JPS6365844A - オキシメ−タ装置 - Google Patents

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］ 本発明は生体の動脈血の酸素飽和度５ａｌｔを測定する
オキシメータ装置に関する。

［従来の技術］ 発光ダイオードとフォトダイオードを用いて被測定生体
の脈波信号を検出し所定の処理を行い、動脈血の酸素飽
和度５ａＯｔを演算するオキシメータ装置において、測
定プローブを被測定生体の測定部位に装着する際やその
被測定生体が測定中に動いた場合、もしくは脈波信号の
時間平均電圧値である基線が変動した場合、脈波信号を
増幅する増幅器が飽和したりあるいは上記酸素飽和度５
ａＯ７の測定値に誤差を生じる。これを防止するために
、例えば特願昭６１−６２９８６号で特許出願を行った
オキシメータ・システムにおいては、検出された脈波信
号を強制的に所定の基亭レベルに戻すいわゆるインスト
回路が提案されており、該回路は第４図の回路と同様の
構成をａオる。このインスト回路においては、装置全体
を制御するＣＰＵｌ０が所定の周期で増幅器０１）、及
びＯＦ。

の入力端子を短絡するだめのスイッチを瞬時にオンする
ことにより増幅器ＯＰ　＋及びＯＰ、の飽和を停止させ
、上記酸素飽和度５ａｌｔを正確に測定できるようにな
っている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上述の第４図のオキシメータ装置のイン
スト回路においては、インストのためのスイッチＳ、及
びＳ３がオフであるとき、増幅器ＯＰ１及びＯＰ　ｔの
入力端子とその曲設との間に設けられるカップリング・
コンデンサＣ３とＣ２に増幅器ＯＰ、とＯＰ　ｔのバイ
アス７［ｉ流が流れ、そのコンデンサＣ８及びＣ７に電
荷が蓄積された後、上記スイッチＳ、及びＳ３がオンと
されたときその電荷が放電される。また、スイッチＳ、
及びＳ、を介して増幅器ｏｐ、とＯＰ　ｔの各入力端子
とアースとの間に結合容量が存任し、この結合容量によ
ってスイッチＳ、及びＳ、のオン・オフ時に増幅器ＯＰ
　＋とＯＰ、の各入力端子の電圧が変動する。

従って、上記の増幅器ＯＰ、とＯＦ２のバイアス電流及
びスイノヂＳ、と８３の結合容量に起因するスイッチＳ
、皮びＳ３のオン・オフ時における増幅器ＯＰ　ＩとＯ
Ｐ、の各入力端子の電圧変動によって、動脈血の酸素飽
和度Ｓ　ａ　Ｏｔの測定値に誤差を生じさＵ・るという
問題点があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、オキシメータ装
置のインスト回路におけるインストのためのスイッチの
オン・オフ時において誤差を含む動脈血の酸素飽和度５
ａｌｔの測定値を補正することかでき、上記酸素飽和度
Ｓａｄ、を正確に測定することができるオキシメータ装
置を提供することにある。

［問題点を解決しようとする手段］ 本発明は、被測定生体の脈波信号を増幅する増幅手段と
、と記脈波信号が」ユ記増幅手段に入力されているとき
上記増幅手段の入力を所定の基ｄ＾レベルにするインス
ト手段と、上記増幅手段に所定信号（信号なしを含む）
が人力された状態で、上記インスト手段の動作が行なわ
れた時点からの増幅手段の出力を時間経過に沿って記憶
する記憶手段と、上記インスト手段の動作時から所定時
間後に測定される上記増幅手段の出力から、上記インス
ト手段の動作時から所定時間後に対応する上記記憶手段
に記憶された値を減算し、減算された値に基づいて被測
定生体の動脈血の酸素飽和度を演算する演算手段を備え
たことを特徴とする。

［作用］ 以上のように構成することにより、例えば上記増幅手段
の入力端に接続されるインスト手段や上記増幅手段のバ
イアス電流によって測定値に誤差を生じても、上記演算
手段によって測定値を補正することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例であるオキシメータ装置のブ
ロック図である。

第１図において、オキシメータ装置はプローブｌと装置
本体３て構成され、装置本体３内には、後述するプロー
ブ１内の受光素子２５の出力を処理する信号処理回路７
、信号処理回路７の出力を選択するマルチプレクサ８、
マルチプレクサ８の出力をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器９、動脈血の酸素飽和度５ａＯｔや脈拍数の
演算、及び後述する表示部１３や操作部１４等の制御を
行なうＣＰＵｌ０、リードオンリメモリ（以下、１１０
Ｍという。）ＩＩ、ランダムアクセスメモリ（以下、Ｔ
（Ａ　Ｍという。）１２、演算された動脈血の酸素飽和
度Ｓ　ａ　Ｏ２や脈拍数等を表示する表示部１３、アラ
ームレベルや測定モード・表示モードを選択するｌこめ
の操作部１４、アラーム音および脈拍音を発する音声出
力部１５、専用プリンタや外部のコンピュータとデータ
の授受および脈拍波形を出力する入出力部１６、測定値
を記憶ずろためのｎ脱可能なＩＣカード２とデータの授
受を行なうＩＣＣカード入出印部１７時計部１８、及び
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）２０．２１を
点灯するためのＬ　Ｅ　ｌ）駆動部１９が、それぞれ設
（Ｊられている。そして、装置本体３にはプローブｌが
着脱自在に接続される。

プローブｌは、６６０ｎｍ付近の赤色光を発する赤色発
光ダイオード（以下、ｎ　Ｌ　ＥＤという。）２０．９
＝１０ｎｍ付近の赤外線光を発する赤外線発光ダイオー
ド（以下、ＩＲＬＥＤという。）２１、ＲＬＥＤ２０ま
たはＩＲＬＥＤ２１の温度に対応した信号を出力する温
度検出部２２、スポット測定用プローブか連続ｉ＋＋定
用プローブかを判別するための信号を出力するプローブ
識別出力部２４、ＲＬＥＤ２０およびＩＲＬＥＤ２１か
ら発せられて、生体６０を通った光を受光してその強度
に応じた信号を出力するフォトダイオードにてなる受光
素子２５、受光素子２５の出力を電気信号に変換する光
電変換回路３７並びに、装置本体３内のＣＰＵｔＯと接
続されＲＬＥＤ２０とＩＲＬＥＤ２１の発光スペクトラ
ムの情報、クロストークの情報及びサムチェックデータ
を記憶する不揮発性の記憶回路５６から構成される。

なお、この記憶回路５６を電気的にデータを書き込み可
能であって消去可能なＥ　Ｅ　Ｆ　ＲＯＭ又はＥｌ”Ｒ
ＯＭで構成してもよいし、ディジタルスイッチで構成し
てもよい。

次に、信号処理回路７の詳細な説明を行なう萌に、本実
１坦例における動脈血の酸素性ＴＲＩ　ｌχＳａｄ。

の測定原理について説明する。波長λ１およびλ。

の光が生体６０に照射されたとき、生体６０を通ったそ
れぞれの波長の光の強度ｒ、、ｒ、は、１１　”’　Ｉ
　Ｏ＋　Ｘ　Ｔ　ｔ＋　×・・・・・・・・・（１） ｌ　ｔ−Ｉ　（ｈＸ　’ｌ’　ＬｔＸ ・・・・・・・・（２） で表される。

但し、ここで、 ｌｏｔ：　　波長λ、の入射光強度 １ｏ、：　　波長久、の入射光強度 Ｅ＋　０　　波長λ８における酸化ヘモグロビンの吸光
係数 Ｅ、０：　波長λ２における酸化ヘモグロビンの吸光係
数 Ｅ、Ｈ：　　波長λ、におけるヘモグロビンの吸光係数 ＥｆＨ：　　波長λ、におけるヘモグロビンの吸光係数 Ｔｔ＋　・　波長λ１における動脈血以外の組織の透過
率 Ｔｔｔ：　　波長λ、における動脈血以外の組織の透過
率 ｄ　：　動脈血層の厚さの時間平均値 △ｄ　：　動脈血層の厚さの時間的変動成分５ａｌｔ：
動脈血の酸素飽和度 ｇ＋、ｇ＊＋　　利得係数 である。

ここで、生体６０の通過後の各波長の光の強度１、、Ｉ
、の直流成分を、それぞれＩ　、ＤＣ，Ｉ　、ＤＣとし
、ｌｏｇ（１、ＤＣ／　Ｉ　ｌ）および１０ｇ（Ｉ　ｆ
Ｄｃ／　Ｉ　２）をそれぞれＵ、、Ｕ！とすると、Ｕ、
、Ｕ、はそれぞれ近似的に、 ・・・・・・・・（３） ・・・・・・・・（４） で表わされる。また、ここで、Ｕ、、Ｕ、をそれぞれＩ
ｏｇｌ　＋、ｌｏｇＩ　、の時間的変動成分として（３
Ｘ４）式で得られ、更に、Ｔ　１．　Ｉ　ｔの時間的変
動成分をそれぞれへＩｌ、△■２としたとき、Ｕ　＋　
、　ｔＪ　２をそれぞれへＩ　、／　Ｉ　、ＤＣ，ΔＩ
　ｔ／　１−ＤＣとして求めても（３Ｘ４）式が得られ
る。そして、（３Ｘ４　’）式を５ａＯｔについて解く
ことにより次式が得られる。

・・・・・・・・（５） （５）式から動脈血の酸素飽和度Ｓａｄ、が求められる
。ここで、Ｋ、、に、、に、、に、はそれぞれ波長λ３
．λ、によって決まる定数である。本実施例では、波長
λ１およびλ、としてそれぞれ６６０ｎｍ付近および９
４０　ｎｍ付近の波長を用いている。

さらに、本実施例における装置本体３の信号処理回路７
の構成を第２図を用いて説明する。

本実施例では、光源として、上述のように、主として６
６０ｎｍ付近の波長の赤色光を発するＲＬＥＤ２０と９
４０ｎｍ付近の波長の赤外線光を発するＩＲＬ、Ｅｌ）
２＋とが用いられている。各ＬＥＤ２０．２＋は、それ
ぞれＣＰＵｌ０に内蔵される発振回路から出力されるタ
イミングパルスに従って制御されるＬＥＤ駆動部１９に
よって駆動され、ここでＬＥＤ駆動部１９は、第３図（
ａ）及び（ｂ）で示されるように周期が同一であって位
相差が９０°異なりデユーティ比５０％の２系列の駆動
周期パルスを各ＬＥＤ２０．２１に出力し、各ＬＥＤ２
０，２１を駆動する。各ＬＥＤ２０．２１から発せられ
た光は生体６０を通って減衰され、受光素子２５に受光
される。受光素子２５は入射した光の強度に応じた電流
を出力し、この出力電流は光電変換回路３７により電圧
信号に変換され、スイッチＳ、の端子ａ＋に出力される
。

ここで、装置本体３が測定モードに設定されているとき
スイッチＳ、は端子ａｌに接続され、従って、光電変換
回路３７の出力は増幅８Ｓ３８により増幅された後、Ｒ
同期整流部３９およびＩｎ同期整流部４０に入力される
。Ｒ同期整流部３９及びＩＲ同期整流部４０はＬＥＤ駆
動部１９から出力される２系列の駆動周期パルスに同期
して、人力された光電変換信号を整流する。すなわち、
Ｒ同期整流部３９は、ＲＬＥＤ２０が発光している門人
力信号を等倍に増幅し、ＲＬＥＤ２０が発光していない
門人力信号を一１倍に増幅する。同様に、Ｉｎ同期整流
部４０は、ＩＲＬＥＤ２１が発光している門人力信号を
等倍に増幅し、ＩＩＩＬＥＤ２１が発光していない門人
力信号を一１倍に増幅ずろ。なお、第３図（ｃ）　、　
（ｄ）及び（ｅ）はそれぞれ増幅器３８の出力Ａ１、Ｒ
同期整流部３９の出力Ａ　Ｒ。

及びｔＲ同期整流部・１０の出力Ａ　Ｉ　ＲＩの各波形
を示している。

したがって、各同期整流部３９．４０の出力は、その時
間平均をとると、それぞれＲＬＥＤ２０のみ及びＩＲＬ
ＥＤ２１のみから発せられて生体６０を通って受光素子
２５に入射した光の強度に対応する。ゆえに、Ｒローパ
スフィルタ４１およびＩｎローパスフィルタ４２の出力
は、それぞれ生体６０を通った６６０ｎｍ付近の光の強
度および９４０ｎｍ付近の光の強度に対応する。この様
にして受光素子２５に入射した光による信号をそれぞれ
の波長のみに対応した信号に分離する場合、各ｌ４ＥＤ
２０，２１の駆動周波数を適切に選ぶことによって外乱
光の影響を除去できる。

なお、第２図の周波数判別部５３は使用されている商用
電源周波数を判別し、その出力に応じてＣＰＵｌ０が各
ＬＥＤ２０．２１の駆動周波数を約（６０の整数倍＋３
０）Ｈｚ（商用電源周波数が６０Ｈｚのとき）、または
約（５０の整数倍＋２５）Ｈｚ（商用電源周波数が５０
Ｈｚのとき）に設定する。

さらに、Ｒローパスフィルタ４ＩおよびＩｎローパスフ
ィルタ４２の出力は、マルチプレクサ８を介してデ、ノ
タル・アナログ変換器（以下、Ａ／Ｄ変＠変色器う。）
９でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ１Ｏに人力される。ＣＰＵ
ｌ０はＲローパスフィルタ４１の出力とＩ　Ｒローパス
フィルタ４２との出力の比を求める。そして、その比が
所定の範囲内に入るようにＬ　Ｅ　Ｄ駆動部１つを制御
し、ＲＬＥＤ２０の発光強度よ５よびＩＦ７．１．ＥＤ
２１の発光強度を調整する。これによって、Ｒローパス
フィルタ４１の出力のＳ／Ｎ比と■１ｚローパスフィル
タ４２の出力のＳ／Ｎ比とがほぼ等しくなり、信号処理
上好ましい状態に保つことができる。

第２図において、ＣＰＵｌ０はＲローパスフィルタ４１
の出力およびＩｎローパスフィルタ４２の出力が所定の
範囲内になるように増幅器３８のゲインを調節する。ま
た、Ｉｎローパスフィルタ４２の出力は、本体３の外部
に出力される信号ライン５１に接続されている。さらに
、Ｒローパスフィルタ４１およびＩｎローパスフィルタ
４２の出力は、それぞれＲログアンプ４３及びＩＲログ
アンプ４４に接続されており、それらの後段に接続され
たＲバイパスフィルタＩ・１５、Ｒバイパスフィルタ１
１４７およびＩ　Ｒバイパスフィルタ１４６、Ｉｎバイ
パスフィルタｌＩ４７を経て、マルチプレクサ８に人力
される。また、■）バイパスフィルタ１１４７およびＴ
ＲバイパスフィルタｌＩ４８の出力はそれぞれＲ反転増
幅器４９および■Ｒ反転増幅器５０を介してもマルチプ
レクサ８に入力される。ここで、Ｒバイパスフィルタ１
４７またはＩｎバイパスフィルタｌＩ４８の出力が正の
ときは、マルチプレクサ８を介してそれらの出力がＡ／
Ｄ変換器９によってＡ／Ｄ変換されるが、前記出力が負
の場合は、各反転増幅器＝１９．５０の出力がＡ／Ｄ変
換されＣＰＵｌ０に出力される。さらに、前記Ｒローパ
スフィルタ４１及びＩＲローパスフィルタ４２の出力、
Ｒバイパスフィルタ［４７の出力またはＲ反転増幅器４
９の出力、ＩＲバイパスフィルタ［４８の出力またはＩ
Ｒ反転増幅器５０の出力がＡ／Ｄ変換器９によってそれ
ぞれ所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換され、ＣＰｔ
ＪＩＯに出力される。さらに、ＣＰＵｌ０は入力された
Ａ／Ｄ変換値に基づいて上述の（５）式の演算を行うこ
とにより、動脈血の酸素飽和度Ｓ　ａ　Ｏｔを求めるこ
と力（できる。

また、ＩＩバイパスフィルタ＋４５の出力は所定のカプ
トオフ周波数を有するローパスフィルタ５７を介して比
較回路５９に入力され、一方Ｉｎバイパスフィルタ１４
６の出力は所定のカットオフ周波数を有するローパスフ
ィルタ５８を介して比較回路５９に入力されろ。比較回
路５９はローパスフィルタ５７及び５８の両市力が一致
したとき一致信号Ｑ３をＣＰＵｌ０に出力する。この比
較回路５９の動作については詳細に後述する。

第４図は、第２図のＲバイパスフィルタ１４５及びＲバ
イパスフィルタｌＩ４７の具体的構成を示しており、Ｉ
　Ｒバイパスフィルタ１４６及びＩ　ＩＮバイパスフィ
ルタ■・１８も同様に構成される。以下、第４図を参照
して本発明に係るオキシメータ装置のインスト機能につ
いて説明する。

第４図において、Ｒログアンプ４３の出力はＲバイパス
フィルタ＋４５内のカップリング・コンデンサＣＩを介
して増幅器ＯＦ、の入力端子に接続され、この増幅″？
５０Ｐ１の入力端子は抵抗Ｒ７を介してアースに接続さ
れるとともに、ＣＰＵｌ０によって制御されるスイッチ
Ｓ、を介してアースに接続される。Ｒバイパスフィルタ
＋４５の増幅器ＯＰ、の出力端子はＲバイパスフィルタ
ｌＩ４７内のカップリング・コンデンサＣ２を介して増
幅器ＯＰ、の入力端子に接続され、この増幅器ＯＰ、の
入力端子は抵抗Ｒ１を介してアースに接続されるととら
に、ＣＰ（ＪｌＯによって制御されるスイッチＳ３を介
してアースに接続される。ＲバイパスフィルタｌＩ４７
の増幅器ＯＰ　ｔの出力端子は第２図のマルチプレクサ
８及び反転増幅器４９に接続される。

以上のように構成されたオキシメータ装置において、生
体６０を第１図及び第２図に示すように各ＬＥＤ２０及
び２１と受光素子２５との間に挿入すると、受光素子２
５に入射する光の強さが急激に変化し、増幅器３８の出
力Ａ１及びＲバイパスフィルタ１１４７の出力が飽和す
る。ここで、Ｒバイパスフィルタ＋４５．ＩＲバイパス
フィルタ１４６、Ｒバイパスフィルタ［１４７及びＩｎ
バイパスフィルタｌＩ４８の時定数は低い周波数の信号
まで測定できる様にそれぞれ大きく設定されているので
、それらの出力は長時間にわたって飽和状態が続いてし
まう。すなわち、第５図（ａ）及び（ｂ）に示すように
、プローブｌに生体６０を挿入されていないとき、Ｒバ
イパスフィルタ１４５の増幅器ＯＰ、の入力ＯＰ＋ｉ及
び出力ＯＰ、。は一定値となっているが、プローブｌに
生体６０が挿入されたとき、受光素子２５に入射する光
の強さが急激に変化し、増幅器ＯＰ、の出力ｏＰ１ｏが
飽和状態に達してしまい、その出力ＯＰｌ。はいったん
Ｏ［Ｖ］になった後、脈動によって変化しながら除々に
その平均電圧が上昇する特性を示す。また同様に増幅器
ＯＰ、も飽和状態になり、従って、増幅器ＯＰ、及びＯ
Ｐ　ｔの出力か安定になり測定可能どなるまでにかなり
の時間を要する。

そこで、本実施例においては、所定のサンプリングタイ
ム毎に、Ａ／Ｄ変換されたＲ７＼イパスフィルタ［１４
７の出力、Ｒ反転増幅器・１９の出力、■Ｒバイパスフ
ィルタ■１１８の出力、伎びＩ　Ｒ反転増幅器５０の出
力のいずれかが所定の時間以上にわたって所定値以上の
ときには、第５図（（ｊ）のように、ＣＰＵｌ０がスイ
ッチＳ、及びＳ３を微小時間ｗ、だけオンにするための
制御信号色及びｈをスイッチＳ２及びＳ、に送出する。

これによって、第５図（ｃ）に示すように、増幅器ＯＰ
、の出力ＯＰ１゜の飽和は短時間で解除され、以後、増
幅器ＯＰ。

はＲログアンプ４３及び４４の出力に含まれる変動成分
に対応した信号を出力することができる。

従って本実施例によれば、測定開始時の増幅器ＯＰ１及
びＯＰ、の飽和状態はスイッチＳ、及びＳ３のオンによ
って直ちに解除され測定可能となる。

また、Ｒログアンプ４３及び４４の出力には、一般に信
号成分の周波数よりも低い周波数で変動する脈波信号特
有の雑音６１が含まれる。第６図（ａ）は、上記Ｒログ
アンプ４３及び４４の出力の増幅後の出力である増幅器
ＯＰ、の出力を示しており、第６図（ａ）に示すように
、上記雑音６１はＲログアンプ・１３及び４４の出力レ
ベルを除々に変動させるので、Ｓａｎｇを求める際の誤
差要因となる。そこで、本実施例では、上述のように、
ＲバイパスフィルタＩ・１５及びｌＲバイパスフィルタ
１１４６の出力をそれぞれローパスフィルタ５７及び５
８に通過さ仕て低周波成分を抽出して比較回路５９に入
力さける。比較回路５９は、両低周波成分のレベルが一
致したとき制御信号Ｑ３をＣＰＬＪ　１０に出力し、そ
れに応答してＣ１”ＬＩＩＯは微小パルス幅Ｗ、の制御
信号Ｑ、をスイッチＳ３に送出して、スイッチＳ３を瞬
時にオンさせている。これによって、Ｒバイパスフィル
タ１１４７の入力信号がその−Ｌ限値と下限値のほぼ中
間レベルになった時、第６図（Ｃ）のようにＣＰＵｌ０
からの制御信号Ｑ、によってスイッチＳ３を瞬時にオン
さ什て、第６図（ｂ）に示すように上述の低周波成分６
１を減衰させ、従ってＲログアンプ４３及び４４の出力
の低周波数成分による測定誤差を除くことができる。

本実施例では、人力信号の１周期につきスイッチＳ、を
２回瞬時にオンしているが、１周期につき１回スイッチ
Ｓ３をオンするように構成してら良い。

以上の第２図の信号処理回路７におけるインスト機能に
より、測定するプローブｌを生体６０に挿入して装着す
るとき、又は生体６０が体動が生じるときに、増幅器３
８、ＯＰ、及びＯＰ、が飽和状態になってもそれを直ち
に解除することができ、すみやかに測定を再開すること
ができる。また、スイッチＳ３による上述のインスト機
能により脈波信号自身の低周波成分を減衰させることが
でき、測定値の誤差を小さくすることができる。

しかしながら、上述のインスト機能を有する信号処理回
路７において、Ｒバイパスフィルタロ４フ及びＩ　Ｒバ
イパスフィルタ１１４８内のスイッチＳ３内の結合容量
に起因する問題、並びにＲバイパスフィルタｌＩ４７及
びＩＲバイパスフィルタ■４８内の増幅器ＯＰ、のバイ
アス電流に起因する問題の２つの問題点がある。

前者の問題においては、スイッチＳ、がオンであるとき
、増幅器ＯＰ、の入力端子からスイッチＳ３を介してア
ースとの間の容量（主としてスイッチＳ、の結合容量で
あるため、以下、スイッチＳ。

の結合容量という。）に電荷が蓄積され、その後スイッ
チＳ、がオフとされたとき、上記スイッチＳ３の結合容
量に蓄積されていた電荷が抵抗Ｒ７を介して放電させる
ため、第７図（ａ）に示すように増幅？５０　Ｐ　＊の
入力端子の電圧が変動する。すなわち、スイッチＳ、の
結合容量のみを考慮し、増幅器ＯＰ　ｔに入力される脈
波信号を除去した場合の増幅器ＯＰ、の入力電圧０Ｐｚ
ｉは、スイッチＳ。

がオンであるとき０［Ｖ］であって、その後スイッチＳ
３がオフとされるとき入力電圧０Ｐｔｉは所定の負電圧
になった後、除々にＯ［Ｖ］に漸近する特性を示す。

次に、後者の問題においては、スイッチＳ３がオンから
オフになった場合、コンデンサＣ２の両端に電位差があ
り増幅器ＯＰ、の入力端子に接続されるコンデンサＣｔ
の一端がその他端に比較して電位が低いので、増幅Ａ　
ＯＰ　ｔのバイアス電流が増幅器ＯＰ、の入力端子を介
してコンデンサＣ２に流れ、コンデンサＣ１に電荷が蓄
積され、その後、コンデンサＣ７の充電か終了すれば、
増幅器ＯＰｔのバイアス電流は抵抗Ｒ，を介してアース
に流れ定常状態になる。

この増幅器ＯＰ、のバイアス電流のみを考慮し、増幅器
ＯＰｔに入力される脈波信号を除去した場合の増幅器Ｏ
Ｐ、の入力端子ＯＰ、ｉは、第７図（ｂ）に示すように
、スイッチＳ３がオンであるときＯ［Ｖコであって、そ
の後スイッチＳ３がオフされるとき入力電圧０Ｐｚｉは
除々に上昇し所定の定常値に漸近する特性を示す。

上述のスイッチＳ、の結合容量及び増幅器ＯＰ　ｔのバ
イアス電流の両方を考慮し、かつ増幅器ＯＰ、に入力さ
れる脈波信号を除去した場合の増幅器ＯＰ、の入力端子
ＯＰ　ｔ　ｉは、第７図（Ｃ）に示すようにスイッチＳ
、がオンであるとき０［Ｖ］であって、その後スイッチ
Ｓ３がオフとされるとき入力電圧０Ｐｔｉはいったん所
定の負電圧になった後除々に上昇し所定の正電圧に漸近
する。

従って、スイッチＳ、のオンからオフへの切換え時にお
けるスイッチＳ、の結合容量及び増幅器０Ｉ）、のバイ
アス電流によって増幅器ＯＰ！の入力電圧に生じる誤差
電圧により、動脈血の酸素飽和度Ｓａｄ、の測定値に誤
差を生じさせる。

この問題点を解決するために本実施例においては、あら
かじめコンデンサＣｔへの入力をゼロにした状態で、ス
イッチＳ３のオンからオフへの切換え時から所定の時間
の間、所定の時間間隔て、ＣＰＴＪ　ｌ　ＯはＲバイパ
スフィルタｌＩ４７及びＩＲバイパスフィルタｌＩ１４
の出力である増幅器ＯＰ　ｔの出力を逐一、Ａ／Ｄ変換
器９によりＡ／■〕変換された値をＲＡＭＩ２に記憶し
た後、動脈血の酸素飽和度Ｓａｄ、の測定時において、
スイッチＳ３のオンからオフへの切換え時であるいわゆ
るスイッチＳ３によるインスト時からの時間に応して、
Ｒバイパスフィルタ［４７、ＩＲバイパスフィルタ［４
８、Ｒ反転増幅器４９及びＩＲ反転増幅器５０の各出力
のＡ／Ｄ変換値をＲＡＭＩ２に記憶されたデータに基づ
いて補正を行う。以下、第８図及び第９図のフローチャ
ートを参照して、スイッチＳ３によるインスト時におけ
るスイッチＳ、の結合容量及び増幅器ＯＰ　ｔのバイア
ス電流に起因する誤差電圧を補正する方法について説明
する。

第８図において、まずステップｌにおいてオキンメータ
装置の電源スィッチがオンとされると、ステップ２に進
み本装置の初期化が行われ、プローブ１内の記憶回路５
６に格納されている各ＬＥＤ２０．２１等に関するデー
タがＣＰＵｌ０を介してＲＡＭ＋２にロードされる。

次に、ステップ３において上述のスイッチＳ。

によるインスト動作におけろ誤差電圧を測定し記憶する
。このステップ３の動作は第９図に示すザブルーチンの
フローチャートに基づいて行われ、まずステップ５Ｉに
おいて、Ｒバイパスフィルタ１４５内のスイッチＳ、を
オンにした後、ステップ５２において、スイッチＳ３を
瞬時オンする。

この誤差電圧の測定時間は、第７図（Ｃ）に示す増幅器
ＯＰ、の入力電圧がスイッチＳ３のインスト後に所定の
定常値に到達するまでの間の時間に設定される。

さらにステップ５３に進み、ＲバイパスフィルタｌＩ４
７、ＩＲバイパスフィルタｌＩ１４、Ｒ反転増幅器４９
、及びＩＲ反転増幅器５０の各出力を測定してＡ／Ｄ変
換した後、ステップ５４において、これらの各Ａ／Ｄ変
換値（以下、誤差電圧のＡ／Ｄ変換値という。）をＲＡ
Ｍ１２に記憶する。

次に、ステップ５５において、上述の測定時間内で所定
の時間間隔で誤差電圧の測定が行われるときの所定の回
数（以下、誤差電圧の測定回数という。）だけ誤差電圧
の測定が繰り返されたか否かが判断され、すなわち所定
の誤差電圧の測定時間だけ測定が行われたか否かが判断
され、しし誤差電圧の測定が所定回数だけ繰り返えされ
たときステップ５６に進み、一方、もし誤差電圧の測定
が所定回数を行ってい゛ないときステップ５３に戻り、
上述のプロセスを操り返す。さらに、ステップ５６にお
いてスイッチＳｔがオフとされた後、第８図のステップ
４に進む。

ステップ・１以降においては、生体６０の動脈血の酸素
飽和度５ａｌｔの測定が行われ、ステップ４においてま
ず、上述のようにＲバイパスフィルタｌＩ４７の出力の
符号に応じてＲバイパスフィルタ■・１７又はＲ反転増
幅器４９の出力をＡ／Ｄ変換した後、そのＡ／Ｄ変換値
をＲＡＭ１２に記憶し、次にステップ５において、ＴＲ
バイパスフィルタｌＩ４８の出力の符号に応じてＴＲバ
イパスフィルタｌＩ４８又はＩＲ反転増幅器５０の出力
をＡ／Ｄ変換した後、そのＡ／Ｄ変換値をＩ’（ＡＭ１
２に記憶する。

さらに、ステップ６において、Ｒバイパスフィルタ１１
４７又はＲ反転増幅器４９の出力のＡ／Ｄ変換値からス
テップ５４においてＲＡＭ１２に記憶された対応するＡ
／Ｄ変換値を減じて補正を行い、その差の値をＲＡＭ１
２に記憶するとともに、ＴＲバイパスフィルタｌＩ４８
又はＩＲ反転増幅器５０の出力のＡ／Ｄ変換値からステ
ップ５４においてＲＡＭ１２に記憶された対応するＡ／
Ｄ変換値を減じて補正を行い、その差の値をＲＡＭＩ２
に記憶する。このステップ６におけるＡ／Ｄ変換値の補
正においては、ステップ４及び５で測定されたへ／Ｄ変
換値がスイッチＳ、のインスト後の経過時間に応じて、
その経過時間時にステップ５３て測定された誤差電圧の
測定値を用いて補正が行われる。さらに、ステップ６に
おいて演算されたＩｔＡＭＩ２に記憶された値に基づい
て上述の（５）式により生体６０の動脈血の酸素飽和度
５ａｌｔが演算された後、その演算値か表示部１３に表
示される。次にステップ８に進み、この測定が終了され
るか否かが判断され、もし終了する場合はステップ９に
進みオキシメータ装置が停止され、一方この測定を続行
する場合はステップ４に進んで上述のプロセスを繰り返
す。

以上の実施例において、第９図のステップ５３からステ
ップ５４においてスイッチＳ３のイノスト後から上述の
所定時間の間、所定時間の間隔で誤差電圧を測定し記憶
しているが、スイッチＳ３のインスト直後と誤差電圧の
定常時における誤差電圧のみを測定して、その間の誤差
電圧を直線補間法等の適当な補間法によって誤差電圧を
求め、ステップ６における補正量に用いてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、増幅手段に入力
される脈波信号を所定の基準レベルにするインスト手段
の動作時から所定時間後に測定される上記増幅手段の出
力から、上記所定時間後に対応した上記記憶手段の記憶
データに基づく値、すなわち、増幅手段の出力がインス
ト手段の動作時から上記所定時間後の増幅手段の出力を
減算し、減算された値に基づいて被測定生体の動脈血の
酸素飽和度を演算するので、例えば上記増幅手段の入力
端に接続されるインスト手段や上記増幅手段のバイアス
電流によって測定された上記酸素飽和度に誤差を生じて
も、上記演算手段によって測定値を補正することができ
、従って、上記酸素飽和度を正確に測定することができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるオキシメータ装置の全
体の構成を示すブロック図、 第２図は第１図の装置の信号処理回路のブロック図、 第３図は第２図の信号処理回路の各部波形を示すタイミ
ングチャート、 第４図は第２図のｉｔバイパスフィルタＩ及び■、並び
にｌｆｌバイパスフィルタＩ及びＨの回路図、第５図、
第６図及び第７図は第４図のＲバイパスフィルタｌ及び
１１、並びにＩＲバイパスフィルタ１及びＨの各部波形
を示すタイミングチャート、第８図及び第９図は第１図
の装置におけるスイッチＳ３のインスト時の誤差電圧を
？ｌ＋？正するための動作を示すフローチャートである
。 １・・・プローブ、 ３・・・オキシメータ装置本体、 ７・・・信号処理回路、 訃・・マルチプレクサ、 ９・・・アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
、 ｌＯ・・・ＣＰＵ。 ＩＩ・・・リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１２・・・
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ｌ３・・・表示部
、 ２０・・・赤色光発光ダイオード（ＲＬＥＤ）、２１・
・・赤外線光発光ダイオード（Ｉ　ＲＬＥＤ）、３７・
・・光電変換回路、 ３８・・・増幅器、 ３９・・・Ｒ同期整流部、 ・１０・・Ｉｎ同期整流部、 ４！・・・Ｒローパスフィルタ、 ４２・・・ＩＲローパスフィルタ、 ４３・・・Ｒログアンプ、 ４４・・・Ｉｆｌログアンプ、 ４５・・ＲバイパスフィルタＩ。 ４６・・・ＩＲバイパスフィルタ１１ ４７・・Ｒバイパスフィルタ■、 ４８・・・ＩＲバイパスフィルタ■、 ４９・・・Ｒ反転増幅器、 ５０・・・ＩＲ反反転幅器、 ５６・・・記憶回路、 ５７．５８・・・ローパスフィルタ、 ５９・・・比較回路、 ６０・・・生体、 ＯＰ　１．　ＯＰ　ｔ・・・増幅器、 Ｃ，、Ｃ，・・・コンデンサ、 Ｒｌ、　Ｒｔ・・・抵抗、 Ｓ＝、Ｓｔ、Ｓ３・・・スイッチ。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代　理　人　弁理士　前出　葆　外２名第３７ 第４図 第５図 第６図 第７図 −−を 雲８図　　　　　　　　　　　　　第９コ＃１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定生体の脈波信号を増幅する増幅手段と、 上記脈波信号が上記増幅手段に入力されているとき上記
   増幅手段の入力を所定の基準レベルにするインスト手段
   と、 上記増幅手段に所定信号（信号なしを含む）が入力され
   た状態で、上記インスト手段の動作が行なわれた時点か
   らの増幅手段の出力を時間経過に沿って記憶する記憶手
   段と、 上記インスト手段の動作時から所定時間後に測定される
   上記増幅手段の出力から、上記インスト手段の動作時か
   ら所定時間後に対応する上記記憶手段に記憶された値を
   減算し、減算された値に基づいて被測定生体の動脈血の
   酸素飽和度を演算する演算手段を備えたことを特徴とす
   るオキシメータ装置。