JPS63290542A

JPS63290542A - 脈波監視装置

Info

Publication number: JPS63290542A
Application number: JP12744387A
Authority: JP
Inventors: Takao Sakai; 坂井　隆夫
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1988-11-28

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は患者の状態を監視する場合等に使用される脈波
監視装置に関する。

従来の技術一般に呼吸器疾患の患者や麻酔下で呼吸ガスをコントロ
ールされる手術中の患者では呼吸状態が急変して酸素欠
乏になる可能性がある。また、呼吸ガスをコントロール
されない軽い手術中、例えば局部麻酔下で歯科治療を受
けている時などに一時的に緊張するあまり呼吸困難にお
ちいったり、血圧が急上昇したりする場合もありうる。

よって、これらの場合には安全性の立場から患者の状態
を常時監視することが非常に重要となる。そのような状
態監視装置の１つとして特公昭５１−１０７８号に示さ
れる装置がある。

この公知の装置では、所謂超音波ドプラ法を用いて生体
の生理現象に起因する状態を検出して電気信号に交換す
ると共に該電気信号を波高値保持回路に入れて、波高値
の変化である包絡綿を得て、その出力信号が予め定めた
変動範囲のうちの設定された幾つかの段階の何れにあた
るかを判断し、その段階に応じた表示手段で表示するよ
うになっている発明が解決しようとする問題点しかしながら、この装置では予め定めた変動範囲の段階
は固定であり、任意に可変したり、設定しなおしたりす
る構成がない、そのため、患者によって正常時と異常時
のレベル差が異なるにも拘わらず変動範囲の段階が画一
的であり、実用性に欠けるという欠点がある。

本発明は上述の問題が生じないように工夫した脈波監視
装置を提供する。

問題点を解決するための手段生体の生理現象に起因する状態を検出して電気信号に変
換する変換手段と、前記電気信号の脈動成分の波高値ま
たは波形面積を求める検出手段と、指令信号を出力する
指令手段と、前記指令信号に基づいて前記検出手段から
の波高値または波形面積を記憶する記憶手段と、波高値
または波形面積の警告限界値を前記記憶手段に記憶され
た波高値または波形面積に対する比の形で設定する設定
手段と、前記検出手段からの波高値または波形面積が上
記警告限界値を越えたときに警告を行う警告手段とを備
えた脈波監視装置。

作用指令手段によって指令した時点の波高値又は波形面積を
記憶できるので、その指令を例えば患者の正常状態時に
与えておけば、正常状態時の脈波の波高値又は波形面積
が記憶されることになる。

そして、警告限界値は、これらの記憶された値に対する
比の形で設定される。その結果、例えば手術中の検出値
は前記正常状態時の値との関係において監視されること
になる。この警告限界値は設定手段によって任意に設定
することが可能であるので、例えば患者ごとに、又は手
術の内容や疾患内容に応じて設定値を定めることができ
る。

実施例以下に本発明の詳細な説明するが、ここでは取り扱う生
体信号として充電容積脈波を例に説明する。尚、生体信
号としては光電容積脈波の他に圧脈波や血流速度、血流
量等も同様に扱うことができる。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す機能ブロック図
であり、（１）は指尖や耳介等の被測定部位（２）に光
を照射するための光源、（３）は前記被測定部位を透過
した光を受光する受光素子である。

この受光素子（３）は被測定部位（２）に照射した光の
反射光を受光するように配備してもよい０．光源（１）
としては、例えばハロゲンランプを用いることができ、
このハロゲンランプの光を光学的フィルタによって不必
要な波長域光を除去した後、光ファイバで被測定部位（
２）に導くようになすことができる。同様に前記透過光
（又は反射光）も光ファイバによって受光素子に導くよ
うにできる。

尚、光源（１）として発光ダイオードを用いてもよい。

受光素子（３）は例えばシリコンフォトダイオードで構
成される。この受光素子（３）で電気信号に変換された
信号は次の分離回路（４）で脈動成分のみが抽出される
。

そして、前記脈動成分から波高値又は波形面積が検出回
路（５）によって検出される。検出回路（５）の出力は
記憶回路（６）と演算回路（７）の双方に印加されるが
、記憶回路（６）への取り込みは操作手段（８）の操作
による指令があって始めて遂行され、指令がない場合は
新たな取り込みは行われない、演算回路（７）では記憶
回路（６）からの値と、検出回路（５）からの値の比を
算出する。演算回路（７）の出力は比較器（１０）で予
め定めた警告限界値と比較され、この警告限界値を越え
ると警告表示部（１１）で警告表示がなされる。警告表
示部（１１）は音声表示か、若しくはランプの点滅表示
で警告を行う、或いはそれらの双方を行うようにしても
よい。尚、第１図で演算回路（７）、比較器（１０）、
警告表示部（１１）は警告手段（９）を構成している。

警告限界値は操作手段（１３）によって設定回路（１２
）に任意に設定することができる。

次に、具体的な構成を第２図以下を参照して説明する。

第２図において、前述した光源（１）、受光素子（３）
は電流・電圧変換部（１６）と共にプローブ（探触子）
（１４）に設けられる。このプローブ（１４）は耳介、
又は指尖に装着して患者の体に傷を付けずに体外から脈
波状態を測定するのに好適な構造となっている。

前記光源（１）には装置本体（１５）の光源駆動部（１
７）から駆動信号が与えられる。電流・電圧変換部（１
６）の出力は装置本体（１５）の脈波信号処理部（１８
）へ導かれる。この脈波信号処理部（１８）は第３図に
示すように利得制御増幅器（２２）、対数変換回路（２
３）、バイパスフィルタ（２４）から構成されている。

利得制御増幅器（２２）は後述する制御演算部（２０）
の出力によって制御され、脈波信号処理部（１８）ぺ入
力される信号のレベルが患者ごとに異なるのを均一なレ
ベルになす。対数変換回路（２３）は入力される脈波信
号には皮膚の光透過率等による不要成分が含まれている
ので、次段のバイパスフィルタ（２４）で、この不要成
分を好適に除去できるように脈波信号を前もって成分分
けをしておく作用をなす。

その結果、脈波信号処理部（１８）は第４図（ａ）に示
す脈波信号から直流成分を除いた同図（ｂ）の如き脈動
成分（脈波交流成分）のみを出力する。この出力信号は
Ａ／Ｄ変換器（１９）でディジタル量に変換され制御演
算部（２０）でデータ処理される。ＩＩＩ　？１１演算
部（２０）はマイクロコンピュータで構成されており、
第１図に示す検出回路（５）、記憶回路（６）、演算回
路（７）、比較器（１０）、設定回路（１２）等は、こ
の制御演算部（２０）内に含まれている。そして、この
制御演算部（２０）にはデータ表示部（２１）、警告表
示部（１１）　、前記操作手段（８）　（１３）が外付
けされている。これらの操作手段は一般的にはスイッチ
で構成される。そこで、以下、（８）をメモリスイッチ
、（１３）を設定スイッチと呼ぶことにする。

前記Ａ／Ｄ変換器（１９）は例えば２重積分型に構成さ
れる。尚、前記制御演算部（２０）はＡ／Ｄ変換信号か
ら脈拍数を検出することもできる。この脈拍数は波高値
比等と共にデータ表示部（２１）で表示される。

次に、第２図の動作を説明する。監視スイッチ（図示せ
ず）をオンすると、光源駆動部（１７）が動作して光源
（１）を駆動する。受光素子（３）は被測定部位を介し
て到達した光を受光する。この光は電流に変換され、更
に次の電流・電圧変換部（１６）で電圧に変換される。

前記電圧は動脈血の影響によって脈動している。即ち、
動脈血は体積が大きくなったり、小さくなったりしてお
り、その体積が大きいとき光の吸収は多く、小さいとき
は光の吸収も少ないので、動脈血を介した光及びそれに
基づ（電気信号は脈動することになるのである。

第４図（ａ）でいえば、（Ｐｌ）が動脈血の体積が最大
、（Ｐりが最小に対応している。

プローブ（１４）から装置本体（１５）へ導かれた出力
電圧は脈波信号処理部（１８）の可変利得増幅器（２２
）で信号レベルが一定になるように増幅され、次の対数
変換回路（２３）を通してバイパスフィルタ（２４）に
入力される。バイパスフィルタ（２４）のカットオフ周
波数は生体の脈拍よりも低い所に設定されているためバ
イパスフィルタ（２４）の出力には第４図（ｂ）に示す
ように脈動成分が現れる。　　Ａ／Ｄ変換器（１９）は
前記脈動成分を脈拍数に比べて充分に高い周波数で＾／
Ｄ変換をする。

次に、制御演算部（２０）の動作について第６図、第７
図に示すフロチャートに従って説明する。まず、第６図
のフロチャートではｔＳがオンされる（１１）と、制御
演算部（２０）はＡ／Ｄ変換器（１９）を制御して生体
の脈拍に比べて充分に早い間隔で脈波信号処理部（１８
）の出力を＾１０変換させる。　（１２）（１３）では
メモリスイッチ（８）が使用者によって操作されるまで
、＾／Ｄ！：換されたデータに基づいて１拍ごとの波高
値を求める。ここで１拍とは第５図で正の部分（Ｓｌ）
と負の部分（Ｓ２）を含む期間（Ｔ）の脈波をいう、波
高値の検出は第５図で各サンプリング点（Ｑｌ）（Ｑｆ
ｆｉ）・・・（Ｑｎ）での値を次々と比較して大きいも
のを残していくことによって行われる。

メモリスイッチ（８）が押されると、その時点における
脈波の波高値が制御演算部（２０）の記憶回路に記憶さ
れる（１４）、より詳細にいえば、第５図で（ｔｏ）の
時点でメモリスイッチ（８）を押したとすると、この時
点（ｔｏ）を含む１拍よりも１つ前の１拍における波高
値が記憶される。尚、メモリスイッチ（８）を押すのは
患者の正常時又は手術前の時点で押すものとする。（１
５）では（１１２）と同様に脈波信号処理部（１８）の
出力をＡ／Ｄ変換し脈波の波高値を求める。その際、つ
いでに脈波の周期も求める。

次に、記憶されている正常時の波高値に対する現在の波
高値の比を算出（１６）　Ｌ、更に脈波の周期より脈拍
数を算出する（１７）。

前記（言６）で求めた波高値比が予め設定されている警
告限界値を越えているか否か、即ち警告範囲内か否か（
１８）で判定し、ＮＯであれば警告表示部（１１）で脈
波音を発生させ（１１０）　、ＹＥＳであれば警告表示
部（１１）に警告音を発生させる。

次に、（１１１）においてデータ表示部（２１）に波高
値比、脈拍数、脈波形を表示する。　（１１２）では再
びメモリスイッチ（８）の状態を判別し、メモリスイッ
チ（８）が押されなければ（Ｉ５）へ戻り、押されると
今まで記憶されていた正常時の波Ｖ値に代えて新たな波
高値を記憶（１１３）　Ｌ、０５）へ戻る。

上記のフローにおける（１２）　（１５）の動作を第７
図を参照して更に詳細に説明する。第７図に示すように
制御演算部（２０）は脈波信号処理部（１８）の出力が
負から正に変わるポイント（＾）を検出する（１２１）
、該ポイントを検出すると制御演算部（２０）内の毎拍
ごとの波高値を記憶する変数をクリアすると共に脈波周
期を測定するための制御演算部（２０）内のタイマーの
計時をスタートさせる（１２２）　、続いて＾１０変換
を繰り返す（１２３）〜（１２５）　、この間、毎拍ご
との波高値を記憶する変数とＡ／Ｄ変換値とが比較され
、＾７０変換値が小であれば変数はそのまま変わらない
が、＾／Ｄ変換値の方が大きければ、その＾／Ｄ変換値
が今までの変数に代わって新たな変数となる（１２４）
　、この（１２４）の動作は脈波形が再び負から正に変
わるポイント（Ｂ）まで行われる。

そして、このポイント（Ｂ）においてＭ波周期を測定す
るためのタイマーをストップさせる（１２６）　。

上記第７図の波高値を検出する動作は、要するに第５図
の脈波形において１拍分を波形が負から正に変遷する２
つのポイント（Ａ）　（Ｂ）で特定し、この間における
サンプリング点（ｑ、）（Ｑｉ）・・・（Ｑｎ）での＾
／Ｄ変換値を大きい方が変数として残るように順次比較
していって最終的に１番大きな値が波高値として残るよ
うにしたものである。

第６図において、脈拍数はデータ表示部（２１）で表示
されるだけであったが、この脈拍数についても警告限界
値を設定しておいて、（１１８）で波高値と脈拍数の双
方について警告範囲内か否か判断するようにフロチャー
トを修正してもよい。

次に、脈波形の波高値の代わりに波形面積に着目した第
２の実施例について述べる。この第２の実施例において
は脈１拍分の面積を検出するという点が相違するだけで
基本的には第１の実施例と同様に構成される。即ち、第
６図の（１２）及び（Ｉ５）で波高値を求める代わりに
脈１拍分の面積を求め、また（１６）では記憶されてい
る正常時における波形面積に対する現在の面積の比が求
められ、（１８）では波形面積に関し設定された警告限
界値を越えるか否かが問われる。そして、（Ｉｌｌ）で
は波形面積が波高値に代わって表示される。更に、（＋
１４）及び（１１３）で記憶されるのは当然のことなが
ら波形面積である。また、第７図では（＋１２４）にお
いて１拍分のＡ／Ｄ変換値を積算することによって１拍
分の波形面積を求める。

上記実施例において、光源（１）から被測定部位に与え
る光としては赤外光が望ましい。赤外光、例えば８０５
ｎ＋ｍより長い波長においては動脈血中の酸化ヘモグロ
ビン（ｌ（ｂｏｘ）の吸収係数がヘモグロビン（Ｈｂ）
のそれより太き（、そのため動脈血の酸素飽和度が下が
ると脈波形の波高値や波形面積が減少して状態悪化のと
きは波高値等が下がるという−ｌ’Ｇ的な通念と合致す
るからである。但し、これらの値が大きくなったとき警
告音を出すように構成すれば可視光を用いることができ
る。因みに可視光では酸素飽和度が低下しているにも拘
わらず脈波形の波高値や面積は増大する。

尚、上記実施例では、各時点で測定される波高値と記憶
された波高値とから波高値の比を求め、その波高値比が
警告限界を越えている場合に警告していたが、以下に述
べる方法によって警告するようにしてもよい。

まず、メモリスイッチが押された場合、その時点での波
高値を記憶し、更に警告限界の設定値（波高値比）から
警告限界の範囲を予め求めておく０例えば、記憶された
波高値が４１７で、警告限界の設定値が最小０．８、最
大１．２である場合は警告限界の範囲として最小３３４
、最大５００が予め求められ記憶される。次に、警告を
発するか否かの判定は、各時点で測定される波高値と警
告限界の範囲とを比較することでなされる。この方法で
は、上記実施例のような各測定時点における割算は必要
ない。

また、上記実施例ではスイッチへの手動操作に応じて記
憶指令信号を与えていたが、その代わりに制御演算部（
２０）から自動的に記憶指令信号を与えるようにしても
よい。即ち、制御演算部に、所定期間における脈波の波
高値のバラツキを調べさせ、そのバラツキが所定範囲内
であるときに記憶指令信号を出力させる。これによって
、基準となるデータを自動的に記憶することができる。

尚、制御演算部で自動的にデータを記憶する方法として
、上記の他に、装置の電源投入後の初回のデータを記憶
したり、脈波の波高値のバラツキを常時調べておき随時
基準となるデータを記憶したりするようにしてもよい。

発明の効果本発明によれば、警告限界値を設定する手段が設けられ
ているので、必要に応じた値の警告範囲をセットするこ
とができるという効果がある。

また、装置使用時の検出結果に対する比の形で警告限界
を設定するので、波高値又は波形面積として得られる検
出結果が個人差や装置使用状況によって大きく変化して
も、設定値を変える必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を機能的に示すブロッ
ク図であり、第２図はその具体的な構成を示すブロック
図、第３図は第２図の一部を詳細に示す図である。第４
図は本発明装置における波形図であり、第５図は説明波
形図である。第６図は第２図における演算制御部の動作
フローを示すフロチャートであり、第７図はその１部を
詳細に示すフロチャートである。（１）・・・光源、　　（２）・・・被測定部位、　　
（３）・・・受光素子、　　（４）・・・分離回路、　
　（５）・・・検出回路、（６）・・・記憶回路、　　
（７）・・・演算回路、　　（８）・・・メモリスイッ
チ、　　（９）・・・警告手段、　　（１０）・・・比
較器、　　（１１）・・・警告表示部、　　（１３）・
・・設定スイッチ、　　（１６）・・・電流・電圧変換
部、　　（１８）・・・脈波信号処理部、　　（１９）
・・・Ａ／Ｄ変換器、（２０）・・・制御演算部、　　
（２１）・・・データ表示部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生体の生理現象に起因する状態を検出して電気信
号に変換する変換手段と、前記電気信号の脈動成分の波
高値または波形面積を求める検出手段と、指令信号を出
力する指令手段と、前記指令信号に基づいて前記検出手
段からの波高値または波形面積を記憶する記憶手段と、
波高値または波形面積の警告限界値を前記記憶手段に記
憶された波高値または波形面積に対する比の形で設定す
る設定手段と、前記検出手段からの波高値または波形面
積が上記警告限界値を越えたときに警告を行う警告手段
とを備えた脈波監視装置。
（２）警告手段は、記憶手段に記憶された波高値または
波形面積と検出手段からの波高値または波形面積との比
を算出する演算手段と、該演算手段で算出された比と設
定手段に設定された比とを比較して算出比が設定比を越
えているか否かを検知する比較手段とからなる特許請求
の範囲第１項に記載の脈波監視装置。
（３）警告手段は、記憶手段に記憶された波高値または
波形面積と設定手段に設定された比とから警告限界値を
算出する演算手段と、該演算手段で算出された警告限界
値と検出手段からの波高値または波形面積とを比較し、
検出手段からの波高値または波形面積が警告限界値を越
えているか否かを検知する比較手段とからなる特許請求
の範囲第１項に記載の脈波監視装置。
（４）指令手段は手動操作に応じて指令信号を出力する
手動操作部材である特許請求の範囲第１項に記載の脈波
監視装置
（５）指令手段は、所定期間における検出手段からの波
高値または波形面積のバラツキが所定範囲内であるか否
かを判定し所定範囲内である場合に指令信号を出力する
判定手段である特許請求の範囲第１項に記載の脈波監視
装置。
（６）変換手段は、生体の被測定部位に光を照射する光
源と、前記被測定部位からの透過光または反射光を受光
する受光手段と、該受光手段の受光出力に含まれる脈動
成分を分離する分離手段とからなる特許請求の範囲第１
項に記載の脈波監視装置。
（７）光源から射出される光は赤外光である特許請求の
範囲第６項に記載の脈波監視装置。
（８）波形面積は脈動成分の一周期分の面積である特許
請求の範囲第１項に記載の脈波監視装置。