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公開番号2025140785
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040365
出願日2024-03-14
発明の名称脈波信号計測装置、脈波信号計測方法及び酸素飽和度測定装置
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類A61B 5/02 20060101AFI20250919BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】脈波信号の計測精度を向上できる脈波信号計測装置を提供する。
【解決手段】酸素飽和度測定装置は、第一投光素子LED1と、第二投光素子LED2と、第一投光素子LED1との間に第一距離を有する第一光路L1が形成される状態で配置されると共に、第二投光素子LED2との間に第一距離とは異なる第二距離を有する第二光路L2が形成される状態で配置され、第一投光素子LED1又は第二投光素子LED2から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第一受光素子PD1と、第一投光素子LED1との間に第一距離を有する第三光路L3が形成される状態、及び、第二投光素子LED2との間に第二距離を有する第四光路L4が形成される状態のうち少なくとも一方の状態で配置され、第一投光素子LED1又は第二投光素子LED2から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第二受光素子PD2と、を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
動脈に対して光を投光する第一投光素子と、
前記第一投光素子とは離れて配置され動脈に対して光を投光する第二投光素子と、
前記第一投光素子との間に第一距離を有する第一光路が形成される状態で配置されると共に、前記第二投光素子との間に前記第一距離とは異なる第二距離を有する第二光路が形成される状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第一受光素子と、
前記第一受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの反射光の光強度に応じた第一脈波信号を計測可能な第一計測部と、
前記第一投光素子との間に前記第一距離を有する第三光路が形成される状態、及び、前記第二投光素子との間に前記第二距離を有する第四光路が形成される状態のうち少なくとも一方の状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第二受光素子と、
前記第二受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの前記反射光の光強度に応じた第二脈波信号を計測可能な第二計測部と、
を備える、脈波信号計測装置。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
予め設定された計測状態に関する指標の値に応じて、前記第一投光素子の投光と前記第二投光素子の投光とを切替可能な制御部を備える、
請求項１に記載の脈波信号計測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記指標の値と予め設定された計測状態に関する閾値との関係に応じて、前記第一投光素子の投光と前記第二投光素子の投光とを択一的に切り替える、
請求項２に記載の脈波信号計測装置。
【請求項４】
前記第一投光素子と前記第二投光素子と前記第一受光素子と前記第二受光素子との配置パターンを基本配列と設定したとき、
１つ以上の前記第一投光素子と、１つ以上の前記第二投光素子と、１つ以上の前記第一受光素子と、１つ以上の前記第二受光素子とによって複数の前記基本配列が形成され、
平面視で隣り合う前記基本配列の間でそれぞれの光路が重なることなく離れて形成されるように、前記第一投光素子と前記第二投光素子と前記第一受光素子と前記第二受光素子とが配置される、
請求項１～３のいずれか１項に記載の脈波信号計測装置。
【請求項５】
前記第一投光素子と前記第二投光素子と前記第一受光素子と前記第二受光素子との配置パターンを基本配列と設定したとき、
１つ以上の前記第一投光素子と、１つ以上の前記第二投光素子と、１つ以上の前記第一受光素子と、１つ以上の前記第二受光素子とによって複数の前記基本配列が形成され、
平面視で隣り合う前記基本配列において、
前記第一投光素子と前記第二投光素子と前記第一受光素子と前記第二受光素子とのうち少なくとも１つが共有される、
請求項１～３のいずれか１項に記載の脈波信号計測装置。
【請求項６】
前記第二受光素子が、前記第一投光素子との間に前記第一距離を有する第三光路が形成される状態と共に、前記第二投光素子との間に前記第二距離を有する第四光路が形成される状態で配置されることによって、
平面視で、四角形状の前記基本配列が複数形成され、
共通の前記第一距離の長さを有する辺同士が交差する頂点に前記第一投光素子が位置し、
共通の前記第二距離の長さを有する辺同士が交差する頂点に前記第二投光素子が位置し、
前記第一距離の長さを有する辺と前記第二距離の長さを有する辺とが交差する頂点に前記第一受光素子又は前記第二受光素子が位置する、
請求項５に記載の脈波信号計測装置。
【請求項７】
動脈に対して光を投光する第一投光素子と、
前記第一投光素子とは離れて配置され動脈に対して光を投光する第二投光素子と、
前記第一投光素子との間に第一距離を有する第一光路が形成される状態で配置されると共に、前記第二投光素子との間に前記第一距離とは異なる第二距離を有する第二光路が形成される状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第一受光素子と、
前記第一受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの前記反射光の光強度に応じた第一脈波信号を計測可能な第一計測部と、
前記第一投光素子との間に前記第一距離を有する第三光路が形成される状態、及び、前記第二投光素子との間に前記第二距離を有する第四光路が形成される状態のうち少なくとも一方の状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第二受光素子と、
前記第二受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの前記反射光の光強度に応じた第二脈波信号を計測可能な第二計測部と、
前記第一投光素子の投光と前記第二投光素子の投光とを択一的に切替可能な制御部と、
を備える脈波信号計測装置を用いて、
前記第一投光素子と前記第二投光素子と前記第一受光素子と前記第二受光素子とを被測定者に接触させ、
予め設定された計測状態に関する指標の値と閾値との関係に応じて、前記第一投光素子の投光と前記第二投光素子の投光とを択一的に切り替えることによって、前記第一距離と前記第二距離とのうちの一方を有する光路を選択し、
選択された前記光路を通る前記反射光の脈波信号のみを計測する、
脈波信号計測方法。
【請求項８】
動脈に対して光を投光する第一投光素子と、
前記第一投光素子とは離れて配置され動脈に対して光を投光する第二投光素子と、
前記第一投光素子との間に第一距離を有する第一光路が形成される状態で配置されると共に、前記第二投光素子との間に前記第一距離とは異なる第二距離を有する第二光路が形成される状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第一受光素子と、
前記第一受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの前記反射光の光強度に応じた第一脈波信号を計測可能な第一計測部と、
前記第一投光素子との間に前記第一距離を有する第三光路が形成される状態、及び、前記第二投光素子との間に前記第二距離を有する第四光路が形成される状態のうち少なくとも一方の状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第二受光素子と、
前記第二受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの前記反射光の光強度に応じた第二脈波信号を計測可能な第二計測部と、
前記第一計測部と前記第二計測部とに電気的に接続され、第一脈波信号と第二脈波信号とに基づいて酸素飽和度を算出することによって、前記動脈の酸素飽和度を測定するプロセッサと、
を備える、酸素飽和度測定装置。
【請求項９】
前記プロセッサは、
前記第一脈波信号と前記第二脈波信号とがそれぞれ有する属性データを脈波信号の信頼性を判定するために予め設定された基準と比較し、
前記基準を満たすと判定された前記属性データを有する脈波信号を用いて酸素飽和度を算出する、
請求項８に記載の酸素飽和度測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、脈波信号計測装置、脈波信号計測方法及び酸素飽和度測定装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、動脈血中の酸素飽和度（Ｓ
Ｐ
Ｏ
２
）を測定する方法の一例として、特許文献１のような吸光分光法を用いた測定方法が知られている。吸光分光法を用いた測定方法では、互いに異なる波長を有する赤色光と赤外光とが、投光素子によって動脈血に対して投光されると共に、それぞれの光に対応する透過光又は反射光が、受光素子によって受光される。なお、以下、説明の便宜のため、透過光及び反射光のように受光素子によって受光される光をまとめて「受光光」と称する。
【０００３】
具体的な測定では、例えば、受光光の脈波信号から取得される最大値と最小値とから、赤色光と赤外光とのそれぞれについて脈波信号の振幅が複数計測される。計測された複数の振幅から脈波信号の変動成分（ＡＣ）と固定成分（ＤＣ）とが算出されると共に、算出された変動成分と固定成分とによって、赤色光と赤外光とのそれぞれの灌流指標（ＰＩ値）が算出される。そして、赤外光のＰＩ値に対する赤色光のＰＩ値の比（吸光度比）を、予め設定された酸素飽和度算出用の計算式に導入することによって、測定値としての酸素飽和度を算出できる。
【０００４】
脈波信号を計測する技術として特許文献１では、少なくとも２つの光路を含む複数の光路を形成する１つの投光素子と、投光素子からの少なくとも２つの光路をそれぞれ通る反射光を受光する１つの受光素子と、を備える脈波信号計測装置が開示されている。この点、脈波信号の計測精度を向上できる新規な技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許公報第１０２１５６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、脈波信号の計測精度を向上できる脈波信号計測装置、脈波信号計測方法及び酸素飽和度測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様に係る酸素飽和度測定装置は、動脈に対して光を投光する第一投光素子と、前記第一投光素子とは離れて配置され動脈に対して光を投光する第二投光素子と、前記第一投光素子との間に第一距離を有する第一光路が形成される状態で配置されると共に、前記第二投光素子との間に前記第一距離とは異なる第二距離を有する第二光路が形成される状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第一受光素子と、前記第一受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの反射光の光強度に応じた第一脈波信号を計測可能な第一計測部と、前記第一投光素子との間に前記第一距離を有する第三光路が形成される状態、及び、前記第二投光素子との間に前記第二距離を有する第四光路が形成される状態のうち少なくとも一方の状態で配置され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応する反射光をそれぞれ受光する第二受光素子と、前記第二受光素子に電気的に接続され、前記第一投光素子又は前記第二投光素子から投光された光に対応するそれぞれの前記反射光の光強度に応じた第二脈波信号を計測可能な第二計測部と、を備える。
【０００８】
第１の態様によれば、第一距離を形成する第一光路と、第一距離とは異なる第二距離を形成する第二光路とが形成される。このため、１つの距離のみを有する光路を脈波信号の計測に使用する場合に比べて、脈波信号の計測精度を向上できる。また、第一距離及び第二距離のうち少なくとも一方について共通の距離を有する２つの光路が形成される。このため、１つの距離について１つの光路のみを脈波信号の計測に使用する場合に比べて、脈波信号の計測精度を向上できる。
【０００９】
また、第２の態様では、第１の態様において、予め設定された計測状態に関する指標の値に応じて、前記第一投光素子の投光と前記第二投光素子の投光とを切替可能な制御部を備えてもよい。
【００１０】
上記の構成によれば、第一投光素子の投光と第二投光素子の投光とを切り替えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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