JPH0224138B2 - - Google Patents
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- JPH0224138B2 JPH0224138B2 JP58161786A JP16178683A JPH0224138B2 JP H0224138 B2 JPH0224138 B2 JP H0224138B2 JP 58161786 A JP58161786 A JP 58161786A JP 16178683 A JP16178683 A JP 16178683A JP H0224138 B2 JPH0224138 B2 JP H0224138B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- light
- oxygen saturation
- pulse
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、パルスオキシメータ装置に関し、
特に以下に詳述するように、データの初期化、受
け取つたデータを処理し、設定し、警報をトリガ
するための技術により人体の動脈系の酸素飽和度
を光電式によつて決定するオキシメータ装置に関
する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a pulse oximeter device,
An oximeter that photoelectrically determines the oxygen saturation of the arterial system of the human body by means of data initialization, processing of received data, configuring, and techniques for triggering alarms, as detailed below, in particular: Regarding equipment.
酸素含有量の決定のための電気的な非侵襲性の
技術が公知である。ウツド(Wood)の米国特許
第2706927号は、2つの波長における人体の組織
の光吸収の測定からの酸素飽和度の計算方法を開
示している。まず、できるだけ多くの血液を測定
が行われる部位から圧搾して「無血」状態での測
定を行う。その後、動脈血を組織に通して血液の
流れを正常状態に戻す。この2つの状態における
光吸収の比較結果から被検体の動脈系の酸素飽和
度についての情報が得られる。この手法を用い
て、一連の装置および手順が提案されている。
Electrical non-invasive techniques for the determination of oxygen content are known. U.S. Pat. No. 2,706,927 to Wood discloses a method for calculating oxygen saturation from measurements of light absorption of human tissue at two wavelengths. First, as much blood as possible is squeezed from the area to be measured to perform a "bloodless" measurement. Arterial blood is then passed through the tissue to restore normal blood flow. Information about the oxygen saturation level of the subject's arterial system can be obtained from the comparison results of light absorption in these two states. Using this approach, a series of devices and procedures have been proposed.
この手法に基づく手順においては、一部は組織
の圧搾による形状的な歪みのため、「無血」状態
のパラメータを充分な信頼性をもつて決定するこ
とは困難であることが経験されており、このパラ
メータの不完全な測定のために不完全な結果しか
得られない。 In procedures based on this technique, it has been experienced that it is difficult to determine the parameters of the "bloodless" state with sufficient reliability, in part due to geometric distortions due to tissue compression. Incomplete results are obtained due to incomplete measurement of this parameter.
各々の波長の光の透過率は、皮膚、肉、骨、血
液および光が通過する他の物質の厚さ、色彩およ
び構造の関数である。この透過率の減衰は、ラン
バート―ベールの法則に従つて対数特性を有す
る。 The transmittance of each wavelength of light is a function of the thickness, color, and structure of the skin, flesh, bone, blood, and other materials through which the light passes. This transmittance attenuation has a logarithmic characteristic according to Lambert-Beer's law.
パルスオキシメータにおいては、主たる測定の
対象となるのは脈動する動脈血である。動脈血
は、組織におけるその量が心臓の鼓動と同期して
時間と共に変化する唯一の物質である。従つて、
光の透過率における変動は血液の流れの変動を表
しており、動脈血流の脈動成分を直接的に光記録
することが可能である。動脈血の光吸収を分離し
て取り出せるこの能力は特に便利であり、血液の
酸化へモグロビン成分は、吸収係数の決定が可能
である物質であるため、動脈血内のわずかの酸化
へモグロビンでも決定することができる。 In a pulse oximeter, the main object of measurement is pulsating arterial blood. Arterial blood is the only substance whose amount in tissues changes over time in synchronization with the beating of the heart. Therefore,
Fluctuations in light transmission represent fluctuations in blood flow, allowing direct optical recording of the pulsatile component of arterial blood flow. This ability to isolate the optical absorption of arterial blood is particularly useful, since the oxidized hemoglobin component of blood is a substance whose absorption coefficient can be determined, making it possible to determine even a small amount of oxidized hemoglobin in arterial blood. Can be done.
光学的血量計は、周知である。この種の血量計
ではパルス速度(脈拍数)を測定し、心臓の鼓動
毎に組織に送られる血液量についての情報を得
る。一般に、これらの血量計ではアイソベステイ
ツク(isobestic)ポイント(この周波数ポイン
トでは、動脈流の測定が酸素飽和度とは無関係に
行われてしまう)と呼ばれる近辺の光周波数を利
用する。その結果、酸素飽和度に関する情報を得
ることはできない。 Optical hemometry is well known. This type of blood meter measures the pulse rate (pulse rate) and provides information about the amount of blood delivered to tissues with each heartbeat. Generally, these hemometers utilize optical frequencies near so-called isobestic points (frequency points at which measurements of arterial flow are made independent of oxygen saturation). As a result, no information regarding oxygen saturation can be obtained.
前記ウツドの米国特許第2706927号に続いて、
光吸収方式による動脈の飽和度測定に関する諸問
題を排除することを目指す多くの試みがなされて
きたが、これらの光吸収方式では、新鮮な動脈血
が組織に進入する際の新鮮な動脈血の測定値を、
心臓の鼓動サイクルの静止状態において自然に生
じる「無血」状態ないしは人工的につくつた「無
血」状態での測定値と比較して分析する必要があ
る。例えば、受け取つた信号を「交流」と「直
流」成分に分け、信号のデイジタル分析の前に対
数増幅器に通す。コネン(Koneshi)等の米国特
許第3998550号を参照されたい。同様なやり方で
あるが、デイジタル分析の前に両方の波長におけ
る差出力を生成し、これらの差出力から直流成分
を排除して従来技術による対数的な応答の近似化
を行う。蛤(Hamaguri)の米国特許第4266554
号を参照されたい。簡単に述べれば、透過した光
の全信号のうちのほんの一部が脈動成分であるの
で、分析の前にこの信号から変化しない成分を分
離するため、対数に基づく多数の処理が試みられ
た。 Following U.S. Pat. No. 2,706,927,
Many attempts have been made to eliminate the problems associated with measuring arterial saturation using optical absorption methods; of,
It is necessary to compare and analyze measurements in a naturally occurring "bloodless" state or an artificially created "bloodless" state during the resting state of the heart's beating cycle. For example, a received signal may be separated into "alternating current" and "direct current" components and passed through a logarithmic amplifier prior to digital analysis of the signal. See US Pat. No. 3,998,550 to Koneshi et al. In a similar manner, prior to digital analysis, difference outputs at both wavelengths are generated and the DC component is removed from these difference outputs to approximate the logarithmic response according to the prior art. U.S. Patent No. 4266554 for Hamaguri
Please refer to the issue. Briefly, since only a small portion of the total signal of transmitted light is the pulsating component, a number of logarithm-based treatments have been attempted to separate the stationary component from this signal prior to analysis.
ハーツフエルト(Herczfeld)等の米国特許第
3704706号では、単一のコヒーレントな赤色光源、
望ましくはレーザの使用を開示している。単一光
源の使用では、動脈血流成分に関する情報を動脈
の酸素成分に関する情報から分離することができ
ない。このような単一の赤色光源の計器の出力
は、単に存在する血液流と飽和度(飽和レベル)
との積を表示できるに過ぎない。血液流だけまた
は飽和度だけを知ることはできない。 Hertzfeld et al. US Patent No.
In issue 3704706, a single coherent red light source,
Preferably the use of lasers is disclosed. Using a single light source does not allow separation of information about arterial blood flow components from information about arterial oxygen components. The output of such a single red light source instrument simply reflects the blood flow present and saturation (saturation level)
It can only display the product of . It is not possible to know only blood flow or saturation.
脈拍数(パルス速度)、パルス(脈)の流れお
よび酸素飽和度の測定に対する前述の全ての方式
においては、変動する成分即ち交流成分は生じる
全吸収量のわずかの部分である。このような状況
においては、考えられる他の光源によるノイズ
と、信号とを識別する必要がある。無意識状態、
あるいは局部麻酔もしくは他の方法による応答の
ない状態の患者の測定を行わなければならないこ
と、そしてこのような患者は無作為かつ不規則な
動き(および心臓の鼓動)を行うことを考えた場
合、データの受取り(有効データの判定)および
分析のための閾値を確立することが重要となる。 In all the above-mentioned methods for measuring pulse rate, pulse flow and oxygen saturation, the variable or alternating current component is a small portion of the total absorption that occurs. In such situations, it is necessary to distinguish between the signal and noise due to other possible light sources. unconscious state,
Alternatively, measurements must be taken on patients who are unresponsive under local anesthesia or other methods, and these patients exhibit random and erratic movements (and heartbeats); It is important to establish thresholds for data reception (determining valid data) and analysis.
2種類の波長の光を、例えば、指、耳、あるい
は頭皮といつた身体組織に通し、組織内の動脈血
の脈動成分により変調された光を受光して、酸素
飽和度(血中酸素濃度)を指示するタイプのオキ
シメータ用の表示モニタを開示する。本計器は、
まず信号を受取つてこれをパラメータと比較して
パルス状の信号を検査する。パルス状の信号が検
出されるものとすれば、酸素飽和度に比例したピ
ツチで、かつパルスに比例した連続する繰返しで
トーン信号が発せられる。LEDアレイからなる
視覚的な合図(キユー)はパルスの大きさの増加
と共に点灯される光源の数を増加して、しかもパ
ルス速度に比例した速度の連続的な点滅により行
う。無関係の即ち不規則な検出データをシステム
的に取り除くことによつて、不適当な警報音の発
生を防止している。
Light of two different wavelengths is passed through body tissues such as the fingers, ears, or scalp, and the light modulated by the pulsating components of arterial blood within the tissues is received to determine oxygen saturation (blood oxygen concentration). A display monitor for an oximeter is disclosed. This instrument is
First, it receives a signal and compares it with parameters to check for pulsed signals. If a pulsed signal is detected, a tone signal is emitted with a pitch proportional to oxygen saturation and with successive repetitions proportional to the pulse. A visual cue consisting of an LED array is provided by continuously blinking at a rate proportional to the pulse rate, increasing the number of light sources illuminated as the pulse size increases. By systematically removing irrelevant or irregular detection data, inappropriate alarm sounds are prevented.
本発明の目的は、個々の酸素飽和度の他にパル
スも同時に追跡してこれを表示することができる
計器を開示することにある。本発明のこの特質に
よれば、少なくとも1つの光の波長、好適には赤
外線を、その勾配の変化についてモニタする。勾
配の変化速度と比例し、典型的にはこれと同期し
て心臓の鼓動速度を表示する信号が発せられる。
パルス速度および酸素飽和度の情報を含むもう一
つの信号が発せられる。
It is an object of the present invention to disclose an instrument capable of simultaneously tracking and displaying pulses as well as individual oxygen saturations. According to this aspect of the invention, at least one wavelength of light, preferably infrared, is monitored for changes in its slope. Proportional to, and typically synchronous with, the rate of change of the gradient, a signal is generated indicative of the heart's beating rate.
Another signal is generated containing pulse rate and oxygen saturation information.
本発明のこの特質の1つの長所は、各々の脈動
成分が個々に分析されることである。患者の心臓
の鼓動および動脈の酸素レベルが、連続的にモニ
タされる。 One advantage of this feature of the invention is that each pulsation component is analyzed individually. The patient's heartbeat and arterial oxygen levels are continuously monitored.
本発明の別の目的は、パルス速度(脈拍数)お
よび酸素飽和度を知らせる一連の音響信号の開示
にある。パルス速度は、負の勾配の反転(パルス
波形の最大値を表わす)の発生頻度に対応する時
間間隔で順次音を発することにより表示される。
酸素飽和度は、酸素飽和度の減少に比例してピツ
チを減少させることにより示される。 Another object of the invention is the disclosure of a series of acoustic signals signaling pulse rate (pulse rate) and oxygen saturation. The pulse rate is displayed by emitting sequential tones at time intervals corresponding to the frequency of occurrence of negative slope inversions (representing the maximum value of the pulse waveform).
Oxygen saturation is indicated by decreasing pitch in proportion to the decrease in oxygen saturation.
本発明のこの特質の長所は、人間の耳は特に連
続した音響信号のトーン周波数の変化と連続音に
おける音色の変化の双方に敏感であるということ
である。単純な拍動信号は、直ぐ近くの全員に対
して患者のパルス速度および酸素飽和度の双方を
充分に判るようにすることができる。 An advantage of this feature of the invention is that the human ear is particularly sensitive to both changes in tone frequency of continuous acoustic signals and changes in timbre in continuous sounds. A simple pulse signal can make both the patient's pulse rate and oxygen saturation sufficiently visible to everyone in the immediate vicinity.
本発明の更に他の特質は、類似の情報を知らせ
る視覚的な信号を発することである。本発明のこ
の特質によれば、一列に並んだ発光ダイオードは
パルスの大きさに比例した高さで発光し、かつパ
ルス速度に比例した周波数で発光する。人間の目
は、閃光するLEDアレイの閃光速度および角度
の大きさ即ち高さの両方における変化に対して特
に敏感であるため、パルス特性の表示がなされ
る。 Yet another feature of the invention is the provision of visual signals conveying similar information. According to this feature of the invention, the array of light emitting diodes emits light at a height proportional to the magnitude of the pulse and at a frequency proportional to the pulse speed. The pulse characteristic representation is made because the human eye is particularly sensitive to changes in both the flash rate and the angular magnitude or height of a flashing LED array.
本発明のこの特質の利点は、患者のその時の状
態に従つて、全て個々に設定されることができる
複数の警報を開示することにある。本発明のこの
特質によれば、高いパルス速度と、低いパルス速
度および酸素飽和度レベルは、全て警報の限界と
して利用することができる。 An advantage of this feature of the invention is that it discloses multiple alarms that can all be set individually according to the patient's current state. According to this aspect of the invention, high pulse rates, low pulse rates and oxygen saturation levels can all be used as alarm limits.
本発明のこの特質の利点は、患者の警報限界の
パラメータが麻酔医または他の立会いの医師によ
つて患者に適合するように調整することができる
ことである。個々の調整は、その時の特定の生理
的状態に対して行うことができる。 An advantage of this feature of the invention is that the patient's alarm limit parameters can be adjusted to suit the patient by the anesthesiologist or other attending physician. Individual adjustments can be made to the particular physiological state at the time.
本発明の更に他の目的は、無関係なデータを排
除するためにこの計器に組み合わせた取扱い法を
開示することにある。この計器が使用される時、
患者はしばしば意識の喪失状態または半喪失状態
にあることを考えれば、この計器が申し分のない
環境下で操作されるものではないということが理
解できるであろう。センサ・ヘツドの揺動もしく
は移動、または更に患者の脈動状態における局部
的な変動でさえも、不必要に警報を始動するおそ
れがある。この特質によれば、入力される処理デ
ータは、信頼要因と比較される。もしデータが予
期されたレベル内に入るならば、信頼要因は変化
されないでそのままか、あるいは最高レベルに格
上げされる。データが予期したレベルに入らない
場合には、そのデータ自体が排除される。この信
頼レベルは、処理され得るデータの範囲におい
て、徐々に下げられる、即ち広げられる。この処
理は、信頼限界と一致するデータを受け取るまで
行われる。信頼要因と一致するデータが受け取ら
れた場合には、警報限界と比較される。 Yet another object of the invention is to disclose a combined handling method for this instrument to eliminate extraneous data. When this instrument is used,
Considering that patients are often in a state of unconsciousness or semi-consciousness, it will be appreciated that this instrument is not intended to be operated under satisfactory circumstances. Rocking or movement of the sensor head, or even local fluctuations in the patient's pulsation status, can unnecessarily trigger an alarm. According to this feature, the input processing data is compared with a confidence factor. If the data falls within the expected levels, the confidence factor remains unchanged or is promoted to the highest level. If the data does not fall within the expected level, the data itself is rejected. This confidence level is gradually lowered or widened in the range of data that can be processed. This process continues until data matching the confidence limits is received. If data is received that is consistent with the confidence factor, it is compared to the alarm limits.
本発明のこの特質の利点は、受け取られた信号
内の小さな局部的変動によつては、警報が始動さ
れないことである。 An advantage of this feature of the invention is that small local variations in the received signal will not trigger an alarm.
本発明の更に他の特質は、パルスの追跡のため
に使用されるデータの全てを開示することにあ
る。本発明のこの特質によれば、最大光透過量
(流入するパルスの開始)および最大光吸収量
(動脈パルスの終わり)の各点が少なくとも1つ
の波長に対して追跡される。最大と最小の間の最
大の負の勾配が、重摶脈を避けるためにプロツト
される。最後に、酸素飽和度の百分率が、両方の
周波数における光透過量の比較によつて決定され
る。 Yet another feature of the invention is the disclosure of all the data used for pulse tracking. According to this aspect of the invention, the points of maximum light transmission (beginning of the incoming pulse) and maximum light absorption (end of the arterial pulse) are tracked for at least one wavelength. The maximum negative slope between the maximum and minimum is plotted to avoid Chongqing veins. Finally, the percentage of oxygen saturation is determined by comparing the amount of light transmission at both frequencies.
これらのデータの全ては、受入れのため信頼限
界に対して分析される。6つのデータ値の内の3
つが、この限界の範囲を越えている場合には、デ
ータの全てが排除される。データ値の4つ以上が
この限界内にある場合は、データは受入れられ、
受入可能な範疇の信頼限界に格上げされるかある
いは最も狭い限界に維持される。受入れることが
できないデータの信頼限界は、徐々に下げられ
る、即ち広げられる。 All of this data is analyzed against confidence limits for acceptance. 3 out of 6 data values
If the value exceeds this limit, all of the data is rejected. If four or more of the data values are within this limit, the data is accepted;
Confidence limits may be upgraded to acceptable limits or maintained at the narrowest limits. The confidence limits for unacceptable data are gradually lowered or widened.
本発明のこの特質の利点は、1つ以上のパラメ
ータにおいてデータの途絶がしばしば生じること
である。このような途絶のために、データ・ブロ
ツク全体が平均化されて早過ぎる警報音の発生を
阻止することができる。 An advantage of this feature of the invention is that data breaks often occur in one or more parameters. Because of such disruptions, the entire data block can be averaged to prevent premature alarms.
本発明の別の目的は、警報限界を調整するため
の簡易化した制御を開示することにある。この特
質によれば、調整は、警報限界の調整つまみに直
接結合された軸のエンコーダに対して行われる。
設定されるべき警報限界は、少なくとも1つの選
択ボタンを押すことによつて選択される。その
後、警報限界の調整つまみを回転して、回転方向
に依存する符号によつてこの限界を更新するが、
限界においては回転量に依存する。変更されるそ
の時の警報限界は、視覚的なデイスプレイにおい
て表示される。警報限界が予め設定された期間変
化しない場合、即ち、つまみがもはや回転されな
い場合、このつまみは警報限界に対して切り離さ
れて再び最初の結合状態に接続され、そしてデイ
スプレイは最初の状態に戻る。 Another object of the invention is to disclose a simplified control for adjusting alarm limits. According to this feature, the adjustment is made to the encoder of the axis that is directly coupled to the adjustment knob of the alarm limit.
The alarm limit to be set is selected by pressing at least one selection button. Then, by rotating the alarm limit adjustment knob, this limit is updated with a sign that depends on the direction of rotation.
In the limit it depends on the amount of rotation. The current alarm limit being changed is displayed on the visual display. If the alarm limit does not change for a preset period of time, i.e. the knob is no longer rotated, this knob is disconnected to the alarm limit and reconnected to the initial coupled state and the display returns to the initial state.
本発明のこの特質の利点は、警報限界の制御が
容易かつ簡単に調整されることである。手術室や
集中治療病棟の複雑な環境には、調整を簡単にし
た使いやすい計器が備えられる。特に、警報は片
手で制御することができ、このことは患者治療の
面において重要である。この計器を、飽和度やパ
ルス速度を表示する最初の状態に手動で再設定す
ることは必要でない。 An advantage of this feature of the invention is that control of the alarm limits is easily and simply adjusted. The complex environments of operating rooms and intensive care wards will now be equipped with easy-to-use instruments that are easily calibrated. In particular, the alarm can be controlled with one hand, which is important in terms of patient care. It is not necessary to manually reconfigure the instrument to its initial state of displaying saturation or pulse rate.
本発明の他の目的、特徴および長所について
は、以下の記述および図面を照合すれば更に明ら
かになるであろう。 Other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent upon consideration of the following description and drawings.
第1図に、本発明に係る計器のハウジング26
を示す。このハウジングは、外面に、数値デイス
プレイ1と、回路選択ボタン列2乃至5と、警報
状態表示灯6乃至9と、光学的に結合された調整
つまみ10と、同期状態表示灯11と、LEDの
デイジタル指示メータ12と、電源スイツチ13
とを含んでいる。スピーカ15が、計器ハウジン
グ内に下側を向いて配置される。
FIG. 1 shows a housing 26 of an instrument according to the invention.
shows. This housing has, on the outside, a numerical display 1, a row of circuit selection buttons 2 to 5, alarm status indicator lights 6 to 9, an optically coupled adjustment knob 10, a synchronization status indicator 11, and an LED. Digital indicator 12 and power switch 13
Contains. A speaker 15 is positioned within the instrument housing facing downwardly.
ハウジング26におけるコネクタ(図示せず)
からは、リード線27が延長している。線27は
検出器のプローブ29まで延長している。検出器
29は、患者の手28の指14に配置される。こ
の検出器29を指14に配置することにより、本
発明における全ての読みが可能となる。 Connector in housing 26 (not shown)
A lead wire 27 extends from there. Line 27 extends to probe 29 of the detector. Detector 29 is placed on finger 14 of patient's hand 28. By placing this detector 29 on the finger 14, all readings in the present invention are possible.
第2図の回路を注意深く調べることにより、本
発明の動作の全体的な理解が可能となる。
A careful examination of the circuit of FIG. 2 provides a comprehensive understanding of the operation of the present invention.
第2図において、普通のマイクロプロセツサ1
6がこれから延長するバス17を有する。バス1
7は、普通のROM18およびRAM19に接続
されている。選択ラツチ21と数値表示ラツチ2
2を有するLEDデイスプレイ20が示されてい
る。前に示した回路選択ボタン列2〜5(第1
図)および光学的に結合された制御つまみ10
(第1図)は、一般にゲート回路24と称される
制御装置を介してゲートされる。 In Figure 2, an ordinary microprocessor 1
6 has a bus 17 extending from this. bus 1
7 is connected to ordinary ROM 18 and RAM 19. Selection latch 21 and numerical display latch 2
2 is shown. Circuit selection button rows 2 to 5 (first
) and optically coupled control knob 10
(FIG. 1) is gated via a control device commonly referred to as gating circuit 24.
マイクロプロセツサの普通の部分について多少
説明したが、次に回路のアナログ部分に注目され
たい。 Now that we have covered some of the common parts of a microprocessor, we would like to draw your attention to the analog part of the circuit.
患者28の指14には、概略の検出回路を有す
る検出器29が図示されている。赤色の範囲内の
第1の発光ダイオード32と赤外線の範囲内の第
2の発光ダイオード30が増幅器31,33によ
つてそれぞれの周波数で発光するよう順次パルス
駆動される。典型的には、LED32は6600Aの範
囲内にあり、LED30は9400Aの範囲内にある。 A detector 29 with a schematic detection circuit is shown on the finger 14 of the patient 28 . A first light emitting diode 32 in the red range and a second light emitting diode 30 in the infrared range are sequentially pulsed by amplifiers 31 and 33 to emit light at their respective frequencies. Typically, LED 32 is in the 6600A range and LED 30 is in the 9400A range.
活性化した発光ダイオードからの全ての光は、
指14の肉質を通過することが必要である。従つ
て、光を通さないバリア36がフオトセンサ38
と指14の間に置かれている。指14の肉質と接
触する状態で終わるバリア36は、各々の発光ダ
イオード30,32と受光ダイオード38との間
に指14の肉質のみを介する経路を形成する。 All light from an activated light emitting diode is
It is necessary to pass through the flesh of the finger 14. Therefore, the barrier 36 that does not transmit light is the photo sensor 38.
and fingers 14. Barrier 36 terminating in contact with the flesh of finger 14 forms a path between each light emitting diode 30, 32 and light receiving diode 38 through only the flesh of finger 14.
本計器においては、2つの異なる周波数を使用
する。これらの周波数は670nm(赤)と940nm(赤
外線)である。これらのパラメータと関連して少
し論述することも有用であろう。 This instrument uses two different frequencies. These frequencies are 670nm (red) and 940nm (infrared). It may also be useful to have a little discussion in relation to these parameters.
先ず、使用周波数の選択にあたり、酸素飽和度
(酸素濃度)の変化につれて感知できる程度に光
の透過率が変化するように、2つの周波数は互に
充分に離す。 First, in selecting the frequencies to be used, the two frequencies should be far enough apart that the light transmission changes appreciably as oxygen saturation (oxygen concentration) changes.
次に、同じ組織をサンプルできるような周波数
を選択する。例えば、紫外線の周波数は散乱のた
め同じ組織をサンプルすることはできない。 Next, choose a frequency that samples the same tissue. For example, ultraviolet light frequencies cannot be sampled from the same tissue due to scattering.
非常に接近した周波数を使用することもできな
いではないが、そのようには選択しなかつた。光
源の周波数のドリフトのため問題が生じることを
発見したからである。 It is possible to use very close frequencies, but we did not choose to do so. They discovered that problems arise due to frequency drift in the light source.
各発光ダイオードから受け取つた信号は、最初
に前置増幅器40に通す。この信号は、その後増
幅器41,42において並列に増幅される。増幅
されると、各増幅器41,42からの信号は、各
位相検出器43,44を介して並列に送られる。
その後、各低域フイルタ45,46を通る。次
に、オフセツト増幅器47,48にて増幅が行わ
れる。このオフセツト増幅器の出力の脈動成分
は、マルチプレクサ50に送られる。 The signal received from each light emitting diode is first passed through a preamplifier 40 . This signal is then amplified in parallel in amplifiers 41 and 42. Once amplified, the signals from each amplifier 41, 42 are sent in parallel through each phase detector 43, 44.
After that, it passes through each low-pass filter 45, 46. Next, offset amplifiers 47 and 48 perform amplification. The pulsating component of the output of this offset amplifier is sent to multiplexer 50.
このマルチプレクサ50は、その出力をコンパ
レータ52に与える。コンパレータ52は、12ビ
ツトのデイジタル/アナログ・コンバータ(以下
においては、DACと呼ぶ)54により半ステツ
プ傾斜させられる。 This multiplexer 50 provides its output to a comparator 52. Comparator 52 is ramped in half steps by a 12-bit digital-to-analog converter (hereinafter referred to as DAC) 54.
DAC54は、4096個の部分に分割された中の
1個の部分を表わす比較信号をコンパレータ52
に与え、コンパレータはバス17に対し出力す
る。 The DAC 54 sends a comparison signal representing one of the 4096 parts to a comparator 52.
and the comparator outputs to bus 17.
周知のように、全ての人間の指および付属肢が
同じではない。特に、ダイオード30,32の
各々における光の信号出力の周波数および強度が
同じであつても、人種、皮膚の色素、重さ、年
令、成熟度および他の要因の間における相違のた
めに、フオトセンサ38においては異なる信号が
検出されることになる。 As is well known, not all human fingers and appendages are the same. In particular, even though the frequency and intensity of the optical signal output in each of the diodes 30, 32 are the same, due to differences between races, skin pigment, weight, age, maturity, and other factors. , different signals will be detected at the photo sensor 38.
従つて、マイクロプロセツサ16は最適の範囲
内でフオトセンサ38から信号を受取るようにプ
ログラムされている。DAC54の第2番目の動
作段階の利用として、サンプル保持回路57に信
号を送ることにより、個々のLED30,32に
は回路57の電圧出力60,61が与えられる。
これら電圧出力60,61は、フオトセンサ38
が、それぞれの場合において充分DACの範囲内
で信号を検知するように調整される。 Therefore, microprocessor 16 is programmed to receive signals from photo sensor 38 within an optimal range. As a second step of operation of the DAC 54, the individual LEDs 30, 32 are provided with the voltage outputs 60, 61 of the circuit 57 by sending a signal to the sample and hold circuit 57.
These voltage outputs 60, 61 are connected to the photo sensor 38.
is adjusted in each case to detect a signal well within the range of the DAC.
クロツク回路70は、発光ダイオード30,3
2からの連続する光出力を1/4のデユーテイ・サ
イクルで制御する。これは、信号φ1乃至φ4に
より概略的に示される。検出器43における信号
の受取りは期間φ1およびφ2の間に生じ、検出
器44における信号の受取りは期間φ3およびφ
4の間に生じる。 The clock circuit 70 includes light emitting diodes 30, 3.
The continuous light output from 2 is controlled at a duty cycle of 1/4. This is illustrated schematically by signals φ1 to φ4. Receipt of the signal at detector 43 occurs during periods φ1 and φ2, and reception of the signal at detector 44 occurs during periods φ3 and φ2.
Occurs between 4.
各期間φ1およびφ3においては、発光ダイオ
ード30,32からの光信号が受取られつつある
ことが容易に判るであろう。期間φ2およびφ4
においては、信号ではなくノイズ(周囲光による
ノイズ等)のみが受取られる。以下において明ら
かになるように、低域フイルタを通る前に負の信
号を増幅することにより、ノイズは略図で示され
た1/4のデユーテイ・サイクルを用いて除去され
ることができる。 It will be readily seen that during each period φ1 and φ3, optical signals from the light emitting diodes 30, 32 are being received. Periods φ2 and φ4
, only noise (such as noise due to ambient light) is received rather than a signal. As will become clear below, by amplifying the negative signal before passing through the low-pass filter, noise can be removed using the schematically illustrated 1/4 duty cycle.
本発明において用いられた回路の概略を示した
が、次に本発明を詳細に論述しよう。 Having provided a general overview of the circuitry used in the invention, let us now discuss the invention in detail.
第3図に、クリスタル104が取り付けられた
マイクロプロセツサ100を示す。このクリスタ
ルは、マイクロプロセツサ100に内蔵されたク
ロツク回路と協動してマイクロプロセツサのチツ
プ自体に必要とされるクロツク信号を生成すると
共に、出力102を介してオキシメータ回路の残
部に対してクロツク・パルスを供給する。 FIG. 3 shows microprocessor 100 with crystal 104 attached. This crystal works in conjunction with the clock circuitry built into the microprocessor 100 to generate the clock signals required by the microprocessor chip itself, as well as to the rest of the oximeter circuitry via an output 102. Provides clock pulses.
マイクリプロセツサ100は、米国カリフオル
ニア州サンタクララ市のインテル社から入手可能
な8085A型CPU集積回路チツプである。残りの
IC構成素子のフアミリイ識別用接尾辞は図面に
示されるが、これらの構成素子は種々の製造企業
から容易に入手できる。 The microprocessor 100 is an 8085A CPU integrated circuit chip available from Intel Corporation of Santa Clara, Calif., USA. Remaining
Although the family identification suffixes of the IC components are shown in the drawings, these components are readily available from various manufacturers.
アドレス・バス103は、アドレス回線A0及
至A15よりなる。8ビツトのプロセツサに適応
させるために、アドレス指定時間状態の間中これ
ら回線が読出され得るようアドレス・バス上の回
線A0乃至A7がマイクロプロセツサのピンAD
0乃至AD7からラツチされる。別の時間状態の
間中は、回線AD0乃至AD7が出力データ回線
104、OD0乃至OD7となり、この時に構成
される回線はデータを出力することしかできな
い。 Address bus 103 consists of address lines A0 to A15. To accommodate an 8-bit processor, lines A0 through A7 on the address bus are connected to pins AD of the microprocessor so that these lines can be read during addressing time states.
It is latched from 0 to AD7. During another time state, lines AD0-AD7 become output data lines 104, OD0-OD7, and the lines configured at this time can only output data.
第4図によれば、ROMの構成が標準的である
ことが判る。このROMは、ROM106,10
7および108を並列にアドレス指定する回線A
0乃至A10を含む通常のアドレス・バスを用い
てアドレス指定される。これらの各ROMは、回
線A11乃至A13(第6図参照)からの3つの
デコードされたアドレス・ビツトにより使用可能
状態となる。以下において第6図に関して説明す
るように、ROMの読出しのためのエネーブル出
力信号は、読出しエネーブル信号110を含み
(第3図,第4図参照)、特定のROM選択用のア
ドレスはROM0アドレス111、ROM1アドレ
ス112およびROM2アドレス114を含んで
いる。本例において使用されるROMは、光学的
に消去可能なプログラマブル読出し専用メモリで
あり、出力データ・バス115を含んでいる。 According to FIG. 4, it can be seen that the configuration of the ROM is standard. This ROM is ROM106,10
Line A addressing 7 and 108 in parallel
Addressed using a conventional address bus containing 0 through A10. Each of these ROMs is enabled by three decoded address bits from lines A11-A13 (see FIG. 6). As explained below with respect to FIG. 6, the enable output signals for reading the ROM include a read enable signal 110 (see FIGS. 3 and 4), and the address for a particular ROM selection is the ROM0 address 111. , ROM1 address 112 and ROM2 address 114. The ROM used in this example is an optically erasable programmable read only memory and includes an output data bus 115.
第5図に、バス125を構成するアドレス・ビ
ツトA0乃至A9により並列にアドレス指定され
る2つの普通のRAM120,121を示す。こ
れらのRAMは、RAM120のアドレス・バス
127を構成する4つのバス回線AD0乃至AD
3と、RAM121のアドレス・バス128を構
成するAD4乃至AD7とによる8つのビツトを
介して書込まれ読出される。RAM120,12
1は、ポート130上に書込み信号がない場合に
エネーブル・ポート129を介してエネーブルに
された時に読出される。これらのRAMは、書込
みポート130を介して書込み信号が存在する場
合にポート129によつてエネーブルされた時に
書込まれる。両RAMの各々は、4つの別個のデ
ータ・ビツトに接続されるため、各々のRAMを
個々にエネーブルにする必要はない。 FIG. 5 shows two conventional RAMs 120, 121 addressed in parallel by address bits A0 through A9 which make up bus 125. These RAMs are connected to four bus lines AD0 to AD, which constitute address bus 127 of RAM 120.
3 and AD4 to AD7 that make up address bus 128 of RAM 121. RAM120,12
A 1 is read when enabled via enable port 129 in the absence of a write signal on port 130. These RAMs are written to when enabled by port 129 in the presence of a write signal via write port 130. Since each of both RAMs is connected to four separate data bits, there is no need to enable each RAM individually.
第6図に、本発明に係るメモリ選択回路を示
す。このメモリ選択は、回線A11乃至A13を
構成する3ビツトの入力140を有する。出力
は、メモリがROM0のエネーブル信号111、
ROM1のエネーブル信号112、ROM2のエネ
ーブル信号114により選択される時に生じる。
RAMのエネーブル信号141はインバータおよ
びNANDゲートを通つて、読出しあるいは書込
みのいずれかのためにRAM120,121の読
出しエネーブルへ送られる。 FIG. 6 shows a memory selection circuit according to the present invention. This memory selection has a 3-bit input 140 forming lines A11-A13. The output is the enable signal 111 of the memory ROM0,
This occurs when selected by the enable signal 112 of ROM1 and the enable signal 114 of ROM2.
The RAM enable signal 141 is sent through an inverter and a NAND gate to the read enable of RAMs 120, 121 for either reading or writing.
第8図に、分周回路として使用されるカウンタ
を示す。第3図について簡単に再び考察すれば、
マイクロプロセツサ100には、符号102で示
された通常2.5MHzで作動するクロツク信号が供
給される。このCPUのクロツク信号は、102
においてカウンタ172へ入力される(第8図参
照)。カウンタ172は数値171により信号1
02を分周し、室内灯の周波数とは関連しない
1.827kHzのLEDクロツク周波数を生成するため
に、カウンタ172の出力は2進カウンタ173
へ入力される。カウンタ173は、信号LEDA1
91,LEDB192,LEDCLK190および
DCLK189を出力する。この回路は、第3図の
回路と共動して、光および検出器のスイツチング
を行つて信号間の位相関係を確保する。 FIG. 8 shows a counter used as a frequency divider circuit. If we briefly consider Figure 3 again, we get
Microprocessor 100 is supplied with a clock signal designated at 102, typically operating at 2.5 MHz. The clock signal of this CPU is 102
is inputted to the counter 172 (see FIG. 8). The counter 172 receives a signal 1 based on the value 171.
02 and is not related to the frequency of the indoor light.
The output of counter 172 is output to binary counter 173 to generate an LED clock frequency of 1.827kHz.
is input to. The counter 173 has a signal LEDA1
91, LEDB192, LEDCLK190 and
Outputs DCLK189. This circuit works in conjunction with the circuit of FIG. 3 to provide light and detector switching to ensure phase relationships between the signals.
マイクロプロセツサについて概要を説明した
が、開示した多くのものが既に当技術において公
知であることが判るであろう。特に、このマイク
ロプロセツサの書込みの詳細な記載については、
インテル社により1979年10月に刊行された
「MCS―8085フアミリイのユーザーズ・マニユア
ル」中に見出だすことができる。当業者は、これ
までに説明した回路について疑問が生じた場合に
は、本文献を参照されたい。 Although microprocessors have been generally described, it will be appreciated that much of the disclosure is already known in the art. In particular, for a detailed description of writing this microprocessor,
It can be found in the ``MCS-8085 Family User's Manual'' published by Intel in October 1979. Those skilled in the art are referred to this document if they have any questions regarding the circuits described above.
第8図について簡単に説明すれば、LEDクロ
ツクの出力190,191,192は第13図の
クロツク分周回路194に入力される。分周回路
194は、φ1′乃至φ4′で示される4つのデユ
ーテイ・サイクルの状態信号を順次出力する。信
号φ1とφ3の相補信号は、直接クロツク・ドラ
イバ196において出力される。出力198を構
成する4つの全ての信号φ1′乃至φ4′は、以下
に論述するようにタイミングをとる役目をする。 Briefly explaining FIG. 8, the outputs 190, 191, and 192 of the LED clocks are input to the clock frequency divider circuit 194 of FIG. 13. The frequency divider circuit 194 sequentially outputs four duty cycle status signals indicated by φ1' to φ4'. The complements of signals φ1 and φ3 are output directly at clock driver 196. All four signals φ1' through φ4' comprising output 198 serve for timing as discussed below.
タイマについて述べたが、この開示の残部は5
つの個別の部分に分かれる。第1に、LEDの発
光のためのタイミングについて論述する。ダイオ
ードが局部的に切換えられるという事実を強調す
る。 I mentioned the timer, but the rest of this disclosure is
divided into two separate parts. First, we discuss the timing for LED light emission. Emphasize the fact that the diode is locally switched.
第2に、光の受取りについて説明する。受取り
については、信号はどのようなアナログ処理も行
うことなくデイジタル的に抽出されるという事実
が強調される。然る後、純粋にデイジタル信号が
処理され、これにおいて光のカーブを形成するた
めに使用される。分析すべき肉質の変化や周囲光
によるノイズ等、あらゆる変数を排除する努力が
なされた。 Second, light reception will be explained. For reception, emphasis is placed on the fact that the signal is extracted digitally without any analog processing. Thereafter, the purely digital signals are processed and used here to form the light curve. Efforts were made to eliminate all variables to be analyzed, such as changes in meat quality and noise due to ambient light.
第3に、人体に光透過特性が変化することの対
策として、本発明の光レベル調整回路について記
述する。適当な量をセンサが受取るように増幅回
路に対して発光量の調整が行われることが指摘さ
れる。 Thirdly, the light level adjustment circuit of the present invention will be described as a measure against changes in light transmission characteristics of the human body. It is pointed out that the amount of light emitted is adjusted to the amplifier circuit so that the sensor receives the appropriate amount.
第4に、警報限界の設定について分析される。
例示して行う。 Fourth, the setting of alarm limits is analyzed.
I will give an example.
第5に、即ち最後に、プログラム警報について
論述される。特に、無関係のデータをスクリーニ
ングし、更に、生理的破局(カタストロフイ)を
防ぐために適時に警報を出力することを可能にす
るものとして、「信頼限界」の使用および監視プ
ログラムにおいて受取られるデータの全体が開示
される。 Fifth, or finally, program alerts are discussed. In particular, the use of "confidence limits" and the totality of data received in a monitoring program as a means of screening out irrelevant data and also allowing timely warnings to be issued to prevent physiological catastrophes. will be disclosed.
第14図において、リード301,302に充
分な電圧があると、適当なレベルの電流が発光ダ
イオード30,32の各々に与えられる。これら
のダイオードは、ここではコネクタ305と接続
された概略図が示され、各トランジスタ307,
309により切換えられる。特に、各トランジス
タにおいて負のパルスを受取ると、トランジスタ
はオフして、電圧が各ダイオード30,32の両
端に現われ、そして光が発射される。 In FIG. 14, sufficient voltage on leads 301 and 302 provides an appropriate level of current to each of light emitting diodes 30 and 32. These diodes are shown here schematically connected with connector 305 and each transistor 307,
309. Specifically, upon receipt of a negative pulse in each transistor, the transistor turns off, a voltage appears across each diode 30, 32, and light is emitted.
発射された光は、指14の肉質を透過し、その
後受光用のフオトセンサ38において受取られ
る。 The emitted light passes through the flesh of the finger 14 and is then received by a photo sensor 38 for receiving light.
第12図に、フオトセンサ38を示す。これは
コネクタ305と接続される。コネクタ305は
更にその信号を前置増幅器40を介して送る。次
にこの信号は分割され、電圧増幅器41,42に
送られ、ここで並列に増幅が行われて、赤と赤外
の信号処理間の利得の差を生じる。各位相検出器
43,44は、第13図のクロツク回路からの入
力φ1′乃至φ4′によりクロツクされる。クロツ
ク期間である4つの信号φ1,φ2,φ3,φ4
の各々のデユーテイサイクルは1/4であり、これ
らの信号によりゲートされる。詳細には、期間φ
1では脈動成分およびノイズを含む全ての光信号
の負の増幅が増幅器201において行われ、その
結果の信号が低域通過フイルタ45を通過するこ
とになる。 FIG. 12 shows the photo sensor 38. This is connected to connector 305. Connector 305 further routes the signal through preamplifier 40. This signal is then split and sent to voltage amplifiers 41, 42 where amplification is performed in parallel to create a gain difference between red and infrared signal processing. Each phase detector 43, 44 is clocked by inputs φ1' through φ4' from the clock circuit of FIG. Four signals φ1, φ2, φ3, φ4 which are clock periods
The duty cycle of each is 1/4 and is gated by these signals. In detail, the period φ
1, negative amplification of all optical signals including pulsation components and noise is performed in amplifier 201, and the resulting signal is passed through low-pass filter 45.
第14図においては、次に続く期間においても
はや信号φ1が現われないため、トランジスタ3
09はオンし、ダイオード30への電流はシヤン
トされ接地される。同時に、期間φ2において
は、位相検出器43のゲート部が開路して受取つ
た正の信号成分を増幅する。しかし、この受取つ
た成分はLEDによる発光成分はなく、全くの電
子的または光学的なノイズを表している。従つ
て、この回路のタイミングは等時間ベースでまず
脈動成分とノイズ成分とを含む光を表す信号を生
成し、次いでノイズのみの信号を生成する。増幅
器201は、一方の信号を正の方向に、また他方
の信号を負の方向に同一量増幅する。増幅器20
1を通つてクロツクの全ての4つの期間にわたつ
て合成されると、この計器からは打消せる等しい
大きさのノイズ成分と打消せない等しくない大き
さの信号成分が見えることになる。各々の間欠的
なパルスを取り出し、これらを低域通過フイルタ
45に通すことにより、ノイズが打消されて、有
効な信号のみを含んだ信号が結果として出力され
る。 In FIG. 14, the signal φ1 no longer appears in the next period, so the transistor 3
09 is turned on, and the current to the diode 30 is shunted and grounded. At the same time, during the period φ2, the gate section of the phase detector 43 is opened to amplify the received positive signal component. However, this received component does not include the LED light emission component, but represents pure electronic or optical noise. Therefore, the timing of this circuit is to first generate a signal representing light containing a pulsating component and a noise component on an equal time basis, and then generate a signal containing only noise. Amplifier 201 amplifies one signal in the positive direction and the other signal in the negative direction by the same amount. amplifier 20
When combined over all four periods of the clock through 1, the instrument will see equal magnitude noise components that can be canceled and signal components of unequal magnitude that cannot be canceled. By taking each intermittent pulse and passing them through a low pass filter 45, noise is canceled and a signal containing only valid signals is output as a result.
残りのチヤネルも同様である。詳細には、期間
φ3においてノイズおよび光の信号が負の方向に
増幅され、低域通過フイルタ46に通される。期
間φ4においてノイズのみが正の方向に増幅さ
れ、低域フイルタ46を通過する間に打消され
る。 The same goes for the remaining channels. Specifically, during the period φ3, the noise and optical signals are amplified in the negative direction and passed through the low-pass filter 46. During period φ4, only noise is amplified in the positive direction and canceled while passing through the low-pass filter 46.
第12図の回路の出力信号VAおよびVBは、
2つの成分を有するものと説明することができ
る。第1の成分は、一定である。これは、本質的
に不変のままである透過光の成分である。この信
号成分は、否膚の色素、骨、肉および静脈血によ
る吸収成分によるものである。第2の成分は、動
脈血の脈動的な流れを表す。 The output signals VA and VB of the circuit in FIG. 12 are:
It can be described as having two components. The first component is constant. This is the component of the transmitted light that remains essentially unchanged. This signal component is due to components absorbed by skin pigment, bone, meat, and venous blood. The second component represents the pulsatile flow of arterial blood.
第2の成分の第1の成分に対する比を本計器に
よつて求めるのである。ここで求めるものは、動
脈の脈動成分の組織の全吸収成分に対する比であ
る。血液の動脈成分の色が、ヘモグロビンの酸素
飽和度に依存する微分光吸収を生じさせる。計器
は、この成分を分離しなければならない。 The ratio of the second component to the first component is determined by this meter. What is sought here is the ratio of the pulsating component of the artery to the total absorption component of the tissue. The color of the arterial component of blood gives rise to differential light absorption that depends on the oxygen saturation of hemoglobin. The instrument must separate this component.
第11図においては、理想化された状態に対す
る信号の増幅が示されている。詳述すると、各信
号VA′,VB′を取り出す過程でオフセツト電圧
VOFFが導入される。このオフセツト電圧は、肉
質の不変部分の通過に関する受光信号の一定成分
の一部を除去する一定電圧である。脈動成分は常
に全信号に比べて非常に小さいことが知られてい
るため、この除去によつてデイジタル変換の精度
が改善できる。しかし、マイクロプロセツサのプ
ログラムにとつては、信号の処理に先立つて除去
されるこの電圧を数学的に再び挿入することが必
要となる。この除去および増幅は、各増幅器33
0,331において行われ、信号VA′および
VB′が出力される。 In FIG. 11, the amplification of the signal is shown for an idealized situation. To explain in detail, in the process of extracting each signal VA', VB', the offset voltage is
VOFF is introduced. This offset voltage is a constant voltage that removes a portion of the constant component of the received light signal associated with passage through a constant portion of flesh. Since it is known that the ripple component is always very small compared to the total signal, its removal can improve the accuracy of the digital conversion. However, for microprocessor programming, it is necessary to mathematically reinsert this removed voltage prior to processing the signal. This removal and amplification is performed by each amplifier 33.
0,331 and the signals VA' and
VB′ is output.
これらの信号をデイジタル/アナログ変換する
場合に、脈動成分と一定成分の残りとを組合わせ
ることが必要となる。このことは、第9図の回路
において最もよく判る。 When converting these signals from digital to analog, it is necessary to combine the pulsating component with the remainder of the constant component. This is best seen in the circuit of FIG.
第9図に、マイチプレクサ50を示す。ここに
示された分析操作の間、このマルチプレクサ50
は、信号VA′およびVB′をサンプルする。信号
は、コンパレータ52の負の側に送られる。マル
チプレクサを駆動するための信号は、DACのハ
イラツチ360における回線OD4〜OD6を通
過する。このDACのローラツチ362は、その
後、エネーブル回線363上のエネーブル信号に
応答して作動され、出力は、12ビツト単位にデイ
ジタル/アナログ・コンバータ54に入力され
る。4096分割が行われる。 FIG. 9 shows the microplexer 50. During the analysis operation shown here, this multiplexer 50
samples signals VA' and VB'. The signal is sent to the negative side of comparator 52. The signals for driving the multiplexers pass through lines OD4-OD6 in the high latch 360 of the DAC. The DAC roller latch 362 is then activated in response to an enable signal on the enable line 363, and the output is input to the digital/analog converter 54 in 12-bit units. 4096 divisions are performed.
典型的には、信号は半分ずつ比較される。
DAC54の出力は、リード365を介してコン
パレータ52に送られ、この出力366はマイク
ロプロセツサに送られる。ハイ又はロー信号のい
ずれが受け取られるかに依存して、12ビツト
DAC54のステツピング動作が半分ずつ生じて、
12ビツトの分割が迅速に生じることを可能にす
る。その結果、受け取るフオトセンサの電圧の出
力レベルを迅速に決定でき、脈動成分は速やかに
フオローされて決定できる。このプロセスは、両
方の信号VA′およびVB′に対してマイクロプロセ
ツサが両方の信号VA′およびVB′を忠実に追跡す
ることが可能な速度で繰り返される。 Typically, the signals are compared half by half.
The output of DAC 54 is sent via lead 365 to comparator 52, whose output 366 is sent to the microprocessor. 12 bits, depending on whether a high or low signal is received.
The stepping operation of DAC54 occurs in half,
Allows 12-bit splits to occur quickly. As a result, the output level of the received photo sensor voltage can be determined quickly, and the pulsation component can be quickly followed and determined. This process is repeated for both signals VA' and VB' at a rate that allows the microprocessor to faithfully track both signals VA' and VB'.
本発明の受光回路について説明したが、次に光
の調整レベルについて注目されたい。 Having described the light receiving circuit of the present invention, attention should now be paid to the light adjustment level.
各患者の肉質、皮膚の色素、皮膚の厚さ、骨、
静脈血の存在および他の不変動成分のために、両
方の波長において患者に固有の一定の光吸収を示
すことになることを思い出されたい。このため、
(患者ごとに光源に対して)印加される電流のレ
ベルを調整することが必要である。これは、第9
図のDAC回路および第10図のサンプル保持回
路によつて行われる。 Each patient's flesh quality, skin pigment, skin thickness, bones,
Recall that due to the presence of venous blood and other constant components, the patient will exhibit a constant light absorption specific to the patient at both wavelengths. For this reason,
It is necessary to adjust the level of applied current (to the light source for each patient). This is the 9th
This is performed by the DAC circuit shown in the figure and the sample hold circuit shown in FIG.
マイクロプロセツサによる光信号のサンプリン
グについては、前に述べた。信号が変換回路の有
効な範囲内にない場合には、信号レベルをアナロ
グ/デイジタル変換において受け入れることがで
きる電圧範囲に戻すため、入射光レベルを必要な
だけ増加または減少するよう調整しなければなら
ない。第9図においては、プログラムはそのデー
タ・バスを介して所要の電圧レベルと対応するコ
ードをラツチ362,360に出力することにな
り、DAC54の出力を所要のLED電流と対応す
る電圧に設定する。これは、DACが入力の変換
のために使用されていない期間のみに(入力変換
期間外で)行われることに注意されたい。プログ
ラムは、次に、選択されたLEDに対応するビツ
ト出力を同じバスを用いて第10図のラツチ37
0に与える。このビツト即ち選択信号は、電圧コ
ンバータ371によつて適合する電圧に変換され
て、8つのアナログ・スイツチ372,374の
内の1つに与えられる。この結果、入力が除去さ
れた後に、所要のLEDの電流レベルと対応する
DACからの電圧は蓄積コンデンサに与えられ、
電圧がラツチされる。この電圧は、増幅器37
5,376によつてバツフアされ、LED回路に
与えられる。このように、フオトセンサが受光す
る信号の強度に依存して、各々の発光ダイオード
は調整された高又は低電圧により駆動され、最適
な光出力を発生することができるのである。 Sampling of optical signals by a microprocessor was previously discussed. If the signal is not within the valid range of the conversion circuit, the incident light level must be adjusted to increase or decrease as necessary to bring the signal level back into the acceptable voltage range for analog-to-digital conversion. . In Figure 9, the program will output the desired voltage level and corresponding code to latches 362 and 360 via its data bus, setting the output of DAC 54 to the voltage corresponding to the desired LED current. . Note that this is only done during periods when the DAC is not being used to convert inputs (outside the input conversion period). The program then connects the bit output corresponding to the selected LED to latch 37 in Figure 10 using the same bus.
Give to 0. This bit or selection signal is converted to a suitable voltage by voltage converter 371 and applied to one of eight analog switches 372,374. This results in a signal that corresponds to the desired LED current level after the input is removed.
The voltage from the DAC is given to the storage capacitor,
Voltage is latched. This voltage is applied to amplifier 37
5,376 and applied to the LED circuit. Thus, depending on the strength of the signal received by the photo sensor, each light emitting diode can be driven with a regulated high or low voltage to produce an optimal light output.
このサンプル保持回路の使用可能な8つのチヤ
ネル内の2つだけが、LEDの強度を調整するた
めに必要であることが判る。残りのチヤネルは、
マイクロプロセツサからの汎用アナログ出力を
種々の関連のない機能のために提供する。増幅器
377の出力は前述のオフセツト増幅器(第11
図)に固定オフセツトを電圧を与え、増幅器37
8の出力VVOLは警報に対する音量制御を提供
し、増幅器601,602,603の出力は任意
のチヤート・レコーダに対する外部出力を提供
し、増幅器604の出力は警報のピツチに対する
制御を提供する。 It turns out that only two of the eight available channels of this sample and hold circuit are needed to adjust the intensity of the LED. The remaining channels are
Provides general purpose analog output from the microprocessor for various unrelated functions. The output of the amplifier 377 is connected to the offset amplifier (11th
A voltage with a fixed offset is applied to the amplifier 37
The output VVOL of 8 provides volume control for the alarm, the output of amplifiers 601, 602, 603 provides external output to any chart recorder, and the output of amplifier 604 provides control for the pitch of the alarm.
オキシメータ装置により得た信号情報を、本発
明のオキシメータ・モニタを通して立ち会いの医
師に対して与える方法について以下説明する。
A method for providing signal information obtained by an oximeter device to an attending physician through the oximeter monitor of the present invention will now be described.
第1図においては、電源スイツチ13を介して
計器の電源がONに切換えられる時、数値デイス
プレイ1(デイジタル・デイスプレス)および
LEDデイジタル表示メータ12は共に、マイク
ロプロセツサ16がその操作を開始するまでに瞬
間的に点灯する。スピーカ15もまた信号音(ビ
ープ音)を発する。マイクロプロセツサ16がミ
リ秒程度で計器に対する制御を行えるようになる
と、数値デイスプレイ1はクリアされ、零が桁7
94〜796に関して閃光する。電源オン時に
は、オキシメータは作動状態に入つていないため
音響警報は禁止され、警報の禁止表示灯LED9
が点灯を開始する。検出プローブ29を介する患
者28のパルス(脈)速度との同期は未だ確立さ
れない。従つて、非同期状態表示灯11が点灯し
て非同期状態を表示する。マイクロプロセツサ1
6は、フオトセンサ38の信号のサンプリングを
開始し、やがて有効パルスが受取られつつあるこ
とを判定すると、数値デイスプレイ1の桁794
〜796において患者28の血液中の酸素飽和度
を10進数でパーセント表示する。桁797〜79
9は、パルス速度(脈拍数)をデイジタル表示す
る。LEDデイジタル表示メータ12は、パルス
速度と同期して点滅(フラツシング)を開始し
て、フラツシングの垂直方向の高さは受取つたパ
ルスの強さと比例する。約4個または5個の有効
パルスが受取られた後で、非同期LED表示灯1
1は消勢されてオフ状態になる。トリガされた時
スピーカ15を介して作動する警報は、この時点
から手動により警報ボタン5を用いて使用可能状
態にすることができる。ボタン5が押されると、
警報禁止表示灯9が消灯する。以下に詳細に論述
されるように、警報限界を越えた時に警報が鳴
る。 In FIG. 1, when the power of the instrument is turned on via the power switch 13, the numerical display 1 (digital display) and
Both LED digital display meters 12 light up momentarily until the microprocessor 16 begins its operation. The speaker 15 also emits a signal tone (beep). When the microprocessor 16 is able to control the instrument in about milliseconds, the numeric display 1 is cleared and the zero is placed in digit 7.
Flashes about 94-796. When the power is turned on, the oximeter is not in operation, so the audible alarm is prohibited, and the alarm prohibition indicator LED9
starts lighting up. Synchronization with the patient's 28 pulse rate via the detection probe 29 has not yet been established. Therefore, the asynchronous state indicator light 11 lights up to indicate the asynchronous state. Microprocessor 1
6 begins sampling the signal of the photo sensor 38 and, upon determining that a valid pulse is being received, displays digit 794 on the numerical display 1.
-796, the oxygen saturation level in the blood of the patient 28 is displayed as a percentage in decimal notation. Digits 797-79
9 digitally displays the pulse rate (pulse rate). The LED digital display meter 12 begins flashing in synchronization with the pulse rate, and the vertical height of the flashing is proportional to the strength of the received pulse. After approximately 4 or 5 valid pulses are received, the asynchronous LED indicator 1
1 is deenergized and turns off. The alarm, which when triggered via the speaker 15, can be manually enabled from this point on using the alarm button 5. When button 5 is pressed,
The alarm prohibition indicator light 9 goes out. An alarm sounds when the alarm limit is exceeded, as discussed in detail below.
パルスとの同期が確立すると、スピーカ15
は、識別されたパルス速度の周波数と同期する周
波数(頻度)であつて、かつ酸素飽和度と比例す
るピツチでビープ音を発生し始める。省略値(デ
フオルト)は、これらの信号に対して初期の音量
およびピツチを与える。 When synchronization with the pulse is established, the speaker 15
begins beeping at a frequency that is synchronized with the frequency of the identified pulse rate and at a pitch that is proportional to oxygen saturation. Defaults give an initial volume and pitch to these signals.
この情報は、連続的かつ規則的にマイクロプロ
セツサ16により更新され、現在の情報により最
近のパルス履歴を平均化する機能を持つデイジタ
ル・フイルタによつてのみ修正される。これによ
り、生理的および人工的な(artifactual)ノイズ
変化に起因するパルス速度および酸素飽和度の過
渡的な小変動は簡単に除去される。 This information is continuously and regularly updated by the microprocessor 16 and modified only by a digital filter whose function is to average recent pulse history with current information. This easily eliminates small transient fluctuations in pulse rate and oxygen saturation due to physiological and artifactual noise changes.
マイクロプロセツサ16はデータをサンプルし
続け、これを計器内のその時の警報限界と比較す
る。本実施例においては、電源オン時には、警報
限界は酸素飽和度下限が85%、パルス速度(脈拍
数)下限値が55、パルス速度上限値が140のデフ
オルト値に設定されている。 Microprocessor 16 continues to sample data and compares it to current alarm limits within the instrument. In this embodiment, when the power is turned on, the alarm limits are set to default values of 85% for the oxygen saturation lower limit, 55 for the pulse rate (pulse rate) lower limit, and 140 for the pulse rate upper limit.
この警報限界のデフオルト値およびスピーカ1
5からの音響信号は、下記のようにして変更でき
る。スピーカ15からの警報(ビープ)音の音量
は、光学的に結合された制御つまみ10を回すこ
とにより設定することができる。制御つまみ10
を右回りに回転することにより音量を最大にする
ことができ、つまみ10を左回りに回転すること
によりスピーカ15の音響出力を完全に禁止する
ことができる。 Default value of this alarm limit and speaker 1
The acoustic signal from 5 can be modified as follows. The volume of the alarm (beep) sound from the speaker 15 can be set by turning an optically coupled control knob 10. control knob 10
By rotating the knob 10 clockwise, the volume can be maximized, and by rotating the knob 10 counterclockwise, the sound output of the speaker 15 can be completely inhibited.
警報限界パラメータを変更するには、ボタン2
〜4の1つを押す。例えば、飽和度限界ボタン2
を押すと、現在の飽和度レベルの警報限界値が桁
794〜796上に表示される。最初は、下限値
のデフオルト値85になつている。次に、光学作用
つまみ10を回すことにより酸素飽和度限界値を
調整できる。つまみ10をいずれかの方向に回転
することにより、臨床医が患者28の容態に応じ
て適当な飽和度をその警報限界と判定したところ
に従つて、この限界は0乃至100%のどこかに変
更することができる。つまみ10を約2秒間動か
さないと、つまみ10は自動的に飽和度限界値の
調整ができない状態となり、音量調整モードに戻
る。同時に、デイスプレイ1は元の状態に切換え
られて現在の酸素飽和度レベルおよび現在のパル
ス速度を表示する。パルス速度上限ボタン3およ
びパルス速度下限ボタン4は、同様のやり方で作
動する。警報状態表示灯6,7,8は、対応する
生理パラメータがその警報限界を越えた時に閃光
を発する。表示灯6〜8は、警報禁止ボタン5に
よつて音響信号が可能状態もしくは不能状態のい
ずれになるかの如何に拘らず発光する。 To change the alarm limit parameters, press Button 2
~Press one of 4. For example, saturation limit button 2
When pressed, the alarm limits for the current saturation level are displayed on digits 794-796. Initially, the default value is 85, which is the lower limit. The oxygen saturation limit value can then be adjusted by turning the optical effect knob 10. By rotating the knob 10 in either direction, this limit can be adjusted anywhere between 0 and 100%, depending on the clinician's determination of the appropriate saturation as the alarm limit depending on the condition of the patient 28. Can be changed. If the knob 10 is not moved for about 2 seconds, the knob 10 automatically becomes unable to adjust the saturation limit value and returns to the volume adjustment mode. At the same time, display 1 is switched back to display the current oxygen saturation level and current pulse rate. The pulse rate upper limit button 3 and pulse rate lower limit button 4 operate in a similar manner. The alarm status indicators 6, 7, 8 flash when the corresponding physiological parameter exceeds its alarm limit. The indicator lights 6 to 8 emit light regardless of whether the alarm prohibition button 5 enables or disables the acoustic signal.
前述したように、警報限界を越えるパラメータ
が存在しない場合、スピーカ15はパルス音を発
し、その繰返しの周波数は患者のパルス速度と等
しくかつそのピツチは酸素飽和度と比例する。警
報がボタン5によつて使用可能状態にある場合に
は、いずれかのパラメータがその各々の警報限界
を越えるとスピーカ15は一定のピツチの連続音
を発する(対応する警報を使用不能状態にする
か、あるいは対応するパラメータが設定範囲内に
戻るまで)。再び、警報が禁止されると、LED9
が発光してユーザに対して音響警報が出ないこと
を表示する。 As previously mentioned, if no parameters exceed the alarm limits, the speaker 15 emits a pulsed tone whose repetition frequency is equal to the patient's pulse rate and whose pitch is proportional to the oxygen saturation. If an alarm is enabled by button 5, the speaker 15 will emit a continuous tone of constant pitch when any parameter exceeds its respective alarm limit (disabling the corresponding alarm). or until the corresponding parameter returns within the set range). When the alarm is disabled again, LED9
lights up to indicate to the user that no acoustic warning will be issued.
これまでに論述したオキシメータのモニタ動作
については、第15図乃至第18図の回路を参照
すれば更に理解することができよう。さらに詳細
については、末尾のコンピユータ・プログラムを
参照されたい。 The monitoring operation of the oximeter discussed above may be further understood with reference to the circuits of FIGS. 15-18. For further details, please refer to the computer program at the end.
第15図は、光学的に結合された制御つまみ1
0の動作を示す回路図である。つまみ10の軸
は、軸エンコーダ793に結合している。軸エン
コーダ793は、窓部790により規則的な間隔
で穿孔されている。LED―フオトセンサ対79
1,792が、エンコーダ793の両側に互いに
接近して配置される。LED―フオトセンサ対7
92は窓部790を介して光学的に結合された状
態で示され、LED―フオトセンサ対791はエ
ンコーダ793によつて閉鎖された状態で示され
ている。各スロツト(窓)の巾はスロツト間の間
隔の半分である。各LED―フオトセンサ対にも、
分解能を改善するために狭いスリツトが設けられ
ている。LED―フオトセンサ対791と792
の間の関係は、スロツト・ツウ・スロツト角度の
25%を表す角度だけ隔てられる関係、すなわち1/
4周期(quadrature)と呼ばれる関係となつてい
る。 FIG. 15 shows optically coupled control knob 1.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the operation of 0. The axis of the knob 10 is coupled to an axis encoder 793. Axial encoder 793 is perforated by windows 790 at regular intervals. LED-photo sensor pair 79
1,792 are placed close to each other on both sides of encoder 793. LED-photo sensor pair 7
92 is shown optically coupled via window 790, and LED-photo sensor pair 791 is shown closed by encoder 793. The width of each slot (window) is half the spacing between slots. For each LED-photo sensor pair,
A narrow slit is provided to improve resolution. LED-photo sensor pair 791 and 792
The relationship between slot-to-slot angle
A relationship separated by an angle representing 25%, i.e. 1/
This is a relationship called a quadrature.
エンコーダ793が右回りに回転させられた場
合、対791が閉鎖状態になる時点においては対
792は非閉鎖状態になるが、もし左回りに回転
されるならば、その反対もまた真となる、即ち、
792が閉鎖状態となる時対791は非閉鎖状態
となる。各窓部の各縁部に対する2つのLED―
フオトセンサ対間には、このような明確な関係が
存在する。このように、信号はマイクロプロセツ
サ16に対して送られ、つまみ10の回転方向お
よびステツプを表示する。 If encoder 793 is rotated clockwise, pair 792 will be in the unclosed condition at the time pair 791 is in the closed condition, but if encoder 793 is rotated counterclockwise, the opposite is also true. That is,
When 792 is in the closed state, 791 is in the non-closed state. Two LEDs for each edge of each window -
Such a clear relationship exists between pairs of photo sensors. Thus, a signal is sent to the microprocessor 16 indicating the direction and step of rotation of the knob 10.
光学的に結合された対791と792からの信
号は、コンパレータ720と721に対して与え
られる。制御ロジツク722を介して、つまみ1
0の回転方向およびステツプの双方がマイクロプ
ロセツサに対して与えられる。出力DIR724に
おける信号は、マイクロプロセツサ16が回転方
向を計算することを可能にし、出力STEP725
における信号は、ステツプの決定を可能にする。
このような構成の利点は、つまみ10の絶対位置
は重要ではないことである。マイクロプロセツサ
16が調整つまみ移動中の信号を受取つていると
きにのみ、つまみ10の位置が意味をもつ。 Signals from optically coupled pairs 791 and 792 are provided to comparators 720 and 721. Through control logic 722, knob 1
Both the direction of rotation and the step of 0 are presented to the microprocessor. The signal at output DIR 724 allows microprocessor 16 to calculate the direction of rotation and output STEP 725.
The signal at allows the step to be determined.
The advantage of such an arrangement is that the absolute position of the knob 10 is not critical. The position of knob 10 is significant only when microprocessor 16 receives a signal that the adjustment knob is moving.
第16図に示すように、方向信号724とステ
ツプ信号725がチツプ732の入力ゲートに送
られる。チツプ732は制御ロジツク734を介
して使用可能状態にされる。ボタン2〜5からの
入力は、方向信号724およびステツプ信号72
5と組合わされて、バスAD0乃至AD7を介し
て出力され、RAMメモリに方向および警報限界
の補正量を与える。 As shown in FIG. 16, a direction signal 724 and a step signal 725 are sent to the input gates of chip 732. Chip 732 is enabled via control logic 734. Inputs from buttons 2-5 include direction signal 724 and step signal 72.
5 is output via buses AD0 to AD7 to provide direction and alarm limit correction amounts to the RAM memory.
第17図に、LED表示回路を示す。データ回
線OD0乃至OD7に存在する桁選択データが、
表示選択DSPSEL717により使用可能状態と
なるラツチ701に入る。このデータはドライバ
702とドライバ711に出力されて、数値桁選
択信号SEL0乃至SEL7を得る。信号SEL0乃至
SEL5(705〜710)は、7セグメント
LED10進数の数値デイスプレイ794〜799
を使用可能状態にする。 FIG. 17 shows an LED display circuit. The digit selection data present on data lines OD0 to OD7 is
Display selection DSPSEL 717 enters latch 701 which is enabled. This data is output to driver 702 and driver 711 to obtain numerical digit selection signals SEL0 to SEL7. Signal SEL0~
SEL5 (705-710) is 7 segments
LED decimal numeric display 794-799
make it available for use.
数値デイスプレイ794〜799に表示される
べき数値を表すデータは、表示桁DSPDIG718
によりエネーブルにされるラツチ703に入る。
ラツチ703の出力は、ドライバ704と714
に入力される。ドライバ704と714のBIT0
乃至BIT7の出力は、個々に選択された標準的な
7セグメントのLEDデイスプレイの各セグメン
トをONに切換え、現在の酸素飽和度レベルある
いは限界値の1つの10進数、または現在のパルス
速度のレベルあるいは限界値を表示する。他の桁
も、順番に同様の方法で表示される。 The data representing the numerical values to be displayed on the numerical displays 794 to 799 is displayed in the display digit DSPDIG718.
latch 703 is entered, which is enabled by .
The output of latch 703 is connected to drivers 704 and 714.
is input. BIT0 of drivers 704 and 714
The BIT7 output switches ON each individually selected segment of a standard 7-segment LED display and displays either the current oxygen saturation level or a single decimal value of the limit value, or the current pulse rate level or Display limit values. Other digits are displayed in a similar manner in sequence.
SEL7(715)およびSEL6(716)は、
各々LEDチツプ712,713のチツプ毎に8
つのLEDを作動させる。発光するチツプ毎の
LEDの数は、ビツト0乃至ビツト7によつて決
定される。前述の如く、発光LEDの数はパルス
の強度に比例し、デイスプレイの閃光(点滅)速
度は心臓の鼓動速度と同期する。 SEL7 (715) and SEL6 (716) are
8 for each LED chip 712, 713 chip
Activate two LEDs. Each chip that emits light
The number of LEDs is determined by bits 0 through 7. As mentioned above, the number of emitting LEDs is proportional to the intensity of the pulse, and the flash rate of the display is synchronized with the heartbeat rate.
最後に、第18図にスピーカ15の音響出力の
制御回路を示す。電圧レベルVVOL378およ
びVBEEP604(第10図参照)は、所望の音
量および所望のピツチとそれぞれ対応する。信号
VBEEP604が、タイマ740およびトランジ
スタ743からコネクタ741を経てスピーカ1
5に送られる結果、変調されたピツチおよびトー
ンの繰返しが行われる。信号VVOL378が、
トランジスタ742およびコネクタ741を経て
スピーカ15まで送られて音量を変調する。 Finally, FIG. 18 shows a control circuit for controlling the sound output of the speaker 15. Voltage levels VVOL 378 and VBEEP 604 (see FIG. 10) correspond to the desired volume and pitch, respectively. signal
VBEEP 604 is transmitted from timer 740 and transistor 743 to speaker 1 via connector 741.
5 results in a repetition of the modulated pitch and tone. The signal VVOL378 is
The signal is sent to the speaker 15 via a transistor 742 and a connector 741 to modulate the volume.
動作の方法は、任意の2つの時点における2つ
の異なる波長(赤色光および赤外線)に対する組
織の光透過量の測定を含む。ただし、2つの時点
は、1つのパルス(脈)全体に比べて非常に短い
時間に過ぎない。人間の肉体内の血液のパルス
(脈)波形が、デイジタル的にプロツトされる。
流入する動脈血による光の透過量の変化を考察す
ることによつて、測定が行われる。
The method of operation involves measuring the amount of light transmission through tissue for two different wavelengths (red light and infrared light) at any two points in time. However, the two time points are only a very short time period compared to one entire pulse. The pulse waveform of blood within the human body is digitally plotted.
Measurements are made by considering changes in the amount of light transmitted by inflowing arterial blood.
この光透過量について言えば、血液が流入する
際に光吸収量が増大する。その結果、光検出器、
即ち、フオトセンサ38は少ない光量を検出す
る。従つて、フオトセンサにおいて受光した光量
の低下は脈動成分を示す。 Regarding the amount of light transmitted, the amount of light absorbed increases when blood flows in. As a result, the photodetector,
That is, the photo sensor 38 detects a small amount of light. Therefore, a decrease in the amount of light received by the photo sensor indicates a pulsating component.
周囲の光透過量(信号の約99%)を記号で表
し、パルス(脈)による透過量の変化をΔで表
すと、肉質における不変部分に対する光透過量の
変化分を表すための関係式は下式により表され
る。即ち、
ΔI/I∞ΔM (1)
ここに、ΔMはパルスの持続期間中の肉質内の
物質における変化量である。 If the amount of light transmission in the surrounding area (approximately 99% of the signal) is represented by a symbol, and the change in transmission amount due to pulses is represented by Δ, then the relational expression to express the change in the amount of light transmission with respect to the unchanged part of the flesh is as follows. It is expressed by the following formula. That is: ΔI/I∞ΔM (1) where ΔM is the change in substance within the flesh during the duration of the pulse.
等式にするために定数を挿入すると下式を得
る。即ち、
ΔI/I=KΔM (2)
ここに、Kは比例定数である。 Inserting a constant to make it equal, we get the following formula. That is, ΔI/I=KΔM (2) where K is a proportionality constant.
質量における変化量は(その光学的吸収量が組
織よりも大きい)血液からなること、またこの血
液が2つの形態のヘモグロビン、即ち、酸化ヘモ
グロビン(付随酸素を含むヘモグロビン)および
還元ヘモグロビン(酸素を含まないヘモグロビ
ン)を含むことを知れば、上式は下記の如く2つ
の変化成分についての式に拡張することができ
る。即ち、
ΔI/I=KAΔMA+KBΔMB (3)
ここに、KAは酸化ヘモグロビンに対する定数、
ΔMAは酸化ヘモグロビンの流入による変化量で
あり、KBは還元ヘモグロビンに対する定数、
ΔMBは還元ヘモグロビンにおける変化量である。 The change in mass is due to the fact that blood (whose optical absorption is greater than tissue) consists of two forms of hemoglobin: oxyhemoglobin (hemoglobin with associated oxygen) and deoxyhemoglobin (hemoglobin with associated oxygen). The above equation can be extended to the equation for two variable components as shown below. That is, ΔI/I=K A ΔM A +K B ΔM B (3) Here, K A is a constant for oxidized hemoglobin,
ΔM A is the amount of change due to the influx of oxygenated hemoglobin, K B is the constant for deoxyhemoglobin,
ΔM B is the amount of change in reduced hemoglobin.
2つの異なる波長において検査を実行中である
ことを想起されたい。この場合、上記の関係は各
波長における適用可能な定数を含むように拡張す
ることができる。従つて、
ΔI/I|〓1=KA1ΔMA+KH1ΔMB (4a)
ΔI/I|〓1=KA2ΔMA+KB2ΔMB (4b)
但し、KA1およびKB1は第1の波長λ1(例えば、
赤の波長)におけるそれぞれ酸化ヘモグロビンお
よび還元ヘモグロビンの定数であり、KA2および
KB2は第2の波長λ2における定数である。 Recall that we are performing tests at two different wavelengths. In this case, the above relationship can be extended to include the applicable constants at each wavelength. Therefore , ΔI / I | _ _ _ _ _ _ wavelength λ1 (e.g.
are the constants of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin at red wavelength), K A2 and
K B2 is a constant at the second wavelength λ2.
KXYなる形式をとる各定数は、ある特定の色の
全光吸収量に対する光吸収量の変化と脈動する流
れによる物質の変化との関係に関する定数である
ことが判る。 It can be seen that each constant in the form K
全へモグロビン量に対する酸化ヘモグロビンの
割合S(飽和度)を知れば、下記を知る。即ち、
ΔMA=SΔM (5a)
ΔMB=(1−S)ΔM (5b)
但し、
ΔM=ΔMA+ΔMB (6)
ここに、Sは酸化ヘモグロビンの飽和度であ
り、(1−S)は還元ヘモグロビンの割合である。
これを前式に代入すると、下記の結果を得る。即
ち、
ΔI/I|〓1=KA1SΔM+KB1(1−S)ΔM (6a)
ΔI/I|〓2=KA2SΔM+KB2(1−S)ΔM (6b)
上記の式から、1つの飽和度が決定されること
が判り、血液の環流(ΔM)に対する解は自明で
ある。 If we know the ratio S (saturation degree) of oxidized hemoglobin to the total amount of hemoglobin, we will know the following. That is, ΔM A = SΔM (5a) ΔM B = (1-S) ΔM (5b) However, ΔM = ΔM A + ΔM B (6) Here, S is the saturation degree of oxidized hemoglobin, and (1-S) is the percentage of reduced hemoglobin.
Substituting this into the previous equation gives the following result. That is, ΔI/I|〓 1 =K A1 SΔM+K B1 (1-S)ΔM (6a) ΔI/I|〓 2 =K A2 SΔM+K B2 (1-S)ΔM (6b) From the above equation, one saturation The solution for blood perfusion (ΔM) is trivial.
この際、突然ではあるが、2つの異なる波長に
おける光の透過量と関連する比率を定義する。こ
の比率を定義することで、対数的な比例性による
計算が不要であることが判るであろう。特に、波
長λ1と波長λ2における透過光量間の比率を次の
ように定義する。 At this time, a ratio related to the amount of light transmitted at two different wavelengths is suddenly defined. By defining this ratio, it will be seen that calculations based on logarithmic proportionality are not necessary. In particular, the ratio between the amount of transmitted light at wavelength λ1 and wavelength λ2 is defined as follows.
R=ΔI/I|〓1/ΔI/I|〓2 (7)
各波長λ1とλ2における光の全透過量に対する
光の吸収量の変化を表す式(6a)と(6b)を代
入すれば、下式を得る。即ち、
R=KA1S+KB1−SKB1/KA2S+KB2−SKB2 (8)
同様に、Sについて解けば下式を得る。即ち、
S=KB1−RKB2/R(KA2−KB2)−(KA1−KB1) (9)
このように、比率Rと飽和度Sの双方に対し
て、ある関係が存在することが判る。 R=ΔI/I|〓 1 /ΔI/I|〓 2 (7) By substituting equations (6a) and (6b) that express the change in the amount of light absorption with respect to the total amount of light transmission at each wavelength λ1 and λ2, we get , we get the following formula. That is, R=K A1 S+K B1 −SK B1 /K A2 S+K B2 −SK B2 (8) Similarly, by solving for S, the following equation is obtained. That is, S=K B1 −RK B2 /R(K A2 −K B2 )−(K A1 −K B1 ) (9) In this way, a certain relationship exists for both the ratio R and the degree of saturation S. I understand that.
医学の当業者には判るように、光吸収方式によ
り電気的に決定される飽和度を求める数値を実験
室の試験でも求めることが可能である。実際、多
数の実験プロトコルないし試験がある。この場
合、全ての計器の較正のための手順は直ちに明ら
かになる。 As will be appreciated by those skilled in the medical sciences, laboratory tests can also be used to determine saturation values determined electrically by light absorption methods. In fact, there are numerous experimental protocols or tests. In this case, the procedure for the calibration of all instruments is immediately obvious.
詳述するに、異なる酸素飽和度S1,S2,S3,S4
を持つ個体から実験的に動脈の酸素飽和度を得る
ことにより、特定の比率R1,R2,R3,R4を測定
することができる。これらの比率R1を信頼性を
以て得るため、特に本例における信頼性の高い測
定結果の確保に関する装置の部分において、本計
器自体を用いる。その後で、酸化ヘモグロビンお
よび還元ヘモグロビンの双方に対する係数につい
ての最初の想定を行うことができるのである。 In detail, different oxygen saturations S 1 , S 2 , S 3 , S 4
Specific ratios R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 can be determined by experimentally obtaining arterial oxygen saturation from individuals with . In order to obtain these ratios R 1 reliably, the instrument itself is used, especially in the part of the apparatus concerned with ensuring reliable measurement results in this example. Initial assumptions can then be made about the coefficients for both oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin.
前述の係数の1つKA1をとれば、この定数は2
つの個々の成分に分解することができる。第1
に、1つの成分は前に決定した値から得られ、こ
れをCA1で表わす。第2に、計器ごとに、この定
数は変える必要がある。この変化は、観察の諸条
件、個々の計器の電子部分等によるものである。
この値は、ΔCA1と表わすことができる。前述の
式における4つの定数の各々も同様に同じ方法で
拡張することができる。 If we take one of the coefficients mentioned above, K A1 , this constant becomes 2
It can be broken down into two individual components. 1st
Then, one component is obtained from the previously determined value and is denoted by C A1 . Second, this constant needs to vary from instrument to instrument. This variation is due to observation conditions, electronic parts of individual instruments, etc.
This value can be expressed as ΔC A1 . Each of the four constants in the above equation can be expanded in the same way as well.
(CA2+ΔCA2)(S1R1)+
(CB2+ΔCB2)(R1−S1R1)
=(CA1+ΔCA1)(S1)+
(CB1+ΔCB1)(1−S1) (10)
ここに、iは少なくとも4つの測定された飽和
度および透過率と関連する指数である(i=1,
2,3,4,…)。 (C A2 + ΔC A2 ) (S 1 R 1 ) + (C B2 + ΔC B2 ) (R 1 − S 1 R 1 ) = (C A1 + ΔC A1 ) (S 1 ) + (C B1 + ΔC B1 ) (1−S 1 ) (10) where i is an index associated with at least four measured saturations and transmittances (i=1,
2, 3, 4,…).
数学および計器の計算に習熟する者には、4つ
の独立する飽和度を用いることを前提とすれば、
全ての状態におけるΔCの量および波長について
同時に解を求めることができることが判るであろ
う。従つて、1組の定数が得られ、この定数の組
はSの全ての値について個々に作られた計器をプ
ログラミングするのに使用することができる。 For those skilled in mathematics and instrumental calculations, assuming the use of four independent saturation levels,
It will be seen that it is possible to solve for the quantity and wavelength of ΔC in all states simultaneously. Thus, a set of constants is obtained, which can be used to program the instrument made individually for all values of S.
前述の関係は、別の方法で決定することができ
る。S(ヘモグロビンの酸素飽和度)に対するR
(透過比率)の関係を簡単なカーブにフイツテイ
ングすることができることを発見した。特に、少
なくとも人間に対しては、Rに対するSの一定で
予測可能なカーブを得ることができる。この関係
をルツクアツプ・テーブルにおいて用いることに
より、患者の飽和度を迅速に計算することができ
る。 The aforementioned relationships can be determined in other ways. R for S (oxygen saturation of hemoglobin)
We discovered that the relationship between (transmission ratio) can be fitted into a simple curve. In particular, a constant and predictable curve of S versus R can be obtained, at least for humans. By using this relationship in a lookup table, patient saturation can be quickly calculated.
本装置においては、従来技術の場合とは異な
り、等圧(isobestic)の波長の光源を用いず、
装置が対数計算(数式7参照)を必要としないこ
とに注目されたい。 Unlike the prior art, this device does not use a light source with an isobaric wavelength;
Note that the device does not require logarithmic calculations (see Equation 7).
上述のパルス(脈)オキシメータ即ち血量計
が、典型的に人間の指において使用されることを
目的としていることが判るであろう。しかし本パ
ルスオキシメータは、皮膚のどこにおいても同様
に良好に動作することを知るべきである。本発明
の非常に小さな局部的なセンサの理想的な望まし
い用途は、分娩中の子供の頭皮である。脳性小児
麻痺をもたらす分娩中の酸素の欠乏状態の回避が
考えられる。同様に、他の皮膚上の場所、例えば
鼻中隔でもよい。 It will be appreciated that the pulse oximeter or hemometer described above is typically intended for use on a human finger. However, it should be noted that this pulse oximeter works equally well anywhere on the skin. The ideal desired application for the very small localized sensor of the present invention is on the scalp of a child during childbirth. One possibility is to avoid the oxygen deprivation conditions during childbirth that lead to cerebral palsy. Similarly, other skin locations may be used, such as the nasal septum.
患者のパルスをノイズおよび運動人工物(アー
テイフアクト)から「インテリジエントに」分離
するため、予期されるパルス特性を記憶し、電圧
パルス波形と比較する方法が用いられる。この方
法は、5つの「ベクトル」即ちパラメータのリス
トを必要とする。これらのパラメータは、ΔI〓1,
I〓1,ΔI〓2,I〓2およびパルス速度(脈拍数)であ
り、第19図のメモリ400において概略が示さ
れている。これらのパラメータは、16ビツトの2
進演算に適するスケーリングによる前述の透過率
のパラメータと同じであることを留意されたい。
To "intelligently" separate patient pulses from noise and motion artifacts, a method is used that stores expected pulse characteristics and compares them to the voltage pulse waveform. This method requires a list of five "vectors" or parameters. These parameters are ΔI〓 1 ,
I〓 1 , ΔI〓 2 , I〓 2 and pulse rate (pulse rate), which are schematically shown in the memory 400 of FIG. These parameters are 16-bit 2
Note that it is the same as the transmittance parameter described above with scaling appropriate for the base operation.
各パラメータに対する1組の履歴値が、
RAM、即ち履歴リストに格納される。これらリ
ストの各々は本例においては5要素の長さである
が、必要に応じて短縮もしくは拡張が可能であ
る。この履歴リストは、RAMに格納される試験
中の現在のパラメータと比較すべき基準として用
いる。この比較により、1組の差が得られ、それ
らは、差のコードとして符号化された形態で同様
に格納される。また各パラメータと関連して、
「信頼度」コードがあり、これは要するに以下に
述べるように現在の各パラメータに対する許容な
いし公差のレベルである。 One set of historical values for each parameter is
Stored in RAM, ie, history list. Each of these lists is five elements long in this example, but can be shortened or expanded as needed. This history list is used as a reference against which to compare the current parameters under test stored in RAM. This comparison results in a set of differences, which are also stored in encoded form as difference codes. Also, in relation to each parameter,
There is a "confidence" code, which is essentially the level of tolerance for each parameter at present, as described below.
信頼度検査における最初のステツプは、現在の
パラメータを格納し、次いでこれらパラメータの
値と履歴リストに格納された値とを比較すること
である。この履歴リストの内容は、おそらく前の
良好なパルス(脈)のパラメータで構成される。
始動時には、これらパルスの諸パラメータに任意
の初期値をロードし、広範囲のデータを許容する
低い信頼度のコードと対応づけられる。ここで
は、光の全透過量I〓1のパラメータが、メモリ4
02に格納された状態が図示されている。 The first step in the reliability check is to store the current parameters and then compare the values of these parameters with the values stored in the history list. The contents of this history list probably consist of the parameters of previous good pulses.
At startup, the parameters of these pulses are loaded with arbitrary initial values and associated with low reliability codes that allow a wide range of data. Here, the parameter of the total amount of light transmission I〓 1 is the memory 4
02 is shown.
一旦差のコードが計算されてメモリ403に置
かれると、差のコードはメモリ404に格納され
た対応する信頼度コードと比較される。差のコー
ドと同じ範囲を有するこれらの信頼度コードは、
受け入れられると考えられる履歴に現在のパラメ
ータがどれだけ近いかについての記述である。差
のコードおよび信頼度のコードの双方は、0のコ
ードが0〜12%の差即ち公差を表わし、1が13〜
25%を、2が26〜37%などから100%不一致を表
わす8のコードまでというようなやり方で符号化
されている。 Once the difference code is calculated and placed in memory 403, the difference code is compared with the corresponding confidence code stored in memory 404. These reliability codes, which have the same range as the difference codes, are
A description of how close the current parameters are to the history that is considered acceptable. Both the difference code and the reliability code are such that a code of 0 represents a difference or tolerance of 0 to 12%, and a code of 1 represents a difference or tolerance of 13 to 12%.
The 25% is coded in such a way that 2 represents 26-37% and so on up to a code of 8 representing 100% disagreement.
この差に関するこのようなコードの意味すると
ころは、履歴パラメータに対する現在のパラメー
タの単に比率であり、前記信頼度コードに関して
は、このパラメータに対する公差を表わすことで
ある。 The meaning of such a code with respect to this difference is simply the ratio of the current parameter to the historical parameter, and with respect to the reliability code it represents the tolerance to this parameter.
一旦信頼度コードが各パラメータについて計算
されると、これらコードはレジスタ405におい
て加算されて、一連のパラメータに対する信頼度
評価点を生成する。それから、この全評価点が、
閾値即ち受け入れ可能な最大評価点と比較され
る。留意すべきことは、低い評価点は期待値とよ
く一致していることを表わすと共に、データ受入
を可能にするエネーブル407を付勢するという
ことである。 Once reliability codes are calculated for each parameter, these codes are summed in register 405 to generate a reliability score for the set of parameters. Then, all these evaluation points are
It is compared to a threshold or maximum acceptable score. Note that a low score indicates good agreement with expectations and activates enable 407 to enable data acceptance.
もし、全体の信頼度評価点が閾値以下である場
合には、プログラムは現在のパルス(脈)が確か
に良好なパルスであるとし、信頼度コードを更新
する分岐路をとり、パルスの処理のプロセスに入
る。もしこの信頼度コードが前記閾値よりも高け
れば、全てのデータは排除される。 If the overall reliability evaluation score is less than the threshold, the program assumes that the current pulse is indeed a good pulse, takes a branch to update the reliability code, and continues processing the pulse. Get into the process. If this reliability code is higher than the threshold, all data are rejected.
信頼度コードは、各パラメータに対する差のコ
ードを信頼度コードと比較することにより個々に
調整される。もし差のコードの方が小さければ、
信頼度コードは1カウントだけ減算され、次のテ
ストに対する更に高い信頼度レベルを表わす。差
のコードの方が大きい場合(全体としては満足で
きるものであるにもかかわらず、そのパラメータ
自体は公差内に入つていない場合)、その信頼度
コードを増分して、信頼度レベルが低下したこと
を表わす。もしパルスが良好でありその結果信頼
度コードが良好なパルスに対して迅速に収束する
ならば、この増減の過程は2回反復される。 The reliability code is adjusted individually by comparing the difference code for each parameter to the reliability code. If the difference code is smaller,
The confidence code is decremented by one count to represent a higher confidence level for the next test. If the difference code is larger (the parameter itself is not within tolerance even though the overall result is satisfactory), the confidence level is decreased by incrementing its confidence code. represents what has been done. If the pulse is good so that the reliability code converges quickly for the good pulse, this process of increasing and decreasing is repeated twice.
評価点が受け入れられなかつた場合は、パラメ
ータが運動により生じた人工物のために範囲外に
出てしまいやすいパルス期間を除いて、プログラ
ムは全てのパラメータを再び検査する。再検査に
おいても依然として良好でなければ、次のテスト
に備えて信頼度レベルを若干低下させるために信
頼度コードを前述の如く再調整する。 If the score is not acceptable, the program checks all parameters again, except during pulse periods where parameters are likely to be out of range due to artifacts caused by motion. If the retest is still not good, the reliability code is readjusted as described above to slightly lower the reliability level in preparation for the next test.
次いで、プログラムは次の処理に移つてパルス
を排除する前に、これらの更新された信頼度コー
ドについて1回の最終検査を行なう。最終検査を
する理由は、次のパルスに適用される信頼度コー
ドは、現在のパルスが受け入れウインドの僅か外
側にあるような場合に対しても適用されるからで
ある。この手法は、パルスが変化する状況下にお
いて良好な応答を提供するものである。 The program then performs one final check on these updated reliability codes before moving on and rejecting the pulses. The reason for the final check is that the confidence code applied to the next pulse is applied even if the current pulse is slightly outside the acceptance window. This approach provides good response under varying pulse conditions.
以上の記述は、生理的状態に基づく信号に対す
るインテリジエントなプロセツサを提供するた
め、オキシメータにおいて用いられる信頼度コー
ドの処理についてざつと概略を述べたものであ
る。さらに詳細な記述が、末尾のコンピユータ・
プログラムに記述されている。 The above description provides a rough overview of the processing of reliability codes used in oximeters to provide an intelligent processor for signals based on physiological conditions. A more detailed description can be found in the computer section at the end.
written in the program.
本文に開示したプロセスが、測定結果を表示す
るまでの全体のプロセスにおける中間的なステツ
プであることを理解されよう。 It will be appreciated that the process disclosed herein is an intermediate step in the overall process of displaying measurement results.
更に、人間の被検体における計器の較正を決定
する目的のために、高レベルの信頼度を以て測定
値R1を決定する手法は、本文で述べたように計
器自体を用いて較正パラメータを決定できるとい
うことが理解されよう。 Furthermore, for the purpose of determining the calibration of an instrument in human subjects, a method for determining the measured value R1 with a high level of confidence can determine the calibration parameters using the instrument itself, as described in the text. That will be understood.
要約すれば、本発明のパルスオキシメータ・モ
ニタは、種々の視覚的および音響的形態で、立会
いの医師に対し広範囲の重要な情報を提供するこ
とが判るであろう。以上は本発明の好適な実施例
の完全な開示を行なうものであるが、種々の変更
例、代替構造および均等物が本発明の精神および
範囲を逸脱することなく可能である。例えば、気
管支肺の形成異常および後水晶体線維増殖症を防
止するため、新生児に関わる用途においては、高
い酸素飽和度限界値が必要とされる。高い酸素飽
和度に対する警報限界を付加することは、充分に
本発明の範囲内に含まれる。従つて、本文におけ
る以上の記述および図示は、本発明の範囲を限定
するものと見做すべきではなく、本発明は頭書の
特許請求の範囲によつて規定されるものである。
以下はコンピユータプログラムである。 In summary, it will be appreciated that the pulse oximeter monitor of the present invention provides a wide range of important information to the attending physician in a variety of visual and acoustic formats. Although the foregoing provides a complete disclosure of the preferred embodiments of the invention, various modifications, alternative constructions, and equivalents are possible without departing from the spirit and scope of the invention. For example, high oxygen saturation limits are required in neonatal applications to prevent bronchopulmonary dysplasia and retrolental fibroplasia. Adding a warning limit for high oxygen saturation is well within the scope of this invention. Accordingly, the foregoing description and illustrations in the text should not be construed as limiting the scope of the invention, which is instead defined by the following claims.
Below is a computer program.
第1図は計器のハウジングおよび患者の指に対
するセンサの接続状態を示す本発明の計器を示す
斜視図、第2図は本発明の回路を示す全体回路
図、第3図はマイクロプロセツサ付近における回
路図、第4図は本発明の読出し専用メモリ即ち
ROM付近を示す回路図、第5図は本発明の
RAM付近を示す回路図、第6図はメモリの選択
を示す回路図、第7図は入出力の選択を示す回路
図、第8図は本発明のカウンタを示す回路図、第
9図は12ビツトのデイジタル/アナログ変換が行
われるコンパレータ回路を示す回路図、第10図
は本発明のサンプル保持回路を示す回路図、第1
1図は本発明のオフセツト増幅器回路を示す回路
図、第12図は本発明の検出器を示す回路図、第
13図は発光ダイオードを付勢する出力を有する
クロツク回路の詳細図、第14図は検出器付近の
点においてダイオードを付勢してこれらを切換え
るための回路の詳細図、第15図は光学的に結合
された調整つまみの作用を示す回路図、第16図
は本発明の制御ボタン回路の回路図、第17図は
LED出力回路の回路図、第18図は音響出力回
路の回路図、第19図は計器出力を生じる数値処
理ステツプのブロツクの論理図である。
1……数値デイスプレイ、2〜5……回路選択
ボタン、6〜9……警報状態表示灯、10……制
御つまみ、11……同期状態表示灯、12……デ
イジタル指示メータ、13……電源スイツチ、1
4……指、15……スピーカ、16……マイクロ
プロセツサ、17……バス、18……ROM、1
9……RAM、20……LEDデイスプレイ、21
……選択ラツチ、22……数値表示ラツチ、24
……ゲート回路、26……ハウジング、27……
リード線、28……患者、29……検出器、30
……発光ダイオード、31……増幅器、32……
発光ダイオード、33……増幅器、36……バリ
ア、38……フオトセンサ、40……前置増幅
器、41,42……増幅器、43,44……位相
検出器、45,46……低域通過フイルタ、4
7,48……オフセツト増幅器、50……マルチ
プレクサ、52……コンパレータ、54……デイ
ジタル/アナログ・コンバータ、57……サンプ
ル保持回路、60,61……電圧出力、70……
クロツク回路、100……マイクロプロセツサ、
102……クロツク、103……アドレス・バ
ス、104……クリスタル、106〜108……
ROM、115……出力データ・バス、120,
121……RAM、127,128……バス、1
29,130……ポート、172……カウンタ、
173……2進カウンタ、194……クロツク分
周器、201……増幅器、305……コネクタ、
307,309……トランジスタ、360,36
2……ラツチ、370……ラツチ、371……電
圧コンバータ、372,374……アナログ・ス
イツチ、378……増幅器、601〜604……
増幅器、701……ラツチ、702,711……
ドライバ、703……ラツチ、704,714…
…ドライバ、712,713……LEDチツプ、
722……制御ロジツク、724……出力DIR、
740……タイマ、741……コネクタ、74
2,743……トランジスタ、790……スロツ
ト、791,792……LED―フオトセンサ対、
793……エンコーダ、794〜799……数
値。
FIG. 1 is a perspective view of the instrument of the present invention showing the housing of the instrument and the state of connection of the sensor to the patient's finger; FIG. 2 is an overall circuit diagram showing the circuit of the present invention; and FIG. The circuit diagram, FIG. 4, shows the read-only memory of the invention, namely
A circuit diagram showing the vicinity of the ROM, FIG. 5, is a circuit diagram of the present invention.
A circuit diagram showing the vicinity of RAM, Fig. 6 is a circuit diagram showing memory selection, Fig. 7 is a circuit diagram showing input/output selection, Fig. 8 is a circuit diagram showing the counter of the present invention, and Fig. 9 is a circuit diagram showing 12 FIG. 10 is a circuit diagram showing a comparator circuit in which bit digital/analog conversion is performed. FIG. 10 is a circuit diagram showing a sample holding circuit of the present invention.
1 is a circuit diagram showing an offset amplifier circuit according to the invention, FIG. 12 is a circuit diagram showing a detector according to the invention, FIG. 13 is a detailed diagram of a clock circuit with an output for energizing a light emitting diode, and FIG. 14 15 is a detailed diagram of the circuit for energizing and switching the diodes at a point near the detector; FIG. 15 is a circuit diagram showing the action of an optically coupled adjustment knob; FIG. 16 is a control of the invention. The circuit diagram of the button circuit, Figure 17, is
FIG. 18 is a circuit diagram of the LED output circuit, FIG. 18 is a circuit diagram of the audio output circuit, and FIG. 19 is a logic diagram of the blocks of numerical processing steps that produce the meter output. 1...Numeric display, 2-5...Circuit selection button, 6-9...Alarm status indicator light, 10...Control knob, 11...Synchronization status indicator light, 12...Digital indicator meter, 13...Power supply switch, 1
4...Finger, 15...Speaker, 16...Microprocessor, 17...Bus, 18...ROM, 1
9...RAM, 20...LED display, 21
...Selection latch, 22...Numerical display latch, 24
...Gate circuit, 26...Housing, 27...
Lead wire, 28...patient, 29...detector, 30
...Light emitting diode, 31...Amplifier, 32...
Light emitting diode, 33...Amplifier, 36...Barrier, 38...Photo sensor, 40...Preamplifier, 41, 42...Amplifier, 43, 44...Phase detector, 45, 46...Low pass filter ,4
7, 48...Offset amplifier, 50...Multiplexer, 52...Comparator, 54...Digital/analog converter, 57...Sample holding circuit, 60, 61...Voltage output, 70...
Clock circuit, 100... microprocessor,
102...Clock, 103...Address bus, 104...Crystal, 106-108...
ROM, 115...Output data bus, 120,
121...RAM, 127,128...Bus, 1
29,130...port, 172...counter,
173...Binary counter, 194...Clock frequency divider, 201...Amplifier, 305...Connector,
307,309...transistor, 360,36
2...Latch, 370...Latch, 371...Voltage converter, 372, 374...Analog switch, 378...Amplifier, 601-604...
Amplifier, 701... Latch, 702, 711...
Driver, 703...Latch, 704, 714...
...Driver, 712,713...LED chip,
722...Control logic, 724...Output DIR,
740...Timer, 741...Connector, 74
2,743...transistor, 790...slot, 791,792...LED-photo sensor pair,
793...Encoder, 794-799...Numeric value.
Claims (1)
液のパルス速度および酸素飽和度を測定するオキ
シメータ装置において、 第1および第2の波長でそれぞれ発光する第1
および第2の光源と、 光センサとを具備し、 前記光源と前記光センサ間の前記組織を通過す
る光の経路を定めるべく前記組織に対しアドレス
されるよう適合される前記光源および光センサ
と、 前記第1および第2の各波長での前記光センサ
によつて受け取られた光に対応する信号を検出
し、動脈血流の脈動特性に対応する脈動信号を前
記信号から取り出すと共に、血液の酸素飽和度に
対応する信号を生成する手段と、そして 音響トーン信号の発生を制御するための前記脈
動信号に対応する手段および、酸素飽和度を用い
て前記音響信号のトーン周波数を連続的に変化さ
せるための前記酸素飽和度信号に対応する手段を
備える間欠的な前記音響トーン信号の生成手段と
から構成されるオキシメータ装置。 2 前記音響信号のトーン周波数を変化させる前
記手段は、酸素飽和度の減少と共に前記トーン周
波数を減少させる手段である特許請求の範囲第1
項記載の装置。 3 光のアレイと、 前記光を点滅させるために前記検出手段から前
記脈動信号を受信するよう結合された手段と、 前記脈動信号の強さと関連して点滅される前記
光の数を変化する回路手段とをさらに備える特許
請求の範囲第1項記載の装置。[Scope of Claims] 1. In an oximeter device that measures the pulse rate and oxygen saturation of blood by absorption of irradiated light passing through living tissue, a first oximeter that emits light at first and second wavelengths, respectively;
and a second light source, and a light sensor, the light source and the light sensor being adapted to be addressed to the tissue to determine the path of light through the tissue between the light source and the light sensor. , detecting a signal corresponding to light received by the optical sensor at each of the first and second wavelengths, and deriving from the signal a pulsatile signal corresponding to a pulsating characteristic of arterial blood flow; means for generating a signal corresponding to oxygen saturation; and means responsive to said pulsating signal for controlling generation of an acoustic tone signal; and means for continuously varying the tone frequency of said acoustic signal using oxygen saturation. means for generating an intermittent acoustic tone signal, comprising means corresponding to the oxygen saturation signal for generating an intermittent acoustic tone signal. 2. The means for changing the tone frequency of the acoustic signal is a means for decreasing the tone frequency with decreasing oxygen saturation.
Apparatus described in section. 3. an array of lights; means coupled to receive the pulsating signal from the detection means for flashing the lights; and circuitry for varying the number of lights flashed in relation to the strength of the pulsating signal. 2. The apparatus of claim 1, further comprising means.
Applications Claiming Priority (3)
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Families Citing this family (8)
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1983
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Also Published As
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