パルスオキシメトリおよびパルスオキシメータ
【課題】測定される透過光の脈動波形について、その山谷の判定をすることなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の改善に寄与することができるパルスオキシメトリおよびパルスオキシメータを提供する。
【解決手段】発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、算出された傾斜値にもとづいてＳaＯ2を計算し、所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求めることによって、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とするパルスオキシメトリ。
【解決手段】発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、算出された傾斜値にもとづいてＳaＯ2を計算し、所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求めることによって、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とするパルスオキシメトリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈拍による組織内動脈血の血液量変動を利用することにより、動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）を連続的無侵襲的に測定するためのパルスオキシメトリおよびこれを実施するパルスオキシメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パルスオキシメトリと呼ばれる手法では、動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）を求める場合において、次のような手順が一般的に使用されている。
（１）複数の波長により組織透過光を連続測定する。
（２）測定される組織透過光の脈動の山と谷とを判定し、それぞれの透過光をＬ＋ΔＬ，
Ｌとする。
（３）ΔＡ≡log［（Ｌ＋ΔＬ）／Ｌ］≒ΔＬ／Ｌを求める。
（４）Φij≡ΔＡi／ΔＡjを求める。
（５）ΦijはＳaＯ2とほぼ１対１で対応するので、これをＳaＯ2に換算する。
【０００３】
現在市販されている動脈血の酸素飽和度を測定する装置の多くは２波長を用いており、前記ΦijをＳaＯ2に換算するに際し、変換表を使用している。変換表の使用については、２波長式の装置の場合には特に問題はない。しかし、測定精度を向上させるために、より多くの波長を使用する装置の場合、理論的かつ実験的に得られた計算式によることが必要である。
【０００４】
例えば、本出願人は、先に、脈拍による動脈の血液量変動を利用して、連続的無侵襲的に動脈血の酸素飽和度を測定する装置として、５個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射する５波長式のパルスオキシメータを提案した（特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、前記特許文献１に記載のパルスオキシメータは、５個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射する発光部と、前記発光部から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光してそれぞれ電気信号に変換する受光部と、前記受光部から出力される各波長の透過光または反射光の変動分に基づいてそれぞれ生体組織に対する減光度変動分を求める減光度変動分計算部と、前記減光度変動分計算部で得られた５個の減光度変動分についてそれぞれ相互の比を少なくとも４個求める減光度変動分比計算部と、前記減光度変動分比計算部で得られる減光度変動分比に基づいて動脈血酸素飽和度、静脈血酸素飽和度、動脈血と静脈血との変動分の比および組織項の４個を未知数とし血中の酸素飽和度を計算する酸素飽和度計算部とを備え、静脈血の変動および組織の変動の影響を消去して動脈血の酸素飽和度を求めるように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
従って、このような構成からなる前記特許文献１に記載のパルスオキシメータは、静脈血が何等かの原因で拍動している場合に、その影響を確実に消去して、動脈血の酸素飽和度を時間的遅れおよび平滑化を生じることなく高精度に測定することができるものである。また、脈波が小さくてパルスオキシメトリが不可能であるような場合に、意図的に体動を与えて、その際に含まれる動脈血の酸素飽和度を求めることが可能となる。さらに、静脈血の酸素飽和度についても、同時に測定することができるという利点を有している。
【０００７】
パルスオキシメトリにおける長年の問題は、体動等の機械的外乱によって透過光が乱れることである。すなわち、透過光の外乱により測定された脈動波形の山谷を適切に見出すことが困難になる。
【０００８】
このような問題を解消する対策として、従来において提案ないし採用されている手法は、正しいＳaＯ2の値を前後のデータから推定するという統計的手法である。しかし、この場合には、次のような問題を生じる。
（１）大きな時間遅れを生じるので、例えばＳaＯ2が低下し始めたことを見出すのが遅れる。
（２）ＳaＯ2の変化が平滑化されるので、例えばＳaＯ2が激しく低下した場合にも、どの程度であったかが不明である。
【０００９】
このような従来のパルスオキシメトリ手法においては、患者に対してＳaＯ2の変化を早く見出して、早く対処することが、今後さらに期待されることであり、このようなパルスオキシメトリ手法本来の特長を生かすには、前述したような問題を解決しなくてはならないことである。
また、患者の体動が非常に激しい場合、測定される透過光の脈動波形の山谷の判定に基づく従来のパルスオキシメトリ手法では、十分な測定結果が得られないことが判明した。
【００１０】
このような観点から、本出願人は、測定される透過光の脈動波形について、測定される透過光の信号全体を用いることにより、動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）を適正に測定することができる、時間区分パルスオキシメトリおよびパルスオキシメータの開発に成功し、特許出願を行った（特許文献２参照）。
【００１１】
前記特許文献２に記載される発明においては、測定される透過光の脈動波形の山谷の点だけでなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、前記測定波形の山谷の判定の必要がなくなることである。すなわち、前記特許文献２に記載される発明は、発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、算出された傾斜値をそれぞれＳaＯ2に換算後、平滑して、体動による影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、前記特許文献２に記載される発明によれば、測定される透過光の脈動波形について、その山谷の判定をすることなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の改善に寄与し、測定部位の自由度拡大を図ることができるものである。
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−９５６０６号公報
【特許文献２】特開２００７−９００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、測定される透過光の脈動波形について、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の更なる改善に寄与することができるパルスオキシメトリおよびパルスオキシメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のパルスオキシメトリは、発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算し、所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求めることによって、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に記載のパルスオキシメトリは、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データをフイルタに通して低周波成分を遮断し、この電気信号の時系列データを時間的に区分して、以降の処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に記載のパルスオキシメトリは、前記区分された時系列データについて異なる２波長間の相関をそれぞれ算出し、相関が一定以下の場合の前記２波長間の回帰直線の傾斜値（Φi2）を削除することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に記載のパルスオキシメトリは、ＳaＯ2のヒストグラムに平滑化処理を加え、これに基づいてＳaＯ2の最頻値を求め、以降の処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５に記載のパルスオキシメータは、複数個の異なる波長の光を生体組織に照射する発光部と、前記発光部から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光して、電気信号に変換する受光部と、前記受光部から変換出力される各波長の透過光または反射光の電気信号からなる時系列データを一定時間毎に区分する処理装置と、区分された時間毎の前記時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出する傾斜値演算装置と、前記算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算する計算装置と、所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求める最頻値演算装置と、を備え、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めるように構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のパルスオキシメトリおよびパルスオキシメータによれば、測定される透過光の脈動波形について、その山谷の判定をすることなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の改善に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明に係るパルスオキシメトリの実施例につき、これを実施するパルスオキシメータの装置構成との関係において、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２２】
I．パルスオキシメータの装置構成の概要
図１は、本発明に係るパルスオキシメトリを実施するパルスオキシメータとしての装置構成を示す概略説明図である。すなわち、図１において、参照符号１０は発光部を示し、それぞれ５個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射する５個の発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が設けられている。参照符号１２は前記発光部１０から発せられる光によって照射される生体組織を示す。参照符号１４は受光部を示し、前記生体組織１２を透過した光を受光する受光素子ＰＤと、電流電圧変換器１６と、ＡＤ変換器１８とから構成されている。
【００２３】
参照符号２０は記憶部を示し、前記受光部１４の受光素子ＰＤにより得られた透過光信号を、波長毎にそれぞれ時系列的に一時記憶する透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにより構成されている。例えば、これら記憶器毎に、1秒当たり６０個の透過光信号が記憶される。
【００２４】
参照符号３０は計算部を示し、前記透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにおいてそれぞれ時系列的に一時記憶された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5に基づいて、（１）前記透過光信号Ｌ1〜Ｌ5を一定時間毎に区分し、（２）次いで一定時間毎に区分された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5の時系列データについて異なる波長の時系列データ相互の回帰直線の傾斜値を算出し、（３）算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2（動脈血酸素飽和度）を計算し、（４）更に相関係数を計算し、相関係数が一定値以下の場合の傾斜値を削除し、残ったＳaＯ2でヒストグラムを作成し、（５）ヒストグラムの最頻値をＳｐ０２値とする処理を行う。
【００２５】
なお、参照符号２２はタイミング器を示し、前記発光部１０の各発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５による発光タイミングと、前記記憶部２０の各透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにおける透過光信号の記憶保持タイミングとの制御を行うように構成される。
【００２６】
図２は、前記計算部３０としての酸素飽和度計算器において前述した計算処理を行うためのシステム構成図を示すものである。すなわち、図２において、参照符号３２は透過光信号の区分記憶部を示し、前記透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅから入力される透過光信号Ｌ1〜Ｌ5を、一定時間（例えば、０．２秒）毎に区分して、この区分された時間毎にそれぞれ透過光信号を時系列的に逐次記憶する区分記憶回路３２Ａ〜３２Ｅとして構成されている。
【００２７】
また、参照符号３４は、回帰直線の傾斜値計算部を示し、前記透過光信号の区分記憶部３２にそれぞれ記憶された一定時間毎に区分された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5について回帰直線の傾斜値Φ12、Φ32、Φ42、Φ52をそれぞれ算出する傾斜値計算回路３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとして構成されている。
【００２８】
参照符号３６は、前記傾斜値計算回路３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄにより得られた回帰直線の傾斜値Φ12、Φ32、Φ42、Φ52に関して連立方程式の解としてＳaＯ2値を求める第１計算回路を示す。この場合、前記第１計算回路により得られた連立方程式の解としての値を５wＳall と名付ける。
【００２９】
そして、参照符号３８は、連立方程式の解として得られたＳaＯ2について、所定時間区分（例えば、５秒）毎にそのヒストグラムを求め、その最頻値を決定するための第２計算回路を示す。従って、前記第２計算回路３８において、血中の酸素飽和度［ＳpＯ2］が算出される。
【００３０】
さらに、より良い精度を得るためには、次のような方法を付加すれば好適である。
＜１＞ Ｌi あるいは logＬi について、低周波成分を除去する。
＜２＞ Φi2を、２データ間の相関に基づいて選別する。
＜３＞ ヒストグラムに平滑化を加える。
【００３１】
II．パルスオキシメータの計算処理操作
次に、前述したパルスオキシメータの装置構成による動脈血の酸素飽和度の計算処理操作、すなわち本発明に係るパルスオキシメトリについて、前記パルスオキシメータの作用と共に説明する。
【００３２】
（１）透過光信号の時間区分処理
まず、発光部１０の５個の発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５を、それぞれタイミング器２２の信号に基づいて、順次交互に異なる波長λ1，λ2，λ3，λ4，λ5で発光させる。これにより、生体組織１２を透過した光を受光部１４で受信して、発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５の各波長に対応して、各透過光信号Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5を、それぞれ所定のタイミングで記憶部２０の各透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅに記憶保持する。（図１参照）。
【００３３】
このようにして、前記透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにそれぞれ記憶保持された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5は、前記計算部３０における区分記憶部３２の各区分記憶回路３２Ａ〜３２Ｅに入力されて、一定時間（例えば、０．２秒）毎に区分され、この区分された時間毎にそれぞれ透過光信号を時系列的に逐次記憶される（図２参照）。
【００３４】
（２）時間区分された透過光信号に関する回帰直線の傾斜値を求める計算処理
血中の酸素飽和度（ＳpＯ2）の計算は、例えば５波長の透過光について得られる減光度変動分（ΔＡi）に基づき、これら減光度変動分の比（Φij：i,jは波長）を用いて、次式により求められる。
なお、透過光の脈動を構成する要素は、動脈血（ａ）、静脈血（ｖ）および血液以外の組織すなわち純組織（ｔ）である。
【００３５】
Φij≡ΔＡi／ΔＡj
＝［√Ｅａi(Ｅａi+Ｆ)＋√Ｅｖi(Ｅｖi+Ｆ)＊Ｖ＋Ｅｘi］
／［√Ｅａj(Ｅａj+Ｆ)＋√Ｅｖj(Ｅｖj+Ｆ)＊Ｖ＋Ｅｘj］
但し、
ΔＡi≡log[(Ｌi＋ΔＬi)／Ｌi]≒ΔＬi／Ｌi
Ｅａi≡ＳａＥｏi＋（１―Ｓａ）Ｅｒi
Ｅｖi≡ＳｖＥｏi＋（１―Ｓｖ）Ｅｒi
Ｖ≡ΔＤｖ／ΔＤａ
Ｅｘi≡ＺｔiΔＤｔ／（ＨｂΔＤａ）≡ＡiＥｘ2＋Ｂi
【００３６】
上記式において、Ｌiは組織透過光、ΔＡiは減光度の変化分、Ｅｏiは酸素化ヘモグロビンの吸光係数、Ｅｒiは脱酸素ヘモグロビンの吸光係数、Ｓａは動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）、Ｓｖは末梢静脈血の酸素飽和度（ＳvＯ2）、ΔＤａは動脈血の実効的厚みの変化分、ΔＤｖは静脈血の実効的厚みの変化分、ΔＤｔは純組織の実効的厚みの変化分、Ｚｔiは純組織の減光の定数、Ｅx2は第２波長におけるＥｘiの値、Ａi,Ｂiは組織定数（実測で決定される）である。
従って、上記式において、未知数はＳａ、Ｓｖ、Ｖ、Ｅｘ2の４個である。
【００３７】
この場合、適当な５波長で組織透過光を測定して、上記式に関し４元連立方程式を立て、それらの解としてＳａを求めることができる。なお、前記５波長としては、例えばλ1＝８０５ｎｍ、λ2＝８７５ｎｍ、λ3＝６６０ｎｍ、λ4＝７００ｎｍ、λ5＝７３０ｎｍが好ましい波長選択の一例である。
【００３８】
そこで、本発明の時間区分オキシメトリにおいては、前記区分記憶回路３２において、それぞれ時間区分されて記憶された５波長（λ1〜λ5）の透過光信号Ｌ1〜Ｌ5に基づいて、それぞれ回帰直線の傾斜値（Φij：但し、i,jは波長）を次式により求める。すなわち、この場合の傾斜値（Φij）は、前記のΦij＝ΔＡi／ΔＡjに相当するものである。なお、次式において、ｎは時間区分内のデータの個数、ｔは区分された時間（例えば、０．２秒）、Σは時間区分内のデータについての和である。
【００３９】
Φij≡｛ｎΣ［Ｌi(ｔ)*Ｌj(ｔ)］−ΣＬi(ｔ)*ΣＬj(ｔ)｝
／｛ｎΣＬj(ｔ)2 −[ΣＬj(ｔ)]2 ｝
【００４０】
（３）傾斜値に関する連立方程式の解を求める計算処理
前記式に基づいて、それぞれ５波長（λ1〜λ5）の組織透過光についての回帰直線の傾斜値（Φ12、Φ32、Φ42、Φ52）に関する４元連立方程式を立て、それらの解としてＳａを求める計算を行う（図２参照）。
【００４１】
III．計算処理の例
前述した本発明に係るパルスオキシメトリに基づいて，被験者による実測データについて動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）を計算した例を、従来のパルスオキシメトリによる場合と比較し、それぞれの測定結果を示すグラフと共に説明する。
【００４２】
被験者の指尖に発光部１０および受光部１４を装着して、次のような呼吸を行った：
＜１＞ 空気呼吸。
＜２＞ 息こらえによってＳaＯ2を低下。
＜３＞ 再び空気呼吸。
＜４＞ 酸素呼吸によってＳaＯ2を上昇。
【００４３】
＜１＞の途中から、手でスポンジを握る動作をランンダムに行った。この体動を＜４＞の途中まで継続した。
なお、この体動する手とは反対の手にも、同様の発光部および受光部を装着し、こちらは静止を保って、これを参照データとした。
【００４４】
図３は、静止側において、拍毎に山谷を判定して、５波長計算によって求めたＳpＯ2の結果を示すものである。すなわち、図３によれば、呼吸の変化に基づくＳaＯ2の変化が良く示されている。なお、呼吸の変更時点と体動の開始、終了の時点をグラフ中では縦棒で示している。
【００４５】
図４は、体動側において、拍毎に山谷を判定して、５波長計算によって求めたＳpＯ2の結果を示すものである。図４においては、ＳpＯ2は大きく乱れているが、これが体動の影響である。
【００４６】
図５は、体動側について、本発明の方法によって０．２秒毎に求めたＳpＯ2の分布特性を示すものである。すなわち、図５は、次のような処理の結果を示す図である。
＜１＞ 透過光信号Ｌiを対数変換してlogＬiとした。
＜２＞ logＬiの低周波成分を除去した。具体的には、０．１秒毎のlogＬi平均値をlogＬiから差し引いた。
＜３＞ ０．２秒毎に、logＬi (i=1,3,4,5) とlogＬ2との回帰直線の傾斜Φi2を求めた。
＜４＞ ０．２秒毎に、logＬi (i=1,3,4,5) とlogＬ2との相関係数Ｒi2を求め、Ｒ12＊Ｒ32＊Ｒ42＊Ｒ52＝ＰＲを求めた。
＜５＞ ＰＲ＜０.９の場合のΦi2を削除した。
＜６＞ 残ったΦi2を連立方程式に基づいてＳaＯ2に換算した。これを５wＳallと名付ける。
＜７＞ ５wＳallを５秒毎に時間区分し、各５秒区間のヒストグラムを求めた。
＜８＞ ヒストグラムについて平滑化を行った。なお、図６は、このようなヒストグラムの表示例を示すものである。
＜９＞ ５wＳall のヒストグラムに基づいて最頻値を決定した。
＜１０＞ その結果をＳpＯ2として出力した。すなわち、図７は、体動側について求めたＳpＯ2の変化を示すものである。
【００４７】
このように、本発明のパルスオキシメトリによれば、体動の影響は十分に消去され、しかもＳaＯ2の急激な変化が明確に測定されている。特に、ＳaＯ2の低下の始まる時点が早く見出せることが確認された。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば５波長を用いる場合について説明したが、波長がそれよりも多い場合にも、あるいは少ない場合にも適用できるばかりでなく、測定対象としては、血中のＣＯヘモグロビンや体外から注入した色素の希釈状態等の動脈血と共に拍動するもの全ての測定に適用することができる。また時間区分の間隔はそれぞれの目的に応じて適宜変更でき、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るパルスオキシメトリを実施するパルスオキシメータとしての装置構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すパルスオキシメータの計算部におけるパルスオキシメトリのシステム構成を示す説明図である。
【図３】静止側において、拍毎に山谷を判定し、５波長計算によって求めたＳpＯ2の変化を示す波形図である。
【図４】体動側において、拍毎に山谷を判定し、５波長計算によって求めたＳpＯ2の変化を示す波形図である。
【図５】体動側において、時間区分毎に求めた５wＳallの変化を示す波形図である。
【図６】本発明に係るパルスオキシメトリにおけるヒストグラムの表示例を示す波形図である。
【図７】本発明に係るパルスオキシメトリにより、体動側について求めたＳpＯ2の変化を示す波形図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 発光部
１２ 生体組織
１４ 受光部
１６ 電流電圧変換器
１８ ＡＤ変換器
２０ 記憶部
２０Ａ〜２０Ｅ 透過光信号一時記憶器
２２ タイミング器
３０ 計算部
３２ 透過光信号の区分記憶部
３２Ａ〜３２Ｅ 区分記憶回路
３４ 回帰直線の傾斜値計算部
３４ａ〜３４ｄ 傾斜値計算回路
３６ 第１計算回路
３８ 第２計算回路
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５ 発光素子
ＰＤ 受光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈拍による組織内動脈血の血液量変動を利用することにより、動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）を連続的無侵襲的に測定するためのパルスオキシメトリおよびこれを実施するパルスオキシメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パルスオキシメトリと呼ばれる手法では、動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）を求める場合において、次のような手順が一般的に使用されている。
（１）複数の波長により組織透過光を連続測定する。
（２）測定される組織透過光の脈動の山と谷とを判定し、それぞれの透過光をＬ＋ΔＬ，
Ｌとする。
（３）ΔＡ≡log［（Ｌ＋ΔＬ）／Ｌ］≒ΔＬ／Ｌを求める。
（４）Φij≡ΔＡi／ΔＡjを求める。
（５）ΦijはＳaＯ2とほぼ１対１で対応するので、これをＳaＯ2に換算する。
【０００３】
現在市販されている動脈血の酸素飽和度を測定する装置の多くは２波長を用いており、前記ΦijをＳaＯ2に換算するに際し、変換表を使用している。変換表の使用については、２波長式の装置の場合には特に問題はない。しかし、測定精度を向上させるために、より多くの波長を使用する装置の場合、理論的かつ実験的に得られた計算式によることが必要である。
【０００４】
例えば、本出願人は、先に、脈拍による動脈の血液量変動を利用して、連続的無侵襲的に動脈血の酸素飽和度を測定する装置として、５個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射する５波長式のパルスオキシメータを提案した（特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、前記特許文献１に記載のパルスオキシメータは、５個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射する発光部と、前記発光部から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光してそれぞれ電気信号に変換する受光部と、前記受光部から出力される各波長の透過光または反射光の変動分に基づいてそれぞれ生体組織に対する減光度変動分を求める減光度変動分計算部と、前記減光度変動分計算部で得られた５個の減光度変動分についてそれぞれ相互の比を少なくとも４個求める減光度変動分比計算部と、前記減光度変動分比計算部で得られる減光度変動分比に基づいて動脈血酸素飽和度、静脈血酸素飽和度、動脈血と静脈血との変動分の比および組織項の４個を未知数とし血中の酸素飽和度を計算する酸素飽和度計算部とを備え、静脈血の変動および組織の変動の影響を消去して動脈血の酸素飽和度を求めるように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
従って、このような構成からなる前記特許文献１に記載のパルスオキシメータは、静脈血が何等かの原因で拍動している場合に、その影響を確実に消去して、動脈血の酸素飽和度を時間的遅れおよび平滑化を生じることなく高精度に測定することができるものである。また、脈波が小さくてパルスオキシメトリが不可能であるような場合に、意図的に体動を与えて、その際に含まれる動脈血の酸素飽和度を求めることが可能となる。さらに、静脈血の酸素飽和度についても、同時に測定することができるという利点を有している。
【０００７】
パルスオキシメトリにおける長年の問題は、体動等の機械的外乱によって透過光が乱れることである。すなわち、透過光の外乱により測定された脈動波形の山谷を適切に見出すことが困難になる。
【０００８】
このような問題を解消する対策として、従来において提案ないし採用されている手法は、正しいＳaＯ2の値を前後のデータから推定するという統計的手法である。しかし、この場合には、次のような問題を生じる。
（１）大きな時間遅れを生じるので、例えばＳaＯ2が低下し始めたことを見出すのが遅れる。
（２）ＳaＯ2の変化が平滑化されるので、例えばＳaＯ2が激しく低下した場合にも、どの程度であったかが不明である。
【０００９】
このような従来のパルスオキシメトリ手法においては、患者に対してＳaＯ2の変化を早く見出して、早く対処することが、今後さらに期待されることであり、このようなパルスオキシメトリ手法本来の特長を生かすには、前述したような問題を解決しなくてはならないことである。
また、患者の体動が非常に激しい場合、測定される透過光の脈動波形の山谷の判定に基づく従来のパルスオキシメトリ手法では、十分な測定結果が得られないことが判明した。
【００１０】
このような観点から、本出願人は、測定される透過光の脈動波形について、測定される透過光の信号全体を用いることにより、動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）を適正に測定することができる、時間区分パルスオキシメトリおよびパルスオキシメータの開発に成功し、特許出願を行った（特許文献２参照）。
【００１１】
前記特許文献２に記載される発明においては、測定される透過光の脈動波形の山谷の点だけでなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、前記測定波形の山谷の判定の必要がなくなることである。すなわち、前記特許文献２に記載される発明は、発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、算出された傾斜値をそれぞれＳaＯ2に換算後、平滑して、体動による影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、前記特許文献２に記載される発明によれば、測定される透過光の脈動波形について、その山谷の判定をすることなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の改善に寄与し、測定部位の自由度拡大を図ることができるものである。
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−９５６０６号公報
【特許文献２】特開２００７−９００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、測定される透過光の脈動波形について、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の更なる改善に寄与することができるパルスオキシメトリおよびパルスオキシメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のパルスオキシメトリは、発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算し、所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求めることによって、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に記載のパルスオキシメトリは、前記受光素子により得られる電気信号の時系列データをフイルタに通して低周波成分を遮断し、この電気信号の時系列データを時間的に区分して、以降の処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に記載のパルスオキシメトリは、前記区分された時系列データについて異なる２波長間の相関をそれぞれ算出し、相関が一定以下の場合の前記２波長間の回帰直線の傾斜値（Φi2）を削除することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に記載のパルスオキシメトリは、ＳaＯ2のヒストグラムに平滑化処理を加え、これに基づいてＳaＯ2の最頻値を求め、以降の処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５に記載のパルスオキシメータは、複数個の異なる波長の光を生体組織に照射する発光部と、前記発光部から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光して、電気信号に変換する受光部と、前記受光部から変換出力される各波長の透過光または反射光の電気信号からなる時系列データを一定時間毎に区分する処理装置と、区分された時間毎の前記時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出する傾斜値演算装置と、前記算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算する計算装置と、所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求める最頻値演算装置と、を備え、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めるように構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のパルスオキシメトリおよびパルスオキシメータによれば、測定される透過光の脈動波形について、その山谷の判定をすることなく、透過光の時系列データ全体を用いることにより、体動の影響を消去すると共に、動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）の測定精度の改善に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明に係るパルスオキシメトリの実施例につき、これを実施するパルスオキシメータの装置構成との関係において、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２２】
I．パルスオキシメータの装置構成の概要
図１は、本発明に係るパルスオキシメトリを実施するパルスオキシメータとしての装置構成を示す概略説明図である。すなわち、図１において、参照符号１０は発光部を示し、それぞれ５個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射する５個の発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５が設けられている。参照符号１２は前記発光部１０から発せられる光によって照射される生体組織を示す。参照符号１４は受光部を示し、前記生体組織１２を透過した光を受光する受光素子ＰＤと、電流電圧変換器１６と、ＡＤ変換器１８とから構成されている。
【００２３】
参照符号２０は記憶部を示し、前記受光部１４の受光素子ＰＤにより得られた透過光信号を、波長毎にそれぞれ時系列的に一時記憶する透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにより構成されている。例えば、これら記憶器毎に、1秒当たり６０個の透過光信号が記憶される。
【００２４】
参照符号３０は計算部を示し、前記透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにおいてそれぞれ時系列的に一時記憶された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5に基づいて、（１）前記透過光信号Ｌ1〜Ｌ5を一定時間毎に区分し、（２）次いで一定時間毎に区分された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5の時系列データについて異なる波長の時系列データ相互の回帰直線の傾斜値を算出し、（３）算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2（動脈血酸素飽和度）を計算し、（４）更に相関係数を計算し、相関係数が一定値以下の場合の傾斜値を削除し、残ったＳaＯ2でヒストグラムを作成し、（５）ヒストグラムの最頻値をＳｐ０２値とする処理を行う。
【００２５】
なお、参照符号２２はタイミング器を示し、前記発光部１０の各発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５による発光タイミングと、前記記憶部２０の各透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにおける透過光信号の記憶保持タイミングとの制御を行うように構成される。
【００２６】
図２は、前記計算部３０としての酸素飽和度計算器において前述した計算処理を行うためのシステム構成図を示すものである。すなわち、図２において、参照符号３２は透過光信号の区分記憶部を示し、前記透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅから入力される透過光信号Ｌ1〜Ｌ5を、一定時間（例えば、０．２秒）毎に区分して、この区分された時間毎にそれぞれ透過光信号を時系列的に逐次記憶する区分記憶回路３２Ａ〜３２Ｅとして構成されている。
【００２７】
また、参照符号３４は、回帰直線の傾斜値計算部を示し、前記透過光信号の区分記憶部３２にそれぞれ記憶された一定時間毎に区分された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5について回帰直線の傾斜値Φ12、Φ32、Φ42、Φ52をそれぞれ算出する傾斜値計算回路３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとして構成されている。
【００２８】
参照符号３６は、前記傾斜値計算回路３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄにより得られた回帰直線の傾斜値Φ12、Φ32、Φ42、Φ52に関して連立方程式の解としてＳaＯ2値を求める第１計算回路を示す。この場合、前記第１計算回路により得られた連立方程式の解としての値を５wＳall と名付ける。
【００２９】
そして、参照符号３８は、連立方程式の解として得られたＳaＯ2について、所定時間区分（例えば、５秒）毎にそのヒストグラムを求め、その最頻値を決定するための第２計算回路を示す。従って、前記第２計算回路３８において、血中の酸素飽和度［ＳpＯ2］が算出される。
【００３０】
さらに、より良い精度を得るためには、次のような方法を付加すれば好適である。
＜１＞ Ｌi あるいは logＬi について、低周波成分を除去する。
＜２＞ Φi2を、２データ間の相関に基づいて選別する。
＜３＞ ヒストグラムに平滑化を加える。
【００３１】
II．パルスオキシメータの計算処理操作
次に、前述したパルスオキシメータの装置構成による動脈血の酸素飽和度の計算処理操作、すなわち本発明に係るパルスオキシメトリについて、前記パルスオキシメータの作用と共に説明する。
【００３２】
（１）透過光信号の時間区分処理
まず、発光部１０の５個の発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５を、それぞれタイミング器２２の信号に基づいて、順次交互に異なる波長λ1，λ2，λ3，λ4，λ5で発光させる。これにより、生体組織１２を透過した光を受光部１４で受信して、発光素子ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５の各波長に対応して、各透過光信号Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5を、それぞれ所定のタイミングで記憶部２０の各透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅに記憶保持する。（図１参照）。
【００３３】
このようにして、前記透過光信号一時記憶器２０Ａ〜２０Ｅにそれぞれ記憶保持された透過光信号Ｌ1〜Ｌ5は、前記計算部３０における区分記憶部３２の各区分記憶回路３２Ａ〜３２Ｅに入力されて、一定時間（例えば、０．２秒）毎に区分され、この区分された時間毎にそれぞれ透過光信号を時系列的に逐次記憶される（図２参照）。
【００３４】
（２）時間区分された透過光信号に関する回帰直線の傾斜値を求める計算処理
血中の酸素飽和度（ＳpＯ2）の計算は、例えば５波長の透過光について得られる減光度変動分（ΔＡi）に基づき、これら減光度変動分の比（Φij：i,jは波長）を用いて、次式により求められる。
なお、透過光の脈動を構成する要素は、動脈血（ａ）、静脈血（ｖ）および血液以外の組織すなわち純組織（ｔ）である。
【００３５】
Φij≡ΔＡi／ΔＡj
＝［√Ｅａi(Ｅａi+Ｆ)＋√Ｅｖi(Ｅｖi+Ｆ)＊Ｖ＋Ｅｘi］
／［√Ｅａj(Ｅａj+Ｆ)＋√Ｅｖj(Ｅｖj+Ｆ)＊Ｖ＋Ｅｘj］
但し、
ΔＡi≡log[(Ｌi＋ΔＬi)／Ｌi]≒ΔＬi／Ｌi
Ｅａi≡ＳａＥｏi＋（１―Ｓａ）Ｅｒi
Ｅｖi≡ＳｖＥｏi＋（１―Ｓｖ）Ｅｒi
Ｖ≡ΔＤｖ／ΔＤａ
Ｅｘi≡ＺｔiΔＤｔ／（ＨｂΔＤａ）≡ＡiＥｘ2＋Ｂi
【００３６】
上記式において、Ｌiは組織透過光、ΔＡiは減光度の変化分、Ｅｏiは酸素化ヘモグロビンの吸光係数、Ｅｒiは脱酸素ヘモグロビンの吸光係数、Ｓａは動脈血の酸素飽和度（ＳaＯ2）、Ｓｖは末梢静脈血の酸素飽和度（ＳvＯ2）、ΔＤａは動脈血の実効的厚みの変化分、ΔＤｖは静脈血の実効的厚みの変化分、ΔＤｔは純組織の実効的厚みの変化分、Ｚｔiは純組織の減光の定数、Ｅx2は第２波長におけるＥｘiの値、Ａi,Ｂiは組織定数（実測で決定される）である。
従って、上記式において、未知数はＳａ、Ｓｖ、Ｖ、Ｅｘ2の４個である。
【００３７】
この場合、適当な５波長で組織透過光を測定して、上記式に関し４元連立方程式を立て、それらの解としてＳａを求めることができる。なお、前記５波長としては、例えばλ1＝８０５ｎｍ、λ2＝８７５ｎｍ、λ3＝６６０ｎｍ、λ4＝７００ｎｍ、λ5＝７３０ｎｍが好ましい波長選択の一例である。
【００３８】
そこで、本発明の時間区分オキシメトリにおいては、前記区分記憶回路３２において、それぞれ時間区分されて記憶された５波長（λ1〜λ5）の透過光信号Ｌ1〜Ｌ5に基づいて、それぞれ回帰直線の傾斜値（Φij：但し、i,jは波長）を次式により求める。すなわち、この場合の傾斜値（Φij）は、前記のΦij＝ΔＡi／ΔＡjに相当するものである。なお、次式において、ｎは時間区分内のデータの個数、ｔは区分された時間（例えば、０．２秒）、Σは時間区分内のデータについての和である。
【００３９】
Φij≡｛ｎΣ［Ｌi(ｔ)*Ｌj(ｔ)］−ΣＬi(ｔ)*ΣＬj(ｔ)｝
／｛ｎΣＬj(ｔ)2 −[ΣＬj(ｔ)]2 ｝
【００４０】
（３）傾斜値に関する連立方程式の解を求める計算処理
前記式に基づいて、それぞれ５波長（λ1〜λ5）の組織透過光についての回帰直線の傾斜値（Φ12、Φ32、Φ42、Φ52）に関する４元連立方程式を立て、それらの解としてＳａを求める計算を行う（図２参照）。
【００４１】
III．計算処理の例
前述した本発明に係るパルスオキシメトリに基づいて，被験者による実測データについて動脈血酸素飽和度（ＳaＯ2）を計算した例を、従来のパルスオキシメトリによる場合と比較し、それぞれの測定結果を示すグラフと共に説明する。
【００４２】
被験者の指尖に発光部１０および受光部１４を装着して、次のような呼吸を行った：
＜１＞ 空気呼吸。
＜２＞ 息こらえによってＳaＯ2を低下。
＜３＞ 再び空気呼吸。
＜４＞ 酸素呼吸によってＳaＯ2を上昇。
【００４３】
＜１＞の途中から、手でスポンジを握る動作をランンダムに行った。この体動を＜４＞の途中まで継続した。
なお、この体動する手とは反対の手にも、同様の発光部および受光部を装着し、こちらは静止を保って、これを参照データとした。
【００４４】
図３は、静止側において、拍毎に山谷を判定して、５波長計算によって求めたＳpＯ2の結果を示すものである。すなわち、図３によれば、呼吸の変化に基づくＳaＯ2の変化が良く示されている。なお、呼吸の変更時点と体動の開始、終了の時点をグラフ中では縦棒で示している。
【００４５】
図４は、体動側において、拍毎に山谷を判定して、５波長計算によって求めたＳpＯ2の結果を示すものである。図４においては、ＳpＯ2は大きく乱れているが、これが体動の影響である。
【００４６】
図５は、体動側について、本発明の方法によって０．２秒毎に求めたＳpＯ2の分布特性を示すものである。すなわち、図５は、次のような処理の結果を示す図である。
＜１＞ 透過光信号Ｌiを対数変換してlogＬiとした。
＜２＞ logＬiの低周波成分を除去した。具体的には、０．１秒毎のlogＬi平均値をlogＬiから差し引いた。
＜３＞ ０．２秒毎に、logＬi (i=1,3,4,5) とlogＬ2との回帰直線の傾斜Φi2を求めた。
＜４＞ ０．２秒毎に、logＬi (i=1,3,4,5) とlogＬ2との相関係数Ｒi2を求め、Ｒ12＊Ｒ32＊Ｒ42＊Ｒ52＝ＰＲを求めた。
＜５＞ ＰＲ＜０.９の場合のΦi2を削除した。
＜６＞ 残ったΦi2を連立方程式に基づいてＳaＯ2に換算した。これを５wＳallと名付ける。
＜７＞ ５wＳallを５秒毎に時間区分し、各５秒区間のヒストグラムを求めた。
＜８＞ ヒストグラムについて平滑化を行った。なお、図６は、このようなヒストグラムの表示例を示すものである。
＜９＞ ５wＳall のヒストグラムに基づいて最頻値を決定した。
＜１０＞ その結果をＳpＯ2として出力した。すなわち、図７は、体動側について求めたＳpＯ2の変化を示すものである。
【００４７】
このように、本発明のパルスオキシメトリによれば、体動の影響は十分に消去され、しかもＳaＯ2の急激な変化が明確に測定されている。特に、ＳaＯ2の低下の始まる時点が早く見出せることが確認された。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば５波長を用いる場合について説明したが、波長がそれよりも多い場合にも、あるいは少ない場合にも適用できるばかりでなく、測定対象としては、血中のＣＯヘモグロビンや体外から注入した色素の希釈状態等の動脈血と共に拍動するもの全ての測定に適用することができる。また時間区分の間隔はそれぞれの目的に応じて適宜変更でき、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るパルスオキシメトリを実施するパルスオキシメータとしての装置構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すパルスオキシメータの計算部におけるパルスオキシメトリのシステム構成を示す説明図である。
【図３】静止側において、拍毎に山谷を判定し、５波長計算によって求めたＳpＯ2の変化を示す波形図である。
【図４】体動側において、拍毎に山谷を判定し、５波長計算によって求めたＳpＯ2の変化を示す波形図である。
【図５】体動側において、時間区分毎に求めた５wＳallの変化を示す波形図である。
【図６】本発明に係るパルスオキシメトリにおけるヒストグラムの表示例を示す波形図である。
【図７】本発明に係るパルスオキシメトリにより、体動側について求めたＳpＯ2の変化を示す波形図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ 発光部
１２ 生体組織
１４ 受光部
１６ 電流電圧変換器
１８ ＡＤ変換器
２０ 記憶部
２０Ａ〜２０Ｅ 透過光信号一時記憶器
２２ タイミング器
３０ 計算部
３２ 透過光信号の区分記憶部
３２Ａ〜３２Ｅ 区分記憶回路
３４ 回帰直線の傾斜値計算部
３４ａ〜３４ｄ 傾斜値計算回路
３６ 第１計算回路
３８ 第２計算回路
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５ 発光素子
ＰＤ 受光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、
前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、
前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、
区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、
算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算し、
所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求めることによって、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とするパルスオキシメトリ。
【請求項２】
前記受光素子により得られる電気信号の時系列データをフイルタに通して低周波成分を遮断し、この電気信号の時系列データを時間的に区分して、以降の処理を行うことを特徴とする請求項１記載のパルスオキシメトリ。
【請求項３】
前記区分された時系列データについて異なる２波長間の相関をそれぞれ算出し、相関が一定以下の場合の前記２波長間の回帰直線の傾斜値（Φi2）を削除することを特徴とする請求項１または２記載のパルスオキシメトリ。
【請求項４】
ＳaＯ2のヒストグラムに平滑化処理を加え、これに基づいてＳaＯ2の最頻値を求め、以降の処理を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパルスオキシメトリ。
【請求項５】
複数個の異なる波長の光を生体組織に照射する発光部と、
前記発光部から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光して、電気信号に変換する受光部と、
前記受光部から変換出力される各波長の透過光または反射光の電気信号からなる時系列データを一定時間毎に区分する処理装置と、
区分された時間毎の前記時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出する傾斜値演算装置と、
前記算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算する計算装置と、
所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求める最頻値演算装置と、を備え、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めるように構成することを特徴とするパルスオキシメータ。
【請求項１】
発光素子により複数個の異なる波長の光をそれぞれ生体組織に照射し、
前記生体組織を透過または反射した光を受光素子により受光してそれぞれ電気信号に変換し、
前記受光素子により得られる電気信号の時系列データを時間的に区分し、
区分された時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出し、
算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算し、
所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求めることによって、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めることを特徴とするパルスオキシメトリ。
【請求項２】
前記受光素子により得られる電気信号の時系列データをフイルタに通して低周波成分を遮断し、この電気信号の時系列データを時間的に区分して、以降の処理を行うことを特徴とする請求項１記載のパルスオキシメトリ。
【請求項３】
前記区分された時系列データについて異なる２波長間の相関をそれぞれ算出し、相関が一定以下の場合の前記２波長間の回帰直線の傾斜値（Φi2）を削除することを特徴とする請求項１または２記載のパルスオキシメトリ。
【請求項４】
ＳaＯ2のヒストグラムに平滑化処理を加え、これに基づいてＳaＯ2の最頻値を求め、以降の処理を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパルスオキシメトリ。
【請求項５】
複数個の異なる波長の光を生体組織に照射する発光部と、
前記発光部から発せられ生体組織を透過または反射した光を受光して、電気信号に変換する受光部と、
前記受光部から変換出力される各波長の透過光または反射光の電気信号からなる時系列データを一定時間毎に区分する処理装置と、
区分された時間毎の前記時系列データについて異なる２波長間の回帰直線の傾斜値をそれぞれ算出する傾斜値演算装置と、
前記算出された傾斜値に基づいてＳaＯ2を計算する計算装置と、
所定時間区分毎のＳaＯ2のヒストグラムに基づいてＳaＯ2の最頻値を求める最頻値演算装置と、を備え、体動の影響を消去した動脈血の酸素飽和度を求めるように構成することを特徴とするパルスオキシメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６０（Ｐ２０１０−１６０Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６００１３（Ｐ２００８−１６００１３）
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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