(57)【要約】【課題】本発明は、光源から出射された光を集光レンズによって集光して高精度の測定を可能にするパルスオキシメータを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の指用パルスオキシメータ１は、光源から発する光を被測定者の指に投射する発光部１１と、指を透過し又は該指で拡散反射した光を受光する受光部１２と、受光部１２から導かれた光を検出して信号化する検出手段１５と、検出手段１５から得られた信号を演算して経皮的動脈血酸素飽和度を測定するものであって、光源から投射された光を集光レンズ１６によって集光して、受光部１２に照射するようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発する光を被測定者の指に投射する発光部と、指を透過し又は該指で拡散反射した光を受光する受光部と、受光部から導かれた光を検出して信号化する検出手段と、検出手段から得られた信号を演算して経皮的動脈血酸素飽和度を測定するパルスオキシメータにおいて、
前記光源から投射された光を集光レンズによって集光して、前記受光部に照射するようにしたことを特徴とする指用パルスオキシメータ。
【請求項２】
前記集光レンズによって集光した光を前記受光部に対して面内分布が均一になるように照射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の指用パルスオキシメータ。
【請求項３】
前記受光部の配設位置に対して、前記集光レンズの焦点位置が調整自在に構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の指用パルスオキシメータ。
【請求項４】
前記集光レンズは、屈折率の異なる素材のレンズを組み合わせたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の指用パルスオキシメータ。
【請求項５】
前記集光レンズの受光部側に、波長選択性を有する膜を形成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の指用パルスオキシメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に指用パルスオキシメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスオキシメータは、プローブを指先や耳等につけて、非侵襲的に動脈血の酸素化状態をモニタする医療機器である。プローブは発光部とセンサで構成される。発光部は赤色光と赤外光を発し、該光が指先等を透過したもの又は反射したものをセンサで測定する。血液中のヘモグロビンは酸素との結合の有無により赤色光と赤外光の吸光度が異なるので、センサで透過光や反射光を測定して分析することにより、経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定することができる。
【０００３】
最近では、電子部品の小型化に伴い、パルスオキシメータも、小型軽量化ならびに低価格化が実現されている。このようなパルスオキシメータの小型軽量化は、手術室以外での用途を広げている。例えば、手術室以外での患者自身による呼吸器疾患の検査や訪問看護での使用が可能になったほか、予備的な健康診断手法としての使用や、運動が過度に人体に負担をかけていないかの判断に使用する等スポーツ医学の領域にまで用途は広がっている。
【０００４】
市販されている小型のパルスオキシメータは、手に持てる大きさのハンドヘルド型、片手で保持できるワンハンドグリップ型、腕時計型、指先に取り付けるセンサに表示部も一体化された指用もの等さまざまである。
【０００５】
家庭で使用する場合やスポーツ施設でパルスオキシメータを使用する場合、連続的に測定するのではなく特定の瞬間の値を測定するスポット測定が基本になるため、より小型化が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のパルスオキシメータは以下の問題があった。
【０００７】
すなわち、実使用時の精度である。指用パルスオキシメータは、指先の動脈血の脈動を光で捉えて測定するものである。健康で充分な血流がある場合には、精度に差は出ないが、血流の悪い状態において得られる真の信号量が少なくなり、誤差の原因となるノイズが多くなるため、正しい信号を取ることが難しい場合がある。脈動があっても波動が検出しづらい高齢者、女性、子供、幼児や、血行が悪い人や冷え性の人については、前述した経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を正しく測定することが難しい。
【０００８】
また、健常者においても、季節的には冬場は指先の低灌流状態、すなわち、末梢血管に血流がゆきわたらない状態が起こることがあり、該測定前に指を温める方策をとる必要があった。
【０００９】
上記問題点に鑑み、本発明は、光源から出射された光を集光レンズによって集光して高精度の測定を可能にするパルスオキシメータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の指用パルスオキシメータは、光源から発する光を被測定者の指に投射する発光部と、指を透過し又は該指で拡散反射した光を受光する受光部と、受光部から導かれた光を検出して信号化する検出手段と、検出手段から得られた信号を演算して経皮的動脈血酸素飽和度を測定するものであって、特に光源から投射された光を集光レンズによって集光して、受光部に照射するようにしたことを特徴とする。なお、集光レンズによって集光した光を受光部に対して面内分布が均一になるように照射するようにすると好適である。
【００１１】
また、受光部の配設位置に対して、集光レンズの焦点位置が調整自在に構成するとなおよい。さらに、集光レンズは、屈折率の異なる素材のレンズを組み合わせたものとすれば、色収差の影響を少なくすることができる。またさらに、集光レンズの受光部側に、波長選択性を有する膜を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る指用パルスオキシメータによれば、実質的に光源から出射される光の高出力化が図られて測定誤差を排除し、測定精度の高い検査を行うことが可能となる。また、本発明に係る指用パルスオキシメータによれば、市販のレンズを使用しても実現可能であり、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の指用パルスオキシメータ１の内部構造の構成例を簡単に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。各図において、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は、本発明を理解するために誇張して表現している場合もあり、必ずしも縮尺どおり精緻に表したものではないことに留意されたい。なお、本発明は下記に示される実施の形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
実施例１を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例１の指用パルスオキシメータ１の内部構造の構成例を簡単に示す図である。
【００１７】
図１を参照する。指用パルスオキシメータ１は、いわゆるピンチタイプで軸２３を中心に回動して開口部を拡げ、指を挿入して挟み込んで使用する。指用パルスオキシメータ１は、筐体２１、２２と、これらを回動する支軸２３と、測定キャビティ１０とから構成される。
【００１８】
測定キャビティ１０は、被測定者の指を受け入れる空間であり、指の表面形状に近い内壁面形状を備えている。すなわち、上面及び下面ともにアーチ形状である。実施例１においては、測定キャビティ１０の上面側が第一の筐体２１の下面により形成され、該下面側が第二の筐体２２の上面により形成されており、対向し合う第一と第二の筐体２１、２２の隙間が測定キャビティ１０となっている。測定キャビティ１０は、その内壁面の一部に発光部１１の拡散板１３、受光部１２の受光フィルタ１４を備える。
【００１９】
測定機構としては、発光部１１、拡散板１３、受光部１２、受光フィルタ１４、信号制御部１５、集光レンズ１６とから構成される。発光部１１は、複数個の光源を備えて測定する複数の光線を投射する。光源は波長選択性の優れた素子であればよく、発光ダイオードが好適である。ここでは、二つの発光ダイオードとして、波長帯域の異なる波長λ１の光（６６０ｎｍ）と波長λ２の光（９４０ｎｍ）を一例として説明する。後述するとおり、信号制御部１５の制御により発光部１１からλ１の光とλ２の光が交互に切り換えられて投射される。拡散板１３は、光源の前面を覆うように設けられ、発光ダイオードによる点光源からの照射光を面発光に変換する光学的素子であり、透明なポリスチレン樹脂やアクリル樹脂を成形したものが用いられる。受光部１２は、複数個の受光素子を備えて測定に利用する光線を検出する部分である。受光素子は、フォトダイオードが好適であり、前述した波長帯域の異なる波長λ１の光（６６０ｎｍ）と波長λ２の光（９４０ｎｍ）に対する光感度が調整されたものが好適である。受光フィルタ１４は、受光素子の前面を覆うように設けられ、透過範囲の光のみを透過し、それ以外の波長の光を遮断する。信号制御部１５は、パルスオキシメータ１の各構成の動作を制御するとともに、受光部１２が検出した信号をもとに経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を計算するための信号処理に必要な電子回路を備える。実施例１においては、波長帯域の異なる波長λ１の光（６６０ｎｍ）と波長λ２の光（９４０ｎｍ）を交互に投射し、測定者の指を透過した光を受光部１２で検出し、λ１とλ２の二つの波長帯域における血脈の脈動に起因する透過光の変化分を検出し、吸光係数の比から経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を算出する。
【００２０】
さらに、受光部１２と受光フィルタ１４との間に集光レンズ１６が配設されている。光源から投射された光を集光レンズ１６によって集光して、受光部１２に照射するように構成するとよい。実施例１においては、波長帯域の異なる波長λ１の光（６６０ｎｍ）と波長λ２の光（９４０ｎｍ）、すなわち赤色光と赤外光との光吸収係数を同一とし、焦点距離が０．６乃至１．０ｍｍの凸型レンズを採用する。ここで、集光レンズ１６について説明する。集光レンズについては、同じレンズを用いてもレンズの屈折率は光の波長によって異なるため、焦点距離も光の波長によって異なり、像の大きさと位置に差が生じる（レンズの色収差）。例えば、一般的な光学ガラスＢＫ７の屈折率は、６５６ｎｍ（赤）と４８６ｎｍ（水色）の光では、それぞれ1.5143と1.5224と異なる。そこで、色消しレンズやアクロマートレンズと呼ばれる、屈折率の異なる素材のレンズの組合せを使って色収差の影響を少なくするとよい。例えば、クラウングラスとフリントグラスの二つのレンズ同士を張り合わせて一つのレンズのようにしたアクロマートレンズや、平凸球面レンズや両凸球面レンズを用いることができる。
【００２１】
集光レンズ１６によって集光した光を受光部１２に対して面内分布が均一になるように照射するようにすると好適である。また、受光部１２の配設位置に対して、集光レンズ１６の焦点位置が調整自在に構成することもできる。なお、集光レンズ１６が交換レンズとして交換自在に取り付けられるようにしてもよい。さらに、前述した平凸球面レンズを使用する場合において、平面側に誘電体多層膜をコーティングすることにより、膜厚のばらつきが少ない誘電体多層膜を形成して、所望の波長選択性を得ることができる。
【００２２】
以上、本発明の指用パルスオキシメータの構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の指用パルスオキシメータは、被測定者の脈拍数と血液中の酸素飽和度を非侵襲的に測定するためのパルスオキシメータとして広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  指用パルスオキシメータ
１０  測定キャビティ
１１  発光部
１２  受光部
１３  拡散板
１４  受光フィルタ
１５  信号制御部
１６  集光レンズ
２１  第一の筐体
２２  第二の筐体
２３  支軸
【図１】
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