JP6917852B2 - Biological information measurement device and pulse oximeter - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報測定用装置及びパルスオキシメータに関する。 The present invention relates to a device for measuring biological information and a pulse oximeter.
パルスオキシメータは、動脈血における総ヘモグロビンに対する酸素化ヘモグロビンの割合を表す動脈血酸素飽和度(以下、単にSpO2あるいは酸素飽和度という)を非侵襲的に測定することができる医療機器である(例えば特許文献1、2参照)。 A pulse oximeter is a medical device capable of non-invasively measuring arterial oxygen saturation (hereinafter, simply referred to as SpO 2 or oxygen saturation), which represents the ratio of oxygenated hemoglobin to total hemoglobin in arterial blood (for example, patent). Refer to Documents 1 and 2).
パルスオキシメータは、指、足趾又は耳朶等の測定部位にプローブを装着するように構成されている。このプローブには、発光ダイオード等の発光素子と、フォトダイオード等のフォトディテクターとが設けられている。そして、測定部位に向けて発光素子から赤色光及び赤外光を照射し、測定部位を透過し又は測定部位から反射した光をフォトディテクターによって検出する。パルスオキシメータは、フォトディテクターにより得た透過光又は反射光の検出信号を用いて酸素飽和度を算出する。具体的には、動脈血の脈拍に同期する光検出レベルの変動を赤色光の場合と赤外光の場合とで対比し、その比から酸素飽和度を算出する。パルスオキシメータは、算出した動脈血酸素飽和度を表示部に表示する。 The pulse oximeter is configured to attach a probe to a measurement site such as a finger, toe, or earlobe. The probe is provided with a light emitting element such as a light emitting diode and a photodetector such as a photodiode. Then, red light and infrared light are irradiated from the light emitting element toward the measurement site, and the light transmitted through the measurement site or reflected from the measurement site is detected by the photodetector. The pulse oximeter calculates the oxygen saturation using the detection signal of the transmitted light or the reflected light obtained by the photodetector. Specifically, the fluctuation of the photodetection level synchronized with the pulse of arterial blood is compared between the case of red light and the case of infrared light, and the oxygen saturation is calculated from the ratio. The pulse oximeter displays the calculated arterial blood oxygen saturation on the display unit.
ところで、パルスオキシメータにおいては、発光ダイオード等の発光素子が原因となって測定部位である指、足趾又は耳朶等が熱傷を受けるおそれがある。この熱傷の原因の一つは発光素子自体の発熱が熱伝導により測定部位に伝わることにある。また熱傷の原因の一つは発光素子からの放射光によって測定部位が発熱することにある。 By the way, in a pulse oximeter, a light emitting element such as a light emitting diode may cause burns to a finger, a toe, an earlobe, or the like, which is a measurement site. One of the causes of this burn is that the heat generated by the light emitting element itself is transmitted to the measurement site by heat conduction. In addition, one of the causes of burns is that the measurement site generates heat due to the synchrotron radiation from the light emitting element.
また、パルスオキシメータにおいては、発光素子における消費電流がパルスオキシメータ全体の消費電流のうちの大きな割合を占める。よって、バッテリ駆動の発光素子の消費電流がパルスオキシメータ全体のバッテリ稼動可能時間に大きな影響を及ぼす。 Further, in the pulse oximeter, the current consumption of the light emitting element occupies a large proportion of the current consumption of the entire pulse oximeter. Therefore, the current consumption of the battery-powered light emitting element has a great influence on the battery operating time of the entire pulse oximeter.
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、被検者が熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減する生体情報測定用装置及びパルスオキシメータを提供する。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a biometric information measuring device and a pulse oximeter in which a subject is not burned and current consumption is reduced.
本発明の生体情報測定用装置の一つの態様は、
測定部位に外光を取り込む外光取込部と、
前記測定部位を透過した前記外光の赤色光を検出する第1のフォトディテクターと、
前記測定部位を透過した前記外光の赤外光を検出する第2のフォトディテクターと、
を具備する。
One aspect of the biometric information measuring device of the present invention is
An external light intake unit that captures external light into the measurement site,
A first photodetector that detects the red light of the external light that has passed through the measurement site, and
A second photodetector that detects the infrared light of the external light that has passed through the measurement site, and
To be equipped.
本発明のパルスオキシメータの一つの態様は、
前記生体情報測定用装置と、
前記第1及び第2のフォトディテクターの検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部と、
を具備する。
One aspect of the pulse oximeter of the present invention is
The device for measuring biological information and
A signal processing unit that obtains arterial blood oxygen saturation based on the detection results of the first and second photodetectors, and
To be equipped.
本発明によれば、発光素子を必要としない酸素飽和度などの生体情報の測定を実現でき、その結果、被検者は発光素子による熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減するようになる。 According to the present invention, it is possible to measure biological information such as oxygen saturation that does not require a light emitting element, and as a result, the subject is not burned by the light emitting element and the current consumption is reduced. Become.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係るパルスオキシメータの全体構成を示す図である。パルスオキシメータ10は、プローブ部100と、本体部200と、を有する。プローブ部100と本体部200とはケーブル300を介して接続されている。プローブ部100は被検者の指に装着可能とされており、本体部200は図示しないリストバンドを用いて被検者の手首付近に装着可能とされている。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a pulse oximeter according to the present embodiment. The
本体部200は、プローブ部100のフォトディテクター104、105(図2)から入力される透過光の検出信号を用いて酸素飽和度の計測処理を行う信号処理部203(図2)、表示部201及び操作部202等を有する。
The
図2及び図3は、本実施の形態のプローブ部100の構成の説明に供する断面図である。図2は指にプローブ部100を装着した状態において指の側面方向から見たプローブ部100の断面図であり、図3は指にプローブ部100を装着した状態において指先方向から見たプローブ部100の断面図である。
2 and 3 are cross-sectional views for explaining the configuration of the
プローブ部100はケース101を有し、ケース101はできるだけ内部に光が進入しないように指先を包み込む形状となっている。
The
ケース101のうち、酸素飽和度の測定部位に対向する位置には外光取込穴102が形成されている。図2及び図3の例の場合、外光取込穴102は爪に対向する位置に形成されている。
An external
外光取込穴102に対応する位置にはコリメータレンズ103が設けられており、これにより外光取込穴102からケース101内に浸入した外光はコリメータレンズによって平行光とされた後に測定部位に入光する。また、コリメータレンズ103に加えて集光レンズを設け、外光を集光して測定部位に入光させるようにしてもよい。ただし、コリメータレンズ103等の光学系は、これらが無くても必要上十分な酸素飽和度の測定ができるのであれば省略してもよい。
A
また、ケース101内にはフォトディテクター104、105が設けられている。フォトディテクター104、105は、測定部位を挟んで外光取込穴102とは反対側のケース101内の位置に設けられている。フォトディテクター104、105は、例えばフォトダイオードである。フォトディテクター104、105は、プローブ部100が指に装着された際に、被検者の指の腹部分に当接する位置に配置される。
Further,
フォトディテクター104は、測定部位を透過した外光に含まれる赤色光(例えば、波長660[nm])を検出するように構成されている。これに対して、フォトディテクター105は、測定部位を透過した外光に含まれる赤外光(例えば、波長940[nm])を検出するように構成されている。
The
信号処理部203は、本体部200(図1)に設けられており、フォトディテクター104、105から赤色光の検出結果及び赤外光の検出結果を入力し、この赤色光と赤外光との比に基づいて酸素飽和度を算出する。なお、図2では、各フォトディテクター104、105から1本の線が出ているように示したが、実際には各フォトディテクター104、105からプラスとマイナスの線を含む複数の導線が出ている。
The
なお、測定の精度を考慮すると、フォトディテクター104、105にできるだけ斜め方向からの光が入射しないようにすることが好ましい。よって、外光取込穴102のサイズは、光量さえ確保できのであれば、できるだけ小さい方が好ましい。つまり、外光取込穴102のサイズは、光量を確保できる最小サイズであることが好ましい。
Considering the accuracy of measurement, it is preferable to prevent light from obliquely from entering the
さらに、被検者が手動で外光取込穴102のサイズを変更できるようにしてもよい。例えば、開閉自在のシャッター機構を設け、被検者が手動で外光取込穴102のサイズを変更できるようにしてもよい。このようにすれば、例えば酸素飽和度の測定結果に応じて、良好な酸素飽和度測定ができるように外光取込穴102のサイズを変更することができるようになる。
Further, the subject may be able to manually change the size of the external
このように本実施の形態のパルスオキシメータ10は、日光や照明光などのケース101の外の外光を用い、この外光をプローブ部100の内部に取り込み、測定部位を透過した外光に含まれる赤色光成分及び赤外光成分を検出することで酸素飽和度を算出するようにしたので、発光素子を必要としない酸素飽和度の測定を実現できる。
As described above, the
以上説明したように、本実施の形態によれば、測定部位に外光を取り込む外光取込穴102と、測定部位を透過した外光の赤色光を検出する第1のフォトディテクター104と、測定部位を透過した外光の赤外光を検出する第2のフォトディテクター105と、第1及び第2のフォトディテクター104、105の検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部203と、を設けたので、発光素子を必要としない酸素飽和度の測定を実現でき、その結果、発光素子による熱傷を受けることがなく、消費電流が低減し、かつプローブの構成を簡単化できるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the external
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features.
上述の実施の形態では、ケース101に外光取込穴102を形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、外光のうち酸素飽和度の測定に必要な赤色光と赤外光とを測定部位に取り込むことができる構成であればよく、外光取込穴102に代えて例えばこれらの光を透過するようなフィルムを設けてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the external
また、上述の実施の形態の構成に加えて、測定部位を照射する補助用の発光素子(例えばLED)を設けてもよい。そして、外光取込穴102から測定に十分な光量を取り込めなかった場合に、補助用の発光素子を点灯させるようにすれば、熱傷及び消費電流の抑制を実現しつつ、使用できる環境を拡大できるようになる。例えば、外光取込穴102の近傍に赤色光と赤外光の両方の波長を含む光を発するLEDを設け、外光の光量が測定に不十分だった場合にLEDを発光させ、この光をプリズムなどを用いて屈折させて測定部位に入射させればよい。
Further, in addition to the configuration of the above-described embodiment, an auxiliary light emitting element (for example, LED) for irradiating the measurement site may be provided. Then, when a sufficient amount of light for measurement cannot be taken in from the external
また、上述の実施の形態では、プローブ部100を指に装着するタイプのパルスオキシメータ10を例に説明したが、本発明は、プローブ部を足趾又は耳朶等の測定部位に装着するタイプのパルスオキシメータにも同様に適用可能である。さらに、本発明は、測定部位を透過した赤色光及び赤外光を用いて生体情報を測定する生体情報測定装置として広く適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態では、プローブ部100と本体部200とが分かれた別体型のパルスオキシメータを例に取って説明したが、本発明はこれに限らず、一体型のパルスオキシメータに適用することもできる。
Further, in the above-described embodiment, a separate pulse oximeter in which the
さらに、上述の実施の形態では、プローブ部100によって得られた検出信号をパルスオキシメータ10の信号処理部203に出力した場合について述べたが、プローブ部100により得られる検出信号を他の生体情報処理装置に出力してもよい。つまり、上述の実施の形態のプローブ部100はパルスオキシメータ以外にも適用可能である。例えば、プローブ部100により得られた検出信号を、光電脈波を測定する生体情報処理装置に出力してもよい。実際上、プローブ部100は、フォトディテクター104、105の検出結果を出力するケーブルやコネクタ等の出力部を有するので、この出力部を介して外部の生体情報処理装置に接続される。このようにすれば、プローブ部100は、生体情報測定用装置として広く用いることができる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the detection signal obtained by the
本発明は、被検者が熱傷を受けることがなく、かつ消費電流が低減するといった効果を得ることができ、例えば携帯型のパルスオキシメータに好適である。 The present invention can obtain the effect that the subject is not burned and the current consumption is reduced, and is suitable for, for example, a portable pulse oximeter.
10 パルスオキシメータ
100 プローブ部
101 ケース
102 外光取込穴
103 コリメータレンズ
104、105 フォトディテクター
200 本体部
203 信号処理部
10
Claims (5)
前記測定部位を透過した前記外光の赤色光を検出する第1のフォトディテクターと、
前記測定部位を透過した前記外光の赤外光を検出する第2のフォトディテクターと、
を具備し、
前記外光取込部は、前記測定部位に取り付けられるプローブのケースに形成された外光取込穴であり、
前記第1及び第2のフォトディテクターは、前記測定部位を挟んで前記外光取込穴とは反対側の前記プローブのケース内の位置に設けられており、
前記外光取込部は、前記外光取込穴から入射した前記外光を平行光に変換するレンズを有する、
生体情報測定用装置。 An external light intake unit that captures external light into the measurement site,
A first photodetector that detects the red light of the external light that has passed through the measurement site, and
A second photodetector that detects the infrared light of the external light that has passed through the measurement site, and
Equipped with
The external light intake portion is an external light intake hole formed in the case of the probe attached to the measurement site.
The first and second photodetectors are provided at positions in the case of the probe on the side opposite to the external light intake hole with the measurement site in between.
The external light intake unit has a lens that converts the external light incident from the external light intake hole into parallel light.
A device for measuring biological information.
前記測定部位を透過した前記外光の赤色光を検出する第1のフォトディテクターと、A first photodetector that detects the red light of the external light that has passed through the measurement site, and
前記測定部位を透過した前記外光の赤外光を検出する第2のフォトディテクターと、A second photodetector that detects the infrared light of the external light that has passed through the measurement site, and
を具備し、Equipped with
前記外光取込部は、前記測定部位に取り付けられるプローブのケースに形成された外光取込穴であり、The external light intake portion is an external light intake hole formed in the case of the probe attached to the measurement site.
前記第1及び第2のフォトディテクターは、前記測定部位を挟んで前記外光取込穴とは反対側の前記プローブのケース内の位置に設けられており、The first and second photodetectors are provided at positions in the case of the probe on the side opposite to the external light intake hole with the measurement site in between.
前記取込穴のサイズがユーザーによって変更可能とされている、The size of the intake hole can be changed by the user.
生体情報測定用装置。A device for measuring biological information.
請求項1又は請求項2に記載の生体情報測定用装置。 Further, it has an auxiliary light emitting element that irradiates the measurement site.
The device for measuring biological information according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の生体情報測定用装置。 An output unit for outputting the detection results of the first and second photo detectors is further provided.
The device for measuring biological information according to any one of claims 1 to 3.
前記第1及び第2のフォトディテクターの検出結果に基づいて、動脈血酸素飽和度を得る信号処理部と、
を具備するパルスオキシメータ。 The device for measuring biological information according to any one of claims 1 to 4,
A signal processing unit that obtains arterial blood oxygen saturation based on the detection results of the first and second photodetectors, and
A pulse oximeter equipped with.
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