(57)【要約】【課題】  本願発明は、指の装着性を向上させるために指輪型とすると共に、太陽光下においても指認識が可能なパルスオキシメータを提供する。【解決手段】  本願発明は、電源８０及び該電源８０によって駆動する電子回路が搭載された制御基板を収納すると共に、電子回路によって処理された情報を表示する表示部２を具備する測定器本体３と、該測定器本体３に装着される検出部４とによって構成されるパルスオキシメータ１において、前記検出部４は、前記測定器本体３から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光手段６を接触させる発光側アーム５と、前記測定器本体３から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光手段８を接触させる受光側アーム７と、前記発光側アーム５若しくは前記受光側アーム７の一方から他方の側に延出して前記測定器本体３を被験者の手指の指根若しくは第２指関節部に固定するためのベルト部９，１０とによって構成されることにある。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源及び該電源によって駆動する電子回路が搭載された制御基板を収納すると共に、電子回路によって処理された情報を表示する表示部を具備する測定器本体と、該測定器本体に装着される検出部とによって構成されるパルスオキシメータにおいて、
前記検出部は、前記測定器本体から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光手段を接触させる発光側アームと、前記測定器本体から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光手段を接触させる受光側アームと、前記発光側アーム若しくは前記受光側アームの一方から他方の側に延出して前記測定器本体を被験者の手指の指根若しくは第２指関節部に固定するためのベルト部とによって構成されることを特徴とするパルスオキシメータ。
【請求項２】
前記受光手段は、装着された被験者の手指を中心として前記発光手段に対向する位置より所定角度ずれた位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のパルスオキシメータ。
【請求項３】
前記受光手段は、自然光による外光光量を検出し、前記発光手段による発光光量を前記外光光量よりも増大させることを特徴とする請求項１又は２記載のパルスオキシメータ。
【請求項４】
所定時間毎に発光手段を発光させ、受光手段による受光量が少ないときには指が挿入されていることを判定し、受光量が多い時には指が未挿入であることを判定して、指が挿入されていることを判定した場合には測定を開始し、指が未挿入であることを判定した場合には測定をＯＦＦすることを特徴とする請求項１〜３にいずれか１つに記載のパルスオキシメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、被験者の手指に装着して、血中酸素飽和度等を検出するパルスオキシメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される血液測定装置は、動脈血中のヘモグロビンを光学的に測定する血液測定装置（パルスオキシメータ）であって、第１波長の第１検査光（赤外光）及び第２波長の第２検査光（赤色光）を強度変調した第１入射光及び第２入射光を生体（指）内の動脈に向けて入射する光入射手段と、生体外から出た第１波長の第１検査光及び第２波長の第２検査光を検出する検出手段と、第１検査光及び第２検査光に基づいてヘモグロビンの酸素飽和度を算出するとともに第１検査光又は第２検査光の動脈拡張時と動脈収縮時との移送変化に基づいて動脈拡張時と動脈収縮時との光路長の変化を算出し、酸素飽和度及び光路長の変化に基づいてヘモグロビンの濃度を算出する処理手段（データプロセッサ）とを備えるものである。
【０００３】
特許文献２に開示されるパルスオキシメータ用プローブは、発光素子と受光素子をそれぞれ対向するように取り付けた第１のハウジングと第２のハウジングとからなり、前記第２のハウジングを指の爪部側に対し適合当接するよう構成すると共に、前記第２のハウジングを前記第１のハウジングに連続して指の爪先部を覆うよう屈曲して指先の腹部に適合当接するよう構成し、前記第１のハウジングの端部にプローブ用コネクタと接続するためのリード線を挿通配置した構成としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９４９０８号公報
【特許文献２】特開２００７−５４５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献から明らかなように、従来の光学的に指尖脈波を測定する方法は、骨のない指先の爪の部分に光を透過して測定するものであるが、指先に装着するために、装着性が悪いという不具合が生じる。
【０００６】
また、指認識の方法として従来は、比較的外光が遮断された構造体に受発光部分があるため、指がない場合には、直接発光した光が受光素子に到達することから受光光量が多く、指がある場合には、指によって受光素子からの光が遮断されるために受光光量が減少するので、指の装着を認識することができたが、太陽光下の直射日光に暴露された環境下では、指を挿入しても太陽光が強いため、指認識ができないという不具合があった。
【０００７】
このため、本願発明は、指の装着性を向上させるために指輪型とすると共に、太陽光下においても指認識が可能なパルスオキシメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本願発明は、電源及び該電源によって駆動する電子回路が搭載された制御基板を収納すると共に、電子回路によって処理された情報を表示する表示部を具備する測定器本体と、該測定器本体に装着される検出部とによって構成されるパルスオキシメータにおいて、前記検出部は、前記測定器本体から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光手段を接触させる発光側アームと、前記測定器本体から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光手段を接触させる受光側アームと、前記発光側アーム若しくは前記受光側アームの一方から他方の側に延出して前記測定器本体を被験者の手指の指根若しくは第２指関節部に固定するためのベルト部とによって構成されることにある。特に、前記発光手段は、赤外及び赤色の２つの波長のＬＥＤ光源であり、前記受光手段は、赤外及び赤色の２つの波長の受光素子である。
【０００９】
また、前記受光手段は、装着された被験者の手指を中心として前記発光手段に対向する位置より所定角度ずれた位置に配置されることが望ましい。ずれの範囲としては発光手段に対向する位置から±９０°であることが望ましい。
【００１０】
さらに、前記受光手段は、自然光による外光光量を検出し、前記発光手段による発光光量を前記外光光量よりも増大させることが望ましい。
【００１１】
さらにまた、所定時間毎に発光手段を発光させ、受光手段による受光量が少ないときには指が挿入されていることを判定し、受光量が多い時には指が未挿入であることを判定して、指が挿入されていることを判定した場合には測定を開始し、指が未挿入であることを判定した場合には測定をＯＦＦすることが望ましい。
【００１２】
さらに前記電源は、本体内に内蔵された二次電池であり、充電器から供給される電力によって前記二次電池に充電を行うものであり、充電器に装着された状態において、充電器から前記二次電池に供給される電圧が上昇するため、電圧（充電監視電圧）の上昇を認識した場合には、測定機能を停止させ、充電が完了して充電器から分離された場合には、電圧（充電監視電圧）が低下するため、この低下を検出して測定機能を有効にすることが望ましいものである。
【発明の効果】
【００１３】
したがって、本願発明によれば、パルスオキシメータを指輪のように被験者の指の指根若しくは第２指関節部に装着することができ、また発光手段と受光手段を、手指を挟んで対向する位置からずらして配置したことから、手指の骨を避けて指尖脈波を含んだ光を受光できるため、従来と異なり、ふつうに装着した状態で測定を継続することが可能となるものである。
【００１４】
さらに、自然光等の外光の下においても、指挿入の検出を確実にできることから、常時着用し測定することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本願発明に係るパルスオキシメータの斜視図である。
【図２】図２は、本願発明に係るパルスオキシメータの正面図である。
【図３】図３は、バンド部を開いた状態のパルスオキシメータの正面図である。
【図４】図４は、本願発明に係るパルスオキシメータの概略構成図である。
【図５】図５は、パルスオキシメータにおいて実行される制御のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本願発明の実施例について、図面により説明する。
【実施例】
【００１７】
図１乃至図３に示すように、本願発明の実施例に係るパルスオキシメータ１は、側面に液晶からなる表示部２を有する測定器本体３と、測定器本体３の下部に設けられた検出部４とによって構成される。
【００１８】
前記検出部４は、前記測定器本体３から一方の側に延出して被験者の手指の一方の側部に発光部６を接触させる発光側アーム５と、前記測定器本体３から他方の側に延出して被験者の手指の他方の側に受光部８を接触させる受光側アーム７と、前記発光側アーム５若しくは前記受光側アーム７の一方から他方の側に延出して前記測定器本体３を被験者の手指の指根若しくは第２指関節部に固定するためのベルト部とによって構成される。
【００１９】
本実施例のベルト部は、前記受光側アーム７に沿って延出する第１のベルト部９と、前記発光側アーム５に沿って延出する第２のベルト部１０とによって構成され、第１のベルト部９の先端には、面ファスナーを構成する一方の部品１１が固着され、第２のベルト部１０には前記面ファスナーを構成する他方の部品１２が固着され、第１のベルト部９と第２のベルト部１０の部品１１、１２が接着されることによってパルスオキシメータ１が被験者の指根若しくは第２関節部に装着されるものである。
【００２０】
また、前記第１及び第２のベルト部９，１０は円弧状に形成された弾力性のある樹脂プレートであることが望ましい。
【００２１】
また、前記発光部６は赤外光ＬＥＤと赤色光ＬＥＤによって構成され、受光部８は受光素子によって構成される。さらに、受光部８は発光部６と指を挟んで対向する位置からずれた位置に配置されることが望ましい。この実施例では、発光部６と受光部８とは、所定の中心角α（９０°〜１５０°）で配置されることが望ましく、この実施例では特に１２０°の中心角で配置されているものである。
【００２２】
さらに、パルスオキシメータ１の測定器本体３内には、図示しない充電器に載置された状態で充電される二次電池８０と、この二次電池８０を電源として測定作業を実施するコントロールユニット４０と、このコントロールユニット４０からの信号によって発光部６を制御する送信部２０と、受光部８によって受信された信号を受信し、コントロールユニット４０に送信する受信部３０と、コントロールユニット４０によって演算された結果を表示する表示部２と、コントロールユニット４０によって演算された結果を送信するアンテナ部５０とを少なくとも具備する。また、前記コントロールユニット４０は、少なくとも信号を処理する演算部４２及び演算部４２によって演算された測定値を記憶する記憶部４１を具備する。
【００２３】
前記アンテナ部５０によって送信されたデータは、アンテナ部６０を介して被験者の近くに配置された受信装置７０に送信され、処理保存されるものである。
【００２４】
以上の構成のパルスオキシメータ１において実施される測定作業は、たとえば図５のフローチャート図で示すものである。また、前記パルスオキシメータ１が図示しない充電器に載置され、二次電池１０の充電が開始された時には充電監視電圧が上昇するので、この充電監視電圧の上昇を検出してパルスオキシメータ１での測定機能を停止させる。また、充電が完了して充電器からパルスオキシメータ１を分離させた場合、充電監視電圧が低下するので、この充電監視電圧の低下を検出することによってステップ１００から開始される測定機能を有効にするものである。
【００２５】
ステップ１００から開始される測定作業において、最初に指挿入認識処理が実行させる。この指認識処理において、発光部６の赤外ＬＥＤを発光させ（ステップ１１０）、受光部８において赤外光を受光する（ステップ１２０）。そして、ステップ１３０において受光部８において受光した赤外光の受光量を判定し、受光量が大きい場合（発光量に対して減衰が小さい場合）には、発光部６と受光部８の間に障害物が存在しないことが明らかであるため、指未挿入を判定する（ステップ１４０）。また、ステップ１３０の判定において、受光量が小さい場合（発光量に対して減衰が大きい場合）には、発光部６と受光部８との間に障害物（指）が存在することが明らかであるため、指挿入が判定される（ステップ２００）。
【００２６】
ステップ１４０で指の未挿入が判定された場合、ステップ１５０において測定機能を停止（測定ＯＦＦ）し、ステップ１６０で所定時間（β秒間）経過下か否かを判定し、所定時間経過後にステップ１７０に進んで発光部６にて発光させずに受光部８において受光量を検出し、これを外光レベルとして検出する。そして、ステップ１８０において外光レベルが発光部６を発光させたときに受光量よりも大きい場合は、ステップ１９０に進んで発光部６の発光量を外光レベルよりも大きくなるように増大させ（ステップ１９０）、ステップ１１０に回帰して指認識処理を所定時間経過毎に実行するものである。
【００２７】
ステップ２００において指挿入が判定されると、ステップ２１０において発光部６の赤外ＬＥＤを所定時間発光させて、ステップ２２０において受光部８において赤外光を受光する。また、ステップ２３０において発光部６の赤色ＬＥＤを所定時間発光させて、ステップ２４０において受光部８において赤色光を受光する。
【００２８】
このパルスオキシメータ１の測定原理は、赤外光及び赤色光の２波長のＬＥＤ光源を経皮的に照射し、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光スペクトルの違いにより、その比を演算することによって酸素飽和度％Ｓｐ０２を求めるものである。基本的に、酸化ヘモグロビンは赤色光をあまり吸収せず、赤外光を強く吸収し、還元ヘモグロビンは赤外光をあまり吸収せず、赤色光を強く吸収するので、赤色光の脈動が大きければ還元ヘモグロビンが多く、赤外光の脈動が大きければ酸化ヘモグロビンが多いことがわかる。このため、赤色光が多ければ酸素飽和度が低く、赤外光が多ければ酸素飽和度が高いことになる。
【００２９】
このため、先ずステップ２５０では吸光度が検出される。この吸光度は、１脈波波形のボトム（拡張期）とピーク（収縮期）波形の差をＡＣ（交流）成分として、各ＬＥＤが消灯している時に得られる値をＤＣ成分とし、ＤＣ成分とＡＣ成分の比を各波長の相対的な吸光度として検出される。
【００３０】
さらにステップ２６０では、酸素飽和度％Ｓｐ０２が、％ＳｐＯ２＝ｆ（ｒ）・Ｒ／Ｉｒで示される関係式によって測定される。尚、この関係式において、Ｒは赤色光による脈波振幅であり、Ｉｒは赤外光による脈波振幅であり、Ｆ（ｒ）は赤色光と赤外光の比ｒ／Ｉｒより酸素飽和度％ＳｐＯ２を求めるために関数である。
【００３１】
さらにまたステップ２７０では、赤外光による各脈波のピーク間隔を求めて１分間あたりの心拍数に変換し、被験者の脈拍数を測定するものである。
【００３２】
ステップ２８０では、測定を開始し測定値が更新される度に記憶部４１に記録する。また、ステップ２９０では、即適した測定結果（気中酸素飽和度及び脈拍数）を測定値が更新される毎にバイナリーデータとしてテレメトリー送信する。送信が完了した場合には全データを消去するようにしても良いものである。
【００３３】
以上のように、本願発明のパルスオキシメータ１において、指輪式にして被験者の指根若しくは第二指関節部に装着することができると共に、発光部と受光部を、指を挟んで対向する位置からずらした位置に配置したことから、指に装着するようにしても指の骨を避けて指尖脈波を光学的に測定する検出することができるものである。
【００３４】
また、外光レベルによって発光部の発光量を調整するようにしたことから、指挿入認識を確実に実施することが可能となるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  パルスオキシメータ
２  表示部
３  測定器本体
４  検出部
５  発光側アーム
６  発光部
７  受光側アーム
８  受光部
９  第１のベルト部
１０  第２のベルト部
８０  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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