JPH0326236A - 酸素飽和度測定装置 - Google Patents
酸素飽和度測定装置Info
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- JPH0326236A JPH0326236A JP1161223A JP16122389A JPH0326236A JP H0326236 A JPH0326236 A JP H0326236A JP 1161223 A JP1161223 A JP 1161223A JP 16122389 A JP16122389 A JP 16122389A JP H0326236 A JPH0326236 A JP H0326236A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、生体の血液中の酸素飽和度を測定するための
酸素飽和度測定装置に関し、特に、個々の生体の血液の
酸素含有量についての情報を予め準備することなく、動
脈および静脈内の酸素飽和度を正確に表示することがで
きる装置に関するものである． 従来技術とその問題点 一般に、ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとは互いに異
なる吸光スペクトルを有しており、光学的方法を用いる
所謂光学オキシメー夕においては、この吸光スペクトル
の差異に基づいて酸素飽和度が測定されることが知られ
ている。現在提供されている光学オキシメー夕の殆どは
、透過式の測定法を採用している．このようなオキシメ
ータにおいては、生体の指や耳朶などの末梢部を透過し
た光に基づいて酸素飽和度の測定が実行される。すなわ
ち、生体の末梢部に投射された側の光の特性とその末梢
部を透過した側の光の特性とを比較することにより、酸
素濃度を求めるのである。しかしながら、このような透
過式の光学オキシメータにおいては、生体において投射
光が透過し得るだけの肉厚の薄い部位に対してしか用い
ることができないという欠点がある。
酸素飽和度測定装置に関し、特に、個々の生体の血液の
酸素含有量についての情報を予め準備することなく、動
脈および静脈内の酸素飽和度を正確に表示することがで
きる装置に関するものである． 従来技術とその問題点 一般に、ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとは互いに異
なる吸光スペクトルを有しており、光学的方法を用いる
所謂光学オキシメー夕においては、この吸光スペクトル
の差異に基づいて酸素飽和度が測定されることが知られ
ている。現在提供されている光学オキシメー夕の殆どは
、透過式の測定法を採用している．このようなオキシメ
ータにおいては、生体の指や耳朶などの末梢部を透過し
た光に基づいて酸素飽和度の測定が実行される。すなわ
ち、生体の末梢部に投射された側の光の特性とその末梢
部を透過した側の光の特性とを比較することにより、酸
素濃度を求めるのである。しかしながら、このような透
過式の光学オキシメータにおいては、生体において投射
光が透過し得るだけの肉厚の薄い部位に対してしか用い
ることができないという欠点がある。
上記のような透過式の光学オキシメータは、米国特許第
４，５８６，５１３号；４，４４６．８７１号；４．４
０７，２９０号；４，２２６．５５４号；４，１６７，
３３１号；および３，９９８．５５０号に記載されてい
る．また、血液や他の対象物に対する光の動作を分析す
る論理的な試みも以下の文献などにおいて行われている
。
４，５８６，５１３号；４，４４６．８７１号；４．４
０７，２９０号；４，２２６．５５４号；４，１６７，
３３１号；および３，９９８．５５０号に記載されてい
る．また、血液や他の対象物に対する光の動作を分析す
る論理的な試みも以下の文献などにおいて行われている
。
「高度の光散乱物質に関する新たな光学的考察，第１部
」（米国光学協会ジャーナル第３８巻Ｎａ５）ボール・
クベルカ著： １９４８年５月発行「血液における光の
透過および反射Ｊ （ＩＥＥＥ生物医学工学報告書第
ＢＭＥ−１７巻ｋ２）Ｒ．Ｊ．スト口コウスキー，Ｎ．
Ｒ． ビシャロテイ共著： １９７０年４月発行 「血液における光拡敗Ｊ （ＩＥＥＢ生物医学工学報
告書第ＢＭＢ−１７巻Ｎａ２）カーテイス・Ｃ．ジタン
ソン著： １９７０年４月発行 「血液における光散乱」 （ミシガン州アン・ア一バー
・ユニバシティ・マイクロフイルム第７１２４８６１号
公開博士論文）ナラヤナン・Ｒ．ビシャロティ著７ １
９７１年発行 上述のような透過式オキシメータに対して、近年、血液
による反射光を用いて血液中の酸素飽和度を測定する形
式の反射式オキシメータが開発されている。この反射式
オキシメー夕は、生体において透過式オキシメー夕が通
用され得ないような比較的厚みのある部位に対して特に
有効である。
」（米国光学協会ジャーナル第３８巻Ｎａ５）ボール・
クベルカ著： １９４８年５月発行「血液における光の
透過および反射Ｊ （ＩＥＥＥ生物医学工学報告書第
ＢＭＥ−１７巻ｋ２）Ｒ．Ｊ．スト口コウスキー，Ｎ．
Ｒ． ビシャロテイ共著： １９７０年４月発行 「血液における光拡敗Ｊ （ＩＥＥＢ生物医学工学報
告書第ＢＭＢ−１７巻Ｎａ２）カーテイス・Ｃ．ジタン
ソン著： １９７０年４月発行 「血液における光散乱」 （ミシガン州アン・ア一バー
・ユニバシティ・マイクロフイルム第７１２４８６１号
公開博士論文）ナラヤナン・Ｒ．ビシャロティ著７ １
９７１年発行 上述のような透過式オキシメータに対して、近年、血液
による反射光を用いて血液中の酸素飽和度を測定する形
式の反射式オキシメータが開発されている。この反射式
オキシメー夕は、生体において透過式オキシメー夕が通
用され得ないような比較的厚みのある部位に対して特に
有効である。
反射式オキシメータの基本的な構或に関しては、「動脈
内酸素飽和度の非観血的測定のための反射式オキシメー
タシステムに関する理論および開発Ｊ（コシガン州アン
・アーバー・ユニバシテイ・マイクロフィルム第８３２
９３５５号公開博士論文、イツァク・メンデルソン著：
１９８３年発行）に記載されている。また、米国特許
第４．４４７．１５０号ｉ４．０Ｂ６．９１５号；およ
び３，８２５．３４２号にも、反射式オキシメータの装
置構戒および測定技術が記載されている。
内酸素飽和度の非観血的測定のための反射式オキシメー
タシステムに関する理論および開発Ｊ（コシガン州アン
・アーバー・ユニバシテイ・マイクロフィルム第８３２
９３５５号公開博士論文、イツァク・メンデルソン著：
１９８３年発行）に記載されている。また、米国特許
第４．４４７．１５０号ｉ４．０Ｂ６．９１５号；およ
び３，８２５．３４２号にも、反射式オキシメータの装
置構戒および測定技術が記載されている。
また、本発明者等の最近の出願においては、反射式オキ
シメー夕を用いることにより血液中の酸素飽和度が正確
に測定され得ることが説明されている。
シメー夕を用いることにより血液中の酸素飽和度が正確
に測定され得ることが説明されている。
しかしながら、従来の反射式オキシメータにおいては、
個々の生体毎に酸素飽和度相関曲線を決定するために、
個々の生体の血液中の酸素量に関連する情報を予め用意
しなければならないという問題があった。このような個
々の生体についての情報は、通常、それら生体の血液を
採取して分析することにより、或いは透過式オキシメー
タなどの別種のモニタ装置によう・てそれら生体の酸素
飽和度を測定することにより得られるものである。
個々の生体毎に酸素飽和度相関曲線を決定するために、
個々の生体の血液中の酸素量に関連する情報を予め用意
しなければならないという問題があった。このような個
々の生体についての情報は、通常、それら生体の血液を
採取して分析することにより、或いは透過式オキシメー
タなどの別種のモニタ装置によう・てそれら生体の酸素
飽和度を測定することにより得られるものである。
発明の要旨
本発明は、上述した従来の問題点を克服するために、生
体の血液の酸素含有量に関する情報を予め用意しなくて
もその生体の血液中の酸素飽和度を正確に表示すること
ができる非観血式且つ後方散乱式の酸素飽和度測定装置
を提供するものである。本発明においては、ヘモグロビ
ンの吸光スペクトルと酸化ヘモグロビンの吸光スペクト
ルとの間の差異に基づいて生体の血液中の酸素飽和度を
決定するようになっている。そして、本発明には、４つ
の互いに異なる第１，第２，第３および第４波長の光を
生体の血液に対してそれぞれ照射する第ｌ．第２，第３
および第４光源と、その血液により反射された反射光の
強度を各波長毎に検出する反射光検出手段と、その反射
光の強度と血液中の酸素飽和度とを関連づけることによ
り酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とが含まれ
ている。
体の血液の酸素含有量に関する情報を予め用意しなくて
もその生体の血液中の酸素飽和度を正確に表示すること
ができる非観血式且つ後方散乱式の酸素飽和度測定装置
を提供するものである。本発明においては、ヘモグロビ
ンの吸光スペクトルと酸化ヘモグロビンの吸光スペクト
ルとの間の差異に基づいて生体の血液中の酸素飽和度を
決定するようになっている。そして、本発明には、４つ
の互いに異なる第１，第２，第３および第４波長の光を
生体の血液に対してそれぞれ照射する第ｌ．第２，第３
および第４光源と、その血液により反射された反射光の
強度を各波長毎に検出する反射光検出手段と、その反射
光の強度と血液中の酸素飽和度とを関連づけることによ
り酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とが含まれ
ている。
このような本発明の酸素飽和度測定装置においては、好
適には、光学センサが生体の組織に対して強く押し付け
られることによりその組織中から実質的に全ての血液が
除去された後、その組織に対して４つの互いに異なる第
１乃至第４波長の光がそれぞれ照射され、更にその組織
により反射された反射光が検出され且つ処理された結果
、その組織の光学的特性に関する情報が得られるように
なっている．そして、その後組織に対する光学センサの
押圧力が減少されて血液が組織内に戻されるとともに、
動脈内における酸素飽和度と静脈内における酸素飽和度
との間に成立する数学的関係を用いて、前記反射光の連
続的な測定結果が組織内の血液中の酸素飽和度と対応さ
せられるのである。
適には、光学センサが生体の組織に対して強く押し付け
られることによりその組織中から実質的に全ての血液が
除去された後、その組織に対して４つの互いに異なる第
１乃至第４波長の光がそれぞれ照射され、更にその組織
により反射された反射光が検出され且つ処理された結果
、その組織の光学的特性に関する情報が得られるように
なっている．そして、その後組織に対する光学センサの
押圧力が減少されて血液が組織内に戻されるとともに、
動脈内における酸素飽和度と静脈内における酸素飽和度
との間に成立する数学的関係を用いて、前記反射光の連
続的な測定結果が組織内の血液中の酸素飽和度と対応さ
せられるのである。
以上のように構成された本発明においては、生体の組織
により反射された四つの異なる第１乃至第４波長を有す
る各反射光をか反射光検出手段によって検出されるとと
もに、それら反射光を表す出力信号が酸素飽和度算出手
段に供給され、この出力信号と酸素飽和度とが対応させ
られることにより酸素飽和度が算出されるのである。し
たがって、本発明によれば、酸素飽和度を算出するため
に個々の生体毎に酸素飽和度相関曲線などを求めること
が不要となるので、個々の生体の血液中の酸素量に関す
る情報を得るために個々の生体の血液を採取・分析した
り別種のモニタ装置により酸素飽和度を測定したりする
必要がなくなるという効果が得られる。
により反射された四つの異なる第１乃至第４波長を有す
る各反射光をか反射光検出手段によって検出されるとと
もに、それら反射光を表す出力信号が酸素飽和度算出手
段に供給され、この出力信号と酸素飽和度とが対応させ
られることにより酸素飽和度が算出されるのである。し
たがって、本発明によれば、酸素飽和度を算出するため
に個々の生体毎に酸素飽和度相関曲線などを求めること
が不要となるので、個々の生体の血液中の酸素量に関す
る情報を得るために個々の生体の血液を採取・分析した
り別種のモニタ装置により酸素飽和度を測定したりする
必要がなくなるという効果が得られる。
実施例
以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は、本実施例の酸素飽和度測定装置である非観血
式のモニタ装置１０の構或を示す概略図である。モニタ
装置１０において、検出装置１２は生体の組織１４を覆
うように配置されており、４つの発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）１６．１８．２０および２２から発射された光が上
記組織ｌ４により反射されて光電検出器２４によって検
出されるようになっている．発光ダイオードｌ６および
１８は赤色スペクトルの光を発射し、一方発光ダイオー
ド２０および２２は赤外スペクトルを発射するようにさ
れている。好適には、発光ダイオード１６および１８の
発射光の波長はそれぞれ６６Ｑｒｕｓおよび６８０ｎｍ
（赤色光）とされ、また発光ダイオード２０および２２
の発射光の波長はそれぞれ８００ｎｍおよび９００ｎ＊
（赤外光）とされるが、本実施例においてはそれらの発
射光はこのように限定されるものではない。要するに、
ヘモグロビンの吸光係数と酸化ヘモグロビンの吸光係数
とが異なるように、四つの発光ダイオードのうちの二つ
から発射される光の波長が設定されていれば良いのであ
る。したがって、本実施例においては、発光ダイオード
１６．１８が第１および第２発光ダイオードに相当し、
発光ダイオード２０２２が第３および第４発光ダイオー
ドに相当する．上記四つの発光ダイオード１６．１８
２０．２２からは、タイミング制御回路２６により、
上述の四つの波長の光が順番に連なる一連のパルスが発
射されるように制御される．このような光のパルスは、
組織１４中の血液により反射されて後方に散乱された後
、光電検出器２４において検出されるのである。光電検
出器２４にて検出された反射光の強度を表すアナログ信
号である反射光信号は、デマルチプレクサ２８によって
分割されて一連の電気的なインパルス信号に変換された
後、Ａ／Ｄコンバータ３０によってデジタル信号に変換
される。そして、このように変換された一連のデジタル
信号が、マイクロプロセッサ３２に供給されるとともに
、予め記憶されている後述の関係に基づいて処理される
ことにより、生体の動脈内血液および静脈内血液の酸素
飽和度が表示装置３４において表示されるのである．し
たがって、本実施例においては、光電検出器２４が反射
光検出手段として機能し、マイクロプロセッサ３２が酸
素飽和度算出手段として機能する． 酸素飽和度の算出は、以下に説明するような光電検出器
２４において検出された各反射光信号間の関係に基づい
て行われる．ここで、（１）， （２）式は、光を吸収
且つ散乱する不透明な媒体により反射された光について
説明するものである． 但し、Ｒ４ ：媒体からの反射光 ｄ：媒体の厚さ寸法 Ｓ：媒体の散乱係数 ｋ：媒体の吸光係数 上式（１）および（２）を以下の■および■の仮定に基
づいて簡略化することにより次式（３）が或立する．す
なわち、■組織１４の厚さ寸法がかなり大きいと考えら
れる場合、また■押圧されることにより血液を含まない
状態とされた組織１４における光の散乱が、心臓収縮時
および心臓拡張時における血液が充たされた（ｐｅｒｆ
ｕｓｅｄ）状態の組織１４の光散乱と近似している場合
である。
式のモニタ装置１０の構或を示す概略図である。モニタ
装置１０において、検出装置１２は生体の組織１４を覆
うように配置されており、４つの発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）１６．１８．２０および２２から発射された光が上
記組織ｌ４により反射されて光電検出器２４によって検
出されるようになっている．発光ダイオードｌ６および
１８は赤色スペクトルの光を発射し、一方発光ダイオー
ド２０および２２は赤外スペクトルを発射するようにさ
れている。好適には、発光ダイオード１６および１８の
発射光の波長はそれぞれ６６Ｑｒｕｓおよび６８０ｎｍ
（赤色光）とされ、また発光ダイオード２０および２２
の発射光の波長はそれぞれ８００ｎｍおよび９００ｎ＊
（赤外光）とされるが、本実施例においてはそれらの発
射光はこのように限定されるものではない。要するに、
ヘモグロビンの吸光係数と酸化ヘモグロビンの吸光係数
とが異なるように、四つの発光ダイオードのうちの二つ
から発射される光の波長が設定されていれば良いのであ
る。したがって、本実施例においては、発光ダイオード
１６．１８が第１および第２発光ダイオードに相当し、
発光ダイオード２０２２が第３および第４発光ダイオー
ドに相当する．上記四つの発光ダイオード１６．１８
２０．２２からは、タイミング制御回路２６により、
上述の四つの波長の光が順番に連なる一連のパルスが発
射されるように制御される．このような光のパルスは、
組織１４中の血液により反射されて後方に散乱された後
、光電検出器２４において検出されるのである。光電検
出器２４にて検出された反射光の強度を表すアナログ信
号である反射光信号は、デマルチプレクサ２８によって
分割されて一連の電気的なインパルス信号に変換された
後、Ａ／Ｄコンバータ３０によってデジタル信号に変換
される。そして、このように変換された一連のデジタル
信号が、マイクロプロセッサ３２に供給されるとともに
、予め記憶されている後述の関係に基づいて処理される
ことにより、生体の動脈内血液および静脈内血液の酸素
飽和度が表示装置３４において表示されるのである．し
たがって、本実施例においては、光電検出器２４が反射
光検出手段として機能し、マイクロプロセッサ３２が酸
素飽和度算出手段として機能する． 酸素飽和度の算出は、以下に説明するような光電検出器
２４において検出された各反射光信号間の関係に基づい
て行われる．ここで、（１）， （２）式は、光を吸収
且つ散乱する不透明な媒体により反射された光について
説明するものである． 但し、Ｒ４ ：媒体からの反射光 ｄ：媒体の厚さ寸法 Ｓ：媒体の散乱係数 ｋ：媒体の吸光係数 上式（１）および（２）を以下の■および■の仮定に基
づいて簡略化することにより次式（３）が或立する．す
なわち、■組織１４の厚さ寸法がかなり大きいと考えら
れる場合、また■押圧されることにより血液を含まない
状態とされた組織１４における光の散乱が、心臓収縮時
および心臓拡張時における血液が充たされた（ｐｅｒｆ
ｕｓｅｄ）状態の組織１４の光散乱と近似している場合
である。
（但し、ｄ−■のとき） ・・・（３）
（３）式から明らかなように、組織１４の光学的特性に
関する情報は、組織１４内に血液が含まれない状態を戒
立させることにより得られる。このことは、検出装置１
２を生体の組織１４に装着すると同時に検出装置ｌ２に
充分な圧力を加えてｍｍｌ４内から一時的に血液を排除
することにより可能となる。第２図には、一時的に血液
を排除するための装置が示されている．押圧用のカフ３
３内にポンブ３５からの空気が作用させられるように調
圧弁３７が作動させられると、ハウジング３１内におい
てカフ３３が膨張させられるので、検出装置１２の接触
圧が高められ、組織１４内の血液が排除されるようにな
っている。
（３）式から明らかなように、組織１４の光学的特性に
関する情報は、組織１４内に血液が含まれない状態を戒
立させることにより得られる。このことは、検出装置１
２を生体の組織１４に装着すると同時に検出装置ｌ２に
充分な圧力を加えてｍｍｌ４内から一時的に血液を排除
することにより可能となる。第２図には、一時的に血液
を排除するための装置が示されている．押圧用のカフ３
３内にポンブ３５からの空気が作用させられるように調
圧弁３７が作動させられると、ハウジング３１内におい
てカフ３３が膨張させられるので、検出装置１２の接触
圧が高められ、組織１４内の血液が排除されるようにな
っている。
上記のようにして血液を除去した組織１４にて測定され
た電圧信号■，と、心臓の収縮時および拡張時における
血液が含まれた状態の組織１４にてそれぞれ測定された
電圧信号■４およびＶ．とを上式（３）に適用すること
により、以下のような式が得られる。
た電圧信号■，と、心臓の収縮時および拡張時における
血液が含まれた状態の組織１４にてそれぞれ測定された
電圧信号■４およびＶ．とを上式（３）に適用すること
により、以下のような式が得られる。
Ｉ織１４から血液が除去されている場合：Ｖ，−１．Ｒ
− Ｓ一 心臓拡張時でＭｉ織１４に血液が充たされている場合：
−Ｖ，− １。Ｒ． Ｓａ ｓ．＝（１−Δｖ）ｓｔ＋ΔｖＳｖ ｋ，＝ （Ｊ−Δｖ）ｋｔ＋ΔＶｋＶ ｋ．＝ｃ，ｌｂ （ＯｓｖＨｂ０２＋ （１ ０ｓｖ
）Ｈｂ）心臓収縮時で組織１４に血液が充たされている
場合：Ｖ，＝！。Ｒ． Ｓ 雪 ｓ．−（１−Δ．） Ｓ．＋ΔａＳＳ ｋ．＝ （１−Δ．）ｋ．＋Δｍ ｋ ｍｋ，＝Ｃｎｂ
（ＯｓａＨｂ０２＋ （１ ０ｓ，）Ｈｂ）但し
、 ｓｔ ：血液を除去した組織ｌ４の散乱係数８４ ：心
臓拡張時の血液を含む組ｖａ１４の散乱係数 ｓ．：心臓収縮時の血液を含む組織ｌ４の散乱係数 ｓｓ ：動脈内血液の散乱係数 ｓｖ ：静脈内血液の散乱係数 ｋ，：血液を除去した組織１４の吸光係数ｋ４ ：心臓
拡張時の血液を含む組織１４の吸光係数 ｋ．：心臓収縮時の血液を含むｍ＄ｆｉｔ４の吸光係数 ｋ１ ：動脈内血液の吸光係数 ｋ．？静脈内血液の吸光係数 Δ，：心臓拡張時の血液を含む組織１４内の動脈内血液
の留分 ΔＶ ：心臓収縮時の血液を含む組織１４内の静脈内血
液の留分 Ｃ ｕｓ − 血液中のヘモグロビン濃度Ｈｂ０２：酸
化ヘモグロビンの吸光係数１｛ｂ．還元ヘモグロビンの
吸光係数 Ｏｓ．：動脈内血液の酸素飽和度 Ｏｓｗ−静脈内血液の酸素飽和度 Ｉ０ ．各発光ダイオードの照射強度 ｖ１ ：血液を除去した組織ｌ４に対応する反射光（電
圧）信号 ■，：心臓拡張時の血液を含む組Ｉｍ！１４に対応する
反射光（電圧）信号 ｖ８ ；心臓収縮時の血液を含む組織１４に対応する反
射光（電圧）信号 したがって、血液を除去した租Ｉａｌ４の散乱係数，心
臓拡張時の血液゛を含む組織ｌ４の散乱係数．および心
臓収縮時の血液を含む組織１４の散乱係数が、いずれも
略等しいと仮定すると、以下の式（４）乃至（６）に示
す関係が得られる。
− Ｓ一 心臓拡張時でＭｉ織１４に血液が充たされている場合：
−Ｖ，− １。Ｒ． Ｓａ ｓ．＝（１−Δｖ）ｓｔ＋ΔｖＳｖ ｋ，＝ （Ｊ−Δｖ）ｋｔ＋ΔＶｋＶ ｋ．＝ｃ，ｌｂ （ＯｓｖＨｂ０２＋ （１ ０ｓｖ
）Ｈｂ）心臓収縮時で組織１４に血液が充たされている
場合：Ｖ，＝！。Ｒ． Ｓ 雪 ｓ．−（１−Δ．） Ｓ．＋ΔａＳＳ ｋ．＝ （１−Δ．）ｋ．＋Δｍ ｋ ｍｋ，＝Ｃｎｂ
（ＯｓａＨｂ０２＋ （１ ０ｓ，）Ｈｂ）但し
、 ｓｔ ：血液を除去した組織ｌ４の散乱係数８４ ：心
臓拡張時の血液を含む組ｖａ１４の散乱係数 ｓ．：心臓収縮時の血液を含む組織ｌ４の散乱係数 ｓｓ ：動脈内血液の散乱係数 ｓｖ ：静脈内血液の散乱係数 ｋ，：血液を除去した組織１４の吸光係数ｋ４ ：心臓
拡張時の血液を含む組織１４の吸光係数 ｋ．：心臓収縮時の血液を含むｍ＄ｆｉｔ４の吸光係数 ｋ１ ：動脈内血液の吸光係数 ｋ．？静脈内血液の吸光係数 Δ，：心臓拡張時の血液を含む組織１４内の動脈内血液
の留分 ΔＶ ：心臓収縮時の血液を含む組織１４内の静脈内血
液の留分 Ｃ ｕｓ − 血液中のヘモグロビン濃度Ｈｂ０２：酸
化ヘモグロビンの吸光係数１｛ｂ．還元ヘモグロビンの
吸光係数 Ｏｓ．：動脈内血液の酸素飽和度 Ｏｓｗ−静脈内血液の酸素飽和度 Ｉ０ ．各発光ダイオードの照射強度 ｖ１ ：血液を除去した組織ｌ４に対応する反射光（電
圧）信号 ■，：心臓拡張時の血液を含む組Ｉｍ！１４に対応する
反射光（電圧）信号 ｖ８ ；心臓収縮時の血液を含む組織１４に対応する反
射光（電圧）信号 したがって、血液を除去した租Ｉａｌ４の散乱係数，心
臓拡張時の血液゛を含む組織ｌ４の散乱係数．および心
臓収縮時の血液を含む組織１４の散乱係数が、いずれも
略等しいと仮定すると、以下の式（４）乃至（６）に示
す関係が得られる。
Ｓｔ
・ ・ ・（５）
そして、前記四つの発光ダイオードｌ６乃至２２から四
つの異なる波長の光が組織１４に対して照射されること
により、動脈内血液の酸素飽和度ＯＳ１が以下の式に従
って（７）式から求められるのである。
つの異なる波長の光が組織１４に対して照射されること
により、動脈内血液の酸素飽和度ＯＳ１が以下の式に従
って（７）式から求められるのである。
Ｘｔ＝ＶｔｔＶａｔ （Ｖ．ｉ−１０ｔ）”Ｙｔ＝Ｖｔ
ｔＶ−＝ ＣＶａ＝ Ｉ．ｉ）”Ｚ！＝Ｖ−ｔＶａｔ
（ＶＬ！ Ｉ。ｔ）”ΔＨ ｂ ！ − Ｈ ｂ
Ｏ ２ Ｈ ｂ五Ａｊｍｔ！ （Ｙｊ−Ｚｉ）（Ｘｔ
Ｙ＊−Ｘ＊Ｙｔ）？ｊｉ＋Ｌ＝ （ＸＪ Ｙｉ）
（ＹｔＺｈ ＹｈＺｔ）Ｄ■。＝ΔＨｂ．ΔＨ ｂ．
Ｈ ｂ．Ｂ．．．＋ΔＷｂ０ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ｂ■。
ｔＶ−＝ ＣＶａ＝ Ｉ．ｉ）”Ｚ！＝Ｖ−ｔＶａｔ
（ＶＬ！ Ｉ。ｔ）”ΔＨ ｂ ！ − Ｈ ｂ
Ｏ ２ Ｈ ｂ五Ａｊｍｔ！ （Ｙｊ−Ｚｉ）（Ｘｔ
Ｙ＊−Ｘ＊Ｙｔ）？ｊｉ＋Ｌ＝ （ＸＪ Ｙｉ）
（ＹｔＺｈ ＹｈＺｔ）Ｄ■。＝ΔＨｂ．ΔＨ ｂ．
Ｈ ｂ．Ｂ．．．＋ΔＷｂ０ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ｂ■。
＋ΔＨｂ，１Δ１｛ ｂ．Ｈ ｂ．Ｂ．．．Ｅ ａｎ。
＝ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ｈ ｂ．（Ａ．．。＋Ｂｌ１，，
＋Ｂ．．．）＋ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．｝Ｉ ｂ．（Ａ．．
．＋Ｂ．■十Ｂ■。）Ｆ．．．−Ｈ ｂ．Ｈ ｂ．Ｈ
ｂ．（Ａ．．．＋Ａ．．．＋Ａ−−− ＋ Ｂ ａ−＋
Ｂ ＊−０＋ Ｂ ６＠１１）Ｇ■。一ΔＨｂｌＩΔ
Ｈｂ．ΔＨｂ．（Ａ■。＋Ａ，ｌ■＋Ａ．．．）Ｈ ｍ
ａａ＝ΔＨｂ．ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ａ，％。，＋ΔＨｂ
．ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ａ■。
＋Ｂ．．．）＋ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．｝Ｉ ｂ．（Ａ．．
．＋Ｂ．■十Ｂ■。）Ｆ．．．−Ｈ ｂ．Ｈ ｂ．Ｈ
ｂ．（Ａ．．．＋Ａ．．．＋Ａ−−− ＋ Ｂ ａ−＋
Ｂ ＊−０＋ Ｂ ６＠１１）Ｇ■。一ΔＨｂｌＩΔ
Ｈｂ．ΔＨｂ．（Ａ■。＋Ａ，ｌ■＋Ａ．．．）Ｈ ｍ
ａａ＝ΔＨｂ．ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ａ，％。，＋ΔＨｂ
．ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ａ■。
＋ΔＷｂ．％ΔＨ ｂ．Ｈ ｂ．Ａ．■ａ − （Ｅ＋
ｔｓＧ＋３４Ｄ＋ｉｓＨ＋３４ ＥｒｓａＧｒｔｓＤ＋
３Ｊ＋ｔｉ） ＣＤｌｔａＧｔｓａ ＤｔｓａＧｌ
ｔａ）（ ＥＩｔａＧｔｓａ＋Ｄｌｚ＊Ｈｚ，ａ Ｅ
ｚｓａＧｌｔａ−Ｄ，，，Ｈ，．） （Ｄ，ＢＧ．．
．−Ｄ，．Ｇ．．．）ｂ− （Ｆ目３Ｇ＋ｓａ＋Ｅ＋ｔ
ｓＨ目４ ＦＩｆｆｉａＧＩｘｓＥ＋ｓａＨｔｇｚ）
（Ｄ＋ｔ４Ｇ＊ｚｎ Ｄ１３４Ｇ＋２４）ＣＦ．
＋ｚａＧｘｓａ＋Ｅ＋ｔａＨｔｓａ ＦｚｓａＧＩｔ
ａＥｔｓａＨｌｚａ） （Ｄ＋！３Ｇ＋ｚ４ Ｄ＋ｚ
ｍＧ＋ｔｚ）？＝（ＦＩ＊ｓＨｌ！ａ ＦｒｓａＨ＋
ｚｓ） ＣＤｌｚａＧｚｓａＤｚｓａＧ＋ｇａ）
（Ｆ＋ｚ４Ｈｚ３ｍ−Ｆｚｓ４Ｈ＋■）（Ｄ＋ｔｓＧ
＋ｓｓ ＤＩ３ａＧｌ＊ｓ）但し、 ｉ：１乃至４の値であって各発光ダイオード１６（１に
対応），１８（２に対応），２０（３に対応）．２２（
４に対応）をそれぞれ示す。
ｔｓＧ＋３４Ｄ＋ｉｓＨ＋３４ ＥｒｓａＧｒｔｓＤ＋
３Ｊ＋ｔｉ） ＣＤｌｔａＧｔｓａ ＤｔｓａＧｌ
ｔａ）（ ＥＩｔａＧｔｓａ＋Ｄｌｚ＊Ｈｚ，ａ Ｅ
ｚｓａＧｌｔａ−Ｄ，，，Ｈ，．） （Ｄ，ＢＧ．．
．−Ｄ，．Ｇ．．．）ｂ− （Ｆ目３Ｇ＋ｓａ＋Ｅ＋ｔ
ｓＨ目４ ＦＩｆｆｉａＧＩｘｓＥ＋ｓａＨｔｇｚ）
（Ｄ＋ｔ４Ｇ＊ｚｎ Ｄ１３４Ｇ＋２４）ＣＦ．
＋ｚａＧｘｓａ＋Ｅ＋ｔａＨｔｓａ ＦｚｓａＧＩｔ
ａＥｔｓａＨｌｚａ） （Ｄ＋！３Ｇ＋ｚ４ Ｄ＋ｚ
ｍＧ＋ｔｚ）？＝（ＦＩ＊ｓＨｌ！ａ ＦｒｓａＨ＋
ｚｓ） ＣＤｌｚａＧｚｓａＤｚｓａＧ＋ｇａ）
（Ｆ＋ｚ４Ｈｚ３ｍ−Ｆｚｓ４Ｈ＋■）（Ｄ＋ｔｓＧ
＋ｓｓ ＤＩ３ａＧｌ＊ｓ）但し、 ｉ：１乃至４の値であって各発光ダイオード１６（１に
対応），１８（２に対応），２０（３に対応）．２２（
４に対応）をそれぞれ示す。
ｊｋｌ ：各発光ダイオード（１，２．３．４）の順列
組み合わせ（１２３，２３１，３１２，１３４，３４１
，４１３，１２４，２４１，４１２，２３４，３４２．
４２３）ｍｎｏ ：各発光ダイオード（１，２．３．４
）の順列組み合わせ（１２３， １３４， １２４，２
３４）上記のような関係式（７）は、虚血時の組織１４
からの電圧信号ｖｔ．心臓の収縮時および拡張時におけ
る血液が含まれた組織１４からの電圧信号■−およびＶ
，に関連した二次式である．また、（７）式からは解が
二つ求まるのである。一方の解は略零に近似した値であ
るが、他方の解は正しい回答であって酸素飽和度ＯＳ．
を表すものである。上述のような酸素飽和度ＯＳ，を求
めるための手順は、当業者の間で周知のコンピュータプ
ログラミング技術を用いることにより容易に確立し得る
ものであって、第１図には、酸素飽和度ｏｓ．を算出す
るための動脈内血液中酸素飽和度の相関関係プログラム
が記憶手段３６に記憶されており、マイクロプロセッサ
３２へ入力されることが示されている． 以上のようにしてＯＳ，の値が求められると、次に、以
下の式に従って得られる（８）式から静脈内血液中の酸
素飽和度ＯＳｖｏ値が算出される。
組み合わせ（１２３，２３１，３１２，１３４，３４１
，４１３，１２４，２４１，４１２，２３４，３４２．
４２３）ｍｎｏ ：各発光ダイオード（１，２．３．４
）の順列組み合わせ（１２３， １３４， １２４，２
３４）上記のような関係式（７）は、虚血時の組織１４
からの電圧信号ｖｔ．心臓の収縮時および拡張時におけ
る血液が含まれた組織１４からの電圧信号■−およびＶ
，に関連した二次式である．また、（７）式からは解が
二つ求まるのである。一方の解は略零に近似した値であ
るが、他方の解は正しい回答であって酸素飽和度ＯＳ．
を表すものである。上述のような酸素飽和度ＯＳ，を求
めるための手順は、当業者の間で周知のコンピュータプ
ログラミング技術を用いることにより容易に確立し得る
ものであって、第１図には、酸素飽和度ｏｓ．を算出す
るための動脈内血液中酸素飽和度の相関関係プログラム
が記憶手段３６に記憶されており、マイクロプロセッサ
３２へ入力されることが示されている． 以上のようにしてＯＳ，の値が求められると、次に、以
下の式に従って得られる（８）式から静脈内血液中の酸
素飽和度ＯＳｖｏ値が算出される。
Ｌ，−ＯＳ．Ｈｂ０２．＋ （１−ＯＳ．）Ｈｂ，Ｍ，
ｌ，ｆｆｉΔＨｂ，（Ｘ，−Ｙ，）（Ｙ．−Ｚ．）ＬＱ
一ΔＨｂａ （Ｘ９−Ｙ．）（Ｙ，−Ｚ，）Ｌ，Ｎ．＝
ΔＨｂｒＹ− （ＹＱ ＺＱ）ＬＱ−ΔＨｂ，Ｙｑ（Ｙ
，−Ｚ，）Ｌ， ｏ，，＝Ｈｂ，（ｘｒ Ｙｒ）（Ｙｑ Ｚａ）ＬＱ
ＨｂＱ （ＸＱ ＹＱ）（ＹＦ Ｚ，）Ｌ，ＰｑＷ−
Ｈ ｂ ｒＹ．．（Ｙｑ−Ｚｑ）Ｌｑ−Ｈ ｂ，Ｙ．（
Ｙ，−Ｚ，）Ｌ， ＋ （Ｚ，（Ｙ，−Ｚ，）−Ｚ，（ＹＱ−ＺＱ））ＬＱ
Ｌ，ｄ＝Ｍ口Ｎ Ｉｓ Ｍ＋ｓＮ目 ｅ−Ｎ＋３０ｔｔ＋Ｍ＋ｔＰ ｌｓ Ｎ＋ｔＯ＋ｓ
Ｍ＋ｓＰ ｒｔｆ ＝０，ｚＰｓｓ ＯＩ３Ｐｈｘ 但し、 ｐ：１乃至３の値であって、各発光ダイオード１６，１
８．２０がそれぞれ１．２，３に対応する。
ｌ，ｆｆｉΔＨｂ，（Ｘ，−Ｙ，）（Ｙ．−Ｚ．）ＬＱ
一ΔＨｂａ （Ｘ９−Ｙ．）（Ｙ，−Ｚ，）Ｌ，Ｎ．＝
ΔＨｂｒＹ− （ＹＱ ＺＱ）ＬＱ−ΔＨｂ，Ｙｑ（Ｙ
，−Ｚ，）Ｌ， ｏ，，＝Ｈｂ，（ｘｒ Ｙｒ）（Ｙｑ Ｚａ）ＬＱ
ＨｂＱ （ＸＱ ＹＱ）（ＹＦ Ｚ，）Ｌ，ＰｑＷ−
Ｈ ｂ ｒＹ．．（Ｙｑ−Ｚｑ）Ｌｑ−Ｈ ｂ，Ｙ．（
Ｙ，−Ｚ，）Ｌ， ＋ （Ｚ，（Ｙ，−Ｚ，）−Ｚ，（ＹＱ−ＺＱ））ＬＱ
Ｌ，ｄ＝Ｍ口Ｎ Ｉｓ Ｍ＋ｓＮ目 ｅ−Ｎ＋３０ｔｔ＋Ｍ＋ｔＰ ｌｓ Ｎ＋ｔＯ＋ｓ
Ｍ＋ｓＰ ｒｔｆ ＝０，ｚＰｓｓ ＯＩ３Ｐｈｘ 但し、 ｐ：１乃至３の値であって、各発光ダイオード１６，１
８．２０がそれぞれ１．２，３に対応する。
ｑｒ：各発光ダイオードの組み合わせを示す。
（たとえば１と２および１と３）
したがって、
上式（８）においては、解が二つ得られる。一方は略Ｏ
Ｓｌｌに近似した値であるが、他方は正しい回答であっ
てＯＳｖを表している。このような酸素飽和度ＯＳｖを
求めるための手順は、当業者の間で周知のコンピュータ
プログラミング技術を用いることにより容易に確立し得
るものであって、第１図には、ＯＳｖ算出のための静脈
内血液中酸素飽和度の相関関係プログラムが記憶手段３
８に記憶されており、マイクロプロセッサ３２へ入力さ
れることが示されている。なお、第３図は上記プログラ
ムを実行するためのフローチャートの一例を示している
。
Ｓｌｌに近似した値であるが、他方は正しい回答であっ
てＯＳｖを表している。このような酸素飽和度ＯＳｖを
求めるための手順は、当業者の間で周知のコンピュータ
プログラミング技術を用いることにより容易に確立し得
るものであって、第１図には、ＯＳｖ算出のための静脈
内血液中酸素飽和度の相関関係プログラムが記憶手段３
８に記憶されており、マイクロプロセッサ３２へ入力さ
れることが示されている。なお、第３図は上記プログラ
ムを実行するためのフローチャートの一例を示している
。
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。
第１図は本発明の一実施例であるモニタ装置の構威を概
略的に示すブロック線図である。第２図は第１図の検出
装置を組織に対して押圧するための装置を示す部分断面
図である。第３図は、第１図の装置の作動をそれぞれ説
明するフローチャートである． １０：モニタ装置（酸素飽和度測定装置）１４：組織 １６：発光ダイオードて第１発光ダイオード）１８：発
光′ダイオード（第２発光ダイオード）２０：発光ダイ
オード（第３発光ダイオード）２２：発光ダイオード（
第４発光ダイオード）２４：光電検出器（反射光検出手
段）
略的に示すブロック線図である。第２図は第１図の検出
装置を組織に対して押圧するための装置を示す部分断面
図である。第３図は、第１図の装置の作動をそれぞれ説
明するフローチャートである． １０：モニタ装置（酸素飽和度測定装置）１４：組織 １６：発光ダイオードて第１発光ダイオード）１８：発
光′ダイオード（第２発光ダイオード）２０：発光ダイ
オード（第３発光ダイオード）２２：発光ダイオード（
第４発光ダイオード）２４：光電検出器（反射光検出手
段）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 血液中の酸素飽和度を測定する酸素飽和度測定装置であ
って、 第１波長、第２波長、第３波長および第４波長をそれぞ
れ有する光をそれぞれ発射する第１光源、第２光源、第
３光源および第４光源と、 該光源から発射されて前記血液により反射された反射光
を検出するとともに、前記第１波長、第２波長、第３波
長および第４波長をそれぞれ有する該各反射光に対応す
る電気的な出力信号を発生させる反射光検出手段と、 前記出力信号の積を算出するとともに前記血液中の酸素
飽和度と該積とを対応させて酸素飽和度を算出する酸素
飽和度算出手段と を含むことを特徴とする酸素飽和度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161223A JP2772040B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 酸素飽和度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161223A JP2772040B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 酸素飽和度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0326236A true JPH0326236A (ja) | 1991-02-04 |
| JP2772040B2 JP2772040B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=15730968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1161223A Expired - Fee Related JP2772040B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 酸素飽和度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2772040B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008178563A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323645A (ja) * | 1986-05-27 | 1988-01-30 | 住友電気工業株式会社 | 反射加温型オキシメ−タ |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP1161223A patent/JP2772040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323645A (ja) * | 1986-05-27 | 1988-01-30 | 住友電気工業株式会社 | 反射加温型オキシメ−タ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008178563A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2772040B2 (ja) | 1998-07-02 |
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