JPS60176624A - 動脈血酸素飽和度測定装置 - 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】 ［技術分野１ 本発明は無侵襲的に動脈血酸素飽和度（以下５ａ０２）
を測定し表示するオキシメータに関するものである。

［従来技術１ 従来、光学的オキシメータは被測定者の指等を測定台」
二に静置してこれに光を照射し、その透過光から動脈血
中の酸素飽和度（ＳａＯ２）を測定するものとして知ら
れている。このような光学的オキシメータにおいて、測
定部で゛ある指等が測定中１こ動揺すると、それ１こよ
って測定部を通った光が変化し、これかノイズとなゲこ
測定値に誤差を生じる。ここで、この生木の動揺自体を
なくすることは不ｎ」能であるので、従来は生体の動揺
の有無を検出して、生体の動揺か認められたと５には測
定結果を表示しないなどの方法がとられている。

そして、生木の動（８の有無を検出する方法としては、
脈波信号の振Φ）八が急’（’１１に火とく変化した事
を検出して動揺があったとｉ’ｌｌ　ｔｌｌｌｉする第
１の方法、動揺のない場合の脈波信号の立」二〇または
立下１）時間と動揺のある場合の脈波信号の立−１−り
または立下り時間との差を利用して動姪の有無を検出す
る第２の方法、及び脈波信号から脈拍数を測定しその変
化から生木の動揺の有無を検出する第３の方法か知られ
ている。しかしなから、まず第１の方法では生木の動揺
が連続して生した場合にその検出か不可能であるし、第
２の方法では前記立上りまたは立下り時間の個人差や環
境による差の為に正確な検出が国籍ｒであり、第：（の
方法でも生体の動揺が周期的に生じたときにそれを検出
できないというそれぞれの欠点を有し′ζいる。

そこで、本願出願人は、先に特開昭５！’）１２（）　
ｒｌ　５　ｔ’１号公報にｊ′３いて、３つの波Ｙ七に
ｔ；げる測定部透過光量ＩＥａｌ　Ｉ　Ｅａｚ、　Ｃａ
、、をそれぞれ測定し、吸光度の変化分Ｅ１１．．　Ｅ
ｌｌ、　ｒＥｂ、を各波長について計算し、次に、Ｅｃ
、＝Ｅｂ１Ｅｂ３．Ｅｃ：＝Ｅｂ、−ロ〕３をそれぞれ
演算してｌＥｃ、計：ｃ、から血中酸素飽和度をめ、生
木の動揺が生じてもその影ツ１を除去して酸素飽和度が
演豹−でｂる光学的オキシメータを提案した。しかしな
がら２．−の光学的オキシメータて゛は、）９ｊ詮、生
木の動揺による影響を受けた光電出力に基づいて酸素飽
和度を演算するので、生体の動揺によ影響を完全に除去
することはできず、特に動揺が火ぎいと外にＩＩ：確な
測定結果か得られないことが考えられる。

また、５ａ０２を無侵襲的に測定するオキシメータにお
いて、従来、ＳａＯ２や脈拍数等の測定値の瞬時値や一
定時間の平均値をディジタル表示またはアナログ式電流
計表示を行なっていた。無侵襲測定の太きなメリットの
ひとつとして連続ｉｌｌ定が可（ｉヒであることがあげ
られる。連続的にＳａＯ２を１ｔｌｌｌ定することによ
って患者の状態の変化を容易１こ把握で゛きる。ところ
が従来のディジタル表示やアナログ式電流表示では測定
値の時間的な変化を把えることか困難であり無侵襲的連
続測定のメリットが十分生かしきれていなかった。

また、従来５ａ０２等の測定値の表示に関して、一定時
間毎に測定された値が表示されており測定精度が保証さ
れない場合は測定値の表示が行なわれない様になってい
た。この場合、測定精度が保証されない状態か連続して
ではないが頻繁に発生すると測定値の表示の点滅の頻度
か増して測定値の読み取りか困難となる。

」―述の種々の原因によって、従来の光学的オキシメー
タは正確な測定をし難いという欠点があった。

［発明の「１的１ 本発明は従来の光学的オキシメータにもける１ユ述の欠
点を除き、正確な測定結果がイ（１−られるオキシメー
タを提供することを主たるＬｌ的とする。

さらにこの発明は正確な測定結果を読取が容易なように
表示し１（１−るオキシメータを提ＯＩ、することを１
但の目的とする。

ｌ測定原理１ まず、本発明の装置のＳａＯ２測定原理を説明する。生
体に入射した光は、生体中の血液や筋肉等によって吸収
、散乱されて減衰する。動脈血は拍動しており、体積が
周期的に変化しているので、生体を通った光の減衰量も
周期的に変化している。

生木を通った波長λの光の強度を■λとすると、Ｉ　Ａ
−ＩｏＡ　司・１．Ａ　・Ｆｖλ・ｌ（、ｃｚ　λ）ｅ
　”””””で表わされる。ここで、ＩｏＡは波長λの
光の入射光強度、Ｆ１λ、Ｆｖλはそれぞれ波長λにお
ける血液を含まない部分および静脈血の透過率、μλは
動脈血の波長λにおける吸収係数、ｆ（μλ）、？（μ
λ）はそれぞれμλの関数であり、ｄおよびΔｄはそれ
ぞれ光か通る動脈血の平均的厚さおよびその変化分であ
る。Δｄは周期的に変化する。

■λの月数と、■λの対数のうち直流成分の差Ｙλは Ｙλ−一チ（μλ）Δｄ となる。復μλ）は近１す、的にμλの平方根に比例す
るので Ｙλ２＝にλμ人（Δｄ）２ と表わされる。ｋλは波長によって決まる定数である。

μλは μλ＝Ｃｌ−１ｂｏ、・Ｅλ）（ｌ）ｏ２＋Ｃ１４ｂ＋
Ｅλ口１〕＝ＣｔｌＳ（ＩＥ　λ１−１１＋ｏ、−Ｅｔ
−１ｂ）＋ＩＥ　Ａ）−１１＋ｔで表わされる。Ｃ用〕
０．およびＣｌ−１ｂは酸化ヘモグロビンおよび還元ヘ
モグロビンの濃度、Ｃ１二Ｃｌ−１Ｉ］０２＋Ｃｌ−１
１３、Ｓ　＝　ＣＨＩ］０２／　ＣＬ、Ｅλ１４１＋ｏ
、およびＥλ１−１１＋はそれぞれ波長λにおける酸化
ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの吸Ｊｔ係数であ
る。したがってＹλ２は Ｙλ２二にλＣｔ（Ｓ（Ｅλ）ｌｂｏ：　Ｉ’、λ目１
〕）＋Ｅλｌ−１ｂｉ（Δｄ）２となる。λ１およびλ
、の２つの波長での−１−記のＹλを測定することによ
りＳをめることがでとる。波長λ１におけるＹλをＹλ
１．波にλ７における）′λをＹλ、で表わすと （Ｙλ、）　２＝ｋ　λ、Ｃ＋、ｔＳ（Ｅ　λ＋ｌ＋ｌ
］ｏ　２　Ｅ　λ、１−１１＋）＋Ｅ　λ１ｌ−１１１
１（△ｄ）２（Ｙλ：Ｐ＝にλ、ｃｔｌｓ（ｌミＡ　：
１４１＋ｏ、Ｅ　Ａ　；Ｈ１〕）刊：Ｌｌ−１ｌ＋ｌ（
Δｄ）２５−れにより そして１′：′、λ１１１１〕ｏ、＝ト：λ、１４１＋
を）１（］たす波波長１を用いることに」：り となり５ａｄ２は５Ｘ１０ｔ）（％）で定義されるから
でめることかＣ′とる。ここで・ノ＼、１３１才面液の
光学１、冒（１によ１）決まる定数である。

１実施例１ 以Ｆに本発明の実施例の構成を説１り目−る、、第１し
１に示す様に測定しようとする手指などの測定部Ｍに光
を照射するための照明光学系１、測定部Ｎ１を通った光
をたとえば６５（）μＩ１１．７１　（ｌμ＋ｎ、　８
０５μｌ＋１の第１．第２．第３の異った波長域の光に
分光しそれぞれの兄を第１〜第３の電気信号に変換する
第１〜第３の受光素子３６＋３７１３３ｉを含む受光部
２．光源の発光強度をモニターする為の参１！（を光受
光素子３．・１を含む参照光部３．参照光部３の出力電
流を電圧に変換する参照充電流電圧変換部・・１を有す
る。さらに参照充電流電圧変換部／１の出力と、受光部
３の第１〜第３の受光素子の出力から第１−第３の受光
素子出力の月数をとる第１〜第３のスχ］数変換部５，
６，７．第１〜第３の月数変換部５，６．７の出力中の
脈動成分を除去する為の第１〜第３のローパスフィルタ
ー（１＋　り　、１　（’、１　。

第１〜第３の月数変換部の出力”、）　、　６　、７と
それらに対応した第１〜第３のローパスフィルター１３
゜９．１０の出力との各／／の差を出力する＠１〜第３
の差動増幅部１１．．１２，１．３．第１〜第３の差動
増幅部１１．］２．１３の出力を各々両波整流す７、ｊ
＠１−ｆｆｉＱｌＴ）ｉＩ：ｉう＋Ｉ；企鱈呑メ！Ｒ１
，４，＋＋’）−ｊｒｌ−ｊ（’Ｅつの対数変換部７の
出力に所定の演算を行なうソＱ室、測定部１７をイに：
１えている。

アナワクマルチプレクサ１旧土第１〜第；３の両波Ａ・
に流部）・↑、］　、”）、］　６の出力および尤（１
；測定部１７のうちの１つを選択して次段に伝達する。

そのアナログ出力は二重積分器１りａ、およびフンパレ
ータ−Ｈ）ｂにてなるＡ　Ｉ）変換部２０に供給されデ
ジタル値に変換される。そのデンタル出力は後述の制御
演算部２６に供給される。第１の差動増１１幅部１１の
出力はパルス波形１こ変換する脈波整形部２１を介して
制御演算部２６に供給される。

さらに第１の差動増幅部１１の出力を脈波表示用電流計
２！」の人力に適した信号に変換する脈波信号変換部２
２．第１の差動増幅部】１の出力を記録Ｊｉ用の入力に
変換する脈波出力部２３．警告の為に測定値の」−限お
よびＦ限値をセントする複数個のスイッチおよび警報音
発生を制御する又インチ、表示部の制御のためのスイッ
チ等のスイッチのオン・オフ状態を読む制御回路からな
るスイッチ入力部２４．測定した５ａｄ２や脈拍数を表
示する表示部２５を有する。制御演算部２Ｇは第１〜第
３の両波整流部１７１，１５．１６やアナログマルチプ
レクサ１８やＡ　Ｉ）変換部２０や表示部２５やスイッ
チ入力部２・・Ｆ等の制御ならびにＳ　ａ　Ｏ、および
脈拍数の計算を行なう。さらに本装置は表示部２５の表
示内容をハードコピーする画面コピ一部２７、外部のプ
リンター等に接続するためのディフタル出力部２８．警
報音を発する警報発生８ｌ−３（）、ならびに各部に電
力を供給する電源３１を有する。

本実施例においては、制御演算部２６にマイクロコンピ
ュータ−を用い、また測定部に投光する光源１としてハ
ロゲンランプを用いる。光）原の光の一部は参照光部３
の受光素子に入射し、他はオプチカルファイバー等（図
示せず）で測定部に導かれる。測定部を通った光は別の
オプティカルファイバー等（図示せず）で受光部２に導
かれ、受光部２において第１〜第３の波長域の光に分光
され、分光された光は各々第１〜第３の受光素子３Ｇ。

３７．３８に入射する。参照光部３中の受光素子および
受光部２の第１〜ｆｌｓ３の受光素子３６，３７．３８
は各々に入射した光の強度に比例した電流を出力する。

参照光部３の受光素子−の出力は参照充電流電圧変換部
、４にて電圧に変換される。参照充電流電圧変換部、４
の出力は第１・〜・第３の月数変換部Ｆ＋＋６＋７に入
力される。

第１〜第３の対数変換部５１’６１７はそれぞれ第１・
へ第３の受光素子の出力と参照充電流電圧変換部、１の
出力とから、第１へ第３の受光素子の出力のメ・ｊ敵に
比例した信号をそれぞれ出力する。各月数変換部５　＋
　６　＋　７には後述する光源光量変動補正回路があり
、これによって８対数変換部の出ノ」にすういてはソ［
、源のＸ、量変化１こよる鱈１音は除去されている。第
〕〜第３の月数変換部５＋　Ｃｓ　、　７の出力は第１
〜第３のローパスフィルター８　、　り　、　］　Ｏお
よび第１・〜第３の差動増幅部１１，１２．１３にそれ
ぞれ接続されている。第１へ・第３のローパスフィルタ
ーＦｉ　＋　’、）　、１０の出力は第１〜第３の差動
増幅部１１，１２．１３にそれぞれ接続される１、第１
−〜第３の月数変換部５，６．７の出力と第１・〜第３
のローパスフィルター８．９．１０の出力の差を演算し
増幅する。したがって第１〜第３の各差動増幅部１．１
，１２．１３の出力１こは対応する波長域での充電容積
脈波信号のみが相られる。この脈波信号はａ１］定部の
動脈血の体積変化によって生じたものであり、その動脈
血の吸光係数に関する情報を含んでいる。第１〜第３の
差動増幅部１１，１２゜１３の出力はそれぞれ第１〜第
３の両波整流部１４９．１５．１−６に接続されている
。第１〜第３の両波整流部はそれぞれ半波整流回路と差
動積分器で構成される。第１〜第３の両波整流部で第１
・−第３の差動増幅部］　１．　、　］　２　、　］、
　３の出力はそれぞれ両波整流され制御演算部２６の制
御の下で・一定時間だけ両波整流部の積分器で積分され
、その後所定の時間だけ保持される。保持された第１〜
第；）の両波整流部Ｊ　、ｉ、、　ｉ　５．１．６の出
力と後述する光景測定部１°７の出力は順次アナログマ
ルチプレクサ１８によって選択されてＡ　Ｉ）変換部２
（］の二重り刃１８かどの人力を選択するかは制御演算
部２６によって制御される。

二重積分器１１〕ａとコンパレータ−１！月ノとマイク
ロコンピュータ−２６に内蔵されたカウンターとで二重
積分型ノ＼／ｌ−）変換器が構成されてＪつつ二重積分
器１９ａに人力された信号はＡ／１）変換される。１回
のＡ　／　ｌ）変換が行なわれるｌ？ｊに第１〜第：（
の両波整流部＋４．Ｉｓ、１６の積分器は放電される。

この第１・〜・第３の両波整流部１４．］５゜１６の積
分器は一定の周期で積分、保持、放電を繰返し、Ａ／Ｄ
変換か行なわれるとともに光量測定部１７の出力のノ＼
／Ｄ変換も一定の周期で繰返される。ノ＼／Ｉ）変換さ
れた第１〜第９！の両波整流８１Ｓ１４．１５．　］　
６の出力からあらカルめノ＼／１）変換され記憶溢れて
いた第１〜第３の両波ル・を流部のオフセット電圧かそ
れぞれ引ｇＨ−され、脈波化との振幅に比例した第１へ
・第３の脈波振幅値がめられる。そして、ｆｆ１ｌと第
２の脈波振幅値から所定の演算によって第１の酸素飽和
度５ａＯ７（１）が計算される。また、第１と第３の脈
動振幅値がち所定の演算によってｆｉｆＪ２の酸素飽和
度５ａＯ７（２）か計算され、記憶される。５ａＯ７（
］、）は測定部の動揺による雑丘の有無を検出する為に
用いられるか、これについては後述する。５ａＯ２（１
，）およびＳａＯ，（２）は一定時間ごとに次々計′ａ
されるが、最新の５ａｄ２（２）とそれ以前の一定の数
のＳａＯ２（２）から５ａｄ２平均値か所定の方式に従
って計算されその結果は表示部２５に表示される。５ａ
ｄ２の平均値の計算については後で詳しく説明する。主
た、第１の差動増幅部１１の出力は脈波整形部２１、脈
波信号変換部２２．脈波出力部２３にも接続されている
。

脈波整形部２１では第１の差動増幅部１１の出力信号が
一定の閾値より太きいが小さいかによって２値化されパ
ルス信号に変換され制御演算部２Ｇに入力される。制御
演算部２Ｇはこの人力パルス信号の立」二〇および立下
りを検出して周期を計算してそれに基づいて１分当りの
脈拍数を計算する。脈拍数の計算も５ａ０２（１）およ
び５ａＯ２（２）と同様に一定の時間ごとに繰返される
。脈拍数の計算についても後述する。計算された脈拍数
は表示部２５に表示される。脈波信号変換部２２は第１
の差動増幅部１１の出力信号を脈波表示用電流計２９の
人力に適する様に変換する１、脈波表示用電流計によっ
て脈波信号が正常に１１１られているかどうか確認する
ことかで終る。脈波出力部２旧ま第１の差動増幅部１１
の出力ｍ号を記録計の人力に適合させる為のものである
。表示部２５の表示内容はスイッチ人力部２・・１のス
イッチを押→−と画面コピ一部２７によってハードコピ
ーされ、Ｓ８０、の平均値、脈拍数等がグラフ記ｆｌｉ
ｌｉ　Ｚれる。

Ｓａｄ、の平均値および脈拍数の（ｉ；号はディンタル
出力部２８を介してディンタル出力部Ｓａｄ、および脈
拍数がある化１川内から外れた時は患者か危険なル：態
になっており何らかの処置を必要とするので警報を発す
る必要かある。本発明の装置においては警報を発すべｅ
Ｓａ０２および脈拍数それぞれの」−限値と下限値が各
々スイッチ人力部２４のスイッチによって設定可能であ
る。設ベア　Ｅｈ　ｌ　Ｊ−＃ｉ　＝立１７　ｔ）　ｒ
　１−Ｕ＝、、３　ｙ　Ｊｈ　’ｐ警報は表示部２５に
表示されるとともに警報音発生部３０より音によっても
発せられる。警報発生時に警報音を発するかどうかはス
イッチ入力部２４に設けられたスイッチによって選択で
きる。

又測定値が、ｌ−限値以上１こなったときわよび／主た
は測定値が下限値以下になった時の警報の発生を禁止す
る場合、特定の値を設定することによって禁止すること
がでとる。

光量測定部１７１ｉＵ’：を変換部゛７の出力をノ＼／
１．）変換人力に適合するよう変換する回路である。光
量測定部１７の出力は一定時間毎にＡ　／　Ｉ）変換さ
れ、光ｉ原１の光量か適正かどうかチェックするのに用
いられる。光量が非常に大とい場合、受光素子や月数変
換回路５，６．７が飽和して脈波演算の精度か悪化する
。また１ｌｌｌ１足部が所定位置からすれているときも
光量か非常に大きくなり、正確な５ａｏ２測定かできな
い。同様に光ｍが少ない場合も、受光素子や月数変換回
路Ｓ　、　６　、　’７の特性が悪くなり正確な５ａＯ
７測定かで外ない。したがって、適ｉＦ　？ｌ−壷引で
あみｈ・どらｈ・をづ：ぐ１１ｈ監観、−１ろため循量
測定部１７の出力をノ＼／１）変換し、その値がある範
囲内にあるかどうか調べている。

次にソＣ源１のｔ′Ａ変動による雑音を除去する方法に
ついて説明“）−る。第２図において、光源１としての
ハロゲンランプ：（２からの光はオプチカルファイバー
３３の端面に集光されている。３４はハロゲンランプか
らのソＣを参照光として受光する為の受を素ｒ−であり
７−ド３＝Ｌａに設けられる。

オプティカルファイバー３３の端面に入射する児の分光
特性と受光素子３・・１に入射する尤の分光特性はほぼ
同一でそれぞれの光の強度は正比例関係が有る。第２図
では参照光を受プしする受′ＪＣ素子３．１が１個とし
ているか複数個あっても良い。オプティカルファイバ′
−３３に入射したｔはこのオプティカルファイバー３３
を通って測定部に照射され、測定部を透過した兄は受光
部２（第１図）に導かれる。受光１１Ｌ２に入射したソ
０は＋’＋ｉｊ述のように第１〜第３の波長域に分光さ
れて第１−・第：（の受光素子３６，３”７　＋　３　
ｂに入射する。第１へ・第３の受光素子の出力と参照光
部３の受光素子：３１１の出力から、光源の光量変動を
受けずに測定部による光の減衰のみを出力する回路を第
３図に示す。参照光部３の受光素子３・１はＩ／Ｖ変換
器３５の入力に接続されている。受光部の第１〜第３の
受光素子３６＋３’７＋３８１ｉＬｔｔぞＩ／Ｖ変換器
３９゜Ｉ／Ｖ変換器４０　、　Ｉ　／Ｖ９換器４１の入
力に接続されている。各Ｉ／Ｖ変換器３５　、３９　、
−４０　。

４１はそれぞれ受光素子の出力電流を電圧に変換するも
のである。４２，４３．４４はそれぞれ２つの入力端子
Ａ、Ｂを有し入力Ｂに対する入力Ａの比の月数を出力す
る月数増幅器である。

説明を簡’＋’−１こするｔこめ、受光源２の第１の受
光素子３６に対応する回路についてのみ説明する。

第１の受光素子３６に入射する光は受光部２で分光され
た第１の波長域の光であり、参１１（を光源；）の受光
素子３・４に入射する光とは分光特性が異なる。

したがって、受光素子：３Ｇに入射する光の強度に月す
る光源の光量の変化による光強度の変化分の割合は受光
素子３・うに入射する光の強度に刻する光源の光ｍの変
化による光強度の変化分の割合と等しくない。故に■／
＼・′変換器３く］とｌｌＸ“・変換器ｊ）５の出力の
比の月数を演算しても光）原の尤殴変化による難行は完
全には除去で外ない。Ｉ／Ｖ変換変換器；）９の出力と
ＩＡ’変換器３５の出力の比の対数を演算して光源の光
量変化による雑汗を除去するには参照光部３の受光素子
ｊ）／１に入射する）覧の分光分布と第１の受光素ｒ３
６に人ｎｊする光の分光分布を一致させる必要かあり、
それには参照光部３の受光素子３／１の１１；ｊに分光
素子が必要である。そして参照光部３には受光部２で分
光される波長域の数だけ分光素子−が必要となり非常に
複雑な構成をとらなければならない。本発明は１飼主た
は複数個の参１１ｕ光用受尤素ｆの出力を処理すること
によって参照光源３に分范素ｒを用いずして光源の光シ
１ｊ変化の影■ｊを除去１”るものである。受光素子３
・１に入射する尤の強度に月する尤ｊ１４Ｈの尤ｈ）変
化による光強度の変化分の割合と受光素子３６に入射す
る尤の強度に月・）−るソ肖原の尤１１）。

変化による光強度の変化分の割合との間には一定電）」
−のらもの直流成分を二対する光）原の光量変化１こよ
る交流成分の割合と■／＼・“変換器３９の出力電圧の
うちの直流成分に対する光源の光量変化による交流成分
の割合との間には一定の関係がある。

したがって、それらか一致する様にＩ／Ｖ変換器３５の
出力の直流成分に月する光）原の光量変化による交流成
分の割合を変化すれば良い。これは第２、第３の波長域
の丸についても同様である。その回路か第３図の＝４５
　、４．６　、４７のノ＼Ｃ／　Ｉ）　Ｃ変換回路であ
る。ＡＣ／ＤＣ変換回路４’５　、４６　、４７の出力
中の直流成分に対する光源の光量変化による交流成分の
側合はそれぞれ１／Ｘ°変換器３９゜ｌｌ　Ｏ、，４，
１の出力中の直；嘉成分に月する光源の尤二＠変化によ
る交’ＩＭＬ戒分の割合ｌこ一致しており、したがって
各月数増幅器４２　、４３　、　ｌｉ　４の出力にｔｊ
いては光源の光量変化による雑音か除去される。

第４図にその具体例を示す。第４図では受光部２の第１
〜第３の受光素子３６，３７．３８の出力電流を直接対
数変換する回路を用いている。第・・１１の受光素ト３
６に対応する回路についてのみ述べる。

ヌ＼１数増幅器４２のトランジスタ、、Ｌ　＋ｊのコレ
クタ電流は受光部２の受光素ｒ：（６の出力充電流ＩＬ
に等しい。ＩＬは第１の波長にオ（ける光）原の発光強
度Ｉｏλと測定部の透過率または反月ｊ甲化との積で表
わされ、Ｉｏλは直流成分■０λｏｃと光源の光量変化
による交流■音成分■０λ１１からなるからＩ　＝（Ｉ
ｏλｏｃ＋Ｉｏλｎ）Ｆ＝Ｉｏλｏｃ（１４Ｎλ）Ｆ′
と表わせる。ここで・Ｎλエニー、　１　ｕ、−であり
、１０λＤｃ Ｆは受光素子の感度と測定部の透過率とによって定まる
定数である。

参照光部３の受光素子３・・１の出力電流１ｒは全波長
域にわたっての光源の発光強度■０に比例し、Ｉｏは直
）Ａも成分と光源の光量変化による交流雑音成分１　ｏ
ｎからなるから Ｉｒ＝Ｋ　１（Ｉｏｏｃ−ｌ−Ｉｏｎ）＝Ｋ　Ｉ　ｌ０
Ｄ（：（１−１−Ｎ）と表わすことがで外る。ここで　
Ｎ　＝−に−１Ｋ１は定数である。参照光部３の受光素
子３４の出力を電圧変換する■／＼Ｉ′変換器３５の出
力電圧Ｖｒは次式で表わされる。

Ｖｒ＝ＲｏＫ、Ｉｏｏｃ（１＋Ｎ） 、抵抗Ｒ２を流れる電流は交流成分がカットされどなる
。ここでＲは［＜２と１＜、の並列合成抵抗である。こ
れによりトランジスタ５１のコレクタ電流となる。した
がって月数増幅器、４２の出Ｊハ’ｏｕｔは第１項は測
定部の情報を含む部分で第２項は光源の光量変化による
雑音のみを含む成分である。

を７１ら足するようにＲ、、１１、、Ｉ＜、　、　Ｒ、
、を選、λ；゛ことによって＼・“ｏｕｔ中の光１１仝
の光電変化による雑′ｉ）を含む成分をゼロにでとる。

参照光部３の受光素子３・↑の出力電流中の直流成分と
ｔ源の光電変化による交流成分の割合よりトランジスタ
５１のコレクタ電流中の直流成分に対する光源の光電変
化による交流成分の割合を火とくする場合は、抵抗Ｒ１
，Ｒ，、Ｒ３，コンデンサＣ１ににるローパスフィルタ
ーのかわりにバイパスフィルターをＪｌいれば良い。第
２．第３σ以・ｊ数増幅器４．３　、　＝１．．４につ
いても全く同様で゛ある。３次に両波整流部について説
明する。両波尤９危部１４、　、　］、　５　、１．６
は測定部を通ったｔがら（Ｕられた交流信号で゛あるｊ
脈波信号を直流信号に変換する部分である。通常は脈波
信号の周波数か低いので゛従来は第５図に示す様な半波
整流回路と積分器を組合せた回路が用いられていた。

第５図に示す回路１こ正弦波信号を人力した時、半波整
流回路１　ｏ　ｏの出力電流Ｉ、は正側コニす負側か大
ぎい波形になり、基！（（値から正側のビーク１１）１
と負−１１ｔｌ＋のピーク■１］２は■１）１≠Ｉ　ｐ
　２となる。

これは半波整流回路と積分器のぢ７七ン）・電圧の差に
よって抵抗１で８に流れる電流や抵抗１で８を；スコれ
る半波整流回路や積分器のバイアス電ｉｔによる。

また、第５図の積分器には２つのスイッチＳ］。

Ｓ２か設けられており、スイッチＳ１かＯＮでスイッチ
Ｓ２かＯＦ　Ｆの状態で人力を積分し、次にスイッチＳ
１かＯＩ”　Ｆ　Ｌで入力の積分を停止し積分器をホー
ルド状態にする。一定時間ホールドした後スイッチＳ２
がＯＮされ積分器のコンデンサ−０４が放電される。積
分器はこの動作を繰返している。積分器の入力には直列
接続されたコンデンサーＣ２と抵抗１＜９か接続されて
いる為、電流■、は過渡的変化を生じこれが誤差となる
。また、第５図の回路のオフセット電圧のみを測定する
場合、スイッチＳ３をＯＮして人力を短絡しスイッチＳ
１かＯＮ、スイッチＳ２がＯＦＦでオフセ。

ト電圧のみか積分される方法が用いられる。ところがス
イッチＳ３をＯＮして得られるオフセット電圧とスイッ
チＳ　３が（’、）　Ｆ　Ｆされて交流信号が入力され
ている状態でのオフセット電圧とは一致し　、ない。

第５図に示す回路にｊ「弦波信号＼・“−ａ−：；ｉｎ
ω１を入力した時、半波整流回路の出力電圧Ｖ１は１マ
。

−Ｒ７とすると入力電圧＼゛に応じて となる。ここでＶｏ　、および＼’０　７はそれぞれ半
波整流回路と積分器の入ノ月７セツ１電圧である。

したかって電流１１は またスイッチＳ１をＯＮして十分時間が経過している場
合、■２は である。Ｒ１＝２Ｒ，とすると積分器のコンデンサーＣ
２に流入する電流は１．＋Ｌで となる。これを第６図に示す。１．＋Ｉ、を積分器で積
分した場合、積分器の出力と正弦波信号の振幅ａとの間
に直線関係が成り立たない。したかって正弦波信号を入
れずにオフセット電圧のみを測定、記憶しておき、信号
を入力したと外の出力から差し引いても、信号の振幅に
比例した値は得られない。これはＲ７に半波整流回路と
積分器の入力オフセット電圧の差による電流か流れるた
めである。これを防ぐには、＼’　ＯＦＦ　１”　Ｖ　
ＯＦＦ　２にするかＶＯＦＦＩ≠Ｖ　ＯＦ＋’　２でも
抵抗Ｒ７に電流が流れない構成にすればよい。また積分
器は充電、ホールド、放電を繰り返すのでスイッチＳ１
は所定の時間ごとにＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。このとき
Ｃ２，Ｒ。

を流れる電流は過渡的に変化し、積分器の出力には誤差
が生じる。

そこで本発明の両波整流部においては第７図に示す様に
半波増幅器］　（１１＋１１と積分器との間に演算増幅
器にてなるバッファー回路５７とバッファー回路５８を
挿入している。バッファー回路５８により入カオフセッ
）・電圧に差があっても抵抗１＜。

に、電流が流れない様にしている。第７図の回路でスイ
ッチＳｌｌ、５３−２を（月：Ｆした状態で交流信号を
入力した時の半波整流回路１００の出力電圧＼偽゛は となる。ただし、ここで１で。−Ｒ，でバッファー回路
５８および半波整流回路１００のバイアス電流は十分小
さく無視できるとする。そしてスイッチＳ　３−１かＯ
Ｎして１・分時間か経過した状態でスイッチＳ１か（−
）Ｎされているとき積分器の入力端子１．’＋Ｌ’は となり、積分器の出力は両波整流部の入力信号振幅と直
線関係かある。したがって信号を入力せずにオフセット
電圧のみを測定して記憶してお外、その値を信号入力時
の積分器出力から差し引くことによって人力信号に比例
した値をめることができる。

オフセラ１電圧のみを測定する場合、信号が人力されな
い様にする必要がある。５ａｄ２測定中にオフセット電
圧のドリフ１が生しるので、数分に一度両波整流部のオ
フセット電圧のみを測定しなければならない。第５Ｍの
回路に示す様にスイッチＳ３を用いて両波整流部の入力
を短絡する方式を用いた場合、スイッチＳ３を閉じた直
後は過渡応答が生じ、定常状態に達するまで正しいオフ
セット電圧を測定でとない。定常状態になる主で待機す
る必要があるので、次にＳａｄ、の測定を再開するまで
の時間か良くなる。本実施例では第７図に示す様にスイ
ッチ５３−１およびスイッチ５３−２はこれらのスイッ
チをＯＮＬでから定常状態になるまでの時間を短くする
様に挿入されている。

両波整流部のオフセット電圧のみを測定する場合スイッ
チ５３−１とスイッチ５３−２かＯＮされバッファー回
路５７とバッファー回路ｊ３））の出力か積分される。

スイッチ５３−１かＯＮされてからバッファー回路５７
の入力が定常状態になるまでの時間はフンデンザーＣ２
とスイッチ８３−１のオン抵抗で決よる。スイッチＳｌ
ｌのＯＮ抵抗は抵抗Ｒ１゜に比べて非常に小さいので定
常状態に達するまでの時間は非常に短い。また、スイッ
チ５３−２かＯＮされると電圧源Ｅ１から抵抗Ｒ、、。

スイッチＳ　３−２を介してダイオード１）１に電；嘉
か流れ抵抗Ｒ１１を流れる電流は十分大とく設定される
ので半波整流回路の出力はＶｏＦｐｌになる。したがっ
てスイッチ５３−１およびスイッチＳ；（＝２がＯＮさ
れた直後にオフセラＩ・電圧の測定が行なうことができ
、ε１ａ０２測定の再開までの時間を短くできる。

以−１−説明した光源の光量変化による５ｌｌ（ｉ’Ｔ
を除去する回路、およびオフセット電圧を正確に（１す
ることができる両波整流部を用いることに、Ｌつ′Ｃ徽
小な信号レベルでも精度良＜Ｓａｄ、および脈拍数を測
定で・きる。

次に本発明におけるモーションアーティフ７り１・検出
力法について述べる。本発明実施例のモーションアーテ
ィファクト検出方法は連続的、または周期的なモーショ
ンアーティファクトの検出も可能で被験者の違い１こよ
る影響か少ないということを特徴としている。本発明で
は３種類の波長に対する充電容積脈波を測定しており第
１図の第１〜第３の差動増幅部１１，１２．１３のそれ
ぞれの出力として得られている。Ｓ　ａ　Ｏ２は相異な
る２つの波長における脈波信号から計算でき、本発明で
は異なる３種の波長にｔトける脈波信号が得られている
ので最に３種の異なる演算式によって５ａｄ２か計算で
とる。ここで得られる複数個のＳａｄ、の値はモーショ
ンアーティファクトが無い場合は一致するがモーション
アーティファクトがあるとこれら複数個のＳａＯ２値に
差が生じる。本発明の一実施例では３つの異なる波長に
おける脈波信号から２つの異なる演算式によってＳａｄ
、の値を２つａ目γ、し、それらのＳ　ｎ　０２値の差
の絶月値カリ、（ｉｉｌｌ値以−１−のときモーション
アーティファクトがあったと判定する。

前記基準値は計算により得られたＳａｄ、値によって異
なる。これは、モーションアープイアアク）・の太５さ
か′同一でも５ａｄ２値によってｔＷ数価１（７）Ｓａ
ｄ、値開の差が異なる為である。この点にっきさらｌこ
具木的に説明する。

第１〜第３の差動増幅部１１，１２．１３の出方として
受光部２にて異なる３つの波長域における光電容積脈波
がそれぞれ得られる。この脈波信号はそれぞれ第１〜第
３の両波整流部１　、Ｉ　、　Ｉ　！’ｌ　、　１６に
おいて両波整流され一定時間積分された後ボールドされ
る。そして第１−・第３の両波整流部１４、．１５．１
６においてホールドされた電圧は順次Ａ　／　Ｄ変換さ
れ記憶される。そして前記の記憶された第１〜第３両波
整流部］４．１’Ｓ、１６のホールド値からあらｈ化め
測定記憶されていた第１〜第３の両波整流部１４，１５
．１６のオフセット電圧値がそれぞれ引き算された後、
それぞれＹ、、Ｙ、。

Ｙ、として記憶される。Ｙ、、Ｙ２．Ｙ３はそれぞれ第
１〜第３の差動増幅部１１，１２．１３の出力である脈
波信号の振幅ｌこ比例している。

そして’ｌ’　ｌ　＋　Ｙ　２　ｊ　Ｙ　：１がそれぞ
れ波長８０５　ｌ＋ＩＪ　７１　（１＋ｎ＋ｎ、　６５
０１１１１１１近傍の光に対して得られる場合、Ｙｌと
Ｙ２から５ａｃ）２（１）＝Ａ＋（Ｙ、／　Ｙｔ）２＋
　Ｂ１゜ＹｌとＹ３からｓａｏ、ｌ’）＝Ａ２（Ｙ３／
Ｙ、）こ＋Ｂ。

で計算され記憶される。

５ａＯ２（１）と（Ｙ、／Ｙ、）’おＪ二び５ａ０２（
２）と（Ｙ、／Ｙ、）２の関係を第１１図に示す。モー
ションアーティファクトが無い場合５ａＯ２（１）と５
ａ０２（２）の値は一致する。モーションアーティファ
クトが有る時はそれによる雑音は波長にはほとんど無関
係なので（Ｙ２／Ｙ、）’および（”１’３／Ｙ、）２
はｌに近い値となり５ａ０２（１）と５ａＯ７（２）は
一致しない。例えば真の５ａｄ２が９５％のときモーシ
ョンアーティファクトが無ければ（Ｙ２／Ｙ、）２＝０
゜４３７、い’３／Ｙ＋）”＝０．Ｇ７　］であるが、
モーションアーティファクトがあるとＹ、、Ｙ２．Ｙ、
にほぼ同一の消（ｆｆが重畳して（Ｙ２／Ｙｌ）７二１
．、（Ｙ。

／）’、）’＝１に近づき、Ｓａｏ、（１）および５ａ
Ｏ２（２）はそれぞれ６＝４０．５％と８　’、）　、
　７％に近づくため５ａＯ７（１）とＳａｄ、（２）の
差が犬すくなる。したがって１ｓａｏ２（１）Ｓａｏ７
（２）ｌを基準値と比較して基準値より大きいとぎモー
ションアーティファクト有りと判定できる。ｌ　５ａＯ
＝（］　）−ｌ３ａＯ（２）　ｌはモーションアーティ
ファクトによる雑＆か同じでも真のＳａｄ、によって異
なるので前記基準値は真のＳ　ａ　（’）　２によって
異なる様に設定されるべきである。モーションアーティ
ファクトが有るときには真のＳａｄ、を知ることはでと
ないので５ａＯ７（］）やｌ５ａＯ（２）に応して基準
値が異なる様に設定される。）’　ｌ　ｌ　）’　２１
　ＹＪをそれぞれ波長８　（’、＋　５１１１１１１．
７１ｉ’、）　＋＋＋ｍ・６５　（１＋１１１１１近傍
の光に対する脈波とすると、モーションアーティファク
トが無いとべ真の５ａＯ７か０５％３ｉ１％、７０％の
ときはそれぞれ第１１図においてＳａｄ、（］）につい
ては点ノ＼１汀３１゜Ｃ１で表わされ、５ａＯ７（２）
に−）いては点Ａ、、、Ｂ、。

Ｃ１で表わされる。３種の５ａｄ３にＪ３いて、同一の
モーションアーティファクトかあるとＡＨｒＬ＋Ｃ１は
それぞれＩ）、、Ｅ、、Ｉ−１に移動する。そしてｌ旨
Ｂ７．Ｃ２はり７．Ｅ、Ｆ、に移動する。このとき各々
の真のＳａｄ、の値の場合にモーションアーティファク
トがあると外のｌ５ａＯ，、（１，）−８ａＯ２（２）
ｌは第１１図で△１．△２．△３で示されてオ；す、真
の５ａＯ７の値（またはＳａＯ，、（１）または５ａｄ
２（２））によって異なる。この様子は第８図に示され
る。

一定レベル以−１−のモーションアーティファクトの検
出をｌ　Ｓａｄ、（１）−８ａＯ２（２）ｌと４ｙ−Ｂ
ｉ＝、値（ｆ（ＳａＯ２（１）、５ａＯ７（２）））を
比較して行なう場合基準値１’（Ｓａｏ７（］　）、Ｓ
ａ（、）２（２））として第８図に示されるものとほぼ
同様の値を用いればよい。

この様に本発明のモーションアーティファクト検出力法
は脈波信号の波形や振幅の変化を検出するものではない
ので被験者による検出感度の差が少なく、周期的なモー
ションアーティファクトも検出できる。

３つ以上の波長の尤に対して脈波をめ、それから３種以
上のＳａｄ、を計算した場合互いのＳａｏ、の差は２個
以上２１１ｊられる。それら２個以にのＳａｄ、の差か
らモーションアーティファクトを検出する実施例として
Ｓａｄ、の差の絶λ・］イ的それぞれにλ・１して基（
（１，値を設け、それら〕１（’ｉ’　ｆｌ“ｌと対応
［るＳａｄ、の差の絶対値とを比較し、少なくと１，１
１つのＳ　ａ　（、）　＝の差の絶対値がそれぞれヌ・
］応する基）１１．値を越えた時にモーションアーティ
ファクト有りと判定する方法、主たは２個以１．の８ａ
　□−の差の絶対値がすべ′ζそれらに対応した基ｒ１
１１１１１′ｌを１或えたととモーンヨンアーティファ
クト有りと４−る方法等かある。

次にＳ　ａ　（、）　、平均値の計ｔ′）、方法につい
て説明する。

本発明の装置では５ａ０７（１）と：弓；１０．、（２
）か一定日、’、：　１ｆ１１１７４：に計ｉ７．ｚれ
ている。計算された５ａＯ２（］）またはｌ５ａＯ（２
）のうちどちらがりｊを瞥見される毎に順次表示するこ
とは可能である。しかしなからＳａｄ、（１）またはＳ
ａＯ：１（２）の測定１１１１度が保証できない場合、
例えば受光部に到達）−るｔの強度か適゛８′ｌで°な
いとδや脈波信号の振幅か太き過ぎたり小さ過ぎるとき
、ｇＩ′ｒＪ、された５ａ（−）、（１）や５ａＯ２（
２）は誤差が多く含まれているので表示するのは好まし
くない。この様な測＆ｔｉ’ｆ度が保証できない場合が
比較的多い時、従来例ではＳａｄ、の表示等か行なわれ
ない頻度が増え非常に使いにくい。ＳａＯ７ｍおよびＳ
ａ（、）２（２）の計算が例えば１秒毎に行なわれると
して、数秒に１度測定精度か′保証されない状態か生じ
ているとｌ　Ｓａ　Ｏ２は数秒に１度表示されないこと
になり、表示か非常に見づらくなる。

この問題を１１イ決ｒるため従来は以下の方法が用いら
れていた。

通常Ｓａｄ、が１秒間に急変することは撞くまれである
。そこで、時刻ｉにおいてＳａｄ、、の測定精度か保証
されない状態か生じたとすると、時刻１における５ａＯ
２表示は時刻ｉ−］において８１算され表示された値を
継続して表示すれば何も表示されない時間か存在する問
題は解決される。

しかしながら、この方法では５ａＯ３の測定４１１度が
保証されない状態か何秒かを継続した場合、同じ値がＳ
ａｄ、の測定精度が保証されない状態が継続した時間だ
け表示されてしまい、その間に真のＳａｄ、が変化して
いると、表示されている５１１０゜と真のＳ　ａ　Ｏ、
との差が大きくな’）　９！ｊった診断を下す可能性か
大ぎい。

そこで、本発明の装置ではＳ　ａ　（’、）、の測定１
−１度か保証されない状態か散発的に生じ′ζち、表示
か頻繁に消えることがなく、精度が保証でトない状態か
継続した場合は誤った診断をしない様表示か消されるよ
う工夫されている。その方法について具木的に説明する
。本発明の装置ではＳａＯ，（］）およびＳａｄ、（２
）が一定時間毎に次々計算され記憶されるある時刻ｉに
おいて５ａＯ２（２）（ｉ）かシＩ算され記憶されると
時刻１　も含めてそれ以ｉ１Ｊに計算され記憶された一
定個数１（＋１個の５ａ０２（２）のうＤ精度か保証さ
れる５ａＯ２（２）が一定個数（“個以」二あるかどう
か調べられる（ただし、１（＋１≧（′）。具木的には
１時刻ｉｋまでさかのぼって５ａ０２（２）か調べられ
、そのうち測定精度か保証される５ａＯ２（２）がＳａ
ｄ、（２）（ｉ）を含めてＣ個以−にある場合時刻１に
近い方から測定粘度か保証できる５ａＯ２（２）かｐ個
取り出されて、それらｐ個の平均値力骨算され、表示部
にその値が表示される。時刻１から、それ以前の時刻１
−１（までのに＋１個の５ａｄ２（２）のうち精度が保
証されるものがｆ”個より少ない場合は、ＳａＯ２表示
は消され警告か発せられる。次の時刻１＋１では、時刻
１刊からそれ以前の時刻ｉ＋Ｉ−ｋまでの５ａＯ２（２
）が調べられ、そのうち精度が保証されるＳａＯ，（２
）かｐ個以上あるかどうかか調べられ、（゛個以」−あ
れば時刻ｉ＋］に近い方がら４１個、５ａ０２（２）を
取り出して平均値か計算表示され、β個より少ないとぎ
は表示かブランクされ警告が発せられる。

以上、同様の動作が繰返される。この方法によれば、ｋ
−ρ＋２個以−１−測定精度が保証されない５ａ０２（
２）か継続した場合以外はＳａＯ２表、′ｊりがフラン
クされないので、散発的に測定精度か保証できない状態
が生してもＳａＯ２表示がブランクされることはない。

また精度が保証されない状態かに一ρ＋２個以上継続す
れぼＳａＯ７表示は消されるので、長時間にわたって不
正確なＳａＯ７表示がホールドされることはないので誤
った診断を下す可能性は少ない。

一実施例として、５ａＯ２（２）力四秒毎に計算される
場合Ｉ（は７．ｆ冒よ；３に選ぼれる。この場合、精度
か保証できない５ａＯ２（２）が４個以七わ木続したと
と以外は表示か消されることなく、粘度が保証されない
５ａＯ３（２）が継続して’ｔ、ＵｊられＩことしても
４秒より艮＜ＳａＯ７表示がホールＦｃれることは無い
。また３秒間だけ精度が保８１１されない５ａＯ７（２
）が絹１続した１皆は同じ値かＳ　ａ　Ｏ＝表示される
が１．１秒間にＳａｄ、が問題になる程急変しないので
篇（った診断を下す恐れはない。

次に本実施例の装置の表示（幾１１いｊ・につぃて説明
する。従来５ａＯ７測定装置では測定値はディンタル表
示されるがまたは電流計の振れによって表示されていた
。Ｓ＋ＩＯ７の連続測定ができる装置では測定値の時々
刻々の変化を見４ＢＨることが火きなメリットであるに
もががわらず、測定値のディンタル表示または電流計の
振れによる表示では測定値の時間的な変化を把握するこ
とが１ｊｌｌシい。この欠点を補う為、従来のＳ’ａＯ
２ｉｉ１１１５ｉ装置では測定値がペンレコーダーで記
録でとる様、測定値が電圧等で’、１．’ｌ力される端
子か用意されていたりペンレコーダーが内蔵されている
。しかしなか゛ら長時間にわたって連続測定する場合、
ペンレコーダーに測定値を記録すると記Ｎ３用紙が多量
に必要であり、そのうち重要な部分はわずかしかないと
いうことが有り記録用紙のほとんどが無駄になる。また
、記録に残す必要はないが短時間の変化を調べたい場合
でもペンレコーダーで記録せねばならず記録紙が無駄に
なってしまう。

本発明の装置では以−１−の問題を解決するため第９１
に示す様に表示部に２次元表示素子８０か用いられ、Ｓ
　ａ　Ｏ２の平均値および脈拍数は数字で表示されると
ともに１（６軸を時間としてグラフ表示される。

第１〕図にＪ３いて、２次元表示素子））０としては、
たとえばカラーＣＲｉ’　（ブラウン管）が用いられ、
ＳａＯ２表示部８１は制御演算部２Ｇで・演算したＳａ
Ｏ２の平均値をデジタル表示し、脈拍数表示部８２は測
定された脈拍数をディンタル表示し、グラフ部８３はＳ
　ａ　０２を、グラフ部））１１は脈拍数をそれぞれ時
間の変化とともに表示する。

５９はＳａｄ、の警報用の上限値設定用の増加キー、６
（）は減少キー、６１はＳａｄ、の下限値設定用の増加
キー、６２は：減少キー、６３．６４は脈拍数の警報用
の」ユ限設定用の増加キーと減少キー、６５．６６は脈
拍数の下限設定用の増加キーと減少キーであり、これら
の各キーは後述の通常表示モード選択キー７．１その他
のキーとともに第１図のキー人力部２・１に含まれる。

７０はＳａｄ、の設定−に限値表示素子、７１はＳａｄ
、の設定下限値表示素子、７２は脈拍数の設定上限値表
示素子、７３は脈拍数の設定ド限値表示素ｒ−であり、
各表示素子は２次元表示素子８０とともに第１図の表示
部２５に含まれる。

通常の測定時ではキー７４が押されており、最新の５ａ
０２および脈拍数か数字で表示部１（Ｌ８２に表示され
るとともにｃ　’ｔ＜　’Ｆ画面のグラフ　ｍｓ　８３
．８４の左端にそれぞれの値に対応した位置にドツトで
表示される。測定時間の経過にしたがって以前に測定し
た５ａｄ２および脈拍数に対応するドツトは新たにＳａ
ｄ、および脈拍数が表示されるごとに最新のＳａＯ２お
よび脈拍数に対応するドツトか表示される側とは逆の方
向ｊことえは第１０図上右方に順次シフトしていく。ま
た画面には測定時１こおけるＳａＯ２および脈拍数の値
ｔこ則する警告のために設定された上限値および下限値
が表示素子７０，７１，７２．７３に数字で表示される
とともにグラフ８３．８４の近傍に破線等で表示される
。グラフ表示の時間軸はスイッチ７５によって設定でと
る。警告のための上限値および下限値のグラフ表示をす
るかどうかはスイッチ７６によって選択できる。５ａｄ
２や脈拍数の測定値が設定された上限値と下限値の範囲
から外れた場合、その時のＳａＯ２や脈拍数に応じたド
ツトは上限値と下限値範囲内に測定値があるときのドツ
トと区別でとる様式で表示される。具体的には色または
輝度が変えられて表示される。例えばＳａｄ、または脈
拍数の測定値力吐限値と下限値の範囲内にある時は緑色
のド／１・で表示され、５ａＯ７，ｌニブこは脈拍数の
ａ１１１定値が」二限値以上の場合は赤色のドツトで表
示されＳａｄ、または脈拍数のｉｉｌ’ｌ定値が１′：
限値以１この場合には青色のドツトで表示される。さら
にスイッチ゛７°７とレバー７８によって１；月１汀の
ｆＦ、意の時刻における表示を見ることがでとる。また
スイッチ７１Ｊを押す、二とにより表示をハードコピー
でざる。バー１蜘ピーの際は数字は印字されない。また
、ディノタル出力部からはＳ　ａ　（−）　２値と脈拍
数か所定の時間ごとに出力される。

次に、本発明の装置の動作を第１０図のフローチャー１
・を用いて説明する。本発明の一天施例ではＳａｄ、（
１）、５ａ０２（２）、脈拍数の計悼等は１秒１１ｊに
行なわれる。電ｉ原スイッチ１）０か′ＯＮされると表
示部２５のに　ＲＴ　２ｉ　（ｌ　Ｉごは゛ンオーミン
グアンプ状態であることを知らせる為に、例えば１”Ｃ
ＡＩ、−１か表示される１、また、キー（３〈ｊ・（３
６の操作によって、Ｓ　ａ　０２および脈拍数の十限値
Ｊ３よび下限値として一般的に良く用いられる値かセッ
トサれ、それらの表示部’７０，７　Ｌ’７２．、’７
３１こ表示される。たとえばキー５９を押し続けると、
制御演算部２Ｇ内のカウンタのカウント値か一定時間毎
に増加して、表示部“７０の表示は増ＪＪＩＩ　シ、Ｓ
ａＯ２の」二限値は１ずつ増加する。キー６０を押せば
ＳａＯ２の上限値は１ずつ減少する。池のキー６０〜６
Ｇの繰作もこれと同様に行なわれる。次いで第１〜第３
の両波整流部１．４．］５，１．６かオフセット電圧を
出力する様にマイクロプロセッサ−によって第１図第１
〜第３の両波±を流部１４，１５１１６の又イア千群が
制御されている。この状態で第１〜第３の両波整流部の
積分スイ・ノチＳ１゜５３−１，５３−２かオンＪ）よ
び放電スイッチＳ２がオフ制御され各両波整流部か積分
されてホールドされる。ホールドされた第１〜第３の両
波整流部のオフセット電圧はＡ　／　Ｉ）変換部２０で
順次Ａ／Ｉ）変換され、制御演算部２６のメモリーに記
憶される。Ａ　／　ｌ）変換は二重積分器、コンパレー
ター、マイクロフンビューターに内蔵されたカウンター
で行なわれ、人力の切換はマルチプレク→Ｊ−１８１こ
よる。そして第１〜第３の両波整流部の放電スイッチか
スイッチ制御線を経て制御演算部２６により制御されて
８積分フンデンサーは放電される。以上のオフセント電
圧の積分ホールド、ホールトされた電圧のノ＼／１）変
換、記憶、両波整流部の積分コンデンサーの放電はｉＨ
，１図に示橿一様に順次繰返される。順次Ａ　／　ｌ）
変換され記ゴ、在された両波整流部１４，１５．１６の
出力から回路が安定したがどうかが判定される。只木的
には、ノ＼／１）変換され記憶された第１〜第；３の両
波ｉ７１流部の出力オフセント電圧値と、以前にｌ＼／
１）変換され記憶されていた第１〜第３の両波１．・１
つ流部の出力オ７セット電圧値それぞれとの；１１が１
べて所定の値以下であれば回路は安定していると’Ｉ’
ｌｌ　ｔｌ：ｌｉ　する。

第１・〜第３の両波整流部オ７セノ）電圧の積分、ホー
ルド、ボールＩＳされた電圧のノ＼／ｌ）変換、記憶、
積分コンテン１ノーの放電は回路が安定したと判定され
るまで繰返される。回路が安定したと１゛１ｊ定される
直１ｉｉｊに記憶、された第１へ第：３の両波’、＋Ｃ
流部の出力オフセット電圧値が第１〜第：）のオフセッ
ト値として以後、信号のｌ＼／ｌ）変換値から４７セツ
ト分Ｉｉ：差引く為に用いられる。回路が安定したと判
定されるとｒｃＡｌ、Ｊ表示が消えＨ以下が実行される
。

ＩＩではまず第１〜第３の両波整流部のオフセント電圧
のみを測定するかどうか判定される。これは測定中に第
１〜第３の両波整流部のオフセット電圧がトリ７トシた
とぎ、オフセット電圧をあらたに測定し記憶するためで
ある。ここでのオフセット電圧の測定は数分に一度ずつ
行なわれる。オフセット電圧の再測定を行なうとぎは、
第１〜第３の両波整流部１４，１５．１６をオフセット
入力状態にして、第１〜・第３の両波整流部１．４．，
１５．１６のオフセット電圧のみの積分を行ってホール
ドし、それらの電圧を順次Ａ／１）変換部２０でノ＼／
１〕変換して制御演算部２６のメモリに記憶する。

そしてＩＩ’にノヤンプする。オフセット電圧の再測定
を行なわないときは直接ＩＩ’以下を実行する。

ＩＩ以下の動作は一定の時間ごとに繰返し行なわれる。

ＩＩ゛ではよす測定部を通ったｔの強度が測定精度に影
響しないがどうかを調べるため、光量測定回路１７の出
力かマルチプレクサ１）；で選択されＡｌ１）変換さｈ
メモリーに記憶される。

光量測定回路の出力は受光部２のｉ、１′Ｓ３の受１素
子３８に入射した光の強度に関係している。Ａｌ１）変
換されたＬ凱測定回路１゛７の出力値は、あらカルめ設
定された第１の設定値以１−であらカルめ設定された第
２の危量設定値以下がどうが判定される。光量測定回路
１７の出力値か１）：１記２つの光量設定値の間から外
れている場合はＩＩＩ以ｔ−’の動１′［が１１なわれ
、外れていない場合は光１茜１１定回路１７の出力値が
１ｉｉｌ記第２の光量測定回路−Ｌの値から１１１ｉ記
２つの光量設定値の間の値に変化してからの経過時間か
調べられる。１ｉｉｊ記経過時経過所定の時間以下て・
あれば、脈波信号がまだ安定していないので゛この場合
にもＩＩＩにン゛ヤンブする。

Ｉ１１以下の動作については後述する。所定の時間以」
―であれば脈波信号は安定しているので、第１−第３の
両波整流部２の出力か順次）Ａｌ１）変換され記憶され
る。記憶された第１〜第３の両波整流Ｆ％１４．Ｉ　Ｓ
、Ｉ　Ｇの出力値からそれぞれに対応した、■で演算さ
れ前もって記憶されていたオフセット電圧力弓Ｉ算され
て第１〜第３の各波長域での脈波振幅値として記憶され
る。第１〜第３の各波長域での脈波振幅値をそれぞれＹ
ｕＹ、＋Ｌと表わすことにする。次にＹＩ　Ｉ　Ｙ２１
　Ｙ　３の値がすべてあらかじめ設定された第３の設定
値以」二でかつあらカルめ設定された第４の設定値以下
がどうが１′１ｊ定される。ＹＩ　Ｉ　Ｙ２１　Ｙ　３
すべてが第３の設定値以上で第４の設定値以下のとと、
脈波振幅は測定精度を保証できる範囲内１こある。この
ときには、以下の動作が行なわれる。

時刻ｉにお（Ｊる第１と第２の脈波振幅値Ｙ１１とＹ２
ｉから時刻ｉにおける５ａＯ２（１）ｉが５ａＯ＝（］
　）ｉ＝　ノ＼、（Ｙ　２ｉ／Ｙ、ｉ）’＋Ｂ、　で、
時刻１にオ彊する第１と第３の脈波振幅値Ｙ１ｉとＹ３
Ｉから時刻ｉにおける ５ａ０２（２）ｉ＝Ａ２（Ｙ、ｉ／Ｙ、ｉ）こ＋Ｂ２で
計算され、記憶される。またＹ　＋　ｊ　＋　Ｙ　２：
　＋　Ｙ　３１のうち少なくとも１つ以」−が第３の設
定値以下であるか第４の設定値以上である時は、測定用
回路の飽和、Ｓ／Ｎ比の問題等で脈波振幅は測定精度を
保証できないので、前記ＳａＯ，（］）ｉおよびＳａ（
’）２（２）Ｉの計算、記憶は行なわれず、Ｓａ（’）
、（２）ｉは無効であることが記憶されＩＶにジャンプ
する。

Ｙ　１ｉ、Ｙ２ｉ、Ｙｓｉの値がすべて適正で５ａＯ２
（１）１゜５ａＯ７（２）ｉがＪＩ算、記ｆ！すれると
、次にモーションアーティファクトの有無の判定か行な
われる。

すなわ９ＳａＣ’）２（１１と５ａＯ７（２）ｉの差の
絶対値基イ（値ｒ（ＳａＯ７（］）ｉ、５ａＯ７（２）
ｉ）の比較が行なわれる１゜ 一例として ｒ（ＳａＯ，（１）ｉ、ｓａｏ、（２）ｉ）＝６（％）
：　５ａＯ２（２）ｉ≧９０％のととの場合を説明する
。５ａＯ７（２）ｉが１ノ（）％以上のときはｌｓａ○
２（１）ｉ−３ａＯ２（２）ｉ　ｌが６％以上であれば
モーションアーティファクト有りと判定する。また５ａ
Ｏ２（２）ｉ＜９０％のときはｌ　Ｓａ　Ｏ２（１）ｉ
　５ａＯ２（２）ｉｌ＞１８．８　５ａＯ７（２）ｉ／
７であればモーションアーティファクト有りと判定する
。

もしモーションアーティファクトかあれば、この時刻１
の５ａＯ２（２）は測定精度か保証されないので無効で
あることか記憶されてＴＶにジャンプし、またモーショ
ンアーティファクトが無ければそのまま■＼・“以１こ
の動作を行なう。

Ｉ＼パでは５ａＯ７（２）の平均値が計算される。

５ａＯ２（２）ｉからＳａＯ７（２）ｉ　７までの８個
のデータか順次有効が無効がどうが調べられ、有効なら
ＳＳに加勢していく。加算するごとにＩ（はまたけイン
クリメントされる。無効でない５ａ０２（２）ｈ’５個
１；月二、即もｋか５になれぼ５Ｓ１５が５ａＯ７（２
）の平均値として計算され、Ｓ　ａ　Ｏ、表示メモリー
に記憶される。無効でない５ａＯ７（２）が５個以−に
無いときは時刻１からｉ＋７番目までの値５ａＯ２（２
）ｉからＳａｄ、（２）ｉ−７のすべてを調べた後、ｋ
の値は５以下となりこのときはＩＩＩ’にジャンプする
。ｋか５になって５ａＯ２（２）の平均値か計算、記憶
されると、次に脈拍数が計算される。

脈拍数は脈波整形部２１の出力パルスの立」二〇または
立−１０）の時間間隔から計算される。脈波整形部２１
の出力パルスの立」−〇も、１：び立トリは、常時制御
演算部２Ｇによって調べられており、立」、りの時刻お
よび立下りの時刻か順次記憶されている。脈拍数か、ｉ
ｌ算される場合、最紐の）７．、、Ｌ　’）または立ト
リから）（パルス前の立１゜υまたは立Ｆ１）の時刻か
調べられる。そして最新の立−１−〇または立−Ｆりの
時刻と８パルス前の立１−１）または立下１）の時刻と
の差から１分当りの脈拍数がｉｌつ−される。

１派拍数か計算されると脈拍数表示メモリー１０妃憶さ
れる。次に、計算されたＳａｄ、（２）の平均値、警告
の為に設定され表示部’７　（，１、７，１に表示され
たそれぞれのＳ　ａ　Ｃ’）　、上限値才３よびＳａＯ
２’ｌζ限値と比較される１゜ ＳａＯ，（２）の・Ｉと均値がその」−限値以１−また
は１ζ限値以下の場合は、１がＳａＯ，ハイアラ−１、
メモリーまｒこはＳａｄ、ローアラーノ、メモリーに記
憶さ４１　〜７　ｒ＝　ニブ、トソゴ十入　＜Ｓ、ｌｆ
’＋ゴ′））の車Ｌ４＋イ：ｉ’ｆノドその」〕限値と
下限値の間にあるときは、５ａ０２ハイアラームメモリ
ーおよび５ａＯ２０−アラームメモリーにゼロが記、１
．Ｑ、され＼・“にジャンプする。■では脈拍数が警告
のために設定された脈拍数上限値以１ニまたは脈拍数Ｆ
限値以下か判定される。脈拍数が、設定された−１−限
以上のと外は脈拍数ハイアラームメモリーに１か記憶さ
れ、脈拍数がその下限値以下のときは脈拍数ローアラー
ムメモリーに１が記憶され＼・“Ｉにジャンプする。脈
拍数がその」二限値と下限値の範囲内にあるときは、脈
拍数ハイアラームメモリーおよび脈拍数ローアラームメ
モリーにゼロか記憶され＼７Ｉにジャンプする。

＼“■以下では、スイッチ７４〜７！−〕の状態に応し
て、ＳａＯ２や脈拍数等か２次元表示素子に表示および
画面コピーが行なわれる。まず、表示モードがノーマル
モードかプレビューモードかか調へられる。スイッチ７
１［かＯＮならノーマルモードとなり、スイッチ７７が
ＯＮならプレビューモードになる。ノーマルモードの場
合はＳａｄ、表示メモリーおよび脈拍数表示メモリーに
記憶された内容のうち、最新のＳ　ａ　（、）　２およ
び脈拍数が数′ノーで・表示部８１．８２に表示される
。そして画面の左端に５ａｄ２．脈拍数に応じた位置に
ドツトが表示され、それら以１宙のＳａＯ７表示メモリ
ーおよび脈拍数表示メモリーの内容は古い値はど画面の
右側にドツト表示される。グラフ表示のタイｌ、スケー
ルはスイッチア５で設定される。またスイッチ７６がＯ
Ｎのと斜よ、各５ａｄ２および脈拍数か：！ｌ’ｌ定さ
れた時のそれぞれの」二限値および下限値の内容か記憶
されているＳａｄ、ハイアラームメモリー表示メモリー
、ＳａＯ２０一アラームメモリー表示メモリー、脈拍数
ハイアラーム表示メモリー、脈拍数ローアラーム表示メ
モリーの内容か２次元表示素子８０に破線で表示される
。そしてスイッチ７６か押されている時、グラフ表示さ
れているＳ（＋０２および脈拍数に対応した各アラーノ
、メモリーの内容か調べられ、５ａＯｚハイアラームメ
モリーの内容が１のときは、それにλ・１応するＳａｄ
、は赤色のドラ）・で表示され、Ｓ　ａ　０２０−アラ
ーノ、メモリーの内容か１のととは、それに対応するＳ
ａｄ、は青色で表示され、両アラームメモリーの内容か
０のときは、それに対応する５ａｄ２は緑色で表示され
る。脈拍数についても同様である。スイッチ７ＧかＯＦ
　Ｆのと外は、」二記の各ハイアラーム表示メモリーの
内容のグラフ表示は行なわれず、各アラームメモリーの
内容によってＳａＯ２までは脈拍数のドツトの色を変え
ることは行なわれず、すべて緑色のドツトで表示される
。主だ最新の５ａｄ２または脈拍数がそれぞれの上限値
と下限値の範囲内にないときは警報用ＬＩＥ、Ｄが点滅
しスイッチ６８がＯＮであれば警報音が発せられる。ま
た最新のＳａＯ２か計算不能のときは繰作中表不用のｌ
Ｎ０Ｐ　ＬＥＤか点灯し、ＳａＯ２および脈拍数の数字
表示およびそれに対するドツトはブランクとされ、スイ
ッチ６８がＯＮなら警報音か発せられる。

そしてＩＩにジャンプする。

モードがプレビューモードのとき、すなわちスイッチ７
７がＯＮのときの表示について説明する。

このモードでは両面の左端には最新の５ａ０２および脈
拍数ではなく、それ以前ｌこ１；）られたＳａｄ、およ
Ｕ脈拍数を表わす高さの位置にトンｌが表示され、かつ
数字で表示される。スイ／チ′７５およびスイッチ７Ｇ
の（幾能はノーマルモードと同しである。レバー７；］
はどの時点のＳ　ａ　（’）　：、Ｊ９よぴ脈拍数を両
面の左端に表示するかを設定４−るｂので、レバー′７
８が左に移ΦＩ＋されている間はより以１１１１の値か
′画面の左端に表示され、グラフは左方向に移動する。

レバー７；；が右に移動されている開は、グラフはより
新しい値か画面のイｊ端に表示されグラフは右方向に移
動する。レバー７）；か中央にセントすると、グラフの
移動は停止！−る１、スイッチ７５オおよび゛スイッチ
°７Ｇの（）支有しはノーマルモードと同じで゛ある。

プレビューモードで゛レバー７８力仲史にセットされた
状態でスイッチ°７１］かＯＮ矛れると表示されている
画面が図示しない印刷装置により適宜な用紙口ご複写さ
れる。そＬ″Ｃ１１にンヤンブ−４−る。ブレビ゛ニー
モー）ン１土ＩＮ二ｔｅｌする第１・〜第３の両波整）
北部で積分を行なっている間、主たはＩＩＩにて時間調
整を行っている間に割込ん−ｙ’Ａ　ｈＨ，１１＋１七
、１１７、Ｍｆｘ　−η）ｚ　−ｌｙθ））ａ　７＞１
−Ｈｌｌ白：５．−％しいＳ　ａ　（、）　、および脈
拍数は計ｔ９０、記憶される。

光量測定回路１７の出力のノ＼／１〕変換値か第１の光
量設定値以下または第２の尤７．設定値以下のとき、ま
たは光量測定回路の出力のＡ　／　ｌ：）変換値が第２
の光量設定値り、上の値から第１の光量設定値と第２の
′Ｌ量没設定値間の値になって所定の時間か経過してな
いときにはＩＩＩに、ＳａＯ，（２）が連続して・１個
以−Ｉ−無効のときはＩＩＩ’にンヤンプする。ＩＩＩ
以下では次の動作か行なわれる。

ＩＩＩではまず、Ｓ　ａ　Ｏ７および脈拍数の計算の周
期を一定１こするため第１〜第３の両波整流７１の積分
時間とほぼ同し時間の待はを有ない、次にＩＩＩ’以下
の動作を行なう。ｌ　ｌ　Ｔ’で・はＳａＯ２表示メモ
リーＪ）よび脈拍数表示メモリーに操作中の状態である
ことか記憶される。そしで＼１１こジャンプする。

１効果１ 以上詳述しｔこように、この発（す１は光学的に５ａＯ
７を測定する装置において、測定部を透過した光を少な
くとも３１手の波長域でかつ時間的に操り返して測定し
、複数の測定結果か＋ｉｌｉ定の範囲にあるとき信頼で
外るデータであると１′ｌｊ別し、そのと外測定結果を
使用するようにしたから、電）１≦ｉ電圧の変動や人の
指などの測定部が測定装置−１−で揺動することによる
出力変動、即ちモーションアーティファクトによる誤差
の発生か碌°天に１９ＮＩＣ゛きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明′の−・実施例を示すブロック図、第
２図は第１図の実施例に用いられるｔ　ｉｌ！＞、の詳
細を示す断面図、第３図と第７Ｅ図は第１図の実施例に
おける要部の詳４１１１なブロック図、第５図は従来の
両波整流回路の一例を示す回路図、第（（図は第５図の
回路で生じる欠点を示す波形図、第°７図はこの発明の
実施例に用いられる両波整流回路の１例を示す回路図、
第８図は２つのＳ　ａ　（７）、測定値の差と真のＳ　
ａ　Ｏ、との関係を示すグラフ、第１Ｊ図は動作を示す
７０−チャ−１・、第１０図はこの発明の装置の表示部
を示す正面図、第１１図はこの発明において得られる（
Ｙ２／Ｙ、）２．（Ｙ、／Ｙ、）２とＳａｄ、との関係
を示すグラフである。 ］・・・・・・光源、２・・・・・受光部、１４．Ｉｓ
、１６・・・・・・両波整流部、２Ｇ・・・・・・制御
演算部、２　Ｅ〕・・・・・表示部。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会（１代理人弁理士青
山　葆外２名 第２図 第４図 真の５ｏ０２＋ｉ’Ｎは５ｏＯ２＋２１１第６図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも３種類の波長領域での脈動する血液を
   含む生体によって吸収を受けた少なくとも３種類の脈波
   信号を出力する手段と、 少なくとも３種類の脈波信号に基づいて、少なくとも２
   種類の動脈血酸素飽和度（以１’　Ｓ　ａ　Ｏ２という
   ）を算出する手段と、 算出された少なくとも２種類のＳａｄ、に基づいて信頼
   できる測定が行なわれたかどうかを判別する手段と、 」１記出力手段と算出手段と判別手段の動作を所定間隔
   で繰り返させる手段と、 判別手段が信頼できる測定が行なわれたことを１′す別
   したととのみ一１―記算出手段が算出した少なくとも２
   種類のＳａｄ、のうちの少なくとも１つの５ａｄ２を順
   次有効とする手段と、 を１（ｈえたことを特徴とする動脈血酸素飽和度測定装
   置。
2. （２）上記有効とする手段は有効とされた複数の５ａｄ
   ２を時間を変数としてグラフ形式で表示する表示手段を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   動脈血酸素飽和度測定装置。
3. （３）最新の５ａｄ２が算出された時点から過去の所定
   時間間隔内に、所定個数の信頼でとるＳａＯ２値か得ら
   れているかどうかを判定する手段と、所定個数の信頼で
   きるＳａＯ２が得られていることが判定されたと外のみ
   所定個数の信頼できるＳａＯ２の平均値を算出する手段
   と、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１］真に記
   載の動脈血酸素飽和度測定装置。
4. （４）ＳａＯ２の限界値を設定する手段と、算出された
   ＳａＯ２或いは平均のＳａｄ、が限界値を越えたときに
   は警告を行なう手段と、を備えたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項又は第３項に記載の動脈血
   酸素飽和度測定装置。
5. （５）判別手段は、 算出された少なくとも２種類のＳ　ａ　Ｏ＝の差か所定
   の基準値を越えた際に生木の動揺による雑音があったこ
   とを１！す別する′］′一段であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の動脈血酸素飽和度測定装置
   。
6. （６）少なくとも３種類の脈波信号のうちの少なくとも
   １つの脈波信号が所定範囲内にあることを検出する手段
   と、 有効とするｆ、段は検出手段が少なくとも１つの脈波信
   号が所定範囲内にあることを検出すると」１記算出手段
   が算出したＳａＯ７を特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の動脈血酸素飽和度測定装置。