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JP2019118460A - Arterial oxygen saturation measuring apparatus - Google Patents

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杤久保 修
Osamu Tochikubo
修 杤久保
彌永 秋彦
Akihiko Yanaga
秋彦 彌永
均 箕谷
Hitoshi Minotani
均 箕谷
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

To provide a percutaneous arterial oxygen saturation measuring device which reduces restraint of a body and a load on the body and always obtains good measurement results.SOLUTION: An arterial oxygen saturation measuring device 1 is provided with: a body part 2 composed of a flexible substrate 4 on which light emitting elements 11 and 12 and light receiving elements 15 to 18 are mounted; and an elastic mounting belt 3. The body part 2 is curved along the curved shape of the upper arm of a person and fixed by the mounting belt so that the surface mounting the light emitting elements and the light receiving elements thereon is brought into close contact with the skin surface.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、人又は他の動物の生体の動脈血酸素飽和度を経皮的に、即ち非侵襲的、非観血的に測定するための動脈血酸素飽和度測定装置に関するものである。   The present invention relates to an arterial blood oxygen saturation measuring apparatus for measuring arterial blood oxygen saturation of a human or another animal percutaneously, that is, noninvasively and noninvasively.

従来より、睡眠中に呼吸ができなくなる睡眠時無呼吸症候群(SAS:Sleep
Apnea Syndrome)を検査したり、様々な活動中や手術中の生体情報を取得するために、動脈血の酸素飽和度を経皮的に測定する検査方法が広く行われている。一般に、経皮的動脈血酸素飽和度の測定装置として、2つの波長の異なる光を動脈血に照射し、それらの吸光係数の比率が動脈血の脈動により変化することを利用したパルスオキシメーターがよく知られている。
Conventionally, sleep apnea syndrome (SAS: Sleep) that can not breathe during sleep
In order to examine Apnea Syndrome) and to obtain biological information during various activities and operations, there are widely used inspection methods for measuring oxygen saturation of arterial blood percutaneously. In general, a pulse oximeter is well known that irradiates arterial blood with light of two different wavelengths and changes the ratio of their absorption coefficients by pulsation of arterial blood as a measuring device of percutaneous arterial blood oxygen saturation. ing.

多くのパルスオキシメーターは、プローブを指先や耳朶に挟む型式のもので、該プローブには、赤色光と赤外光を発光する2つの発光素子と、その反射光又は透過光を受ける受光素子とが内蔵されている(例えば、特許文献1、2を参照)。病院等の検査機関では、SASを診断するために、患者がパルスオキシメーター等の測定装置を装着したまま一晩睡眠する終夜睡眠ポリグラフィー(PSG:PolySomnoGraphy)検査が行われる。   Many pulse oximeters are of a type in which a probe is sandwiched between a finger tip and an earlobe, and the probe includes two light emitting elements that emit red light and infrared light, and a light receiving element that receives reflected light or transmitted light. (See, for example, Patent Documents 1 and 2). In a laboratory such as a hospital, in order to diagnose SAS, an overnight sleep polygraphy (PSG: PolySomnoGraphy) test is performed in which a patient sleeps overnight while wearing a measurement device such as a pulse oximeter.

PSG検査よりも簡易な検査で、SASが閉塞性か中枢性かを弁別するための呼吸状態推定装置が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。この装置は、睡眠中のユーザの胸部に貼り付けて使用され、その呼吸変動を計測して呼吸停止状態にあるか否かを検出し、その体幹の動きを計測してユーザの体幹の動きの有無を検出する。   A respiratory state estimation device has been proposed for discriminating whether the SAS is obstructive or central by a test simpler than the PSG test (see, for example, Patent Document 3). This device is used by being attached to the chest of the sleeping user, and measures the respiratory fluctuation to detect whether or not the patient is in the respiratory arrest state, measures the movement of the trunk, and measures the user's trunk. Detect the presence or absence of movement.

最近は、動脈血酸素飽和度の測定機能を備え、腕時計のように手首に装着して使用するウェアラブル機器が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。このウェアラブル機器は、動脈血酸素飽和度情報を取得するために発光部と受光部を含むセンサー部が、装着時に生体に接するケース部の裏面に設けられている。   Recently, wearable devices have been proposed which have a function of measuring arterial blood oxygen saturation and which are worn on the wrist like a watch (see, for example, Patent Document 4). In this wearable device, a sensor unit including a light emitting unit and a light receiving unit is provided on the back surface of a case unit in contact with a living body at the time of wearing in order to obtain arterial blood oxygen saturation information.

特開平6−63032号公報JP-A-6-63032 特開2002−224088号公報JP 2002-224088 A 特開2016−10616号公報JP, 2016-10616, A 特開2017−164274号公報JP, 2017-164274, A

しかしながら、上述した従来の指先や耳朶に装着するパルスオキシメーターは、長時間に亘って連続的に装着するのに適していない。例えば、被検者が就寝中に寝返りする等の体動によって、プローブが外れたりずれたりする虞がある。また、使用者の身体状態によっては、プローブを指先又は耳朶に装着できない場合が有り得る。更に、プローブを装着したまま日常の動作や運動を行うことは、困難である。   However, the above-described pulse oximeter attached to the fingertip or earwax is not suitable for continuous attachment for a long time. For example, there is a risk that the probe may come off or shift due to body movement such as the subject turning over while sleeping. Also, depending on the physical condition of the user, there may be cases where the probe can not be attached to the finger tip or earlobe. Furthermore, it is difficult to perform daily operations and exercises while wearing the probe.

特許文献4のウェアラブル機器は、センサー部を生体に密着させることにより、受光部への外光の入射を抑止し、センサー部と生体との距離を小さくして光路長を短くし、センサー部の検出信号強度を高くできるとしている。しかしながら、ケース部を腕時計と同様のバンド部で手首に固定するので、センサー部を生体に常時密着させることは実際上困難である。そのため、身体や腕の動かし具合によって外光が入射し、動脈血酸素飽和度を正確に測定できない虞がある。   The wearable device disclosed in Patent Document 4 prevents external light from entering the light receiving unit by bringing the sensor unit into close contact with the living body, thereby reducing the distance between the sensor unit and the living body to shorten the optical path length. It is said that the detection signal strength can be increased. However, since the case portion is fixed to the wrist by a band portion similar to a wristwatch, it is practically difficult to always keep the sensor portion in close contact with a living body. Therefore, ambient light may be incident depending on the movement of the body or the arm, and the arterial blood oxygen saturation may not be accurately measured.

そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、人又は他の動物の生体の動脈血に2つの異なる波長の発光を照射して、それらの反射光又は透過光の吸光度の比率の変化から動脈血の酸素飽和度を経皮的に取得する動脈血酸素飽和度測定装置において、使用者が自分一人で、専門家や他人の補助無しで、容易に装着部位に適合させて装着使用でき、しかも身体の拘束や身体に及ぼす負荷が少なく、就寝中や運動中、日常の活動中においても、長時間の連続装用及びそれによってより正確な判定が可能であり、外光や配線によるノイズの影響が少なく、厳密な発光制御を要することなく、使用中に装着位置のずれや変動が多少生じても、常に良好な測定結果が得られるようにすることにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its object is to irradiate arterial blood of a human or other animal living body with light of two different wavelengths and reflect them. In an arterial blood oxygen saturation measurement device that obtains arterial oxygen saturation percutaneously from changes in the ratio of light or transmitted light absorbance, the user can easily wear it without assistance from a specialist or another person. It can be fitted and used according to the site, and the physical restraint and load on the body are small, and long-time continuous wearing and its more accurate judgment are possible during sleeping, exercising and daily activities. There is little influence of noise due to ambient light and wiring, and it is possible to always obtain good measurement results without requiring strict light emission control, and even if some displacement or fluctuation of the mounting position occurs during use .

本発明の動脈血酸素飽和度測定装置は、生体の動脈血酸素飽和度を経皮的に測定するための装置であって、
フレキシブル基板と、
生体の動脈血に互いに異なる波長の発光光を発光するように、フレキシブル基板の一方の面に搭載された2つの発光素子と、
生体の動脈血により反射された発光素子の発光光を受光するように、フレキシブル基板の一方の面に搭載された受光素子と、
フレキシブル基板を、前記一方の面を生体側に配置して装着するために、生体の装着部位に巻き付けられる装着ベルトとを備え、
フレキシブル基板は、装着ベルトにより生体の装着部位に装着したとき、発光素子及び受光素子を生体表面に密着させて装着部位に巻き付け可能な柔軟性を有し、
前記受光素子が受光する前記発光素子の発光光から前記生体の動脈血の酸素飽和度を測定することを特徴とする。
The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus according to the present invention is a device for percutaneously measuring arterial blood oxygen saturation of a living body,
Flexible substrate,
Two light emitting elements mounted on one side of the flexible substrate to emit light of different wavelengths to arterial blood of a living body;
A light receiving element mounted on one surface of the flexible substrate to receive light emitted from the light emitting element reflected by arterial blood of a living body;
And a mounting belt wound around a mounting site of the living body in order to mount the flexible substrate on the living body side of the one side,
The flexible substrate has flexibility capable of bringing the light emitting element and the light receiving element into close contact with the surface of the living body when the flexible substrate is mounted on the mounting site of the living body by the mounting belt,
The oxygen saturation of arterial blood of the living body is measured from light emitted from the light emitting element received by the light receiving element.

本発明によれば、動脈血酸素飽和度測定装置は、フレキシブル基板と装着ベルトとの組合せによって、フレキシブル基板を生体の装着部位に巻き付けて、発光素子及び受光素子を生体表面に密着させた状態で装着できるので、使用者が自分一人で、専門家や他人の補助無しで、容易に装着使用することが可能であり、しかも装着中に身体を拘束したり身体に大きな負荷を及ぼすことがなく、就寝中、運動中、日常の活動中においても、長時間に亘って連続的に装用することができ、それによってより正確な判定が可能である。更に、装着中は、発光素子及び受光素子の生体表面への密着状態が維持されるので、外光や発光光の直接入射によるノイズの影響が少なく、常に良好な測定結果を得ることができる。   According to the present invention, the arterial blood oxygen saturation measuring apparatus is mounted in a state in which the flexible substrate is wound around the mounting portion of the living body by the combination of the flexible substrate and the mounting belt and the light emitting element and the light receiving element are in close contact with the living body surface. Because it is possible, the user can use it by himself, without the assistance of an expert or another person, and can use it easily, and does not restrain the body or put a heavy load on the body while wearing it. During exercise, even during daily activities, it can be worn continuously for a long time, thereby allowing more accurate judgment. Furthermore, since the state of adhesion of the light emitting element and the light receiving element to the living body surface is maintained during mounting, the influence of noise due to direct incidence of external light or emitted light is small, and good measurement results can always be obtained.

本発明の好適な実施形態である動脈血酸素飽和度測定装置を概略的に示す全体斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an overall perspective view schematically showing an arterial blood oxygen saturation measurement apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. 図1の装置の本体部の裏面を示す平面図である。It is a top view which shows the back surface of the main-body part of the apparatus of FIG. 図1の装置の本体部の表面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface of the main-body part of the apparatus of FIG. 図1の装置の本体部の側面図である。Figure 2 is a side view of the body of the device of Figure 1; 装置の生体への装着状態を自動認識するための発振回路図である。FIG. 6 is an oscillation circuit diagram for automatically recognizing a mounting state of the device on a living body. 装置の人体上腕部への装着状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mounting condition to the human body upper arm part. 図6のVI−VI線における断面図である。It is sectional drawing in the VI-VI line of FIG. 動脈血酸素飽和度の取得方法を説明するための線図である。It is a diagram for demonstrating the acquisition method of arterial blood oxygen saturation. (a)図及び(b)図は、図1の装置を使用者の上腕部に用いて測定した赤外光(波長940nm)及び赤色光(波長730nm)の光電脈波をそれぞれ示す線図である。(A) Figure and (b) are diagrams showing the photoplethysmogram of infrared light (wavelength 940 nm) and red light (wavelength 730 nm) measured using the apparatus of FIG. 1 on the upper arm of the user is there.

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、動脈血酸素飽和度測定装置を被検者の上腕部に装着して使用する場合について説明する。尚、添付図面において、本明細書全体を通して類似の構成要素には、同様の参照符号を付して表すこととする。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the present embodiment, a case where the arterial blood oxygen saturation measuring apparatus is mounted on the upper arm of a subject and used will be described. In the accompanying drawings, similar components throughout the present specification are denoted by the same reference numerals.

図1は、本実施形態の動脈血酸素飽和度測定装置1を示している。動脈血酸素飽和度測定装置1は、本体部2と、該本体部を被検者の上腕部に巻き付けて装着するための装着ベルト3とを備える。本体部2は、前記上腕部への巻付方向に細長い概ね矩形のフレキシブル基板4で形成されている。フレキシブル基板4は、例えば医療用シリコンゴムのようなシリコン樹脂系の柔軟なフレキシブル基板材料で形成される。それにより、本体部2は、前記上腕部にその湾曲形状に沿って密着するように湾曲させて巻き付けることができる。   FIG. 1 shows an arterial blood oxygen saturation measuring device 1 of the present embodiment. The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus 1 includes a main body 2 and a wearing belt 3 for winding the main body around an upper arm of a subject for wearing. The main body portion 2 is formed of a substantially rectangular flexible substrate 4 elongated in the winding direction to the upper arm portion. The flexible substrate 4 is formed of, for example, a flexible flexible substrate material of silicon resin system such as silicone rubber for medical use. Thereby, the main body portion 2 can be bent and wound so as to be in close contact with the upper arm portion along the curved shape.

前記フレキシブル基板材料が少なくとも巻付方向に伸縮性を有すると、より好都合である。そのような伸縮性樹脂材料及び回路基板は、例えば国際公開第2016/125670号に記載されるように、既に公知である。   It is more advantageous if the flexible substrate material is stretchable at least in the winding direction. Such stretchable resin materials and circuit boards are already known, for example as described in WO 2016/125670.

フレキシブル基板4の長手方向両端部には、それぞれ長手方向に直交する幅方向の長孔5a,5bを有する環状のベルト係合部6a,6bが設けられている。装着ベルト3は、前記上腕部への巻付方向に伸縮性を有する帯状の伸縮ベルトであり、例えばゴムと繊維との織物や編みゴム、天然ゴムや合成ゴム等の伸縮性を有する素材で形成されている。装着ベルト3は、本体部2の表面の略全面を覆うように、一端3aを、一方のベルト係合部6aの長孔5aに外側(表面側)から内側に挿通し、他端3bを、他方のベルト係合部6bの長孔5bに外側(表面側)から内側に挿通して、本体部2に装着される。   Annular belt engaging portions 6a and 6b having long holes 5a and 5b in the width direction orthogonal to the longitudinal direction are provided at both longitudinal end portions of the flexible substrate 4, respectively. The mounting belt 3 is a belt-like stretchable belt having stretchability in the winding direction around the upper arm, and is formed of a stretchable material such as woven fabric of rubber and fiber, knitted rubber, natural rubber, synthetic rubber, etc. It is done. The mounting belt 3 is inserted at one end 3a into the long hole 5a of one belt engaging portion 6a from the outside (surface side) so as to cover substantially the entire surface of the main body 2, and the other end 3b is The other belt engaging portion 6 b is inserted into the long hole 5 b from the outer side (surface side) from the outer side (surface side) to be mounted to the main body portion 2.

装着ベルト3の他端3bは、ベルト長調節用の矩形リング9の長孔9aに挿通した後、折り返されて装着ベルト3の外面に、例えば縫い付けられ又は適当な留め具や接着剤により一体に結合されている。使用時、装着ベルト3の一端3aは、図1に示すように、本体部2の前記上腕部の皮膚に接する面を内側にして、動脈血酸素飽和度測定装置1全体が大きな輪を形成するように、矩形リング9の長孔9aに内側から挿通される。装着ベルト3の外面には、矩形リング9から引き出された一端3aを折り返して着脱可能に固定するためのファスナーが設けられている。   After the other end 3b of the mounting belt 3 is inserted into the long hole 9a of the rectangular ring 9 for belt length adjustment, it is folded back and sewed on the outer surface of the mounting belt 3 or integrated by a suitable fastener or adhesive, for example. Combined with In use, as shown in FIG. 1, one end 3a of the wearing belt 3 is such that the whole surface of the upper arm in contact with the skin of the main body 2 is inside, and the whole arterial blood oxygen saturation measuring device 1 forms a large ring. , And the long hole 9a of the rectangular ring 9 is inserted from inside. The outer surface of the mounting belt 3 is provided with a fastener for folding back and detachably fixing one end 3 a drawn from the rectangular ring 9.

このようなファスナーとして、例えば互いに押し付けられると剥離可能に貼り付くフック状起毛シートとループ状起毛シートとからなる面ファスナーを用いることができる。本実施形態では、装着ベルト3外面には、一端3a付近にフック状起毛シート部7aが取り付けられ、該一端を矩形リング9から折り返したときにフック状起毛シート部7aに対向する位置にループ状起毛シート7bが取り付けられている。   As such a fastener, for example, it is possible to use a surface fastener composed of a hook-like raised sheet and a loop-like raised sheet that are attached releasably when pressed against each other. In the present embodiment, a hook-shaped raised sheet portion 7a is attached to the outer surface of the attachment belt 3 near one end 3a, and when the one end is folded from the rectangular ring 9, it is looped at a position facing the hook-shaped raised sheet portion 7a. The napping sheet 7b is attached.

折り返した装着ベルト3の一端3aを外面に固定する手段は、上述した面ファスナーに限定されるものでなく、他の公知の様々なファスナーを用いることができる。また、装着ベルト3による本体部2の上腕部への装着も、上述した方法に限定されるものではない。例えば、本体部2の外面に装着ベルト3を重ね、その両端をそれぞれ対応するベルト係合部6a,6bの長孔5a,5bに外から内側に挿通して延長させ、図1と同様に大きな輪を形成してファスナーで着脱可能に固定したり、両端を一体に結合することもできる。上述したように構成することによって、装着ベルト3は本体部2に対して交換可能である。   The means for fixing the one end 3a of the folded attachment belt 3 to the outer surface is not limited to the above-described surface fastener, and various other known fasteners can be used. Moreover, the attachment to the upper arm of the main body 2 by the attachment belt 3 is not limited to the method described above. For example, the mounting belt 3 is overlapped on the outer surface of the main body portion 2, and both ends thereof are inserted from the outside into the long holes 5a and 5b of the belt engaging portions 6a and 6b and extended as in FIG. It is also possible to form a loop and detachably fix it with a fastener, or to connect both ends together. By configuring as described above, the mounting belt 3 can be replaced with the main body 2.

更に、装着ベルト3の外面には、本体部2に対応する部分に、使用時に本体部2の略全面を覆うように、保護カバー8が一体的に設けられている。保護カバー8は、後述するように本体部2のフレキシブル基板4表面に設けられる電子回路や電子部品、配線を損傷やノイズから保護し、光学素子が設けられるフレキシブル基板4裏面に外光が及ばないように、例えばアルミニウムのような不透光性の金属箔からなるシート材が好ましい。   Further, a protective cover 8 is integrally provided on the outer surface of the mounting belt 3 at a portion corresponding to the main body 2 so as to cover substantially the entire main body 2 at the time of use. The protective cover 8 protects the electronic circuits and electronic components provided on the surface of the flexible substrate 4 of the main body 2 and wiring from damage and noise as described later, and outside light does not reach the back surface of the flexible substrate 4 provided with the optical element. Thus, a sheet material made of an opaque metal foil such as, for example, aluminum is preferred.

図2は、動脈血酸素飽和度測定装置1の使用時に使用者の上腕部に直接接する本体部2の裏面を示している。同図に示すように、フレキシブル基板4は、一方のベルト係合部6aから他方のベルト係合部6b側に向けて延長する帯状部10aと、該帯状部に連続して他方のベルト係合部6b側に設けられた拡幅部10bとを有する。帯状部10aは、巻付方向(フレキシブル基板4の長手方向)に長く、ベルト係合部6aより狭い概ね一定の幅を有するように形成されている。拡幅部10bは、帯状部10aよりも幅方向に拡大され、その幅が巻付方向の長さよりも大きい矩形に形成されている。   FIG. 2 shows the back surface of the main body 2 directly in contact with the upper arm of the user when the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is used. As shown in the figure, the flexible substrate 4 has a belt-like portion 10a extending from one belt engaging portion 6a toward the other belt engaging portion 6b, and the other belt engaging continuously with the belt-like portion. And a widening portion 10b provided on the side of the portion 6b. The strip portion 10a is formed to have a substantially constant width which is longer in the winding direction (longitudinal direction of the flexible substrate 4) and narrower than the belt engaging portion 6a. The widening portion 10b is expanded in the width direction more than the strip portion 10a, and the width is formed in a rectangular shape larger than the length in the winding direction.

拡幅部10bには、帯状部10aに近い領域の幅方向の中央付近に、2つの発光素子11,12が、巻付方向に沿って同じ位置にかつ幅方向に少し離隔して配置されている。一方(図中上側)の発光素子11は、赤外光を発光するLEDである。他方(図中下側)の発光素子12は、赤外光を発光するLEDである。本実施形態では、発光素子11の発光波長を940nmに、発光素子12の発光波長を730nmに設定している。   In the widened portion 10b, two light emitting elements 11 and 12 are arranged at the same position along the winding direction and slightly apart in the width direction near the center in the width direction of the region near the strip 10a. . The light emitting element 11 on one side (upper side in the drawing) is an LED that emits infrared light. The other (lower in the drawing) light emitting element 12 is an LED that emits infrared light. In the present embodiment, the emission wavelength of the light emitting element 11 is set to 940 nm, and the emission wavelength of the light emitting element 12 is set to 730 nm.

帯状部10aには、ベルト係合部6a側の領域の幅方向中央位置に、緑色光を発光する第3の発光素子13が配置されている。発光素子13の幅方向両側には、巻付方向に沿って延長する帯状の隔壁14a,14bが突設されている。   In the strip portion 10a, the third light emitting element 13 emitting green light is disposed at the center position in the width direction of the region on the belt engaging portion 6a side. Strip shaped barrier ribs 14 a and 14 b extending along the winding direction are provided on both sides in the width direction of the light emitting element 13.

隔壁14a,14bの幅方向外側には、それぞれ各2つの受光素子15〜18が配置されている。前記受光素子には、例えばフォトダイオードを用いることができる。4つの受光素子15〜18は巻付方向に沿って同じ位置に、隣接する各2つの受光素子15,16と17,18とは互いに幅方向に少し離隔して設けられている。   Two light receiving elements 15 to 18 are disposed on the outer side in the width direction of the partition walls 14a and 14b. For example, a photodiode can be used as the light receiving element. The four light receiving elements 15 to 18 are provided at the same position along the winding direction, and the adjacent two light receiving elements 15 and 16 and 17 and 18 are provided slightly apart from each other in the width direction.

上述したように、発光素子11,12と受光素子15〜18とは、巻付方向に相当の距離離隔して配置されているので、動脈血酸素飽和度測定装置1の使用時に発光素子11,12の発光が受光素子15〜18に直接入射することを防止できる。特に赤外光は、回折する性質があるので、その直接入射を防止するのに有効である。また、第3の発光素子13からの発光は、受光素子15〜18との間が隔壁14a,14bにより遮断されているので、前記受光素子への直接入射が阻止されている。   As described above, since the light emitting elements 11 and 12 and the light receiving elements 15 to 18 are disposed apart from each other by a considerable distance in the winding direction, the light emitting elements 11 and 12 when using the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 Can be prevented from being directly incident on the light receiving elements 15-18. In particular, infrared light is effective in preventing its direct incidence because it has the property of diffracting. Further, since light emission from the third light emitting element 13 is blocked between the light receiving elements 15 to 18 by the partition walls 14a and 14b, direct incidence to the light receiving elements is blocked.

帯状部10aには、後述する動脈血酸素飽和度測定装置1の自動装着認識回路を構成する装着電極19が更に設けられている。装着電極19は、比較的大きい電極面積を確保し得るように、帯状部10aの一方(図中下側)の側縁部の巻付方向中央付近に配置されている。装着電極19の表面は、全体が適当な一定厚さの絶縁材料膜(図示せず)で被覆されている。   The band-shaped portion 10a is further provided with a mounting electrode 19 which constitutes an automatic mounting recognition circuit of the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 described later. The mounting electrode 19 is disposed near the center in the winding direction of the side edge of one of the strip portions 10a (lower side in the drawing) so as to secure a relatively large electrode area. The surface of the mounting electrode 19 is entirely covered with an insulating material film (not shown) of a suitable constant thickness.

フレキシブル基板4の裏面には、発光素子11〜13、受光素子15〜18及び装着電極19の配線が形成されている。更にフレキシブル基板4裏面には、ベルト係合部6a及びベルト係合部6bと拡幅部10bの一部とに、金メッキした接地電極20a,20bが形成されている。接地電極20a,20bは、前記配線の接地電極と同電位に接続されている。   Wirings of the light emitting elements 11 to 13, the light receiving elements 15 to 18, and the mounting electrode 19 are formed on the back surface of the flexible substrate 4. Further, on the back surface of the flexible substrate 4, ground electrodes 20a and 20b plated with gold are formed on the belt engaging portion 6a, the belt engaging portion 6b, and a part of the widened portion 10b. The ground electrodes 20a and 20b are connected to the same potential as the ground electrode of the wiring.

図3は、動脈血酸素飽和度測定装置1の使用時に使用者の上腕部とは反対側、即ち外側に面する本体部2の表面を示している。同図に示すように、拡幅部10bには、帯状部10a側に該帯状部との境界と接するように、動脈血酸素飽和度測定装置1の電源用に電池21が配置されている。これにより、動脈血酸素飽和度測定装置1を電源コード無しで使用することができる。従って、使用者は、就寝中や日常の様々な活動中又は運動中であっても、あまり身体を拘束したり動作を制限しないので、従来装置に比べて大幅に負担が軽減されるので、長時間の連続装用が可能である。   FIG. 3 shows the surface of the main body 2 facing away from the user's upper arm, i.e., facing outward when the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is used. As shown in the figure, a battery 21 is disposed in the widening section 10b for the power supply of the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 so as to be in contact with the border with the strip section on the strip section 10a side. Thereby, the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 can be used without the power cord. Therefore, the user is greatly restrained compared with the conventional device because the user does not restrain the body or restrict the movement much while sleeping or doing various activities or exercise during daily life. Continuous wear of time is possible.

電池21は、例えば再充電可能なリチウムイオン電池が好ましく、そのための電池充電回路22及び外部接続端子23が、拡幅部10bのベルト係合部6bとの間の領域(図中上端付近)に設けられている。外部接続端子23は、例えばスマートフォンやタブレット等のモバイル機器やパソコン等の外部機器とも容易に接続し得るように、USB接続用端子が好ましい。   The battery 21 is preferably, for example, a rechargeable lithium ion battery, and a battery charging circuit 22 and an external connection terminal 23 therefor are provided in the region between the belt engaging portion 6b of the widened portion 10b (near the upper end in the figure). It is done. The external connection terminal 23 is preferably a terminal for USB connection so that the external connection terminal 23 can be easily connected to a mobile device such as a smartphone or a tablet or an external device such as a personal computer.

更に拡幅部10bには、電池21とベルト係合部6bとの間の前記領域に、発光素子11,12用のLED定電流回路25,26が設けられている。LED定電流回路25,26は、それぞれ対応する発光素子11,12に接続されると共に、帯状部10aに設けられたCPU28に接続されている。CPU28は、帯状部10aの中央よりも拡幅部10b側に配置され、外部と無線又は有線で通信するための通信回路を内蔵している。外部との無線通信のために、CPU28は、帯状部10aに設けられたアンテナ29と接続されている。無線通信には、例えばbluetooth(登録商標)や赤外線、その他公知の様々な無線方式を使用することができる。   Furthermore, LED constant current circuits 25 and 26 for the light emitting elements 11 and 12 are provided in the area between the battery 21 and the belt engaging portion 6 b in the widening portion 10 b. The LED constant current circuits 25 and 26 are connected to the corresponding light emitting elements 11 and 12, respectively, and to the CPU 28 provided in the strip portion 10a. The CPU 28 is disposed closer to the widened portion 10b than the center of the strip portion 10a, and incorporates a communication circuit for communicating with the outside wirelessly or by wire. For wireless communication with the outside, the CPU 28 is connected to an antenna 29 provided on the strip portion 10 a. For wireless communication, it is possible to use, for example, bluetooth (registered trademark), infrared light, and various other known wireless schemes.

帯状部10aには、受光素子15〜18に接続された電流電圧変換回路31と、該電流電圧変換回路に接続された分配回路32と、該分配回路にそれぞれ接続された赤外波長用のLPF(ローパスフィルター)回路33及び赤色波長用のLPF回路34と、前記各LPF回路にそれぞれ接続された赤色波長用のHPF(ハイパスフィルター)回路35及び赤色波長用のHPF回路36とが設けられている。分配回路32は、前記受光素子から出力される赤外波長成分と赤色波長成分とを、それぞれLPF回路33,34に分配する。HPF回路35,36は、CPU28に接続されている。   In the strip portion 10a, a current voltage conversion circuit 31 connected to the light receiving elements 15 to 18, a distribution circuit 32 connected to the current voltage conversion circuit, and an LPF for infrared wavelength connected to the distribution circuit. (Low-pass filter) circuit 33 and LPF circuit 34 for red wavelength, HPF (high pass filter) circuit 35 for red wavelength and HPF circuit 36 for red wavelength respectively connected to the respective LPF circuits are provided . The distribution circuit 32 distributes the infrared wavelength component and the red wavelength component output from the light receiving element to the LPF circuits 33 and 34, respectively. The HPF circuits 35 and 36 are connected to the CPU 28.

上述したように、動脈血酸素飽和度測定装置1が生体(上腕部)に装着されているかどうかを自動認識するための自動装着認識回路を構成する発信回路37が、帯状部10aに設けられている。発信回路37は、帯状部10a裏面の装着電極19に接続されると共に、CPU28に接続されている。   As described above, the strip circuit 10a is provided with the transmission circuit 37 that constitutes an automatic attachment recognition circuit for automatically recognizing whether or not the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is attached to a living body (upper arm). . The transmission circuit 37 is connected to the mounting electrode 19 on the back surface of the strip 10 a and to the CPU 28.

本体部2には、図3に示すように、本体部2の略全面に防水層40が形成されている。防水層40は、十分な防水・防湿性を有し、更に前記発光素子及び受光素子に対して十分な透光性を確保するように、無色透明な樹脂コーティング剤を塗布することによって実現される。このような防水層40を設けることによって、本体部2の表裏両面に設けられた前記素子、電極、配線及び回路を、使用時に生体(使用者の上腕部)が発生する汗や水蒸気等から保護することができる。   As shown in FIG. 3, a waterproof layer 40 is formed on substantially the entire surface of the main body 2 in the main body 2. The waterproof layer 40 is realized by applying a colorless and transparent resin coating agent so as to have sufficient waterproof / moisture resistance and to ensure sufficient transparency to the light emitting element and the light receiving element. . By providing such a waterproof layer 40, the elements, electrodes, wires and circuits provided on the front and back sides of the main body 2 are protected from sweat, water vapor and the like generated by a living body (upper arm of the user) at the time of use. can do.

本体部2裏面には、防水層40は、接地電極20a,20bを除く全面に形成される。これにより、動脈血酸素飽和度測定装置1を使用者の上腕部に装着したとき、接地電極20a,20bをそれが接する前記上腕部の皮膚と同電位にすることによって、例えば使用者の近くで使用されている商用電源やラジオ等の高周波雑音から、前記受光素子の出力を保護することができる。また、接地電極20a,20bは、上述したように金メッキされているので、発汗による腐食、及び使用者の皮膚の金属かぶれを防止することができる。   The waterproof layer 40 is formed on the entire surface of the main body 2 except the ground electrodes 20a and 20b. Thereby, when the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is attached to the upper arm of the user, the ground electrodes 20a and 20b have the same potential as the skin of the upper arm in contact therewith, for example, used near the user The output of the light receiving element can be protected from high frequency noise of a commercial power source, a radio or the like. Also, since the ground electrodes 20a and 20b are plated with gold as described above, it is possible to prevent corrosion due to perspiration and metal rash on the user's skin.

更に本体部2には、その表面及び側面に樹脂保護層41が設けられている。樹脂保護層41には、例えばシリコン樹脂のように柔軟で弾力性を有する樹脂材料が好ましい。樹脂保護層41は、例えば常温硬化型のシリコン樹脂材料を、防水層40を形成した本体部2にインサート成形することによって形成される。これにより、本体部2を好ましくない外部からの衝撃や外部との接触等による損傷から保護すると同時に、本体部2を従って動脈血酸素飽和度測定装置1をより軽量化することができる。   Furthermore, a resin protective layer 41 is provided on the surface and the side of the main body 2. For the resin protective layer 41, for example, a flexible and elastic resin material such as a silicon resin is preferable. The resin protective layer 41 is formed, for example, by insert molding a room temperature curing type silicone resin material on the main body 2 on which the waterproof layer 40 is formed. As a result, the main body 2 can be protected from undesirable external impact, damage from external contact and the like, and at the same time, the weight of the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 can be further reduced.

図5は、発信回路37の典型的な一例を示している。発信回路37は、シュミットNANDゲートGと、その入力2と出力3との間に接続された抵抗Rと、シュミットNANDゲートGの入力2及び抵抗Rに直列に接続された可変容量コンデンサVCとから構成される。可変容量コンデンサVCの一方の電極は装着電極19であり、他方の電極は、動脈血酸素飽和度測定装置1が装着される生体(上腕部)により構成される。装着電極19の表面には、上述した防水層41が形成されており、該装着電極を絶縁している。   FIG. 5 shows a typical example of the transmission circuit 37. Transmission circuit 37 includes Schmitt NAND gate G, resistor R connected between input 2 and output 3 thereof, and variable capacitance capacitor VC connected in series with input 2 of Schmitt NAND gate G and resistor R. Configured One electrode of the variable capacitance capacitor VC is a mounting electrode 19, and the other electrode is constituted by a living body (upper arm) to which the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is mounted. The waterproof layer 41 described above is formed on the surface of the mounting electrode 19 to insulate the mounting electrode.

可変容量コンデンサVCの静電容量は、電極間距離即ち防水層41と生体との距離によって変化する。本体部2が生体表面に密着している場合、電極間距離は防水層41のみにより決定されて最小になるので静電容量は最大となり、発信回路37の発信周波数は最小になる。本体部2が生体表面に密着していない場合、電極間距離が大きくなって静電容量が減少し、発信回路37の発信周波数は大きくなる。更に、本体部2が生体表面に装着されていない場合、静電容量は実質的に0となるので、発信回路37の発信周波数は最大となる。従って、この発信周波数の大きさ及び/又はその変化から、動脈血酸素飽和度測定装置1の装着状態を確実に判定することができる。   The capacitance of the variable capacitance capacitor VC varies with the distance between the electrodes, ie, the distance between the waterproof layer 41 and the living body. When the main body 2 is in close contact with the surface of the living body, the distance between the electrodes is determined only by the waterproof layer 41 and is minimized, so the capacitance is maximized and the oscillation frequency of the oscillation circuit 37 is minimized. When the main body 2 is not in close contact with the surface of the living body, the distance between the electrodes is increased, the capacitance is decreased, and the transmission frequency of the transmission circuit 37 is increased. Furthermore, when the main body 2 is not attached to the surface of the living body, the capacitance is substantially zero, so that the transmission frequency of the transmission circuit 37 is maximum. Therefore, the wearing state of the arterial blood oxygen saturation measuring apparatus 1 can be reliably determined from the magnitude of the transmission frequency and / or the change thereof.

本実施形態によれば、発信回路37の発信周波数に基づいて、動脈血酸素飽和度測定装置1のスイッチを自動的にオンオフすることができる。例えば、発信周波数が予め設定された或る周波数以下になれば、適正な装着状態と判断して、動脈血酸素飽和度測定装置1の動作を自動で開始させることができる。また、発信周波数が予め設定された別の周波数以上になれば、動脈血酸素飽和度測定装置1が生体から取り外されたか、不適正な装着状態と判断して、その動作を自動で停止させることができる。   According to this embodiment, the switch of the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 can be turned on and off automatically based on the transmission frequency of the transmission circuit 37. For example, when the transmission frequency becomes lower than a predetermined frequency, it is possible to determine that the wearing state is appropriate and automatically start the operation of the arterial blood oxygen saturation measuring device 1. In addition, if the transmission frequency becomes equal to or higher than another preset frequency, the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 may be removed from the living body or it may be determined that it is improperly mounted, and the operation may be automatically stopped. it can.

更に帯状部10aには、ジャイロセンサー38と加速度センサー39とが設けられ、それぞれCPU28に接続されている。ジャイロセンサー38は、動脈血酸素飽和度測定装置1を装着した生体(使用者)の部位(上腕部)の姿勢の変化を検出する。加速度センサー39は、動脈血酸素飽和度測定装置1の物理的な動きの大きさを検出する。これらの検出データから、使用者の身体状態や活動状態を推測することができる。   Furthermore, a gyro sensor 38 and an acceleration sensor 39 are provided in the strip portion 10 a and connected to the CPU 28 respectively. The gyro sensor 38 detects a change in posture of a portion (upper arm) of a living body (user) on which the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is mounted. The acceleration sensor 39 detects the magnitude of physical movement of the arterial blood oxygen saturation measuring device 1. From these detection data, it is possible to infer the physical condition and activity of the user.

図6は、動脈血酸素飽和度測定装置1を使用者の上腕部UAに装着した状態を示している。この場合、動脈血酸素飽和度測定装置1は、上腕動脈Abを対象動脈としてその動脈血酸素飽和度を測定するように本体部2を配置する。   FIG. 6 shows a state in which the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is attached to the upper arm UA of the user. In this case, the arterial blood oxygen saturation measuring apparatus 1 arranges the main body 2 so as to measure the arterial blood oxygen saturation with the brachial artery Ab as a target artery.

本実施形態の動脈血酸素飽和度測定装置1は、使用者の前腕部に装着して使用することもできる。図6は更に、動脈血酸素飽和度測定装置1を使用者の前腕部FAに装着した状態を想像線で示している。この場合、動脈血酸素飽和度測定装置1は、橈骨動脈Arを対象動脈として、又は尺骨動脈Auを対象動脈として動脈血酸素飽和度を測定するように本体部2を配置する。   The arterial blood oxygen saturation measuring device 1 of the present embodiment can also be used by being attached to the user's forearm. FIG. 6 further illustrates in phantom lines the state in which the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is attached to the forearm FA of the user. In this case, the arterial blood oxygen saturation measuring apparatus 1 arranges the main body 2 so as to measure the arterial blood oxygen saturation with the radial artery Ar as a target artery or with the ulnar artery Au as a target artery.

図7は、図6において動脈血酸素飽和度測定装置1を装着した使用者の上腕部UAを同図のVI−VI線に沿って下方から見た断面図である。本体部2は、上腕動脈Auが走っている上腕部UAの内側側に装着され、装着ベルト3によって皮膚表面に密着するように固定される。装着ベルト3は少なくとも巻付方向に伸縮性を有するので、幾分強く締めることによって、本体部2裏面を適正な装着状態で密着させることができる。このように装着ベルト3を用いることによって、使用者は自分一人で、第三者や専門家の補助無しで、どこに居ても容易に動脈血酸素飽和度測定装置1を適正な状態に装着し、取り外し、再装着することができる。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the upper arm UA of the user wearing the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 in FIG. 6 as viewed from below along the line VI-VI in FIG. The main body 2 is mounted on the inner side of the upper arm UA where the upper arm artery Au is running, and is fixed by the mounting belt 3 so as to be in close contact with the skin surface. Since the mounting belt 3 has at least stretchability in the winding direction, it is possible to bring the back of the main body 2 into close contact in an appropriate mounting state by tightening it somewhat strongly. By using the mounting belt 3 in this manner, the user can easily mount the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 in an appropriate state, without assistance from a third party or a specialist, regardless of whereabouts. It can be removed and reinstalled.

このとき、発光素子11,12及び受光素子15〜18は、上腕部UAの皮膚に少し喰い込むように密着させるのが好ましい。それにより、発光素子11,12からの発光が皮膚表面に沿って受光素子15〜18側に拡散したり、受光素子15〜18が前記発光素子の発光を直接受光したり、外光が入射するのを防止することができる。   At this time, it is preferable that the light emitting elements 11 and 12 and the light receiving elements 15 to 18 be in close contact with the skin of the upper arm UA so as to slightly penetrate the skin. Thereby, light emitted from the light emitting elements 11 and 12 diffuses to the light receiving element 15 to 18 side along the skin surface, the light receiving element 15 to 18 directly receives light emitted from the light emitting element, and external light enters. Can be prevented.

発光素子11,12と受光素子15〜18は、前記発光素子の光軸Oeと前記受光素子の光軸Orがなす角度が30°以上になるように配置することが好ましい。特に長波長の赤外光は、回折性が強いので、前記受光素子には、上腕動脈Auからの反射光と前記発光素子からの回折光とが重畳して入射する。光軸Oeと光軸Orがなす角度が小さいと、前記発光素子からの回折光の影響が大きくなる。本実施形態では、光軸Oeと光軸Orがなす角度を30°以上にすることにより、発光素子11,12から上腕部UA内に拡散した発光光の一部が、上腕動脈Auに反射されることなく受光素子15〜18に直接入射することにより生じるノイズの影響をより小さくすることができる。また、本実施形態において、フレキシブル基板4を上述した巻付方向に伸縮性を有する基板材料で形成することによって、装着する上腕部の周囲長に対応してフレキシブル基板4を伸長させ、前記発光素子と受光素子とがより好ましい角度位置に配置されるように調整することができる。   The light emitting elements 11 and 12 and the light receiving elements 15 to 18 are preferably arranged such that the angle between the optical axis Oe of the light emitting element and the optical axis Or of the light receiving element is 30 ° or more. In particular, since infrared light having a long wavelength has strong diffractive properties, the reflected light from the brachial artery Au and the diffracted light from the light emitting element are superimposed and incident on the light receiving element. When the angle between the optical axis Oe and the optical axis Or is small, the influence of the diffracted light from the light emitting element becomes large. In the present embodiment, by setting the angle between the optical axis Oe and the optical axis Or to 30 ° or more, part of the emitted light diffused from the light emitting elements 11 and 12 into the upper arm portion UA is reflected to the upper arm artery Au. The influence of noise generated by direct incidence on the light receiving elements 15 to 18 can be reduced. Further, in the present embodiment, by forming the flexible substrate 4 with the substrate material having elasticity in the winding direction described above, the flexible substrate 4 is extended corresponding to the peripheral length of the upper arm to be attached, and the light emitting element And the light receiving element can be adjusted to be disposed at more preferable angular positions.

また、発光素子11,12と受光素子15〜18は、上腕動脈Auに対する反射光Lrの光路長が照射光Leの光路長に等しくなるように、又は光路長の差ができるだけ小さくなるように配置することが好ましい。   The light emitting elements 11 and 12 and the light receiving elements 15 to 18 are disposed such that the optical path length of the reflected light Lr with respect to the brachial artery Au is equal to the optical path length of the irradiation light Le or the difference in optical path length is as small as possible. It is preferable to do.

図7は、平均的な成人の上腕部に動脈血酸素飽和度測定装置1を装着した状態を示しており、発光素子11,12と受光素子15〜18は、上腕動脈Auからの反射光を利用するように配置される。使用者が子供や腕が細い場合、発光素子11,12と受光素子15〜18とが上腕動脈Au又は他の対象動脈を挟んで対向する位置に配置される場合もあり得る。この場合には、発光素子11,12からの発光光が上腕動脈Auを透過した透過光を受光素子15〜18で受光することによって、同様に動脈血酸素飽和度を測定することができる。   FIG. 7 shows a state in which the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 is attached to an average upper arm of an adult, and the light emitting elements 11, 12 and the light receiving elements 15 to 18 use reflected light from the brachial artery Au. To be arranged. When the user has a thin child or arm, the light emitting elements 11, 12 and the light receiving elements 15 to 18 may be disposed at opposite positions across the brachial artery Au or another target artery. In this case, arterial light oxygen saturation can be similarly measured by receiving light transmitted by the light emitting elements 11 and 12 and transmitted through the brachial artery Au and receiving the transmitted light by the light receiving elements 15 to 18.

一般に、身体に機器や器具を装着する場合、装着機器等の重量が装着部位との相対的な関係で、その5%以下であれば、負担(重さ)を感じ難いことが知られている。成人の平均片腕重量は体重の6.5%とされているから、体重50kgの場合、片腕重量は3.25kgであり、その5%は163gである。動脈血酸素飽和度測定装置1は、上述したように、薄いフレキシブル基板4とそれに搭載された微小な発光受光素子、回路、薄膜配線及び小型電池からなる本体部2と、装着ベルト3とから構成されているので、全体重量を150g以下に設定することが可能である。従って、動脈血酸素飽和度測定装置1は、少なくとも平均的な成人が上腕部に装着した場合、その重さを感じることなく使用することができる。   Generally, it is known that it is difficult to feel the burden (weight) if the weight of the attached device or the like is 5% or less because the weight of the attached device or the like is relative to the attached portion when the device or instrument is attached to the body . Since the average weight of an adult is assumed to be 6.5% of the weight, in the case of 50 kg of weight, the weight of one arm is 3.25 kg, and 5% thereof is 163 g. As described above, the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 comprises the thin flexible substrate 4 and the small light emitting and receiving element mounted thereon, the main body 2 including the circuit, the thin film wiring and the small battery, and the mounting belt 3 Therefore, the total weight can be set to 150 g or less. Therefore, the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 can be used without feeling the weight when at least an average adult is attached to the upper arm.

図8は、還元ヘモグロビンHb、酸化ヘモグロビンHbO2、及び一酸化炭素ヘモグロビンHbCOの光吸収スペクトルを示している。同図に示すように、800nmより長い波長の光の場合、吸光係数は酸化ヘモグロビンHbO2の方が大きいので、その光の動脈血における反射光又は透過光は、動脈血中の酸化ヘモグロビンの量を表すことになる。逆に、800nmより短い波長の光の場合、吸光係数は還元ヘモグロビンHbの方が大きいので、その光の動脈血における反射光又は透過光は、動脈血中の還元ヘモグロビンの量を表すことになる。   FIG. 8 shows light absorption spectra of reduced hemoglobin Hb, oxygenated hemoglobin HbO2, and carbon monoxide hemoglobin HbCO. As shown in the figure, in the case of light having a wavelength longer than 800 nm, since the absorption coefficient is larger for oxygenated hemoglobin HbO2, reflected light or transmitted light in arterial blood of the light represents the amount of oxygenated hemoglobin in arterial blood. become. Conversely, in the case of light having a wavelength shorter than 800 nm, the light absorption coefficient is larger in reduced hemoglobin Hb, and thus the reflected light or transmitted light in arterial blood of the light represents the amount of reduced hemoglobin in arterial blood.

動脈血酸素飽和度測定装置1は、上述した従来装置と同様に、このような酸化ヘモグロビンHbO2と還元ヘモグロビンHbとで光吸収スペクトルが異なるという特性を利用して、異なる2つの波長の光の反射光又は透過光から動脈血酸素飽和度を測定する。従来の動脈血酸素飽和度測定装置では、一酸化炭素ヘモグロビンHbCOの影響を解消するために、赤色光の波長を660nmに、赤外光の波長を910nmに設定し、更に赤色光の発光波長を厳密に制御している場合がある。   The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus 1 uses the characteristic that the light absorption spectrum is different between such oxygenated hemoglobin HbO2 and reduced hemoglobin Hb as in the above-described conventional apparatus, and reflected light of light of two different wavelengths. Or measure arterial blood oxygen saturation from transmitted light. In the conventional arterial blood oxygen saturation measurement apparatus, in order to eliminate the influence of carbon monoxide hemoglobin HbCO, the wavelength of red light is set to 660 nm, the wavelength of infrared light to 910 nm, and the emission wavelength of red light is strictly determined. May be in control.

本実施形態では、上述したように、波長730nmの赤色光と波長940nmの赤外光とを採用している。そのため、赤色光は、図7に示すように、一酸化炭素ヘモグロビンHbCOの影響を受けることがない。従って、発光素子11,12の発光波長が多少ずれたり変動しても、測定結果に与える影響は非常に小さい。そのため、より安価な発光素子を使用し、その発光制御を比較的簡単に構成することができ、動脈血酸素飽和度測定装置1をより安価に製造することができる。   In the present embodiment, as described above, the red light of wavelength 730 nm and the infrared light of wavelength 940 nm are adopted. Therefore, red light is not influenced by carbon monoxide hemoglobin HbCO as shown in FIG. Therefore, even if the emission wavelengths of the light emitting elements 11 and 12 slightly shift or change, the influence on the measurement result is very small. Therefore, the light emission control can be configured relatively easily by using a cheaper light emitting element, and the arterial blood oxygen saturation measurement device 1 can be manufactured more inexpensively.

また、本実施形態では、従来装置の指先や耳朶に装着する場合に比して、発光光及び反射光又は透過光の光路長が非常に長く、より光強度の高い光を照射する必要がある。本実施形態は、上述した波長の赤色光と赤外光を用いることによって、光強度の高い発光素子を用いることができ、それにより、上腕部のように光路長が長い生体部位に装着しても、良好な測定結果を確保することができる。   Further, in the present embodiment, it is necessary to irradiate light with higher light intensity, because the optical path length of the emitted light and the reflected light or the transmitted light is very long as compared with the case of attaching to the fingertip or earlobe of the conventional device. . In the present embodiment, by using the red light and the infrared light of the wavelengths described above, it is possible to use a light emitting element with high light intensity, thereby attaching to a living body part having a long optical path length like an upper arm. Also, good measurement results can be secured.

図9(a)、(b)は、動脈血酸素飽和度測定装置1を使用者の上腕部に用いて測定した赤外光(波長940nm)及び赤色光(波長730nm)の光電脈波、即ち上腕動脈血の脈動による吸光係数の変化をそれぞれ示している。同図の光電脈波には、使用者の呼吸波形と脈動波形とが重畳している。従来から公知のように、前記光電脈波にLPF回路を用いることによって、呼吸波形を分離することができる。   FIGS. 9A and 9B show photoplethysmograms of infrared light (wavelength 940 nm) and red light (wavelength 730 nm) measured using the arterial blood oxygen saturation measuring device 1 on the upper arm of the user, ie, the upper arm The change of the absorption coefficient by the pulsation of arterial blood is shown, respectively. The user's respiration waveform and pulsation waveform are superimposed on the photoplethysmogram of FIG. As conventionally known, the respiratory waveform can be separated by using an LPF circuit for the photoplethysmogram.

一般に、前記光電脈波に含まれる脈動は、1呼吸当たり4回あるから、LPF回路によって脈動周波数の1/2の周波数でデジタル処理(LPF処理)することによって、図9(a)、(b)の各波形から呼吸波形を抽出することができる。同様に、前記光電脈波にHPF回路を用いて、脈動周波数の1/2の周波数でデジタル処理(HPF処理)することによって、図9(a)、(b)の各波形から脈動波形を分離抽出することができる。   Generally, since the pulsation included in the photoplethysmogram is four times per one respiration, the LPF circuit performs digital processing (LPF processing) at a frequency of 1/2 of the pulsation frequency, as shown in FIGS. The respiratory waveform can be extracted from each waveform of. Similarly, the HPF circuit is used for the photoplethysmogram, and digital processing (HPF processing) is performed at half the pulsation frequency to separate the pulsation waveform from each waveform in FIGS. 9A and 9B. It can be extracted.

尚、脈動周波数の検出は、前記光電脈波を高速フーリエ変換することによって行うことができる。このとき、前記光電脈波は、高速フーリエ変換によって、呼吸周波数領域と脈動周波数領域とに分かれるので、その高周波成分を脈動周波数とする。このように、本実施形態によれば、前記光電脈波から動脈血酸素飽和度測定を測定すると同時に、呼吸回数を測定することができる。   The pulsation frequency can be detected by fast Fourier transform of the photoplethysmogram. At this time, since the photoplethysmogram is divided into a respiratory frequency region and a pulsating frequency region by fast Fourier transform, its high frequency component is used as a pulsating frequency. Thus, according to the present embodiment, it is possible to measure the number of respirations simultaneously with measuring the arterial blood oxygen saturation measurement from the photoplethysmogram.

以上、本発明を好適な実施形態に関連して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その技術的範囲において、様々な変更又は変形を加えて実施し得ることは言うまでもない。例えば、受光素子の数は、1つの受光素子が異なる光を時間的に分けて受光するように設定することによって、少なくすることができる。   Although the present invention has been described above in connection with the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes or modifications may be made within the technical scope thereof. Needless to say. For example, the number of light receiving elements can be reduced by setting such that one light receiving element receives different lights in time division.

1 動脈血酸素飽和度測定装置
2 本体部
3 装着ベルト
4 フレキシブル基板
8 保護カバー
11,12 発光素子
15〜18 受光素子
19 装着電極
21 電池
37 発信回路
40 防水層
41 樹脂保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 arterial blood oxygen saturation measuring device 2 main body 3 mounting belt 4 flexible substrate 8 protective cover 11, 12 light emitting element 15-18 light receiving element 19 mounting electrode 21 battery 37 transmission circuit 40 waterproof layer 41 resin protective layer

Claims (9)

生体の動脈血酸素飽和度を経皮的に測定するための装置であって、
フレキシブル基板と、
生体の動脈血に互いに異なる波長の発光光を発光するように、前記フレキシブル基板の一方の面に搭載された2つの発光素子と、
前記生体の動脈血により反射された前記発光素子の発光光を受光するように、前記フレキシブル基板の前記一方の面に搭載された受光素子と、
前記フレキシブル基板を、前記一方の面を生体側に配置して装着するために、生体の装着部位に巻き付けられる装着ベルトとを備え、
前記フレキシブル基板は、前記装着ベルトにより前記生体の装着部位に装着したとき、前記発光素子及び受光素子を生体表面に密着させて前記装着部位に巻き付け可能な柔軟性を有し、
前記受光素子が受光する前記発光素子の発光光から前記生体の動脈血の酸素飽和度を測定することを特徴とする動脈血酸素飽和度測定装置。
An apparatus for percutaneously measuring arterial blood oxygen saturation in a living body, comprising:
Flexible substrate,
Two light emitting elements mounted on one side of the flexible substrate to emit light of different wavelengths to arterial blood of a living body;
A light receiving element mounted on the one surface of the flexible substrate to receive light emitted from the light emitting element reflected by arterial blood of the living body;
And a mounting belt wound around a mounting site of the living body in order to mount the flexible substrate on the living body side of the one side of the flexible substrate.
The flexible substrate has flexibility to allow the light emitting element and the light receiving element to be in close contact with the surface of the living body and to be wound around the mounting site when mounted on the mounting site of the living body by the mounting belt.
An arterial blood oxygen saturation measuring apparatus, which measures oxygen saturation of arterial blood of the living body from light emitted from the light emitting element received by the light receiving element.
前記発光素子と受光素子とは、前記フレキシブル基板の前記一方の面に前記装着部位への巻付方向に沿って互いに離隔して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The arterial blood oxygen according to claim 1, wherein the light emitting element and the light receiving element are disposed on the one surface of the flexible substrate so as to be separated from each other along a winding direction to the mounting portion. Saturation measuring device. 前記装着ベルトが、前記巻付方向に沿って伸縮性を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the wearing belt has elasticity along the winding direction. 前記フレキシブル基板の前記一方の面に搭載された装着電極を有する自動装着認識回路を備え、前記装着電極は、前記フレキシブル基板が前記装着部材により前記装着部位に装着されたとき、対向する生体表面との間で可変容量のコンデンサを形成し得るように、表面が絶縁材料膜で被覆されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The device further comprises an automatic mounting recognition circuit having a mounting electrode mounted on the one surface of the flexible substrate, the mounting electrode facing the living body surface facing the mounting substrate when the flexible substrate is mounted by the mounting member. The arterial blood oxygen saturation measurement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface is coated with an insulating material film so as to form a variable capacitance capacitor between them. 前記受光素子が受光する前記発光素子の発光光から生体の呼吸波形及び/又は呼吸回数を測定するために、前記受光素子が受光する前記発光素子の発光光をLPF処理するためのLPF回路及びHPF処理するためのHPF回路を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   LPF circuit for performing LPF processing of the light emitted from the light emitting element received by the light receiving element to measure the respiration waveform and / or the number of respirations of the living body from the light emitted from the light emitting element received by the light receiving element The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising an HPF circuit for processing. 前記フレキシブル基板の他方の面に搭載された加速度センサー及び/又はジャイロセンサーを更に備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising an acceleration sensor and / or a gyro sensor mounted on the other surface of the flexible substrate. 前記フレキシブル基板の他方の面に搭載された通信回路及び無線アンテナを更に備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a communication circuit and a wireless antenna mounted on the other surface of the flexible substrate. 一方の前記発光素子が波長940nmの赤外光を発光し、他方の前記発光素子が波長の730nmの赤色光を発光することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The arterial blood oxygen saturation according to any one of claims 1 to 7, wherein one of the light emitting elements emits infrared light of a wavelength of 940 nm, and the other light emitting element emits red light of a wavelength of 730 nm. Measuring device. 装置全体の重量が150g以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の動脈血酸素飽和度測定装置。   The arterial blood oxygen saturation measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the weight of the whole apparatus is 150 g or less.
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