JPH10216114A - 酸素飽和度測定装置 - Google Patents
酸素飽和度測定装置Info
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- JPH10216114A JPH10216114A JP9023609A JP2360997A JPH10216114A JP H10216114 A JPH10216114 A JP H10216114A JP 9023609 A JP9023609 A JP 9023609A JP 2360997 A JP2360997 A JP 2360997A JP H10216114 A JPH10216114 A JP H10216114A
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- Japan
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- optical signal
- component
- light
- oxygen saturation
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定精度の高い酸素飽和度測定装置を提供す
る。 【構成】 周波数解析手段７０により、所定区間毎に第
１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRがそれぞれ周波
数解析されることにより、その所定区間毎の第１光信号
ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光
信号ＳＶIRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRとが
それぞれ逐次決定されると、交直成分比算出手段７２に
より、上記第１光信号ＳＶR の交直成分比ＡＣR ／ＤＣ
R と第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRとが
それぞれ算出され、酸素飽和度算出手段７４により、予
め設定された関係から、第１光信号ＳＶR の交直成分比
ＡＣ R ／ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR
／ＤＣIRとの比Ｒに基づいて、生体の酸素飽和度ＳａＯ
２が算出される。この結果呼吸性変動や体動により第１
光信号や第２光信号が変動したとしても、所定区間内の
周波数解析によってその変動が吸収されるので、酸素飽
和度測定精度が好適に高められる。
る。 【構成】 周波数解析手段７０により、所定区間毎に第
１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRがそれぞれ周波
数解析されることにより、その所定区間毎の第１光信号
ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光
信号ＳＶIRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRとが
それぞれ逐次決定されると、交直成分比算出手段７２に
より、上記第１光信号ＳＶR の交直成分比ＡＣR ／ＤＣ
R と第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRとが
それぞれ算出され、酸素飽和度算出手段７４により、予
め設定された関係から、第１光信号ＳＶR の交直成分比
ＡＣ R ／ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR
／ＤＣIRとの比Ｒに基づいて、生体の酸素飽和度ＳａＯ
２が算出される。この結果呼吸性変動や体動により第１
光信号や第２光信号が変動したとしても、所定区間内の
周波数解析によってその変動が吸収されるので、酸素飽
和度測定精度が好適に高められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体の動脈血の酸素飽
和度を測定する酸素飽和度測定装置に関するものであ
る。
和度を測定する酸素飽和度測定装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】第１波長および第２波長の光を生体組織
へ向かって放射する光源と、その生体組織内で散乱され
た第１波長の散乱光および第２波長の散乱光をそれぞれ
検出してその第１波長の散乱光および第２波長の散乱光
をそれぞれ表す第１光信号および第２光信号を出力する
光センサとを備え、それら第１光信号および第２光信号
における交流成分と直流成分との比をそれぞれ求めるこ
とにより生体の動脈血の酸素飽和度を決定する酸素飽和
度測定装置が提案されている。たとえば、特開昭５３−
２６４３７号公報に記載された酸素飽和度測定装置がそ
れである。これによれば、虚血操作が不要な酸素飽和度
測定を行うことができる。
へ向かって放射する光源と、その生体組織内で散乱され
た第１波長の散乱光および第２波長の散乱光をそれぞれ
検出してその第１波長の散乱光および第２波長の散乱光
をそれぞれ表す第１光信号および第２光信号を出力する
光センサとを備え、それら第１光信号および第２光信号
における交流成分と直流成分との比をそれぞれ求めるこ
とにより生体の動脈血の酸素飽和度を決定する酸素飽和
度測定装置が提案されている。たとえば、特開昭５３−
２６４３７号公報に記載された酸素飽和度測定装置がそ
れである。これによれば、虚血操作が不要な酸素飽和度
測定を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】ところで、上記従来の酸素飽
和度測定では、第１光信号および第２光信号における交
流成分や直流成分は、それら第１光信号および第２光信
号の一拍毎のピーク値を判定することにより求められて
いることから、呼吸性のうねりや体動などの誤差の影響
を受けやすく、酸素飽和度の測定精度が十分に得られな
かった。特に、反射型酸素飽和度測定装置では、生体組
織内から得られる後方散乱光は比較的光量が少なくて上
記第１光信号および第２光信号のゲインが得られ難いこ
とから、上記の不都合が顕著であった。
和度測定では、第１光信号および第２光信号における交
流成分や直流成分は、それら第１光信号および第２光信
号の一拍毎のピーク値を判定することにより求められて
いることから、呼吸性のうねりや体動などの誤差の影響
を受けやすく、酸素飽和度の測定精度が十分に得られな
かった。特に、反射型酸素飽和度測定装置では、生体組
織内から得られる後方散乱光は比較的光量が少なくて上
記第１光信号および第２光信号のゲインが得られ難いこ
とから、上記の不都合が顕著であった。
【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、測定精度の高い
酸素飽和度測定装置を提供することにある。
ものであり、その目的とするところは、測定精度の高い
酸素飽和度測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、第１波長および第２
波長の光を生体組織へ向かって放射する光源と、その生
体組織内で散乱された第１波長の散乱光および第２波長
の散乱光をそれぞれ検出してそれら第１波長の散乱光お
よび第２波長の散乱光をそれぞれ表す第１光信号および
第２光信号を出力する光センサとを備え、第１光信号お
よび第２光信号における交流成分と直流成分との比に基
づいて生体の動脈血の酸素飽和度を決定する酸素飽和度
測定装置であって、(a) 所定区間毎に前記第１光信号お
よび第２光信号をそれぞれ周波数解析することにより、
その所定区間毎の第１光信号の交流成分および直流成分
と第２光信号の交流成分および直流成分とをそれぞれ逐
次決定する周波数解析手段と、(b) その周波数解析手段
により決定された第１光信号の交流成分および直流成分
と第２光信号の交流成分および直流成分とから、第１光
信号の交直成分比と第２光信号の交直成分比とをそれぞ
れ算出する交直成分比算出手段と、(c) 予め設定された
関係から、前記第１光信号の交直成分比と前記第２光信
号の交直成分比との比に基づいて前記生体の酸素飽和度
を算出する酸素飽和度算出手段とを、含むことにある。
めの本発明の要旨とするところは、第１波長および第２
波長の光を生体組織へ向かって放射する光源と、その生
体組織内で散乱された第１波長の散乱光および第２波長
の散乱光をそれぞれ検出してそれら第１波長の散乱光お
よび第２波長の散乱光をそれぞれ表す第１光信号および
第２光信号を出力する光センサとを備え、第１光信号お
よび第２光信号における交流成分と直流成分との比に基
づいて生体の動脈血の酸素飽和度を決定する酸素飽和度
測定装置であって、(a) 所定区間毎に前記第１光信号お
よび第２光信号をそれぞれ周波数解析することにより、
その所定区間毎の第１光信号の交流成分および直流成分
と第２光信号の交流成分および直流成分とをそれぞれ逐
次決定する周波数解析手段と、(b) その周波数解析手段
により決定された第１光信号の交流成分および直流成分
と第２光信号の交流成分および直流成分とから、第１光
信号の交直成分比と第２光信号の交直成分比とをそれぞ
れ算出する交直成分比算出手段と、(c) 予め設定された
関係から、前記第１光信号の交直成分比と前記第２光信
号の交直成分比との比に基づいて前記生体の酸素飽和度
を算出する酸素飽和度算出手段とを、含むことにある。
【０００６】
【発明の効果】このようにすれば、周波数解析手段によ
り、所定区間毎に前記第１光信号および第２光信号がそ
れぞれ周波数解析されることにより、その所定区間毎の
第１光信号の交流成分および直流成分と第２光信号の交
流成分および直流成分とがそれぞれ逐次決定されると、
交直成分比算出手段により、上記第１光信号の交直成分
比と第２光信号の交直成分比とがそれぞれ算出され、酸
素飽和度算出手段により、予め設定された関係から、前
記第１光信号の交直成分比と前記第２光信号の交直成分
比との比に基づいて前記生体の酸素飽和度が算出され
る。このように、所定区間毎の第１光信号および第２光
信号がそれぞれ周波数解析されることにより、その所定
区間毎の第１光信号の交流成分および直流成分と第２光
信号の交流成分および直流成分とがそれぞれ決定される
ので、呼吸性変動や体動により第１光信号や第２光信号
が変動したとしても、所定区間内の周波数解析によって
その変動が吸収されるので、酸素飽和度測定精度が好適
に高められる。
り、所定区間毎に前記第１光信号および第２光信号がそ
れぞれ周波数解析されることにより、その所定区間毎の
第１光信号の交流成分および直流成分と第２光信号の交
流成分および直流成分とがそれぞれ逐次決定されると、
交直成分比算出手段により、上記第１光信号の交直成分
比と第２光信号の交直成分比とがそれぞれ算出され、酸
素飽和度算出手段により、予め設定された関係から、前
記第１光信号の交直成分比と前記第２光信号の交直成分
比との比に基づいて前記生体の酸素飽和度が算出され
る。このように、所定区間毎の第１光信号および第２光
信号がそれぞれ周波数解析されることにより、その所定
区間毎の第１光信号の交流成分および直流成分と第２光
信号の交流成分および直流成分とがそれぞれ決定される
ので、呼吸性変動や体動により第１光信号や第２光信号
が変動したとしても、所定区間内の周波数解析によって
その変動が吸収されるので、酸素飽和度測定精度が好適
に高められる。
【０００７】
【発明の他の態様】ここで、好適には、前記所定区間
は、生体の呼吸の半周期或いは１周期の整数倍、たとえ
ば脈拍周期の２或いは４倍の時間の整数倍の時間に設定
される。動脈内血圧は呼吸周期に同期して変動すること
が知られており、これにより生体組織の毛細血管内の血
液容積も脈拍に同期して脈動しつつ上記呼吸周期に同期
してうねり変動を生じることから、前記第１光信号や第
２光信号もその呼吸周期に同期する変動を受けるので、
上記のようにすれば、少なくとも呼吸性変動の影響が好
適に解消される。
は、生体の呼吸の半周期或いは１周期の整数倍、たとえ
ば脈拍周期の２或いは４倍の時間の整数倍の時間に設定
される。動脈内血圧は呼吸周期に同期して変動すること
が知られており、これにより生体組織の毛細血管内の血
液容積も脈拍に同期して脈動しつつ上記呼吸周期に同期
してうねり変動を生じることから、前記第１光信号や第
２光信号もその呼吸周期に同期する変動を受けるので、
上記のようにすれば、少なくとも呼吸性変動の影響が好
適に解消される。
【０００８】
【発明の好適な実施の態様】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。
図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】図１は、反射型プローブを備えた反射型オ
キシメータすなわち酸素飽和度測定装置の構成を示して
いる。図１において、反射型プローブ１０は、たとえば
生体の末梢血管の密度が比較的高い額、指等の体表面１
２に密着した状態で装着される。この反射型プローブ１
０は、比較的浅い有底円筒状のハウジング１４と、体表
面１２内で散乱を受けて光源側へ出てくる後方散乱光を
検知するためにそのハウジング１４の底部内面の中央部
に設けられ、ホトダイオード或いはホトトランジスタ等
から成る受光素子１６と、ハウジング１４の底部内面の
受光素子１６を中心とする同一の半径ｒの円周上におい
て所定間隔毎に交互に設けられ、ＬＥＤ等から成る複数
個（本実施例では８個）の第１発光素子１８および第２
発光素子２０と、ハウジング１４内に一体的に設けら
れ、受光素子１６および発光素子１８，２０を保護する
ためにそれを覆う透明樹脂２２と、ハウジング１４内に
おいて受光素子１６と発光素子１８，２０との間に設け
られ、発光素子１８，２０から照射された光の体表面１
２内から受光素子１６へ向かう反射光を遮光する円環状
の遮光壁２４とを備えて構成されている。
キシメータすなわち酸素飽和度測定装置の構成を示して
いる。図１において、反射型プローブ１０は、たとえば
生体の末梢血管の密度が比較的高い額、指等の体表面１
２に密着した状態で装着される。この反射型プローブ１
０は、比較的浅い有底円筒状のハウジング１４と、体表
面１２内で散乱を受けて光源側へ出てくる後方散乱光を
検知するためにそのハウジング１４の底部内面の中央部
に設けられ、ホトダイオード或いはホトトランジスタ等
から成る受光素子１６と、ハウジング１４の底部内面の
受光素子１６を中心とする同一の半径ｒの円周上におい
て所定間隔毎に交互に設けられ、ＬＥＤ等から成る複数
個（本実施例では８個）の第１発光素子１８および第２
発光素子２０と、ハウジング１４内に一体的に設けら
れ、受光素子１６および発光素子１８，２０を保護する
ためにそれを覆う透明樹脂２２と、ハウジング１４内に
おいて受光素子１６と発光素子１８，２０との間に設け
られ、発光素子１８，２０から照射された光の体表面１
２内から受光素子１６へ向かう反射光を遮光する円環状
の遮光壁２４とを備えて構成されている。
【００１０】上記第１発光素子１８は第１波長λ1 たと
えば７３０ｎｍ程度の波長の赤色光を発光し、第２発光
素子２０は第２波長λ2 たとえば８８０ｎｍ程度の波長
の赤外光を発光するものである。図２において、１点鎖
線は酸素化ヘモグロビン（oxy-hemoglobin）の吸光係数
を示し、実線は無酸素化ヘモグロビン（deoxy-hemoglob
in）の吸光係数を示している。上記第１波長λ1 は、酸
素化ヘモグロビンと無酸素化ヘモグロビンとの吸光係数
差が所定値よりも大きい領域すなわち８００ｎｍよりも
短波長側の領域内の値であって可及的に高い値に設定さ
れており、上記第２波長λ2 は、酸素化ヘモグロビンと
無酸素化ヘモグロビンとの吸光係数差が所定値よりも小
さい領域すなわち８００ｎｍよりも長波長側の領域内の
値であって可及的に低い値に設定されている。なお、上
記第１波長λ1 および第２波長λ 2 は、必ずしもこれら
の波長に限定されるものではなく、酸素化ヘモグロビン
の吸光係数と無酸素化ヘモグロビンの吸光係数とが大き
く異なる波長と、それら両吸光係数が略同じとなる波長
であって、第１波長λ1 が体表面１２の表皮下に位置す
る真皮および皮下組織すなわち毛細血管が存在する血管
床へ十分に到達できるように設定される。
えば７３０ｎｍ程度の波長の赤色光を発光し、第２発光
素子２０は第２波長λ2 たとえば８８０ｎｍ程度の波長
の赤外光を発光するものである。図２において、１点鎖
線は酸素化ヘモグロビン（oxy-hemoglobin）の吸光係数
を示し、実線は無酸素化ヘモグロビン（deoxy-hemoglob
in）の吸光係数を示している。上記第１波長λ1 は、酸
素化ヘモグロビンと無酸素化ヘモグロビンとの吸光係数
差が所定値よりも大きい領域すなわち８００ｎｍよりも
短波長側の領域内の値であって可及的に高い値に設定さ
れており、上記第２波長λ2 は、酸素化ヘモグロビンと
無酸素化ヘモグロビンとの吸光係数差が所定値よりも小
さい領域すなわち８００ｎｍよりも長波長側の領域内の
値であって可及的に低い値に設定されている。なお、上
記第１波長λ1 および第２波長λ 2 は、必ずしもこれら
の波長に限定されるものではなく、酸素化ヘモグロビン
の吸光係数と無酸素化ヘモグロビンの吸光係数とが大き
く異なる波長と、それら両吸光係数が略同じとなる波長
であって、第１波長λ1 が体表面１２の表皮下に位置す
る真皮および皮下組織すなわち毛細血管が存在する血管
床へ十分に到達できるように設定される。
【００１１】光源として機能する上記第１発光素子１８
および第２発光素子２０が駆動回路５４により交互に駆
動されることにより、それら第１発光素子１８および第
２発光素子２０から体表面１２直下の生体組織（血管
床）へ向かって第１波長λ1 の光および第２波長λ2 の
光が交互に放射されると、生体組織の毛細血管内血液に
含まれる血球などにより散乱を受けた後方散乱光が反射
光として体表面１２から出てくるので、その後方散乱光
すなわち生体組織（血管床）内からの反射光が共通の光
センサである受光素子１６によりそれぞれ受光され、第
１波長λ1 の散乱光を示す第１光信号ＳＶR および第２
波長λ2 の散乱光を示す第２光信号ＳＶIRが出力される
ようになっている。
および第２発光素子２０が駆動回路５４により交互に駆
動されることにより、それら第１発光素子１８および第
２発光素子２０から体表面１２直下の生体組織（血管
床）へ向かって第１波長λ1 の光および第２波長λ2 の
光が交互に放射されると、生体組織の毛細血管内血液に
含まれる血球などにより散乱を受けた後方散乱光が反射
光として体表面１２から出てくるので、その後方散乱光
すなわち生体組織（血管床）内からの反射光が共通の光
センサである受光素子１６によりそれぞれ受光され、第
１波長λ1 の散乱光を示す第１光信号ＳＶR および第２
波長λ2 の散乱光を示す第２光信号ＳＶIRが出力される
ようになっている。
【００１２】図３は、上記反射型プローブ１０のハウジ
ング１４を、その体表面１２に対向する面を見た図であ
る。ハウジング１４の中央部には受光素子１６が配置さ
れており、前記円環状の遮光壁２４が同心位置に固定さ
れているとともに、複数個の第１発光素子１８および第
２発光素子２０が、その遮光壁２４の外側であって、１
点鎖線に示す半径ｒの同心円に沿って交互に配列されて
いる。
ング１４を、その体表面１２に対向する面を見た図であ
る。ハウジング１４の中央部には受光素子１６が配置さ
れており、前記円環状の遮光壁２４が同心位置に固定さ
れているとともに、複数個の第１発光素子１８および第
２発光素子２０が、その遮光壁２４の外側であって、１
点鎖線に示す半径ｒの同心円に沿って交互に配列されて
いる。
【００１３】上記半径ｒは、受光素子１６と第１発光素
子１８および第２発光素子２０との中心間隔を示すもの
である。理論的に言えば、その受光素子１６と第１発光
素子１８および第２発光素子２０との中心間隔を示す半
径ｒが大きいほど、後方散乱光の経路が長くなって散乱
を受ける割合が多くなるので、第１光信号ＳＶR の交直
成分比（ＡＣ／ＤＣ）R および第２光信号ＳＶIRの交直
成分比（ＡＣ／ＤＣ） IRが大きくなると考えられるが、
本発明者等の実験によれば、図４に示すように、半径ｒ
が７mmを超えると、交直成分比（ＡＣ／ＤＣ）R および
（ＡＣ／ＤＣ） IRも減少し、ノイズの影響が大きくなっ
て測定精度を低下させる原因となる。また、上記半径ｒ
が大きくなると、受光素子１６により検知される後方散
乱光が指数関数的に減衰し、測定が不安定となる原因と
なる。このため、従来では３mm程度に設定されていた上
記半径ｒを、５乃至７mmの範囲に設定することにより、
交直成分比（ＡＣ／ＤＣ）R および（ＡＣ／ＤＣ）IRに
対するノイズの影響が少なくなり、酸素飽和度測定の精
度が得られるとともに、受光素子１６により検知される
後方散乱光のゲインが十分に得られて安定した測定が得
られる。なお、上記図４は、三次元光子拡散理論式（数
１）を用いて、光源からの距離ｒa の位置における散乱
光の強度Ｉref （ｒa ）を求めることによっても証明さ
れる。
子１８および第２発光素子２０との中心間隔を示すもの
である。理論的に言えば、その受光素子１６と第１発光
素子１８および第２発光素子２０との中心間隔を示す半
径ｒが大きいほど、後方散乱光の経路が長くなって散乱
を受ける割合が多くなるので、第１光信号ＳＶR の交直
成分比（ＡＣ／ＤＣ）R および第２光信号ＳＶIRの交直
成分比（ＡＣ／ＤＣ） IRが大きくなると考えられるが、
本発明者等の実験によれば、図４に示すように、半径ｒ
が７mmを超えると、交直成分比（ＡＣ／ＤＣ）R および
（ＡＣ／ＤＣ） IRも減少し、ノイズの影響が大きくなっ
て測定精度を低下させる原因となる。また、上記半径ｒ
が大きくなると、受光素子１６により検知される後方散
乱光が指数関数的に減衰し、測定が不安定となる原因と
なる。このため、従来では３mm程度に設定されていた上
記半径ｒを、５乃至７mmの範囲に設定することにより、
交直成分比（ＡＣ／ＤＣ）R および（ＡＣ／ＤＣ）IRに
対するノイズの影響が少なくなり、酸素飽和度測定の精
度が得られるとともに、受光素子１６により検知される
後方散乱光のゲインが十分に得られて安定した測定が得
られる。なお、上記図４は、三次元光子拡散理論式（数
１）を用いて、光源からの距離ｒa の位置における散乱
光の強度Ｉref （ｒa ）を求めることによっても証明さ
れる。
【００１４】
【数１】Ｉref （ｒa ）＝（２／ｄ）〔μs ／（μs ＋
μa ）〕・ΣＡn 〔１−ｅ-d/d0 （−１）n 〕〔１−
（２ｒa ）／ｂ・ｋ1 （γn ｂ）Ｉ1 （γn ｒa ）〕 但し、Ｉref （ｒa ）＝半径ｒa 内の後方散乱光（反射
光）、ｄは媒体の厚み、μs は媒体の散乱係数、μa は
媒体の吸収係数、Ａnは係数、ｄ0 は媒体内への入射光
の浸透距離、ｂは光源の半径、ｋ1 およびＩ1 はベッセ
ル関数、γn はアイゲン値、ｎは整数である。
μa ）〕・ΣＡn 〔１−ｅ-d/d0 （−１）n 〕〔１−
（２ｒa ）／ｂ・ｋ1 （γn ｂ）Ｉ1 （γn ｒa ）〕 但し、Ｉref （ｒa ）＝半径ｒa 内の後方散乱光（反射
光）、ｄは媒体の厚み、μs は媒体の散乱係数、μa は
媒体の吸収係数、Ａnは係数、ｄ0 は媒体内への入射光
の浸透距離、ｂは光源の半径、ｋ1 およびＩ1 はベッセ
ル関数、γn はアイゲン値、ｎは整数である。
【００１５】第１発光素子１８および第２発光素子２０
が数百Ｈｚ乃至数ｋＨｚ程度の比較的高い周波数で一定
時間づつ交互に発光させられるので、上記受光素子１６
は、第１波長λ1 の後方散乱光を示す第１光信号ＳＶR
と第２波長λ2 の後方散乱光を示す第２光信号ＳＶIRと
を含む光信号ＳＶを増幅器３０を介してローパスフィル
タ３２へ出力する。ローパスフィルタ３２は入力された
光信号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、そのノイズが除去された光信号ＳＶを
デマルチプレクサ３４へ出力する。上記の第１光信号Ｓ
ＶR 、第２光信号ＳＶIRは、たとえば図５に示すように
脈拍に同期して変化する。
が数百Ｈｚ乃至数ｋＨｚ程度の比較的高い周波数で一定
時間づつ交互に発光させられるので、上記受光素子１６
は、第１波長λ1 の後方散乱光を示す第１光信号ＳＶR
と第２波長λ2 の後方散乱光を示す第２光信号ＳＶIRと
を含む光信号ＳＶを増幅器３０を介してローパスフィル
タ３２へ出力する。ローパスフィルタ３２は入力された
光信号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、そのノイズが除去された光信号ＳＶを
デマルチプレクサ３４へ出力する。上記の第１光信号Ｓ
ＶR 、第２光信号ＳＶIRは、たとえば図５に示すように
脈拍に同期して変化する。
【００１６】デマルチプレクサ３４は後述の切換信号Ｓ
Ｃにより第１発光素子１８および第２発光素子２０の発
光に同期して切り換えられることにより、第１波長λ1
の赤色光である第１光信号ＳＶR をサンプルホールド回
路３６およびＡ／Ｄ変換器３８を介して演算制御回路３
９内のＩ／Ｏポート４０へ逐次供給するとともに、第２
波長λ2 の赤外光である第２光信号ＳＶIRをサンプルホ
ールド回路４２およびＡ／Ｄ変換器４４を介してＩ／Ｏ
ポート４０へ逐次供給する。サンプルホールド回路３
６、４２は、入力された光信号ＳＶR 、ＳＶIRをＡ／Ｄ
変換器３８、４４へ逐次出力する際に、前回出力した光
信号ＳＶR 、ＳＶIRについてのＡ／Ｄ変換器３８、４４
における変換作動が終了するまで次に出力する各光信号
ＳＶR 、ＳＶIRをそれぞれ保持するためのものである。
Ｃにより第１発光素子１８および第２発光素子２０の発
光に同期して切り換えられることにより、第１波長λ1
の赤色光である第１光信号ＳＶR をサンプルホールド回
路３６およびＡ／Ｄ変換器３８を介して演算制御回路３
９内のＩ／Ｏポート４０へ逐次供給するとともに、第２
波長λ2 の赤外光である第２光信号ＳＶIRをサンプルホ
ールド回路４２およびＡ／Ｄ変換器４４を介してＩ／Ｏ
ポート４０へ逐次供給する。サンプルホールド回路３
６、４２は、入力された光信号ＳＶR 、ＳＶIRをＡ／Ｄ
変換器３８、４４へ逐次出力する際に、前回出力した光
信号ＳＶR 、ＳＶIRについてのＡ／Ｄ変換器３８、４４
における変換作動が終了するまで次に出力する各光信号
ＳＶR 、ＳＶIRをそれぞれ保持するためのものである。
【００１７】上記第１光信号ＳＶR および第２光信号Ｓ
ＶIRは、脈拍に同期して周期的に変化するだけでなく、
図５に示すように、呼吸周期ＴREに同期した比較的長周
期のうねり変動を含んでいる。血圧値が呼吸周期ＴREに
同期して変化すると、生体組織内の毛細血管内の血液容
積がその呼吸周期ＴREに同期して変化することから、そ
の毛細血管内の血液の血球によって散乱を受ける第１光
信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRもその呼吸周期ＴRE
に同期した変化を受けると考えられる。上記呼吸周期Ｔ
REは、一般に、脈拍周期の３乃至５倍程度であり、４倍
程度が多い。
ＶIRは、脈拍に同期して周期的に変化するだけでなく、
図５に示すように、呼吸周期ＴREに同期した比較的長周
期のうねり変動を含んでいる。血圧値が呼吸周期ＴREに
同期して変化すると、生体組織内の毛細血管内の血液容
積がその呼吸周期ＴREに同期して変化することから、そ
の毛細血管内の血液の血球によって散乱を受ける第１光
信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRもその呼吸周期ＴRE
に同期した変化を受けると考えられる。上記呼吸周期Ｔ
REは、一般に、脈拍周期の３乃至５倍程度であり、４倍
程度が多い。
【００１８】上記Ｉ／Ｏポート４０は、データバスライ
ンを介してＣＰＵ４６，ＲＯＭ４８，ＲＡＭ５０，表示
器５２とそれぞれ接続されている。ＣＰＵ４６は、ＲＡ
Ｍ５０の記憶機能を利用しつつＲＯＭ４８に予め記憶さ
れたプログラムに従って測定動作を実行し、Ｉ／Ｏポー
ト４０から駆動回路５４へ指令信号ＳＬＤを出力して第
１発光素子１８および第２発光素子２０を数百Ｈｚ乃至
数ｋＨｚ程度の比較的高い周波数で一定時間づつ交互に
発光させる一方、それら第１発光素子１８および第２発
光素子２０の発光に同期して切換信号ＳＣを出力してデ
マルチプレクサ３４を切り換えることにより、第１光信
号ＳＶR をサンプルホールド回路３６へ、第２光信号Ｓ
ＶIRをサンプルホールド回路４２へそれぞれ振り分け
る。また、ＣＰＵ４６は、予め記憶されたプログラムに
従って前記第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRが
それぞれ表す光電脈波形に基づいて末梢血管を流れる血
液中の酸素飽和度を決定し且つその決定した酸素飽和度
ＳａＯ２を表示器５２に表示させる。
ンを介してＣＰＵ４６，ＲＯＭ４８，ＲＡＭ５０，表示
器５２とそれぞれ接続されている。ＣＰＵ４６は、ＲＡ
Ｍ５０の記憶機能を利用しつつＲＯＭ４８に予め記憶さ
れたプログラムに従って測定動作を実行し、Ｉ／Ｏポー
ト４０から駆動回路５４へ指令信号ＳＬＤを出力して第
１発光素子１８および第２発光素子２０を数百Ｈｚ乃至
数ｋＨｚ程度の比較的高い周波数で一定時間づつ交互に
発光させる一方、それら第１発光素子１８および第２発
光素子２０の発光に同期して切換信号ＳＣを出力してデ
マルチプレクサ３４を切り換えることにより、第１光信
号ＳＶR をサンプルホールド回路３６へ、第２光信号Ｓ
ＶIRをサンプルホールド回路４２へそれぞれ振り分け
る。また、ＣＰＵ４６は、予め記憶されたプログラムに
従って前記第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRが
それぞれ表す光電脈波形に基づいて末梢血管を流れる血
液中の酸素飽和度を決定し且つその決定した酸素飽和度
ＳａＯ２を表示器５２に表示させる。
【００１９】ここで、本実施例においては、更に、ハウ
ジング１４にはそのハウジング１４の外周面および底部
外面を覆うようにキャップ状のゴム部材５６が一体的に
設けられている。このゴム部材５６は、たとえばクロロ
プレンゴム等を原料ゴムとしてスポンジ状に構成されて
おり、好適な断熱性を備えている。そして、このゴム部
材５６のハウジング１４外周側に位置する部分が両面粘
着シート５８を介して前記体表面１２に固着されること
により、ハウジング１４の開口端面および遮光部材２４
の先端面が体表面１２に密着する状態でプローブ１０が
体表面１２に装着されている。なお、図１において、両
面粘着シート５８は便宜上実際より大幅に厚く描かれて
いる。
ジング１４にはそのハウジング１４の外周面および底部
外面を覆うようにキャップ状のゴム部材５６が一体的に
設けられている。このゴム部材５６は、たとえばクロロ
プレンゴム等を原料ゴムとしてスポンジ状に構成されて
おり、好適な断熱性を備えている。そして、このゴム部
材５６のハウジング１４外周側に位置する部分が両面粘
着シート５８を介して前記体表面１２に固着されること
により、ハウジング１４の開口端面および遮光部材２４
の先端面が体表面１２に密着する状態でプローブ１０が
体表面１２に装着されている。なお、図１において、両
面粘着シート５８は便宜上実際より大幅に厚く描かれて
いる。
【００２０】図６は、前記演算制御回路３９の制御機能
の要部を説明する機能ブロック線図である。図６におい
て、周波数解析手段７０は、高速フーリエ変換法を利用
した周波数解析を予め設定された所定の区間毎に施すこ
とにより、受光素子１６から出力された第１光信号ＳＶ
R および第２光信号ＳＶIRから、その所定区間毎の第１
光信号ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と
第２光信号ＳＶIRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣ
IRとをそれぞれ逐次決定する。上記第１光信号ＳＶR お
よび第２光信号ＳＶIRは、生体組織の毛細血管内の血液
容積の心拍に同期した脈動に同期して変化させられるの
で、上記交流成分ＡＣR およびＡＣIRは、生体の脈拍数
ＰＲ（１／分）すなわち脈拍周波数ＰＦ（Hz）に相当す
る周波数成分の信号電力（ワット）として得られ、上記
直流成分ＤＣR およびＤＣIRは、直流に相当する周波数
成分の信号電力（ワット）として得られる。図７には、
上記周波数解析によって得られた第１光信号ＳＶR 或い
は第２光信号ＳＶIRの周波数スペクトルの例が示されて
いる。
の要部を説明する機能ブロック線図である。図６におい
て、周波数解析手段７０は、高速フーリエ変換法を利用
した周波数解析を予め設定された所定の区間毎に施すこ
とにより、受光素子１６から出力された第１光信号ＳＶ
R および第２光信号ＳＶIRから、その所定区間毎の第１
光信号ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と
第２光信号ＳＶIRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣ
IRとをそれぞれ逐次決定する。上記第１光信号ＳＶR お
よび第２光信号ＳＶIRは、生体組織の毛細血管内の血液
容積の心拍に同期した脈動に同期して変化させられるの
で、上記交流成分ＡＣR およびＡＣIRは、生体の脈拍数
ＰＲ（１／分）すなわち脈拍周波数ＰＦ（Hz）に相当す
る周波数成分の信号電力（ワット）として得られ、上記
直流成分ＤＣR およびＤＣIRは、直流に相当する周波数
成分の信号電力（ワット）として得られる。図７には、
上記周波数解析によって得られた第１光信号ＳＶR 或い
は第２光信号ＳＶIRの周波数スペクトルの例が示されて
いる。
【００２１】上記周波数解析手段７０により周波数解析
が行われる区間は、測定対象の生体の呼吸周期ＴREの半
周期或いは１周期の整数倍、たとえば脈拍周期の２或い
は４倍の時間の整数倍の時間に設定される。動脈内血圧
は呼吸周期に同期して変動することが知られており、こ
れにより生体組織の毛細血管内の血液容積も脈拍に同期
して脈動しつつ上記呼吸周期に同期してうねり変動を生
じることから、前記第１光信号ＳＶR や第２光信号ＳＶ
IRもその呼吸周期に同期する変動を受けるので、上記の
ようにすれば、区間内の信号が平均化されて少なくとも
呼吸性変動の影響が好適に解消される。
が行われる区間は、測定対象の生体の呼吸周期ＴREの半
周期或いは１周期の整数倍、たとえば脈拍周期の２或い
は４倍の時間の整数倍の時間に設定される。動脈内血圧
は呼吸周期に同期して変動することが知られており、こ
れにより生体組織の毛細血管内の血液容積も脈拍に同期
して脈動しつつ上記呼吸周期に同期してうねり変動を生
じることから、前記第１光信号ＳＶR や第２光信号ＳＶ
IRもその呼吸周期に同期する変動を受けるので、上記の
ようにすれば、区間内の信号が平均化されて少なくとも
呼吸性変動の影響が好適に解消される。
【００２２】交直成分比算出手段７２は、上記周波数解
析手段７０により決定された第１光信号ＳＶR の交流成
分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの交
流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRとから、その第１光
信号ＳＶR の交直成分比（ＡＣR ／ＤＣR ）と、第２光
信号ＳＶIRの交直成分比（ＡＣIR／ＤＣIR）とをそれぞ
れ算出する。
析手段７０により決定された第１光信号ＳＶR の交流成
分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの交
流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRとから、その第１光
信号ＳＶR の交直成分比（ＡＣR ／ＤＣR ）と、第２光
信号ＳＶIRの交直成分比（ＡＣIR／ＤＣIR）とをそれぞ
れ算出する。
【００２３】酸素飽和度算出手段７４は、たとえば図８
の実線に示す予め設定された式（数２）に示す関係か
ら、前記第１光信号ＳＶR の交直成分比（ＡＣR ／ＤＣ
R ）と第２光信号ＳＶIRの交直成分比（ＡＣIR／Ｄ
ＣIR）との比Ｒ〔＝（ＡＣR ／ＤＣ R ）／（ＡＣIR／Ｄ
ＣIR）〕に基づいて、前記生体の酸素飽和度ＳａＯ２を
算出する。なお、式（数２）において、Ａは傾きを示す
負の定数であり、Ｂは切片を示す定数である。
の実線に示す予め設定された式（数２）に示す関係か
ら、前記第１光信号ＳＶR の交直成分比（ＡＣR ／ＤＣ
R ）と第２光信号ＳＶIRの交直成分比（ＡＣIR／Ｄ
ＣIR）との比Ｒ〔＝（ＡＣR ／ＤＣ R ）／（ＡＣIR／Ｄ
ＣIR）〕に基づいて、前記生体の酸素飽和度ＳａＯ２を
算出する。なお、式（数２）において、Ａは傾きを示す
負の定数であり、Ｂは切片を示す定数である。
【００２４】
【数２】ＳａＯ２＝Ａ×Ｒ＋Ｂ
【００２５】ここで、第１光信号ＳＶR の波長λ1 が７
３０ｎｍに設定され、第２光信号ＳＶIRの波長λ2 が８
８０ｎｍに設定されている理由を説明する。すなわち、
第１波長λ1 を６６５ｎｍ、第２波長λ2 を８８０ｎ
ｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたときに得られ
る第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRの強度を、
前記の三次元光子拡散理論を示す式（数１）を用いて算
出し、それら第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIR
の交流成分および直流成分を算出したとき、第１光信号
ＳＶR の交直成分比（ＡＣR ／ＤＣR ）と第２光信号Ｓ
ＶIRの交直成分比（ＡＣIR／ＤＣIR）との比Ｒと酸素飽
和度ＳａＯ２との関係は、図９の破線に示すように比線
型となって実線に示す直線により近似をすることができ
ない。このため、酸素飽和度ＳａＯ２が８０％以下の低
い領域においては、測定精度が極端に低下していた。し
かし、上記第１波長λ1 を７３０ｎｍ、第２波長λ2 を
８８０ｎｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたとき
は図８の破線に示すようになり、図８の実線に示す上記
式（数２）より、酸素飽和度ＳａＯ２が８０％以下の低
い領域においても直線近似でき、高い測定精度が得られ
るようになった。第１波長λ1 および第２波長λ2 の浸
透深さが近接したためであると考えられる。
３０ｎｍに設定され、第２光信号ＳＶIRの波長λ2 が８
８０ｎｍに設定されている理由を説明する。すなわち、
第１波長λ1 を６６５ｎｍ、第２波長λ2 を８８０ｎ
ｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたときに得られ
る第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRの強度を、
前記の三次元光子拡散理論を示す式（数１）を用いて算
出し、それら第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIR
の交流成分および直流成分を算出したとき、第１光信号
ＳＶR の交直成分比（ＡＣR ／ＤＣR ）と第２光信号Ｓ
ＶIRの交直成分比（ＡＣIR／ＤＣIR）との比Ｒと酸素飽
和度ＳａＯ２との関係は、図９の破線に示すように比線
型となって実線に示す直線により近似をすることができ
ない。このため、酸素飽和度ＳａＯ２が８０％以下の低
い領域においては、測定精度が極端に低下していた。し
かし、上記第１波長λ1 を７３０ｎｍ、第２波長λ2 を
８８０ｎｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたとき
は図８の破線に示すようになり、図８の実線に示す上記
式（数２）より、酸素飽和度ＳａＯ２が８０％以下の低
い領域においても直線近似でき、高い測定精度が得られ
るようになった。第１波長λ1 および第２波長λ2 の浸
透深さが近接したためであると考えられる。
【００２６】図１０は、前記演算制御回路３９の制御作
動の要部を説明するフローチャート図である。図１０の
ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、第１
波長λ1 の後方散乱光を表す第１光信号ＳＶR および第
２波長λ2 の後方散乱光を表す第２光信号ＳＶIRが読み
込まれる。次いで、Ｓ２においてタイマカウンタＣＴの
内容に「１」が加算された後、Ｓ３において、タイマカ
ウンタＣＴの内容が予め設定された判断基準時間Ｔ0 以
上となったか否かが判断される。この判断基準時間Ｔ0
は、後述のＳ４の周波数解析の対象となる単位区間の時
間幅に対応するものであり、呼吸周期ＴREの半周期の整
数倍たとえば測定対象である生体の脈拍周期の２或いは
４倍の時間の整数倍の時間に設定されている。
動の要部を説明するフローチャート図である。図１０の
ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、第１
波長λ1 の後方散乱光を表す第１光信号ＳＶR および第
２波長λ2 の後方散乱光を表す第２光信号ＳＶIRが読み
込まれる。次いで、Ｓ２においてタイマカウンタＣＴの
内容に「１」が加算された後、Ｓ３において、タイマカ
ウンタＣＴの内容が予め設定された判断基準時間Ｔ0 以
上となったか否かが判断される。この判断基準時間Ｔ0
は、後述のＳ４の周波数解析の対象となる単位区間の時
間幅に対応するものであり、呼吸周期ＴREの半周期の整
数倍たとえば測定対象である生体の脈拍周期の２或いは
４倍の時間の整数倍の時間に設定されている。
【００２７】当初は上記Ｓ３の判断が否定されるので、
Ｓ１以下が繰り返し実行されることにより第１光信号Ｓ
ＶR および第２光信号ＳＶIRが連続的に読み込まれる。
そして、それら第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶ
IRが連続的に読み込まれるうちにＳ３の判断が肯定され
ると、前記周波数解析手段７０に対応するＳ４におい
て、上記の単位区間内に第１光信号ＳＶR および第２光
信号ＳＶIRに対して周波数解析処理がそれぞれ実行され
ることにより、第１光信号ＳＶR の交流成分ＡＣ R （信
号電力値）および直流成分ＤＣR （信号電力値）と、第
２光信号ＳＶIRの交流成分ＡＣIR（信号電力値）および
直流成分ＤＣIR（信号電力値）とが抽出される。
Ｓ１以下が繰り返し実行されることにより第１光信号Ｓ
ＶR および第２光信号ＳＶIRが連続的に読み込まれる。
そして、それら第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶ
IRが連続的に読み込まれるうちにＳ３の判断が肯定され
ると、前記周波数解析手段７０に対応するＳ４におい
て、上記の単位区間内に第１光信号ＳＶR および第２光
信号ＳＶIRに対して周波数解析処理がそれぞれ実行され
ることにより、第１光信号ＳＶR の交流成分ＡＣ R （信
号電力値）および直流成分ＤＣR （信号電力値）と、第
２光信号ＳＶIRの交流成分ＡＣIR（信号電力値）および
直流成分ＤＣIR（信号電力値）とが抽出される。
【００２８】次いで、前記交直成分比算出手段７２に対
応するＳ５では、上記Ｓ４において抽出された第１光信
号ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR から、
その第１光信号ＳＶR の交直成分比ＡＣR ／ＤＣR が算
出されるとともに、Ｓ４において抽出された第２光信号
ＳＶIRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRから、そ
の第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRが算出
される。
応するＳ５では、上記Ｓ４において抽出された第１光信
号ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR から、
その第１光信号ＳＶR の交直成分比ＡＣR ／ＤＣR が算
出されるとともに、Ｓ４において抽出された第２光信号
ＳＶIRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRから、そ
の第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRが算出
される。
【００２９】次いで、前記酸素飽和度算出手段７４に対
応するＳ６では、たとえば図８の実線に示す予め設定さ
れた関係（ＳａＯ２＝Ａ×Ｒ＋Ｂ）から、第１光信号Ｓ
ＶRの交直成分比ＡＣR ／ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの
交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRとの比Ｒ〔＝（ＡＣR ／ＤＣ
R ）／（ＡＣIR／ＤＣIR）〕に基づいて、生体の酸素飽
和度ＳａＯ２が算出される。
応するＳ６では、たとえば図８の実線に示す予め設定さ
れた関係（ＳａＯ２＝Ａ×Ｒ＋Ｂ）から、第１光信号Ｓ
ＶRの交直成分比ＡＣR ／ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの
交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRとの比Ｒ〔＝（ＡＣR ／ＤＣ
R ）／（ＡＣIR／ＤＣIR）〕に基づいて、生体の酸素飽
和度ＳａＯ２が算出される。
【００３０】そして、Ｓ７では、Ｓ６において算出され
た生体の酸素飽和度ＳａＯ２が表示器５２に表示される
とともに、Ｓ８においてタイマカウンタＣＴの内容が
「０」にクリアされた後、本ルーチンが終了させられ、
再びＳ１以下が実行される。
た生体の酸素飽和度ＳａＯ２が表示器５２に表示される
とともに、Ｓ８においてタイマカウンタＣＴの内容が
「０」にクリアされた後、本ルーチンが終了させられ、
再びＳ１以下が実行される。
【００３１】上述のように、本実施例によれば、周波数
解析手段７０（Ｓ４）により、所定区間毎に第１光信号
ＳＶR および第２光信号ＳＶIRがそれぞれ周波数解析さ
れることにより、その所定区間毎の第１光信号ＳＶR の
交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光信号ＳＶ
IRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRとがそれぞれ
逐次決定されると、交直成分比算出手段７２（Ｓ５）に
より、上記第１光信号ＳＶR の交直成分比ＡＣR ／ＤＣ
R と第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRとが
それぞれ算出され、酸素飽和度算出手段７４（Ｓ６）に
より、予め設定された関係から、第１光信号ＳＶR の交
直成分比ＡＣR ／ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの交直成分
比ＡＣIR／ＤＣIRとの比Ｒに基づいて、生体の酸素飽和
度ＳａＯ２が算出される。このように、所定区間毎の第
１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRがそれぞれ周波
数解析されることにより、その所定区間毎の第１光信号
ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光
信号ＳＶIRの交流成分ＡＣ IRおよび直流成分ＤＣIRとが
それぞれ決定されるので、呼吸性変動や体動により第１
光信号や第２光信号が変動したとしても、所定区間内の
周波数解析によってその変動が吸収されるので、酸素飽
和度測定精度が好適に高められる。
解析手段７０（Ｓ４）により、所定区間毎に第１光信号
ＳＶR および第２光信号ＳＶIRがそれぞれ周波数解析さ
れることにより、その所定区間毎の第１光信号ＳＶR の
交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光信号ＳＶ
IRの交流成分ＡＣIRおよび直流成分ＤＣIRとがそれぞれ
逐次決定されると、交直成分比算出手段７２（Ｓ５）に
より、上記第１光信号ＳＶR の交直成分比ＡＣR ／ＤＣ
R と第２光信号ＳＶIRの交直成分比ＡＣIR／ＤＣIRとが
それぞれ算出され、酸素飽和度算出手段７４（Ｓ６）に
より、予め設定された関係から、第１光信号ＳＶR の交
直成分比ＡＣR ／ＤＣR と第２光信号ＳＶIRの交直成分
比ＡＣIR／ＤＣIRとの比Ｒに基づいて、生体の酸素飽和
度ＳａＯ２が算出される。このように、所定区間毎の第
１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRがそれぞれ周波
数解析されることにより、その所定区間毎の第１光信号
ＳＶR の交流成分ＡＣR および直流成分ＤＣR と第２光
信号ＳＶIRの交流成分ＡＣ IRおよび直流成分ＤＣIRとが
それぞれ決定されるので、呼吸性変動や体動により第１
光信号や第２光信号が変動したとしても、所定区間内の
周波数解析によってその変動が吸収されるので、酸素飽
和度測定精度が好適に高められる。
【００３２】また、本実施例における周波数解析の対象
となる単位区間は、生体の呼吸の半周期或いは１周期の
整数倍、たとえば脈拍周期の２或いは４倍の時間の整数
倍の時間に設定されているので、その単位区間内におけ
る第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRが平均化さ
れ、少なくとも呼吸性変動の影響が好適に解消される。
となる単位区間は、生体の呼吸の半周期或いは１周期の
整数倍、たとえば脈拍周期の２或いは４倍の時間の整数
倍の時間に設定されているので、その単位区間内におけ
る第１光信号ＳＶR および第２光信号ＳＶIRが平均化さ
れ、少なくとも呼吸性変動の影響が好適に解消される。
【００３３】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様でも適用される。
説明したが、本発明はその他の態様でも適用される。
【００３４】たとえば、前記実施例では、受光素子１
６、発光素子１８、２０が体表面１２に対して同じ側に
設けられることにより、受光素子１６が後方散乱光を検
出する所謂反射型プローブ１０が用いられていたが、受
光素子と発光素子とがたとえば耳たぶや指を介して対向
して設けられることによりその受光素子が前方散乱光を
検出する所謂透過型プローブが用いられても差し支えな
い。
６、発光素子１８、２０が体表面１２に対して同じ側に
設けられることにより、受光素子１６が後方散乱光を検
出する所謂反射型プローブ１０が用いられていたが、受
光素子と発光素子とがたとえば耳たぶや指を介して対向
して設けられることによりその受光素子が前方散乱光を
検出する所謂透過型プローブが用いられても差し支えな
い。
【００３５】また、前述の実施例の反射型プローブ１０
は、ハウジング１４の中心位置に設けられた受光素子１
６と、その受光素子１６を取り囲む遮光壁２４の外周側
位置に設けられた発光素子１８、２０とを備えたもので
あったが、それら受光素子１６と発光素子１８、２０と
の位置が相互に入れ替わった位置であっても差し支えな
い。
は、ハウジング１４の中心位置に設けられた受光素子１
６と、その受光素子１６を取り囲む遮光壁２４の外周側
位置に設けられた発光素子１８、２０とを備えたもので
あったが、それら受光素子１６と発光素子１８、２０と
の位置が相互に入れ替わった位置であっても差し支えな
い。
【００３６】また、前述の実施例の周波数解析手段７０
が、生体の呼吸周期の半分或いは１周期の整数倍の単位
区間毎に第１光信号ＳＶR 、第２光信号ＳＶIRの周波数
解析を実行するものであったが、その単位区間は、それ
に限定されることなく、種々の値に設定され得る。
が、生体の呼吸周期の半分或いは１周期の整数倍の単位
区間毎に第１光信号ＳＶR 、第２光信号ＳＶIRの周波数
解析を実行するものであったが、その単位区間は、それ
に限定されることなく、種々の値に設定され得る。
【００３７】また、前記実施例では、複数づつ設けられ
た第１発光素子１８および第２発光素子２０から互いに
波長の異なる光が出力されるように構成されているが、
必ずしもその必要はなく、たとえば、それらの発光素子
１８，２０は１個づつであってもよいし、あるいは、波
長の異なる光を出力する単一の発光素子が用いられても
よい。
た第１発光素子１８および第２発光素子２０から互いに
波長の異なる光が出力されるように構成されているが、
必ずしもその必要はなく、たとえば、それらの発光素子
１８，２０は１個づつであってもよいし、あるいは、波
長の異なる光を出力する単一の発光素子が用いられても
よい。
【００３８】また、前記実施例では、プローブ１０は両
面粘着シート５８により体表面１２に固着されるように
構成されているが、装着バンド等により体表面１２に装
着されてもよい。
面粘着シート５８により体表面１２に固着されるように
構成されているが、装着バンド等により体表面１２に装
着されてもよい。
【００３９】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。
囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図１】本発明の一実施例の酸素飽和度測定装置の構成
を示すブロック線図である。
を示すブロック線図である。
【図２】図１の実施例において利用される第１波長λR
および第２波長λIRと酸素化ヘモグロビンおよび無酸素
化ヘモグロビンの吸光係数との関係を示す図である。
および第２波長λIRと酸素化ヘモグロビンおよび無酸素
化ヘモグロビンの吸光係数との関係を示す図である。
【図３】図１の実施例に用いられる反射型プローブの体
表面に対向する面を示す図である。
表面に対向する面を示す図である。
【図４】図３の反射型プローブの受光素子と発光素子と
の間隔ｒと、第１波長λR および第２波長λIRの交直成
分比（ＡＣR ／ＤＣR ）および（ＡＣIR／ＤＣIR）との
関係を示す図である。
の間隔ｒと、第１波長λR および第２波長λIRの交直成
分比（ＡＣR ／ＤＣR ）および（ＡＣIR／ＤＣIR）との
関係を示す図である。
【図５】図４の反射型プローブの受光素子により検知さ
れた後方散乱光を示す第１光信号ＳＶR 或いは第２光信
号ＳＶIRの波形を例示するタイムチャートである。
れた後方散乱光を示す第１光信号ＳＶR 或いは第２光信
号ＳＶIRの波形を例示するタイムチャートである。
【図６】図１の演算制御回路の制御機能の要部を説明す
る機能ブロック線図である。
る機能ブロック線図である。
【図７】図６の周波数解析手段において解析された第１
光信号ＳＶR 或いは第２光信号ＳＶIRの交流成分ＡＣR
或いはＡＣIRおよび直流成分ＤＣR 或いはＤＣIRを示す
図である。
光信号ＳＶR 或いは第２光信号ＳＶIRの交流成分ＡＣR
或いはＡＣIRおよび直流成分ＤＣR 或いはＤＣIRを示す
図である。
【図８】第１波長λR を７３０ｎｍ、第２波長λ2 を８
８０ｎｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたときの
比Ｒと酸素飽和度ＳａＯ２との関係（破線）と、図６の
酸素飽和度算出手段において用いられる予め設定された
関係（実線）すなわち上記破線の近似直線とを示す図で
ある。
８０ｎｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたときの
比Ｒと酸素飽和度ＳａＯ２との関係（破線）と、図６の
酸素飽和度算出手段において用いられる予め設定された
関係（実線）すなわち上記破線の近似直線とを示す図で
ある。
【図９】第１波長λR を６６５ｎｍ、第２波長λ2 を８
８０ｎｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたときの
比Ｒと酸素飽和度ＳａＯ２との関係（破線）と、その破
線の近似直線とを示す図である。
８０ｎｍ、９１０ｎｍ、或いは９４０ｎｍとしたときの
比Ｒと酸素飽和度ＳａＯ２との関係（破線）と、その破
線の近似直線とを示す図である。
【図１０】図１の演算制御回路の制御作動の要部を説明
するフローチャートである。
するフローチャートである。
１０：反射型プローブ １２：体表面 １６：受光素子（光センサ） １８：第１発光素子，２０：第２発光素子（光源） ７０：周波数解析手段 ７２：交直成分比算出手段 ７４：酸素飽和度算出手段
Claims (1)
- 【請求項１】 第１波長および第２波長の光を生体組織
へ向かって放射する光源と、該生体組織内で散乱された
第１波長の散乱光および第２波長の散乱光をそれぞれ検
出して該第１波長の散乱光および第２波長の散乱光をそ
れぞれ表す第１光信号および第２光信号を出力する光セ
ンサとを備え、該第１光信号および第２光信号における
交流成分と直流成分との比に基づいて生体の動脈血の酸
素飽和度を決定する酸素飽和度測定装置であって、 所定区間毎に前記第１光信号および第２光信号をそれぞ
れ周波数解析することにより、該所定区間毎の第１光信
号の交流成分および直流成分と第２光信号の交流成分お
よび直流成分とをそれぞれ逐次決定する周波数解析手段
と、 該周波数解析手段により決定された第１光信号の交流成
分および直流成分と第２光信号の交流成分および直流成
分とから、該第１光信号の交直成分比と該第２光信号の
交直成分比とをそれぞれ算出する交直成分比算出手段
と、 予め設定された関係から、前記第１光信号の交直成分比
と前記第２光信号の交直成分比との比に基づいて前記生
体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とを、含
むことを特徴とする酸素飽和度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023609A JPH10216114A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 酸素飽和度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023609A JPH10216114A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 酸素飽和度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10216114A true JPH10216114A (ja) | 1998-08-18 |
Family
ID=12115364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9023609A Pending JPH10216114A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 酸素飽和度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10216114A (ja) |
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1997
- 1997-02-06 JP JP9023609A patent/JPH10216114A/ja active Pending
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