】ここで、上記比（ＭＩＮ／ＢＬ）は、反射
光強度の周期的な変動（例えば、血流や呼吸に同期した
変動）以外の、例えば種々の原因によりカテーテルの先
端が拘束され、血液からの反射光信号を持続的に検出で
きない場合や、カテーテル内の光ファイバの切断やキン
ク（折れ曲がり）等による影響を監視するための指標と
しての意味を持つと考えられる。

【００５９】続いて、各ブロックの分散パラメータＣＶ
２に対して下記の如く場合分けを行い、各場合をそれぞ
れ−１，０，＋１としたとき、過去１０秒間の分散パラ
メータＣＶ２に対応する値の合計値をパラメータＮＣＶ
とする。

【００６０】ＣＶ２＜０．０６のとき −１０．０６≦ＣＶ２≦３．００のとき０３．００＜ＣＶ２のとき＋１ここでパラメータＮＣＶも同様にして、図７に示すよう
に、予め各ＮＣＶに対応するポイントが定められてい
る。このようなデータを記憶したテーブルをＲＯＭ３４
等に記憶しておくことにより、算出されたパラメータＮ
ＣＶの値に対応するポイントを求めることができる。

【００６１】ここで、パラメータＮＣＶは主に、反射光
強度の周期的な変動を監視するパラメータと考えること
ができる。

【００６２】さらに、前述のステップＳ１５で選択され
た極小値データの数Ｎ、即ち、酸素飽和度値の算出に用
いるデータ数Ｎとポイントとの対応も予め図８の如く定
めておく。これを参照して、算出されたデータ数Ｎに対
応するポイントを求める。ここでデータ数Ｎは、算出さ
れる酸素飽和度のＳ／Ｎを監視する指標と考えられる。

【００６３】従って、信頼性パラメータＳＲＰは、上記
ポイントの合計に基づいて、図９に示す値で示される。

【００６４】ここで信頼度の程度は、数の大きい方が信
頼度が高くなるよう決められている。また、信頼性パラ
メータＳＲＰは上記３つのパラメータＭＩＮ／ＢＬ，Ｎ
ＣＶ及びデータ数Ｎにそれぞれ対応するポイントの合計
点から算出したが、このことはそれぞれ３つのパラメー
タの意味を考慮したとき妥当な処理であると考えること
ができる。

【００６５】このようにして算出された信頼性パラメー
タは、操作者またはモニタの監視者に対して測定値とと
もに表示されても良く、或いはその他の手段、例えば音
量、音階、または断続音の時間間隔の変化等によって知
らされても良い。これにより、測定値の信頼度を向上で
きるとともに、誤った判断や処置を防止することができ
る。

【００６６】従って本実施例によれば、反射光強度信号
Ｉ１，Ｉ２の極小値データを用い、また変動パラメータ
ＣＶ２や極小値データから求められるパラメータＭＩ
Ｎ，ＭＡＸ、及びＳＨＢ、更にこれらパラメータから求
められる基準強度ＢＬを用いて、血管壁等からの反射影
響が少ない信号を選別し、より正確に酸素飽和度（ＳＶ
Ｏ₂ ）を測定することができるとともに、算出されたＳ
ＶＯ₂ の信頼度をも示すことができる。

【００６７】また他の実施例として、この様な処理を、
例えば心臓カテーテルに組み込まれた流速センサを用い
た血流測定装置等にも適用することができる。即ち、前
述の酸素飽和度の測定の場合と同様に、このような流速
センサが血管壁に接触すると測定誤差を生じることは明
かであり、本発明を流速センサに対する信頼度モニタと
して用いることができる。例えば、特開平３−２２１８
１５号公報に記載されている流速センサでは、自己加温
しているサーミスタの流速に依存した放熱量の変化を温
度変化として測定するが、血管壁への接触により放熱が
妨げられ、温度上昇による誤差が生じる。流速センサと
して使用しているサーミスタは、温度の上昇に伴い抵抗
値が減少するタイプ（ＮＴＣ）であり、温度はサーミス
タの抵抗値として計測されるため、上記誤差はサーミス
タ抵抗値を減少させる方向で現れる。したがって、サー
ミスタ抵抗値の極大値を検出し、その極大値から基準強
度信号を決定し、前記実施例と同様の処理を行うこと
で、測定値の信頼度を表すパラメータを算出できること
は明らかであろう。流速センサについての詳細は特開平
３−２２１８１５号公報を参照されたい。

【００６８】さらに、これまでの説明から、血管壁等に
接近または接触することによって測定値の精度が低下す
るセンサ、例えば圧力センサ、温度センサ等を用いた測
定値の信頼度をモニタするための装置としても使用でき
ることは明かであろう。

【００６９】以上説明したように本実施例によれば、血
液以外の血管壁等からの反射光の影響を程度を評価し、
測定結果と共に、その測定値の信頼度を操作者に知らせ
ることができるので、測定値の信頼性を向上させ、誤っ
た判断や処置を防止できる効果がある。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
定値の信頼度を信号を解析することにより数値化し、測
定値とともに操作者に知らせることにより測定値の信頼
性を高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の酸素飽和度測定装置の概略構成を示
すブロック図である。

【図２】実施例の酸素飽和度測定装置に接続されるカテ
ーテルプローブの先端部の形状を示す図である。

【図３】実施例の酸素飽和度測定装置に接続されるカテ
ーテルプローブの外観形状を示す図である。

【図４】本実施例の酸素飽和度測定装置における測定処
理を示すフローチャートである。

【図５】本実施例の酸素飽和度測定装置における測定処
理を示すフローチャートである。

【図６】パラメータＭＩＮと基準強度ＢＬとの比に対応
するポイントの設定を示す図である。

【図７】パラメータＮＣＶとポイントとの対応を示す図
である。

【図８】極小値データの数Ｎとポイントの対応を示す図
である。

【図９】信頼性パラメータをポイントの合計に対応付け
て示す図である。

【符号の説明】

１１カテーテルプローブ１３，１４発振器１５，１６増幅駆動回路１７，１８発光ダイオード１９フォトダイオード３０制御部３１ＣＰＵ回路３２Ａ／Ｄコンバータ３４ＲＯＭ３５ＲＡＭ３５ａ測定データエリア３５ｂ極小値データエリア３５ｃパラメータエリア３７表示部４０スピーカ４２電源回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】血管内に挿入したプローブにより信号強
度を検出する検出手段と、前記検出手段により所定時間内に検出された前記信号強
度の極小値および／または極大値を算出する極値検出手
段と、前記極小値および／または極大値に基づいて測定値を算
出する測定手段と、前記極小値および／または極大値の所定の時間における
最小値および／または最大値を算出する算出手段と、前記極小値および／または極大値に基づいて基準強度信
号を決定する基準強度信号決定手段と、前記極小値および／または極大値と前記基準強度信号と
から、前記測定手段により測定された測定値の信頼度を
評価するためのパラメータを算出するパラメータ算出手
段と、を有することを特徴とする測定装置。