JPH09238929A - パルスオキシメ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスオキシメ−タ本体の入出力コネクタに
必要な９本のピンを一部共通化することによりピン数を
減らして、入出力コネクタを小型化する。 【解決手段】 ＳＯピンとＩＲＥＤピン、ＳＩピンとＲ
ＥＤピンそしてＤＧＲピンとＰＨ−Ｄピンを図に示す方
法により共用しＳＯ／ＩＲＥＤピン、ＳＩ／ＲＥＤピン
そしてＤＧＲ／ＰＨ−Ｄピンとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は経皮的動脈血酸素飽
和度（以下「％ＳpＯ２」という）を無侵襲に、連続的
に測る装置（以下「パルスオキシメ−タ」という）とそ
のデ−タの収録と解析を行うシステムに関するものであ
る。さらに詳しくは、％ＳpＯ２と心拍数をパルスオキ
シメ−タに収録し、収録終了後、パ−ソナルコンピュ−
タ（以下「ＰＣ」という）と接続して収録デ−タを読み
だし、デ−タ処理し結果を表示し、プリントアウトする
と共にデ−タ管理を行うシステムのうち、パルスオキシ
メ−タ本体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】％ＳpＯ２測定システムの構成図を図１
に示す。この測定システムは、本体と付属品と付属機器
とで構成されている。

【０００３】パルスオキシメ−タ本体は、デ−タ収録時
には、％ＳpＯ２センサと本体の入出力コネクタを介し
て接続されている。また、デ−タ収録が終了したら、パ
ルスオキシメ−タ本体の入出力コネクタにインタ−フェ
−スケ−ブルを接続し、このインタ−フェ−スケ−ブル
の他端をＰＣに接続して、デ−タ処理プログラムで収録
したデ−タを読み出し、処理し、管理している。

【０００４】そして、パルスオキシメ−タ本体を充電す
る時には、パルスオキシメ−タ本体の入出力コネクタに
充電器コネクタを接続している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、パルス
オキシメ−タ本体は、％ＳpＯ２センサ、インタ−フェ
−スケ−ブルそして充電器と接続しなければならないの
で、本体の入出力コネクタの端子ピンの数が全部で９ピ
ンにもなる。このため、入出力コネクタのサイズが大き
くなってしまい、パルスオキシメ−タ本体を小型化し
て、腕時計と同程度の大きさにすることが困難であっ
た。

【０００６】％ＳpＯ２測定システムを構成するに際
し、パルスオキシメ−タ本体の入出力コネクタに必要な
ピンの数は次のとおりである。％ＳpＯ２センサとの接
続には、ＲＥＤピン（赤色光発光ダイオ−ド駆動端子ピ
ン）、ＩＲＥＤピン（赤外光発光ダイオ−ド駆動端子ピ
ン）、ＰＨ−Ｄピン（受光用光ダイオ−ド端子ピン）、
ＧＮＤピン（接地端子ピン）及びＳＧＮＤピン（信号用
接地端子ピン）の５本の端子ピンが必要である。また、
ＰＣと通信を行うために、インタ−フェ−スケ−ブルと
接続するのに、ＳＩピン(シリアル・イン端子ピン)、Ｓ
Ｏピン（シリアル・アウト端子ピン）、ＤＧＲピン（制
御信号端子ピン）及びＧＮＤピン（接地端子ピン）の４
本の端子ピンが必要である。そして、充電器に接続する
ため、ＣＨＧピン（充電器端子ピン）及びＧＮＤピンの
２ピン必要となり、ＧＮＤピンはすべて共通とすること
ができるので、上述のとおり、コネクタのピン数は９ピ
ンとなる。

【０００７】本発明は、パルスオキシメ−タ本体の入出
力コネクタに必要な９本のピンを一部共通化することに
よりピン数を減らして、入出力コネクタを小型化するこ
とを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】デ−タ収録時には％Ｓp
０２センサに接続され％ＳpＯ２と心拍数とを収録し、
デ−タ収録終了後にはインタ−フェ−スケ−ブルを介し
てパ−ソナルコンピュ−タに接続されデ−タの送受信を
行い、充電時には充電器に接続される入出力コネクタを
備えるパルスオキシメ−タにおいて、前記入力コネクタ
は、前記％ＳpＯ２センサと接続されるピンとしてＲＥ
Ｄピン、ＩＲＥＤピン、ＰＨ−Ｄピン及びＳＧＮＤピン
を備え、前記インタ−フェ−スケ−ブルと接続されるピ
ンとしてＳＩピン、ＳＯピン及びＤＧＲピンを備え、充
電器に接続されるピンとしてＣＨＧピンを備え、共通の
ピンとしてＧＮＤピンを備えており、ＳＯピンを発光ダ
イオ−ド駆動回路に接続することによりＩＲＥＤピン
（又はＲＥＤピン）と共用して中央演算回路に接続し、
ＳＩピンを発光ダイオ−ド駆動回路に接続することによ
りＲＥＤピン（又はＩＲＥＤピン）と共用して中央演算
回路に接続するとともに、該発光ダイオ−ド駆動回路と
パラレルに中央演算回路と接続し、ＰＨ−ＤピンとＤＧ
Ｒピンとを共用して信号分配回路に接続することにより
該信号分配回路の切り換えにより、ＰＨ−Ｄピンとして
機能する場合にはアナログ信号演算回路を経由して中央
演算回路に接続され、ＤＧＲピンとして機能する場合に
は信号分配回路から直接、中央演算回路に接続されるよ
うにした。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、％ＳpＯ２の測定原理につ
いて説明する。測定の基本原理は、２波長の発光ダイオ
−ド光源を経皮的に照射し、酸化ヘモグロビンと還元ヘ
モグロビンの吸光スペクトルの違いにより、その比を演
算する事によって％ＳpＯ２を求める。

【００１０】生体内には動脈血，静脈血及び生体組織に
よる各々の吸光が存在している中で動脈血のみの吸光度
を検出する方法として図３に示すように生体組織，静脈
による吸光成分は一定として吸光の変化成分は動脈血に
よる特徴を利用すれば動脈血のみの吸光度を検出する事
が出来る。

【００１１】測定の手順は次のとおりである。 酸化ヘモグロビンは赤色光をあまり吸収せず、赤外光
を強く吸収する。 還元ヘモグロビンは赤外光をあまり吸収せず、赤色光
を強く吸収する。 赤外光は酸化ヘモグロビンで強く吸収されるので、血
液の量の変化は赤外光に大きく反映する。 赤外光は還元ヘモグロビンで強く吸収されるので、血
液の量の変化は赤色光に大きく反映する。 赤色光の脈動が大きければ還元ヘモグロビンが多く、
赤外光の脈動が大きければ酸化ヘモグロビンが多い。 赤色光が多ければ酸素飽和度が低く、赤外光が多けれ
ば酸素飽和度が高い。 赤色光と赤外光の比（Ｒ／Ｉ
Ｒ）を取る。 この比が高ければ酸素飽和度が低く、低ければ酸素飽
和度が高い。 実際の関係は図４の様になる。 以上から迄により求めた方法により次式により％Ｓ
pＯ２を算出することが出来る。 ％ＳpＯ２＝Ｆ(ｒ)・Ｒ／ＩＲ Ｒ ：赤色光による脈波振幅 ＩＲ ：赤外光による脈波振幅 Ｆ(ｒ)：Ｒ／ＩＲより％ＳpＯ２を求めるための関数

【００１２】心拍数の測定は、赤外光による各脈波のピ
−ク間隔を求めて１分間当たりの心拍数に変換する。こ
れらの測定結果（％ＳpＯ２，心拍数）をパルスオキシ
メ−タ本体内の記憶装置に記憶する。そして、測定開始
より２４時間経過したら自動的に収集を停止しデ−タ収
録を終了する。デ−タ収録を終了したら、パルスオキシ
メ−タ本体と％ＳpＯ２センサを患者から外して、％Ｓp
Ｏ２センサを本体から取り去る。本体とパ−ソナルコン
ピュ−タを付属品のインタ−フェ−スケ−ブルで接続し
て、デ−タ処理プログラムで収録したデ−タを読みだ
し、処理し、管理する。

【００１３】次に、本発明の実施の形態を図２、図５及
び図６に基づいて説明する。図２は、パルスオキシメ−
タ本体のブロック図であり、図５はパルスオキシメ−タ
の平面図、図６はパルスオキシメ−タ本体の側面図であ
る。

【００１４】パルスオキシメ−タ１は、本体固定バンド
２を備える腕時計型のものであり、その表面にＬＣＤ表
示器１３、スタ−ト・ストップキ−１９そしてモ−ドキ
−２０を備えており（図５）、本体側面に６ピンの入出
力コネクタ３を備えている（図６）。

【００１５】この入出力コネクタ３がデ−タ収録時に
は、％ＳpＯ２センサのケ−ブルと接続されるのであ
り、デ−タ収録後にはインタ−フェ−スケ−ブルと接続
されることによりＰＣとデ−タの送受信を行い、また、
充電時には充電器とも接続される。

【００１６】％ＳpＯ２センサは図７に示すように、患
者の指に取り付けるものであり、受光用光ダイオ−ド４
ａを第３指の爪上に位置し、赤色光と赤外光の発光ダイ
オ−ド４ｂを指の甲に位置するように取り付けて医療用
テ−プ４ｃで固定する。次に外光を遮断する目的で指サ
ック４ｄをセンサ−取付指にはめる(図８)。そして、％
ＳpＯ２センサのケ−ブル４ｅは、患者の手首に本体固
定バンド２により取り付けられたパルスオキシメ−タ１
の入出力コネクタ３に接続される。

【００１７】入出力コネクタ３は、図２に示すとおり、
％ＳpＯ２センサ４に接続されるピンとして、ＲＥＤピ
ン、ＩＲＥＤピン、ＰＨ−Ｄピン及びＳＧＮＤピンを備
えており、ＰＣに接続するためのインタ−フェ−スケ−
ブル５と接続されるピンとして、ＳＩピン、ＳＯピン及
びＤＧＲピンを備え、充電器に接続されるピンとしてＣ
ＨＧピンを備え、共通のピンとしてＧＮＤピンを備えて
いる。

【００１８】ＳＯピンは発光ダイオ−ド駆動回路１０に
接続することによりＩＲＥＤピンと共用して、中央演算
回路１２に接続されている。ＳＩピンは発光ダイオ−ド
駆動回路１０に接続することよりＲＥＤピンと共用して
中央演算回路１２に接続するとともに、発光ダイオ−ド
駆動回路１０とパラレルに中央演算回路１２に接続され
ている。

【００１９】上記のように接続することにより、ＳＯピ
ンとＩＲＥＤピンが共用され、ＳＩピンとＲＥＤピンが
共用されることになる。なお、ＳＯピンとＲＥＤピンを
共用し、ＳＩピンとＩＲＥＤピンを共用してもよい。

【００２０】ピンを共用した場合、インタ−フェ−スケ
−ブル５を介してＰＣと通信を行うときの回路の動作を
説明する。パルスオキシメ−タ１の外部記憶回路１４に
収録されたデ−タを送信する場合は、ＳＯピンに接続さ
れた発光ダイオ−ド駆動回路１０をＯＮ／ＯＦＦさせる
ことによりデ−タを送信する。デ−タを受信する場合
は、発光ダイオ−ド駆動回路１０を遮断して、この発光
ダイオ−ド駆動回路１０とパラレルに接続された中央演
算回路１２のポ−トでＳＩ信号を受信する。

【００２１】ＰＨ−ＤピンとＤＧＲピンとは共用して前
段増幅回路８に接続された後、信号分配回路９に接続さ
れている。信号分配回路９の切り換えにより、ＰＨ−Ｄ
ピンとして機能する場合、すなわちパルスオキシメ−タ
１が％ＳpＯ２センサに接続されていて測定中の場合
は、アナログ信号演算処理回路１１を経由して中央演算
処理回路１２に接続される。

【００２２】信号分配回路９はアナログスイッチが好ま
しい。また、アナログ信号演算回路１１は、赤色光増幅
回路１１ａ、赤外光増幅回路１１ｂ、無点灯増幅回路１
１ｃに分かれており、信号分配回路９により％ＳpＯ２
センサの受光用光ダイオ−ドにより検出された受光信号
は、赤色光信号、赤外光信号、無点灯信号に分配されて
それぞれ増幅される。そして、増幅された各信号は中央
演算回路１２のＡＤＣ（ＡＤコンバ−タ）によりデジタ
ル信号に変換されて演算処理される。

【００２３】ＤＧＲ／ＰＨ−Ｄの共用ピンがＤＧＲピン
として機能する場合、すなわち、％ＳpＯ２センサによ
る測定中でない場合には、ＰＨ−Ｄの入力は信号分配回
路９によりアナログ信号演算処理回路１１とは切り離し
ておく。つまり、ＰＨ−Ｄの入力は、信号分配回路９に
より直接、中央演算回路１２に接続されるようにしてお
き、このポ−トをＤＧＲとして使用する。

【００２４】入出力コネクタ３のＧＮＤピンとＳＧＮＤ
ピンは共用されておらず、それぞれ接地端子、信号接地
端子に接続される。

【００２５】充電器７に接続されるＣＨＧピンは、充電
制御回路１５に接続されており、中央演算回路１２の制
御に従って電池１６を充電する。電源回路１７は電池１
６に接続されている。

【００２６】スタ−ト・ストップキ−１９を押すとスタ
−ト・ストップ・モ−ドキ−回路の働きにより自動的に
測定を開始し、２４時間経過すると自動的にデ−タ記憶
を終了する。デ−タは外部記憶回路１４に記憶される。
またデ−タ記憶を終了しても測定は継続して行うように
してあり、ＬＣＤ表示器１３上には測定結果(％ＳpＯ２
と脈拍数）が表示される。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ＳＯピンとＩＲＥＤピ
ン（又はＲＥＤピン）を共用し、ＳＩピンとＲＥＤピン
（又はＩＲＥＤピン）を共用し、ＤＧＲピンとＰＨ−Ｄ
ピンを共用したので、ＧＮＤピン、ＳＧＮＤピン及びＣ
ＨＧピンを含めて、９ピン必要であった入出力コネクタ
が６ピンになったので、入出力コネクタをはじめ、パル
スオキシメ−タがより小型化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】％ＳpＯ２測定システムの構成図。

【図２】パルスオキシメ−タ本体のブロック図。

【図３】パルスオキシメ−タの原理を説明する図。

【図４】Ｒ／ＩＲ vs 飽和度の図。

【図５】パルスオキシメ−タの平面図。

【図６】パルスオキシメ−タ本体の側面図。

【図７】％ＳpＯ２センサ装着図。

【図８】遮光用指サック装着図。

【符号の説明】

１ パルスオキシメ−タ ２ 本体固定バンド ３ 入出力コネクタ ４ ％ＳpＯ２セン
サ ５ インタ−フェ−スケ−ブル ６ パ−ソナルコン
ピュ−タ(ＰＣ) ７ 充電器 ８ 前段増幅回路 ９ 信号分配回路 10 発光ダイオ−ド
駆動回路 11 アナログ信号演算処理回路 12 中央演算回路 13 ＬＣＤ表示器 14 外部記憶回路 15 充電制御回路 16 電池 17 電源回路 18 スタ−ト・ストップ・モ−ドキ−回路 19 スタ−ト・ストップ・キ− 20 モ−ドキ−

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【手続補正書】

【提出日】平成９年５月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 上述のように、パル
スオキシメ−タ本体は、％ＳpＯ２センサ、インタ−フ
ェ−スケ−ブルそして充電器と接続しなければならない
ので、本体の入出力コネクタの端子ピンの数が全部で９
ピンにもなる。このため、入出力コネクタのサイズが大
きくなってしまい、パルスオキシメ−タ本体を小型化し
て、腕時計と同程度の大きさにすることが困難であり、
従来は腕時計型のパルスオキシメ−タは国内のみならず
海外にも存在しなかった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】 本発明は、パルスオキシメ−タ本体の入
出力コネクタに必要な９本のピンを一部共通化すること
によりピン数を減らして、入出力コネクタを小型化する
ことを課題とする。また、パルスオキシメ−タを腕時計
型とすることにより腕にはめたまま容易に測定できるよ
うにすることを課題とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】 デ−タ収録時には％Ｓ
p０２センサに接続され経皮的動脈血酸素飽和度（％Ｓp
Ｏ２）と心拍数とを収録し、デ−タ収録終了後にはイン
タ−フェ−スケ−ブルを介してパ−ソナルコンピュ−タ
に接続されデ−タの送受信を行い、充電時には充電器に
接続される入出力コネクタを備えるパルスオキシメ−タ
において、前記入力コネクタは、前記％ＳpＯ２センサ
と接続されるピンとしてＲＥＤピン、ＩＲＥＤピン、Ｐ
Ｈ−Ｄピン及びＳＧＮＤピンを備え、前記インタ−フェ
−スケ−ブルと接続されるピンとしてＳＩピン、ＳＯピ
ン及びＤＧＲピンを備え、充電器に接続されるピンとし
てＣＨＧピンを備え、共通のピンとしてＧＮＤピンを備
えており、ＳＯピンを発光ダイオ−ド駆動回路に接続す
ることによりＩＲＥＤピン（又はＲＥＤピン）と共用し
て中央演算回路に接続し、ＳＩピンを発光ダイオ−ド駆
動回路に接続することによりＲＥＤピン（又はＩＲＥＤ
ピン）と共用して中央演算回路に接続するとともに、該
発光ダイオ−ド駆動回路とパラレルに中央演算回路と接
続し、ＰＨ−ＤピンとＤＧＲピンとを共用して信号分配
回路に接続することにより該信号分配回路の切り換えに
より、ＰＨ−Ｄピンとして機能する場合にはアナログ信
号演算回路を経由して中央演算回路に接続され、ＤＧＲ
ピンとして機能する場合には信号分配回路から直接、中
央演算回路に接続されるようにした。また、％ＳpＯ２
センサが接続され経皮的動脈血酸素飽和度（％ＳpＯ
２）と心拍数を測定する腕時計型のパルスオキシメ−タ
であって、％ＳpＯ２センサが接続される小型の入出力
コネクタと、％ＳpＯ２と心拍数が表示されるＬＣＤ表
示器と、本体固定バンドを備え、スタ−ト・ストップキ
−を押すと自動的に測定を開始することを特徴とする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デ−タ収録時には％Ｓp０２センサに接
   続され経皮的動脈血酸素飽和度（％ＳpＯ２）と心拍数
   とを収録し、デ−タ収録終了後にはインタ−フェ−スケ
   −ブルを介してパ−ソナルコンピュ−タに接続されデ−
   タの送受信を行い、充電時には充電器に接続される入出
   力コネクタを備えるパルスオキシメ−タにおいて、 前記入力コネクタは、前記％ＳpＯ２センサと接続され
   るピンとしてＲＥＤピン、ＩＲＥＤピン、ＰＨ−Ｄピン
   及びＳＧＮＤピンを備え、前記インタ−フェ−スケ−ブ
   ルと接続されるピンとしてＳＩピン、ＳＯピン及びＤＧ
   Ｒピンを備え、充電器に接続されるピンとしてＣＨＧピ
   ンを備え、共通のピンとしてＧＮＤピンを備えており、 ＳＯピンを発光ダイオ−ド駆動回路に接続することによ
   りＩＲＥＤピン（又はＲＥＤピン）と共用して中央演算
   回路に接続し、 ＳＩピンを発光ダイオ−ド駆動回路に接続することによ
   りＲＥＤピン（又はＩＲＥＤピン）と共用して中央演算
   回路に接続するとともに、該発光ダイオ−ド駆動回路と
   パラレルに中央演算回路と接続し、 ＰＨ−ＤピンとＤＧＲピンとを共用して信号分配回路に
   接続することにより該信号分配回路の切り換えにより、
   ＰＨ−Ｄピンとして機能する場合にはアナログ信号演算
   回路を経由して中央演算回路に接続され、ＤＧＲピンと
   して機能する場合には信号分配回路から直接、中央演算
   回路に接続されるようにしたことを特徴とするパルスオ
   キシメ−タ。