JPS62500843A - Optical pulse detection method and device - Google Patents

Optical pulse detection method and device

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JPS62500843A
JPS62500843A JP50205286A JP50205286A JPS62500843A JP S62500843 A JPS62500843 A JP S62500843A JP 50205286 A JP50205286 A JP 50205286A JP 50205286 A JP50205286 A JP 50205286A JP S62500843 A JPS62500843 A JP S62500843A
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ネルカ− インコ−ポレイテツド
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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】 光学パルスの検知方法および装置 この発明は非侵襲性のパルス酸素濃度計測法、殊に血液成分の光電気的測定の改 良方法および装置に関する。[Detailed description of the invention] Optical pulse detection method and device This invention is an improvement in non-invasive pulse oximetry, particularly in the photoelectric measurement of blood components. Concerning a good method and apparatus.

発明の技術的背景 非侵襲性光電気パルスによる酸素濃度計測法は、米国特許第4,407.290 号1間第4,266.554号、同第4,086,915号、同第3.9913 .550号1同第3,704.706号公報、1984年3月13日付公告の欧 州特許願第102.816号公報、1984年4月4日付公告欧州特許願第10 4.772号公報並びに1984年、を月4日付公告欧州特許願第104,77 1号公報にそれぞれ記載されている。Technical background of the invention A method for measuring oxygen concentration using non-invasive photoelectric pulses is described in U.S. Patent No. 4,407.290. No. 1 No. 4,266.554, No. 4,086,915, No. 3.9913 .. 550 No. 3,704.706, published on March 13, 1984 State Patent Application No. 102.816, European Patent Application No. 10, published April 4, 1984 4.772 and European Patent Application No. 104,77 published on April 4, 1984. Each is described in Publication No. 1.

パルス酸素濃度測定計は、米国、カルフォルニア州、ヘイワード所在のネルカー インコーポレイテッドにより市販され、例えば、パルス酸素濃度測定計モデルj l−100として知られている。The pulse oximeter is manufactured by Nelcar, Hayward, California, USA. For example, the pulse oximeter model J It is known as l-100.

パルス酸素濃度測定計は、一般的に患者の動脈血液中のヘモグロビンの血液酸素 飽和状感にだけ限定されず肉組織に供給する各血液脈拍量並びに各心拍に対応す る血液脈拍の速度等を含む多くの血流特性を測定し、且つこれを表示する。酸素 濃度測定計は、白液が潅流する組織、例えば、指、耳、鼻中隔ないしは!llI 皮等の人体細胞または動物体組織中に光を透過さ仕て組織中の光の吸収量を光電 気的に感知する。吸収された光量は、測定される血液成分量を計算するのに使用 される。A pulse oximeter typically measures blood oxygen and hemoglobin in a patient's arterial blood. It is not limited only to the feeling of saturation, but also corresponds to the amount of blood pulse supplied to the flesh tissue and each heartbeat. It measures and displays many blood flow characteristics, including blood pulse velocity. oxygen The densitometer measures the tissues perfused with white fluid, such as fingers, ears, nasal septum or! llI Light is transmitted through human cells such as skin or animal tissues, and the amount of light absorbed by the tissue is measured by photoelectric sense it emotionally. The amount of light absorbed is used to calculate the amount of blood component measured be done.

組織内を通過した光は、一つもしくはそれ以上の波長として選択され、この波長 は血液により吸収されて血液中に存在する血液成分9を表示する。組織中を透過 される光量は、組織中の血液成分qの変化、並びに関連する光吸収率によって変 化する0例えば、ネルカーN−100型パルスr!I素1度測定計は、ヘモグロ ビンの酸素飽和状態を2つの発光ダイオードを使用して測定し、このうち1つの 発光ダイオードは赤光範囲内で約660nmの単一周波数を有し、他の発光ダイ オードは赤外範囲内で約925nmの単一周波数を有する。前記2つの発光グイ オートは、4−ステートクロックにより交互に照射され、これにより入射光が指 先内を透過し、検出光すなわち透過光は単一の光検出器により検出される。クロ ックは高ストローブ率、例えば、毎秒2000サイクルを利用して他の光源から 容易に識別できるようにする。光検出器の電流は、赤透過光および赤外透過光の 双方に応答して連続し7て変化し、次いで増幅され旦つ2−チャンネル同期検出 器により分離される。この場合、1つのチャンフルは、赤光波形を処理し、他の チャンネルは赤夕!波形を処理する0分離された信号は、濾過されてストローブ 周波数、電気ノイズ並びに周囲)・イズを除去し、次いでアナログ−ディジタル 変換器rAIl)C4により計数化する。先に述べたjIAす、入射光または透 過光は光ダイオードまたは他の光源により発生される光であり、周囲光すなわち 外部光とは区別される。The light that passes through the tissue is selected to have one or more wavelengths. indicates the blood components 9 that are absorbed by the blood and present in the blood. Penetrates throughout the tissue The amount of light emitted varies depending on changes in blood components q in the tissue and the associated light absorption rate. For example, Nelcar N-100 type pulse r! I element 1 degree measuring meter is a hemoglobin The oxygen saturation of the bottle is measured using two light emitting diodes, one of which Light emitting diodes have a single frequency of about 660 nm in the red light range, unlike other light emitting diodes. The ord has a single frequency in the infrared range of about 925 nm. The two light emitting gui Auto is illuminated alternately by a 4-state clock, which allows the incident light to The detection light, that is, the transmitted light, is detected by a single photodetector. Black lights from other light sources using high strobe rates, e.g. 2000 cycles per second. Be easily identifiable. The photodetector current is 2-channel synchronous detection separated by a container. In this case, one chamfer processes the red light waveform and the other The channel is Red Sun! Processing the waveform The 0 separated signal is filtered and strobed frequency, electrical noise and ambient) noise, then analog-to-digital Converter rAIl)C4 counts. The above-mentioned jIA, incident light or transmitted light Transillumination is the light produced by a photodiode or other light source and is Distinguished from external light.

光源の強度を調整して患者の皮膚の色、肉厚1毛髪、血液。Adjust the intensity of the light source to adjust the patient's skin color, thickness, hair, and blood.

その他の変化要素の変化に対応することができる。従って、透過光は変化要素、 殊に@脈血液パルスまたは拍動成分によって変調され、光信号とし2て照合され る。光信号の計数表示は、ディジタル光信号として照合される。拍動成分に屈す るディジタル光信号の部分は、光パルスに標識付される。It is possible to respond to changes in other changing factors. Therefore, the transmitted light is a variable element, In particular, it is modulated by @pulse blood pulses or pulsatile components and collated as an optical signal2. Ru. The count representation of the optical signal is collated as a digital optical signal. succumb to the pulsating component The portion of the digital optical signal that is used is labeled into the optical pulse.

ディジタル光信号は、ネルカーN too型パルス酸素9m度計のマイクロプロ セッサにより処理されて個々の光パルスを特定し、赤外光波長により表示された パルスと比較して赤光波長により表示した場合の最大及び最少のバルスレヘルの 割合からrlil鉤素状態を計算する。The digital optical signal is transmitted from the microproducer of a Nelker Ntoo type pulse oxygen 9m meter. processed by a processor to identify individual light pulses and displayed by infrared light wavelengths. Maximum and minimum pulse level when expressed by red light wavelength compared to pulse Calculate the rlil hook state from the ratio.

光信号情報を処理して翻訳する別のいくつかの方法は、先に引用した特許公報お よび出願公報に記載されている。Several other methods of processing and translating optical signal information are described in the patent publications and publications cited above. and the application publication.

非(シ襲性パルス酸素A度測定計に付随する問題は、光学的に専用されたパルス 数が不規則変化要素となって動作人為構造等を含む血流特性の検知に干渉するこ とである。動作人為tM偕は、酸素濃度測定計の惑知部に近接する患者の筋肉運 動、例えば、酸素濃度測定計の懸知部が取りつけられた患者の指。A problem with non-invasive pulse oximeters is that optically dedicated pulse oximeters The number may become an irregularly changing element and interfere with the detection of blood flow characteristics, including motion artifacts. That is. Motion artifact tM is the movement of the patient's muscles near the sensing part of the oximeter. movement, for example, the patient's finger to which the sensing part of the oximeter is attached.

耳またはその他の体部分により生成されて動脈血流により発生するパルスに類似 する仮性パルスを発生させる。次いで、これらの仮性パルスは酸素濃度測定計を 付勢して人為構造波形を処理し、誤情報を提供する。この問題は、特に乳児、胎 児または監視中に静止しない患者にとって重要である。Similar to the pulses produced by the ear or other body parts and caused by arterial blood flow generates a false pulse. These false pulses are then sent to an oximeter. Energize to process artifact waveforms and provide false information. This problem is particularly important for infants and important for infants or patients who do not remain still during monitoring.

更に別の問題は、患者が衰弱してパルス強さが極めて弱い条件下に発生する。光 情報を連続して処理するに際し、真の拍動成分を人為構造パルスおよびノイズか ら識別することはノイズ率に対する低い信号に帰因して困難である。光信号の拍 動成分を検知する信頼性が不足するため、血液成分を計算するのに必要な情報が 欠落する。Yet another problem occurs under conditions where the patient is debilitated and the pulse strength is very low. light When processing information continuously, the true pulsatile component is separated from artificial pulses and noise. It is difficult to distinguish between them due to the low signal to noise ratio. light signal beat Due to the lack of reliability in detecting blood components, the information needed to calculate blood components is not available. Missing.

電気的心?i勃は、心拍と同時に発生し且つ外部的に監視することができ1.シ かも心電図波形として特性化されることが知られている。心電図波形は、当業者 に知られているように電気的心鼓動に対応する衿数の成分を持ったlIコ成波形 から成る。Electric heart? Erections occur simultaneously with heartbeats and can be monitored externally: 1. S It is also known that it can be characterized as an electrocardiogram waveform. The electrocardiogram waveform can be determined by a person skilled in the art. As is known from Consists of.

QR3成分は心室の収縮に関連する。QR3成分のR波形部分は、一般的に最高 勾配波形であり、最大振幅と傾斜とを有し、心臓欠陥の動作の立ち上がりを表示 するのに利用される。動脈血液パルスは、機械的に流動し、体内の任怠の場所で 発生ずるそのパルスは設定可能な時間により電気的心鼓動のR波形に連続する0 例えば、グツドリン埠による「産f4及び婦人科」第39巻、第2号、1972 年2月発行の「胎児及び新生児の収縮時間」によれば、胎児の頭皮パルスは心電 図のR波形より0.03ないし0.04遅延することが発表されており、同様の 事実は米国特許第3,734.086号公報に記載されている。The QR3 component is related to ventricular contraction. The R waveform part of the QR3 component is generally the highest Gradient waveform, with maximum amplitude and slope, indicating the onset of heart defect motion used to do. Arterial blood pulses are mechanically flowing and flowing at neglected locations in the body. The pulses generated are continuous to the R waveform of the electrical heartbeat by a configurable time. For example, "Obstetrics F4 and Gynecology" by Gutudrin Bu, Vol. 39, No. 2, 1972. According to "Fetal and Neonatal Contraction Time" published in February 2017, the fetal scalp pulse is It has been announced that there will be a delay of 0.03 to 0.04 from the R waveform in the figure, and similar The facts are described in US Pat. No. 3,734,086.

従って、この発明の目的は光信号の脈拍成分を検知して血液成分量とパルス数と を測定する改良された方法および装置を提供するにあり、その具体的手段として 患者の心鼓動、好ましくは、心電図波形の形で電気的に検出されたものをオキシ メータ動作に組み込むことにより人為構造およびノイズ率に対する低い信号によ って引き起こされる問題を解決すると共にオキシノ:りの操作を簡易化し改善す る。Therefore, the purpose of this invention is to detect the pulse component of the optical signal and calculate the amount of blood components and the number of pulses. The purpose of the present invention is to provide an improved method and apparatus for measuring the Oxygenate the patient's heartbeat, preferably electrically detected in the form of an electrocardiogram waveform. Low signal to artifact and noise rate by incorporating into meter operation In addition to solving the problems caused by Ru.

この発明の別の目的は、光パルスの捕捉予定時間内に発生するディジタル光信号 のみを解析し、その信号部からの情報を利用して血液成分量を計算するオキシメ ータを提供するにある。これによりオキシメータが動脈血液の脈拍成分を含む光 学波形だけを処理して仮性パルスを処理し7ない可能性が増大する。Another object of the present invention is to detect a digital optical signal generated within a scheduled acquisition time of an optical pulse. An oxidant that analyzes only the blood and calculates the amount of blood components using information from the signal part. Provide data. This allows the oximeter to detect light containing the pulse component of arterial blood. This increases the possibility that only the optical waveform is processed and the false pulses are not processed.

この発明の史に別の目的は、パルスオキシメータを不規則な心拍を持った患者の 監視に使用し、心電図情報、殊にR波形成分を利用して動脈パルスが発生ずる時 間を千1j別し、更にこの時間内にディジタル光信号波形を処理して所望の測定 を行うことにある。Another purpose in the history of this invention was to use a pulse oximeter to treat patients with irregular heartbeats. Used for monitoring, when an arterial pulse is generated using electrocardiogram information, especially the R waveform component. The digital optical signal waveform is further processed within this time to perform the desired measurement. The goal is to do the following.

この発明の他の目的は、ディジタル光信号からオキシメータによりIl+定され たパルス数情報を心電図により測定された心パルス数に相関させることにある。Another object of the invention is to determine Il+ by an oximeter from a digital optical signal. The purpose of the present invention is to correlate the pulse number information obtained with the number of cardiac pulses measured by an electrocardiogram.

この相関作用により、心電図と光パルスとの間の時間関係の測定が可能となり、 これは特に光信号が脆弱な場合や胎児の心パルス数が重要で通常監視される重要 標識である出産室において有利である。This correlation allows the measurement of the time relationship between the electrocardiogram and the light pulse, This is particularly important when the optical signal is weak and the fetal heart pulse rate is important and is usually monitored. Advantageous in the birthing room, which is a sign.

更に、この発明の別の目的は、光信号と心電図の双方から心パルス数の冗長測定 を行うことにより信号の一方が喪失された場合でも、更に連続して患者の監視を 行うことにある。Furthermore, another object of the present invention is to provide redundant measurement of the number of cardiac pulses from both optical signals and electrocardiograms. This allows continuous patient monitoring even if one of the signals is lost. It's about doing.

また、この発明の他の目的は、心電図測定に使用する極性?ili (X回路を 設けて心電図波形の極性をリード線を調整する手段を用いることなく上下均一に することにある。Also, is the other purpose of this invention the polarity used for electrocardiogram measurement? ili (X circuit The polarity of the electrocardiogram waveform can be made uniform from top to bottom without the need to adjust the lead wires. It's about doing.

発明の概要 この発明は、外科手術、生命の医学的危険状態並びに出産時に使用されるパルス オキシメータの精度および信頼性を増大させることにあり、その手段として患者 の心鼓動を測定してこれを患者の血流と相関させることにあり、一層正確な計算 を行い且つ酸素飽和状態およびパルス数を含む生命に関係する情報を測定する。Summary of the invention This invention is useful for pulses used in surgical procedures, life-threatening medical situations, and childbirth. The goal is to increase the accuracy and reliability of oximeters and to The goal is to measure the patient's heartbeat and correlate this with the patient's blood flow, allowing for more accurate calculations. and measure vital information including oxygen saturation and pulse rate.

一つの実施例において、相関動作は自動的相関技術を利用して行われ、個々の波 形に含まれる時間情報を高めると共に一つの波形と他の波形の時間的関係を測定 する。In one embodiment, the correlation operation is performed using automatic correlation techniques to Enhances the temporal information contained in shapes and measures the temporal relationship between one waveform and another waveform do.

好適な実施例において、前記方法は、心臓欠陥動作の発生を心電図信号を測定す ることにより動脈パルスの1ff11定と相関させ、心電図信号のR波形部分の 発生を検知し、光パルスがR波形に後続する時間遅れを測定し、R波形と後続す る光血液パルスとの間の測定された時間遅れを利用して波形分析のための真のm 11夜パルスが発生する時のみ動脈血液流を+11別する。この方法は、更に心 電図信号、光パルスないしは双方にもとづき?、?fの心パルス数を測定する手 段を含む。In a preferred embodiment, the method includes measuring an electrocardiogram signal to determine the occurrence of cardiac defective behavior. By correlating with the 1ff11 constant of the arterial pulse, Detect the occurrence, measure the time delay in which the optical pulse follows the R waveform, and measure the time delay in which the optical pulse follows the R waveform. The measured time delay between the optical blood pulse and the true m Arterial blood flow is divided by +11 only when the 11-night pulse occurs. This method is even more Based on electrographic signals, optical pulses or both? ,? Hand measuring f heart pulse rate Including steps.

好適な実施例において、この発明の方法と装置は米国カリフォルニア州へイワー ド所在の不ルカーインコーボレ・イテノトの製造販売にかかるモデルN−100 型パルスオキシメータを使用するこ上を−特徴とする。改良された方法によれば 、オキシメータは別のパラメータと合せて患者のディジタル光信号波形をより効 果的に分析することを可能とする。発明に係る装置は、心鼓動検出装置と、ネル カーN−100型パルスオキシメータのパルスオキシメータ機能並びにオキシメ ータと6鼓動情報とを制御処理するためのラフ1−ウニ1と、メモリーとを組み 込んだマイクロプロセッサ装置との組み合せからなる。別の入力信号をオキシメ ータの多重チャンネルおよびディジタルステータス人カラ、チに加えて入力信号 を心鼓動検出エレクトロニクスから受信する。更に、改良されたオキシメータは 、検出された心鼓動波形を光信号と同時に且つ独立して処理し、双方の波形をデ ィジタル信号に変換してN−100型オキシメータの信号処理成分により信号処 理する。In a preferred embodiment, the method and apparatus of the invention are located in California, USA. Model N-100 manufactured and sold by Furukar Inkobore Itenoto, located in -Features the use of a type pulse oximeter. According to the improved method , the oximeter uses the patient's digital optical signal waveform in conjunction with other parameters to make it more effective. This allows for effective analysis. The device according to the invention includes a heartbeat detection device and a Pulse oximeter function and oximeter of Kerr N-100 type pulse oximeter Rough 1-Uni 1 and memory are combined to control and process the data and 6 heartbeat information. It consists of a combination of an integrated microprocessor device. Another input signal Multi-channel and digital status of data, input signals in addition to input signals is received from the heartbeat detection electronics. Furthermore, the improved oximeter , the detected heartbeat waveform is processed simultaneously and independently with the optical signal, and both waveforms are digitalized. The signal is converted to a digital signal and processed by the signal processing component of the N-100 oximeter. Understand.

心鼓動パラメータは、常法によりまた新規な方法により作成することができ、心 電図信号等を含む闇囲動脈パルスや、超音波、心弾勤図、加速計、核磁気共鳴計 、電気インピーダンス技術等から独立して心鼓動を測定することができる。心鼓 動パラメータおよび関連する電気回路機構に基礎的に必要とされることは、オキ シメータの信号処理により使用されるそれぞれの心拍に応答して同一性を砿認で き、かつ検出可能な信号を得ることである。Heart beat parameters can be generated by conventional methods and by novel methods, Dark artery pulse including electrogram signals, ultrasound, ballistocardiogram, accelerometer, nuclear magnetic resonance meter , the heartbeat can be measured independently from electrical impedance techniques, etc. heartbeat The fundamental requirements for dynamic parameters and associated electrical circuitry are Symmeter signal processing is used to ensure identity in response to each heartbeat. The objective is to obtain a signal that can be detected and detected.

好適な実施例において、心鼓動パラメータを電子心パルス)金山電気回路機構に より心電図信号の形で検出し、これをオキシメータから電気的に分離された計装 増幅器に通過させ、更にシステムエレクトロニクスにより心電図信号から導出さ れた多数の波形を形成する。増幅器は、原の心電図情報を差動的に増幅し、反転 させ、更に共通ずるモード信号を患者に帰還させて患者の共通モード電圧を打ち 消し、増幅し且つ交2aを信号に結合して直流(オフセント)電圧成分を除去し 、信号を濾過して不必要な周波数、例えば、0.051−1 z以下の周波数を 除去し、緩衝し、次いで心電図信号をシステムエレクトロニクスに連結する。こ の連結は、例えば、適切な電気回路機構を有する変成器を通って伝送信号の振幅 を変調するかまたは光学的に結合された分離遮断機により行う。In a preferred embodiment, the heartbeat parameters (electronic heart pulse) are transferred to the Kanayama electrical circuitry. instrumentation that detects the ECG signal in the form of an electrocardiogram and electrically separates it from the oximeter. passed through an amplifier and further derived from the electrocardiogram signal by system electronics. This creates a large number of waveforms. The amplifier differentially amplifies and inverts the original ECG information. and then returns the common mode signal to the patient to strike the patient's common mode voltage. quench, amplify, and combine AC 2a into the signal to remove the DC (off-cent) voltage component. , filter the signal to remove unnecessary frequencies, e.g. frequencies below 0.051-1z. remove, buffer, and then couple the electrocardiogram signal to system electronics. child The coupling of the amplitude of the signal transmitted through a transformer with suitable electrical circuitry, e.g. modulation or by optically coupled isolation circuit breakers.

システムエレクトロニクスは、連結信号を復調し必要に応じて信号を増幅してこ れを自動利得制御(AGC)増幅器に供給して心電図信号出力を所定の範囲内に 保持する。この場合、実際の心電図信号の強度は、患者によりまたリード線の配 置位置により変化することがある。The system electronics demodulates the concatenated signal and amplifies the signal if necessary. is supplied to an automatic gain control (AGC) amplifier to keep the ECG signal output within a predetermined range. Hold. In this case, the actual ECG signal strength will vary depending on the patient and lead configuration. It may change depending on the location.

好適な実施例において、AGC増幅器の出力は、極性補償回路を介して加えられ 、波形の極性を変化させて予め選択された一ヒ昇極性または下降極性を得る。こ の場合、リード線を切り換えたり患者を取り扱う必要はない。このことは生命の 危篤状態において有利である。蓋し、このような場合心電図リード線の不適切な 接続により心パルス数の適切な検知と光パルスとの相関が不可能となり、胎児患 者の場合り−l腺の使用および再使用が望まれないからである。In a preferred embodiment, the output of the AGC amplifier is applied via a polarity compensation circuit. , the polarity of the waveform is changed to obtain a preselected rising or falling polarity. child There is no need to switch leads or handle the patient. This is life's Useful in critical situations. Lid and in such cases improperly connect the ECG leads. The connection precludes proper detection of heart pulse rate and correlation with light pulses, which may result in fetal harm. This is because, in some cases, the use and reuse of the gland is undesirable.

診断心電図として導出された信号は電気約8鼓動のアナログとして表示され、ア ナログ装置例えばブラウン管やヂャート記録計のようなアナログ装置上に表示で きる。診断心電図信号は、濾過されて心電図波形のR波として選択され、交流結 合して直流成分を除去する。得られた信号は、濾過心電図信号である。The signal derived as a diagnostic electrocardiogram is displayed as an analog of approximately 8 electrical beats and is Analog DevicesCan be displayed on analog devices such as cathode ray tubes and chart recorders. Wear. The diagnostic ECG signal is filtered and selected as the R wave of the ECG waveform and together to remove the DC component. The resulting signal is a filtered electrocardiogram signal.

濾過心電図信号を処理してR波の発生の場合、これによりディジタルパルスが発 生するのを検知し、次いで濾過心電図信号をオキシメータに送供し、R波が発生 したことを表示する。In the case of R-wave generation by processing the filtered ECG signal, this generates a digital pulse. It then sends a filtered ECG signal to the oximeter, which generates an R wave. Display what has been done.

オキシメータの機能はこの明3■苫で説明する場合を除き概ね変化しない。マイ クロプロセッサは、双極駆動電流を2 f!!1の発光ダイオードに加え、これ により正電流パルスが赤外発光グイオートを駆動し、負電流パルスは赤発光ダイ オードを駆動する。電流の大きさは、マイクロプロセッサにより調節されて患者 の体細胞の変化の算出を助成する。発光ダイオードによる発光は、単−光検出器 好ましくは光ダイオードにより検出され、この光ダイオードは検出された透過光 量に比例する電流を発生させる。光電流は、電流−電圧変換器により増幅するこ とができる。得られた電圧は、マイクロプロセッサの制御下にシステムエレクト ロニクスにより処理されて動脈パルスを分析検出し、パルス周期数に関する経歴 、パルス形状並びに酸素飽和状態を引き出す。オキシメータは、検出されたパル スをパルス経歴と比較することにより検出されたパルスが動脈パルスに対応する ものとして受諾可能かどうかを決定する。受諾されるためには、検出されたパル スは、所望の信頼度に従い所定の基準を満たす必要がある。次いで、血液成分の 測定が、受諾されたパルスに基づいてi〒われる。The functions of the oximeter generally remain unchanged except as explained in this section. My The microprocessor has a bipolar drive current of 2 f! ! In addition to light emitting diode 1, this The positive current pulse drives the infrared light emitting diode, and the negative current pulse drives the red light emitting diode. Drive the ord. The magnitude of the current is adjusted by the microprocessor to Assists in calculating changes in somatic cells. The light emitted by the light emitting diode is detected by a single photodetector. Preferably, the photodiode detects the detected transmitted light. Generates a current proportional to the amount. The photocurrent can be amplified by a current-to-voltage converter. I can do it. The resulting voltage is then transferred to the system elect under the control of the microprocessor. Analyzes and detects the arterial pulse which is processed by Ronics and history regarding the number of pulse periods , elicit the pulse shape as well as the oxygen saturation state. The oximeter detects the detected pulse The detected pulse corresponds to an arterial pulse by comparing the pulse history with the pulse history. determine whether it is acceptable as such. To be accepted, the detected pulse must be The device must meet certain criteria according to the desired degree of reliability. Next, blood components Measurements are taken based on the accepted pulses.

この発明にかかる改良された方法および装置によ十1.ば、電子心パルス検出電 気回路機構からの心iハ図信号は、アナログ−ディジタル変換器およびN−10 0型パルスオキシメータのディジタル処理電気回路機構を使用して処理されて心 電図信号の極性、リズムおよび大きさを測定する。この測定に当り、マイクロブ ロセ、すは診断心電図、濾過心電図信号ないしはそれらの双方をディジタル心電 図信号に変換してディジタル心電図信号を解析し、心電図信号の大きさおよび極 性を測定し、さらに自動利得制御増幅器および極性補償回路を調節する。According to the improved method and apparatus according to the present invention, 1. For example, electronic heart pulse detection voltage The cardiac signal from the heart circuit is transferred to an analog-to-digital converter and an N-10 The heart is processed using the Type 0 pulse oximeter's digital processing electronics. Measures the polarity, rhythm and magnitude of electrogram signals. For this measurement, microb Digital electrocardiograms can be used to convert diagnostic electrocardiograms, filtered electrocardiogram signals, or both. Analyze the digital electrocardiogram signal by converting it into an electrocardiogram signal and adjust the automatic gain control amplifier and polarity compensation circuit.

この発明の好適な実施例において、マイクロプロセッサは統合方式で動作して心 電図波形および光学パルス信号から情報を引き出し、且つ比較する。マイクロプ ロセッサは、最初に独立して時限を測定し、この時限の間に光パルスがR波に後 続し、これを複数のパルスと平均化させ、さらに独立してそれぞれの波形に対し パルス数を計算し、光パルス数および心電図パルス数を比較する。これにより電 気約6パルスおよび動脈血流波形の解析の信頼性が確保される。In a preferred embodiment of the invention, the microprocessor operates in an integrated manner to Deriving and comparing information from electrographic waveforms and optical pulse signals. Microp The processor first independently measures a time period during which the optical pulse becomes an R-wave. This is then averaged with multiple pulses, and then independently calculated for each waveform. Calculate the number of pulses and compare the number of light pulses and the number of electrocardiogram pulses. This allows electricity to The reliability of the analysis of approximately 6 pulses and arterial blood flow waveforms is ensured.

光パルス信号に対する予め設定された基準は、例えば、パルスの発生が予期され る場合のパルスの予期された大きさと、検出された光パルスの赤光と赤外光との 予期された比率とを含む、この予め設定された基準は、パルス経歴を作成するこ とにより、予め選択できるかまたは設定できる。パルス経歴は最新の若干のパル スからなり、例えば後入れ先出しスタックメモリ内に4個のパルスからなり、こ のメモリはデータを最終の41[1の受諾された検出光学パルスに対して自動的 に記憶する。A preset criterion for an optical pulse signal may be, for example, when a pulse is expected to occur. The expected magnitude of the pulse and the red and infrared light pulses detected This preset criteria, including the expected ratio, is used to create a pulse history. can be preselected or set depending on the Pulse history shows some of the latest pulses For example, it consists of four pulses in a last-in, first-out stack memory; The memory automatically stores the data for the last 41[1] accepted detection optical pulses. to be memorized.

改良されたオキシメータは、R波と光学パルスとの間において測定された時間遅 れを利用してR波の発生に1&続して真の動脈パルスに対応する光学パルスを検 出する可能性が高い時に時間窓を測定する0時間窓は、別の使用される基準を設 定して検出されたパルスを光学パルスとして受諾するかまたは拒絶する。検出さ れたパルスで時間窓に圧さないものは、拒絶され血液成分量を計算するのに使用 されない、同様に、これらの)巨砲されたパルスは通常パルス経歴の一部を構成 しない、しかしながら、約31[1のパルス期間に対する時間窓内でパルスが受 諾できるものがない場合、通常は拒絶される時間窓内のパルスが受諾される。こ れは後に説明する様に、予め設定された光学パルス基準を変えることにより達成 できる。The improved oximeter uses a measured time delay between the R-wave and the optical pulse. Using this, we can detect the optical pulse that corresponds to the true arterial pulse following the generation of the R wave. The 0-time window, which measures the time window when there is a high probability of and accept or reject the detected pulse as an optical pulse. detected Pulses that do not fall within the time window are rejected and used to calculate blood component amounts. (similarly, these cannon pulses usually form part of the pulse history) However, if the pulse is received within a time window for a pulse period of approximately 31[1] If none are acceptable, pulses within the time window that would normally be rejected are accepted. child This is achieved by changing the preset optical pulse criteria, as explained later. can.

マイクロプロセッサを調節することにより光学信号が高品質で容易に検知される 場合、検出パルスとパルス経歴との比較的高い相関を要求することができ、この 結果検出されたパルスは光学パルスとして受諾される。これにより高い信頼性を もった測定が可能となる。これに対し、光学信号が低質である場合、相関の必要 性は低下し、測定は低い信頼性のものとなる。この信頼性の要素は、光信号の拍 動変化または光パルス信号の相対強度に従って関節することができる。Optical signals are easily detected with high quality by adjusting the microprocessor In some cases, a relatively high correlation between the detected pulse and the pulse history can be required; The resulting detected pulse is accepted as an optical pulse. This ensures high reliability. This enables accurate measurements. In contrast, if the optical signal is of poor quality, the need for correlation performance is reduced and measurements are less reliable. This element of reliability depends on the frequency of the optical signal. It can be articulated according to dynamic changes or the relative strength of the light pulse signal.

低劣な基準により特定された期間の時間窓内、例えば、10秒以内に受諾可能な 光学パルスを検出することができない場合、マイクロプロセッサが最初の処理位 置にijf帰して心電図R波と受諾可能な光学パルスとの関係を再設定する。acceptable within a time window of a period specified by inferior criteria, e.g. within 10 seconds; If the optical pulse cannot be detected, the microprocessor will ijf to reset the relationship between the electrocardiogram R wave and an acceptable optical pulse.

統合方式において、改良されたオキシメータは血液成分量を設定された時間窓内 のみで検知されたディジタル光学信号の量から計算することができる。かくして 、時間窓は人為構造またはノイズにより発生した全ての仮性パルスの処理を低減 するのに使用することができる。これにより心電図情報の統合が信頼しうる酸素 飽和状態の測定を行うことを確実にする。In an integrated manner, the improved oximeter measures blood component levels within a set time window. can only be calculated from the amount of digital optical signal detected. Thus , the time window reduces the processing of any spurious pulses caused by artifacts or noise It can be used to. This allows the integration of ECG information to provide reliable oxygen Ensure that saturation measurements are taken.

心鼓動と光学信号との総合測定の利点は、オキシメータが光学パルスをその発生 を予期して検知するのを表示することにある。心電図信号を使用する一つの利点 は、R波と動脈パルスとの関係を規定しうろことにあり、これにより心鼓動の規 則性または不規則性を確認することができ、さらに、例えば、酸素飽和状態の測 定が血流の脈拍成分に基づいて確実にしかも正確に行われる。The advantage of integrated measurement of heartbeat and optical signals is that the oximeter uses optical pulses to generate The goal is to anticipate and detect. One advantage of using ECG signals The purpose of this is to define the relationship between the R wave and the arterial pulse, thereby regulating the heartbeat. Regularity or irregularity can be checked and, for example, oxygen saturation can be measured. The determination is made reliably and accurately based on the pulse component of blood flow.

さらに、別の利点は、心電図信号または光学信号のいづれか一方が欠落した場合 、オキシメータが非統合方式に復帰することができ、これにより心電図信号と光 学信号とを独立して処理できる。非欠落信号は、連続して生命に関する情報を洪 、袷し、特に重要なことは信号の欠落が患者の体機能の欠陥、例えば、心臓停止 に起因するものでないことを指示することである。この様にして改良されたオキ シメータは患者の心パルス数の冗長測定を行って心電図信号または光学信号の測 定装置のいづれか一方が適切に動作していないことを指示する。Additionally, another advantage is that if either the ECG signal or the optical signal is missing, , the oximeter can revert to a non-integrated mode, which allows the ECG signal and light can be processed independently from the scientific signal. Non-missing signals continuously flood information about life. It is especially important that the lack of a signal can lead to defects in the patient's bodily functions, such as cardiac arrest. This is to indicate that it is not caused by. Oki improved in this way The simeter performs redundant measurements of the patient's heart pulse rate to measure electrocardiogram or optical signals. indicates that one of the devices is not operating properly.

欠落信号が復元されると、先に説明した通り統合動作が再開始される。Once the missing signal is restored, the integration operation is restarted as previously described.

この発明に係る改良された方法および装置のさらに別の利点は、規則的に発生す る心拍を持たない患者を確実に監視できることにある。この発明の改良されたオ キシメータは、不整脈を処理する可能性を改善し、且つ光学パルスがR波に後続 し、且つ遡切な時間窓を設定する間の時間を検出分析できる。さらに、連続する R波の発生時に不規則に発生するR1を含むことにより設定された時間窓を使用 し、これによりオキシメータが時間窓内に検出されたディジタル光学信号を計数 的に処理して光学パルス経歴を引き出させ、存在する血液成舅量を計算する。不 規則な心拍を持った患者もまた監視することができ、さらに血液成分量は実際の 血液パルスに基づいて測定される。Yet another advantage of the improved method and apparatus of this invention is that The goal is to be able to reliably monitor patients who do not have a normal heartbeat. An improved version of this invention The ximeter improves the possibility of treating arrhythmia, and the optical pulse follows the R wave. In addition, it is possible to detect and analyze the time interval by setting a retroactive time window. Furthermore, continuous Uses a time window set by including R1, which occurs irregularly when R waves occur. This allows the oximeter to count the digital optical signals detected within the time window. The optical pulse history is extracted and the amount of blood present is calculated. No Patients with regular heartbeats can also be monitored, and furthermore, blood component amounts can be compared to the actual Measured based on blood pulses.

本発明の詳細な説明 第1図は心電図(以下EKGという)検、出手段100およびパルスオキシメー タからなる本発明の具体例である。EKC;検出手段100は(+)倒リード線 102. (−) fi11リード線104および基準リード線106を有し、 それぞれ患者108に電気接続される。典型的には、(+NII+リード線10 2は右手に接続され、(−)側リード線104は左手に接続され、基準リード線 は右足に接続される。患者が胎児である場合、(+)側リード線102は胎児に 接続され、(−)i!I11リード線104は母体の膣管に接続され、基乍リー ド線106は母体の右足に接続される。これとは別の光学的検出手段と巳KG検 出手段との結合からなる分娩時のオキシメー夕手段は欧州特許出願公開第135 840号に記載されている。これはネルカーインコーホレイテッドによるもので 、これによって開示していることを参照して本願に統合されている。Detailed description of the invention Figure 1 shows an electrocardiogram (hereinafter referred to as EKG) detection and output means 100 and a pulse oximeter. This is a specific example of the present invention consisting of data. EKC: Detection means 100 is (+) fallen lead wire 102. (-) It has a fi11 lead wire 104 and a reference lead wire 106, Each is electrically connected to a patient 108. Typically, (+NII+lead 10 2 is connected to the right hand, the (-) side lead wire 104 is connected to the left hand, and the reference lead wire 104 is connected to the left hand. is connected to the right leg. If the patient is a fetus, the (+) side lead wire 102 is connected to the fetus. Connected, (-)i! The I11 lead wire 104 is connected to the mother's vaginal canal and is The lead wire 106 is connected to the mother's right leg. Other optical detection means and KG inspection An oximeter means during childbirth consisting of a combination with a delivery means is disclosed in European Patent Application No. 135 No. 840. This is by Nelcar Incorporated. , hereby incorporated by reference into this application as disclosed herein.

EKC,検出手段100はさらに増幅器12o、カップリング回路138.自動 利得制御(以下AGCという)増幅器140、極性スイッチ160.帯域フィル タ17o、DCレヘルンフク180およびR波検出器190を有する。動作時に おいて、EKGJQ出手段100は、EKG診断波形DEKGフィルタ処理され たEKG波形FEKGおよびR波挟出波形DRWの3つの出力を発生し、これら は第3図に示されている。The EKC and detection means 100 further include an amplifier 12o, a coupling circuit 138. automatic Gain control (hereinafter referred to as AGC) amplifier 140, polarity switch 160. band fill 17o, a DC frequency detector 180, and an R wave detector 190. during operation In this case, the EKGJQ output means 100 outputs an EKG diagnostic waveform DEKG filtered. It generates three outputs: an EKG waveform FEKG and an R wave pinched waveform DRW. is shown in FIG.

第2A図および第2B図に示すように、EKGフロントエンドプリント回路板工 64(ボード164)上には前置増幅′rr120が設置され、このフロントエ ンドプリント回路板はEKGおよび光学的信号波形を処理し解析するのに使用さ れる強力な電気信号から患者108を保護するため電気的に絶縁される。前rI !増幅器120は計器用増幅器122からなり、この計器用増幅器122として は[1urr−Brown社のlNA104HP超高精度計器用増幅器等が好ま しい。さらに、この計器用増幅器122はダイオード124により高い逆耐電圧 に保護され、そしてその絶縁電圧を±Visoとする。この計器用増幅器122 は約100の利得係数を有するように設計される。EKG front end printed circuit board work as shown in Figure 2A and Figure 2B A preamplifier 'rr120 is installed on the board 64 (board 164), and this front amplifier printed circuit boards are used to process and analyze EKG and optical signal waveforms. The patient 108 is electrically isolated to protect the patient 108 from strong electrical signals. Previous rI ! The amplifier 120 consists of an instrumentation amplifier 122, and as this instrumentation amplifier 122, [1urr-Brown's lNA104HP ultra-high precision instrument amplifier etc. are preferred. Yes. Furthermore, this instrument amplifier 122 has a high reverse withstand voltage due to the diode 124. and its insulation voltage is ±Viso. This instrument amplifier 122 is designed to have a gain factor of approximately 100.

(−)測り一ド線104に発生した信号はインターフェイス ストリップJ3の ためのビン2に入力され、(+)測り−ド線102に発生した信号はインターフ ェイス ストリップJ3のためのビン1に入力され、次いで信号は増@器122 の出力端子に夫々供給される。共通モード信号CMSは基準符衣昭62−5(1 (1843(6) リード線10Gを介して患者に返送される。その結果、零の共通モード電圧を低 減させるに従って、共通モード信号の除去が増加される。その他のビンはこの技 術分野に5#!練した者に知られているように第2A図および第2B図に示すよ うに接続される。理解および識別を容易にするため、主要な半導体素子の入力端 子または出力端子について述べたが、電子回路図はこの中に要素 ”A100〜 16゛として適用され、“・ これはビン16に対する要素人101を示す。The signal generated on the (-) measuring single lead wire 104 is of the interface strip J3. The signal input to bin 2 for the input into bin 1 for strip J3, then the signal is input to amplifier 122 are supplied to the respective output terminals. The common mode signal CMS is based on the standard code Sho 62-5 (1 (1843(6) It is returned to the patient via lead wire 10G. As a result, the zero common mode voltage is reduced. As it decreases, the rejection of common mode signals increases. This technique applies to other bottles. 5# in the technical field! As is known to those skilled in the art, as shown in Figures 2A and 2B, connected to the sea urchin. For ease of understanding and identification, the input terminals of the main semiconductor devices are As mentioned above, the electronic circuit diagram includes the elements "A100~". 16'', which indicates element person 101 for bin 16.

計器用増幅器122の出力はアイソレーション増幅器500に伝送され、このア イソレーション増幅器500はアナログ。The output of instrumentation amplifier 122 is transmitted to isolation amplifier 500, which Isolation amplifier 500 is analog.

デバイス社製のモデル286 J(!:するのが好ましい、アイソレージジン増 幅器500は、絶縁された前置増幅器120がらシステムエレクトロニクスへの EKG波形の変成器結合を供給する。また、アイソレーション増@器500は計 器用増幅器122に絶縁力を供給する。発振回路510は、ヘキスシュミットイ ンバータ511.抵抗器512.キャパシタ5]3および可変抵抗器514とか ら構成される。この回路はアイソレーション増@器500が適正に動作するよう 100KHzの信号を供給する。Model 286 J manufactured by Devices (!: It is preferable to The amplifier 500 connects the isolated preamplifier 120 to the system electronics. Provides transformer coupling of the EKG waveform. In addition, the isolation increaser 500 is provides insulation power to the mechanical amplifier 122. The oscillation circuit 510 is a Hechsschmitt inverter 511. Resistor 512. Capacitor 5] 3 and variable resistor 514 etc. It consists of This circuit ensures that the isolation booster 500 operates properly. Provides a 100KHz signal.

EKC信号は、システムエレクトロニクスに結合され、2つの異なる回路に伝わ る。第1の回路はL D OF検出回路134である。LDOF回路134は心 電図り・−ド線が分離され、すなわち無効になった時に指示し、そしてこのLD OF回路134はウィンドウコンパレータ構成に配置された並列接続コンパレー タ135aおよび135bがらなり、絶縁された前置増幅器120の出力が±3 .8V以内であるときに昇圧抵抗器137の作用で接点136の電位が一15V になるようにする。コンパレータ135aは、反転入力端子側に接続されたフィ ルタキャパシタを含む分圧抵抗回路を育し、これは抵抗器1134a、1134 b、キャパシタ1134dがらなり、これに÷15■の基準電圧が供給される。The EKC signal is coupled to the system electronics and transmitted to two different circuits. Ru. The first circuit is the LD OF detection circuit 134. The LDOF circuit 134 is Indicates when the power line is disconnected or disabled, and this LD OF circuit 134 is a parallel connected comparator arranged in a window comparator configuration. 135a and 135b, and the output of the isolated preamplifier 120 is ±3. .. When the voltage is within 8V, the potential of the contact 136 increases to 115V due to the action of the boost resistor 137. so that it becomes The comparator 135a is connected to the inverting input terminal side. 1134a, 1134; b, a capacitor 1134d, to which a reference voltage of ÷15■ is supplied.

この電圧は+3.8■に分圧されて抵抗器1134cを介して反転入力端子に供 給される。同様に、コンパレータ135bは、非反転入力端子側に接続されたフ ィルタキャパシタを含む分圧抵抗回路を有し、これは抵抗器1135a、113 5bおよびキャパシタ1135dがらなり、これに−15Vの基準電圧が供給さ れる。この基/$雷電圧−3,8■に分圧されて、抵抗器1135cを介してコ ンパレーク135bの非反転入力端子に供給される。コンパレータ135aはそ の出力側と非反転入力端子とを接続するフィードバック抵抗器1135eを有し 、これによってヒステリシスが付与される。This voltage is divided into +3.8■ and supplied to the inverting input terminal via resistor 1134c. be provided. Similarly, the comparator 135b is connected to the non-inverting input terminal side. It has a voltage dividing resistor circuit including a filter capacitor, which is connected to resistors 1135a and 113. 5b and a capacitor 1135d, to which a reference voltage of -15V is supplied. It will be done. This base/$ lightning voltage is divided into -3,8 cm and connected via resistor 1135c. It is supplied to the non-inverting input terminal of amplifier lake 135b. Comparator 135a is It has a feedback resistor 1135e that connects the output side and the non-inverting input terminal. , this gives hysteresis.

絶縁された前置増幅器120がらの出力は、フィルタキャパシタ1131および 抵抗12130を介して、コンパレーク135bの反転端子とコンパレータ13 5aの非反転端子の両方に供給される。+7−ド線102および104が適正に 、患者108に接続されている際に、接点136の電圧が+5vになる。リード 線1’02または104のどちらか一方が非導通となり動作してない場合は、接 点136の電圧はOVとなる。これはステータスランチ9(、−13に供給され るディジタルQVFLCである。The output of isolated preamplifier 120 is connected to filter capacitor 1131 and The inverting terminal of comparator 135b and comparator 13 are connected through resistor 12130. 5a to both non-inverting terminals. +7- wires 102 and 104 properly , the voltage at contact 136 is +5v when connected to patient 108. lead If either wire 1'02 or 104 is non-conducting and is not operating, disconnect it. The voltage at point 136 is OV. This is supplied to status launch 9 (, -13 This is a digital QVFLC.

また、EKG信号は、第2の回路である帯域フィルタ回路330にも供給される 。この帯域フィルタ回路330は、バッファ増幅器331.抵抗器332−33 3およびキャパシタ334−336がらなり、周波数約0.05Hz以下100 Hz以上の波長を選択的にフィルタ別けし14るよう設計される。The EKG signal is also supplied to a second circuit, a bandpass filter circuit 330. . This bandpass filter circuit 330 includes buffer amplifiers 331 . Resistor 332-33 3 and capacitors 334-336, and the frequency is approximately 0.05Hz or less. It is designed to selectively filter out wavelengths above Hz.

その後、信号はノツチフィルタ380を通過し、例えば5゜Hzまたは60Hz 等の特定の成分が除去される。このノツチフィルタ380は主として電源からの ノイズのような全ての障害を除去するように設計される。このノツチフィルタ3 80は増幅器381および382.抵抗FS=383a−383f。The signal then passes through a notch filter 380, e.g. Certain components such as This notch filter 380 is mainly used for Designed to eliminate all disturbances such as noise. This notch filter 3 80 is an amplifier 381 and 382 . Resistance FS=383a-383f.

キャパシタ384aおよび3 B 4 b、可変抵抗器385aおよびbからな り、フィルタを60Hzに:周整する。ノツチフィルタ380の出力は実質的に 計器用増幅器122の出力と同一の波形になる。Consisting of capacitors 384a and 3B4b and variable resistors 385a and b. Adjust the filter to 60Hz. The output of notch filter 380 is substantially It has the same waveform as the output of the instrumentation amplifier 122.

ノツチフィルタ380の出力すなわち心電図信号は、帯域幅限定反転増幅器14 2に入力され、そしてAGC増幅器140に人力される。このAGC増幅器14 0は、前記帯域幅限定信号をディジタル−アナログコンバータ(DAC)144 のビン15およびアナログ入力端で受信する。なお、DAC144は反転増幅器 143のフィードバックループ内に配置される。また、DAC144はラッチ1 45からのディジタル入力も受信する。このDAC144に供給されるディジタ ルワードはオキシメータのマイクロプロセッサ16によりランチ145に入力さ れる。診断EKG信号DEKC;の振幅に応じてラッチ145に供給されるディ ジクルワードを変更することにより、マイクロプロセンサ16はAGC増幅51 44−−DACI 44の利得を調整することができ、これらはフィードバフク ループにおける可変抵抗器として利用される。The output of the notch filter 380, ie, the electrocardiogram signal, is sent to the bandwidth-limited inverting amplifier 14. 2 and is input to the AGC amplifier 140. This AGC amplifier 14 0 converts the bandwidth-limited signal into a digital-to-analog converter (DAC) 144. is received at the bin 15 and analog input end of the . Note that DAC144 is an inverting amplifier. 143 feedback loop. Also, the DAC 144 has latch 1 It also receives digital input from 45. The digits supplied to this DAC144 The word is entered into lunch 145 by the oximeter's microprocessor 16. It will be done. The diode supplied to the latch 145 according to the amplitude of the diagnostic EKG signal DEKC; By changing the zikuru word, the microprosensor 16 can perform the AGC amplification 51. 44--The gain of DACI 44 can be adjusted, and these are Used as a variable resistor in the loop.

増幅器147は信号に対して第2段階の利得を供給し、この信号は極性スイッチ 160へ供給される。極性スイッチ160としては、シルコニ、クス社?i!J PG201アナログスイッチが好ましく、これは増幅器162の反転入力端子ま たは非反転入力端子のどちらか一方を適宜ゲート制御することによってEKG信 号を処理し、このEKG信号が一定の極性を維持するよう設計される。マイクロ プロセッサ16はフィルタを通過したEKG波形を処理し、極性を検出し、そし て例えばF5vの電圧信号を発生する。また、この+5■の電圧信号はインバー タ161によって第2の電圧信号(例えば0、OV)に反転され、これらの電圧 信号は共に論理ワード(正、負)を形成する。論理ワードの電圧信号により極性 ス、イノチ160はIEK G信号をゲート制御し、このIE K G信号を増 幅器162の適正な人力に一敗するよう処理する。増幅器162の出力は診断E KG信号DEKGであり、この信号は、マイクロブロセ、・→ト16に、上って 変1鉢す・乙ため、増14器168で緩衝されると共に、パルスオキシ、メータ のアナログ−ディジタルコンバータ(A D C)に伝送される。Amplifier 147 provides a second stage of gain to the signal, which is connected to the polarity switch. 160. The polarity switch 160 is made by Sirconi or Kusu? i! J A PG201 analog switch is preferred, which connects the inverting input terminal of amplifier 162 or The EKG signal can be controlled by appropriately gate controlling either the The EKG signal is designed to maintain a constant polarity. micro Processor 16 processes the filtered EKG waveform, detects polarity, and For example, a voltage signal of F5v is generated. Also, this +5■ voltage signal is an inverter. 161 to a second voltage signal (e.g., 0, OV), these voltages The signals together form a logical word (positive, negative). Polarity determined by logic word voltage signal Inochi 160 gates the IEKG signal and increases this IEKG signal. Processing is performed so that proper human power of the width scaler 162 is defeated. The output of amplifier 162 is diagnostic E The KG signal is DEKG, and this signal goes up to the microblossom...→G16. In addition to being buffered by 168 additional units and 14 units, pulse oxidation and metering are also available. is transmitted to an analog-to-digital converter (ADC).

増(隅器162の出力(よ増幅器166によって増幅され、さらに帯域フィルタ 170に供給され、その結果約20H2の中心周波数を有する約15〜40Hz の周波数が選択的に透過される。フィルタ処理された信号はキャパシタ176を 通過して、先の増幅時に発生した直流電圧成分を除去し、そしてさらにDCレヘ ルシフタ180に入力される。DCシレールンフタ180は、非反転入力端子に オフセット電圧Voff(lましくばV off −1−5V) @供給される 増1ii1’:5182からなり、この増幅器182の反転入力端子に前記フィ ルタ処理された信号が供給される。Voffは、増幅器182の出力がパルスオ キシメータのADCの検出可能範囲に納まるように調整されも6優先モードにお いて、パルスオキシメータのADCは正の電圧U7か検出できないので、DCレ ヘルソフタ180を必要とする。パルスオキシメータのA D Cが正負の電圧 からなる2極性の信号を検出することができればDCレヘルンフタは必要とされ ないであろう。The output of the corner filter 162 is amplified by the amplifier 166 and further passed through the bandpass filter. 170, resulting in a center frequency of approximately 15-40Hz with a center frequency of approximately 20H2 frequencies are selectively transmitted. The filtered signal connects capacitor 176 to The DC voltage component generated during the previous amplification is removed, and the DC voltage component is further removed. input to the shifter 180. The DC shield cover 180 is connected to the non-inverting input terminal. Offset voltage Voff (preferably Voff -1-5V) @supplied amplifier 1ii1': 5182, and the above-mentioned filter is connected to the inverting input terminal of this amplifier 182. A filtered signal is provided. Voff is when the output of amplifier 182 is pulsed off. It is adjusted to be within the detectable range of the ximeter's ADC and is set to 6 priority mode. The ADC of the pulse oximeter cannot detect the positive voltage U7, so the DC voltage is Requires health softer 180. A/D/C of pulse oximeter is positive/negative voltage If it is possible to detect a bipolar signal consisting of Probably not.

増幅器182の出力C3号はフィルタ処理された13KG信号FEKGであり、 この信号は増幅器186Sこよって緩衝され、そして波形を解析するためパルス オキシメータのADCに伝送される。また、出力FEKGはR波検出器190に 供給され、このR1皮検出器190はコニ/パレータ192.L、きい(直電圧 V th (好ましくは+5.5 V) 、およびディジタルパルスに圧V(1 2(6Nましくは七5Vのプルア・グミ圧)から構成され乙。フィルタ処理され たEKG信号FEKGの振幅がコンパレータ192の反転入力端子に入力されテ ]シきい値電圧V目1の(直をI召えた際は、コン・パレータ192は論理(t ti“1′を示jディジタルパルスを出力として発生ずる。このディジタルパル スの振幅はVCL2 に等しく、例えば+5vとなる。The output C3 of amplifier 182 is a filtered 13KG signal FEKG, This signal is buffered by amplifier 186S and pulsed to analyze the waveform. It is transmitted to the oximeter's ADC. In addition, the output FEKG is sent to the R wave detector 190. This R1 skin detector 190 is supplied with a Koni/Parator 192. L, loud (direct voltage V th (preferably +5.5 V), and the pressure V (1 2 (6N or 75V pulla gummy pressure). filtered The amplitude of the EKG signal FEKG is input to the inverting input terminal of the comparator 192. ] When the threshold voltage Vth 1 (direct) is obtained, the comparator 192 outputs the logic (t ti indicates "1'" and generates a digital pulse as an output. The amplitude of the voltage is equal to VCL2, for example +5v.

その他の全ての場合は、コンパレータ192の出力は論理値″O”、例えば約0 ■になる。vthはパルスオキシメータを燥作する省によって調整することがで き、もしR波パルスが発生しない場合は、しきい値電圧(および信頼水準)をR 波パルスが発生するまで低下させることができる。R波パルスが検出されずL  D OF F信号がR波パルスが存在すべきことを示した場合に、vthをマイ クロプロセッサによって調整することができる。R波検出器[90の出力信号は 検出R波DIマWであり、第3図に欣すように、各パルス(+5V)は患者のE KG波形におけるR波の発生を示1−(論理値“1”)。In all other cases, the output of comparator 192 is a logical value "O", e.g. ■ Become. vth can be adjusted by the ministry of drying the pulse oximeter. If no R-wave pulse occurs, set the threshold voltage (and confidence level) to R The wave can be lowered until a pulse occurs. R wave pulse is not detected L D OF If the F signal indicates that an R-wave pulse should be present, the vth can be adjusted by the croprocessor. The output signal of the R wave detector [90 is It is a detection R wave DI machine, and as shown in Figure 3, each pulse (+5V) is the patient's E 1- (logical value “1”) indicates the occurrence of an R wave in the KG waveform.

次に、第4A図および第4B図に示すように、検出R波DRWはフリップフロッ プ280の入力端子280−2に供給される。フリップフロップ280は、DR W電圧信号が0からVCl2 に上昇したことからR波パルスの立上がりを検出 し、この際出力端子280−1における出幻の論理状態を論理値゛0“から論理 値“1”に1更する。そし−乙このフリ7プフロノプ280は、マイクロプロセ ッサ16によって入力端子280−3を介してクリアされるまで論理値“1”の 出力を維持する。そして、フリップフロップ280がクリアされるとフリ、ブフ ロノブ280は出力端子280−1において論理値“0”の状態となる。フリッ プフロップ280の出力はステータス人力ラッチ9G−19に供給され、このス テータス人力ラノチ9G−+9に、R波フラッグを示す論理値“1”として蓄積 される。このようにして、瞬間的なR波信号電圧DRWが論理値”0″に戻って もR波の存在が指示されつづける。Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the detected R wave DRW is is supplied to input terminal 280-2 of pull-up 280. The flip-flop 280 is DR The rising edge of the R wave pulse is detected as the W voltage signal rises from 0 to VCl2. At this time, the appearing logic state at the output terminal 280-1 is changed from the logic value "0" to the logic state. Change the value to “1” by 1. The Furi 7 Pfronop 280 is a microprocessor. A logic “1” until cleared by the processor 16 via the input terminal 280-3. Maintain output. Then, when the flip-flop 280 is cleared, Furi, Bufu The knob 280 has a logic value of "0" at the output terminal 280-1. Furi The output of flip-flop 280 is supplied to status latch 9G-19, which Accumulated as a logical value “1” indicating the R wave flag in the status human power Lanochi 9G-+9. be done. In this way, the instantaneous R-wave signal voltage DRW returns to the logic value "0". The presence of R waves continues to be indicated.

マイクロプロセッサ16はシーケンス制御を実行する信号に関する情報のため、 周期的にステータス人力ラッチ9Gの各入力端子の状態をチェックする。第6A 〜6C図に示すように、R波フラッグの存在はマ・fクロプロセッサ16に次の ことを実行させる。(11フリツプフロツプ280の出力端子280−1をリセ ットして出力を論理値“O”にし、それによってステータス人力ラッチ9G−1 9のl?elフラッグをリセソl−L、フリップフロップ280が次にR波を検 出した際に出力が論理(IN“1°に戻るようにする。(2)非統占E K c  、波形の分析を開始して、R波数および規則性を+1定し)で波と光パルスと の間の遅延時間(第7図参照)を確立し、または確立した時限の間の光パルス波 形の抗合倹索を開始し7て1酸素飽to度、脈流8よび派In数等の生命に関す 乙信号を解析する。Because the microprocessor 16 has information regarding the signals that perform sequence control, Periodically check the status of each input terminal of the status manual latch 9G. 6th A As shown in Figure 6C, the presence of the R wave flag causes the macro processor 16 to perform the following make something happen. (Resets the output terminal 280-1 of the flip-flop 280. to set the output to logic value “O”, thereby setting the status manual latch 9G-1. 9 l? The el flag is reset to l-L, and the flip-flop 280 then detects the R wave. When issued, the output returns to the logic (IN"1°). (2) Unconquered EK c , start analyzing the waveform, and set the R wave number and regularity by +1) to distinguish between the wave and the optical pulse. Establish a delay time between (see Figure 7) or an optical pulse wave during the established time period We begin to search for the shape of anti-coalescence, and then 1 oxygen saturation, pulsating flow 8, and the number of fractions, etc. are related to life. Analyze the second signal.

第3図Qこ示すように、診断E K G波形DE、KGはF’、 Q。As shown in Figure 3, the diagnostic EKG waveforms DE and KG are F' and Q.

p、SおよびTの符号をイ」シた信号成分を有するアナログ波からなる。QI? S部分は心臓の収縮6示し、こ(′Lによって6泊が発生する。正常ならす者に おいては、各心)fJの発生は同LitのP Q RS Tパターンになる。ま た、フィルタ処理されたEKG波形FEKGは、診断波形のR部分だけを含みそ の他の成分を遮断したアナログ信号となる。R部分は他の部分と異なって大きな 傾斜および振幅を4する。フィルタ通過EKG波形FEKGのR波は診断EKG 波形DEKGのR波部分と一致する。また、検出R波DRWはステップすなわち ディジタ小Rパルス波形を含み、これは診断E、 K G波形DEKGのR波部 分に一致する。It consists of an analog wave having signal components of p, S and T with different signs. QI? The S part shows 6 contractions of the heart, and 6 contractions occur due to this ('L). In this case, the occurrence of fJ in each heart becomes the P Q RS T pattern of the same Lit. Ma In addition, the filtered EKG waveform FEKG contains only the R portion of the diagnostic waveform. It becomes an analog signal with other components blocked. The R part is different from other parts and is large. Set slope and amplitude to 4. Filter-passed EKG waveform FEKG R wave is diagnostic EKG It matches the R wave part of waveform DEKG. In addition, the detected R wave DRW is a step, that is, Contains digital small R pulse waveform, which is the R wave part of diagnostic E, K G waveform DEKG Match minutes.

動脈パルス検出回路はネルカーインコーポレイテッドによって製作販売されたN −100パルスオキソメータに見られるものと同一である。The arterial pulse detection circuit is manufactured and sold by Nelcar Incorporated. -Identical to that found in the 100 pulse oxometer.

第1図、第4A図、第、tB図および第8図に示すように、パルス酸素測定は以 下のように達成され5゜クロック70はφ1.φ2.φ3.φ4の連続した4つ のセグメントを有し、このクロック70はマイクロプロセッサ16に接続される 。As shown in Fig. 1, Fig. 4A, Fig. tB, and Fig. 8, pulse oximetry is as follows. The 5° clock 70 achieved as below is φ1. φ2. φ3. 4 consecutive φ4 This clock 70 is connected to the microprocessor 16. .

セグメントφ1はLED30をターンオンし、セグメントφ2はLED30をタ ーンオフし、φ3はi、、 E D 32をターンオンし、そしてセグメントφ 4はL F、 D 32をターンオフする。各LEDは連続してストローブされ 、1つ時間には1つのL E Dだけが導通状態になる。各LEDはターンオフ され、光電気検出器は静止状態に戻り周囲の環境的な光量を1111定し+7る ようにする。クロック70がその動作周期に従って動作している間に、患者10 8の組織を介し7て通過された光が光埼出器38によって検出されろ。クロック 70はA、BおよびPの3つの出力信号を有ずろ。出力AおよびBは−IIn6 パルス幅変調回路に入力され、シスチムニレフI・ロニクスのパルス・福を基板 164に結合し、そしてLED30および32の適宜な1.、 E D輝度を設 定する。基準の輝度は71′りロプロセノサ16によって設定され、このマイク ロブロセ、ノサ16は赤外線L E D 30に対しては輝度電圧VLIを発生 し、赤LED32に対しては輝度電圧Vユを発生する。これらの基P、電圧は別 に記載するように調整され、そしてホールド回路200の出力部分を形成する。Segment φ1 turns on LED 30 and segment φ2 turns on LED 30. turn off, φ3 turns on i,, E D 32, and segment φ 4 turns off LF, D32. Each LED is strobed sequentially , only one LED becomes conductive at one time. Each LED is turned off The photoelectric detector returns to a stationary state and determines the surrounding environmental light level by 1111+7. Do it like this. While the clock 70 is operating according to its operating cycle, the patient 10 The light passed through tissue 7 at 8 is detected by light emitter 38. clock 70 has three output signals A, B and P. Outputs A and B are -IIn6 It is input to the pulse width modulation circuit, and the pulse frequency of System Stimnyrev I Ronix is input to the board. 164 and the appropriate 1. of LEDs 30 and 32. , set E D brightness. Set. The reference brightness is set by the 71′ filter sensor 16, and this microphone Lobrose, Nosa 16 generates brightness voltage VLI for infrared LE D 30 However, a brightness voltage VY is generated for the red LED 32. These groups P and voltage are different. and forms the output portion of hold circuit 200.

第1図、第5A図および第5B図を参照すると、並列パルス幅変調回路220お よび230が図示されている。回路220は入力としてA、A、→−15V、− 15VおよびV47を有する。整合増幅器3εはそれぞれ同一の抵抗器、ゲート およびキャパシタの接続回路を使用し、第8図に示すように、ランビングジェネ 1/−夕を形成し、第8図において°RAMP”(ランプ)として示される波形 を供給する。入力Aが論理値“1”である場合はゲート2Eは回路を開路し一1 5V電源が供給される。それ以外の場合は接続されて反転入力端子3E−6を逆 転し、そしてゲート2E−9を短絡することにより、1氏抗器R5,R7および キャパシタC25,ClO3からなるフィードバックループが導通状態にされる 。この導通によって、第8図に“RAMP” (ランプ)として示されているよ うに、増幅器の出力を0■から15Vに増加させる。入力へが論理値′0”すな わち約0■である時、ゲート2E−16が閉路し、−15■の電圧が3E−16 を介して増幅器3Eに入力される。そして、フィードバックループ抵抗5R7が ゲート2E−9により開放され、出力3E−7は約OVになると共にこれが維持 される。入力Aが論理値“O”である期間は信号Bは論理値“O”になる。パル ス@変調回路230は回路220と同様に動作する。そのため、信号Bが約QV から約15Vに増加し論理値”四°になっている時を除いて、ランピング出力3 E−1は約0■になる。Referring to FIGS. 1, 5A, and 5B, parallel pulse width modulation circuit 220 and and 230 are shown. The circuit 220 has as inputs A, A, → -15V, - 15V and V47. Matching amplifier 3ε has the same resistor and gate. Using a connection circuit of a capacitor and a capacitor, as shown in Fig. 1/- the waveform shown as °RAMP'' in FIG. supply. When input A is a logic value "1", gate 2E opens the circuit and -1 5V power is supplied. Otherwise, it is connected and the inverting input terminal 3E-6 is inverted. 1 resistors R5, R7 and by shorting gate 2E-9. A feedback loop consisting of capacitor C25 and ClO3 is made conductive. . This conduction causes the First, increase the output of the amplifier from 0 to 15V. The input must be a logical value '0''. That is, when the voltage is approximately 0■, the gate 2E-16 is closed, and the voltage of -15■ becomes 3E-16. The signal is input to the amplifier 3E via. And the feedback loop resistor 5R7 is Opened by gate 2E-9, output 3E-7 becomes approximately OV and maintains this. be done. During the period when the input A is at the logical value "O", the signal B is at the logical value "O". Pal Modulation circuit 230 operates similarly to circuit 220. Therefore, signal B is approximately QV ramping output 3 except when it increases from E-1 becomes approximately 0■.

出力3E−7および3E−1はそれぞれコンパレータ4F−6および4 I?〜 2に入力される。輝度電圧入力V l−1およびVL2はそれぞれコンパレータ 入力4F−5および4F〜2に供給され、そしてランピング1圧が存在する場り は、それぞれ輝度電圧と比較される。このようにして、3F>7におけるランピ ング1圧が1変電VEVL (=上り低い期間は、コンパレ−タ出力4F−7は 論理値“1”の状態に応答し、その出力は抵抗器72におけるプルアップ電圧に より約+5■となる。ランピング電圧が■Llより大きい時は、出力4F−7は 論理値“0“に変化し、輝度レヘルに応答しやすいパルス幅を有するパルスを発 生ずる。これと同様に、コンパレータ出力4F−1は、ランプ電圧3 E −1 が輝度電圧”LLよりも低い期間に論理値“1゛となり、この際の出力電圧は抵 抗器73のプルアップ電圧により約+5Vとなる。この結果、出力4F−7およ び4F〜1は、それぞれ■Llおよび■L?に相応する所要の電圧強度を示すパ ルス幅を有する。Outputs 3E-7 and 3E-1 are connected to comparators 4F-6 and 4I?, respectively. ~ 2 is input. Brightness voltage input Vl-1 and VL2 are each comparator where inputs 4F-5 and 4F~2 are supplied and ramping 1 pressure is present. are compared with the brightness voltage, respectively. In this way, the ramp at 3F>7 1 voltage is 1 transform VEVL (= during the period when the upstream is low, the comparator output 4F-7 is In response to a logic “1” condition, its output is a pull-up voltage across resistor 72. Therefore, it becomes approximately +5■. When the ramping voltage is larger than ■Ll, the output 4F-7 is Emit a pulse that changes to a logical value of “0” and has a pulse width that easily responds to the brightness level. arise. Similarly, the comparator output 4F-1 is the lamp voltage 3E-1 becomes the logic value “1” during the period when the brightness voltage is lower than the brightness voltage “LL”, and the output voltage at this time becomes the resistance The pull-up voltage of the resistor 73 results in approximately +5V. As a result, output 4F-7 and and 4F~1 are ■Ll and ■L?, respectively. A parameter indicating the required voltage strength corresponding to It has a ruth width.

コンパレータの出力4F−7および4F−1はNANDゲート入力端子3F−1 3および3F−1にそれぞれ入力される。信号AはNANDゲート入力端子3N −12に入力され、6 信FiifBはNANDゲート入力端子3F−2に人力 される。Comparator outputs 4F-7 and 4F-1 are NAND gate input terminals 3F-1 3 and 3F-1, respectively. Signal A is NAND gate input terminal 3N -12, and the 6th signal FiifB is manually input to the NAND gate input terminal 3F-2. be done.

NANDゲート出力端子3F−11および3F−3は、それぞれNANDゲート 入力端子3F−5および31” −4に入力され、ここで各fδ号が効果的に結 合され、その出力3F−6は第8図に示すようなディジタル波形5LOPE ( 1m−1)になる。NAND gate output terminals 3F-11 and 3F-3 are NAND gate output terminals 3F-11 and 3F-3, respectively. It is input to input terminals 3F-5 and 31''-4, where each fδ signal is effectively connected. The output 3F-6 is a digital waveform 5LOPE ( 1m-1).

また、出力3F−6はNANDゲート2Fの入力端子2F−1および2F−2の 両方に入力され、そして出力2F−3はNANDゲート人力I填子2F−4に入 力される。In addition, the output 3F-6 is the input terminal 2F-1 and 2F-2 of the NAND gate 2F. input to both, and the output 2F-3 enters the NAND gate manual I filler 2F-4. Powered.

信号LED”2はNANDゲー1−入力端子2F−5に入力され、出力2F−6 は、第8図に示すディジタル波形ZEl?O(ゼロ)のようになる。Signal LED"2 is input to NAND game 1-input terminal 2F-5, output 2F-6 is the digital waveform ZEl? shown in FIG. It will look like O (zero).

信号’ 5LOPE ’ (M斜) 、”ZERO’ (ゼロ)および” PH ASE ”(位相)は第8図に示すようになり、信号“PI(ASg” (位相 )はクコツク70によって発生する。そして、これらの信号はそれぞれ光カプラ U 4、U5およびU6を介して基板164に結合される(ffi9A図および 第9B図参照)。これらの信号は受信回路800に人力され、この受信口180 0は信号5LOPE (傾斜) 、 ZERO(ゼロ) 、 PHASE (位 相)のパルス幅による情報を復調する。そして、また赤外線L E D 30お よび赤色LED32を一定の動作開開に従って動作させるための電圧を発生する 。Signal '5LOPE' (M oblique), 'ZERO' (zero) and 'PH ASE” (phase) becomes as shown in Figure 8, and the signal “PI(ASg”) (phase ) is generated by Kukotoku 70. Each of these signals is then connected to an optical coupler. coupled to the substrate 164 via U4, U5 and U6 (ffi9A diagram and (See Figure 9B). These signals are input to the receiving circuit 800, and this receiving port 180 0 is the signal 5 LOPE (slope), ZERO (zero), PHASE (position demodulates information based on the pulse width of phase). And also infrared L E D 30 and generates a voltage to operate the red LED 32 according to a certain operation opening/opening. .

第8図、第9A図および第9B図かられかるように、信号ZERO(ゼロ)はス イッチングゲート[U8−16を制御し、このスイッチングゲートU3−16は 増幅器tJ11の利得を変化させる。信号5LOPE (傾斜)はゲー)U8− 1を制御し、コノゲートU3−1は積分増幅器Ullおよび結合コンデンサCG への人力の有無を制御する。出力Ull−1の大きさは信号5LOPE (M@ :l)のパルス幅によって決る。パルス幅が大きい程、U3−1が長時間短絡す る。このことは、増幅器UllおよびキャパシタC6がどれだけ長く入力信号を 積分するかに直接相関し、すなわち出力Ul 1−1のピーク値に相関する。ま た、これは増幅回路804において、所定のL E Dを所定の発光輝度にさせ るための比例電流に相関する。As can be seen from Figures 8, 9A and 9B, the signal ZERO is Switching gate [U8-16 is controlled, and this switching gate U3-16 is Change the gain of amplifier tJ11. Signal 5LOPE (slope) is game) U8- 1, the conogate U3-1 controls the integrating amplifier Ull and the coupling capacitor CG Control the presence or absence of human power. The size of the output Ull-1 is the signal 5LOPE (M@ : Determined by the pulse width of l). The larger the pulse width, the longer U3-1 will short-circuit. Ru. This determines how long amplifier Ull and capacitor C6 hold the input signal. It is directly correlated with the integration value, that is, it is correlated with the peak value of the output Ul 1-1. Ma In addition, this causes the predetermined LE D to have a predetermined luminance brightness in the amplifier circuit 804. It is related to the proportional current for

信号ZERO(ゼロ)は増幅器Ullのゲインを所定間隔でターンオフするよう 動作し、そして増幅器tJ11の電圧が略0に減衰し増幅回路804の電流も略 0に減衰する。その結果、オン状態にあるLEDはいずれもターンオフし静止状 態に戻る。また、信qZElio(ゼロ)はインチグレイター増幅器IJ 11 および結合キャパシタC6の漸進誤差を引き起す漏れ電流を防止する。信号PH A5ε (位相)はゲートU3−8およびU3−9を利課し、このゲー)08− 8およびU3−9は、ゲートU3−2に一15Vまたは+15Vのどちらかの電 圧を入力するかを選択する。その結果、これらの電圧は、ゲートU3−1が信号 5LOPE (’4斜)によって短絡している時にインチグレイター増幅器Ul lに入力されるためゲートU3−2に入力される。The signal ZERO turns off the gain of amplifier Ull at predetermined intervals. The voltage of the amplifier tJ11 attenuates to approximately 0, and the current of the amplifier circuit 804 also decreases to approximately 0. Attenuates to 0. As a result, any LEDs that are on will turn off and remain stationary. Return to state. In addition, the signal qZElio (zero) is the inch grater amplifier IJ 11 and prevents leakage currents that would cause a gradual error in coupling capacitor C6. Signal PH A5ε (phase) charges gates U3-8 and U3-9, and this game) 08- 8 and U3-9 supply either -15V or +15V to gate U3-2. Select whether to input pressure. As a result, these voltages are Inch grater amplifier Ul when shorted by 5LOPE ('4 diagonal) Since it is input to gate U3-2, it is input to gate U3-2.

増幅器出力端子Ul 1−1における信号はこのようにして第8図に示すような 波形を供給し、これによってLED30および32を制御する。LED30およ び32は並列に接続され、それぞれ増幅回路804の出力ボートJ2−9および U2−7に対してアノードからカソードおよびカソードからアノードの方向に接 続される。増幅回路804は、増幅回路UIOおよび電流検出抵抗器R25を使 用して出力電圧Ull−1をLEDの消費@流に変投する。その結果、出力IJ II−1は正から負に変化し、回路804によって電流に変換される際ボートJ l−9の正電流はLED30をターンオンし、その際LED32はオフ状態を保 持すると共に、このバイアス電流によって開路される。また、負電流はり、 E  D 32及び開放LED30をターンオンする。正電流及び負電流の間に信号 ZERO(ゼロ)の作用乙こより、LEDの動作電流はターンオフされてLED 30および32をターンオフする。In this way, the signal at the amplifier output terminal Ul 1-1 becomes as shown in FIG. A waveform is provided to control LEDs 30 and 32. LED30 and and 32 are connected in parallel to the output ports J2-9 and 32 of the amplifier circuit 804, respectively. Contact U2-7 from the anode to the cathode and from the cathode to the anode. Continued. The amplifier circuit 804 uses the amplifier circuit UIO and the current detection resistor R25. The output voltage Ull-1 is transferred to the consumption current of the LED. As a result, the output IJ II-1 changes from positive to negative and is converted into a current by circuit 804 when the boat J The positive current in l-9 turns on LED 30 while keeping LED 32 off. This bias current causes an open circuit. In addition, negative current beam, E Turn on D 32 and open LED 30. Signal between positive and negative current Due to the effect of ZERO, the operating current of the LED is turned off and the LED 30 and 32 are turned off.

LED30および32によって発1’JF、 した光は患者108のlIt熾を 通過する。これは指の紺5(が好適である。さらに好適な組織位1として、耳た ぶ、鼻の中壁1反射光のない額、その他の所望の部所とされろ。反’lt光が使 用される位置においては、組織を通過する光成分のひずみを防止するため、LE Dと光検出器との間に光学的バリア(図示されていない)を設置するのが好まし い。The light emitted by LEDs 30 and 32 illuminates patient 108. pass. This is preferably the finger's navy blue (5).A more preferable tissue position 1 is the ear. bu, the inner wall of the nose, the forehead where there is no reflected light, and other desired parts. Anti-light is used In the position where the LE is used, the LE Preferably, an optical barrier (not shown) is installed between D and the photodetector. stomach.

第1図を参照すると、光検出器38は患者108の組織を通過する全ての光を受 光する。従って、光検出器38は、クロック出力状態φ1の間の赤外線パルスと 周囲の光およびノイズと、クロック出力状態φ2の間の周囲の光およびノイズと 、クロック出力状態φ3の間の赤光パルスと周囲の光およびノイズと、クロック 出力状態φ4の間の周囲の光およびノイズとを受光する。この信号″DLS”は 増幅器40を通過し、これによって光検出電流は約1μAにつき1vの割合で電 圧変換される。さらにこの信号はキャパシタ41を通過し、そして変成器39に より、電気絶縁基板164からシステムエレクトロニクスに結合される。このシ ステムエレクトロニクスはそれ自体電気的に絶縁され、信号はこのシステムエレ クトロニクスに結合した後、赤信号と赤外線信号とを分離するための並列電気回 路機構によって処理される。その結果、赤および赤外線信号を処理するために必 要とするそれぞれ異なる利得が設定される。クロック70の出力φ1−φ4は、 検出器ゲートの同期を制御し、集成信号DLSを赤外線信号成分I RLSと赤 信号成分RLSとに分離し、これらの信号IRLSとRLSは並列同期検出器4 3および44に導入される。また、並列の同期検出器43および44は純粋な周 囲光およびノイズ信号を遅延時定数フィルタを使用して逆転し、これを周囲光お よびノイズ信号に隣接したLED光パルス信号に加算し、これによって周囲光お よびノイズ信号成分を除去する。これらのフィルタ処理された信号は低域フィル タ45および46を通過して、スイッチング周波数およびノイズを除去する。出 力信号Vaおよびvbは、ディジタル化のためオキシメータのADCに伝送され る。そしてまた、並列のオフセント増幅器47および48にも伝送され、これに よって直流バイアス成分が除去されると共に残存電圧信号は増幅される。オフセ ット増幅器47.48はディジタル突接のために交流電圧信号成分の分解能を増 大する。出力Va’ とVb′ は更にアナログ−ディジタル変換のためオキシ メータのADCに伝送される。Referring to FIG. 1, photodetector 38 receives all light passing through the tissue of patient 108. Shine. Therefore, photodetector 38 detects an infrared pulse during clock output state φ1. Ambient light and noise and ambient light and noise during clock output state φ2 , the red light pulse and the ambient light and noise during the clock output state φ3, and the clock Ambient light and noise during output state φ4 are received. This signal “DLS” is The photodetection current is passed through an amplifier 40, which increases the photodetection current at a rate of approximately 1 volt per 1 μA. Pressure is converted. This signal further passes through capacitor 41 and into transformer 39. is coupled to the system electronics from the electrically insulating substrate 164. This The stem electronics is itself electrically isolated and the signals are connected to this system element. A parallel electrical circuit for separating the red and infrared signals after coupling to the processed by the road mechanism. As a result, it is necessary to process red and infrared signals. Different desired gains are set. The output φ1-φ4 of the clock 70 is Controls the synchronization of the detector gate and combines the integrated signal DLS with the infrared signal component I RLS and red The signals IRLS and RLS are separated into signal components RLS, and these signals IRLS and RLS are sent to a parallel synchronization detector 4. 3 and 44. Also, the parallel synchronous detectors 43 and 44 are pure frequency The ambient light and noise signals are reversed using a delayed time constant filter and and noise signals to the adjacent LED light pulse signal, thereby eliminating ambient light and noise signals. and noise signal components. These filtered signals are 45 and 46 to remove switching frequency and noise. Out The force signals Va and vb are transmitted to the oximeter's ADC for digitization. Ru. It is also transmitted to parallel offset amplifiers 47 and 48, to which Therefore, the DC bias component is removed and the residual voltage signal is amplified. Offse Cut amplifiers 47 and 48 increase the resolution of the alternating voltage signal components for digital input. make it big The outputs Va' and Vb' are further converted into oxygen for analog-to-digital conversion. It is transmitted to the meter's ADC.

第5A図および第5B図を参照すると、信号DLSを処理するためのシステムエ レクトロニクスがさらに詳細に示されている。信号DLSは変成器39を介して フロントエンドプリント回路板164に結合され、接続ストリップJ1のビン1 0を介してシステムエレクトロニクスに入力される。信号DLSは光検出器38 の赤外線LED30および赤LED32に対する連続的な応答からなり、これは タイミングダイアグラム〔第8図” PH0TOCURRENT” (光電流) 参照〕によって示される。信号DLSは2つの増幅器IKのうちの一方によって 増幅される。Referring to FIGS. 5A and 5B, a system error for processing signal DLS is shown. Lectronics is shown in more detail. Signal DLS is passed through transformer 39 Bin 1 of connecting strip J1 is coupled to front end printed circuit board 164. 0 to the system electronics. The signal DLS is the photodetector 38 consists of a continuous response to an infrared LED 30 and a red LED 32, which is Timing diagram [Figure 8 “PH0TOCURRENT” (photocurrent) Reference]. The signal DLS is input by one of the two amplifiers IK. amplified.

増幅器IKの出力は、4つのアナログスイッチに接続され、これらのアナログス イッチは並列の2チャンネル同期検出器43.44のスイッチング要素2Hを形 成する。この同期検出器43および44は、光検出器38によって検出された赤 外線および赤光パルスを分離すると共に、低周波ノイズおよび直流オフセット電 圧を除去する。クロック70がその動作周期を繰り返すことにより、状態φ1の 間はまずアナログスイッチ2H−10が閉じ、検出器チャンネル43および増幅 器2に−1を通過するカップリング前置増幅信号DLSは抵抗器R33およびR 44の作用により約−1の利得を有する。The output of amplifier IK is connected to four analog switches, and these analog switches The switch forms the switching element 2H of the parallel two-channel synchronous detector 43.44. to be accomplished. The synchronous detectors 43 and 44 detect the red light detected by the photodetector 38. Separates outside line and red light pulses, and eliminates low frequency noise and DC offset current. Remove pressure. As the clock 70 repeats its operation cycle, the state φ1 is At first, analog switch 2H-10 is closed, and detector channel 43 and amplification The coupled preamplified signal DLS passing -1 to the resistor R33 and R 44 has a gain of about -1.

状態φ2の間は、まずスイッチ2H−10が開き、その次にスイッチ2H−7が 閉じ、その結果増幅器2に−1が約+1の利得ををし、この時点で増幅器2に− 1は実質的に開路した抵抗器R34とフィードバックループを形成する抵抗器R 33と共に電圧フォロアとして動作する。状態φ3およびφ4においては、赤り 巳D32はターンオンしそしてターンオフし、そして同様なスイッチング動作が 第2の検出器チャンネル44および増@器2に−7において発生する。検出器増 幅器の出力2に−1および2に−7は、このように50%の動作周期で付勢され 、半周期は反転でもう半周期は非反転である。直流または低周波電圧は、反対極 性を有する2つの隣接したパルスによって除去される。一方光検出信号DLSは 、2つのタイムステートのうち一方においてのみ存在し、約0.25の利得で効 果的に増幅される。During state φ2, first switch 2H-10 opens, then switch 2H-7 opens. closed, resulting in a gain of -1 to amplifier 2 of approximately +1; 1 is a resistor R forming a feedback loop with a substantially open resistor R34. It operates together with 33 as a voltage follower. In states φ3 and φ4, red Snake D32 turns on and turns off, and a similar switching action It occurs at -7 in the second detector channel 44 and intensifier 2. More detectors The outputs 2 to -1 and 2 to -7 of the width transducer are thus energized at 50% operating cycle. , half the period is inverted and the other half is non-inverted. Direct current or low frequency voltage has opposite polarity removed by two adjacent pulses with On the other hand, the photodetection signal DLS is , only exists in one of the two time states and is effective with a gain of about 0.25. effectively amplified.

増l1ii器2に−1および2に−1)出力、信号rRLsおよびRLSは、そ れぞれ整合低域フィルタ45および46に供給され、約10Hz以下の周波数の みが透過される。この整合低域フィルタ45および46は増@器3に−1,4に −1゜3に−7,4に−7を有し、信号IRLSおよびRLSにそれぞれ約4の 利得を付与する。これらのフィルタは、約2KHzのスイッチング成分および全 ての高周波ノイズを除去する。Amplifier 2-1 and 2-1) outputs, signals rRLs and RLS are are supplied to matched low-pass filters 45 and 46, respectively, for frequencies below about 10 Hz. The details are transmitted. The matched low-pass filters 45 and 46 are connected to the amplifier 3 at -1,4. -7 at -1°3, -7 at 4, and approximately 4 at signals IRLS and RLS, respectively. Grant a gain. These filters have a switching component of about 2KHz and a total Remove all high frequency noise.

EKG信号および光信号を処理するための信号処理手段は例えばIntel 8 085Aのようなプログラムされたマイクロプロセッサを含む。そこで、装置の 基本的な機能について理解し得るよう説明する。それと同時に、この発明によっ て改良した点について詳細に説明する。The signal processing means for processing the EKG signal and the optical signal is, for example, Intel 8 It includes a programmed microprocessor such as a 085A. Therefore, the equipment Explain basic functions so that they can be understood. At the same time, this invention The following is a detailed explanation of the improvements made.

第1図を参照すると、信号処理手段はマイクロプロセッサ16、データバス17 . RAMI 9. ROMI 8.ラッチ23゜コンパレータ52.アナログ マルチプレクサ50.ホールド回路200.ゲート24.ラッチセレクト21. ラッチディジット22およびディスプレイ20からなり、それぞれバス17に接 続され、それによってマイクロプロセッサ16の制御下に置かれる。データバス 17は、マイクロプロセッサ16と各構成素子に出入するディジタル情報を切換 える。う、チセレクト21. ラッチディシフト22およびディスプレイ20は 全て測定された血液成分量(例えば光学的パルスレートおよび酸素濃度等)を表 示するための好適な数値的ディスプレイに関する。Referring to FIG. 1, the signal processing means includes a microprocessor 16 and a data bus 17. .. RAMI 9. ROMI 8. Latch 23° comparator 52. analog Multiplexer 50. Hold circuit 200. Gate 24. Latch select 21. consisting of latch digits 22 and display 20, each connected to bus 17. connected and thereby placed under the control of microprocessor 16. data bus 17 switches digital information going in and out of the microprocessor 16 and each component. I can do it. Uh, Chi Select 21. The latch deshift 22 and display 20 are Displays all measured blood component amounts (e.g. optical pulse rate and oxygen concentration) and a suitable numerical display for indicating.

信号処理手段の機能は、連続する波形解析のため、光信号検出器およびEKG検 出器からのアナログ信号をそれぞれ独立的にディジタル信号に変換することであ る。波形解析はマイクロプロセッサ16.ROM18およびRAM19によって 制御される。The function of the signal processing means is to use an optical signal detector and an EKG detector for continuous waveform analysis. It converts each analog signal from the output device into a digital signal independently. Ru. Waveform analysis is performed by microprocessor 16. By ROM18 and RAM19 controlled.

第6A図乃至第6C図は、光信号およびEKG信号検出システムに関するもので ある。オキシメータのマイクロプロセッサは光信号の判定を行って、以下に示す 方法によって酸素飽和度および脈拍数を決定する。Figures 6A to 6C relate to optical signal and EKG signal detection systems. be. The oximeter's microprocessor makes a determination of the optical signal and determines the Determine oxygen saturation and pulse rate by the method.

本発明の好適な実施例は、EKG信号を処理し演算されたEKG脈拍数を表示す る手段と、光信号を処理するものと同一のアナログ−ディジタル変換回路を使用 して、診断EKG信号DEKGおよびフィルタ処理されたEKG信号FEKGを ディジタルEKG信号に変換する手段とを、マイクロプロセッサ16に組込むこ とである。第5A図および第5B図に示すように、アナログマルチプレクサ50 はパルスオキシメータのADCの入力端であり、このアナログマルチプレクサ5 0は2つのアナログマルチプレクサ5Gおよび6Gとから構成される。光パルス 信号V a’、 V b’、V aおよびvbは、それぞれマルチプレクサ5G のピン13,14.15および12に接続される。改良された装置によれば、診 !!frEKG信号DEKGは、マルチプレクサ6Gのピン15にi続され、そ してフィルタを通過したEKG信号FEKGはマルチプレクサ6Gのピン12に 接続する。A preferred embodiment of the present invention processes the EKG signal and displays the calculated EKG pulse rate. using the same analog-to-digital conversion circuitry that processes the optical signals. to generate the diagnostic EKG signal DEKG and the filtered EKG signal FEKG. A means for converting into a digital EKG signal may be incorporated into the microprocessor 16. That is. As shown in FIGS. 5A and 5B, an analog multiplexer 50 is the input terminal of the ADC of the pulse oximeter, and this analog multiplexer 5 0 consists of two analog multiplexers 5G and 6G. light pulse Signals V a', V b', V a and vb are each sent to multiplexer 5G. is connected to pins 13, 14, 15 and 12 of. Improved equipment allows diagnosis ! ! The frEKG signal DEKG is connected to pin 15 of multiplexer 6G and The EKG signal FEKG that has passed through the filter is sent to pin 12 of multiplexer 6G. Connecting.

全てのアナログ入力をディジタル信号に変換するため、マイクロプロセッサ16 は、マルチプレクサ5Gおよび6Gのうちどちらか一方の通切なチャンネルをア ドレスしなければならない。これは、3ビツトのワードをバスI7を介して両マ ルチプレクサ5G、6Gのピン9,10および11に入力することにより達成さ れる。マイクロプロセッサのプログラムは、信号Va、Vb、Va’およびvb ’に加えてEKG信号DEKGおよびFEKGをアナログからディジタルに変換 するよう構成され、さらにこれらのディジタル信号は適宜にRAM19に記憶さ れる。A microprocessor 16 is used to convert all analog inputs into digital signals. connects the clear channels of either 5G or 6G multiplexer. Must dress. This sends a 3-bit word to both ports via bus I7. This is achieved by inputting to pins 9, 10 and 11 of the multiplexer 5G, 6G. It will be done. The microprocessor program generates signals Va, Vb, Va' and vb ’ plus conversion of EKG signals DEKG and FEKG from analog to digital Furthermore, these digital signals are stored in the RAM 19 as appropriate. It will be done.

第4A図、第4B図、第5A図および第5B図に示すように、マイクロプロセッ サ16は、どの入力が変換されるかを選択することにより、アナログ信号をディ ジタル信号に変換し、ディジタルワ・−ドをラッチ8Hおよび9Kにロードする 。As shown in Figures 4A, 4B, 5A and 5B, the microprocessor The sensor 16 converts the analog signal by selecting which input is converted. Convert to digital signal and load digital word into latches 8H and 9K .

ラッチ8Hおよび9には、ディジクルーアナログコンバータ(DAC)8Kに供 給されるディジタルワードを貯蔵する。Latches 8H and 9 are connected to the DigiCrew Analog Converter (DAC) 8K. Stores the digital words provided.

このディジタル−アナログコンバータ(DAC)8にはディジタル信号をアナロ グ信号DACに変換する。信号DACはコンパレータ5Hのピン2に供給される 。ピン3におけるコンパレータ5Hへの他の入力は、マイクロブロセ、2す16 によって選択された変換するためのマルチプレクサ5oによるアナコク18号で ある。DAC3に!、:よって供給されるアナログ信号がマルチプレクサ50に よって供給される〜?ナログ故値を越えた際、コンパレータ51(の出力DAC MPは論理値″1′となる。ディジタルワードはDAC8Kによりアナログ電圧 を発生ずるが、このアナログ電圧はマルチプレクサ50によって供給されるアナ ログ重圧よりも低く、コンパし・−タ5Hの出力DACMPは論理値“O”に変 え・′:、)。第4B図に示すように、出力DACMPはステータスラッチ9G −17に入力される。そして、この出力D A CM P +、:j:マイクし lプロセッサ16によって57サイクル/ s e cの周期で標本化される。This digital-to-analog converter (DAC) 8 converts digital signals into analog convert the signal into a DAC. Signal DAC is fed to pin 2 of comparator 5H . The other input to comparator 5H at pin 3 is Microbrosse, 2s16. In Anacok No. 18 by multiplexer 5o to convert selected by be. To DAC3! , :The analog signal supplied by Therefore, is it supplied? When the analog fault value is exceeded, the output DAC of comparator 51 MP becomes logic value "1'. Digital word is converted to analog voltage by DAC8K. This analog voltage is supplied by multiplexer 50. It is lower than the log pressure, and the output DACMP of the comparator 5H changes to the logical value “O”. picture·':,). As shown in Figure 4B, the output DACMP is a status latch 9G. -17 is input. Then, this output D A CM P +, :j: Microphone The data is sampled by the l processor 16 at a period of 57 cycles/sec.

マイクロプロセッサが論理値“0”を検出した時には、第6図に示すラッチ8  Hおよび9Kに貯蔵されたワードは、アナログ信号のフィシタル値を示し、その 後の処理のためマイクロプロセッサ16によってこのワードはRAM19のアク セスアドレスに貯蔵され−1)。When the microprocessor detects the logical value "0", the latch 8 shown in FIG. The words stored in H and 9K indicate the physcial value of the analog signal and its This word is stored in RAM 19 by microprocessor 16 for later processing. -1).

EKG信号処理に関しては、マイクロブI】セフ 41□ 16は、適宜のソフ トウェア制御により、貯蔵されたディジタルワードを解析LEKG波形としての 振幅を計算する2、−の振幅は、DAC144に供給されるチ゛イジタルソ−1 ′を変更することによりAGC増幅器140を制illず、Sのに使用される。Regarding EKG signal processing, Microbe I] CEF 41□16 uses appropriate software. Software control allows stored digital words to be analyzed as LEKG waveforms. Calculate the amplitude 2, - amplitude is calculated from the digital source 1 supplied to the DAC 144. By changing ', the AGC amplifier 140 is not restricted and is used for S.

その結果、出力D E K Gおよびt?εK Gが制御すp凹円に2納まって 信号処理に使用されろ電子的電気回路員横の電圧範囲限度内に納まることと、信 号の中に3まれ・コ重要な情碧jを全く損わないこととを両立する。立ち−にか りすなわち非統合状態であるときは、独立しかつ連続的なパルス信号処理を行い 、酸素濃度および脈拍数を演算して表示する。そし2て、これと同時にEKG波 形D E K G、 F E K GtりJ’、びD RW !=Y、 ツいテ も連続的な処理をj什)、所定の状態にな−7た時に、ズテータス入カラノチ9 Gおよびマイクロプロセッサ16の内部にフラッグが生じ、次にどのような動作 が実行されるかを示す。As a result, the output D E K G and t? εK G controls p concave circle 2 Must be within the voltage range limits of the electronic circuitry used for signal processing and reliable. It is compatible with not at all spoiling the important emotion within the issue. Standing-Nika In other words, in the non-integrated state, independent and continuous pulse signal processing is performed. , calculates and displays oxygen concentration and pulse rate. And 2, at the same time, EKG wave Shape D E K G, F E K Gtri J’, Bi D RW! =Y, Tsuite Continuous processing is also carried out, and when the predetermined state is reached -7, the status enters Karanochi 9. A flag is generated inside the microprocessor 16 and the microprocessor 16, and the next is executed.

第4A図、第4B図、第5A図および第5B図に示すように、マイクロプロセッ サ16は、約57サイクル/ s e cの周期で規則的にステータス入力ラッ チ9Gを検索する。本発明によれば、出力DRWもまたフリップフロップ280 を介してステータス人カラノチ9Gに入力される。このようにして、検出R波D RWが論理(^“1′である時、マ・イクロブロセノサは1ステータスを検出し 、このステータスに基づいて次の動作を選択する。その動作は、続いて発生する 事象のうちの一つとすることができる。R波検出の初期段階において、マイクロ プロセッサ16はフリップフロップ280の出力280−1をクリアして論理値 ″O”にし、そしてEKG出力DRWに関する入力端子9G−19におけるステ ータス入カラノチをクリアする。この初期段階においてマイクロプロセッサ16 は、クロック70を使用して、R波パルスDRWを検出してからステータス入力 ラッチ9Gに次の論理値“1゜が発生ずるまでの時間間隔を計測し始める。これ によって計測された時間間隔に基づいて、改良されたパルスオキソメータは脈拍 数を表示する。数回の時間間隔の平均を算出して規則的なEKG猟拍数を確立し た後、マイクロプロセッサ16は築2の処理段階に移マチする。As shown in Figures 4A, 4B, 5A and 5B, the microprocessor The sensor 16 periodically sends a status input signal at a period of about 57 cycles/sec. Search for Chi9G. According to the invention, the output DRW is also provided by the flip-flop 280 The status is input to Karanochi 9G via . In this way, the detected R wave D When RW is logic (^“1’), macroblock sensor detects 1 status. , select the next action based on this status. The action occurs subsequently It can be one of the events. In the initial stage of R-wave detection, micro Processor 16 clears output 280-1 of flip-flop 280 to a logical value. "O" and the step at input terminal 9G-19 regarding EKG output DRW. Clear Karanochi with Tatas. At this initial stage, the microprocessor 16 uses the clock 70 to detect the R-wave pulse DRW and then input the status. Start measuring the time interval until the next logical value “1°” is generated in latch 9G. Based on the time interval measured by Show numbers. Establish a regular EKG pulse rate by calculating the average of several time intervals. After that, the microprocessor 16 moves to the second processing stage.

R/ll!!パルスの検出に伴って、マイクロブロナ、す16は光パルスの時間 の算定を開始する。この光パルスはこれとは別にマイクロプロセッサ16がディ ジタル光信号の解析を行うことによって判定される。なお、この光パルスは、検 出R波パルスに追従し、これにより光学的パルスが発生し得る期間である時間窓 が確定する。第2段階の間、パルスオキシメータは引き続いて検出R彼DRWパ ルスの時限すなわちパルス周期を計算してこれを表示する。R/ll! ! With the detection of the pulse, the microbrona, S16, detects the time of the light pulse. Start calculating the amount. This light pulse is separately processed by the microprocessor 16. This is determined by analyzing the digital optical signal. Note that this optical pulse is A time window that follows the outgoing R-wave pulse and is the period during which an optical pulse can be generated. is confirmed. During the second phase, the pulse oximeter continues to detect The pulse time period, that is, the pulse period, is calculated and displayed.

第3の処理段階は、時間窓が確立された後ムニ開始する。R波パルスの検出に伴 って、マイク「]プロセッサ1Gは時間窓を付勢する。その結果、R波パルスの 発生に追従しこの時間窓内に検出される光イご号のみが受理さね、る力どE!ニ ーば(11′除されるかのや1定を受け、これが酸素濃度、猟’l1ii:)− ンよび脈拍数等の生命に関するJ、+]定値の計算および表示に111・用さ杓 、る、、、検出されたパルスの判定は予め選択された信頼できる′7!!素の精 舎によっで達成され、この要素は光信号の゛9,1−情合する。光13号の質が 高い程、記録されたパルス経過と1Hi7出パルスとの相関関係が良(なり、信 頼度力9石くなる。この信頼度はマイクロプロセッサによって自動的にシ定され る。−4′八丁)ら、この信頼度は改良された第4゛ンメークの操作ftLこよ って調整される。The third processing step begins after the time window has been established. With the detection of R-wave pulse Then, Mike "] Processor 1G activates the time window. As a result, the R-wave pulse Only Hikarigo issues that follow the occurrence and are detected within this time window will be accepted. D (If 11' is divided by 1 constant, this is the oxygen concentration, H'l1ii:) - 111 is used for calculating and displaying fixed values related to life such as blood pressure and pulse rate. , , , the determination of the detected pulse is determined by a preselected reliable '7! ! elemental spirit This element is achieved by a 9,1-containing optical signal. The quality of Hikari No. 13 The higher the value, the better the correlation between the recorded pulse course and the 1Hi7 output pulse. Reliability becomes 9 stone. This reliability is automatically determined by the microprocessor. Ru. This reliability is due to the improved 4th make operation ftL. It will be adjusted.

マイクロブロセ、・す16は、時間窓外心こ発生17だ全ての検出パルスを排除 すイ〕、成人男性について指先のオキシメータ検査を行う場合の特定の時間窓は R波が発生(2,7から約50m s e c土I Q m s e cである 。Microprocessor 16 eliminates all detected pulses that occur outside the time window 17 [Sui], What is the specific time window for performing fingertip oximeter testing on adult males? R wave occurs (approximately 50 m s e c from 2,7 .

また、オキシメータは一つのパルスが検出された腫は、その時間窓がまだ6了し ていなくても、同一時間:α内に検出される全てのパルスを排除する。Also, the oximeter detects a tumor for which one pulse has been detected, if the time window has not yet expired. Eliminate all pulses detected within the same time: α, even if not.

時間窓が問い−Cいる間に一つち尤パルスが検出さイ1なかった場合、マ・イク ロブロセノサ16は下げられた基〆!を使用して光パルスの検索を行う。これは 、ある眼ら4また数(例えば3)の連続的な検出R波DRWの時間窓中に行われ 、その後マイクロプロセッサ16は下げられた基準で検索を行う、所定の時間( 例えば10秒)が経過した後、光パルスが一つも検出されないと、マイクロブU セノ″++16は光信号およびEKG信号の独立したすなわち非、統合処理行程 に反転し、そしてパルスオキシメータは初期状態に戻る。それ故、オキシメータ がR波と光パルスの間の信頼性のある相関間係を確立または維持することができ ない場合は、波形はそれぞれ独立して処理される。オキソメータがEKGおよび 光信号データを統合し血液成分量を計算していることを表示するディスプレイを 設置すれば好適である。第3の処理段階を達成した後、EKGまたは光信号のい ずれかを失うと、アラームが付勢されプログラムが初期状態に戻る。If no pulse is detected while the time window is in Lobrocenosa 16 has been lowered! to search for light pulses. this is , performed during a time window of 4 or several (e.g. 3) consecutive detections of the R-wave DRW. , then the microprocessor 16 performs a search with the lowered criteria for a predetermined period of time ( If no light pulse is detected after a period of 10 seconds (for example, 10 seconds), the microb U SENO''++16 is an independent or non-integrated processing process of optical signals and EKG signals. and the pulse oximeter returns to its initial state. Therefore, oximeter can establish or maintain a reliable correlation between the R-wave and the optical pulse. If not, each waveform is processed independently. Oxometer is EKG and A display that shows that the optical signal data is integrated and the amount of blood components is calculated. It is suitable if it is installed. After achieving the third processing stage, the EKG or optical signal If any deviation is lost, an alarm will be activated and the program will return to its initial state.

全ての動作について説明したが、このことは第6A図乃至第6C図の演算ソフト ウェアのフローチャートによって図示され説明されよう。第6A図において、R 波判定ルーチンは600においてE、KGリード線からの電気信号を受信するこ とによって開始し、601において前のR波の検出から次のR波の到達までの期 間RRPERを計算する。先のR波から現R波までの平均時間HI 5TORY は602で計算され、そして603において、601で判定された時間RRPE Rが平均時間HISTORYと比較される。604においてRRPERがHI  5TORYと一致しない場合は、ルーチンは613にジャンプし、ここでフリッ プフロ・ノブ280のR波(またはEKCフラッグ)はリセットされ、ルーチン 別のR波待ちへと抜は出る。604においてRRPERがHI 5TORYに一 致した場合は、605においてタイマが付勢されてR波パルスが発生してから光 パルスが発生するまでの時間を計測する。606において、出力HRCEKG心 拍数)は連続的なR波に基づいて計算される。6o7において、システムは一連 のR−R周期が同期(EKG同期)したかどうか質問する。同期していない場合 は、システムは609において出力F(Rを予め設定された心拍数と比較するこ とによりアラームのチェックをし、出力HRが低すぎる場合にi報を発生する。Although all the operations have been explained, this can be explained using the calculation software shown in Figures 6A to 6C. The software will be illustrated and explained by a flowchart. In FIG. 6A, R The wave determination routine receives electrical signals from the E and KG leads at 600. The period from the detection of the previous R wave to the arrival of the next R wave is determined in 601. Calculate the time RRPER. Average time from previous R wave to current R wave HI 5TORY is calculated at 602 and at 603 the time RRPE determined at 601 R is compared to the average time HISTORY. RRPER is HI at 604 If it does not match 5TORY, the routine jumps to 613 where the flip The R wave (or EKC flag) on Pflo knob 280 is reset and the routine I was forced to wait for another R wave. 604, RRPER is HI 5TORY If the timer is activated at 605 and an R-wave pulse is generated, the light is emitted. Measure the time until the pulse occurs. At 606, the output HRCEKG heart beat rate) is calculated based on continuous R waves. At 6o7, the system Inquires whether the R-R cycles of are synchronized (EKG synchronized). If not synced , the system compares the output F(R at 609 with a preset heart rate). The system checks the alarm and generates an i-report if the output HR is too low.

608において、EKGが同期し光パルスから光パルスへの流れが同期していな い場合は、出力HRは609においてディスプレイに伝送され、610において アラームのチェックが行われる。608において光パルスが同期している場合は 、システムはさらに610においてアラームのチェックを行う。EKGが同期し 且つ光パルスが同期していない場合のみ、そしてR波がHrSTORYと比較し て異なるR波であれば、611においてHI 5TORYは新しいR波を使用し て更新される。HI 5TORYを更新した後は、612においてシステム自体 が更新(タイムアウト)される。タイムアウトが5秒間更新されない場合はEK G同期は失われ、新しいHI 5TORYを作成しなければならない。At 608, the EKG is synchronized and the flow from light pulse to light pulse is not synchronized. If not, the output HR is transmitted to the display at 609 and the output HR is transmitted at 610 to the display. Alarm checks are performed. If the optical pulses are synchronized at 608, , the system further checks for alarms at 610 . EKG is synchronized And only when the optical pulses are not synchronized, and the R wave is compared with HrSTORY. If the R-wave is different in 611, HI5TORY uses the new R-wave. will be updated. After updating HI5TORY, the system itself will be updated at 612. is updated (timed out). EK if timeout is not updated for 5 seconds G synchronization is lost and a new HI5TORY must be created.

第6B図は、第3段階(第6C図参照)に光パルスを伝搬のためのディジタル光 パルス情報処理のシステムルーチンを示すフローチャートである。システムは6 44における検出されたディジタル光信号のデータの連続的な評価によって開始 する。このデータは、始やに645において信号処理への適合性を判定される。Figure 6B shows digital light for propagating optical pulses in the third stage (see Figure 6C). 3 is a flowchart showing a system routine for pulse information processing. The system is 6 Starting with continuous evaluation of the data of the detected digital optical signal at 44 do. This data is first determined at 645 for suitability for signal processing.

このデータが電気回路機構の電圧範囲を越えて電気的に過大値また過小値になっ た場合、システムは646においてルーチンを抜けてLED輝度が電気的な値に 従って正しく調節される。データが適合している場合、このデータは次に最大信 号の評価をされる。651において、相対的最大値が判定されてセーブされる。If this data exceeds the voltage range of the electrical circuitry and becomes electrically overvalued or undervalued, If so, the system exits the routine at 646 and sets the LED brightness to the electrical value. Therefore it is adjusted correctly. If the data fits, this data is then The number will be evaluated. At 651, the relative maximum value is determined and saved.

そして次の値がセーブされた最大値と比較され、新しい最大値が発生した場合は 651において代りにセーブされる。検出された値が新しい最大値でない場合は 、650においてマックスフラッグがセントされる。その後、次の受信するデー タを評価し、最大値セクション648−652を迂回して、653において再度 の連続的な比較により最大傾斜を検出する。最大傾斜値を検出した際には、65 8でセーブされると共に656でスロープフラッグが引き起こされる。その後、 次のデータが評価され、最大値および傾斜の計算を迂回して、659−662に おいてパルスの末尾に相当する最小値を検出する。最小の最小値が検出された際 、その値は661においてセーブされ、658においてセーブされた傾斜値は6 63において予め確定した最小しきい値と比較され、この傾斜値が適正な光パル スになり得るよう十分大きいかどうかが判定される。この傾斜値が十分大きくな い場合、664においてパルスは排除され、665において659および656 で発生したフラ・7グがリセットされ、ルーチンは644において次の適正なパ ルスの処理を開始する。傾斜が十分大きい場合は、パルスの各パラメータ最大値 、最小値および傾斜は667においてメモリにセーブされ、これは適正なパルス の評価についての第3段階の処理で使用される。そして、R波から適正なパルス までの遅延時間が計算される。その後、669においてデータフラッグが設定さ れ、このデータフラッグは第3段階に対し評価し得る適正なパルスが存在するこ とを指示する。そしてマックスおよびスロープフラッグは670においてリセノ トサレ、ルーチンは次のデータの処理を開始し適正なパルスに相当する新しい最 大値を検索する。The next value is then compared with the saved maximum value, and if a new maximum value occurs, It is saved instead at 651. If the value found is not the new maximum value , 650, the max flag is sent. Then the next received data and again at 653, bypassing the maximum section 648-652. Detect the maximum slope by successive comparisons of . When the maximum slope value is detected, 65 Saved at 8 and raised slope flag at 656. after that, The following data is evaluated to 659-662, bypassing the maximum and slope calculations: Detect the minimum value corresponding to the end of the pulse. When the lowest minimum value is detected , its value is saved at 661 and the slope value saved at 658 is 6 63, the slope value is compared with a predetermined minimum threshold value, and this slope value is It is determined whether it is large enough to become a space. If this slope value is large enough If not, the pulse is rejected at 664 and 659 and 656 at 665 The flag generated at 644 is reset and the routine returns to the next valid pattern at 644. Start the process of russ. If the slope is large enough, the maximum value of each parameter of the pulse , the minimum value and the slope are saved in memory at 667, which is used to determine the correct pulse used in the third stage of evaluation. Then, the appropriate pulse from the R wave The delay time will be calculated. The data flag is then set at 669. This data flag indicates that there is a valid pulse that can be evaluated for the third stage. Instruct. And Max and slope flags are recessed at 670. After that, the routine begins processing the next data and generates a new update corresponding to the correct pulse. Search for large values.

第6C図を参照すると、成分よ[1定の計算の第3段階のソフトウェアが示され ている。システムはデータフラッグが発生した後615において潜在的光信号を 入力することによって立ち上がる。そしてEKG同期が行われ規則的なEKG周 期が確定しているかどうかを質問する。データフラッグが発生していない場合は システムは617においてルーチンから抜ける。EKG同期が行われていない場 合は、マイクロプロセッサはEKGとは無関係に光パルス信号を処理する。これ はEKG能力を持たないネルカーN−100オキシメー夕において発生しがちで ある。そして616におけるR波が存在するかどうかの質問が迂回される。Referring to Figure 6C, the software for the third stage of the component [1 constant calculation] is shown. ing. The system detects a potential optical signal at 615 after the data flag is generated. Wake up by typing. Then, EKG synchronization is performed and regular EKG cycles are performed. Ask if the period is fixed. If no data flag occurs The system exits the routine at 617. If EKG synchronization is not performed In this case, the microprocessor processes the optical pulse signal independently of the EKG. this This tends to occur with Nelcar N-100 oximeters that do not have EKG capability. be. The question at 616 as to whether an R wave is present is then bypassed.

F、 K C同期が行われたがR波が発生していない場合は、システムは617 においてルーチンを抜け、パルスは処理されない。EKG同期が行われると共に R波が発生した場合、マイクロプロセッサは以下に述べるようにパルスを処理す る。If F, KC synchronization has been performed but no R wave has occurred, the system will The routine is exited at , and the pulse is not processed. As EKG synchronization is performed If an R-wave occurs, the microprocessor processes the pulse as described below. Ru.

LED輝度は618において調節が必要かどうか判断される。It is determined at 618 whether the LED brightness requires adjustment.

適切な信号強度のために必要最小限のLED強度に基づくリセットシステムゲイ ン、はg節が必要な場合にチェックされる。Reset system gain based on minimum required LED strength for proper signal strength , is checked if the g clause is required.

光パルスの経過は620で計算され、これは過去の平均のパルス幅、振幅および 周期に基づいて行われる。それからシステムは621において EKG装置が適 正に作動しているかどうか質問する。適正に作動している場合、622において 、最も新しい4つのパルスについてR波から次の光パルスまでの平均時限が計算 され、時間窓が算出される。そして623において、パルス波形が解析され、現 実の光パルスよりむしろ重信のノツチが存在しているかどうかを観察する。重信 のノツチの下降(ψ斜または他の人為構造は光パルスと誤認される。しかし、こ れらのパルスの振幅は実際のパルスの振幅の1/2に、′菌たない6624にお いて、パルスが〕・ンチまたは人為構造であるとセ1定された場合、625にお いてシステムはルーチンから決け、次に供給されるパルスが処理される。The course of the light pulse is calculated at 620, which is based on the historical average pulse width, amplitude and It is done on a periodic basis. The system then checks the EKG device at 621. Ask if it is working properly. If operating properly, at 622 , the average time from the R wave to the next optical pulse is calculated for the four most recent pulses. and the time window is calculated. Then, at 623, the pulse waveform is analyzed and the current Observe whether Shigenobu's notch is present rather than an actual light pulse. Shigenobu The descent of the notch (ψ oblique or other artifacts can be mistaken for a light pulse. However, this The amplitude of these pulses is 1/2 of the actual pulse amplitude, 625 if the pulse is determined to be an artifact or an artificial structure. The system then determines from the routine and processes the next pulse supplied.

ノツチではないと判定されると、626!、:、おいて解析されてパルスである かどうかFJ定される。If it is determined that it is not Notsuchi, 626! The pulse is analyzed at , :, FJ is determined.

EKGが同期したと仮定するとシステムは2つの基準に適合しているかどうかv 1定する。第1の基・7は時間遅れが予め計算された時間窓の範囲内に納まって いるかどうかである。Assuming the EKG is synchronized, does the system meet two criteria? 1 set. The first group 7 is that the time delay falls within the pre-calculated time window. It depends on whether or not there are.

これを満たしていない場合、マイクロプロセッサはそのパルスを排除する。第2 の試験基準は、周期が許容範囲に納っているか否かである。パルスが両方の基準 を満たしている場合にのめそのパルスが受理され飽和度計算が行われる。If this is not met, the microprocessor rejects the pulse. Second The test criterion is whether the cycle is within an acceptable range. Pulse is both reference If it satisfies the above, the pulse is accepted and saturation calculation is performed.

EKGが同期していない場合、627において比較により(1)パルス時間、( 2)振幅、(3)周期の3つの係数のうち2つが供給されなければならない。こ れは受理されたパルスとして伝送されるパルスであれば好適である。これらの組 合せは例えば、パルスと時間2時間と振幅、パルスと振幅または3つ全部とする 。パルスが受理されると、628において酸素濃度が計算される。If the EKG is not synchronized, the comparison at 627 determines (1) pulse time, ( Two of the three coefficients must be provided: 2) amplitude, and (3) period. child Preferably, this is a pulse that is transmitted as an accepted pulse. these pairs For example, the combination may be pulse, time, 2 hours, and amplitude, pulse and amplitude, or all three. . Once the pulse is received, the oxygen concentration is calculated at 628.

システムがクーンオン(パワーアップ)された後、またはタイムアウトの警報( 10秒の期間適正な光パルスが検出されなかった場合)の後、#素濃度がディス プレイに伝送される前に、光パルスの経過を発生させるため一連の構成パルスが 検出されなけばならない。これによって、629において光パルスの同期が行わ れていない場合は、630において酸素濃度の表示は行われない、全ての受理さ れた光パルスまたは受理されない光パルスは人為構造として除去されるパルスを 除いて、631−643の計算ルーチンに入力される。After the system is powered up, or a timeout alarm ( If no proper light pulse is detected for a period of 10 seconds), the #element concentration is A series of constituent pulses are used to generate a course of light pulses before being transmitted to the play. must be detected. As a result, the optical pulses are synchronized at 629. If not, the oxygen concentration will not be displayed at 630, and all accepted A light pulse that is rejected or not accepted is a pulse that is removed as an artifact. 631-643 are entered into the calculation routine.

EKG信号が同期していない場合、632において光学的心伯数(OHR)の計 算を実行するため、パルスからパルスまでの時間および1辰幅、訳たは周期の、 と゛ちらかが存在L5ていなければならない。EKG′:、二たは光ノマルスの と′r)ろ力)が[川明している場iTh%632で実行さ11.うl−I R の計算は634において表示され・)、同JJが計<fぽい場合 OHR二、を 表示さね、ないゆ635−6434こおいζ−1・ニス−ラム(j:パルス!1 1定の1幻杯を上り定し、時間窓が開いた1(1シ務−処理を続け・も・\きで あ乙かどつかを判定す、′:J。fFK G同期が行われて、好適なペルスがI ★出された場合、土7:: (;時間$5 iI1間が9了した場、)、時間窓 は次のYぐ波が(仝出さI”i〕;jミ1−閉し、°・れで)6好通な置体fu ll :ご3月ハて、1刺定もれも血液成、1.’l、 f、:患者の血液の酸 素飽和度であZ+ 6酸素飽(旧「の計算は、;h、色)蔀、二よ−、で検出さ れるパルスと赤夕1線光己こよっ゛、丁検出さ、れるパルスとを比較し7得られ て)係数にすづいて実行され、5ゆこれに二は次の等式によって示ず関係か成立 ず’5 aRR2−R(BRI > 酸素飽和度−・−一〜−〜−一−−一一−−−一−−一−−−−−−−−−−〜 −−−−X100″!石R(801−BRI ) +B172−802ここで、 1301は光波長1 (赤夕(線)に(、)!/Jて〕酸化S ]′:グロビン に対する吸光係数 BO2は光波長2(赤)における酸化ヘモーグに1ビンに対する吸光係数 BRIは光波長1における還元・\ニーグロビンに対する吸光係数 BR2は光波長2における還元へモグ實コビンに対する吸光係数 光波長工は赤やF線光 光波長2は赤色光 そしてRは波長2の波長1に対する光強度の係数で次のように計算される。If the EKG signals are not synchronized, the optical heart rate (OHR) is calculated at 632. To perform the calculation, the time from pulse to pulse and the width of one line, or period, One of these must exist L5. EKG':, two or optical normals and 'r) force) is executed at iTh% 632 when [kawamei] is 11. Ul-IR The calculation of is displayed in 634), and if the same JJ is like total < f, OHR2, Please display, Noiyu 635-6434 Kooi ζ-1・Nislam (j: Pulse! 1 1 fixed 1 phantom cup has been reached, and the time window has opened. Judging whether it is Aotsu or not, ′:J. fFK G synchronization is performed and the preferred pulse is I ★If issued, Saturday 7:: (; Time $ 5 iI1 period has finished 9,), time window The next Y wave is (extrusion I”i); ll :After March, 1 prick leaked and blood was formed. 1. ’l, f,: Patient’s blood acid The elementary saturation is Z + 6 oxygen saturation (the old calculation is; h, color), detected at 2 -, Comparing the pulse detected by the first ray of red light and the pulse detected by the first ray of red light, we obtain 7. ) is executed based on the coefficient, and the relationship between 5 and 2 is shown by the following equation. Zu'5 aRR2-R (BRI> Oxygen saturation--1~--1--1--1--1------- -----X100″! Stone R (801-BRI) +B172-802 Here, 1301 is light wavelength 1 (red evening (line) (,)!/Jte] oxidized S]': globin extinction coefficient for BO2 is the extinction coefficient for 1 bottle of oxidized hemoglobin at light wavelength 2 (red) BRI is the extinction coefficient for reduction/nee globin at light wavelength 1 BR2 is the extinction coefficient for reduced cobin at light wavelength 2 Optical wavelength technology uses red and F-ray light. Light wavelength 2 is red light And R is a coefficient of light intensity of wavelength 2 with respect to wavelength 1, and is calculated as follows.

Jn ([max2/lm1n2] R=□〜−一−□ In(Imaxl/lm1nl) ここで、 l max 2は光a長2における最大透過光I min 2は光波長2に8け る最小透過光I max 1は光波長1における最大透過光lm1nlは光波長 lにおける最小透過光この技術分野において熱線した人に知られてい乙ように、 様々な吸光係数は実験的研究によって測定できる。計算の便宜を図るため係数の 比の自然対数は、自然対数用のテーラ−展開級数を使用して計算される。Jn ([max2/lm1n2] R=□~-1-□ In(Imaxl/lm1nl) here, l max 2 is the maximum transmitted light I min 2 at light a length 2 is 8 orders of magnitude at light wavelength 2. The minimum transmitted light I max 1 is the maximum transmitted light lm1nl at the light wavelength 1, which is the light wavelength As is known to those who have worked in this technical field, the minimum transmitted light at Various extinction coefficients can be determined by experimental studies. For convenience of calculation, the coefficients are The natural logarithm of the ratio is calculated using the Taylor expansion series for natural logarithms.

別の実施例として、マイクロプロセッサのプログラムを最初のパルス経過の判定 を必要とすることなく検出されたR波DRWパルスと光パルスとの相関性を利用 するように適応することができる。この実施例においては、マイクロプロセッサ 16はステータス人カラノチ9Gを検索し、検出R波D RWが論理値“1”で ある時、マイクロプロセッサ16は、R波パルスの周6!i数にかかわらず検出 R波D F? Wパルスに追従する光信号を解析する。多数のR波パルスに追従 する光信号を比較することにより、マイクロプロセッサ1日は、光パルスによっ て示されるパルスの抄出と、検出R波D R’、Vパルスに追従する検出パルス の時間との相関関係を算定する。As another example, the microprocessor can be programmed to determine the duration of the first pulse. Utilizes the correlation between detected R-wave DRW pulses and optical pulses without the need for can be adapted to do so. In this embodiment, a microprocessor 16 searches for the status person Karanochi 9G, and the detected R wave D RW is logical value “1”. At some point, the microprocessor 16 detects the R-wave pulse frequency 6! Detection regardless of i number R wave D F? Analyze the optical signal that follows the W pulse. Follows numerous R-wave pulses By comparing the optical signals that Extraction of pulses shown in , detection R wave D R', detection pulse that follows V pulse Calculate the correlation with time.

第2A図および第2B図を参昭すると、EKGフ1っントエンドプリント回路基 板配線図は呼吸モニタ部お図示していSoこれはEKG強化強化オキ−メータ合 して使用される。呼吸モニタは、圧力感知検出器を使用し2で呼吸−、l−2; わち狗部壁の浮動を圧力変化の7i11定により検出すもよ・)設計される。圧 力検出器は、グラスビーダイナミ!クス圧力カプセルセンナのような気体型セン サとするか、または液体状水tKで満たされたシリコン状ラバーの管で患者のf f1i[71+を締め付けこれを可変抵抗として動作させることができ5.気体 型センサによれば、どのように設計されても、呼吸時乙二発生すて〕小さfに胸 の動きは圧力変投器(例えばSpnsym型L X 0503 Aブリッジ圧力 変喚器)に伝送され、電圧信号に変換さ11.る、ブリッジ出力信号または他の 電圧信号はIO2以−Lの公称利IJを有する差動増幅器lAに接続される。差 動増幅器IAの出力はA C?7i合されて約0.07Hz以下の周波数が除去 さ+11、そしてさら乙こ増幅器IBによって1−夏山される。この信号はIA とIBとの間に介在する低域フィルタを透過されする。この低域フィルタは約5 H2の公称遮断周波数を有する。低域フィルタの出力はさらに増幅され、そして 第1の緩衝増幅器IDにAC結合される。この時点で、信号は第2の増幅器ID に入力され、呼吸電圧Vre!ip が発生する。このV resp は胸部璧 の揺動を示すアナログ波形となる。また、第1の増幅器IDの出力信号はしきい 値検出器1Eを通過し、このしきい値検出器lE)ま呼吸波形と基準しきい値組 IT: 、、!、、を比較ずで)。この基準しきい値電圧はマイクロプロセッサ によって設定または調整されろ。呼吸波形の振幅が基準しきい値よりも大きい場 合、検出器出力は約+5■に上昇する。、二の+5vO′y電1丁;よインバー タ2ASこよって変換さり7、ディジタルパルスF?SPTRGM形成さn、こ のRS P T RGは呼吸乃作に一致−4″る。このRS P T n Gは 、ステータスラッチqc−zより]−キシメータの、a子システムに1古合さ1 7.τ)。Referring to Figures 2A and 2B, the EKG front end printed circuit board The board wiring diagram shows the breathing monitor section. used. The respiration monitor uses a pressure-sensitive detector to detect respiration at 2-, l-2; It is designed to detect the floating of the wall of the dog part by the 7i11 constant of pressure change. pressure The force detector is Grasby Dynamis! Gas type sensors such as gas pressure capsule senna or with a silicone rubber tube filled with liquid water. 5. By tightening f1i[71+, it can be operated as a variable resistance. gas According to the type sensor, no matter how it is designed, it will not occur during breathing. The movement is caused by a pressure transformer (for example, Spnsym type LX 0503 A bridge pressure converter) and converted into a voltage signal11. bridge output signal or other The voltage signal is connected to a differential amplifier lA having a nominal gain IJ of IO2 or more -L. difference Is the output of dynamic amplifier IA AC? 7i is combined and frequencies below approximately 0.07Hz are removed. The signal is +11, and the signal is 1-Natsuyama by the amplifier IB. This signal is IA It is transmitted through a low-pass filter interposed between and IB. This low pass filter is approximately 5 It has a nominal cut-off frequency of H2. The output of the low-pass filter is further amplified, and AC coupled to the first buffer amplifier ID. At this point, the signal is transferred to the second amplifier ID is input to the respiratory voltage Vre! ip is generated. This V resp is chest This is an analog waveform showing the fluctuation of . Also, the output signal of the first amplifier ID is at the threshold The respiratory waveform and the reference threshold value set pass through the value detector 1E, and the threshold value detector 1E) IT: ,,! ,, without comparing). This reference threshold voltage is be set or adjusted by If the amplitude of the respiratory waveform is larger than the reference threshold, In this case, the detector output increases to approximately +5■. , 2+5vO'y electric 1 piece; yo invar Data 2AS is converted 7, digital pulse F? SPTRGM formation n, this RS P T RG of  P T RG corresponds to the respiration nosaku -4''.This RS P T n G , from the status latch qc-z] 7. τ).

呼吸動作のモニタは有用である。なぜならば、例えば多数の乳児および小児は呼 吸困難ををし、これによって睡眠中に呼吸が中断することがある。Fi1部壁呼 吸をモニタすることによってこのような呼吸の中断および停止をチェックするこ とができる。好適実施例において、マイクロプロセッサは呼吸経過を作成し、規 則的呼吸パターンを確立する。その後、所定期間内(例えば15秒)に呼吸が行 われない場合、警報器が動作する。EKG強化酸素測定と相関して呼吸動作のモ ニタを行うことにより、睡眠中に患者の血流特性が低下した場合、この低下が異 常呼吸によるものか、呼吸停止によるものか、あるいはその他の原因によるもの であるかの判定を行うことができる。Monitoring of respiratory movements is helpful. For example, many infants and children You may have difficulty breathing, which may cause your breathing to stop during sleep. Fi1 wall call Check for such interruptions and cessation of breathing by monitoring the inhalations. I can do it. In a preferred embodiment, the microprocessor creates and regulates the respiratory history. Establish a regular breathing pattern. After that, breathing occurs within a predetermined period (for example, 15 seconds). If not, the alarm will be activated. Respiratory movement model correlated with EKG-enhanced oximetry If the patient's blood flow characteristics decrease during sleep due to monitoring, this decrease may be abnormal. Whether due to normal breathing, respiratory arrest, or other causes It is possible to determine whether the

呼コ文り二り 図面の簡単な説明 第1図は本発明の改良型方法および装置を示すプロ・ツク線図、第2A図および 第2B図は本発明の心電図検出電気回路機構およびシステムエレクトロニクスの 回路配線図、第3図は第2図における出力波形説明図、第4A図および第4Br f!Jは第1図におけるマイクロプロセッサステータス入力の詳細回路配線図、 第5A図および第5B図は第1図におけるマイクロプロセッサのアナログマルチ プレクサおよびディジクルアナログコンバータの詳細配線図、第6A図、第6B 図および第6C図は本発明の心電図および光学パルスに対するマイクロプロセッ サの動作を示すフローチャート、第7図は第1図における出力波形説明図、第8 図はオキシメータのタイミングダイアグラムの説明図、第9A図および第9B図 は第1図における絶縁されたフロントエンドプリント回路板の詳細配線図である 。call como rijiri Brief description of the drawing FIG. 1 is a block diagram illustrating the improved method and apparatus of the present invention; FIG. 2A and FIG. FIG. 2B shows the electrocardiogram detection electrical circuitry and system electronics of the present invention. Circuit wiring diagram, Figure 3 is an explanatory diagram of the output waveform in Figure 2, Figure 4A and Figure 4Br f! J is a detailed circuit wiring diagram of the microprocessor status input in Figure 1; Figures 5A and 5B show the analog multiprocessor of the microprocessor in Figure 1. Detailed wiring diagram of plexer and digital analog converter, Figure 6A, Figure 6B Figures 6C and 6C show the electrocardiogram and optical pulse microprocessor of the present invention. Fig. 7 is an explanatory diagram of the output waveform in Fig. 1, Fig. 8 is a flowchart showing the operation of the Figures are illustrations of oximeter timing diagrams, Figures 9A and 9B. is a detailed wiring diagram of the isolated front-end printed circuit board in FIG. .

訟゛町・(、乞・yセ3 .:?、’え庚二匁 −J(7’:)”lコミ・シl 6+ l 6t j 611 ’< 1−丁一 二−SA ’+17 +し1.。lawsuit town・(, begging・yse3 .. :? ,'Eko two momme -J(7’:)”l Komi Shil 6+ l 6t j 611’< 1-Choichi 2-SA '+17+1. .

I 手 続 相■ 正 1下(方式) ■訃ロ62年 1月30日I Continued phase■ Positive 1 bottom (method) ■Death January 30, 1962

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.動脈パルスおよび人為構造を含む血流を、患者の体組織において検出された 血流から血液成分量を算出する装置を使用して光学的に検出することにより、患 者の光学パルスを測定する方法において、患者の心拍の発生を検出し、心拍の発 生をオキシメータによる光学パルスの検出と相関させ、さらに設定された相関値 と検出された心拍とを利用して光学的に検出されたパルスが測定された動脈パル スであるかどうかを判別することを特徴とする改良された患者の光学パルス測定 方法。1. Blood flow, including arterial pulses and artifacts, detected in the patient's body tissues By optical detection using a device that calculates the amount of blood components from blood flow, A method of measuring optical pulses in a patient that detects the occurrence of a patient's heartbeat. Correlate the optical pulse with the detection of the optical pulse by the oximeter and set the correlation value. The optically detected pulse using the detected heartbeat and the measured arterial pulse. Improved patient optical pulse measurement featuring determining whether Method. 2.特許請求の範囲第1項記載の方法において、心拍の発生を検出する手段は、 患者の心電図波形の選択部分の発生を検出することを特徴とする改良された患者 の光学パルス測定方法。2. In the method according to claim 1, the means for detecting the occurrence of a heartbeat comprises: An improved patient characterized by detecting the occurrence of a selected portion of a patient's electrocardiogram waveform. optical pulse measurement method. 3.特許請求の範囲第2項記載の方法において、患者の心電図波形の選択部分は R波形部であることを特徴とする改良された患者の光学パルス測定方法。3. In the method according to claim 2, the selected portion of the patient's electrocardiogram waveform is An improved method for measuring an optical pulse of a patient, characterized in that it is an R waveform portion. 4.特許請求の範囲第2項記載の方法において、心電図波形の選択部分の発生を 光学パルスの検出と相関させる手段は、心電図波形の選択部分の発生後に動脈パ ルスを可及的に検出する時間を判別し、さらに光学パルスが心電図波形の選択部 分の発生後に光学パルスを所定期間測定するに際し動脈パルスとして処理し得る 第1パルスであるかあるいは心電図波形の選択部分の発生後に光学パルスを所定 期間以外で検出するに際し動脈パルスとして処理し得ない第2パルスであるかを 判別することを特徴とする改良された患者の光学パルス測定方法。4. In the method according to claim 2, generation of a selected portion of an electrocardiogram waveform is performed. The means for correlating the detection of optical pulses detects the arterial pattern after the occurrence of selected portions of the electrocardiogram waveform. In addition, the optical pulse determines the time to detect the electrocardiogram waveform as much as possible. The optical pulse can be treated as an arterial pulse when measured for a predetermined period of time after its occurrence. Predetermining the optical pulse as the first pulse or after the occurrence of a selected portion of the ECG waveform Is it a second pulse that cannot be treated as an arterial pulse when detected outside the period? An improved method for measuring optical pulses of a patient, characterized in that: 5.特許請求の範囲第4項記載の方法において、さらに血液成分量を所定時間内 で光学的に測定した血流の部分から測定することを特徴とする改良された患者の 光学パルス測定方法。5. In the method according to claim 4, the amount of blood components is further increased within a predetermined time. Improved patient blood flow measurement characterized by optically measured blood flow at Optical pulse measurement method. 6.動脈パルスと人為構造とを含む血流を体組織において光学的に検出する手段 を備えた患者の光学パルスを検出する装置において、患者の心拍を検出する手段 と、光学的に検出された動脈パルスを心拍の発生に相関させる手段と、さらに検 出パルスが動脈血液パルスであるかどうかを判別する手段であって光学的に検出 された動脈パルスと検出された心拍とに応答する判別手段とからなることを特徴 とする改良された愚者の光学パルス検出装置。6. Means for optically detecting blood flow in body tissue, including arterial pulses and artifacts means for detecting a patient's heartbeat in an apparatus for detecting optical pulses of a patient comprising: and a means for correlating optically detected arterial pulses with the occurrence of heartbeats, and further testing. A means of determining whether the output pulse is an arterial blood pulse and is optically detected. and a discriminating means responsive to the detected arterial pulse and the detected heartbeat. An improved Fool's optical pulse detection device. 7.特許請求の範囲第6項記載の装置において、心拍の検出手段はさらに患者の 電気的心鼓動を心電図波形状に検出する手段と心電図波形を濾過処理して心電図 波形の選択成分を検出することにより前記検出成分の発生が心拍の発生を表示す る手段とからなることを特徴とする改良された患者の光学パルス検出装置。7. In the device according to claim 6, the heartbeat detection means further comprises: Means for detecting electrical heartbeats in the form of an electrocardiogram waveform and filtering of the electrocardiogram waveform to produce an electrocardiogram By detecting selected components of the waveform, the occurrence of said detected components indicates the occurrence of a heartbeat. What is claimed is: 1. An improved patient optical pulse detection device comprising: 8.特許請求の範囲第7項記載の装置において、心電図波形の選択成分はR波形 成分であることを特徴とする改良された患者の光学パルス検出装置。8. In the device according to claim 7, the selected component of the electrocardiogram waveform is an R waveform. An improved patient optical pulse detection device characterized in that: 9.特許請求の範囲第7項記載の装置において、相関手段により所定の時間を設 定し、この時間で光学的に検出された動脈血液パルスを心電図波形の選択成分の 発生にほぼ後続させ、さらに判別手段により検出されたパルスが前記所定時間内 に発生することを検出して検出パルスを動脈パルスとして利用し得ることを判別 することを特徴とする改良された患者の光学パルス測定装置。9. In the device according to claim 7, the predetermined time is set by the correlation means. the optically detected arterial blood pulse at this time as a selected component of the electrocardiogram waveform. The pulse detected by the discriminating means is substantially subsequent to the occurrence of the pulse, and the pulse detected by the discriminating means is within the predetermined time. It is determined that the detected pulse can be used as an arterial pulse. An improved patient optical pulse measuring device characterized by: 10.特許請求の範囲第9項記載の装置において、さらに所定時間に光学的に検 出された血流に応答して血液成分量と心拍数とを測定する手段を備えることを特 徴とする改良された患者の光学パルス測定装置。10. In the apparatus according to claim 9, further optical inspection is performed at a predetermined time. The method is characterized in that it includes means for measuring the amount of blood components and heart rate in response to the emitted blood flow. An improved patient optical pulse measurement device with the following features: 11.血液成分量を患者の体組織の血流から体組織内に光を透過させる手段を使 用して光電気的に測定する方法からなり、透過された光量を検出してこれを動脈 パルスおよび人為構造を含むアナログ血流信号からディジタル信号に変換し、デ ィジタル信号をディジタル処理して動脈パルスを検出し、且つ動脈パルス数と動 脈血液中に存在する一つもしくはそれ以上の血液成分量を測定する方法において 、患者の心鼓動を心拍に対応する選択成分を持った心電図波形として検出し、心 電図波形をEKG波形の選択成分のそれぞれの発生に対応するディジタル心パル スを有するディジタル心電図波形に変換し、ディジタル心パルス数を測定し、デ ィジタル心電図波形とディジタル心パルス数とを動脈パルス数と比較して所定の 時間を設定し、これにより動脈パルスが検出されたと思われる時に選択部分の発 生後に時間間隔として動脈パルスを心電図波形の選択部分の発生に後続させ、さ らに次いで設定時間内に検出されたディジタル信号をディジタル処理して動脈パ ルス数と血液中に存在する一つもしくはそれ以上の血液成分量とを測定すること を特徴とする改良された患者の光学パルス測定装置。11. The amount of blood components is determined using a method that transmits light from the patient's bloodstream into the patient's body tissues. This method uses a photoelectric method to measure the transmitted light and detects the amount of light transmitted through the artery. Converts analog blood flow signals, including pulses and artifacts, to digital signals. The arterial pulse is detected by digitally processing the digital signal, and the arterial pulse number and movement are In a method for measuring the amount of one or more blood components present in pulsating blood , detects the patient's heartbeat as an electrocardiogram waveform with selected components corresponding to the heartbeat. The electrogram waveform is converted into digital heart pulses corresponding to each occurrence of selected components of the EKG waveform. convert it into a digital electrocardiogram waveform with The digital electrocardiogram waveform and digital heart pulse rate are compared with the arterial pulse rate to determine a predetermined value. Set the time so that the selected portion will fire when an arterial pulse is assumed to be detected. After birth, the arterial pulse follows the occurrence of selected portions of the electrocardiogram waveform at intervals of time, and Next, the digital signals detected within the set time are digitally processed and the arterial pattern is calculated. measuring the number of lupus and the amount of one or more blood components present in the blood An improved patient optical pulse measurement device featuring: 12.特許請求の範囲第11項記載の装置において、選択された数の心拍が所定 の心拍数に基づいて発生すべきであった時間内にディジタル心パルスが検出され ない場合全てのディジタル信号の処理を再開始することを特徴とする改良された 患者の光学パルス測定装置。12. The apparatus of claim 11, wherein the selected number of heartbeats is A digital heart pulse is detected within the time it should have occurred based on the heart rate of Improved feature of restarting processing of all digital signals if not present Patient optical pulse measurement device. 13.特許請求の範囲第12項記載の装置において、選択された数の時間内で動 脈パルスが検知されない場合全てのディジタル信号の処理を再開始することを特 徴とする改良された患者の光学パルス測定装置。13. 13. The apparatus of claim 12, wherein the apparatus operates within a selected number of times. Special feature that restarts processing of all digital signals if no pulse pulse is detected. An improved patient optical pulse measurement device with the following features: 14.特許請求の範囲第1項乃至第5項並びに第11項乃至第13項のいずれか に記載の方法において、血液成分量を測定する方法は、さらに動脈血液中のヘモ グロビンの酸素飽和状態を測定することからなることを特徴とする改良された患 者の光学パルス測定装置。14. Any one of claims 1 to 5 and 11 to 13 In the method described in , the method for measuring the amount of blood components further includes measuring hemolysis in arterial blood. An improved patient characterized in that it consists of measuring the oxygen saturation status of globin. optical pulse measurement device. 15.動脈血液パルスと人工物とを含む血流をディジタル信号として光学的に検 出することにより患者の体組機内の血液成分量を測定しマイクロプロセッサを備 える改良された非侵襲性装置において、患者に電気的に接続する心電図リード線 と、患者の電気的心鼓動波形を検出し、電気的心鼓動波形の選択された部分の発 生に対応する直列のディジタル心パルスを有するディジタル波形を発生させる手 段であって心電図リード線に電気的に接続される心電図回路手段と、心電図波形 の選択部分が発生したことを表示する手段であって、マイクロプロセッサに連結 されて心電図回路手段のディジタル波形に応答することによりそれぞれのディジ タル心パルスがステータス入力装置を付勢して心電図波形の選択部分が発生した ことを表示するステータス入力手段と、心電図パルス数を心電図回路装置に応答 して算出する心電図信号処理手段と、ディジタル信号とディジタル心パルス波形 とを複数のディジタル心パルスに亘って分析し、基本時間を設定してこれにより 動脈血液パルスを心電図波形の選択部分に後続させ、時限を期間として測定して この期間内にディジタル心パルスの発生後の動脈血液パルスを表示するディジタ ル信号パルスをほぼ判別する手段であってマイクロプロセッサと心電図信号処理 装置とに連結される分析手段と、マイクロプロセッサがディジタル心パルスの発 生後の所定時限内で測定されたディジタル信号以外の信号を解析するのを防止す る手段であって、前記設定時限とディジタル波形とに応答しこれにより心拍数と 血液成分との算出を所定時限内に検出された血液流の各成分に基づいて行うプロ グラム中断手段とからなることを特徴とする改良された患者の光学パルス測定装 置。15. Optically detects blood flow including arterial blood pulses and artifacts as digital signals. Equipped with a microprocessor, it measures the amount of blood components in the patient's body. Electrocardiogram leads electrically connected to the patient in an improved non-invasive device that detects the patient's electrical heartbeat waveform and generates selected portions of the electrical heartbeat waveform. A hand that generates a digital waveform with a series of digital heart pulses corresponding to the an electrocardiogram circuit means electrically connected to the electrocardiogram lead, and an electrocardiogram waveform; means for indicating that a selected portion of the The electrocardiogram circuit means that each digital signal is A cardiac pulse energizes the status input device to generate the selected portion of the ECG waveform. status input means to display the ECG pulse number and respond to the ECG circuit device. electrocardiogram signal processing means that calculates the digital signal and digital heart pulse waveform. and over multiple digital heart pulses, and set a base time that allows The arterial blood pulse follows selected portions of the electrocardiogram waveform and is measured as a timed period. A digital display that displays the arterial blood pulse after the occurrence of a digital heart pulse within this period. Microprocessor and electrocardiogram signal processing an analysis means coupled to the device and a microprocessor for generating digital heart pulses; To prevent analysis of signals other than digital signals measured within a specified time period after birth. means that responds to the set time period and the digital waveform, thereby determining the heart rate. A program that calculates blood components based on each component of blood flow detected within a predetermined time period. an improved patient optical pulse measurement device comprising: gram interrupting means; Place. 16.特許請求の範囲第15項記載の装置において、第1リセット手段をマイク ロプロセッサに連結してこれを付勢することにより選択された数のディジタル心 パルスが発生した後光パルスが検出されない場合に全てのディジタル光信号を分 析することを特徴とする改良された患者の光学パルス測定装置。16. In the device according to claim 15, the first reset means is a microphone. a selected number of digital cores by coupling to and energizing a microprocessor; Separates all digital optical signals when no optical pulse is detected after the pulse has occurred. An improved patient optical pulse measuring device characterized by: 17.特許請求の範囲第15項記載の装置において、第2リセット装置をマイク ロプロセッサに連結してこれを付勢することによりディジタル心パルスが検出さ れないで選択された数の心拍が所定の心拍数に基づいて発生すべきであった後に 全てのディジタル信号を解析することを特徴とする改良された患者の光学パルス 測定装置。17. In the device according to claim 15, the second reset device is a microphone. Digital heart pulses are detected by connecting to and energizing the heart processor. after the selected number of heartbeats should occur based on the given heart rate. Improved patient optical pulses featuring analysis of all digital signals measuring device. 18.特許請求の範囲第15項記載の装置において、心電図系回路手段は、さら に制御可能な可変レジスタ手段をフィードバックループ内に備えて電気的心鼓動 波形を増幅し且つ自動利得制御増幅器の利得を調整する自動利得制御増幅器と、 電気的心鼓動波形人力の切換手段に対する非反転または反転を行って切換手段か らの信号出力の均一な極性を保持する極性切換手段と、電気的心鼓動波形の周波 数を15および40Hzの間で選択的に通過させこれにより心電図波形の選択さ れた成分の関連周波数のみを通過させる帯域フィルタと、ディジタル信号出力を 行う心電図回路手段を形成してマイクロプロセッサ手段による処理を行う心電図 アナログーディジタル変換手段とからなることを特徴とする改良された患者の光 学パルス測定装置。18. In the device according to claim 15, the electrocardiogram circuit means further comprises: Includes variable resistor means in the feedback loop that can control the electrical heartbeat an automatic gain control amplifier that amplifies the waveform and adjusts the gain of the automatic gain control amplifier; The electrical heartbeat waveform is non-inverted or inverted for the human-powered switching means. polarity switching means for maintaining uniform polarity of the signal output from the electrical heartbeat waveform; selectively passing the frequency between 15 and 40 Hz, thereby selecting the electrocardiogram waveform. A bandpass filter that passes only the relevant frequencies of the detected components and a digital signal output. forming an electrocardiogram circuit means for carrying out an electrocardiogram for processing by a microprocessor means; An improved patient light comprising: an analog-to-digital conversion means; Medical pulse measuring device. 19.特許請求の範囲第15項記載の装置において、心電図回路手段はさらに入 力として調整可能な基準信号と電気的心鼓動波形とを有し、さらに出力としてデ ィジタル心パルス波形を有し電気的心鼓動波形を選択された基準信号と比較する 比較手段を備えて電気的心鼓動波形の選択された部分が基準信号に対応する際、 ディジタル心パルスを発生させるコンパレータと、このコンパレータ手段の出力 側に接続されて第一条件,第二条件並びにリセット動作を有する双安定回路手段 とからなり、前記第一条件はディジタル心パルスの発生時に生じてステータス入 力装置を付勢することにより心電図波形の選択された部分の発生を表示し、前記 第二条件は選択された部分が発生しないで双安定回路がリセットされた際に生じ 、さらにリセット動作はマイクロプロセッサにより選択された部分の表示をステ ータス入力装置において検出して双安定回路手段の出力を第一条件から第二条件 へ変化させて行われることを特徴とする改良された患者の光学パルス測定装置。19. In the device according to claim 15, the electrocardiogram circuit means further comprises: It has an adjustable reference signal and an electrical heartbeat waveform as an output, as well as a digital heartbeat waveform as an output. has a digital heart pulse waveform and compares the electrical heart beat waveform to a selected reference signal. comprising comparison means so that the selected portion of the electrical heartbeat waveform corresponds to the reference signal; a comparator for generating a digital heart pulse and the output of this comparator means; bistable circuit means connected to the side and having a first condition, a second condition and a reset operation; The first condition occurs when a digital heart pulse occurs and the status input is display the occurrence of selected portions of the electrocardiogram waveform by energizing the force device; The second condition occurs when the bistable circuit is reset without the selected part occurring. , and the reset operation also causes the display of the portion selected by the microprocessor to remain unchanged. output of the bistable circuit means from the first condition to the second condition. An improved optical pulse measurement device for a patient, characterized in that the optical pulse measurement device is characterized in that:
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