JPH0663032A - パルスオキシメータ用発光素子駆動装置 - Google Patents
パルスオキシメータ用発光素子駆動装置Info
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- JPH0663032A JPH0663032A JP5135739A JP13573993A JPH0663032A JP H0663032 A JPH0663032 A JP H0663032A JP 5135739 A JP5135739 A JP 5135739A JP 13573993 A JP13573993 A JP 13573993A JP H0663032 A JPH0663032 A JP H0663032A
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光素子の発光開始以下の電圧でも一つのイ
ンダクタの逆起電圧を利用して二つの発光素子を時分割
して発光させ、消費電流の低減を図る。 【構成】 駆動制御回路５から駆動回路４ａ内のスイッ
チングトランジスタ１０に制御パルスＰR におけるロー
（Ｌ）レベルが入力されると、スイッチングトランジス
タ１０がオンしているときに蓄積したインダクタＬ1 の
エネルギにより、スイッチングトランジスタ１０のオフ
に同期して赤色発光ダイオード３ａが発光する。次に制
御パルスＰIRにおけるロー（Ｌ）レベルが入力される
と、スイッチングトランジスタ１２がオンしているとき
に蓄積したインダクタＬ2 のエネルギにより、スイッチ
ングトランジスタ１２のオフに同期して赤外発光ダイオ
ード３ｂが発光する。
ンダクタの逆起電圧を利用して二つの発光素子を時分割
して発光させ、消費電流の低減を図る。 【構成】 駆動制御回路５から駆動回路４ａ内のスイッ
チングトランジスタ１０に制御パルスＰR におけるロー
（Ｌ）レベルが入力されると、スイッチングトランジス
タ１０がオンしているときに蓄積したインダクタＬ1 の
エネルギにより、スイッチングトランジスタ１０のオフ
に同期して赤色発光ダイオード３ａが発光する。次に制
御パルスＰIRにおけるロー（Ｌ）レベルが入力される
と、スイッチングトランジスタ１２がオンしているとき
に蓄積したインダクタＬ2 のエネルギにより、スイッチ
ングトランジスタ１２のオフに同期して赤外発光ダイオ
ード３ｂが発光する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は受発光素子を用いて被験
者の動脈血の酸素飽和度を非観血的に連続測定するパル
スオキシメータに利用し、波長が相違する二つの発光を
生体組織に照射する二つの発光素子を駆動するためのパ
ルスオキシメータ用発光素子駆動装置に関する。
者の動脈血の酸素飽和度を非観血的に連続測定するパル
スオキシメータに利用し、波長が相違する二つの発光を
生体組織に照射する二つの発光素子を駆動するためのパ
ルスオキシメータ用発光素子駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、動脈血の酸素飽和度の非観血的な
測定にパルスオキシメータが用いられている。このパル
スオキシメータは、波長が相違する二つの赤色光と赤外
光を生体（被験者）に照射し、この照射における二つの
赤色光と赤外光との吸光度の変化分の比に基づいて生体
における動脈血の酸素飽和度を非観血的かつ連続的に測
定している。
測定にパルスオキシメータが用いられている。このパル
スオキシメータは、波長が相違する二つの赤色光と赤外
光を生体（被験者）に照射し、この照射における二つの
赤色光と赤外光との吸光度の変化分の比に基づいて生体
における動脈血の酸素飽和度を非観血的かつ連続的に測
定している。
【０００３】この測定は、プローブを生体の指先又は耳
朶に装着して行う。このプローブには、波長が相違する
赤色光と赤外光を発光する二つの発光素子（発光ダイオ
ード）と、この二つの発光素子からの反射光又は透過光
の受光レベルに対応する光電変換信号を出力する受光素
子（フォトダイオード）が内蔵されている。この場合、
二つの発光素子は波長（λ）が例えば６６０ｎｍの赤色
光と、波長（λ）が例えば９４０ｎｍの赤外光を時分割
で発光して生体に照射するように制御されている。
朶に装着して行う。このプローブには、波長が相違する
赤色光と赤外光を発光する二つの発光素子（発光ダイオ
ード）と、この二つの発光素子からの反射光又は透過光
の受光レベルに対応する光電変換信号を出力する受光素
子（フォトダイオード）が内蔵されている。この場合、
二つの発光素子は波長（λ）が例えば６６０ｎｍの赤色
光と、波長（λ）が例えば９４０ｎｍの赤外光を時分割
で発光して生体に照射するように制御されている。
【０００４】そして、それぞれの受光素子からの光電変
換信号に基づいて、吸光度の変化分の比から酸素飽和度
Ｓを測定している。吸光度比Фは次式（１）で表され、
また、酸素飽和度Ｓは次式（２）で表される。
換信号に基づいて、吸光度の変化分の比から酸素飽和度
Ｓを測定している。吸光度比Фは次式（１）で表され、
また、酸素飽和度Ｓは次式（２）で表される。
【０００５】 Ф＝ΔＡ１／ΔＡ２ …（１） ΔＡ１：赤色光の波長における吸光度の変化分 ΔＡ２：赤外光の波長における吸光度の変化分 Ｓ＝ｆ（Ф） …（２） ｆ：吸光度比Фの関数
【０００６】次に、二つの発光素子を時分割で発光させ
る駆動回路について説明する。図８は、従来のパルスオ
キシメータ用発光素子駆動回路の構成を示す回路図であ
る。図８において、この駆動回路は赤色光又は赤外光を
発光する二つの発光ダイオードを駆動するように二つの
駆動回路が用いられる。この駆動回路は、慣用的に用い
られるトランジスタスイッチング回路であり、スイッチ
ングトランジスタ２０ａのコレクタと直流電圧ＶDDの供
給端との間に、赤色光を発光する発光ダイオード２１ａ
が順方向で接続されている。スイッチングトランジスタ
２０ａのエミッタは接地され、ベースに制御パルスＰR
を入力するための抵抗器Ｒ２２ａが直列接続されてい
る。また、スイッチングトランジスタ２０ｂのコレクタ
と直流電圧ＶDDの供給端との間に赤外光を発光する発光
ダイオード２１ｂが順方向で接続されている。スイッチ
ングトランジスタ２０ｂのエミッタは接地され、ベース
に制御パルスＰIRを入力するための抵抗器Ｒ２２ｂが直
列接続されている。
る駆動回路について説明する。図８は、従来のパルスオ
キシメータ用発光素子駆動回路の構成を示す回路図であ
る。図８において、この駆動回路は赤色光又は赤外光を
発光する二つの発光ダイオードを駆動するように二つの
駆動回路が用いられる。この駆動回路は、慣用的に用い
られるトランジスタスイッチング回路であり、スイッチ
ングトランジスタ２０ａのコレクタと直流電圧ＶDDの供
給端との間に、赤色光を発光する発光ダイオード２１ａ
が順方向で接続されている。スイッチングトランジスタ
２０ａのエミッタは接地され、ベースに制御パルスＰR
を入力するための抵抗器Ｒ２２ａが直列接続されてい
る。また、スイッチングトランジスタ２０ｂのコレクタ
と直流電圧ＶDDの供給端との間に赤外光を発光する発光
ダイオード２１ｂが順方向で接続されている。スイッチ
ングトランジスタ２０ｂのエミッタは接地され、ベース
に制御パルスＰIRを入力するための抵抗器Ｒ２２ｂが直
列接続されている。
【０００７】次に、この従来例の構成における動作につ
いて説明する。図９は制御パルスによる発光ダイオード
の発光タイミングを示すタイミングチャートである。図
９（ａ）に示す制御パルスＰR 及び図９（ｃ）に示す制
御パルスＰIRは発光ダイオード２１ａ，２１ｂを時分割
で発光させるハイ（Ｈ）レベル／ロー（Ｌ）レベルに変
化し、この制御パルスＰR のハイ（Ｈ）レベルで図９
（ｂ）に示すようにスイッチングトランジスタ２０ａが
オン（ＯＮ：導通）して、発光ダイオード２１ａが発光
する。また、制御パルスＰR におけるロー（Ｌ）レベル
でスイッチングトランジスタ２０ａがオフ（ＯＦＦ：非
導通）となり、発光ダイオード２１ａも非発光状態とな
る。
いて説明する。図９は制御パルスによる発光ダイオード
の発光タイミングを示すタイミングチャートである。図
９（ａ）に示す制御パルスＰR 及び図９（ｃ）に示す制
御パルスＰIRは発光ダイオード２１ａ，２１ｂを時分割
で発光させるハイ（Ｈ）レベル／ロー（Ｌ）レベルに変
化し、この制御パルスＰR のハイ（Ｈ）レベルで図９
（ｂ）に示すようにスイッチングトランジスタ２０ａが
オン（ＯＮ：導通）して、発光ダイオード２１ａが発光
する。また、制御パルスＰR におけるロー（Ｌ）レベル
でスイッチングトランジスタ２０ａがオフ（ＯＦＦ：非
導通）となり、発光ダイオード２１ａも非発光状態とな
る。
【０００８】また、制御パルスＰIRにおけるハイ（Ｈ）
レベルで図９（ｄ）に示すようにスイッチングトランジ
スタ２０ｂがオンして、発光ダイオード２１ｂが発光す
る。また、制御パルスにおけるロー（Ｌ）レベルでスイ
ッチングトランジスタ２０ｂがオフとなり、発光ダイオ
ード２１ｂが非発光状態となる。この場合、二つの発光
ダイオードは発光デューティ比が５０％以下で交互に発
光するようになっている。
レベルで図９（ｄ）に示すようにスイッチングトランジ
スタ２０ｂがオンして、発光ダイオード２１ｂが発光す
る。また、制御パルスにおけるロー（Ｌ）レベルでスイ
ッチングトランジスタ２０ｂがオフとなり、発光ダイオ
ード２１ｂが非発光状態となる。この場合、二つの発光
ダイオードは発光デューティ比が５０％以下で交互に発
光するようになっている。
【０００９】このような装置で用いる発光ダイオードの
発光開始電圧は、約２Ｖである。しかしながら発光ダイ
オード２１の順方向特性のバラツキ及びスイッチングト
ランジスタ２０のオン時の内部抵抗による電圧降下を考
慮した高い電圧（直流電圧ＶDD）をスイッチングトラン
ジスタ２０に印加する必要がある。したがって、商用交
流電源から直流電圧を得る電源回路が用いられている。
発光開始電圧は、約２Ｖである。しかしながら発光ダイ
オード２１の順方向特性のバラツキ及びスイッチングト
ランジスタ２０のオン時の内部抵抗による電圧降下を考
慮した高い電圧（直流電圧ＶDD）をスイッチングトラン
ジスタ２０に印加する必要がある。したがって、商用交
流電源から直流電圧を得る電源回路が用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような上記従来例
のパルスオキシメータ用発光素子駆動装置にあって、発
光ダイオードの順方向特性のバラツキ及びスイッチング
トランジスタのオン時の内部抵抗による電圧降下を考慮
した高い電圧（直流電圧ＶDD）をスイッチングトランジ
スタに印加する場合は、電源の利用効率が悪い。例え
ば、発光ダイオードのアノードに直流電圧９Ｖが印加さ
れると、発光時のカソード電圧は約７Ｖである。発光ダ
イオードに通流する電流をｉとすると、全体の消費電力
は「９×ｉ」（Ｗ）となる。この「９×ｉ」（Ｗ）中の
「７×ｉ」（Ｗ）をスイッチングトランジスタのオン時
に消費する。すなわち、発光ダイオードの発光時の消費
電力は「２×ｉ」（Ｗ）であり、電力利用効率が約２２
％となり省電力が希求されるパルスオキシメータでは、
その低消費電流化が図れない欠点がある。
のパルスオキシメータ用発光素子駆動装置にあって、発
光ダイオードの順方向特性のバラツキ及びスイッチング
トランジスタのオン時の内部抵抗による電圧降下を考慮
した高い電圧（直流電圧ＶDD）をスイッチングトランジ
スタに印加する場合は、電源の利用効率が悪い。例え
ば、発光ダイオードのアノードに直流電圧９Ｖが印加さ
れると、発光時のカソード電圧は約７Ｖである。発光ダ
イオードに通流する電流をｉとすると、全体の消費電力
は「９×ｉ」（Ｗ）となる。この「９×ｉ」（Ｗ）中の
「７×ｉ」（Ｗ）をスイッチングトランジスタのオン時
に消費する。すなわち、発光ダイオードの発光時の消費
電力は「２×ｉ」（Ｗ）であり、電力利用効率が約２２
％となり省電力が希求されるパルスオキシメータでは、
その低消費電流化が図れない欠点がある。
【００１１】また、消費電力を減らすために発光デュー
ティ比を下げて使用することも行われているがＳ／Ｎ比
が悪化して、正確な測定ができ難いという欠点がある。
このような理由から従来は、電池を用いて長時間携帯し
て測定ができるパルスオキシメータは実現されていな
い。
ティ比を下げて使用することも行われているがＳ／Ｎ比
が悪化して、正確な測定ができ難いという欠点がある。
このような理由から従来は、電池を用いて長時間携帯し
て測定ができるパルスオキシメータは実現されていな
い。
【００１２】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、発光素子
の発光開始以下の電源電圧でもインダクタの逆起電圧を
利用して発光素子を発光させ、Ｓ／Ｎ比を犠牲にするこ
となく、その消費電流を低減するパルスオキシメータ用
発光素子駆動装置の提供を目的とする。
課題を解決するために提案されたものであり、発光素子
の発光開始以下の電源電圧でもインダクタの逆起電圧を
利用して発光素子を発光させ、Ｓ／Ｎ比を犠牲にするこ
となく、その消費電流を低減するパルスオキシメータ用
発光素子駆動装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、動脈血を含む生体組織に二つの発光素子
から照射される異なる波長光の透過光又は反射光を受光
素子で受光し、この二つの受光信号からそれぞれの吸光
度の変化分の比を求め、求めた吸光度比の値から動脈血
の酸素飽和度を得るパルスオキシメータ用発光素子駆動
装置において、発光素子に対して間欠的に逆バイアス電
圧を印加する電源と、発光素子に並列接続され、逆起電
圧を発光素子に与えるインダクタを備える構成である。
に、本発明は、動脈血を含む生体組織に二つの発光素子
から照射される異なる波長光の透過光又は反射光を受光
素子で受光し、この二つの受光信号からそれぞれの吸光
度の変化分の比を求め、求めた吸光度比の値から動脈血
の酸素飽和度を得るパルスオキシメータ用発光素子駆動
装置において、発光素子に対して間欠的に逆バイアス電
圧を印加する電源と、発光素子に並列接続され、逆起電
圧を発光素子に与えるインダクタを備える構成である。
【００１４】この構成で電源は、直流電源と、この電源
からの出力電圧を並列接続の発光素子及びインダクタに
印加又は非印加するスイッチング手段とを備える構成と
してある。
からの出力電圧を並列接続の発光素子及びインダクタに
印加又は非印加するスイッチング手段とを備える構成と
してある。
【００１５】また、この構成に加え、並列接続の発光素
子及びインダクタに印加される電圧を０ボルトから徐々
に増加させるための電圧変化手段を備える構成である。
子及びインダクタに印加される電圧を０ボルトから徐々
に増加させるための電圧変化手段を備える構成である。
【００１６】さらに電源は、パルス発生器と、このパル
ス発生器の出力端に順方向接続された半導体素子とを有
し、この半導体素子からのパルス信号を並列接続の発光
素子及びインダクタに供給する構成としている。
ス発生器の出力端に順方向接続された半導体素子とを有
し、この半導体素子からのパルス信号を並列接続の発光
素子及びインダクタに供給する構成としている。
【００１７】また電源は、のこぎり波発生器と、このの
こぎり波発生器の出力端に順方向接続された半導体素子
とを備え、半導体素子からの、のこぎり波信号を並列接
続の発光素子及びインダクタに供給する構成としてい
る。
こぎり波発生器の出力端に順方向接続された半導体素子
とを備え、半導体素子からの、のこぎり波信号を並列接
続の発光素子及びインダクタに供給する構成としてい
る。
【００１８】また、二つの発光素子と、それぞれに並列
に接続されたインダクタに対し、交互に前記間欠的な逆
バイアス電圧を印加する印加手段を具備したことを特徴
とする構成としている。
に接続されたインダクタに対し、交互に前記間欠的な逆
バイアス電圧を印加する印加手段を具備したことを特徴
とする構成としている。
【００１９】また、一つのインダクタによって、異なる
波長で発光する二つの発光素子を交互に発光させる切り
替え手段を備える構成としている。
波長で発光する二つの発光素子を交互に発光させる切り
替え手段を備える構成としている。
【００２０】さらに、動脈血を含む生体組織に二つの発
光素子から照射される異なる波長光を赤色光と赤外光と
する構成としている。
光素子から照射される異なる波長光を赤色光と赤外光と
する構成としている。
【００２１】
【作用】このような構成により、本発明のパルスオキシ
メータ用発光素子駆動装置は、インダクタの逆起電圧を
利用して発光素子が発光する。さらに、一つのインダク
タの逆起電圧を利用して異なる波長で発光する二つの発
光素子が交互に点灯される。したがって、回路が簡略化
され発光素子の発光開始以下の電圧でもインダクタの逆
起電圧を利用して発光素子を発光させ、Ｓ／Ｎ比を犠牲
にすることなくその消費電流を低減することができる。
従って、比較的低電圧の電池を利用した長時間携帯可能
なパルスオキシメータが容易に実現できる。
メータ用発光素子駆動装置は、インダクタの逆起電圧を
利用して発光素子が発光する。さらに、一つのインダク
タの逆起電圧を利用して異なる波長で発光する二つの発
光素子が交互に点灯される。したがって、回路が簡略化
され発光素子の発光開始以下の電圧でもインダクタの逆
起電圧を利用して発光素子を発光させ、Ｓ／Ｎ比を犠牲
にすることなくその消費電流を低減することができる。
従って、比較的低電圧の電池を利用した長時間携帯可能
なパルスオキシメータが容易に実現できる。
【００２２】
【実施例】次に、本発明のパルスオキシメータ用発光素
子駆動装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明のパルスオキシメータ用発光素子駆動装置
が適用されるパルスオキシメータの全体構成を一部ブロ
ックで示す回路図である。図１において、このパルスオ
キシメータは、電源として利用し、電圧１．５ボルト
（Ｖ）を起電する電池１と、この電池１の電圧１．５Ｖ
から安定化した発光ダイオード用の直流電圧ＶDD及び直
流電圧Ｖccを得る電源回路２と、以降で説明する駆動回
路の駆動で赤色光を発光して被験者の生体組織Ｍに照射
する赤色発光ダイオード３ａとを有している。
子駆動装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明のパルスオキシメータ用発光素子駆動装置
が適用されるパルスオキシメータの全体構成を一部ブロ
ックで示す回路図である。図１において、このパルスオ
キシメータは、電源として利用し、電圧１．５ボルト
（Ｖ）を起電する電池１と、この電池１の電圧１．５Ｖ
から安定化した発光ダイオード用の直流電圧ＶDD及び直
流電圧Ｖccを得る電源回路２と、以降で説明する駆動回
路の駆動で赤色光を発光して被験者の生体組織Ｍに照射
する赤色発光ダイオード３ａとを有している。
【００２３】また、このパルスオキシメータは駆動回路
で赤外光を発光して被験者の生体組織Ｍに照射する赤外
発光ダイオード３ｂと、制御パルスＰR に基づいて直流
電圧ＶDDを赤色発光ダイオード３ａに印加するための駆
動回路４ａと、制御パルスＰIRに基づいて直流電圧ＶDD
を赤外発光ダイオード３ｂに印加するための駆動回路４
ｂと、直流電圧Ｖccが供給されて駆動回路４ａ，４ｂに
それぞれ時間軸上で制御した制御パルスＰR ，ＰIRを出
力する駆動制御回路５とを有している。
で赤外光を発光して被験者の生体組織Ｍに照射する赤外
発光ダイオード３ｂと、制御パルスＰR に基づいて直流
電圧ＶDDを赤色発光ダイオード３ａに印加するための駆
動回路４ａと、制御パルスＰIRに基づいて直流電圧ＶDD
を赤外発光ダイオード３ｂに印加するための駆動回路４
ｂと、直流電圧Ｖccが供給されて駆動回路４ａ，４ｂに
それぞれ時間軸上で制御した制御パルスＰR ，ＰIRを出
力する駆動制御回路５とを有している。
【００２４】このパルスオキシメータは、赤色発光ダイ
オード３ａからの赤色光、又は赤外発光ダイオード３ｂ
からの赤外光が生体組織Ｍを通過した透過光Ｌａ，Ｌｂ
（又は反射光）を受光し、その光電変換信号を出力する
フォトダイオード７と、光電変換信号を増幅するオペア
ンプ８と、オペアンプ８から出力される増幅信号を検波
し、その振幅信号を信号処理回路５に送出する検波器９
とを有している。
オード３ａからの赤色光、又は赤外発光ダイオード３ｂ
からの赤外光が生体組織Ｍを通過した透過光Ｌａ，Ｌｂ
（又は反射光）を受光し、その光電変換信号を出力する
フォトダイオード７と、光電変換信号を増幅するオペア
ンプ８と、オペアンプ８から出力される増幅信号を検波
し、その振幅信号を信号処理回路５に送出する検波器９
とを有している。
【００２５】次に、駆動回路４ａ，４ｂの構成を説明す
る。駆動回路４ａは直流電圧ＶDDがエミッタに印加され
るスイッチングトランジスタ１０と、このスイッチング
トランジスタ１０のベースに駆動制御回路５からの制御
パルスＰR を入力するための抵抗器Ｒ11と、スイッチン
グトランジスタ１０のコレクタと接地との間に接続され
る赤色発光ダイオード３ａに並列接続されたインダクタ
Ｌ1 とを有している。
る。駆動回路４ａは直流電圧ＶDDがエミッタに印加され
るスイッチングトランジスタ１０と、このスイッチング
トランジスタ１０のベースに駆動制御回路５からの制御
パルスＰR を入力するための抵抗器Ｒ11と、スイッチン
グトランジスタ１０のコレクタと接地との間に接続され
る赤色発光ダイオード３ａに並列接続されたインダクタ
Ｌ1 とを有している。
【００２６】駆動回路４ｂも駆動回路４ａと同様の構成
であり、スイッチングトランジスタ１２と、スイッチン
グトランジスタ１２のベースに駆動制御回路５からの制
御パルスＰIRを入力する抵抗器Ｒ13とを有している。さ
らに、この駆動回路４ｂはスイッチングトランジスタ１
２のコレクタと接地との間に接続される赤外発光ダイオ
ード３ｂと、この赤外発光ダイオード３ｂに並列接続さ
れたインダクタＬ2 とを有している。なお、スイッチン
グトランジスタ１０，１２はトランジスタに限らず各種
のスイッチング素子を使用できる。
であり、スイッチングトランジスタ１２と、スイッチン
グトランジスタ１２のベースに駆動制御回路５からの制
御パルスＰIRを入力する抵抗器Ｒ13とを有している。さ
らに、この駆動回路４ｂはスイッチングトランジスタ１
２のコレクタと接地との間に接続される赤外発光ダイオ
ード３ｂと、この赤外発光ダイオード３ｂに並列接続さ
れたインダクタＬ2 とを有している。なお、スイッチン
グトランジスタ１０，１２はトランジスタに限らず各種
のスイッチング素子を使用できる。
【００２７】次に、この実施例の構成における動作につ
いて説明する。電源回路２は電池１から供給される電圧
１．５Ｖから駆動回路４ａ，４ｂに給電する安定化した
直流電圧ＶDD及び駆動制御回路５などに給電する安定化
した直流電圧Ｖccを出力する。駆動回路４ａ内のスイッ
チングトランジスタ１０のベースには、駆動制御回路５
から赤色発光ダイオード３ａでの発光のタイミングを決
定する制御パルスＰR が抵抗器Ｒ11を通じて入力され
る。駆動回路４ｂ内のスイッチングトランジスタ１２の
ベースには、駆動制御回路５から赤外発光ダイオード３
ｂでの発光のタイミングを決定する制御パルスＰIRが抵
抗器Ｒ13を通じて入力される。
いて説明する。電源回路２は電池１から供給される電圧
１．５Ｖから駆動回路４ａ，４ｂに給電する安定化した
直流電圧ＶDD及び駆動制御回路５などに給電する安定化
した直流電圧Ｖccを出力する。駆動回路４ａ内のスイッ
チングトランジスタ１０のベースには、駆動制御回路５
から赤色発光ダイオード３ａでの発光のタイミングを決
定する制御パルスＰR が抵抗器Ｒ11を通じて入力され
る。駆動回路４ｂ内のスイッチングトランジスタ１２の
ベースには、駆動制御回路５から赤外発光ダイオード３
ｂでの発光のタイミングを決定する制御パルスＰIRが抵
抗器Ｒ13を通じて入力される。
【００２８】この制御パルスＰR に基づいて駆動回路４
ａに接続された赤色発光ダイオード３ａが発光する。ま
た、制御パルスＰIRに基づいて駆動回路４ｂに接続され
た赤外発光ダイオード３ｂが発光する。
ａに接続された赤色発光ダイオード３ａが発光する。ま
た、制御パルスＰIRに基づいて駆動回路４ｂに接続され
た赤外発光ダイオード３ｂが発光する。
【００２９】次に、赤色発光ダイオード３ａ、赤外発光
ダイオード３ｂの発光タイミングについて説明する。図
２は、制御パルスＰR ，ＰIRに対応する赤色発光ダイオ
ード３ａ、赤外発光ダイオード３ｂの発光のタイミング
を示すタイミングチャートである。図２において、駆動
制御回路５から駆動回路４ａ内のスイッチングトランジ
スタ１０に図２（ａ）に示す制御パルスＰR におけるロ
ー（Ｌ）が入力されると、スイッチングトランジスタ１
０がオンしているときに蓄積したインダクタＬ1 のエネ
ルギにより、スイッチングトランジスタ１０のオフに同
期して図２（ｂ）に示すように赤色発光ダイオード３ａ
が発光する。
ダイオード３ｂの発光タイミングについて説明する。図
２は、制御パルスＰR ，ＰIRに対応する赤色発光ダイオ
ード３ａ、赤外発光ダイオード３ｂの発光のタイミング
を示すタイミングチャートである。図２において、駆動
制御回路５から駆動回路４ａ内のスイッチングトランジ
スタ１０に図２（ａ）に示す制御パルスＰR におけるロ
ー（Ｌ）が入力されると、スイッチングトランジスタ１
０がオンしているときに蓄積したインダクタＬ1 のエネ
ルギにより、スイッチングトランジスタ１０のオフに同
期して図２（ｂ）に示すように赤色発光ダイオード３ａ
が発光する。
【００３０】駆動制御回路５から駆動回路４ｂ内のスイ
ッチングトランジスタ１２に図２（ｃ）に示す制御パル
スＰIRにおけるロー（Ｌ）が入力されると、スイッチン
グトランジスタ１２がオンしているときに蓄積したイン
ダクタＬ2 のエネルギにより、スイッチングトランジス
タ１２のオフに同期して図２（ｄ）に示すように赤外発
光ダイオード３ｂが発光する。
ッチングトランジスタ１２に図２（ｃ）に示す制御パル
スＰIRにおけるロー（Ｌ）が入力されると、スイッチン
グトランジスタ１２がオンしているときに蓄積したイン
ダクタＬ2 のエネルギにより、スイッチングトランジス
タ１２のオフに同期して図２（ｄ）に示すように赤外発
光ダイオード３ｂが発光する。
【００３１】さらに、駆動回路４ａ，４ｂの詳細な動作
について説明する。図３は制御パルスＰR(ＰIR) 、イン
ダクタＬ1 （Ｌ2 ）の電流及び逆起電圧を示す図であ
る。図１において、駆動回路４ａ（４ｂ）では、図３
（ａ）に示す駆動制御回路５からの制御パルスＰR(又は
制御パルスＰIR) のロー（Ｌ）レベルがスイッチングト
ランジスタ１０（１２）のベースに入力されると、スイ
ッチングトランジスタ１０（１２）がオンになる。この
オンで直流電圧ＶDDがインダクタＬ1 （Ｌ2 ）と発光ダ
イオード３ａ（３ｂ）に印加される。
について説明する。図３は制御パルスＰR(ＰIR) 、イン
ダクタＬ1 （Ｌ2 ）の電流及び逆起電圧を示す図であ
る。図１において、駆動回路４ａ（４ｂ）では、図３
（ａ）に示す駆動制御回路５からの制御パルスＰR(又は
制御パルスＰIR) のロー（Ｌ）レベルがスイッチングト
ランジスタ１０（１２）のベースに入力されると、スイ
ッチングトランジスタ１０（１２）がオンになる。この
オンで直流電圧ＶDDがインダクタＬ1 （Ｌ2 ）と発光ダ
イオード３ａ（３ｂ）に印加される。
【００３２】この場合、発光ダイオード３ａ（３ｂ）は
逆バイアスとなり、電流が通流しないがインダクタＬ1
（Ｌ2 ）には図３（ｂ）に示すように瞬時的に電流ｉが
流れる。この電流ｉは次式（３）で表される。 ｉ＝（Ｅ／Ｌ）ｔ …（３） Ｅ：直流電圧ＶDDの電圧 Ｌ：インダクタＬ1 （Ｌ2 ）インダクタンス
逆バイアスとなり、電流が通流しないがインダクタＬ1
（Ｌ2 ）には図３（ｂ）に示すように瞬時的に電流ｉが
流れる。この電流ｉは次式（３）で表される。 ｉ＝（Ｅ／Ｌ）ｔ …（３） Ｅ：直流電圧ＶDDの電圧 Ｌ：インダクタＬ1 （Ｌ2 ）インダクタンス
【００３３】制御パルスＰR(又は制御パルスＰIR) がロ
ー（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルに変化する時点ｔ
o でスイッチングトランジスタ１０（１２）がオンから
オフに切り替わると、インダクタＬ1 （Ｌ2 ）には図３
（ｃ）に示すように逆起電圧が発生し、インダクタＬ1
（Ｌ2 ）に電流を流そうとする電流源が赤色発光ダイオ
ード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）側となる。
ー（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルに変化する時点ｔ
o でスイッチングトランジスタ１０（１２）がオンから
オフに切り替わると、インダクタＬ1 （Ｌ2 ）には図３
（ｃ）に示すように逆起電圧が発生し、インダクタＬ1
（Ｌ2 ）に電流を流そうとする電流源が赤色発光ダイオ
ード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）側となる。
【００３４】このとき赤色発光ダイオード３ａ（赤外発
光ダイオード３ｂ）を点灯させる順方向が電圧Ｖo とす
ると、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３
ｂ）はインダクタＬ1 （Ｌ2 ）の逆起電圧による電圧が
「−Ｖo 」を保持しているときに発光を開始し、かつ、
この発光状態を維持する。発光時の電流は傾き「di／d
t」が「Ｖo ／Ｌ」となる一定の割合で低下する。
光ダイオード３ｂ）を点灯させる順方向が電圧Ｖo とす
ると、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３
ｂ）はインダクタＬ1 （Ｌ2 ）の逆起電圧による電圧が
「−Ｖo 」を保持しているときに発光を開始し、かつ、
この発光状態を維持する。発光時の電流は傾き「di／d
t」が「Ｖo ／Ｌ」となる一定の割合で低下する。
【００３５】ここで、「ｔ＝ｔo 」の時点における電流
ｉo の値がｎ倍になると、赤色発光ダイオード３ａ（赤
外発光ダイオード３ｂ）での平均の消費電流はｎ2 倍に
なる。この場合の電流ｉo を決定するのはスイッチング
トランジスタ１０（１２）がオンしている期間Ｔと電圧
ＥとインダクタンスＬである。式（３）における直流電
圧ＶDDの電圧Ｅ、インダクタＬ1 （Ｌ2 ）のインダクタ
ンスＬの値をそれぞれ一定とした場合、電流ｉｏを決定
するのはスイッチングトランジスタ１０（１２）がオン
している期間Ｔであり、駆動制御回路５側でスイッチン
グトランジスタ１０（１２）のオン時間を制御すること
により、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード
３ｂ）の発光量を制御することが出来る。この場合、電
圧Ｅの値又はインダクタンスＬの値を制御して電流ｉｏ
を制御することも可能である。
ｉo の値がｎ倍になると、赤色発光ダイオード３ａ（赤
外発光ダイオード３ｂ）での平均の消費電流はｎ2 倍に
なる。この場合の電流ｉo を決定するのはスイッチング
トランジスタ１０（１２）がオンしている期間Ｔと電圧
ＥとインダクタンスＬである。式（３）における直流電
圧ＶDDの電圧Ｅ、インダクタＬ1 （Ｌ2 ）のインダクタ
ンスＬの値をそれぞれ一定とした場合、電流ｉｏを決定
するのはスイッチングトランジスタ１０（１２）がオン
している期間Ｔであり、駆動制御回路５側でスイッチン
グトランジスタ１０（１２）のオン時間を制御すること
により、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード
３ｂ）の発光量を制御することが出来る。この場合、電
圧Ｅの値又はインダクタンスＬの値を制御して電流ｉｏ
を制御することも可能である。
【００３６】また、電圧Ｅが赤色発光ダイオード３ａ
（赤外発光ダイオード３ｂ）を点灯させる順方向の電圧
Ｖo よりも低い場合にも、スイッチングトランジスタ１
０（１２）のオン時間Ｔを長くすることにより、赤色発
光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）を発光さ
せることが出来る。
（赤外発光ダイオード３ｂ）を点灯させる順方向の電圧
Ｖo よりも低い場合にも、スイッチングトランジスタ１
０（１２）のオン時間Ｔを長くすることにより、赤色発
光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）を発光さ
せることが出来る。
【００３７】スイッチングトランジスタ１０（１２）で
の電力損失が比較的小さく、その電力損失がゼロに近い
場合は、電力利用効率が１００％に近似し、極めて高い
利用効率が得られる。また、赤色発光ダイオード３ａ
（赤外発光ダイオード３ｂ）に流れる電流制御は、フォ
トダイオード７での受光量に基づいて行えば良い。又は
インダクタＬ1 （Ｌ2 ）と接地間に抵抗器を挿入して、
この抵抗器の両端電圧を検出し、この検出電圧に基づい
て行うことも出来る。
の電力損失が比較的小さく、その電力損失がゼロに近い
場合は、電力利用効率が１００％に近似し、極めて高い
利用効率が得られる。また、赤色発光ダイオード３ａ
（赤外発光ダイオード３ｂ）に流れる電流制御は、フォ
トダイオード７での受光量に基づいて行えば良い。又は
インダクタＬ1 （Ｌ2 ）と接地間に抵抗器を挿入して、
この抵抗器の両端電圧を検出し、この検出電圧に基づい
て行うことも出来る。
【００３８】なお、電池１の電圧を１．５Ｖとし、３．
３ｍＨのインダクタＬ1 （Ｌ2 ）を用いた場合に赤色発
光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）を１．６
ｍｓｅｃ周期及び発光デューティ比２５％で発光させる
ことが出来た。このときの赤色発光ダイオード３ａ（赤
外発光ダイオード３ｂ）へのピーク電流ｉo は８０ｍＡ
であった。
３ｍＨのインダクタＬ1 （Ｌ2 ）を用いた場合に赤色発
光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）を１．６
ｍｓｅｃ周期及び発光デューティ比２５％で発光させる
ことが出来た。このときの赤色発光ダイオード３ａ（赤
外発光ダイオード３ｂ）へのピーク電流ｉo は８０ｍＡ
であった。
【００３９】このようにして、駆動回路４ａ、４ｂが動
作する。この動作による赤色発光ダイオード３ａ又は赤
外発光ダイオード３ｂの交互の赤色光Ｌａ又は赤外光Ｌ
ｂは、生体組織Ｍに照射され、その透過光又は反射光が
フォトダイオード７で受光される。フォトダイオード７
からの光電変換信号はオペアンプ８で増幅され、この後
に振幅検波器９で検波され、それぞれ赤色光Ｌａ又は赤
外光Ｌｂにおける吸光度を示す振幅値が得られる。この
振幅検波器９で得られた吸光度が駆動制御回路５に入力
される。駆動制御回路５では従前の式（１）（２）を用
いて吸光度比Фを算出し、さらにこの吸光度比Фの値か
ら酸素飽和度Ｓを算出する。
作する。この動作による赤色発光ダイオード３ａ又は赤
外発光ダイオード３ｂの交互の赤色光Ｌａ又は赤外光Ｌ
ｂは、生体組織Ｍに照射され、その透過光又は反射光が
フォトダイオード７で受光される。フォトダイオード７
からの光電変換信号はオペアンプ８で増幅され、この後
に振幅検波器９で検波され、それぞれ赤色光Ｌａ又は赤
外光Ｌｂにおける吸光度を示す振幅値が得られる。この
振幅検波器９で得られた吸光度が駆動制御回路５に入力
される。駆動制御回路５では従前の式（１）（２）を用
いて吸光度比Фを算出し、さらにこの吸光度比Фの値か
ら酸素飽和度Ｓを算出する。
【００４０】次に、駆動回路４ａ，４ｂの他の構成につ
いて説明する。図１に示す駆動回路４ａ，４ｂは赤色発
光ダイオード３ａ又は赤外発光ダイオード３ｂにスイッ
チングトランジスタ１０，１２が駆動制御回路５からの
制御パルスＰR ，ＰIRを間欠的に逆バイアス電圧を印加
している。このような構成の他に電磁スイッチなどを用
いることも出来る。
いて説明する。図１に示す駆動回路４ａ，４ｂは赤色発
光ダイオード３ａ又は赤外発光ダイオード３ｂにスイッ
チングトランジスタ１０，１２が駆動制御回路５からの
制御パルスＰR ，ＰIRを間欠的に逆バイアス電圧を印加
している。このような構成の他に電磁スイッチなどを用
いることも出来る。
【００４１】図４は、駆動回路４ａ，４ｂに電磁スイッ
チを用いた構成を示す回路図である。図４において、こ
の駆動回路４ａ，４ｂではスイッチングのオン／オフ
（ＯＮ／ＯＦＦ）速度が比較的遅い場合であり、スイッ
チングトランジスタ１０，１２に代えて、駆動制御回路
５からの制御パルスＰR ，ＰIRでそれぞれオン／オフす
る電磁スイッチ２２，２３を用いている。この電磁スイ
ッチ２２，２３でのオン／オフ動作及び赤色発光ダイオ
ード３ａ、赤外発光ダイオード３ｂの発光タイミングは
図２に示すタイミングチャートと同様である。他の構成
は図１に示す例と同様であり、その作用効果も図１に示
す例と同様である。
チを用いた構成を示す回路図である。図４において、こ
の駆動回路４ａ，４ｂではスイッチングのオン／オフ
（ＯＮ／ＯＦＦ）速度が比較的遅い場合であり、スイッ
チングトランジスタ１０，１２に代えて、駆動制御回路
５からの制御パルスＰR ，ＰIRでそれぞれオン／オフす
る電磁スイッチ２２，２３を用いている。この電磁スイ
ッチ２２，２３でのオン／オフ動作及び赤色発光ダイオ
ード３ａ、赤外発光ダイオード３ｂの発光タイミングは
図２に示すタイミングチャートと同様である。他の構成
は図１に示す例と同様であり、その作用効果も図１に示
す例と同様である。
【００４２】図５は駆動回路４ａ，４ｂにパルス発生器
を用いた構成を示す回路図である。図５の例は、図１に
おけるスイッチングトランジスタ１０，１２による直流
電圧ＶDDのオン／オフに代えて、パルス発生器２４を設
け、このパルス発生器２４からのパルスを逆流防止用の
ダイオード２５を通じて赤色発光ダイオード３ａに出力
している。さらにパルス発生器２４からのパルスを遅延
回路２６で遅延して生成した遅延パルスをダイオード２
７を通じて赤外発光ダイオード３ｂに供給している。
を用いた構成を示す回路図である。図５の例は、図１に
おけるスイッチングトランジスタ１０，１２による直流
電圧ＶDDのオン／オフに代えて、パルス発生器２４を設
け、このパルス発生器２４からのパルスを逆流防止用の
ダイオード２５を通じて赤色発光ダイオード３ａに出力
している。さらにパルス発生器２４からのパルスを遅延
回路２６で遅延して生成した遅延パルスをダイオード２
７を通じて赤外発光ダイオード３ｂに供給している。
【００４３】他の構成は図１に示す例と同様であり、パ
ルス発生器２４からのパルス及び遅延回路２６からのパ
ルスの時間軸上の配置及び赤色発光ダイオード３ａ、赤
外発光ダイオード３ｂの発光タイミングは図２に示すタ
イミングチャートと同様である。この構成では、図１に
示すようなスイッチングトランジスタ１０，１２及び、
これを制御パルスＰR ，ＰIRで制御するための駆動制御
回路５が不要となり、その構成が簡素化される。
ルス発生器２４からのパルス及び遅延回路２６からのパ
ルスの時間軸上の配置及び赤色発光ダイオード３ａ、赤
外発光ダイオード３ｂの発光タイミングは図２に示すタ
イミングチャートと同様である。この構成では、図１に
示すようなスイッチングトランジスタ１０，１２及び、
これを制御パルスＰR ，ＰIRで制御するための駆動制御
回路５が不要となり、その構成が簡素化される。
【００４４】図６は、駆動回路４ａ，４ｂにのこぎり波
発生器を用いた構成を示す回路図である。図６に示す例
は、図５に示すパルス発生器２４に代えて、のこぎり波
発生器３０を設けている。こののこぎり波発生器３０か
らは、電圧が徐々に増加し、かつ、最大電圧値から一気
に低下するのこぎり波を逆流防止用のダイオード２５を
通じて赤色発光ダイオード３ａに出力している。さら
に、のこぎり波発生器３０からの、のこぎり波を遅延回
路２６で遅延して生成したのこぎり波をダイオード２７
を通じて赤外発光ダイオード３ｂに供給している。
発生器を用いた構成を示す回路図である。図６に示す例
は、図５に示すパルス発生器２４に代えて、のこぎり波
発生器３０を設けている。こののこぎり波発生器３０か
らは、電圧が徐々に増加し、かつ、最大電圧値から一気
に低下するのこぎり波を逆流防止用のダイオード２５を
通じて赤色発光ダイオード３ａに出力している。さら
に、のこぎり波発生器３０からの、のこぎり波を遅延回
路２６で遅延して生成したのこぎり波をダイオード２７
を通じて赤外発光ダイオード３ｂに供給している。
【００４５】他の構成は図１に示す例と同様であり、の
こぎり波発生器３０からの、のこぎり波及び遅延回路２
６からの、のこぎり波の時間軸上の配置及び赤色発光ダ
イオード３ａ、赤外発光ダイオード３ｂの発光タイミン
グは図２に示すタイミングチャートと同様である。この
構成では、図１に示すようなスイッチングトランジスタ
１０，１２及び、これを制御パルスＰR ，ＰIRで制御す
るための駆動制御回路５が不要となり、その構成が簡素
化される。
こぎり波発生器３０からの、のこぎり波及び遅延回路２
６からの、のこぎり波の時間軸上の配置及び赤色発光ダ
イオード３ａ、赤外発光ダイオード３ｂの発光タイミン
グは図２に示すタイミングチャートと同様である。この
構成では、図１に示すようなスイッチングトランジスタ
１０，１２及び、これを制御パルスＰR ，ＰIRで制御す
るための駆動制御回路５が不要となり、その構成が簡素
化される。
【００４６】さらに、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発
光ダイオード３ｂ）への過電圧の印加を阻止できる。す
なわち、パルスを印加した場合にはパルス波形の立ち上
がり（ゴーイングエッジ）でインダクタＬ1 （インダク
タＬ2 ）が瞬時的に発生する過電圧が赤色発光ダイオー
ド３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）に印加されるが、の
こぎり波をインダクタＬ1 （インダクタＬ2 ）及び赤色
発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）に印加
した場合は電圧が徐々に増加するため瞬時的な過電圧が
発生せず、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオー
ド３ｂ）が保護される。
光ダイオード３ｂ）への過電圧の印加を阻止できる。す
なわち、パルスを印加した場合にはパルス波形の立ち上
がり（ゴーイングエッジ）でインダクタＬ1 （インダク
タＬ2 ）が瞬時的に発生する過電圧が赤色発光ダイオー
ド３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）に印加されるが、の
こぎり波をインダクタＬ1 （インダクタＬ2 ）及び赤色
発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオード３ｂ）に印加
した場合は電圧が徐々に増加するため瞬時的な過電圧が
発生せず、赤色発光ダイオード３ａ（赤外発光ダイオー
ド３ｂ）が保護される。
【００４７】図７は、駆動回路に一つのインダクタを共
用した構成を示す回路図である。図７において、この駆
動回路は、駆動制御回路５からの制御パルスＰｍによっ
てオンするスイッチングトランジスタ３６とを有してい
る。さらに、この駆動回路は、スイッチングトランジス
タ３６のコレクタと接地間に接続されたインダクタ３７
と、インダクタ３７に並列接続された赤色発光ダイオー
ド３ａ及び、これに直列接続されて駆動制御回路５から
の制御パルスＰｎによってオンするスイッチ３８と、イ
ンダクタ３７に並列接続された赤外発光ダイオード３ｂ
及び、これに直列接続されて駆動制御回路５からの制御
パルスＰｑによってオンするスイッチ３９とを有してい
る。
用した構成を示す回路図である。図７において、この駆
動回路は、駆動制御回路５からの制御パルスＰｍによっ
てオンするスイッチングトランジスタ３６とを有してい
る。さらに、この駆動回路は、スイッチングトランジス
タ３６のコレクタと接地間に接続されたインダクタ３７
と、インダクタ３７に並列接続された赤色発光ダイオー
ド３ａ及び、これに直列接続されて駆動制御回路５から
の制御パルスＰｎによってオンするスイッチ３８と、イ
ンダクタ３７に並列接続された赤外発光ダイオード３ｂ
及び、これに直列接続されて駆動制御回路５からの制御
パルスＰｑによってオンするスイッチ３９とを有してい
る。
【００４８】この構成では、駆動制御回路５からの制御
パルスＰｍによってスイッチングトランジスタ３６がオ
ンになり、その期間に蓄えたインダクタ３７のエネルギ
が、駆動制御回路５からの制御パルスＰｎによってオン
となったスイッチ３８を通じて赤色発光ダイオード３ａ
に供給されて発光する。この発光の後に、さらに駆動制
御回路５からの制御パルスＰｍによってスイッチングト
ランジスタ３６がオンになり、その期間に蓄えたインダ
クタ３７のエネルギが、駆動制御回路５からの制御パル
スＰｑによってオンとなったスイッチ３９を通じて赤外
発光ダイオード３ｂに供給されて発光する。なお、この
駆動回路では直流電圧ＶDDをプラス(+)で印加している
が、回路構成によっては直流電圧ＶDDをマイナス（−）
で印加しても良い。この場合、赤色発光ダイオード３ａ
及び赤外発光ダイオード３ｂの極性を逆に接続し、さら
に図７中のｎｐｎ形のスイッチングトランジスタ３６に
代えてｐｎｐ形のスイッチングトランジスタ（３６）を
用いれば良い。また、本願に示した実施例に限らず、本
発明の目的を逸脱しない範囲で発光素子と該発光素子に
並列に接続されたインダクタに対し、間欠的に電圧を印
加する電源であれば、その構成は特に限定されるもので
はない。
パルスＰｍによってスイッチングトランジスタ３６がオ
ンになり、その期間に蓄えたインダクタ３７のエネルギ
が、駆動制御回路５からの制御パルスＰｎによってオン
となったスイッチ３８を通じて赤色発光ダイオード３ａ
に供給されて発光する。この発光の後に、さらに駆動制
御回路５からの制御パルスＰｍによってスイッチングト
ランジスタ３６がオンになり、その期間に蓄えたインダ
クタ３７のエネルギが、駆動制御回路５からの制御パル
スＰｑによってオンとなったスイッチ３９を通じて赤外
発光ダイオード３ｂに供給されて発光する。なお、この
駆動回路では直流電圧ＶDDをプラス(+)で印加している
が、回路構成によっては直流電圧ＶDDをマイナス（−）
で印加しても良い。この場合、赤色発光ダイオード３ａ
及び赤外発光ダイオード３ｂの極性を逆に接続し、さら
に図７中のｎｐｎ形のスイッチングトランジスタ３６に
代えてｐｎｐ形のスイッチングトランジスタ（３６）を
用いれば良い。また、本願に示した実施例に限らず、本
発明の目的を逸脱しない範囲で発光素子と該発光素子に
並列に接続されたインダクタに対し、間欠的に電圧を印
加する電源であれば、その構成は特に限定されるもので
はない。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明のパルスオキ
シメータ用発光素子駆動装置は、インダクタの逆起電圧
を利用して発光素子を発光させるため、Ｓ／Ｎ比を犠牲
にすることなく、比較的低電圧の電池を使用することが
でき、低消費電流とすることができる。さらに、一つの
インダクタの逆起電圧を利用して異なる波長で発光する
二つの発光素子が交互に点灯するようにしているため、
発光素子の発光開始以下の電圧でも一つのインダクタの
逆起電圧を利用して二つの発光素子を時分割して発光さ
せるため回路が簡略化される。
シメータ用発光素子駆動装置は、インダクタの逆起電圧
を利用して発光素子を発光させるため、Ｓ／Ｎ比を犠牲
にすることなく、比較的低電圧の電池を使用することが
でき、低消費電流とすることができる。さらに、一つの
インダクタの逆起電圧を利用して異なる波長で発光する
二つの発光素子が交互に点灯するようにしているため、
発光素子の発光開始以下の電圧でも一つのインダクタの
逆起電圧を利用して二つの発光素子を時分割して発光さ
せるため回路が簡略化される。
【００５０】従って、比較的低電圧の電池を利用した長
時間携帯して測定が可能なパルスオキシメータが容易に
実現ができる。
時間携帯して測定が可能なパルスオキシメータが容易に
実現ができる。
【図１】本発明のパルスオキシメータ用発光素子駆動装
置が適用されるパルスオキシメータの全体構成を一部ブ
ロックで示す回路図である。
置が適用されるパルスオキシメータの全体構成を一部ブ
ロックで示す回路図である。
【図２】実施例における制御パルスに対応した赤色発光
ダイオード及び赤外発光ダイオードの発光のタイミング
を示すタイミングチャートである。
ダイオード及び赤外発光ダイオードの発光のタイミング
を示すタイミングチャートである。
【図３】実施例にあって制御パルスとインダクタの電流
及び逆起電圧を示す図である。
及び逆起電圧を示す図である。
【図４】実施例にあって駆動回路に電磁スイッチを用い
た構成を示す回路図である。
た構成を示す回路図である。
【図５】実施例にあって駆動回路にパルス発生器を用い
た構成を示す回路図である。
た構成を示す回路図である。
【図６】実施例にあって駆動回路にのこぎり波発生器を
用いた構成を示す回路図である。
用いた構成を示す回路図である。
【図７】実施例にあって駆動回路に一つのインダクタを
共用した構成を示す回路図である。
共用した構成を示す回路図である。
【図８】従来のパルスオキシメータ用発光素子駆動回路
の構成を示す回路図である。
の構成を示す回路図である。
【図９】従来例における発光ダイオードの発光タイミン
グを示すタイミングチャートである。
グを示すタイミングチャートである。
１ 電池 ２ 電源回路 ３ａ 赤色発光ダイオード ３ｂ 赤外発光ダイオード ４ａ，４ｂ 駆動回路 ５ ＣＰＵ ７ フォトダイオード ８ オペアンプ８ ９ 検波器 １０，１２ スイッチングトランジスタ Ｌ1 ，Ｌ2 インダクタ
Claims (8)
- 【請求項１】 動脈血を含む生体組織に二つの発光素子
から照射される異なる波長光の透過光又は反射光を受光
素子で受光し、この二つの受光信号からそれぞれの吸光
度の変化分の比を求め、求めた吸光度比の値から上記動
脈血の酸素飽和度を得るパルスオキシメータ用発光素子
駆動装置において、 上記発光素子に対して間欠的に逆バイアス電圧を印加す
る電源と、 上記発光素子に並列接続され、逆起電圧を上記発光素子
に与えるインダクタとを備えることを特徴とするパルス
オキシメータ用発光素子駆動装置。 - 【請求項２】 電源は、直流電源と、この電源からの出
力電圧を並列接続の発光素子及びインダクタに印加又は
非印加するスイッチング手段とを備えることを特徴とす
る請求項１記載のパルスオキシメータ用発光素子駆動装
置。 - 【請求項３】 請求項２の構成に加え、並列接続の発光
素子及びインダクタに印加される電圧を０ボルトから徐
々に増加させるための電圧変化手段を備えることを特徴
とする請求項２記載のパルスオキシメータ用発光素子駆
動装置。 - 【請求項４】 電源は、パルス発生器と、このパルス発
生器の出力端に順方向接続された半導体素子とを有し、
この半導体素子からのパルス信号を並列接続の発光素子
及びインダクタに供給することを特徴とする請求項１記
載のパルスオキシメータ用発光素子駆動装置。 - 【請求項５】 電源はのこぎり波発生器と、こののこぎ
り波発生器の出力端に順方向接続された半導体素子とを
有し、この半導体素子からののこぎり波信号を並列接続
の発光素子及びインダクタに供給することを特徴とする
請求項１記載のパルスオキシメータ用発光素子駆動装
置。 - 【請求項６】 前記二つの発光素子と、それぞれに並列
に接続されたインダクタに対し、交互に前記間欠的な逆
バイアス電圧を印加する印加手段を具備したことを特徴
とする請求項１乃至５記載のパルスオキシメータ用発光
素子駆動装置。 - 【請求項７】 一つのインダクタによって、異なる波長
で発光する二つの発光素子を交互に発光させる切り替え
手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５記載のパ
ルスオキシメータ用発光素子駆動装置。 - 【請求項８】 動脈血を含む生体組織に二つの発光素子
から照射される異なる波長光は赤色光と赤外光とである
ことを特徴とする請求項１記載のパルスオキシメータ用
発光素子駆動装置。
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| JP4-154805 | 1992-06-15 | ||
| JP13573993A JP3165983B2 (ja) | 1992-06-15 | 1993-06-07 | パルスオキシメータ用発光素子駆動装置 |
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