JPS59160445A - Pulse oxygen densitometer - Google Patents

Pulse oxygen densitometer

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Publication number
JPS59160445A
JPS59160445A JP58161785A JP16178583A JPS59160445A JP S59160445 A JPS59160445 A JP S59160445A JP 58161785 A JP58161785 A JP 58161785A JP 16178583 A JP16178583 A JP 16178583A JP S59160445 A JPS59160445 A JP S59160445A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
signal
light source
amplifier
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58161785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ウイリアム・ニユ−・ジユニア−
ジエ−ムズ・イ−・コレンマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nellcor Inc
Original Assignee
Nellcor Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nellcor Inc filed Critical Nellcor Inc
Publication of JPS59160445A publication Critical patent/JPS59160445A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸素濃度計に関し、特に人間の動脈の酸素飽
和度を光電的に決定することに関する0(発明の背景) 作業室内には重要な問題が存在する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to oximeters, and in particular to the photoelectric determination of human arterial oxygen saturation.

特に、血液中の酸素レベルを化学的に決定するには少な
くとも3乃至5分を要する。このような期間中血液中の
酸素を取られる患者は、死に至らない壕でも一般に取返
しのつかない脳の損傷を受ける。パルス(脈拍)、血圧
および心電図のよう′に慣用されている生命表示方式で
は呼吸や循環にキャタストロフイ現象が生じていること
を確実に警報することができない。例えば、突然の呼吸
の停止においては、心臓の拍数は回復不能な脳の損傷が
生じたずっと後まで通常の限度内に止り得る。
In particular, it takes at least 3 to 5 minutes to chemically determine the oxygen level in the blood. Patients whose blood is deprived of oxygen during such periods generally suffer irreversible brain damage, even if they do not die. Conventional life display methods such as pulse, blood pressure, and electrocardiogram cannot reliably warn of catastrophe phenomena in breathing or circulation. For example, in a sudden cessation of breathing, the heart rate may remain within normal limits until long after irreversible brain damage has occurred.

酸素量の決定のだめの電子による非侵人的な技術が公知
である。Woodの米国特許第2,706,927号は
、2つの波長における人体の組織の光の吸収の測定から
の酸素飽和量の計算方法を開示している。まず、できる
だけ多くの血液を測定が行なわれる部位から圧搾して「
無血」状態での測定を行う。その後、動脈系の血液を組
織に通して血液の流れを正常状態に戻す。この2つの状
態における光の吸収の比較結果から被検体の動脈系の酸
素の飽和率についての情報を求める。この手法を用いて
一連の装置および手順が提案されている。
Non-invasive electronic techniques for determining the amount of oxygen are known. Wood, US Pat. No. 2,706,927, discloses a method for calculating oxygen saturation from measurements of the absorption of light in human tissue at two wavelengths. First, as much blood as possible is squeezed from the area where the measurement will be performed.
Perform measurements in a bloodless state. Blood from the arterial system is then passed through the tissue to restore normal blood flow. Information about the oxygen saturation rate of the subject's arterial system is obtained from the comparison results of light absorption in these two states. A series of devices and procedures have been proposed using this approach.

この手法に基づく手順においては、一部は組織の圧搾に
よる形状的な歪みのため、「無血」のパラメータを充分
な信頼性を以て決定すること困難であることが経験され
ており、このパラメータの不完全な測定のため不完全な
結果しか得られない。
In procedures based on this technique, it has been experienced that it is difficult to determine the "bloodless" parameter with sufficient reliability, in part due to geometric distortions due to tissue compression, and the inconsistency of this parameter. Because it is a complete measurement, only incomplete results can be obtained.

各々の波長の光の透過率は、皮膚、肉、骨、血液および
光が通拳する他の物質の厚さ1色彩および構造の関数で
ある。通過における光の減衰は、Lambert −B
eersの法則に従って対数の特性を持つ。
The transmittance of each wavelength of light is a function of the thickness, color, and structure of the skin, flesh, bone, blood, and other materials through which the light passes. The attenuation of light in passage is Lambert-B
It has logarithmic characteristics according to Eers' law.

パルス酸素濃度計においては、主たる測定の対象となる
ものは動脈を打つ動脈の血液である。動脈の血液は、組
織におけるその量が心臓の動脈と同期して時間と共に変
化する唯一の物質である。
In a pulse oximeter, the main object of measurement is the blood in the arteries. Arterial blood is the only substance whose amount in tissues changes over time in synchrony with the arteries of the heart.

従って、光の透過率における変動は、血液の流れの変動
を表わしており、動脈の血液流の脈動成分を直接的に光
記録することが可能である。動脈血による光の吸収を分
離して取り出せるこの能力は’ktに便利であり、血液
の酸素ヘモグロビン成分は、吸収係数の決定が可能であ
る物質であるため、動脈血における酸素ヘモグロビン分
を決定することができる。
Variations in light transmittance are therefore indicative of blood flow variations, and it is possible to directly optically record the pulsatile component of arterial blood flow. This ability to separate out the absorption of light by arterial blood is useful for 'kt, and since the oxyhemoglobin component of blood is a substance whose absorption coefficient can be determined, it is possible to determine the oxyhemoglobin content in arterial blood. can.

光学的血量計は周知である。この種の血量計ではパルス
速度(脈拍数)を測定し、心臓の鼓動毎に組織に送られ
る血液量についての情報を得る。
Optical hemometry is well known. This type of blood meter measures the pulse rate (pulse rate) and provides information about the amount of blood delivered to tissues with each heartbeat.

しかしこれらの血量計では1sobestic poi
nt(この周波数では、動脈流の測定が酸素の飽和率と
は無関係に行なわれてし貰う)と呼ばれる光周波数又は
その付近の光周波数を一般に使用する。
However, with these blood volume meters, 1 sobestic poi
Optical frequencies at or near the optical frequency called nt (at which frequencies arterial flow measurements can be made independent of oxygen saturation) are commonly used.

その結果、酸素の飽和率に関する情報を得ることはでき
ない。
As a result, information regarding the oxygen saturation rate cannot be obtained.

前記のWOOdの米国特許第2,706.92’7号に
続いて、光吸収方式による動脈の飽和率の測定と関連す
る諸問題を排除することを目指す多くの試みがなされて
きたが、これらの光吸収方式では、新鮮な動脈血が組織
に進入する際の新鮮な動脈血の測定値を心臓の鼓動サイ
クルの静止状態において自然に生じる「無血」状態ない
しは人工的につくった「無血」状態での測定値と比較し
て分析する必要がある。例えば、受取った信号を「交流
」と「直流」成分に分け、信号のディジタル分析を行な
う前に、対数増巾器に通す。Kone’shi等の米国
特許第8,998,550号を参照されたい。
Following WOOd's aforementioned U.S. Pat. The optical absorption method uses measurements of fresh arterial blood as it enters the tissue in a naturally occurring "bloodless" state or an artificially created "bloodless" state during the resting state of the heart's beating cycle. It is necessary to compare and analyze the measured values. For example, a received signal may be separated into "alternating current" and "direct current" components and passed through a logarithmic amplifier before performing digital analysis of the signal. See US Pat. No. 8,998,550 to Kone'shi et al.

同様なやり方であるが、ディジタル分析の前に両方の波
長における差出力を生成し、これらの差出力から直流成
分を排除し従来技術による対数的な応答の近似化を戸う
。Harnagrbriの米国特許第4、266.55
4号を参照されたい。簡単に述べれば、透過した光の全
信号のうちほんの一部が脈動成分であるため、分析の前
に信号から変化しない成分を分離するため、対数に基づ
く多数の処理が試みちれた。
In a similar manner, difference outputs at both wavelengths are generated prior to digital analysis, and the DC component is removed from these difference outputs to approximate the logarithmic response according to prior art techniques. Harnagribri U.S. Pat. No. 4,266.55
Please refer to No. 4. Briefly, since only a small portion of the total signal of transmitted light is the pulsating component, numerous logarithm-based processes have been attempted to separate the stationary component from the signal prior to analysis.

しかし、対数および対数増幅器に基づく方式は困難を伴
なう。これらの困難のひとつとして、大量生産による増
幅器の非再現性があげられる。更に、ノイズ、半導体の
温度依存性および電圧感度のため、対数増幅器を用いる
このような近似化手法の実際的な適用は制約される。
However, schemes based on logarithms and logarithmic amplifiers are fraught with difficulties. One of these difficulties is the non-reproducibility of amplifiers due to mass production. Moreover, noise, semiconductor temperature dependence, and voltage sensitivity limit the practical application of such approximation techniques using logarithmic amplifiers.

Herczfeld等の米国特許第3.704,706
号では、単一のコヒーレント赤色光源5望1しくはレー
ザの使用を開示している。単一の光源の使用では、i[
rh脈血流成分に関する情報を動脈の酸素成分に関する
情報から分離することができない。このような単一の赤
色光源の計器の出力は単に存在する血液流と飽和度(゛
飽和レベル)−との積を表示できるに過ぎない。血液流
のみか、あるいは飽和度のみを知ることはできない。
U.S. Pat. No. 3,704,706 to Hertzfeld et al.
discloses the use of a single coherent red light source 5, preferably a laser. In the use of a single light source, i[
Information regarding rh pulse blood flow components cannot be separated from information regarding arterial oxygen components. The output of such a single red light source meter can simply indicate the product of the blood flow present and the saturation level. It is not possible to know only blood flow or only saturation.

さらに、従来技術においては、較正技術については全く
記載も論述もされていない。大量生産される計器は初期
の較正が可能なように設計されていなければならない。
Moreover, no calibration techniques are described or discussed in the prior art. Mass-produced instruments must be designed to allow initial calibration.

同様に、較正状態の維持についても記載されていない。Similarly, maintenance of the calibration state is not described.

(発明の要約) 本発明によるパルス酸素濃度計では、2つの異なる波長
の光を、人体ないしは動物の組織、例えば指、耳、頭皮
に通して、動脈の脈動成分によって変調された透過光を
得るようにしており、血液の流れ(per、frbsi
on)と脈拍数を表示する。ことが皮膚の色、肉質の厚
さその他の変動要因による変動する減衰が補償できると
ともに、脈動成分の最適検出ができるよう、入射光のレ
ベルは連続的に調整される。透過光の脈動成分の勾配の
負から正への変化点ないし極大点(波形の最大点を示す
)においては、血液の流量の波形分析が行なわれる。
(Summary of the Invention) In the pulse oximeter according to the present invention, light of two different wavelengths is passed through human or animal tissues, such as fingers, ears, and scalp, to obtain transmitted light modulated by the pulsating component of the artery. blood flow (per, frbsi)
on) and pulse rate. The level of the incident light is continuously adjusted to compensate for varying attenuation due to skin color, flesh thickness, and other variables, as well as to provide optimal detection of pulsating components. At a point where the gradient of the pulsating component of the transmitted light changes from negative to positive or at a maximum point (indicating the maximum point of the waveform), a waveform analysis of the blood flow rate is performed.

全透過光における不変成分に対する脈動成分の割合を測
定するため、2つの波形の各々について直接的なデジタ
ル追跡を行う各割合はその後ある比率に変換される。後
でこの比率を独立的に求めておいだ酸素飽和量のカーブ
に適合させることができる。少なくとも4つの異なる飽
和率における4つの未知数を解くことにより、あるいは
壕だ上記比率を独立的に求めておいたカーブに適合させ
て多項式の少なくとも2つの係数を決定することにより
、較正を行う。脈拍数(パルス数)、パルスの流量およ
び酸素飽和率の出力が与えられる。入射光源のデユーテ
ィ・サイクルは、信号に不可避的に存在するノイズを実
質的に除去できるように少なくとも四分の−に選択され
る。
To measure the ratio of the pulsating component to the constant component in the total transmitted light, each ratio of direct digital tracking of each of the two waveforms is then converted to a ratio. This ratio can later be fitted to an independently determined oxygen saturation curve. Calibration is performed by solving for four unknowns at at least four different saturation rates, or by fitting the ratios to independently determined curves to determine at least two coefficients of a polynomial. Outputs of pulse rate (number of pulses), pulse flow rate and oxygen saturation rate are given. The duty cycle of the incident light source is selected to be at least a factor of 4 to substantially eliminate the noise inevitably present in the signal.

(計器の動作痺要) 本計器では、光源として、比較的狭い帯域の光を発射し
パッケージ化の容易な2つの発光ダイオードCLED)
を使用する。両LEDは通常の室内灯の光周波数および
その高調波から、できるだけ離した周波数の光を順次ス
トローブする。このLEDを順次発光させることにより
−、フォトセンサに生じる信号(吸収率の逆数を表わす
)は各波長に対する身体組織中の透過率を表わす2つの
信号に分かれる。
(Requires instrument operation) This instrument uses two light emitting diodes (CLED) as light sources, which emit light in a relatively narrow band and are easy to package.
use. Both LEDs sequentially strobe light at frequencies as far away as possible from the normal room light light frequency and its harmonics. By sequentially firing the LEDs, the signal produced at the photosensor (representing the reciprocal of the absorption) is split into two signals representing the transmittance in the body tissue for each wavelength.

これら2つの信号は各々、交番する半サイクルにおいて
ストローブされない周囲光を打消させる位相検出回路に
よって生成される。後段の低域フィルタで高周波数のノ
イズならひに変調(ストローブ)周波数を除去する。
These two signals are each generated by a phase detection circuit that cancels unstrobed ambient light in alternating half-cycles. A low-pass filter in the subsequent stage removes high-frequency noise and modulation (strobe) frequencies.

各波長に対する組織の透過量を表わすこれら2つの信号
を、マイクロプロセッサによってディジタル値に変換す
る。血液の流れの脈動による変化によって生じる透過量
の変化分を求めるには、光の全透過量を表わす瞬間電圧
を保存しなければならない。オフセット電圧、波形の歪
み、ノイズ等を避けるため注意が払われている。一般に
脈動による変化量は全透過量の数チにしか過ぎないため
、10ボルトの全範囲をディジタル的に変換する必要は
なく、全範囲の上部25%をディジタル的に変換してい
る。この変換は、4倍の利得による電子的な「倍率化」
および固定された7、5ボルトの固定オフセット除去を
行う0〜10ボルトのアナログ/ディジタ乍・コンバー
タにより実行される。
These two signals, representing the amount of tissue transmission for each wavelength, are converted to digital values by a microprocessor. To determine the change in transmission caused by pulsating changes in blood flow, the instantaneous voltage representing the total transmission of light must be stored. Care is taken to avoid offset voltages, waveform distortion, noise, etc. Generally, the amount of change due to pulsation is only a few inches of the total transmission amount, so there is no need to digitally convert the entire 10 volt range, but the upper 25% of the entire range is digitally converted. This conversion is electronically "multiplied" with a 4x gain.
and a 0-10 volt analog/digital converter with fixed 7, 5 volt fixed offset cancellation.

この結果、分解能が4倍上がる。This results in a fourfold increase in resolution.

組織密度Ctissue density)の変動によ
り範囲外の信号を生じることを避けるため、フォトセン
サが受光する最大透過レベルが最適の範囲内になるよう
にマイクロプロセッサによってLEDを制御することが
できる。組織密度の変動は患者間で生じる許りではなく
同じ患者の生理的状態にも依存するものであるからLE
Dの輝度の監視および制御は連続的に行う。
To avoid out-of-range signals due to variations in tissue density (Ctissue density), the LEDs can be controlled by the microprocessor so that the maximum transmission level received by the photosensor is within an optimal range. LE because variations in tissue density do not occur between patients but also depend on the physiological state of the same patient.
The brightness of D is continuously monitored and controlled.

その結果中じた信号を時間と共に変化するパルスについ
てマイクロプロセッサによって検査する。
The resulting signal is examined by a microprocessor for time-varying pulses.

動脈流の特性上、血液はその減退よりも早く流れるため
、信号の最大点(極点であってその勾配が吸収量の増加
する方向に変化する煮冷もってパルス(脈)の開始を識
別する。信号の最小点(極点であって最大の吸収量を表
わす勾配の変化点)をもって、パルスの終りとする。こ
れらの値は赤外線′信号を用いて検出する゛のが望まし
い。最大点から最小点差での信号の変化は、動脈血の流
れによる吸収率の変化(増大)、即ち新たな(動脈の)
血液が組織に流入するときに生じる吸収率の変化を表わ
す。従って、飽和率は各々の波長における透過比率を分
析することにより求めることができる。
Due to the characteristics of arterial flow, blood flows faster than its decline, so the start of a pulse can be identified by the maximum point of the signal (the extreme point, whose slope changes in the direction of increasing absorption). The pulse ends at the minimum point of the signal (the extreme point, the point where the slope changes representing the maximum amount of absorption).These values are preferably detected using an infrared signal.The difference from the maximum point to the minimum point is The change in the signal at
It represents the change in absorption rate that occurs when blood flows into tissue. Therefore, the saturation rate can be determined by analyzing the transmission ratio at each wavelength.

対数分析が不要となる。Logarithmic analysis becomes unnecessary.

(発明の目的、特徴および利点) 本発明の1つの目的は、入射光に対する透過光の脈動成
分を直接分析できるパルス酸素濃度計を堤供することに
ある。本発明のこの物質によれば、受取った信号の対数
計算貰たはアナログ計算は不要となる。パルス(脈)の
分析は勾配の反転によって知ることのできる光の吸収量
の増加の始筐つと同時に開始し、その後パルスは時間に
対してデジタル的に追跡される。脈動する血液の流入の
みについて分析が行なわれる。パルスが分析されない期
間においては、即ち分析された組織の静脈中の流動の間
、入射光のレベルは信号を最適な振幅範囲内に置くよう
に調整される。
(Objects, Features, and Advantages of the Invention) One object of the present invention is to provide a pulse oximeter that can directly analyze the pulsating component of transmitted light relative to incident light. With this material of the invention, logarithmic or analog calculations of the received signal are not required. Analysis of the pulses begins at the onset of an increase in light absorption, which can be seen by a reversal of the slope, and the pulses are then digitally tracked over time. Only the pulsating blood inflow is analyzed. During periods when pulses are not being analyzed, ie during venous flow of the analyzed tissue, the level of the incident light is adjusted to place the signal within the optimum amplitude range.

本発明の1つの利点は、脈動成分を入射光のレベルの調
整によって最適化することができることである。受取っ
た光の脈動しない成分が皮膚、骨、肉質および静脈血の
相違のため患者間で異なっても、略々全ての異なる患者
について最適化が可能である。動脈成分は透過光信号の
ほんの一部しか構成しないが、最適の測定ができるよう
調整することができる。
One advantage of the invention is that the pulsation component can be optimized by adjusting the level of the incident light. Optimization is possible for nearly all different patients, even though the non-pulsating component of the received light varies between patients due to differences in skin, bone, flesh texture, and venous blood. Although the arterial component makes up only a small portion of the transmitted light signal, it can be adjusted for optimal measurements.

本発明の別の利点は、患者の状態をモニタしつつ、光の
レベルの調整を行なうことができることである。このた
め、受取った光の一定成分や脈動成分に対して影響を及
ぼす患者の生理状態の変化を最適化することができる。
Another advantage of the present invention is that adjustments to light levels can be made while monitoring the patient's condition. This allows optimization of changes in the patient's physiological state that affect the constant and pulsating components of the received light.

本計器の更に他の利点は、使用中において計器が自己調
整を行なうことである。例えば、入射光の強さは計器の
出力に悪影響を与えることなく計器の動作中調整される
のである。
Yet another advantage of the meter is that it is self-adjusting during use. For example, the intensity of the incident light can be adjusted during operation of the meter without adversely affecting the meter's output.

四に他の利点は、従来AC/DC技術と比較して変化に
対する応答が速いことおよび運動のにせの成分(広義の
ノイズ)の最小化である。
Fourth, other advantages include faster response to changes and minimization of spurious components of motion (broadly defined noise) compared to conventional AC/DC techniques.

本発明の他の目的は、パルス(脈・)の振幅ならびに個
体の酸素飽和度を同時に追跡および表示ができる計器の
開示にある。本発明のこの特質によれば、少なくとも1
つの光(望ましくは赤外線)の波長の振幅についてその
勾配の変化を監視する。
Another object of the present invention is the disclosure of an instrument that can simultaneously track and display pulse amplitude and an individual's oxygen saturation. According to this feature of the invention, at least one
The change in the slope of the amplitude of one wavelength of light (preferably infrared) is monitored.

心臓の鼓動の速さを表示する勾配の変化発生速度と比例
して1つの信号が発される。両方の波長における入射光
に対して受信した光の強さに比例する第2の信号が発さ
れる。脈拍数および酸素飽和度は視覚的および音響的な
信号で表示きれる。
A signal is generated proportional to the rate at which the gradient changes, indicating the rate of heartbeat. A second signal is emitted that is proportional to the intensity of the received light for the incident light at both wavelengths. Pulse rate and oxygen saturation can be displayed with visual and acoustic signals.

本発明のこの特質の利点は、各脈動成分が個々に分析さ
れることである。患者の心臓の鼓動、動脈の酸素量およ
び血液の環流(perfrbsion)が連続的に監視
されるのである。。
An advantage of this feature of the invention is that each pulsation component is analyzed individually. The patient's heartbeat, arterial oxygen content, and blood perfusion are continuously monitored. .

本発明の更に他の目的は、臨界範囲内の透過光信号を増
幅する際に周囲光によるノイズを除去することである。
Yet another object of the present invention is to eliminate noise due to ambient light when amplifying transmitted optical signals within a critical range.

本発明のこの特質によれば、増幅器は最初に脈動する光
成分(および周囲光によるノイズ)を含む光信号を受取
って正方向に増幅する。その後、両方のLEDが遮断さ
れ、同じ増幅器は周囲光によるノイズのみを受取り負方
向に増幅する。周囲光のノイズはこの正と負の切換によ
る両信号を低域?イルタ(高周波ノイズと変調周波数を
しゃ断するフィルタ)に通すことで有効に除去される。
According to this aspect of the invention, the amplifier initially receives an optical signal containing a pulsating optical component (and noise due to ambient light) and amplifies it in a positive direction. Both LEDs are then shut off and the same amplifier receives only the noise due to ambient light and amplifies it in the negative direction. Ambient light noise causes both positive and negative signals to be switched to low frequencies? It is effectively removed by passing it through a filter (a filter that blocks high frequency noise and modulation frequency).

残りの信号は増幅器の出力範囲にわたって増幅され、比
較回路に入力される。4096の範囲内において脈動成
分をサンプルする12ビツトのディジタル/アナログ・
コンバータによる比較が行なわれる。こうして信号の正
確なディジタル追跡が可能となる。
The remaining signal is amplified over the output range of the amplifier and input to a comparator circuit. 12-bit digital/analog signal that samples pulsating components within the range of 4096
A comparison is made by the converter. Accurate digital tracking of the signal is thus possible.

本発明のこの特質の利点は、このような信号において不
可避的に存在する周囲ノイズを除去するCと公できるこ
とである。例えば、周囲の室内照明によるノイズを除去
できる。
An advantage of this feature of the invention is that it can be used to eliminate ambient noise that is unavoidably present in such signals. For example, noise caused by surrounding indoor lighting can be removed.

本発明の他の目的は、計器の較正のだめの方法の開示に
ある。本発明のこの特質によれば、2つの異なる周波数
の受信光比を計器によって求める。
Another object of the invention is to disclose a method for calibrating an instrument. According to this aspect of the invention, the received light ratio of two different frequencies is determined by an instrument.

前もって決定しである少なくとも4つの係数を用いて少
なくとも4つの酸素飽和度について決定する、これらの
飽和度は実験によって決定するのが望ましい。その後一
定め補正係数を決定し、その後計器のメモリーに入れる
。これらの較正値を用いて、血液酸素飽和度の実験デー
タを複写する電子的な読みが得られる。
At least four oxygen saturations are determined using at least four coefficients that are predetermined; these saturations are preferably determined experimentally. A fixed correction factor is then determined and then stored in the instrument's memory. Using these calibration values, an electronic reading is obtained that replicates the experimental data of blood oxygen saturation.

本発明のこの特質の利点は、実験により得た定数を計器
に対して再生的に送ることができることである。従来の
実験室の血液試験に合わせて計器を個々に較正する必要
がない。
An advantage of this feature of the invention is that experimentally derived constants can be regenerated to the instrument. There is no need to individually calibrate instruments for traditional laboratory blood tests.

本発明の更に別の目的は、計器により決定する光の透過
量の比を調整する装置の開示にある。本発明のこの特質
によれば、脈拍数に比例する回転速度を有する電動機に
取付けられこの電動機によ“つて駆動される少なくとも
1つのフィルタ・セグメントを用いる。2つのLEDお
よび1つのフォトセンサを備えた検出器を光のパイプ(
例、光ファイバ)に対して設置し、LEDより発射され
た光は回転するフィルタを通って7オトセンサに受光さ
れる。かかる構成により、人工的なパルス(脈)をつく
ることができ、これを用いて、光の透過量の比を調整で
きる。    ゛ 本発明のこの特質の利点は、製造時管たけその後のいず
れかにおいても計器の較正が容易になることである。
Yet another object of the present invention is to disclose an apparatus for adjusting the ratio of light transmission determined by an instrument. According to this aspect of the invention, at least one filter segment is used, which is mounted on and driven by an electric motor with a rotational speed proportional to the pulse rate. It comprises two LEDs and one photosensor. The detector is connected to the light pipe (
For example, the light emitted from the LED passes through a rotating filter and is received by the sensor. With this configuration, it is possible to create an artificial pulse, and this can be used to adjust the ratio of the amount of light transmitted. An advantage of this feature of the invention is that it facilitates calibration of the meter, either during manufacture or after installation.

(好適実施例の説明) 第1図においては、本発明の計器のハウジング26が示
されている。このハウジングは、外側において、数値デ
ィスプレイ1と、回路選択ボタン列2乃至5と、警報状
態表示灯6乃至9と、光学的に結合された調整つ1み1
0と、同期状態表示灯11と、LEDのディジタル指示
メータ12と、電源スィッチ18とを含んでいる。スピ
ーカ15が計器ハウジングの内部で下側を向いて配置さ
れている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a housing 26 of the instrument of the present invention is shown. This housing has, on the outside, a numerical display 1, a row of circuit selection buttons 2 to 5, alarm status indicators 6 to 9, and an optically coupled adjustment knob 1.
0, a synchronization status indicator light 11, an LED digital indicator 12, and a power switch 18. A speaker 15 is located inside the instrument housing facing downwards.

ハウジング26におけるコネクタ(図示せず)からは、
リード線27が延長している。線27は検出器のプロー
ブ29まで延長している。検出器29は患者の手28の
指14上に配置される。この検出器29を指14に配置
することにより1本発明における全ての読みが可能とな
る。
From a connector (not shown) in the housing 26,
The lead wire 27 is extended. Line 27 extends to probe 29 of the detector. Detector 29 is placed on finger 14 of patient's hand 28. By placing this detector 29 on the finger 14, all readings in the present invention are possible.

第2図の回路を注意深く調べることにより本発明の動作
の全体的な理゛解が可能とな・る。
A careful examination of the circuit of FIG. 2 provides a comprehensive understanding of the operation of the present invention.

第2図においては、普通のマイクロプロセッサ16がこ
れから延長するバス17を有する。バス17にはROM
18とRAM19が結合されている。選択ラッチ21と
数値表示ラッチ22を有するLEDディスプレイ20が
示されている。この回路は、前に示した回路選択ボタン
列2〜5(第1図)および光学的に結合された制御つ1
み10(第1図)は全体的に24により示す制御装置(
ゲート回路)を介してゲートされる。
In FIG. 2, a conventional microprocessor 16 has a bus 17 extending therefrom. ROM on bus 17
18 and RAM 19 are combined. An LED display 20 is shown having a selection latch 21 and a numerical display latch 22. This circuit consists of the circuit selection button rows 2-5 (FIG. 1) shown previously and the optically coupled control
10 (FIG. 1) includes a control device (generally indicated by 24).
gated circuit).

マイクロプロセッサの普通の部分について記述したが、
次に1回路のアナログ部分に注目されたい。
Although I have described the ordinary parts of a microprocessor,
Next, please pay attention to the analog part of one circuit.

患者28の指14には、簡単な検出回路を有する検出器
29が示される。赤色の範囲内の第1の発光ダイオード
82の赤外線の範囲内の第2の発光ダイオード80が順
次パルスされて、増幅器31.33によりその各々の周
波数における光を発射する。典型的には、LED82は
6600Aの範囲内にあり、LED82は9400Aの
範囲内にある。
A detector 29 with a simple detection circuit is shown on the finger 14 of the patient 28. The first light emitting diode 82 in the red range and the second light emitting diode 80 in the infrared range are sequentially pulsed to emit light at their respective frequencies by the amplifiers 31,33. Typically, LED 82 is in the 6600A range and LED 82 is in the 9400A range.

能動側の発光ダイオードからの全ての光は指14の肉質
を通過することが必要である。従って、光を透過させな
いバリア36がフォトセンサ38と指14の間に置かれ
ている。指14の肉質と接触する状態で終るバリア36
は、各々の発光ダイオード80と受光ダイオード38と
の間に指14の肉質のみを介する経路を形成する。
All light from the active side light emitting diode needs to pass through the flesh of the finger 14. Therefore, a light-tight barrier 36 is placed between the photosensor 38 and the finger 14. Barrier 36 terminating in contact with the flesh of finger 14
A path is formed between each light emitting diode 80 and the light receiving diode 38 through only the flesh of the finger 14.

本計器においては、2つの異なる周波数を使用する。こ
れらの周波数は670rLm(赤)と940rLrIL
(赤外線)である。これらのパラメータと関連して少し
論述することも有用であろう。
This instrument uses two different frequencies. These frequencies are 670rLm (red) and 940rLrIL
(infrared). It may also be useful to have a little discussion in relation to these parameters.

使用周波数の選択にあたり、まず、光の伝達ないし透過
率が酸素飽和度(酸素濃度)の変化と共に明瞭に変化す
るように2つの周波数は互に充分”に離す〇 次に、同じ組織をサンプルできるような周波数を選択す
る。例えば、紫外線の周波数は散乱のため各々組織をサ
ンプルすることはできない。
When choosing the frequencies to be used, first, ensure that the two frequencies are sufficiently far apart from each other so that the transmission or transmittance of light changes clearly with changes in oxygen saturation (oxygen concentration), and second, that the same tissue can be sampled. For example, ultraviolet frequencies cannot sample individual tissues due to scattering.

非常に接近した周波数を使用することもできないではな
いが、そのようには選択しなかった。光源の周波数のド
リフトのため問題が一生じることを発見しだからである
It is possible to use very close frequencies, but we did not choose to do so. We have discovered that a problem arises due to the frequency drift of the light source.

各発光ダイオードから受取った信号は、最初に前置増幅
器40に通す。この信号は、その後増幅器41.42に
おいて並列に増幅される。各増幅器41.42からの信
号は各位相検出器43.44を介して並列に送られる。
The signal received from each light emitting diode is first passed through a preamplifier 40 . This signal is then amplified in parallel in amplifiers 41,42. The signals from each amplifier 41.42 are sent in parallel via each phase detector 43.44.

その後、各低域フィルタ45.46を通る。次に、オフ
セント増幅器47.48に送られる。オフセット増幅器
の出力である脈動成分はマルチプレクサ5oに送られる
It then passes through each low-pass filter 45,46. It is then sent to offset amplifiers 47 and 48. The pulsating component which is the output of the offset amplifier is sent to the multiplexer 5o.

このマルチプレクサ50はその出力をコンパレータ52
に与える。コンパレータ52は% 12ビツトのディジ
タル/アナログ・コンバータ(以下においては、DAC
と呼ぶ)54により半ステイブ傾斜させられる。DAC
54は4096個の値の1つを表わすアナログの比較信
号をコンパレータ51与える。コンパレータはバス17
に対し出力する。
This multiplexer 50 sends its output to a comparator 52.
give to Comparator 52 is a 12-bit digital-to-analog converter (hereinafter referred to as DAC).
(referred to as ) 54, the half stave is tilted. DAC
54 provides an analog comparison signal representing one of 4096 values to comparator 51. Comparator is bus 17
Output for.

周知のように、全ての人間の指および付随膜が同じでは
ない。詳述するに、ダイオード3o、32の各々におけ
る光の信号出力の周波数および強度が同じであ?ても、
人種、皮膚の色素、重さ、年令、成熟度および他のファ
クタの相違のために。
As is well known, not all human fingers and associated membranes are the same. Specifically, are the frequencies and intensities of the optical signal outputs in each of the diodes 3o and 32 the same? Even though
Due to differences in race, skin pigment, weight, age, maturity and other factors.

フォトセンサ38側では異なる信号が検出されることに
なる。
Different signals will be detected on the photosensor 38 side.

従って、マイクロプロセッサ16は最適の範囲内で7オ
トセンサ38から信号を受取るようにプログラムされて
いる。DAC54の第2の動作位相においてサンプル保
持回路57に信号を送ることにより1発光ダイオード8
0.82には回路57の電圧出力60% 61がそれぞ
れ与えられる。
Accordingly, microprocessor 16 is programmed to receive signals from sensor 38 within an optimal range. 1 light emitting diode 8 by sending a signal to the sample and hold circuit 57 in the second operating phase of the DAC 54.
0.82 is given the voltage output 60% 61 of the circuit 57, respectively.

これら電圧出力60.61は、フォトセンサ38が、D
ACでの変換が範囲内で行なわれるようにする信号を検
知するように調整される。
These voltage outputs 60.61 are
It is adjusted to detect a signal that causes conversion in AC to take place within a range.

クロック70は、発光ダイオード80.82からの順次
の光出力をyのデユーティ・サイクルで制御する。これ
は、信号φ1乃至φ4により概略水される。検出648
における信号の受取りは期間φ1およびφ2において生
じ、検出器44における信号の受取りは期間φ3および
一φ4において生じる。
Clock 70 controls the sequential light output from light emitting diodes 80.82 with a duty cycle of y. This is approximately controlled by the signals φ1 to φ4. detection 648
Receipt of signals at detector 44 occurs during periods φ1 and φ2, and reception of signals at detector 44 occurs during periods φ3 and φ4.

各期間φ1およびφ8においては、発光ダイオード80
.82からの光信号が受取られつつあることが容易に判
るであろう。期間φ2およびφ4においては、信号では
なくノイズ(周囲光によるノイズ等)のみが受取られる
。以下において明らかになるように、低域フィルタを通
る前に負の信号を増幅することにより、ノイズ1:4の
デユーティ・サイクルを用いて除去することができる。
In each period φ1 and φ8, the light emitting diode 80
.. It will be readily seen that the optical signal from 82 is being received. During periods φ2 and φ4, only noise (such as noise due to ambient light) is received, rather than a signal. As will become clear below, by amplifying the negative signal before passing through the low-pass filter, noise can be removed using a 1:4 duty cycle.

本発明において用いられた回路の概略を読者に示したが
1次に本発明を詳細に論述しよう。
Having provided the reader with an overview of the circuitry used in the invention, the invention will now be discussed in detail.

第8図においては、クリスタル104を有するマイクロ
プロセッサ100が示されている。このクリスタルは、
マイクロプロセッサ100に内蔵されたクロック回路と
協動してマイクロプロセッサのチップ自体に必要とされ
るクロック信号を生じると共に、出力102を介して酸
素濃度計の回路の残部に対してクロック・パルスを与え
る。
In FIG. 8, a microprocessor 100 having a crystal 104 is shown. This crystal is
It cooperates with the clock circuitry contained in the microprocessor 100 to produce the required clock signals for the microprocessor chip itself and provides clock pulses to the rest of the oximeter circuitry via the output 102. .

マイクロプロセッサ100は、米国カルフォルニア州す
ンタクララ市のInt e 1社から入手可能な808
5.4型CPU集積回路チップである。残りのIC構成
素子の7アミ’Jイ識別用接尾辞は図面に示されるが、
これらの構成素子は種々の製造企業から容易に入手でき
る。
Microprocessor 100 is an 808 microprocessor available from Inte 1, Inc., Sunta Clara, California, USA.
It is a 5.4-inch CPU integrated circuit chip. The 7-Ami'Ji identification suffixes of the remaining IC components are shown in the drawings;
These components are readily available from various manufacturers.

アドレス・バス108は、アドレス回路AO乃至A15
より成る。8ピツトのプロセッサに合わせて、アドレス
・バス上の回線AO乃至A7がマイクロプロセッサのピ
ンADO乃至AD7からラッチされ、アドレス指定時間
の状態ニおいてこれら回線の読出しが可能である。別の
時間状態においては、回線ADO乃至AD7が出力デー
タ回線104、opo乃至OD’lとなり、この回線は
本例に示したようにデータを出力することしかできない
Address bus 108 connects address circuits AO to A15.
Consists of. To accommodate an 8-pit processor, lines AO through A7 on the address bus are latched from pins ADO through AD7 of the microprocessor, allowing readout of these lines in the addressing time state. In another time state, lines ADO through AD7 become output data lines 104, opo through OD'l, which can only output data as shown in this example.

第4図においては、ROMの形態が標準的なものである
ことが判る。このROMは、ROM2O3゜107およ
び108を並列にアドレス指定する回線AO乃至AIO
を含む通常のアドレス・バスを用いてアドレス指定はれ
る。これらの各ROMは回線A11乃至A18’(第6
図参照)からの3つの復号化したアドレス・ピットによ
り使用可能状態となる。以下において第6図に関して記
述するように、ROMの読出しのだめの可能状態の出力
は読出し可能信号110を含み(第3図、第4図参照)
、特定のROM選択用のアドレスはROM0アドンス1
11、ROM1アドレス112およびROM2アドレス
114を含んでいる。本例において使用されるROMは
、光学的に消去可能なプログラム可能読出し専用メモリ
ーであり、出力デ〜り・バス115を言んでいる。
In FIG. 4, it can be seen that the form of the ROM is standard. This ROM has lines AO to AIO that address ROM2O3°107 and 108 in parallel.
Addressing is done using a normal address bus including Each of these ROMs is connected to lines A11 to A18' (sixth
It is enabled by three decoded address pits from (see figure). As described below with respect to FIG. 6, the output of the ROM read enable state includes a read enable signal 110 (see FIGS. 3 and 4).
, the address for specific ROM selection is ROM0 add 1
11, ROM1 address 112 and ROM2 address 114. The ROM used in this example is an optically erasable programmable read only memory and refers to the output data bus 115.

第5図においては、バス125を構成するアドレス・ビ
ットAO乃至A9により並列にアドレス指定される2つ
の普通のRAM120.121が示されている。これら
のRAKc−1RAM120のバス127を構成する4
つのバス回線ADO乃至AD8と、RAM121のバス
128を構成するAD4乃至ADTにより構成される8
つのピットを介して書込まれ読出される。RAM120
゜121は、ポート130上の書込み信号が存在しない
時使用可能ポート129を介して使用可能状態になる時
読出される。これらRAMは、書込みポート130を介
して書込み信号が存在する時ボー)129によって使用
可能状態になる時書込まれる。両RAMの各々は4つの
別個のデータ・ピットと結合するから各々のRAMを個
々に使用可能な状態にする必要はない。
In FIG. 5, two conventional RAMs 120, 121 are shown addressed in parallel by address bits AO through A9 which make up bus 125. 4 that constitute the bus 127 of these RAKc-1 RAM 120
8 bus lines ADO to AD8 and AD4 to ADT which constitute bus 128 of RAM 121.
It is written and read through two pits. RAM120
121 is read when enabled via enabled port 129 in the absence of a write signal on port 130. These RAMs are written to when enabled by baud 129 when a write signal is present via write port 130. Since each of both RAMs is associated with four separate data pits, there is no need to individually enable each RAM.

第6図においては、本発明のメモリー選択回路が示され
ている。このメモリー選択は回線A11乃至A18を構
成する8ビツトの入力140を有する。メモリーがRO
M0使用可能信号111.80M1使用可能信号112
、ROM2使用可能信号114により選択される時に出
力が生じる。
In FIG. 6, a memory selection circuit of the present invention is shown. This memory selection has an 8-bit input 140 that constitutes lines A11 through A18. Memory is RO
M0 available signal 111.80 M1 available signal 112
, an output occurs when selected by the ROM2 enable signal 114.

RAM使用可能信号14はインバータおよびNANDゲ
ートを通って、読出しあるいは書込みのいずれかのため
RAM1°20.121を使用可能にする。
RAM enable signal 14 passes through an inverter and a NAND gate to enable RAM1°20.121 for either reading or writing.

第8図においては、分周回路として使用されるカウンタ
が示されている。第3図について簡単、に再び考察すれ
ば、マイクロプロセッサ100は2.5MHzで作動す
る番号102で全体的に示されるクロック信号を発生゛
する。CPU−のクロック信号は102においてカウン
タ172(第8賦参照)に対して出力する。カウンタ1
72は数値171により信号102を分周し、室内灯の
周波数とは関連しない1.827 KHzのLEDクロ
ック周波数を生成するため、2進カウンタ173に対し
て出力する。カウンタ173は信号LEDA191゜L
F:DB192、r、gvQr、g190を出力する。
In FIG. 8, a counter used as a frequency divider circuit is shown. Returning briefly to FIG. 3, microprocessor 100 generates a clock signal designated generally at 102 operating at 2.5 MHz. The clock signal of the CPU- is outputted at 102 to a counter 172 (see the eighth column). counter 1
72 divides the signal 102 by a number 171 and outputs it to a binary counter 173 to generate an LED clock frequency of 1.827 KHz, which is unrelated to the frequency of the interior light. The counter 173 has a signal LEDA191°L
F: Output DB192, r, gvQr, g190.

この回路は第13図の回路と共働して、光および検出器
のスイッチングを行なって信号間の所定の位相関係を確
保する。
This circuit cooperates with the circuit of FIG. 13 to provide light and detector switching to ensure a predetermined phase relationship between the signals.

マイクロプロセッサについて一般的に記述したが、開示
した多くのものが既に当技術において公知であることが
判るであろう。特に、このマイクロプロセッサの書込み
の詳細な記載については、Inte1社により1979
年10月に刊行された[Mcs−8085フアミリーの
ユーザーズ・マニュアル中に見出すことができる。当業
者は、これ1でに述べた回路について疑問が生じた場合
には、本文献を照合されたい。
Although microprocessors have been described generally, it will be appreciated that much of the disclosure is already known in the art. In particular, a detailed description of the programming of this microprocessor was published by Intel in 1979.
[Can be found in the McS-8085 Family User's Manual, published October 2013. Those skilled in the art should refer to this document if they have any doubts about the circuit described above.

第8図について簡単に述べれば、LEDクロックの出力
190,191,192は第13図のクロック分周回路
194に入力される。分周回路194は、φ1′ 乃至
φ4′で示される4つのデユ−ティ・サイクルの状態信
号を順次出力する。信号φ1とφ8の相補信号は直接ク
ロック分周出力196において出力される。出力198
を構成する4つの全ての信号φ1′乃至φ4′は以下に
論述するようにタイミングをとる役目をする。
Briefly referring to FIG. 8, the LED clock outputs 190, 191, and 192 are input to the clock frequency divider circuit 194 of FIG. 13. The frequency divider circuit 194 sequentially outputs four duty cycle status signals indicated by φ1' to φ4'. The complements of signals φ1 and φ8 are output at direct clock divider output 196. Output 198
All four signals φ1' through φ4' that make up the signal φ1' to φ4' serve for timing as discussed below.

タイマーについて述べたが、本発明の残部は3つの個別
の部分に分かれる。第1K、LEDの発光のためのタイ
ミングについて論述する。ダイオ−ドが局部的に切換え
られることが強調されよう。
Having mentioned the timer, the remainder of the invention is divided into three separate parts. 1st K, discusses the timing for LED light emission. It will be emphasized that the diodes are locally switched.

第2に、光の受取りについて記述しよう。受取りについ
ては、信号はどのようなアナログ処理を行なうことなく
ディジタル的に抽出されるという事実が強調されよう。
Second, let's describe the reception of light. Regarding reception, it may be emphasized that the signal is extracted digitally without any analog processing.

然る後、純粋にディジタル信号が処理され、これにおい
て光のカーブを形成するため使用される。分析すべき肉
質の変化や周囲光によるノイズ等、あらゆる変数を排除
する努力がなされた。
The purely digital signals are then processed and used here to form the light curve. Efforts were made to eliminate all variables to be analyzed, such as changes in meat quality and noise due to ambient light.

第3に、人体の光透過特性が変化することの対策として
、本発明の光レベル調整回路について記述する。センサ
が増幅回路に適当な量を受取るように入射光量の調整が
行なわれることが指摘されよう。
Thirdly, the light level adjustment circuit of the present invention will be described as a measure against changes in the light transmission characteristics of the human body. It will be pointed out that the amount of incident light is adjusted so that the sensor receives the appropriate amount to the amplifier circuit.

第14図において、充分な電圧がリー1ド301.30
2の両端に存在すると、適当なレベルの電流が発光ダイ
オード81.88の各々に与えられる。
In FIG. 14, sufficient voltage is applied to lead 1, 301.30.
2, an appropriate level of current is provided to each of the light emitting diodes 81,88.

これらのダイオードは、コネクタ305の両端に概略が
示され、各トランジスタ307,309により切換えら
れる。否定のパルスを受は取るとトランジスタはオフし
て、電圧が各ダイオード81.33の両端に現われ、光
が発射される。
These diodes are shown schematically across connector 305 and are switched by respective transistors 307 and 309. Receiving a negative pulse turns off the transistor, a voltage appears across each diode 81.33, and light is emitted.

発射された光は指14の肉質を透過し、その後受光用の
7オトセンサ38において受取られる。
The emitted light passes through the flesh of the finger 14, and is then received by a light-receiving sensor 38.

第12図には、フォトセンサ38が示されている。これ
はコネクタ305の両端に結合されている。コネクタ8
05は更にその信号を前置増幅器40を介して送る。次
にこの信号は分割され、電圧増幅器41.42に送られ
、ここで増幅が並列に生じて、赤と赤外の信号処理間の
利得の差を生じる。。各位相検串器43.44は第13
図のクロック回路からの入力φ1′乃至φ4′によりク
ロックされる。クロック期間である4つの信号φ1゜φ
2、φ3、φ4の各々のデユーティサイクルは%であり
これらの各信号によりゲートされる。詳細には、期間φ
1では、脈動成分およびノイズを含む全ての光の信号の
負の増幅が増幅器201において行なわれ、その結果の
信号が低域フィルタ45を通過することになる。
In FIG. 12, a photosensor 38 is shown. This is coupled to both ends of connector 305. connector 8
05 further sends its signal through a preamplifier 40. This signal is then split and sent to voltage amplifiers 41, 42 where amplification occurs in parallel to create the gain difference between red and infrared signal processing. . Each phase detector 43.44 is the 13th
It is clocked by inputs φ1' to φ4' from the clock circuit shown in the figure. Four signals φ1゜φ that are clock periods
The duty cycle of each of 2, φ3, and φ4 is % and is gated by each of these signals. In detail, the period φ
1, a negative amplification of all optical signals including pulsating components and noise is performed in amplifier 201, and the resulting signal is passed through low-pass filter 45.

第14図においては、次の期間においてもはやトランジ
スタ309はオンしく LED80禁止)トランジスタ
31は接地される。同時に1期間φ2においては、位相
検出器43のゲート部が開路して受取った信号を正に増
幅する。しかし、この受取った成分はLEDによる発光
成分はなく、完全に電子的あるいは光学的なノイズを表
わしている。
In FIG. 14, in the next period, transistor 309 is no longer on (LED 80 is disabled) and transistor 31 is grounded. At the same time, during one period φ2, the gate portion of the phase detector 43 is opened to positively amplify the received signal. However, this received component does not include the LED emission component and represents entirely electronic or optical noise.

従って、この回路のタイミングは等時間ペースで1ず脈
動成分とノイズを含む光を表わす信号を生成し、ついで
ノイズσ)みを生じる。−増幅器201は、正の方向に
1つの信号を、1だ負の方向に他の信号を同一利得で増
幅する。増幅器201から出力される。クロックの全て
の4つの期間にわたる信号は打消されることになる、同
一だが極性の異なる2つのノイズ成分と打消されること
のない信号成分を含む。各々の間欠的なパルスを取り出
しこれらを低域通過フィルタ45に通すことにより、そ
の結果ノイズが打消されて、有効な信号成分のみの信号
がつくられる。
Therefore, the timing of this circuit is to first generate a signal representing light containing a pulsating component and noise at an equal time pace, and then generate a signal representing light containing a pulsating component and noise. - Amplifier 201 amplifies one signal in the positive direction and another signal in the negative direction with the same gain. It is output from amplifier 201. The signal over all four periods of the clock contains two identical but different polarity noise components that will be canceled and a signal component that will not be canceled. By taking each intermittent pulse and passing them through a low pass filter 45, the result is noise cancellation and a signal of only the valid signal components.

残りのチャネルも同様である。詳細には期間φ。The same goes for the remaining channels. In detail, the period φ.

8において、ノイズおよび光の信号が負の方向に増幅さ
れ、低域通過フィルタ46に通され1期間φ4において
、ノイズのみが正方向に増幅され、低域通過フィルタ4
6を通過する間に打消される。”第12図の回路の出力
信号VAおよびVBは2つの成分を有するものと説明す
ることができる。
8, the noise and optical signals are amplified in the negative direction and passed through the low-pass filter 46. During one period φ4, only the noise is amplified in the positive direction and passed through the low-pass filter 46.
It is canceled while passing 6. ``The output signals VA and VB of the circuit of FIG. 12 can be described as having two components.

第1の成分は定数である。これは、略々一定の状態を維
持する透過光の成分である。この信号成分は、皮膚の色
素、骨、肉および静脈の血液による吸収成分によるもの
である。第2の成分は動脈の血液の脈動的な流れを表わ
す。
The first component is a constant. This is the component of transmitted light that remains approximately constant. This signal component is due to components absorbed by skin pigments, bones, flesh, and venous blood. The second component represents the pulsatile flow of blood in the artery.

第2の部分の第1の成分に対する比を本計器によって求
めるのである。ここで求めるものは、動脈の脈動成分の
組織の全吸収成分に対する比である。血液の動脈の成分
は、血中のヘモグロビンの酸素飽和度に依存する透過率
を有する。
The instrument determines the ratio of the second component to the first component. What is sought here is the ratio of the pulsating component of the artery to the total absorption component of the tissue. The arterial component of blood has a permeability that depends on the oxygen saturation of hemoglobin in the blood.

第11図においては、理想化された状態への信号の増幅
が示されている。詳述すると、各信号VA’、VB2を
取り出す過程で、オフセット電圧VOFF  が導入さ
れる。オフセット電圧は、肉質の不変部分の通過に関す
る受光信号の一定成分の一部を除去する一定電圧である
。脈動成分は常に全信号に比べて非常に小さいことが知
られているため、この除去によってディジタル変換の精
度が改善できる。しかし、マイクロプロセッサのプログ
ラムにとっては、信号の処理に先立ってこの除去される
電圧を数学的に再び挿入することが必要となる。この除
去および増幅は、各増幅器330゜331において生じ
、信号VA′およびVB’が出力される。
In FIG. 11, the amplification of the signal to an idealized state is shown. Specifically, in the process of extracting each signal VA', VB2, an offset voltage VOFF is introduced. The offset voltage is a constant voltage that removes a portion of the constant component of the received light signal related to passage through an unaltered portion of flesh. Since it is known that the ripple component is always very small compared to the total signal, its removal can improve the accuracy of the digital conversion. However, it is necessary for the microprocessor program to mathematically reinsert this removed voltage prior to processing the signal. This removal and amplification occurs in each amplifier 330, 331, and signals VA' and VB' are output.

前記除去は検出された脈動信号の関数としては変動しな
いことに注目されたい。この除去の役目は単に検出され
た信号関連部分のみについて分離して増幅できるように
することである。
Note that the rejection does not vary as a function of the detected pulsation signal. The role of this removal is simply to allow only the detected signal-related portion to be separated and amplified.

これら信号をディジタル/アナログ変換する場合に、脈
動成分と一定成分の残りとを組合せることが必要となる
。このことは、第9図の回路において最もよく判る。
When converting these signals from digital to analog, it is necessary to combine the pulsating component with the remainder of the constant component. This is best seen in the circuit of FIG.

第9図においては、マルチプレクサ50が示されている
。ここに示された分析操作の間、このマルチプレクサ5
0は信号VA’およびVB’をサンプルする。信号はコ
ンパレータ52の負の側に送られる。マルチプレクサを
駆動するだめの信号は、DACのハイラッチ860にお
ける回線OD4〜OD6を通過する。このDACのロー
ラッチ862は、その後使用可能回線863上における
可能信号に応答して作動され、12ビツトに基づいて出
力され、ディジタル/アナログ・コンバータ54に入力
される。4096種類のひとつが生じる。
In FIG. 9, multiplexer 50 is shown. During the analysis operation shown here, this multiplexer 5
0 samples signals VA' and VB'. The signal is sent to the negative side of comparator 52. The signals to drive the multiplexers pass through lines OD4-OD6 in the DAC high latch 860. The DAC's low latch 862 is then activated in response to an enable signal on the enable line 863 and is output on a 12-bit basis and input to the digital-to-analog converter 54. One of 4096 types occurs.

典型的には、信号は半分ずつ比較される。DAC54の
出力はリード865を介してコンパレータ52に送られ
そ9出力366はマイクロメロセッサに送られる。ハイ
またはロー状態の信号のいずれかが受取られるかに従っ
て、12ピントのDAC54のステッピング動作が半分
ずつ生じて、12ビツトの分割が迅速に生じることを可
能にする。
Typically, the signals are compared half by half. The output of DAC 54 is sent via lead 865 to comparator 52 and the output 366 is sent to the microprocessor. Depending on whether a high or low state signal is received, the stepping operation of the 12-pin DAC 54 occurs in half, allowing the 12-bit division to occur quickly.

その結果、受取るフォトセンサの電圧の出力レベルは迅
速に決定でき脈動成分を速やかにフォローして決定でき
る。この過程は、両方の信号VA’およびVB’に対し
てマイクロプロセッサが忠実に両方の信号VA’および
VB’を追跡することを可能にする速度で反復されるの
である。
As a result, the output level of the voltage of the receiving photosensor can be quickly determined and the pulsation component can be quickly followed and determined. This process is repeated for both signals VA' and VB' at a rate that allows the microprocessor to faithfully track both signals VA' and VB'.

本発明の光受取り回路(受光回路)について記述したが
、次に光め調整レベルについて注目されたい。
Having described the light receiving circuit (light receiving circuit) of the present invention, attention should now be paid to the brightness adjustment level.

各患者が肉質、皮膚の色素、皮膚の厚さ、骨、静脈血お
よび他の不変動成分の故に、両方の波長において患者に
固有の一定の光透過成分を示すことになることを思い出
されたい。このため、(患者ごとに)光源31に対゛し
て与えられ−る電流のレベルを調整することが必要であ
る。これは、第9図のDAC回路および第10図のサン
プル保持回路によって行なわれる。
Recall that each patient will exhibit a certain patient-specific light transmission component at both wavelengths due to flesh texture, skin pigment, skin thickness, bone, venous blood, and other constant components. . For this reason, it is necessary (for each patient) to adjust the level of current applied to the light source 31. This is accomplished by the DAC circuit of FIG. 9 and the sample and hold circuit of FIG.

マイクロプロセッサによる光信号のサンプリングについ
ては、前に述べた。信号が変換回路の有効な範囲内にな
い場合には、信号レベルがアナログ/ディジタル変換に
おいて受入れることができる電圧範囲になるよう入射光
のレベルを必要なだけ上下方向に調整されなければなら
ない。第9図においては、プログラムはそのデータ・バ
スを介して所要の電圧レベルと対応するコードをランチ
362.860に出力すル(トVcす?)、、DAC5
4の出力を所要のLED電流と対応する電圧に設定する
。これは、DACが入力の変換のため使用されない期間
のみに(入力変換期間外で)行なわれることに注意され
たい。プログラムは、次に、同じバスを用いて選択した
LEDと対応するビット出力を第10図のラッチ370
に与える。このピット即ち選択信号は、電圧コンバータ
871に適合する電圧に変換され、8つのアナログ・ス
イッチ872,874の内の1つに与えられる。この結
果、入力が眸去された後に、所要のLED電流レベルと
対応するDACからの電圧は蓄積コンデンサに与えられ
、電圧がラッチされる。この電圧は、増幅器875,8
76によってバッファされ、、LED回路に与えられる
。このようK、フォトセンサが受光する信号の強さに従
って、各々の発光ダイオードは調整された高又は低電圧
により駆動され、最適の光出力を生じることができるの
である。
Sampling of optical signals by a microprocessor was previously discussed. If the signal is not within the useful range of the conversion circuit, the level of the incident light must be adjusted up or down as necessary to bring the signal level into the acceptable voltage range for analog-to-digital conversion. In FIG. 9, the program outputs the desired voltage level and corresponding code to launch 362,860 via its data bus.
Set the output of 4 to the voltage corresponding to the required LED current. Note that this is only done during periods when the DAC is not used for input conversion (outside input conversion periods). The program then uses the same bus to send the bit output corresponding to the selected LED to latch 370 in FIG.
give to This pit or selection signal is converted to a voltage compatible with voltage converter 871 and applied to one of eight analog switches 872, 874. As a result, after the input is removed, the voltage from the DAC corresponding to the desired LED current level is applied to the storage capacitor and the voltage is latched. This voltage is applied to amplifiers 875, 8
76 and provided to the LED circuit. Thus, depending on the strength of the signal received by the photosensor, each light emitting diode can be driven with an adjusted high or low voltage to produce an optimal light output.

このサンプル保持回路の使用可能な8つのチャネルの内
の2つじかL’EDの強さを調整するだめ必要でないこ
とが判る。残りのチャネルは、種々の関連のない関数に
対するマイクロプロセッサからの汎用アナログ出力を提
供する。増幅器377の出力は前述のオフセット増幅器
(第11図)に固定オフセット電圧を与え、増幅器37
8の出力は警報に対する音量制御を提供し、増幅器60
1゜602.603の出力は任意のチャート・レコーダ
に対する外部出力を゛提供し、増幅器604の出力は警
報のピッチに対する制御を提供する。
It turns out that only two of the eight available channels of this sample and hold circuit are needed to adjust the strength of L'ED. The remaining channels provide general purpose analog outputs from the microprocessor for various unrelated functions. The output of amplifier 377 provides a fixed offset voltage to the aforementioned offset amplifier (FIG. 11).
The output of amplifier 60 provides volume control for the alarm and
The outputs of 1°602 and 603 provide external outputs to any chart recorder, and the output of amplifier 604 provides control over the pitch of the alarm.

(動作理論) 動作の方法は、任意の2つの時点における2つの異なる
波長(赤光および赤外線)に対する組織の光透過量の測
定を含む。ただし2つの時点は1つのパルス(脈)全体
に比さて非常に短い時間に過ぎない。人間の肉体内の血
液の1つのパルス(脈)の波形はデジタル的にプロット
される。流入する動脈血による光の透過量の変化を考察
することによって測定が行なわれる。
Theory of Operation The method of operation involves measuring the amount of light transmission through tissue for two different wavelengths (red and infrared) at any two points in time. However, the two time points are only a very short time compared to one entire pulse. The waveform of a single pulse of blood within the human body is digitally plotted. Measurements are made by considering changes in the amount of light transmitted by inflowing arterial blood.

この光透過量は、血液が流入する際に光吸収量が増大す
る。その結果、光検出器、即ちフォトセンサ38は少な
い光量を検出する。4このように、フォトセンサにおい
て受光した光量の低下をもって脈動成分が存在すること
がわかる。
The amount of light transmitted increases as the amount of light absorbed increases when blood flows in. As a result, the photodetector, ie, photosensor 38, detects less light. 4 In this way, the presence of a pulsating component can be seen from the decrease in the amount of light received by the photosensor.

周囲光透過量(信号の約99チ)を記号Iで表わし、パ
ルス(脈)による透過量の変化を記号△Iで表わすと、
肉質における不変部分に対する光透過量の変化分を表わ
すための関係式は下式により表わされる。即ち。
The amount of ambient light transmitted (approximately 99 inches of signal) is represented by the symbol I, and the change in the amount of transmission due to pulses is represented by the symbol △I.
The relational expression for expressing the amount of change in the amount of light transmission with respect to the unchanged part of the meat quality is expressed by the following expression. That is.

△I/IOoΔM      (1) ここに、6Mはパルスの持続期間中の物質における変化
量である。
ΔI/IOoΔM (1) where 6M is the change in material during the duration of the pulse.

等式にするためある定数を挿入すると下式を得る。即ち
If we insert a constant to make the equation equal, we get the following formula. That is.

△I/I=に6M(2) ここに、Kは比例定数である。△I/I=6M(2) Here, K is a proportionality constant.

質量における変化量は(その光学的吸収量が組織よりも
大きい)血液からなること、またこの血液が2つの形態
のヘモグロビン、即ち酸素ヘモグロビン(付随酸素を含
むヘモグロビン)および還元ヘモグロビン(酸素を含ま
ないヘモグロビン)を含むことを仰れば、上式は下記の
如く2つの変化成分についての式に拡張することができ
る。即。
The change in mass is due to the fact that blood (whose optical absorption is greater than that of tissue) consists of blood, which has two forms of hemoglobin: oxyhemoglobin (hemoglobin with associated oxygen) and deoxyhemoglobin (hemoglobin without oxygen). (hemoglobin), the above equation can be extended to the equation for two variable components as shown below. Immediately.

ち、 △I / I =KAΔMA+KB△MB  (8)こ
こに%KAは酸素ヘモグロビンに対する定数。
△I / I = KA△MA + KB△MB (8) Here, %KA is a constant for oxyhemoglobin.

△MAは酸素ヘモグロビンの流入による変化量であり、
KBは還元ヘモグロビンに対する定数。
△MA is the amount of change due to the influx of oxyhemoglobin,
KB is a constant for reduced hemoglobin.

′△MBは還元ヘモグロビンにおける一変化量である。'ΔMB is the amount of change in deoxyhemoglobin.

2つの異なる波長において検査を実行中であることを想
起されたい。この場合、上記の関係は各波長における適
用可能な定数を含むように拡張することができる。従っ
て、 但し、KAlおよびKBlは第1の波長λ1(例えば、
赤の波長)におけるそれぞれ酸素−・モダロビンおよび
還元ヘモグロビンの定数であり、KA2およびKB2は
第2の波長λ1における定数である。
Recall that we are performing tests at two different wavelengths. In this case, the above relationship can be extended to include the applicable constants at each wavelength. Therefore, KAl and KBl have the first wavelength λ1 (e.g.
KA2 and KB2 are constants for oxygen-modarbin and deoxyhemoglobin, respectively, at the red wavelength), and KA2 and KB2 are constants at the second wavelength λ1.

Kxyなる形式をとる各定数は光の吸収量の変化のある
特定の色彩に対する光の全吸収量および脈動する流れに
よる物質の変化の関係に関する定数であることが判る。
It can be seen that each constant of the form Kxy relates to the relationship between the total absorption of light and the change in matter due to the pulsating flow for a particular color of change in absorption of light.

全ヘモグロビン量に対する酸素ヘモグロビンの割合S(
飽和度)を知れば、下記を知る。即ち、△MA=S△M
         (5α)ΔMB=CI−8)6M 
    (5b)但し、ΔM=ΔMA十ΔuB    
 (6)ここに、Sは酸素ヘモグロビンの飽和度であり
、(1−8)は還元ヘモグロビンの留分である。これを
前の数式に代入すると、下記の結果を得る。
The ratio of oxyhemoglobin to the total hemoglobin amount S (
If you know the saturation level), you will know the following. That is, △MA=S△M
(5α)ΔMB=CI-8)6M
(5b) However, ΔM = ΔMA + ΔuB
(6) Here, S is the saturation degree of oxyhemoglobin, and (1-8) is the fraction of deoxyhemoglobin. Substituting this into the previous formula gives the following result.

即ち、  ゛ λ2 上記の式から、1つの飽和度が決定されることが判り、
血液の環流(6M)に対する解は自明である。
That is, ゛λ2 From the above equation, it can be seen that one degree of saturation is determined,
The solution for blood perfusion (6M) is trivial.

この岐路において、篤<べきことに2つの異なる波長に
おける光の透過量と関連する比率全定義した。この比率
の定義において、読者は対数的な比例性による計算が不
要であることが判るであろう。即ち、波長λlと波長λ
2において透314光量間の比率を下記の如く定義した
。即ち。
At this crossroads, the amount of light transmitted at two different wavelengths and the associated ratios have all been defined. In defining this ratio, the reader will find that no logarithmic proportionality calculations are necessary. That is, the wavelength λl and the wavelength λ
In No. 2, the ratio between the amounts of light through 314 light was defined as follows. That is.

各波長λ1とλ2における光の全透過量に対する光の吸
収量の変化の値を表わす式6(α)と6(b)を代入す
れば、下式を得る。即ち。
By substituting equations 6(α) and 6(b) representing the change in the amount of light absorption with respect to the total amount of light transmission at each wavelength λ1 and λ2, the following equation is obtained. That is.

R=cKAIS十KB1−8KB1)/CKA2S+K
B2−8KB2)    (8)同様に、Sについて解
けば下式を得る。即ち、5=CKB1−RKB2)/R
CKA2−KH2)−(KAx−xBl)      
  (9)このように、比率Rと飽和度Sの双方に対し
である関係が存在することが判る。
R=cKAIS1KB1-8KB1)/CKA2S+K
B2-8KB2) (8) Similarly, if you solve for S, you will get the following formula. That is, 5=CKB1-RKB2)/R
CKA2-KH2)-(KAx-xBl)
(9) Thus, it can be seen that a certain relationship exists for both the ratio R and the degree of saturation S.

医学の当業者には判るように、光吸収方式により電子的
に決定される数値を実験室の試験でも求めることが可能
である。実際、飽和度を求める多数の実験プロトコルな
いし試験がある。この場合、全ての計器の較正のための
手順iま直ちに明らかになる。
As will be appreciated by those skilled in the medical arts, values determined electronically by light absorption methods can also be determined by laboratory tests. In fact, there are numerous experimental protocols or tests for determining saturation. In this case, the procedure for the calibration of all instruments is immediately obvious.

詳述するに、異なる飽和度S1、R2、R3、R4をも
つ個体から実験的に動脈の酸素飽和度を得ることにより
、特定の比率R1、R2、R3、R4を測定する(とが
できる。これらの比率R1を信頼性を以て得るため、特
に本例における信頼性の高い測定結果の確保に関連する
装置の部分において本計器自体を用いる。その後で、酸
素ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの双方に対する
係数についての最初の想定を行なうことができるのであ
る。
Specifically, specific ratios R1, R2, R3, R4 can be determined by experimentally obtaining arterial oxygen saturations from individuals with different saturations S1, R2, R3, R4. In order to obtain these ratios R1 reliably, the instrument itself is used, especially in the parts of the apparatus that are relevant to ensuring reliable measurement results in this example.Then, the coefficients for both oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin are determined. First assumptions can be made.

前述の係数の1つKAlをとれば、この定数は2つの個
々の成分に分解することができる。第1に、1つの成分
は前に決定した値から得られ、こA′詮CA1で表わす
。第2K、計器ごとに、この定数は変える必要fJSあ
る。この変化は、観察の諸条件、個々の計器の電子部分
等によるものである。
Taking one of the aforementioned coefficients KAl, this constant can be decomposed into two individual components. First, one component is obtained from the previously determined value and is denoted by A'. Second, for each instrument, this constant has to be changed fJS. This variation is due to observation conditions, electronic parts of individual instruments, etc.

この値は△CA1 と表わすことができる。前述の式に
おける4つの定数の各々も同様に同じ方法で拡張するこ
とができる。
This value can be expressed as ΔCA1. Each of the four constants in the above equation can be expanded in the same way as well.

(CA2+△CA2 ) (S i Ri )+(CB
2+ΔCB2 )C1li−8iRi)=CCA1+Δ
CA1)(Si)+(CB1+△CBl)’(1−、S
’)   ′ ’(10)ここに、iは少なくとも4つ
の測定された飽和度および透過量の比率と関連する指数
である(i−1,2,8,4,・・・)。
(CA2+△CA2) (S i Ri)+(CB
2+ΔCB2)C1li-8iRi)=CCA1+Δ
CA1)(Si)+(CB1+△CBl)'(1-, S
') '' (10) where i is an index associated with the ratio of at least four measured saturations and permeations (i-1, 2, 8, 4, . . . ).

数学および計器の計算に習熟する者には、4つの独立す
る飽オロ度を用いることを前提とすれば、全ての状態に
おけるΔCの量および波長について同時に解を求めるこ
とができることが判るであろう。従って、1組の定数が
得られ、この定数の組はSの全ての値について個々に作
られた計器をプログラミングするのに使用することがで
きる。
Those skilled in mathematics and instrumental calculations will recognize that it is possible to solve for the quantity and wavelength of ΔC in all states simultaneously, assuming the use of four independent degrees of saturation. . Thus, a set of constants is obtained, which can be used to program the instrument made individually for all values of S.

前述の関係は別の方法で決定できる。R(透過比率)と
S(ヘモグロビンの酸素飽和度)との関係が簡単なカー
ブに合致することを発見した。特に、少なくとも人間に
対しては、Rに対するSの一定で予測可能なカーブを得
ることができる。このカーブのプロットが第16図に示
されている。
The aforementioned relationships can be determined in other ways. It has been discovered that the relationship between R (transmission ratio) and S (oxygen saturation of hemoglobin) matches a simple curve. In particular, a constant and predictable curve of S versus R can be obtained, at least for humans. A plot of this curve is shown in FIG.

この関係を牽引テーブルにおいて用いることにより、患
者の飽和度を迅速に計算することができる。
By using this relationship in the traction table, patient saturation can be quickly calculated.

本装置においては、従来技術の場合とは異なり、等圧(
1sobestic)の波長の光源を用いず、装置が対
数計算(数式7参照)を必要としないことに注目された
い。。
In this device, unlike the conventional technology, the device uses equal pressure (
Note that the device does not require logarithmic calculations (see Equation 7); .

読者は、上述のパルス(脈)酸素濃度計即ち血量計が典
型的に人間の指において使用されることを目的としてい
ることが判るであろう。しかし本パルス酸素濃度計は皮
膚のどこにおいても同様に良好に動作することを知るべ
きである。本発明の非常に小さな局部的なセンサの理想
的な望ましい用途は分娩中の子供の頭皮である。脳性麻
痺をもたらす分娩中の酸素の欠乏状態の回避が考えられ
る。同様K、他の皮膚上の場所、例えば鼻の中隔膜でも
よい。
The reader will appreciate that the pulse oximeter or hemometer described above is typically intended for use on a human finger. However, it should be known that this pulse oximeter works equally well anywhere on the skin. The ideal preferred application for the very small localized sensor of the present invention is on the scalp of a child during childbirth. One possibility is to avoid the oxygen deprivation conditions during childbirth that lead to cerebral palsy. Similarly, other skin locations may be used, such as the nasal septum.

(計器の較正) 第15図においては、前記計器の現場で較正のだめの装
置が開示されている。特に、第15図の装置は比率Hの
調整を可能にし、人間の血液の脈動成分の代りに回転フ
ィルタ400を用いる。
Meter Calibration In FIG. 15, an apparatus for in-situ calibration of the meter is disclosed. In particular, the device of FIG. 15 allows adjustment of the ratio H and uses a rotating filter 400 in place of the pulsatile component of human blood.

第15図の装置について見れば、同図においてはバッテ
リとして略示された普通の電源403を有する電動機4
01が示されている8可変抵抗404は電動機を可変回
転速度で駆動する。典型的には、この回転速度は人間の
パルスをエミュレートするように選定される。唯1つの
フィルタ要素しか示されないが、多くの変化に富んだ多
重素子を使用することもできる。
Referring to the apparatus of FIG. 15, an electric motor 4 with a conventional power source 403, schematically shown as a battery in the figure.
8 variable resistor 404, labeled 01, drives the motor at variable rotational speeds. Typically, this rotational speed is chosen to emulate a human pulse. Although only one filter element is shown, many variations of multiple elements may be used.

赤色光源30および赤外線光源32を光パイプ430.
432の谷々に対して整合させる。これらの各光パイプ
(光ファイバ)は光の経路を形成し、回転するフィルタ
400に密接する位置435に光を送る。同時に、フォ
トセンサ38が第2の光パイプ438に結合している。
Red light source 30 and infrared light source 32 are connected to light pipe 430.
432 valleys. Each of these light pipes (optical fibers) forms a path of light and directs the light to a location 435 in close proximity to the rotating filter 400. At the same time, photosensor 38 is coupled to second light pipe 438.

回転に伴い光パイプ438は、最初減衰しない光を受取
り、次いでこのフィルタ400によって減衰された光を
受は取る。
As it rotates, light pipe 438 first receives undattenuated light and then receives light that is attenuated by filter 400 .

フィルタ400は電動機401と共転するロータ402
の回転により回転される。このような回転運動において
、フィルタは脈動信号をエミュレートす、るように各光
間を通過する。
The filter 400 includes a rotor 402 that rotates together with an electric motor 401.
It is rotated by the rotation of . In such rotational motion, the filter passes between each light beam in a manner that emulates a pulsating signal.

血液の流れの脈動成分が増加する吸収量により表わされ
るため、回転フィルタ400という簡単な装置で指の脈
動成分をエミュレートできることが判る。当然、中業者
は、フィルタ400の特別仕様が可能であることが判る
であろう。例えば、フィルタ400の回転表面に沿って
吸収率の変化する(濃度勾配をもつ)ニュートラル・フ
ィルタを配置することにより、またこのフィルタを上記
実施例で使用する赤色および赤外線成分に対して感度を
もたせることにより、指の脈動反応に対する良好な近似
化が実施可能である。同様に、色は完全に排除できるが
、光源の色(波長)は検査されないという制約がある。
Since the pulsating component of the blood flow is represented by an increasing amount of absorption, it can be seen that the pulsating component of the finger can be emulated with a simple device such as the rotating filter 400. Of course, intermediate vendors will find that customization of filter 400 is possible. For example, by placing a neutral filter with varying absorption (with a concentration gradient) along the rotating surface of filter 400, this filter can also be made sensitive to the red and infrared components used in the above embodiments. This allows for good approximation to the finger pulsation response. Similarly, color can be completely excluded, but the limitation is that the color (wavelength) of the light source is not examined.

第2に、ニュートラル・フィルタであって、赤色および
赤外光のパターンが同一のものの場合各々の比率Rは一
定である。従って、計算した比率Rを較正するのに回転
フィルタを使用することができる。読者はまた、フィル
タ密度を半径方向に変化させ、光パイプの位置を変える
ことにより。
Second, in the case of a neutral filter in which the red and infrared light patterns are the same, the ratio R of each is constant. Therefore, a rotating filter can be used to calibrate the calculated ratio R. The reader can also vary the filter density radially and by changing the position of the light pipe.

種々のHの値を得ることが判るであろう。It will be seen that various values of H are obtained.

第16図においては、実験的に求めた血液の酸素飽和度
St/C対する比iRのブロッートが示されている。当
業者は、ある比”4Rをある飽和WEに相関させるため
必要な各定数を適合するグラフ手法によって容易に求め
得ることが判るであろう。
In FIG. 16, a blot of the ratio iR to the experimentally determined blood oxygen saturation St/C is shown. Those skilled in the art will appreciate that the constants necessary to correlate a ratio "4R" to a saturation WE can be readily determined by suitable graphical techniques.

読者は、赤色光と赤外光の使用が望葦しいことが判るで
あろう。冗長でない組をなす値RおよびSを生じるどん
な2つの色でも使用可能であるが、前記の色が望ましい
ものである。以下は弓ンピュータ・プログラムである。
The reader will find that the use of red and infrared light is desirable. Although any two colors that produce a non-redundant set of values R and S can be used, these colors are preferred. Below is the bow computer program.

′ 〒71、−onス OXIMET;  MICROBENCH8080/8
085  CRO5S  ASSEMBLER(vz+
−zoa   1.、Jim−a、zlL:30:17
  PAGE 2 iDIsPLAY (4”60Hzl −R5T6.5
. RESET BY ’DSPDIG’ 0UTPI
JTicLOcK fl MSI INTERRUPT
 g R5T7.5. EDGE TRIGGERED
' 〒71, -onsu OXIMET; MICROBENCH8080/8
085 CRO5S ASSEMBLER(vz+
-zoa 1. , Jim-a, zlL:30:17
PAGE 2 iDIsPLAY (4”60Hzl -R5T6.5
.. RESET BY 'DSPDIG' 0UTPI
JTicLOcK fl MSI INTERRUPT
g R5T7.5. EDGE TRIGGERED
.

j’0WER−ON RESTART OXIMET; MrCROBENCH80B0180
85 CRO5S ASSEMBLERfVa)−20
81−JUN−8211:30:17 PAにE 7;
I’A:1SED、  BUT、、、、、フ?1c)I
IEcK RE−5YNCC0UNTER:N0T−5
YNCED i5ET No−5YNCINDICATORiTRY
 AGAIN、、、、、HAHAHAHACODES 
AND COMPIJTE 5ATURATIONiU
PI)ATE HISTORICAL VALUESi
DEcREMENT 5YNCFLAG;WAS ZE
RO iZERo NOW? 1YEs、 CLEAR5YNCIJGHT;RE!;
ET PERIOD C0UNTER、、、C00D 
PLILSES 0NLY。
j'0WER-ON RESTART OXIMET; MrCROBENCH80B0180
85 CRO5S ASSEMBLERfVa)-20
81-JUN-8211:30:17 E to PA 7;
I'A: 1SED, BUT,...? 1c)I
IEcK RE-5YNCC0UNTER:N0T-5
YNCED i5ET No-5YNCINDICATORiTRY
AGAIN,,,,,HAHAHAHACODES
AND COMPIJTE 5ATURATIONiU
PI)ATE HISTORICAL VALUESi
DEcREMENT 5YNCFLAG; WAS ZE
RO iZERo NOW? 1YEs, CLEAR5YNCIJGHT;RE! ;
ET PERIOD C0UNTER,,,C00D
PLILSES 0NLY.

;RE!iERDATA  FLAG OXIMET; MICROBENCH8080/80
85 CROSS ASSEMBLER(V21−20
81  (nE4   C9’   、       
     RETl−JUN−8211:30:17 
PAGE 9OXIMET; MICROBENCHa
oso7aoasCROSS ASSEM13LER(
V2)−2081−JtJN−82LL:30:17 
PAGE 11DB     3.3.3.3.3.3
OXIMET; MICROBENCH808(1/8
085  CRO5S ASSEMBLER(V21−
2681−JUN−8211,:30:17 PAGE
 15;CHECK FORZEROpEmtoDiB
、C+ PERIOD責256 ;605ECONDS/MINす57 SAMPLES
/SEC;3600/PERIOD ;FILTERIT OXIMET; MICROBENCH11080/8
085 CRO5S ASSEMBLER(V2]−2
081−JUN−8211:’30:17 PAGE 
17iFII+TERIT iAVOID LOOKING FOOLISH。
;RE! iERDATA FLAG OXIMET; MICROBENCH8080/80
85 CROSS ASSEMBLER (V21-20
81 (nE4 C9',
RETl-JUN-8211:30:17
PAGE 9OXIMET; MICROBENCHa
oso7aoasCROSS ASSEM13LER(
V2)-2081-JtJN-82LL:30:17
PAGE 11DB 3.3.3.3.3.3
OXIMET; MICROBENCH808 (1/8
085 CRO5S ASSEMBLER (V21-
2681-JUN-8211,:30:17 PAGE
15;CHECK FORZEROPEmtoDiB
, C+ PERIOD responsibility 256; 605 ECONDS/MINS 57 SAMPLES
/SEC;3600/PERIOD;FILTERIT OXIMET;MICROBENCH11080/8
085 CRO5S ASSEMBLER(V2]-2
081-JUN-8211:'30:17 PAGE
17iFII+TERIT iAVOID LOOKING FOOLISH.

OXIMET;MICROBENCH8080/808
5CRO5SASSEMBLER(V21−208りり
4jUG’1LZ7.:RET l、JUNLB211:30:17  PAGE 21
;FUIIGE TONE So THAT NOMP
CH冒50〃OXIMETi  トIICROBENC
H8080/8085  CRO5S  ASSEMB
LER+vii+−2o8  t−JuN−s21/ 
  049/    Cソ             
 11−4:     K 1.11に30:17PA
GE23 isEILIOUs ROUND−OFFIMA!;K
 (SCALEDI Y To INTEGERFOR
MiP、E゛ruRN (AS NEW Y’ l I
N、 B、C・−4 isTORE IN NEXT BYTEOXEMET
i MICROBENCH8080/8085 CRO
5S ASSEMBLER(V2)−2081−JUN
J211::10:17  PAGE 25;5TOR
E LED CODE OXIMETiMI(:ROBENCH8080/80
85CRO5SASSEMBLER(V2)−208L
−Jt]N−82N−8241059C3600,0 11:30:17  PAGE 27 51・;T FLAG IF So  (ALSO5T
ORE CH,2DATA);5TORE INDEX
 AS、WELLOXIMETi  MICROBEN
CH8080/8085  CRO5S  ASSEM
BLER(V2)−2081−JUN−821068B
   CA     06C7’     JZ   
  、MCHERRll:30:17  PAGE 3
1 ;ZEROMAX OXIMET; MICROBENCH8080/80
85 CRO5S ASSEMBLERfV21−20
8t)  リ6υコ  しjlJIII/B     
       JMP     17゜1−JUN−8
2LL:30:17  PAGE 41;BIT 7 
= DISPATC)lBIT 6 ;シ1+す5r+ 八rLr+K  ↓LMe、−〇υ
lOXIMETi  NICROBENC)+  80
80/8085  CRO5S  ASSEMBLER
fV21−208 1−JUN−8211:30:17
  PAGE 45 iPOINT TOPARAM iGET UPPERLIMIT iAT LIMIT ;LOWERLIMIT iEXI、T HERE IF WE ARE TWE
AKING VOLUME BY DEFAULTiR
E−DISPLAY PARMETER;RE!iET
 TIMERIF RUNNINGOXIMET; M
ICROBENCH8080/8085 CROSS 
ASSEMBLER(V21−2081−JUN−82
11:30:17  PAGE 47;3霧RATE 
LOWERLIMIT;4訟INHIBIT ALAR
M (No DISPLAY+;5 ;6 ’i7− ALARM VOLUME i8 + BEEPERPITCH ;9+ ALARM PITCH ;11 寓INDIRECT DIDDLE−ADDR
ESS DISPATCHi12− INDIRECT
 DIDDLE−CONTENTS DISPATCH
OXI)IETiMICROBENCH8080/80
85CROSSASSEMBLER(V21−2081
−JtlN−82t)  リb1し   しり    
         Li2.:     RETll:
30:17  PAGE49 ;EVEN 5ECOND? NO ;BLANK BITS (L −BLINKIicH
EcK PULSE TIME−0υT;No SET
、 IGNORE OXIMET;  ト+tcRciugNcH8080
/80B5  CRO3S  ASSEMBLERtv
2+−zo8  t−、yuN−s2]、0BA3  
 D3    00           01JT 
   DACL:  11;30:17  PAGE 
52OXIMETiMICROBENCH8080/8
085CROSSASSEMBLER180G3ム  
               L07+fV2)−2
081−JUN−8211:30:17  PAGE、
54AIN FF5ET 27゜ D、O M、E M、D OXIMETi MICROBENCH8080/80
85 CROSS ASSEMBLERfV21−20
8 1−JUN−8211:30:17OXIMETi
 MICROBENCH8080/8085 CRO5
S ASSEMBLER、(V21−208 1−JL
INJ2270Dに:l 0000   υWす1’L
:30:17  PAGE61 i7.3V BATTERY LIMITiPATcH
5PACE ;1εitMNINATOR OXIトIETiMICROBENCH8080/80
85CRO5SASSEMBLER(V21−2081
−JLIN−824’       3800    
               0RG     RA
M0RG4                 ;VE
RSION GOI)E、、、FIR5T nyTr:
a  3800  0OVERCOD:DI3    
0to                ;DATA 
PARAMETERS、、。
OXIMET;MICROBENCH8080/808
5CRO5SASSEMBLER(V21-208Riri4jUG'1LZ7.:RET l, JUNLB211:30:17 PAGE 21
;FUIIGE TONE So THAT NOMP
CH 50〃OXIMETi TOIICROBENC
H8080/8085 CRO5S ASSEMB
LER+vii+-2o8 t-JuN-s21/
049/ C so
11-4: K 1.11 at 30:17 PA
GE23 isEILIOUs ROUND-OFFIMA! ;K
(SCALEDI Y To INTEGERFOR
MiP, E゛ruRN (AS NEW Y' l I
N, B, C・-4 isTORE IN NEXT BYTEOXEMET
i MICROBENCH8080/8085 CRO
5S ASSEMBLER(V2)-2081-JUN
J211::10:17 PAGE 25;5TOR
E LED CODE OXIMETiMI(:ROBENCH8080/80
85CRO5SASSEMBLER(V2)-208L
-Jt]N-82N-8241059C3600,0 11:30:17 PAGE 27 51・;T FLAG IF So (ALSO5T
ORE CH, 2DATA); 5TORE INDEX
AS, WELLOXIMETi MICROBEN
CH8080/8085 CRO5S ASSEM
BLER(V2)-2081-JUN-821068B
CA 06C7' JZ
, MCHERRll:30:17 PAGE 3
1; ZEROMAX OXIMET; MICROBENCH8080/80
85 CRO5S ASSEMBLERfV21-20
8t) ri6υkoshijlJIII/B
JMP 17°1-JUN-8
2LL:30:17 PAGE 41; BIT 7
= DISPATC)lBIT 6; shi1+su5r+ 8rLr+K ↓LMe, -〇υ
1OXIMETI NICROBENC) + 80
80/8085 CRO5S ASSEMBLER
fV21-208 1-JUN-8211:30:17
PAGE 45 iPOINT TOP ARAM iGET UPPER LIMIT iAT LIMIT; LOWER LIMIT iEXI, T HERE IF WE ARE TWE
AKING VOLUME BY DEFAULTiR
E-DISPLAY PARMETER;RE! iET
TIMERIF RUNNINGOXIMET; M
ICROBENCH8080/8085 CROSS
ASSEMBLER (V21-2081-JUN-82
11:30:17 PAGE 47;3 fog RATE
LOWER LIMIT; 4 lawsuit INHIBIT ALAR
M (No DISPLAY+;5;6'i7- ALARM VOLUME i8 + BEEPERPITCH;9+ ALARM PITCH;11 INDIRECT DIDDLE-ADDR
ESS DISPATCHi12- INDIRECT
DIDDLE-CONTENTS DISPATCH
OXI) IETiMICROBENCH8080/80
85CROSSASSEMBLER (V21-2081
-JtlN-82t)
Li2. : RETll:
30:17 PAGE49; EVEN 5ECOND? NO;BLANK BITS (L-BLINKIicH
EcK PULSE TIME-0υT;No SET
, IGNORE OXIMET; t+tcRciugNcH8080
/80B5 CRO3S ASSEMBLERtv
2+-zo8 t-, yuN-s2], 0BA3
D3 00 01JT
DACL: 11;30:17 PAGE
52OXIMETiMICROBENCH8080/8
085CROSSASSEMBLER180G3
L07+fV2)-2
081-JUN-8211:30:17 PAGE,
54AIN FF5ET 27゜D, OM, EM, D OXIMETi MICROBENCH8080/80
85 CROSS ASSEMBLERfV21-20
8 1-JUN-8211:30:17OXIMETi
MICROBENCH8080/8085 CRO5
S ASSEMBLER, (V21-208 1-JL
To INJ2270D:l 0000 υWsu1'L
:30:17 PAGE61 i7.3V BATTERY LIMITiPATCH
5PACE ;1εitMNINATOR OXITOIETiMICROBENCH8080/80
85CRO5SASSEMBLER (V21-2081
-JLIN-824' 3800
0RG RA
M0RG4 ; VE
RSION GOI)E,,,FIR5T nyTr:
a 3800 0OVERCOD:DI3
0to ;DATA
PARAMETERS,.

1 0 21 380E   00  、         P
ERにTR:  DB     O2 11:30:17  PAGE62 ;MAX 5LOPE、 、CH,1 iPI RIOD C0UNTER,INCREMEN
TED BY MUNCH,RESET BY LEV
EL3iFILTERDATE iMAX 5LOPE (CH,11 OXIMET;MICROBENCH8070/808
5CRO5SASSEMBLER(V21−2081−
JUN−82L                  
           DLKD    5TCKLN
2 3COO5TCKI 7                        
     ENDll:30:17  PAGE66 OXIMET;  MICROBENCH8080/8
085  CRO5S  ASSEMBLERfV21
−208  1−JUN−82SYMIIOL TAB
LE &へBSC3COOLL kl、:30:17  PAGE 67XF工L   
 0440        XFRPLS     0
Zllb
1 0 21 380E 00, P
TR to ER: DB O2 11:30:17 PAGE62 ;MAX 5LOPE, ,CH,1 iPI RIOD C0UNTER,INCREMEN
TED BY MUNCH, RESET BY LEV
EL3iFILTERDATE iMAX 5LOPE (CH, 11 OXIMET; MICROBENCH8070/808
5CRO5SASSEMBLER (V21-2081-
JUN-82L
DLKD 5TCKLN
2 3COO5TCKI 7
ENDll:30:17 PAGE66 OXIMET; MICROBENCH8080/8
085 CRO5S ASSEMBLERfV21
-208 1-JUN-82SYMIIOL TAB
LE & BSC3COOLL kl, :30:17 PAGE 67XF Engineering L
0440XFRPLS 0
Zllb

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は計器ハウジングおよび患者の指に対するセンサ
の接続状態を示す本発明の計器を示す斜視図、第2図は
本発明の回路を示す全体回路図、第3図はマイクロプロ
セッサの付近における回路を示す図、第4図は本発明の
読出し専用メモリー即ちROMの付近における回路図、
第5図は本発明の読出し専用メモリー即ちROMの付近
における回路図、第6図はメモリーの選択を示す回路図
、第7図は入出力の選択状態を示す回路図、第8図は本
発明のカウンタを示す回路図、第9図は12ビツトのデ
ィジタル/アナログ変換が行なわれるコンパレータ回路
を示す回路図、第10図は本発明のサンプル保持回路を
示す回路図、第11図は本発明のオフセット増幅器回路
を示す回路図、第12図は本発明の検出器を示す回路図
、第13図は発光ダイオードを付勢する出力を有するク
ロック回路の詳細図、第14図は検出器付近の、ダイオ
ードを付勢してこれをスイッチングするだめの回路の詳
細図、第15図は製造企業において、またその後現場に
おいて計器の完全な調整を可能にする計器の光の比率検
出器の調整のため使用される装置を示す図、および第1
6図はテストした酸素飽和度(S)に対する光の透過率
CR)を示すグラフである。 1・・・数値ディスプレイ、2〜5−・・回路選択ボタ
ン、6〜9・・・警報状態表示灯、10・・・制御つま
み、11・・・同期状態表示灯、12.・・ディジタル
指示メータ、13・・・0スイツチ、14・・・指% 
15・・・スピーカ、16・・・マイクロプロセッサ、
17・・・バス、18・・・ROM、 19・・・RA
M、20・・・LEDディスプレイ、21・・・選択ラ
ッチ、22・・・数値表示ラッチ% 24・・・制御装
置、26・・・ハウジング、27・・・リード線、28
・・・患者、29・・・検出器、30・−・発光ダイオ
ード、31・・・増幅器、32・・・発光ダイオード、
88・・・増幅器、36・・・バリア、38・・フォト
センサ、40・・・前置増幅器、41.42・・・増幅
器、43.44・・・位相検出器、45.46・・・低
域通過フィルタ、47,48・・・オフセント増幅器、
50・・・マルチプレクサ、52・・・コンパレータ。 54・・・ディラスタ/アナログ・コンバータ、57・
・・サンプル保持回路、60.61・・・電圧出力、7
0・・・クロック、100・・・マイクロプロセッサ。 102・・・クロック、103・・・アドレス・バス、
104・・・クリスタル、1o6・・・ROM% 10
7・・・ROM、108・・・ROM、115・・・出
力データ・バス、120.121・・・RAM、127
,128・・・バス、129.180・・・ポート、1
72・・・カウンタ、173・・・2進カウンタ、19
4・・・クロック分局器、201・・・増幅器、805
・・・コネクタ、307.309・・・トランジスタ、
360% 262・・・ラッチ、870・・・ラッチ、
371・・・電圧コンバータ、872,874・・・ア
ナログ・スイッチ、378・・・増幅器、400・・・
フィルタ、402・・・ロータ、401・・・電動機、
430.482・・・光パイプ、794〜799・・・
数値。 特許出願人  ネルコー・インコーホレーテッド(外4
名) 図面の浄書(内容に変更なし) FI6. 1 FIG、  II −〇 Flに、  9゜ )                 コFIG、  
/6゜ 手続補正書(方式) 昭和、げ年3月イ日 1、事件の表示 昭和は年 >iτダ願第 /6/’7?r号ノぐルス過
にホ5なftiチ 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和、Eす年 2月2J日(発
送日)Z補正の内容
FIG. 1 is a perspective view of the instrument of the present invention showing the instrument housing and the connection of the sensor to the patient's finger; FIG. 2 is an overall circuit diagram showing the circuit of the present invention; and FIG. 3 is the circuit in the vicinity of the microprocessor. FIG. 4 is a circuit diagram in the vicinity of the read-only memory, ie, ROM, of the present invention;
FIG. 5 is a circuit diagram in the vicinity of the read-only memory or ROM of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram showing memory selection, FIG. 7 is a circuit diagram showing input/output selection states, and FIG. 8 is a circuit diagram of the present invention. 9 is a circuit diagram showing a comparator circuit that performs 12-bit digital/analog conversion, FIG. 10 is a circuit diagram showing a sample holding circuit of the present invention, and FIG. 11 is a circuit diagram showing a sample holding circuit of the present invention. 12 is a circuit diagram showing a detector of the present invention; FIG. 13 is a detailed diagram of a clock circuit with an output for energizing a light emitting diode; FIG. Detailed diagram of the circuit for energizing and switching the diodes, Figure 15, used in the manufacturing company and later in the field for the adjustment of the meter's light ratio detector to allow complete adjustment of the meter. A diagram illustrating an apparatus to be used, and a first
Figure 6 is a graph showing the light transmittance (CR) versus the tested oxygen saturation (S). DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Numerical display, 2-5-... Circuit selection button, 6-9... Alarm status indicator light, 10... Control knob, 11... Synchronization status indicator light, 12. ...Digital indication meter, 13...0 switch, 14...finger %
15...Speaker, 16...Microprocessor,
17...Bus, 18...ROM, 19...RA
M, 20... LED display, 21... Selection latch, 22... Numerical display latch % 24... Control device, 26... Housing, 27... Lead wire, 28
...Patient, 29...Detector, 30...Light emitting diode, 31...Amplifier, 32...Light emitting diode,
88... Amplifier, 36... Barrier, 38... Photo sensor, 40... Preamplifier, 41.42... Amplifier, 43.44... Phase detector, 45.46... Low-pass filter, 47, 48...offcent amplifier,
50... Multiplexer, 52... Comparator. 54... Disaster/analog converter, 57...
...Sample holding circuit, 60.61...Voltage output, 7
0...Clock, 100...Microprocessor. 102... Clock, 103... Address bus,
104...Crystal, 1o6...ROM% 10
7...ROM, 108...ROM, 115...Output data bus, 120.121...RAM, 127
,128... Bus, 129.180... Port, 1
72...Counter, 173...Binary counter, 19
4... Clock divider, 201... Amplifier, 805
...Connector, 307.309...Transistor,
360% 262...Latch, 870...Latch,
371... Voltage converter, 872, 874... Analog switch, 378... Amplifier, 400...
Filter, 402... Rotor, 401... Electric motor,
430.482...Light pipe, 794-799...
Number. Patent applicant: Nelcor Inc.
Name) Engraving of drawings (no changes in content) FI6. 1 FIG, II -〇Fl, 9゜) coFIG,
/6゜Procedural amendment (method) Showa, ge, March 1, 2011, case description Showa is the year >iτ da petition No. /6/'7? R Nogurusu too ho 5 fti Chi 4, Agent 5, Date of amendment order Showa, February 2J, 2008 (shipment date) Contents of Z amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、人間の画質に対して赤色光および赤外線における順
次の光パルスを発射するための第1と第2の光源と、 前記第1と第2の光源から前記の人間の肉質を通過する
光の間接経路を有する前記光源の各々に対して感応する
少なくとも1つのセンサとを設け、前記光源の各々は、
時間に対して部分の−より小さγSデユーティ・サイク
ルを有し、前記センサは、各光源の前記デユーティ・サ
イクルの第1の部分において前記各光源からの間接光の
透過量を受取り、各光源の前記デユーティ・サイクルの
第2の部分において周囲光を受取り、 前記センナは増幅器に対して信号を出力し、該増幅器は
前記デユーティ・サイクルの第1の部分において前記の
受取った光源からの信号を処理し、前記デユーティ・サ
イクルの第2の部分において周囲光信号を処理し、 前記の増幅された信号の一方から増幅された信号の他方
を差し引くことにより前記の受取った光信号からノイズ
信号を除去する装置を設けることを特徴とするパルス酸
素濃度計。 2、各光源が四分の−のデユーティ・サイクルを有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパルス酸
素濃度計。 3、前記増幅器は正の入力と負の入力とを有し。 更に各光源のデユーティ・サイクルの第1の部分におい
て前記増幅器の入力の一方に切換え、各光源の前記デユ
ーティ・サイクルの第2の部分において前記増幅器の反
対の符号の入力に切換える装置を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のパルス酸素濃度計。 4、予め選択された波長の光を人間の肉質に対して出力
する少なくとも1つの光源と、 前記光源から前記の人間の肉質を通る間接経路を有する
前記光源の入力に隣接する前記人間の肉質に対してアド
レスされた少なくとも1つの光センサーと、 前記肉質に対する動脈の血液の流入による第1の期間に
おける光の吸収量の増加および動脈の血液の流出による
第2の期間における光の吸収量の減少を検出するため前
記光源により受取られる光の強さを連続的に監視する装
置と、 前記光の通過期間の一方において前記光源の光の出力強
度を調整して、前記の動脈の脈流中にお′いて前記光セ
ンサーに゛おける光の強−さを予め定めた範囲に維持す
る装置とを設けることを特徴とするパルス酸素濃度計。 5、人間の肉質に対してアドレスされたそれぞれ赤色光
と赤外線範囲における第1と第2の光源と、通過する間
接光を受取るだめ前記光源に隣接した前記人間の肉質に
対してアドレスされた少なくとも1つの光センサとを設
け、 前記光源からの光を検出し、て、前記第1の光源から第
1の信号と前記第2の光源から第2の信号とを順次出力
し、前記各光源は部分の−より短い時間の順次の交互の
デユーティ・サイクルを有し、以て前記光センサが最初
に前記人間の肉質を通過する前記第1の光源からの光を
サンプルし、然る後前記光源は前記人間の肉質を通過す
る周囲光を2番目にサンプルし、前記人間の肉質を通過
する前記第2の光源からの光を3番目にサンプルし、前
記人間の肉質を通過する周囲光を4番目にサンプルし、
前記センサの出力と接続された比較回路を設け、該比較
回路はディジタル/アナログ・コンバータの出力を前記
光源から受取った光に比較し、前記光信号の変化部分の
同信号の不変部分に対する比率を生、しる装置を設ける
ことを特徴とするパルス酸素濃度計。 6、前記比較回路の出力に対して接続された第1と第2
の増幅器を更に設け、該増幅器は前記比較回路の出力の
不変部分を構成するオフセット信号を受取り、かつ前記
オフセット信号を負の方向に増幅し、前記第1と第2の
増幅器はそれぞれ前記第1と第2の光信号を受取り、以
て前記第1と第2の増幅器め出力が光信号の変化部分を
構成し、前記第1と第2の増幅器の前記出力が不変部分
の実質部分を除去することを特徴とする特許請求の範囲
第5項記載のパルス酸素濃度計。 7、赤色光と赤外線における順次の光パルスを人間の肉
質に対して発射する第1と第2の光発射源と、該第1と
第2の光源から前記人間の肉質を通る間接光経路を有す
る前記各光源に応答するセンサとを設け、該センサは前
記各光源から増幅器に対して順次信号を出力し、光の吸
収状態をディジタル的に追跡する装置゛と、光の全透過
量に関する血液の流れの脈動成分による光の透過量の変
化を分割して血液の流れを決定するため各党の波長に対
する吸収の商を決定する装置と、前記各周波数における
光の透過量の各面と直接関連する比率を形成する装置と
、光の透諷量の比率を前記比率において実験的に決定し
た飽和量に適合させて飽和量の光学的決定を可能にする
装置とを設けることを特徴とする動脈の酸素飽和量を決
定するだめのパルス酸素濃度計。 8、光パルスを順次発光する第1と第2の光源と、該光
源により人間の肉質を通るよう透過された光を検出する
少なくとも1つのフォトセンサとを有スルハルス酸素濃
度計の較正のための装置において、前記光源に対して受
光端部およびフィルタの経路と重なる空間的間隔に対す
る発光端部において連絡する少なくとも1つの光経路と
、光を透過させる第1の光のパイプの出口から前記酸素
濃度計のフォトセンサに対して連絡する少なくとも1つ
の光経路と、前記パルスをエミュレートするため前記の
光のパイプ間の前記間隔を通る吸収処分を有するフィル
タを通過させる装置とを設けることを特徴とする計器。 9、前記フィルタが電動機のロータに対して取付けられ
て、前記光経路間の間隙内で回転すること、を特徴とす
る特許請求の範囲第8項記載の計器。 瓜 前記フィルタの前記回転運動の速度が変動するパル
ス速度をエミュレートするように調整可能であることを
特徴とする特許請求の範囲第8項記載の計器。
[Claims] 1. first and second light sources for emitting sequential light pulses in red light and infrared light to an image quality of a human being; at least one sensor sensitive to each of the light sources having an indirect path of light through the flesh, each of the light sources comprising:
having a duty cycle smaller than -γS of a portion with respect to time, the sensor receives the amount of indirect light transmission from each light source during a first portion of the duty cycle of each light source; receiving ambient light during a second portion of the duty cycle, the sensor outputting a signal to an amplifier, the amplifier processing the signal from the received light source during the first portion of the duty cycle; and processing the ambient light signal in a second portion of the duty cycle to remove noise signals from the received light signal by subtracting one of the amplified signals from the other of the amplified signals. A pulse oximeter characterized in that it is provided with a device. 2. The pulse oximeter of claim 1, wherein each light source has a duty cycle of -4. 3. The amplifier has a positive input and a negative input. further comprising means for switching to one of the inputs of the amplifier during a first portion of the duty cycle of each light source and to an input of the opposite sign of the amplifier during a second portion of the duty cycle of each light source. A pulse oximeter according to claim 1, characterized in that: 4. at least one light source outputting light of a preselected wavelength to the human flesh, and having an indirect path from the light source through the human flesh adjacent to the input of the light source; at least one optical sensor addressed to said fleshy substance; an increase in the amount of light absorbed in a first period due to the inflow of arterial blood to said fleshy body and a decrease in the amount of light absorbed in a second period due to the outflow of arterial blood to said fleshy substance; a device for continuously monitoring the intensity of light received by said light source for detecting said light source; and adjusting the light output intensity of said light source during one of said light transit periods to detect during said arterial pulsating flow. A pulse oximeter further comprising a device for maintaining the intensity of light at the optical sensor within a predetermined range. 5. first and second light sources in the red light and infrared ranges, respectively, addressed to human flesh and at least one adjacent to said light source for receiving passing indirect light; one optical sensor is provided, detects light from the light source, and sequentially outputs a first signal from the first light source and a second signal from the second light source, and each of the light sources -sequentially alternating duty cycles of shorter periods of time, such that the light sensor first samples light from the first light source passing through the human flesh, and then samples the light from the first light source passing through the human flesh; samples the ambient light that passes through the human flesh second, samples the light from the second light source that passes through the human flesh third, and samples the ambient light that passes through the human flesh fourth. sample,
A comparison circuit is provided connected to the output of the sensor, the comparison circuit comparing the output of the digital-to-analog converter to the light received from the light source and determining the ratio of the changing portion of the light signal to the unchanged portion of the same signal. A pulse oximeter characterized by being equipped with a oxidation device. 6. A first and a second circuit connected to the output of the comparison circuit.
further comprising an amplifier for receiving an offset signal constituting an invariant portion of the output of the comparator circuit and for amplifying the offset signal in the negative direction, each of the first and second amplifiers and a second optical signal, such that the outputs of the first and second amplifiers constitute a changing portion of the optical signal, and the outputs of the first and second amplifiers eliminate a substantial portion of the unchanged portion. The pulse oximeter according to claim 5, characterized in that: 7. first and second light emission sources for emitting sequential light pulses in red light and infrared light into the human flesh, and an indirect light path from the first and second light sources through the human flesh; a sensor responsive to each of the light sources, the sensor sequentially outputs a signal from each light source to an amplifier, and a device for digitally tracking the state of light absorption; and a device for digitally tracking the state of absorption of light; A device that determines the absorption quotient for each wavelength in order to determine the flow of blood by dividing the change in the amount of light transmitted due to the pulsating component of the flow, and a device that is directly related to each aspect of the amount of light transmitted at each frequency. and a device that allows optical determination of the saturation amount by adapting the ratio of the amount of light transmission to the saturation amount experimentally determined in the ratio. Pulse oximeter to determine oxygen saturation. 8. for calibrating a Sulhars oximeter comprising first and second light sources that sequentially emit pulses of light and at least one photosensor that detects light transmitted through human flesh by the light sources; In the apparatus, at least one light path communicates with the light source at a light receiving end and a light emitting end with respect to a spatial interval overlapping the path of the filter, and a first light pipe for transmitting light from the outlet to the oxygen concentration. at least one light path in communication with a photosensor of the meter, and a device for passing said light through said spacing between said pipes to a filter having an absorption disposition to emulate said pulses. Instrument to do. 9. The instrument of claim 8, wherein said filter is mounted to a rotor of an electric motor and rotates within a gap between said optical paths. 9. An instrument as claimed in claim 8, characterized in that the speed of said rotational movement of said filter is adjustable to emulate a varying pulse rate.
JP58161785A 1982-09-02 1983-09-02 Pulse oxygen densitometer Pending JPS59160445A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6429739A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Terumo Corp Hemoglobin concentration measuring instrument
JPS6429738A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Terumo Corp Instrument for measuring degree of saturation of oxygen
JPH01259840A (en) * 1987-12-02 1989-10-17 Boc Group Inc:The Blood monitor apparatus and method for correcting dark current of amplifier input

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6429739A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Terumo Corp Hemoglobin concentration measuring instrument
JPS6429738A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Terumo Corp Instrument for measuring degree of saturation of oxygen
JPH01259840A (en) * 1987-12-02 1989-10-17 Boc Group Inc:The Blood monitor apparatus and method for correcting dark current of amplifier input

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