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JPH071273B2 - Method for measuring oxygen saturation of hemoglobin and reflected light sensor used therefor - Google Patents
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JPH071273B2 - Method for measuring oxygen saturation of hemoglobin and reflected light sensor used therefor - Google Patents

Method for measuring oxygen saturation of hemoglobin and reflected light sensor used therefor

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JPH071273B2
JPH071273B2 JP61094614A JP9461486A JPH071273B2 JP H071273 B2 JPH071273 B2 JP H071273B2 JP 61094614 A JP61094614 A JP 61094614A JP 9461486 A JP9461486 A JP 9461486A JP H071273 B2 JPH071273 B2 JP H071273B2
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oxygen saturation
reflected light
hemoglobin oxygen
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、赤色波長の光及び近赤外波長の光を被検体に
照射してその反射光強度によりヘモグロビン酸素飽和度
を測定する測定方法及びそれに使用する反射光センサに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a measuring method for irradiating a subject with light having a red wavelength and light having a near-infrared wavelength and measuring the hemoglobin oxygen saturation by the reflected light intensity. And a reflected light sensor used therefor.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

従来より、血液中のヘモグロビン酸素飽和度を測定する
方法として、採取した血液又は組織に赤色光及び近赤外
光を照射しその反射光強度Er及びEirを測定し、これを
次式に代入して求める方法が知られている。
Conventionally, as a method of measuring hemoglobin oxygen saturation in blood, the collected blood or tissue is irradiated with red light and near-infrared light and its reflected light intensities Er and Eir are measured, and this is substituted into the following equation. It is known how to ask.

これは、ヘモグロビンの酸素化の状態が変化しても、波
長805±15nmの近赤外光の光吸収度はほとんど変化しな
いことを利用したもので、ヘモグロビン酸素飽和度HbOS
を、 HbOS=A+B(Eir/Er) A,B:血液の生理学的因子及びセンサの特性に起因する係
数 なる式で求めるものである。
This utilizes the fact that even if the oxygenation state of hemoglobin changes, the light absorption of near-infrared light with a wavelength of 805 ± 15 nm hardly changes, and the hemoglobin oxygen saturation HbOS
Where HbOS = A + B (Eir / Er) A, B: physiological factors of blood and coefficients resulting from sensor characteristics.

この式によれば、反射光強度比(Eir/Er)とヘモグロビ
ン酸素飽和度HbOSとが一次関係(直線関係)にあること
がわかるが、実際には反射光強度比(Eir/Er)とヘモグ
ロビン酸素飽和度HbOSとは、第6図鎖線に示す如く完全
な直線関係にはなく、また反射光強度は血液中に含まれ
る血球の体積比(ヘマトクリット)による影響を受ける
ことが実験的に確認されている。
According to this formula, it can be seen that the reflected light intensity ratio (Eir / Er) and the hemoglobin oxygen saturation HbOS have a linear relationship (linear relationship), but in reality, the reflected light intensity ratio (Eir / Er) and hemoglobin It is experimentally confirmed that the oxygen saturation HbOS does not have a perfect linear relationship as shown by the chain line in Fig. 6, and the reflected light intensity is affected by the volume ratio (hematcrit) of blood cells contained in blood. ing.

即ち、反射光強度は、血液に照射した光が赤血球とプラ
ズマとの境界で散乱する度合によって変化するため、被
検体のヘマトクリットが変化すれば反射光強度もそれに
応じて変化することとなる。
That is, the reflected light intensity changes depending on the degree to which the light irradiated to blood is scattered at the boundary between red blood cells and plasma. Therefore, if the hematocrit of the subject changes, the reflected light intensity also changes accordingly.

したがって、例えばヘマトクリットH=30,35,40,45
(%)と変化するに従い、反射光強度比(Eir/Er)とヘ
モグロビン酸素飽和度HbOSとの関係は、第6図鎖線に示
す如く変化し、ヘモグロビン酸素飽和度HbOSを正確に測
定するには、併せて被検体のヘマトクリットの測定を行
い、それに応じて前式の係数A及びBの値を決定しなけ
ればならない。
So, for example, hematocrit H = 30,35,40,45
As it changes with (%), the relationship between the reflected light intensity ratio (Eir / Er) and the hemoglobin oxygen saturation HbOS changes as shown by the chain line in Fig. 6, and it is necessary to accurately measure the hemoglobin oxygen saturation HbOS. At the same time, the hematocrit of the subject must be measured, and the values of the coefficients A and B in the above equation must be determined accordingly.

しかし、このように被検体のヘマトクリットの値に応じ
て係数A及びBを決定することは非常に困難なことであ
り、また決定したとしても反射光強度比(Eir/Er)とヘ
モグロビン酸素飽和度HbOSとは完全な直線関係にはない
から、ヘモグロビン酸素飽和度HbOSを従来の方法で求め
る限り誤差を生ずることとなり、正確に測定することは
困難であった。
However, it is very difficult to determine the coefficients A and B according to the value of the hematocrit of the subject in this way, and even if they are determined, the reflected light intensity ratio (Eir / Er) and the hemoglobin oxygen saturation level are determined. Since it is not in a completely linear relationship with HbOS, an error will occur as long as the hemoglobin oxygen saturation HbOS is obtained by the conventional method, and it is difficult to measure it accurately.

また、前記反射光強度を測定する場合に従来のセンサ
は、発光素子と受光素子とからなるセンサ部と、受光素
子からの出力を増幅するプリアンプとが同一基板上に配
置されて一体に形成されているので小型化することがで
きないばかりでなく、センサ部が故障したときにはプリ
アンプごと交換しなければならず不経済であった。
Further, in the case of measuring the reflected light intensity, the conventional sensor has a sensor portion including a light emitting element and a light receiving element, and a preamplifier for amplifying an output from the light receiving element, which are integrally formed on the same substrate. In addition to being unable to downsize, it was uneconomical to replace the entire preamplifier when the sensor unit failed.

さらに、センサ部の周囲が開放されているので外部から
光が入ってノイズを拾い易く、また発光素子と受光素子
の間隔が一定でないので赤色光と近赤外光の反射光強度
を同一条件で測定することができないという欠点があっ
た。
In addition, since the periphery of the sensor is open, it is easy for light to enter from the outside to pick up noise, and since the distance between the light emitting element and the light receiving element is not constant, the reflected light intensity of red light and near infrared light can be adjusted under the same conditions. It had the drawback that it could not be measured.

〔発明の目的〕 そこで本願第一の発明は、ヘマトクリットの影響を受け
ることなく正確にヘモグロビン酸素飽和度を測定するこ
とのできるヘモグロビン酸素飽和度測定方法を提供する
ことを目的とする。
[Object of the Invention] Accordingly, it is an object of the first invention of the present application to provide a hemoglobin oxygen saturation measuring method capable of accurately measuring hemoglobin oxygen saturation without being affected by hematocrit.

また、本願第二の発明は、前記ヘモグロビン酸素飽和度
測定方法に使用する反射光センサであって、外部光によ
るノイズの影響を受けにくく、赤色光と近赤外光の反射
光強度を同一条件で測定することができると同時に、セ
ンサ部のみを独立させ安価で小型な反射光センサを提供
することを目的とする。
The second invention of the present application is a reflected light sensor used in the method for measuring oxygen saturation of hemoglobin, which is less susceptible to noise due to external light, and has the same reflected light intensity of red light and near infrared light. It is an object of the present invention to provide a low-cost and small reflected light sensor which can be measured by, and at the same time, has only the sensor unit independent.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

この目的を達成するために、本願第一の発明は、採取し
た血液又は組織等の被検体に赤色光及び近赤外光を照射
してその各光の反射光強度により前記被検体のヘモグロ
ビン酸素飽和度を求めるヘモグロビン酸素飽和度測定方
法において、赤色光及び近赤外光の反射光強度をEr及び
Eirとし、ヘモグロビン酸素飽和度HbOSを、 HbOS=A+B〔Eir/(Er+C)〕 A,B :血液の生理学的因子及びセンサの特性に起因する
係数 C :補正係数 なる式より求めることを特徴とする。
In order to achieve this object, the first invention of the present application is to irradiate a subject such as collected blood or tissue with red light and near-infrared light, and the reflected light intensity of each light causes hemoglobin oxygen of the subject. In the hemoglobin oxygen saturation measuring method for determining the saturation, the reflected light intensities of red light and near infrared light are Er and
Eir, and the hemoglobin oxygen saturation HbOS is obtained by the formula: HbOS = A + B [Eir / (Er + C)] A, B: coefficient due to physiological factors of blood and characteristics of sensor C: correction coefficient .

また本願第二の発明は、採取した血液又は組織等の被検
体のヘモグロビン酸素飽和度を測定するために赤色光及
び近赤外光を前記被検体に照射してその各光の反射光強
度を検出する反射光センサであって、周囲が遮蔽され上
面が被検体接触面として透明に形成された小型容器内
に、赤色光及び近赤外光を出力する少なくとも二つの発
光素子と、前記被検体接触面上の被検体に照射された赤
色光及び近赤外光の反射光強度を検出する受光素子とが
遮蔽板を介して等間隔で配設され、該容器に固設された
接続端子を介して測定装置に接続されるようになされて
いることを特徴とする。
Further, the second invention of the present application, the reflected light intensity of each light by irradiating the subject with red light and near-infrared light in order to measure the hemoglobin oxygen saturation of the subject such as collected blood or tissue. A reflected light sensor for detecting, wherein at least two light emitting elements for outputting red light and near infrared light are contained in a small container whose periphery is shielded and whose upper surface is transparently formed as a subject contact surface, and the subject. A light receiving element that detects the reflected light intensity of red light and near infrared light radiated to the subject on the contact surface is arranged at equal intervals through a shield plate, and a connection terminal fixed to the container is provided. It is characterized in that it is adapted to be connected to the measuring device through.

〔発明の作用〕[Operation of the invention]

本願第一の発明によれば、ヘモグロビン酸素飽和度HbOS
と補正反射光強度比〔Eir/(Er+C)〕とが、ヘマトク
リットの値に関係なく、略完全な直線関係で近似するこ
とができるから、反射光強度Er及びEirを測定するだけ
で、正確にヘモグロビン酸素飽和度HbOSを求めることが
できる。
According to the first invention of the present application, the hemoglobin oxygen saturation HbOS
Since the corrected reflected light intensity ratio [Eir / (Er + C)] can be approximated by a substantially perfect linear relationship regardless of the hematocrit value, it is possible to accurately measure the reflected light intensities Er and Eir. The hemoglobin oxygen saturation HbOS can be obtained.

また、本願第二の発明によれば、周囲が遮蔽され上面の
みが被検体接触面として透明に形成された小型容器内に
赤色光及び近赤外光の発光素子と受光素子とが等間隔で
配設されているので、外部からの光による影響を受ける
ことがないと同時に、赤色光及び近赤外光の反射光強度
を同一条件で測定することができ、さらに、接続端子を
介して測定装置と接続するようになされているので、故
障等によりセンサを交換する場合も極めて簡単且つ迅速
に行うことができる。
Further, according to the second invention of the present application, the light-emitting element and the light-receiving element for red light and near-infrared light are evenly spaced in a small container in which the periphery is shielded and only the upper surface is transparently formed as the subject contact surface. Since it is installed, it is not affected by external light, and at the same time, the reflected light intensity of red light and near infrared light can be measured under the same conditions. Since it is designed to be connected to the device, replacement of the sensor due to a failure or the like can be performed very easily and quickly.

〔実施例〕 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples shown in the drawings.

第1図は本発明に係るヘモグロビン酸素飽和度測定用反
射光センサの一例を示す平面図、第2図はその側面から
見た断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a reflected light sensor for measuring hemoglobin oxygen saturation according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view seen from the side.

図中Sは反射光センサであって、例えばオペアンプに使
用されるTO−5キャンの頭部を切除して形成されたケー
シング(小型容器)1内に、発光ダイオード(発光素
子)2,3及び4と、ホトダイオード(受光素子)5とが
その発光面及び受光面を上に向けて基板6上に取り付け
られており、前記発光ダイオード2,3及び4と、ホトダ
イオード5との間には遮蔽板7が配設されている。
In the figure, S is a reflected light sensor. For example, in a casing (small container) 1 formed by cutting off the head of a TO-5 can used for an operational amplifier, light emitting diodes (light emitting elements) 2, 3 and 4 and a photodiode (light receiving element) 5 are mounted on a substrate 6 with their light emitting surface and light receiving surface facing upward, and a shielding plate is provided between the light emitting diodes 2, 3 and 4 and the photodiode 5. 7 are provided.

ケーシング1内には透明エポキシ樹脂8が充填されて頭
部表面が研磨処理され、さらにその表面が抗血栓性に優
れた透明のポリウレタンで被覆されて被検体接触面9が
形成されている。
A transparent epoxy resin 8 is filled in the casing 1, the head surface is polished, and the surface is covered with transparent polyurethane having excellent antithrombogenicity to form a subject contact surface 9.

なお、ケーシング1の内面は、発光ダイオード2,3及び
4の出力光の反射によるノイズの発生を極力排除するた
め黒色に仕上げられている。
The inner surface of the casing 1 is finished in black in order to minimize the generation of noise due to the reflection of the output light of the light emitting diodes 2, 3 and 4.

前記各発光ダイオード2,3及び4は、その出力光の波長
が夫々665nm(赤色光)、795nm(近赤外光)、910nm
(赤外光)に選定されており、距離の相違に基づく反射
光強度の誤差を生じないようにホイダイオード5を中心
とした半径約3mmの円周上に配置されている。
The light emitting diodes 2, 3 and 4 have output light wavelengths of 665 nm (red light), 795 nm (near infrared light) and 910 nm, respectively.
It is selected as (infrared light) and is arranged on the circumference of a radius of about 3 mm centering on the Hoy diode 5 so as not to cause an error in reflected light intensity due to a difference in distance.

この距離(3mm)は、発光ダイオード2,3及び4からの出
力光が被検体接触面9に接触された被検体の赤血球で散
乱し、受光素子5で検出されるまでに拡散するのに十分
な距離として選定されたものである。
This distance (3 mm) is sufficient for the output light from the light-emitting diodes 2, 3 and 4 to be scattered by the red blood cells of the subject contacting the subject contact surface 9 and diffused before being detected by the light receiving element 5. It was selected as a proper distance.

また発光ダイオード2,3及び4は、夫々ピン(接続端
子)P2,P3及びP4から電流の供給を受けて順次点滅する
ようになされており、そのグランド側がピンP1及びP5に
接続されている。
Further, the light emitting diodes 2, 3 and 4 are adapted to be sequentially blinked by being supplied with current from pins (connection terminals) P2, P3 and P4, respectively, and their ground sides are connected to the pins P1 and P5.

ホトダイオード5は、ピンP8からバイアス電圧(−12
V)が供給され、反射光強度EがピンP6から出力される
ようになされており、また暗電流及び漏れ電流がピンP7
からアースされて測定時のノイズが軽減されるようにな
されている。
The photodiode 5 has a bias voltage (-12
V) is supplied, the reflected light intensity E is output from the pin P6, and the dark current and the leakage current are supplied to the pin P7.
It is grounded to reduce noise during measurement.

第3図は、反射光センサSの発光ダイオード2,3及び4
を順次発光させると共に、ホトダイオード5からの出力
を前記受光素子2,3及び4に同期させて個別的に取り出
すようになされた測定装置Kを示すブロック図、第4図
はその各部における信号波形を示す説明図である。
FIG. 3 shows the light emitting diodes 2, 3 and 4 of the reflected light sensor S.
Are sequentially emitted and the output from the photodiode 5 is individually taken out in synchronism with the light receiving elements 2, 3 and 4, and a block diagram showing a measuring device K is shown in FIG. It is an explanatory view shown.

11は発光ダイオード2,3及び4を点滅させるための基準
パルスKPを発生する基準パルス発生器であって、周波数
2KHz(周期0.5ms),パルス幅20μsの基準パルスKPを
駆動パルス発生器12に供給する。
Reference numeral 11 is a reference pulse generator for generating a reference pulse KP for blinking the light emitting diodes 2, 3 and 4 and having a frequency of
A reference pulse KP having a pulse width of 20 μs and a frequency of 2 KHz (0.5 ms) is supplied to the drive pulse generator 12.

駆動パルス発生器12では、発光ダイオード2,3及び4を2
0μs間隔で順次点滅させるために、40μsずつ位相を
ずらした三種類の駆動パルスD1,D2及びD3が出力され、
各駆動パルスが夫々発光ダイオード駆動装置13,14及び1
5を介して反射光センサSのピンP2,P3及びP4に供給さ
れ、各発光ダイオード2,3及び4が前記駆動パルスD1,D2
及びD3に従って順次点滅される。
In the drive pulse generator 12, the light emitting diodes 2, 3 and 4 are
Three kinds of drive pulses D1, D2, and D3 with a phase difference of 40 μs are output in order to sequentially blink at 0 μs intervals,
Each drive pulse corresponds to a light emitting diode drive device 13, 14 and 1 respectively.
Is supplied to the pins P2, P3 and P4 of the reflected light sensor S via 5, and the respective light emitting diodes 2, 3 and 4 are driven by the drive pulses D1 and D2.
And it blinks sequentially according to D3.

そして、該発光ダイオード2,3及び4の点滅に応じてホ
トダイオード5で検出された反射光強度EはセンサSの
ピンP6から出力され、プリアンプ16及びメインアンプ17
を介して増幅されて検出器18,19及び20に供給される。
The reflected light intensity E detected by the photodiode 5 in response to the blinking of the light emitting diodes 2, 3 and 4 is output from the pin P6 of the sensor S, and the preamplifier 16 and the main amplifier 17 are provided.
Amplified through and supplied to detectors 18, 19 and 20.

このとき、ピンP6からは各波長の反射光強度が一緒に出
力されるのでこれを波長ごとに個別的に検出する必要が
ある。
At this time, since the reflected light intensity of each wavelength is output together from the pin P6, it is necessary to detect this individually for each wavelength.

そこで、前記駆動パルス発生器12から出力された駆動パ
ルスD1,D2及びD3を検出パルス発生器21に入力し、パル
ス幅2μsの検出パルスS1,S2及びS3として夫々前記検
出器18,19及び20に供給し、該検出パルスS1,S2及びS3と
同期した反射光強度のみを検出することにより、波長ご
との反射光強度を検出し得るようになされている。
Therefore, the drive pulses D1, D2 and D3 output from the drive pulse generator 12 are input to the detection pulse generator 21 and the detection pulses S1, S2 and S3 having a pulse width of 2 μs are respectively detected by the detectors 18, 19 and 20. To the detection pulses S1, S2 and S3, and by detecting only the reflected light intensity, the reflected light intensity for each wavelength can be detected.

そして、前記検出器18,19及び20で測定された各反射光
強度はA/Dコンバータ22…を介してマイクロコンピュー
タ23に入力される。
The reflected light intensities measured by the detectors 18, 19 and 20 are input to the microcomputer 23 via the A / D converter 22 ...

マイクロコンピュータ23は少なくともインターフェイス
回路24と、演算処理装置25と、記憶装置26とからなり、
測定された反射光強度に基づいて所定の演算処理を実行
してヘモグロビン酸素飽和度HbOSを算出するようになさ
れている。
The microcomputer 23 includes at least an interface circuit 24, an arithmetic processing device 25, and a storage device 26,
A predetermined calculation process is executed based on the measured reflected light intensity to calculate the hemoglobin oxygen saturation HbOS.

第5図は前記演算処理装置25の処理手順を示すフローチ
ャートであって、測定が開始されると第5図に示す処理
が実行開始され、まずステップ(1)で検出機18,19及
び20からA/Dコンバータを22を介して入力された各波長
の反射光強度を記憶装置の所定の記憶領域に記憶し、例
えば夫々20サンプルずつ計測したところでステップ
(2)に移行する。
FIG. 5 is a flow chart showing the processing procedure of the arithmetic processing unit 25. When the measurement is started, the processing shown in FIG. 5 is started to be executed. First, in step (1), the detectors 18, 19 and 20 are operated. The reflected light intensity of each wavelength input via the A / D converter 22 is stored in a predetermined storage area of the storage device, and, for example, when each 20 samples are measured, the process proceeds to step (2).

ステップ(2)では、赤色光(665nm)及び近赤外光(7
95nm)の反射光強度Er及びEirの平均値を夫々求めてス
テップ(3)に移行し、予めプログラムされた所定の式
に基づいてヘモグロビン酸素飽和度HbOSを算出し、ステ
ップ(4)でその結果を出力する。
In step (2), red light (665 nm) and near infrared light (7
The average value of the reflected light intensities Er and Eir of (95 nm) is obtained, and the process proceeds to step (3). The hemoglobin oxygen saturation HbOS is calculated based on a predetermined formula programmed in advance, and the result is obtained in step (4). Is output.

以上が本発明に係るヘモグロビン酸素飽和度測定用反射
光センサSの一例構成であり、次いでその作用及びヘモ
グロビン酸素飽和度測定方法について説明する。
The above is an example of the configuration of the reflected light sensor S for measuring the hemoglobin oxygen saturation according to the present invention, and its operation and the hemoglobin oxygen saturation measuring method will be described.

本発明によれば、ヘモグロビン酸素飽和度HbOSと反射光
強度Er及びEirとの関係は、 HbOS=A+B〔Eir/(Er+C)〕 で表されるから、まず測定に使用する反射光センサSの
各係数A,B及びCを予め求めておく必要がある。係数A,B
及びCを決定するには、ヘモグロビン酸素飽和度HbOSを
変化させながら、反射光強度EirとErを同期に測定し、
係数A,B及びCを一次近似法で求めることができる。
According to the present invention, since the relationship between the hemoglobin oxygen saturation HbOS and the reflected light intensities Er and Eir is expressed by HbOS = A + B [Eir / (Er + C)], each of the reflected light sensors S used for measurement is first described. It is necessary to obtain the coefficients A, B and C in advance. Coefficient A, B
To determine C and C, the reflected light intensities Eir and Er are measured synchronously while changing the hemoglobin oxygen saturation HbOS.
The coefficients A, B and C can be obtained by the first-order approximation method.

なおこのとき、ヘモグロビン酸素飽和度HbOSは従来公知
の他の方法で測定する。
At this time, the hemoglobin oxygen saturation HbOS is measured by another conventionally known method.

このようして求めた係数A,B及びCを前式に代入する
と、前式は例えば、 HbOS=1.145−0.34〔Eir/(Er+0.08)〕で表せられ、
この式をマイクロコンピュータ23にプログラムしてお
く。
Substituting the coefficients A, B, and C obtained in this way into the previous equation, the previous equation can be expressed by, for example, HbOS = 1.145−0.34 [Eir / (Er + 0.08)],
This formula is programmed in the microcomputer 23.

なお、係数A,B及びCはヘマトクリットによって変化す
ることがないので、最初に求めておけば後で値を補正す
る必要がない。
Since the coefficients A, B and C do not change due to hematocrit, it is not necessary to correct their values if they are obtained first.

そして、この反射光センサSを使用してヘモグロビン酸
素飽和度HbOSを測定するには、まず反射光センサSの各
ピンP1〜P8を測定装置Kのコネクタ(図示せず)に接続
し測定可能な状態にしておく。
Then, in order to measure the hemoglobin oxygen saturation HbOS using the reflected light sensor S, first, the pins P1 to P8 of the reflected light sensor S are connected to the connector (not shown) of the measuring device K and measurement is possible. Leave it in a state.

次いで、被検体接触面9に採取した血液を滴下し又は皮
膚組織等を置いて測定装置Kをオンすると、反射光セン
サSの発光ダイオード2,3及び4が駆動パルスD1,D2及び
D3により順次点滅されて前記被検体に赤色光及び近赤外
光が照射されると同時に、ホトダイオード5より各波長
の反射光強度が測定され、各波長ごとにA/Dコンバータ2
2を介してデジタル信号に変換され記憶装置26の所定の
記憶領域に記憶される(ステップ(1))。
Next, when the measuring device K is turned on by dropping the collected blood on the subject contact surface 9 or placing a skin tissue or the like, the light emitting diodes 2, 3 and 4 of the reflected light sensor S drive pulses D1, D2 and
At the same time as the subject is illuminated with red light and near-infrared light by being blinked sequentially by D3, the intensity of reflected light of each wavelength is measured by the photodiode 5, and the A / D converter 2 for each wavelength is measured.
It is converted into a digital signal via 2 and stored in a predetermined storage area of the storage device 26 (step (1)).

このとき、反射光センサSの周囲はケーシング1により
遮蔽されており、上面に形成された透明の被検体接触面
9は血液等の被検体で覆われているので、外部から他の
光が浸入することなく、したがってノイズを拾うことが
ない。
At this time, the periphery of the reflected light sensor S is shielded by the casing 1, and the transparent subject contact surface 9 formed on the upper surface is covered with the subject such as blood, so that other light enters from the outside. And thus not picking up noise.

そして、各波長ごとに20サンプル測定したところで測定
を中止し、演算処理装置25で赤色光(665nm)及び近赤
外光(795nm)の反射光強度Er及びEirの平均値を求め
(ステップ(2))、該平均値を次式に代入してヘモグ
ロビン酸素飽和度HbOSを求める(ステップ(3))。
Then, the measurement is stopped when 20 samples are measured for each wavelength, and the arithmetic processing unit 25 obtains the average value of the reflected light intensities Er and Eir of the red light (665 nm) and the near infrared light (795 nm) (step (2 )), The average value is substituted into the following equation to obtain the hemoglobin oxygen saturation HbOS (step (3)).

HbOS=1.145−0.34(Eir/(Er+0.08)〕 この式により求められたヘモグロビン酸素飽和度HbOSと
補正反射光強度比〔Eir/(Er+C)〕との関係は、第6
図実線に示すように、ヘマトクリットの値に関係なく略
完全な一次関係(直線関係)にあることが実験的に証明
されている。
HbOS = 1.145-0.34 (Eir / (Er + 0.08)] The relationship between the hemoglobin oxygen saturation HbOS obtained by this formula and the corrected reflected light intensity ratio [Eir / (Er + C)] is the sixth.
As shown by the solid line in the figure, it has been experimentally proved that there is a nearly perfect linear relationship (linear relationship) regardless of the value of hematocrit.

即ち、従来方法によれば、ヘモグロビン酸素飽和度HbOS
は、例えば、 HbOS=0.97−0.158(Er/Eir) によって表され、その誤差は8.98%であるのに対し、本
発明によって求めた場合の誤差は、1.77%と大幅に減少
する。
That is, according to the conventional method, the hemoglobin oxygen saturation HbOS
Is represented by, for example, HbOS = 0.97−0.158 (Er / Eir), and the error is 8.98%, while the error determined by the present invention is significantly reduced to 1.77%.

したがって、本発明方法によれば反射光強度を測定する
だけで、極めて正確に被検体のヘモグロビン酸素飽和度
HbOSを求めることができる。
Therefore, according to the method of the present invention, only by measuring the reflected light intensity, the hemoglobin oxygen saturation of the subject can be measured very accurately.
HbOS can be calculated.

また、近赤外光(795nm)の反射光強度Eirとヘモグロビ
ン濃度〔Hb〕とが、 〔Hb〕=aEir2+bEir+C a,b,c:反射光センサの特性に起因する係数 で表すことができ、例えばこの反射光センサSにおいて
は、 〔Hb〕=0.445Eir2−7.14Eir+35.7 の関係を有するから、該式より採取した血液のヘモグロ
ビン濃度〔Hb〕を求めることができる。
Further, the reflected light intensity Eir of near infrared light (795 nm) and the hemoglobin concentration [Hb] can be expressed by [Hb] = aEir 2 + bEir + C a, b, c: a coefficient due to the characteristics of the reflected light sensor. For example, since the reflected light sensor S has a relationship of [Hb] = 0.445Eir 2 −7.14Eir + 35.7, the hemoglobin concentration [Hb] of the blood sampled can be obtained from the equation.

そして、このヘモグロビン濃度〔Hb〕と、前記ヘモグロ
ビン酸素飽和度HbOSより、血液中に含まれる酸素濃度
〔O2〕を、 〔O2〕=1.34×HbOS×〔Hb〕 により求めることができる。
Then, from this hemoglobin concentration [Hb] and the hemoglobin oxygen saturation HbOS, the oxygen concentration [O2] contained in the blood can be obtained by [O2] = 1.34 × HbOS × [Hb].

このように、本発明に係る反射光センサSによれば、被
検体接触面9に接触された被検体に赤外光(660nm)及
び近赤外光(795nm)を照射してその照射光強度Er及びE
irを測定することができ、これらの値より、ヘモグロビ
ン酸素飽和度HbOS,ヘモグロビン濃度〔Hb〕及び血液中
酸素含有量〔O2〕を測定することができる。
As described above, according to the reflected light sensor S of the present invention, infrared light (660 nm) and near-infrared light (795 nm) are radiated to the object in contact with the object contact surface 9 and the intensity of the irradiation light is increased. Er and E
ir can be measured, and from these values, the hemoglobin oxygen saturation HbOS, hemoglobin concentration [Hb] and blood oxygen content [O2] can be measured.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本願第一の発明によれば、ヘモグロ
ビン酸素飽和度HbOSと補正反射光強度比〔Eir/(Er+
C)〕とがヘマトクリットの値に関係なく略完全な直線
関係で表せるので、赤色光と近赤外光の反射光強度から
極めて正確にヘモグロビン酸素飽和度HbOSを求めること
ができると共に、従来のようにヘモグロビン酸素飽和度
HbOSの測定にあたりヘマトクリットの値を測定してこれ
を考慮する必要が全くないのでヘモグロビン酸素飽和度
HbOSを簡単且つ正確に測定することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the hemoglobin oxygen saturation HbOS and the corrected reflected light intensity ratio [Eir / (Er +
C)] and can be expressed by a substantially perfect linear relationship regardless of the value of hematocrit, the hemoglobin oxygen saturation HbOS can be calculated extremely accurately from the reflected light intensities of the red light and the near infrared light. Hemoglobin oxygen saturation
Since there is no need to measure the value of hematocrit in the measurement of HbOS and consider it, the hemoglobin oxygen saturation
HbOS can be measured easily and accurately.

また、本願第二の発明によれば、周囲が遮蔽され上面の
みが被検体接触面として透明に形成された小型容器内に
赤色光及び近赤外光の発光素子と受光素子とが配設され
ると共に、各発光素子と受光素子間との間隔が一定に維
持されているので、外部からの光の影響をうけることが
少なくノイズの発生を防止することができると同時に、
赤色光と近赤外光の反射光強度を同一条件で測定するこ
とができるという優れた効果を有し、また発光素子と受
光素子のみで反射光センサが形成され接続端子を介して
測定装置と接続するようになされているので、センサを
小型化し単価を低減することができ、万が一反射光セン
サが故障したときにも簡単且つ迅速に交換することがで
きるという効果を有する。
Further, according to the second invention of the present application, the light-emitting element and the light-receiving element for red light and near-infrared light are arranged in a small container in which the periphery is shielded and only the upper surface is transparently formed as the subject contact surface. In addition, since the distance between each light emitting element and the light receiving element is kept constant, it is possible to prevent the generation of noise while being less affected by the light from the outside, and at the same time,
It has an excellent effect that it is possible to measure the reflected light intensities of red light and near infrared light under the same conditions, and a reflected light sensor is formed only with a light emitting element and a light receiving element and a measuring device via a connection terminal. Since the connection is made, the sensor can be downsized and the unit price can be reduced, and even if the reflected light sensor should fail, it can be replaced easily and quickly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による反射光センサを示す平面図、第2
図はその側面から見た断面図、第3図は反射光センサの
駆動装置を示すブロック図、第4図はその信号波形を示
す説明図、第5図はマイクロコンピュータの処理手順を
示すフローチャート、第6図は反射光強度比とヘモグロ
ビン酸素飽和度HbOSとの相関関係を示す説明図である。 符号の説明 S……反射光センサ、1……ケーシング、2,3,4……発
光ダイオード(発光素子)、5……ホトダイオード(受
光素子)、7……遮蔽板、8……透明エポキシ樹脂、9
……被検体接触面、P1〜P8……ピン(接続端子)、K…
…測定装置、11……基準パルス発生器、12……駆動パル
ス発生器、18,19,20……検出装置、23……マイクロコン
ピュータ。
FIG. 1 is a plan view showing a reflected light sensor according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view as seen from the side, FIG. 3 is a block diagram showing a reflected light sensor driving device, FIG. 4 is an explanatory diagram showing its signal waveform, and FIG. 5 is a flow chart showing the processing procedure of a microcomputer. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the correlation between the reflected light intensity ratio and the hemoglobin oxygen saturation HbOS. Explanation of symbols S ... Reflected light sensor, 1 ... Casing, 2,3,4 ... Light emitting diode (light emitting element), 5 ... Photodiode (light receiving element), 7 ... Shielding plate, 8 ... Transparent epoxy resin , 9
…… Subject contact surface, P1 to P8 …… Pin (connection terminal), K…
… Measuring device, 11 …… Reference pulse generator, 12 …… Drive pulse generator, 18,19,20 …… Detecting device, 23 …… Microcomputer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−69391(JP,A) 特開 昭50−143380(JP,A) 特開 昭51−45488(JP,A) 実開 昭47−35283(JP,U) 実開 昭47−18588(JP,U) 特公 昭42−20592(JP,B1) 特公 昭51−16797(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 49-69391 (JP, A) JP 50-143380 (JP, A) JP 51-45488 (JP, A) Actual 47- 35283 (JP, U) Actually opened Sho 47-18588 (JP, U) Japanese Patent 42-20592 (JP, B1) Japanese Patent 51-16797 (JP, B2)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】採取した血液又は組織等の被検体に赤色光
及び近赤外光を照射してその各光の反射光強度により前
記被検体のヘモグロビン酸素飽和度を求めるヘモグロビ
ン酸素飽和度測定方法において、赤色光及び近赤外光の
反射光強度をEr及びEirとし、ヘモグロビン酸素飽和度H
bOSを、 HbOS=A+B〔Eir/(Er+C)〕 A,B :血液の生理学的因子及びセンサの 特性に起因する係数 C :補正係数 なる式より求めることを特徴とするヘモグロビン酸素飽
和度の測定方法。
1. A hemoglobin oxygen saturation measuring method for irradiating a sample such as collected blood or tissue with red light and near-infrared light and obtaining the hemoglobin oxygen saturation of the sample by the reflected light intensity of each light. , The reflected light intensity of red light and near infrared light is Er and Eir, and the hemoglobin oxygen saturation H
A method for measuring hemoglobin oxygen saturation, characterized in that bOS is calculated from the equation: HbOS = A + B [Eir / (Er + C)] A, B: physiological factors of blood and sensor characteristics C: correction coefficient .
【請求項2】採取した血液又は組織等の被検体のヘモグ
ロビン酸素飽和度を測定するために赤色光及び近赤外光
を前記被検体に照射してその各光の反射光強度を検出す
る反射光センサであって、周囲が遮蔽され上面が被検体
接触面として透明に形成された小型容器内に、赤色光及
び近赤外光を出力する少なくとも二つの発光素子と、前
記被検体接触面上の被検体に照射された赤色光及び近赤
外光の反射光強度を検出する受光素子とが遮蔽板を介し
て等間隔で配設され、該容器に固設された接続端子を介
して測定装置に接続されるようになされていることを特
徴とするヘモグロビン酸素飽和度測定用反射光センサ。
2. Reflection for irradiating the subject with red light and near-infrared light to measure the hemoglobin oxygen saturation of the subject such as collected blood or tissue, and detecting the reflected light intensity of each light. An optical sensor, at least two light-emitting elements for outputting red light and near-infrared light in a small container whose periphery is shielded and whose upper surface is transparently formed as a subject contact surface, and on the subject contact surface The light receiving elements for detecting the reflected light intensities of the red light and the near-infrared light radiated to the subject are arranged at equal intervals through the shield plate, and measured through the connection terminals fixed to the container. A reflected light sensor for measuring hemoglobin oxygen saturation, which is adapted to be connected to a device.
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