JP2004135854A

JP2004135854A - 反射型光電脈波検出装置および反射型オキシメータ

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Publication number: JP2004135854A
Application number: JP2002302954A
Authority: JP
Inventors: Akio Yamanishi; 山西　昭夫; Tomohiro Nunome; 布目　知弘
Original assignee: Nippon Colin Co Ltd
Current assignee: Nippon Colin Co Ltd
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【目的】光電脈波或いは酸素飽和度の測定に際して高い精度が得られる反射型光電脈波検出装置或いは反射型オキシメータを提供する
【解決手段】ゲイン決定手段６２により、脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間の相互の信号強度変化が同じとなるように第１ゲインＱ_Ｒおよび第２ゲインＱ_ＩＲがそれぞれ決定されると、ノイズ除去手段６４によりそれらのゲインＱ_ＲおよびＱ_ＩＲに基づいて、光電脈波検出プローブ１６と生体１２との相対的変位に起因するノイズが受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　から除去されることから、酸素飽和度決定手段６６により決定される生体１２の表面１４下の血液酸素飽和度Ｓの精度が高められる。
【選択図】　　　　　　　　　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子および受光素子が一面に配置されたプローブの変位に起因するノイズの影響を除去することができる反射型光電脈波検出装置および反射型オキシメータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体の表面にヘモグロビンにより吸収されるように波長帯内から設定された第１波長の照射光を生体の表面に照射する光電脈波検出用発光素子と、その光電脈波検出用発光素子から局部照射したときにその生体を通して得られる第１波長の透過光を検出する受光素子を備えた光電脈波検出プローブを備え、その受光素子により検出されたその透過光の強度変化に対応する光電脈波信号を出力する透過型光電脈波検出装置が知られている。或いはその応用として、生体の表面にヘモグロビンにより吸収されるように波長帯内から設定された第１波長および第２波長の照射光を生体の表面に照射する第１発光素子および第２発光素子と、その第１発光素子および第２発光素子から局部照射したときにその生体を通して得られる第１波長および第２波長の透過光をそれぞれ検出する受光素子を備えた光電脈波検出プローブを備え、その受光素子により検出されたその第１波長および第２波長の透過光信号の周期的変化に基づいてその生体の表面下の血液の酸素飽和度を測定する透過型オキシメータが知られている。たとえば、特許文献１および特許文献２に記載されたものがそれである。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７４号公報
【特許文献２】特開平６−２２９４３号公報
【０００４】
ところで、上記のような透過型光電脈波検出装置或いは透過型オキシメータは、生体の部位のうち、光透過可能な部位たとえば指先や耳たぶなどの測定部位に光電脈波検出プローブを装着することが制限されることから、特に手術室内における光電脈波検出或いは酸素飽和度測定に関して使用できない場合があるので、生体の皮膚のいずれに場所においてもプローブを装着できる反射型光電脈波検出装置或いは反射型オキシメータが望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、所定間隔離隔した発光素子および受光素子を一方向に向かう状態で備えた光電脈波検出プローブを皮膚面に貼り付けてその皮膚下から反射される散乱光を受光する形式の反射型の光電脈波検出装置或いはオキシメータが考えられている。しかしながら、このような反射型の光電脈波検出装置或いはオキシメータによれば、体動に起因して光電脈波検出プローブと生体との間の相対的な動き（変位）や血液容積変化による反射光量の変化が発生するので、心拍に同期した血液容積の脈動に対応する光電脈波にその体動に対応するノイズが含まれることになるとともに、その光電脈波に基づいて酸素飽和度を測定する場合の測定精度が十分に得られなかった。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、光電脈波或いは酸素飽和度の測定に際して高い精度が得られる反射型光電脈波検出装置或いは反射型オキシメータを提供することにある。
【０００７】
本発明者は、上記の事情を背景として種々検討を重ねた結果、光電脈波の検出に用いる光の波長は、表面よりも深く浸透させてヘモグロビンを含む血管（血液）の容積変化を検知するために赤色乃至赤外光が用いられるが、それよりも短い波長たとえば緑色光や青色光を用いると、散乱が大きいためにその反射光は比較的浅い部位からのものが支配的となって血管容積の脈動の変化を受け難いことから、この短い波長の反射光の変化がプローブと生体との相対位置変化に対応するので、その短い波長の反射光の変化を用いて、上記赤色乃至赤外光の反射光による光電脈波への影響を除去し得ることを見いだした。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための第１の手段】
すなわち、前記目的を達成するための本第１発明の要旨とするところは、生体の表面にヘモグロビンにより吸収されるように波長帯内から設定された第１波長の照射光を生体の表面に照射する光電脈波検出用発光素子と、その光電脈波検出用発光素子から局部照射したときにその表面内から得られる第１波長の反射光を検出する受光素子を備えた光電脈波検出プローブを備え、その受光素子により検出されたその反射光の強度変化に対応する光電脈波信号を出力する反射型光電脈波検出装置であって、（ａ）　光電脈波検出プローブに設けられ、前記照射光の波長よりも短いノイズ検出波長の照射光を前記生体の表面に照射するノイズ検出用発光素子と、（ｂ）　前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号から、脈拍に同期して周期的に変動する脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の信号をそれぞれ分離する信号分離手段と、（ｃ）　その信号分離手段により分離された前記第１波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号の相互の信号強度変化が同じとなるように、いずれか一方のゲインを決定するゲイン決定手段と、（ｄ）　そのゲイン決定手段により決定されたゲインに基づいて、前記光電脈波検出プローブと前記生体との相対的変位に起因するノイズを前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号から除去するノイズ除去手段とを、含むことにある。
【０００９】
【第１発明の効果】
このようにすれば、ゲイン決定手段により、信号分離手段により分離された脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の前記第１波長の反射光信号と前記ノイズ検出波長の反射光信号との相互の信号強度変化が同じとなるようにいずれか一方のゲインが決定されると、ノイズ除去手段により、そのいずれか一方のゲインに基づいて、前記光電脈波検出プローブと前記生体との相対的変位に起因するノイズが前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号から除去されることから、その第１波長の反射光信号はノイズのない光電脈波信号を表すものとなるので、高い精度の光電脈波を出力する反射型光電脈波検出装置を提供することができる。
【００１０】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記ノイズ検出用発光素子は、６００ｎｍ以下の波長、たとえば５００ｎｍ乃至６００ｎｍの範囲内の波長、さらに好適には５５０ｎｍ付近のノイズ検出波長の照射光を前記生体の表面に照射するものである。このようにすれば、ノイズ検出用発光素子から放射されるノイズ検出波長の光は、６００ｎｍ以下の波長、好適には５００ｎｍ乃至６００ｎｍの範囲内に設定された波長であって、第１波長よりも十分に短く散乱を受けやすいものであることから生体の皮膚の比較的浅い部分からの反射光が主体となることから、ヘモグロビンに吸収されやすい性質があるにも拘わらず表皮下の細動脈の容積の脈動の影響が少ないので、生体と光電脈波検出プローブとの間の相対変位を反映して変化させられるので、その相対変位に起因するノイズが第１波長の反射光信号から好適に除去される。
【００１１】
また、好適には、前記光電脈波検出プローブは、前記生体の表面に接触される接触面に、前記受光素子、光電脈波検出用発光素子、およびノイズ検出用発光素子が配置された本体を備え、その光電脈波検出用発光素子およびノイズ検出用発光素子は、前記受光素子に対して予め設定された一定の距離だけ離隔した位置に互いに隣接して配置されたものである。このようにすれば、第１発光素子およびノイズ検出用発光素子は受光素子から同等の距離に配置されることから、その第１発光素子から放射されて受光素子に検知される第１波長の光に含まれるノイズ（変動）と、ノイズ検出用発光素子から放射されて受光素子に検知されるノイズ検出波長の光に含まれるノイズ（変動）とは同様の相対変位に基づくものとなるので、脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数成分の第１波長の反射光信号とノイズ検出波長の反射光信号との間の強度が同様となるように決定されたゲインに基づいて、受光素子により検出された第１波長の反射光信号からノイズが好適に除去される。
【００１２】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、生体の表面にヘモグロビンにより吸収されるように波長帯内から設定された第１波長および第２波長の照射光を生体の表面に照射する第１発光素子および第２発光素子と、その第１発光素子および第２発光素子から局部照射したときにその表面内から得られる第１波長および第２波長の反射光をそれぞれ検出する受光素子を備えた光電脈波検出プローブを備え、その受光素子により検出されたその第１波長および第２波長の反射光信号の周期的変化に基づいてその生体の表面下の血液の酸素飽和度を測定する反射型オキシメータであって、（ａ）　前記照射光の波長よりも短いノイズ検出波長の照射光を前記生体の表面に照射するノイズ検出用発光素子と、（ｂ）　前記受光素子により検出された第１波長および第２波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号から、脈拍に同期して周期的に変動する脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の信号をそれぞれ分離する信号分離手段と、（ｃ）　その信号分離手段により分離された前記第１波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号の相互の信号強度が同じとなるようにそれらのいずれか一方の第１ゲインを決定するとともに、その信号分離手段により分離された前記第２波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号の相互の信号強度が同じとなるようにそれらのいずれか一方の第２ゲインを決定するゲイン決定手段と、（ｄ）　そのゲイン決定手段により決定された第１ゲインおよび第２ゲインに基づいて、前記光電脈波検出プローブと前記生体との相対的変位に起因するノイズを前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号および第２波長の反射光信号からそれぞれ除去するノイズ除去手段と、（ｅ）　そのノイズ除去手段によりノイズが除去された第１波長および第２波長の反射光信号の周期的変化に基づいてその生体の表面下の血液の酸素飽和度を決定する酸素飽和度決定手段とを、含むことにある。
【００１３】
【第２発明の効果】
このようにすれば、ゲイン決定手段により、信号分離手段により分離された脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の前記第１波長の反射光信号と前記ノイズ検出波長の反射光信号との間および前記第２波長の反射光信号と前記ノイズ検出波長の反射光信号との間の相互の信号強度変化が同じとなるようにいずれか一方のゲインがそれぞれ決定されると、ノイズ除去手段によりそれらのゲインに基づいて、前記光電脈波検出プローブと前記生体との相対的変位に起因するノイズが前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号および第２波長の反射光信号から除去されることから、その第１波長の反射光信号および第２波長の反射光信号はノイズのない光電脈波信号を表すものとなるので、それら第１波長の反射光信号および第２波長の反射光信号の周期的変化に基づいて酸素飽和度決定手段により決定される生体の表面下の血液酸素飽和度の精度が高められる。
【００１４】
【第２発明の他の態様】
ここで、好適には、前記第１発光素子から放射される第１波長の光は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して相互に異なる吸光係数を有し、前記第２発光素子から放射される第２波長の光は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して略同じ吸光係数を有し、前記ノイズ検出用発光素子から放射されるノイズ検出波長の光は、６００ｎｍ以下の波長を有するものである。このようにすれば、ノイズ検出用発光素子から放射される光は、６００ｎｍよりも短波長側の波長、好適には５００ｎｍ乃至６００ｎｍの範囲内に設定された波長であって、第１波長および第２波長よりも十分に短く散乱を受けやすいものであることから生体の皮膚の比較的浅い部分からの反射光が主体となることから、ヘモグロビンに吸収されやすい性質があるにも拘わらず表皮下の細動脈の容積の脈動の影響が少ないので、生体と光電脈波検出プローブとの間の相対変位を反映して変化させられるので、その相対変位に起因するノイズが好適に除去される。
【００１５】
また、好適には、前記光電脈波検出プローブは、前記生体の表面に接触される接触面に、前記受光素子、第１発光素子、第２発光素子、およびノイズ検出用発光素子が配置された本体を備え、それら第１発光素子、第２発光素子およびノイズ検出用発光素子は、その受光素子に対して予め設定された一定の距離だけ離隔した位置に互いに隣接して配置され、且つそのノイズ検出用発光素子がその第１発光素子と第２発光素子との間に配置されたものである。このようにすれば、第１発光素子、第２発光素子、およびノイズ検出用発光素子は受光素子から同等の距離に配置されることから、それら第１発光素子および第２発光素子から放射されて受光素子に検知される第１波長の光および第２波長の光に含まれるノイズ（変動）と、ノイズ検出用発光素子から放射されて受光素子に検知されるノイズ検出波長の光のノイズ（変動）とは同様の相対変位に基づくものとなるので、脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数成分の第１波長の反射光信号とノイズ検出波長の反射光信号との間および第２波長の反射光信号とノイズ検出波長の反射光信号との間の強度が同様となるように決定されたゲインに基づいて、受光素子により検出された第１波長の反射光信号および第２波長の反射光信号からノイズが好適に除去される。
【００１６】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例である反射型オキシメータ１０の電気的構成を説明する図である。この反射型オキシメータ１０は、反射型光電脈波検出装置としても機能するものである。図１において、生体１２の表面（表皮）１４に両面接着テープ、バンド、クリップなどにより装着される光電脈波検出プローブ１６は、その生体１２の表面１４に接触或いは密着させられる接触面１８と、受光素子２０、第１発光素子２２、第２発光素子２４、およびノイズ検出用発光素子２６とがその接触面１８に配置された本体２８を備えている。図２に示すように、それら第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６は、受光素子２０に対して予め設定された一定の距離だけ離隔した位置においてその受光素子２０を中心とする周方向に互いに隣接して配置され、且つそのノイズ検出用発光素子２６が第１発光素子２２と第２発光素子２４との間に配置されている。
【００１８】
上記第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６はたとえば発光ダイオー（ＬＥＤ）から構成され、その第１発光素子２２からはたとえば６６０ｎｍ程度の第１波長λ_Ｒの赤色光が出力され、第２発光素子２４からはたとえば８９０ｎｍ程度の第２波長λ_ＩＲの赤外光が出力され、ノイズ検出用発光素子２６から上記第１波長λ_Ｒおよび第２波長λ_ＩＲよりも短い波長たとえば５５０ｎｍ程度のノイズ検出波長λ_Ｇの緑色光を出力するものである。図３のヘモグロビンにおける吸光度（吸収度）特性に示すように、上記第１波長λ_Ｒおよび第２波長λ_ＩＲは血液に吸収され難いすなわち血液中透過率の高い波長帯内にあって、第１波長λ_Ｒは酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して異なる吸収係数を有し、第２波長λ_ＩＲは酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して略同じ吸収係数を有している。また、上記ノイズ検出波長λ_Ｇは、上記第１波長λ_Ｒおよび第２波長λ_ＩＲよりも十分に短く且つヘモグロビンに吸収され易い波長帯内にあって、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して略同じ吸収係数を有している。
【００１９】
上記受光素子２０には、生体１２の表皮下から表面１４側へ向かって乱反射された反射光が検出されるようになっている。すなわち、受光素子２０には、上記第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６から順次放射された第１波長λ_Ｒの赤色光、第２波長λ_ＩＲの赤外光、ノイズ検出波長λ_Ｇの緑色光が表皮内で散乱を受けて表皮の外側へ向かって戻された反射光が検知され、その受光信号が電子制御装置３０へＩ／Ｖ（電流／電圧）変換器３２を介して供給される。この電子制御装置３０は、ＣＰＵ３４、ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３８、入出力インタフェース４０、Ａ／Ｄ変換器４２、表示インタフェース４４を備えた所謂マイクロコンピュータであって、ＣＰＵ３４は、ＲＡＭ３８の記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭ３６に記憶されたプログラムに従って、ＬＥＤ駆動回路４６を制御することにより第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６を一定の周期で順次択一的に駆動するとともに、受光素子２０からの入力信号を処理し、その入力信号から連続的な光電脈波波形である第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　、ノイズ検出波長λ_Ｇの反射光強度Ｉ_Ｇ（ｔ）　をそれぞれ独立に分離した後、それらに基づいてプローブ１６の生体１２に対する相対位置変化に起因するノイズが除去されるように第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　を補正し、補正後の第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　に基づいて酸素飽和度Ｓを算出し、表示出力装置４８に表示させる。図４には、心拍すなわち血液（血管）容積に同期して周期的に変化する上記光電脈波波形である第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の波形が例示されている。
【００２０】
図５は、上記第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　、およびノイズ検出波長λ_Ｇの反射光強度Ｉ_Ｇ（ｔ）　を説明している。図５に示すように、生体１２の皮膚は、骨や筋肉などが、血管床などの称されるように血管の密度が高い細動脈層５２と、皮下脂肪、末梢血管、皮膚表面などから成ることにより血管が占める割合が大幅に小さな表層５４とにより覆われることによって構成されていると考えることができる。プローブ１６の第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６からの第１波長λ_Ｒの赤色光、第２波長λ_ＩＲの赤外光、およびノイズ検出波長λ_Ｇの緑色光が上記生体１２の表面１４に投射されたときにプローブ１６の受光素子２０に受光される第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　、およびノイズ検出波長λ_Ｇの反射光強度Ｉ_Ｇ（ｔ）　は、以下の式（１）　、（２）　、（３）　で表されるものとなる。図に示すように、上記第１波長λ_Ｒの反射光強度Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光強度Ｉ_ＩＲ（ｔ）　は波長が比較的長くて透過率が高く且つヘモグロビンに対する吸光係数が低いことから、細動脈層５２において散乱されて反射された割合の高い光であり、上記ノイズ検出波長λ_Ｇの反射光強度Ｉ_Ｇ（ｔ）　は波長が比較的短くて透過率が低い且つヘモグロビンに対する吸光係数が高いことから、表層５４において散乱されて反射された割合の高い光である。
【００２１】
Ｉ_Ｒ（ｔ）　＝Ｉ_ＯＲ・ｅ　^{−Ａｒ（Ｄａｏ＋Ｄａ（ｔ））}・ｅ　^{−Ｂｒ（Ｄｂｏ＋Ｄｂ（ｔ））}　　　・・（１）
Ｉ_ＩＲ（ｔ）　＝Ｉ_ＯＩＲ・ｅ　^{−Ａｉｒ（Ｄａｏ＋Ｄａ（ｔ））}・ｅ　^{−Ｂｉｒ（Ｄｂｏ＋Ｄｂ（ｔ））}・・（２）
Ｉ_Ｇ（ｔ）　＝Ｉ_ＯＧ・ｅ　^{−Ａｇ（Ｄａｏ＋Ｄａ（ｔ））}・ｅ　^{−Ｂｇ（Ｄｂｏ＋Ｄｂ（ｔ））＊Ｗ}　　・・（３）
【００２２】
上式において、Ｄ_ａｏ／２は表層５４の基本厚み、Ｄ_ｂｏ／２は細動脈層５２の基本厚み、Ｄ_ａ（ｔ）　／２はプローブ１６と生体１２との相対変位による表層５４の厚み変化、Ｄ_ｂ（ｔ）　／２はプローブ１６と生体１２との相対変位による細動脈層５２の厚み変化、Ａ_ｒ、Ａ_ｉｒ、Ａ_ｇは表層５４における第１波長λ_Ｒ、第２波長λ_ＩＲ、ノイズ検出波長λ_Ｇの吸光係数、Ｂ_ｒ、Ｂ_ｉｒ、Ｂ_ｇは細動脈層５２すなわち主として動脈血における第１波長λ_Ｒ、第２波長λ_ＩＲ、ノイズ検出波長λ_Ｇの吸光係数、Ｗはノイズ検出波長λ_Ｇの動脈血到達減衰係数である。
【００２３】
図６は、上記電子制御装置３０の制御機能の要部すなわちプローブ１６の生体１２に対する相対変位に起因するノイズの影響を除去した光電脈波検出或いは酸素飽和度測定機能を説明する機能ブロック線図である。図６において、信号分離手段６０は、受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　およびノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　から、脈拍に同期して周期的に変動する脈波を構成する周波数成分の周波数帯たとえば０．５乃至１０Ｈｚの周波数帯から外れた周波数の信号を、たとえば０．５乃至１０Ｈｚの周波数帯の周波数成分を除去するためのデジタルフィルタ処理を用いて分離する。このようにして分離された周波数成分から成る第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　とにおいては、脈波を構成する周波数成分すなわち心拍に同期した変動成分が除去された結果、プローブ１６の生体１２に対する相対変位に起因するノイズが専ら含まれるようになる。
【００２４】
ゲイン決定手段６２は、上記信号分離手段６０により分離された後の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の変化とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　の変化との間の相互の信号強度変化（信号パワーの変化：単位ワット）が同じとなるように、それらのいずれか一方たとえば反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の第１ゲインＱ_Ｒを決定する。すなわち、Ａ_ｇ・Ｄ_ａ（ｔ）　＝Ｑ_Ｒ・Ａ_ｒ・Ｄ_ａ（ｔ）　が成立するように第１ゲインＱ_Ｒを決定する。具体的には、所定区間たとえば脈拍周期の十数倍の予め設定された区間内における反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　およびＩ_Ｇ（ｔ）　の移動平均値をＩ_Ｒａｖ（ｔ）　およびＩ_Ｇａｖ（ｔ）　とすると、正規化のための振幅比で脈波の周波数成分除去後において、式（４）　が成立するように、第１ゲインＱ_Ｒが決定される。式（４）　において、Ｉ_Ｒ（ｔ）　およびＩ_Ｒａｖ（ｔ）　は第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の振幅（ＡＣ成分）および移動平均値（ＤＣ成分）、Ｉ_Ｇ（ｔ）　およびＩ_Ｇａｖ（ｔ）　はノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　の振幅（ＡＣ成分）および移動平均値（ＤＣ成分）である。
【００２５】
Ｑ_Ｒ＝［Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）］／［　Ｉ_Ｇ（ｔ）／Ｉ_Ｇａｖ（ｔ）］　・・（４）
【００２６】
以下、式（４）　の根拠を説明する。上記第１波長λ_Ｒおよびノイズ検出波長λ_Ｇの反射光においてその大きさを示す正規化された振幅すなわち振幅比（ＡＣ成分／ＤＣ成分）対数値は式（４−１）　および（４−２）　で示される。そして、それらの振幅比の一方たとえば第１波長λ_ＲにかけるゲインをＱ_Ｒとすると、信号分離手段６０により分離された後の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の変化とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　の変化との間の相互の信号強度変化（信号パワーの変化：単位ワット）が同じとなるように、すなわち式（４−３）　が成立するようにＱ_Ｒが求められる。式（４−３）　では、ノイズ検出波長λ_Ｇの動脈血到達減衰係数Ｗは極めて小さく、Ｂ_ｒ≫Ｂ_ｇ・Ｗであるという条件下で成立させられる。したがって、ゲインＱ_Ｒの算出式（４−４）　が求められる。この算出式（４−４）　は、第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との強度（　振幅）　比を示している。実際の信号の強度（振幅）は正規化する必要があるので、上記式（４）　が求められる。
【００２７】
ｌｏｇ［Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）］＝−［Ａ_ｒＤ_ａ（ｔ）　＋Ｂ_ｒＤ_ｂ（ｔ）　］・・・（４−１）
ｌｏｇ［Ｉ_Ｇ（ｔ）／Ｉ_Ｇａｖ（ｔ）］＝−［Ａ_ｇＤ_ａ（ｔ）　＋Ｂ_ｇＤ_ｂ（ｔ）　・Ｗ］・・・（４−２）
Ｑ_Ｒｌｏｇ　［Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　］−ｌｏｇ［Ｉ_Ｇ（ｔ）／Ｉ_Ｇａｖ（ｔ）］
＝−［Ｑ_ＲＡ_ｒ＋Ａ_ｇ］Ｄ_ａ（ｔ）　−［Ｂ_ｒ＋Ｂ_ｇ・Ｗ］Ｄ_ｂ（ｔ）
≒−［Ｑ_ＲＡ_ｒ＋Ａ_ｇ］Ｄ_ａ（ｔ）　＝０　　　　　　　　　　・・・（４−３）
Ｑ_Ｒ＝Ａ_ｇＤ_ａ（ｔ）　／Ａ_ｒＤ_ａ（ｔ）　　　　　　　　　　　　　・・・（４−４）
【００２８】
また、ゲイン決定手段６２は、上記信号分離手段６０により分離された第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間の相互の信号強度変化（信号パワーの変化：単位ワット）が同じとなるように、それらのいずれか一方たとえば反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　に付す第２ゲインＱ_ＩＲを決定する。すなわち、Ａ_ｇ・Ｄ_ａ（ｔ）　＝Ｑ_ＩＲ・Ａ_ＩＲ・Ｄ_ａ（ｔ）　が成立するように第２ゲインＱ_ＩＲを決定する。具体的には、所定区間たとえば脈拍周期の十数倍の予め設定された区間内における反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　およびＩ_Ｇ（ｔ）　の移動平均値をＩ_ＩＲａｖ（ｔ）　およびＩ_Ｇａｖ（ｔ）　とすると、脈波の周波数成分除去後において、式（５）　が成立するように、第２ゲインＱ_ＩＲが決定される。式（５）　は、上記式（４）　と同様にして求められる。式（５）　において、Ｉ_ＩＲ（ｔ）　およびＩ_ＩＲａｖ　（ｔ）は第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の振幅（ＡＣ成分）および移動平均値（ＤＣ成分）、Ｉ_Ｇ（ｔ）　およびＩ_Ｇａｖ（ｔ）　はノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　の振幅（ＡＣ成分）および移動平均値（ＤＣ成分）である。
【００２９】
Ｑ_ＩＲ＝［Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ　（ｔ）］／［Ｉ_Ｇ（ｔ）／Ｉ_Ｇａｖ（ｔ）　］　・・（５）
【００３０】
ノイズ除去手段６４は、上記ゲイン決定手段６２により決定された第１ゲインＱ_Ｒおよび第２ゲインＱ_ＩＲに基づいて、前記光電脈波検出プローブ１６と生体１２との相対的変位に起因するノイズを、受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　からそれぞれ除去する。すなわち、式（６）　からその左辺に示す補正後の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　が求められ、式（７）　からその左辺に示す補正後の第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　が求められることにより、光電脈波検出プローブ１６の生体１２に対する相対変位に起因するノイズが除去される。
【００３１】
ｌｏｇ（Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）＝ｌｏｇ（Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）−ｌｏｇ（Ｉ_Ｇ（ｔ）／Ｉ_Ｇａｖ（ｔ）　）／　Ｑ_Ｒ・・・（６）
ｌｏｇ（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）＝ｌｏｇ（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）−ｌｏｇ（Ｉ_Ｇ（ｔ）／Ｉ_Ｇａｖ（ｔ）　）／　Ｑ_ＩＲ・・・（７）
【００３２】
酸素飽和度決定手段６６は、ノイズ除去手段６４によりノイズが除去された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の振幅比（すなわち直流成分に対する交流成分比Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）、および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の振幅比（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）に基づいてその生体の表面下の血液の酸素飽和度Ｓを決定する。たとえば図７に示す予め記憶された関係から、上記第１波長λ_Ｒの振幅比（Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）と第２波長λ_ＩＲの振幅比（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）との比に基づいて、酸素飽和度Ｓを決定（算出）する。
【００３３】
表示手段６８は、上記酸素飽和度決定手段６６によって算出された生体の酸素飽和度Ｓを画像表示器或いは記録紙上に表示するとともに、上記ノイズ除去手段６４によりノイズが除去された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の振幅比（すなわち直流成分に対する交流成分比Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）、および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の振幅比（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）を、必要に応じて表示させる。
【００３４】
図８は、電子制御装置３０の制御機能の要部すなわちプローブ１６の生体１２に対する相対変位に起因するノイズの影響を除去した光電脈波検出或いは酸素飽和度測定作動を説明するフローチャートである。
【００３５】
図８において、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、受光素子２０によって検知された受光信号すなわち第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　、ノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　が所定のサンプリング周期で逐次読み込まれる。次いで、Ｓ２では、その受光素子２０によって検知された時分割パルス状の反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　、Ｉ_ＩＲ（ｔ）　、Ｉ_Ｇ（ｔ）　が、曲線補完処理などによって連続波形に合成される。次いで、前記信号分離手段６０に対応するＳ３では、受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　、第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　およびノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　から、脈拍に同期して周期的に変動する脈波を構成する周波数成分の周波数帯たとえば０．５乃至１０Ｈｚの周波数帯から外れた周波数の信号が、たとえば０．５乃至１０Ｈｚの周波数帯の周波数成分を除去するためのデジタルフィルタ処理を用いて分離され、プローブ１６の生体１２に対する相対変位に起因するノイズが専ら含まれる反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　、Ｉ_ＩＲ（ｔ）　、Ｉ_Ｇ（ｔ）　が抽出される。
【００３６】
次いで、前記ゲイン決定手段６２に対応するＳ４では、上記Ｓ３により分離された第１波長λ_Ｒ反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の変化とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　の変化との間の相互の信号強度変化（信号パワーの変化：単位ワット）が同じとなるように、それらのいずれか一方たとえば反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の第１ゲインＱ_Ｒが決定される。たとえば所定区間たとえば脈拍周期の十数倍の予め設定された区間内における反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　およびＩ_Ｇ（ｔ）　の移動平均値をＩ_Ｒａｖ（ｔ）　およびＩ_Ｇａｖ（ｔ）　とすると、脈波の周波数成分除去後において、式（４）　から、検出された各波長の反射光の各ＡＣ成分とＤＣ成分との比に基づいて第１ゲインＱ_Ｒが決定される。また、上記Ｓ３により分離された第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間の相互の信号強度変化（信号パワーの変化：単位ワット）が同じとなるように、それらのいずれか一方たとえば反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　に付す第２ゲインＱ_ＩＲが決定される。たとえば所定区間たとえば脈拍周期の十数倍の予め設定された区間内における反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　およびＩ_Ｇ（ｔ）　の移動平均値をＩ_ＩＲａｖ（ｔ）　およびＩ_Ｇａｖ（ｔ）　とすると、脈波の周波数成分除去後において、式（５）　から、検出された各波長の反射光の各ＡＣ成分とＤＣ成分との比に基づいて、第２ゲインＱ_ＩＲが決定される。
【００３７】
前記ノイズ除去手段６４に対応するＳ５では、上記Ｓ４により決定された第１ゲインＱ_Ｒおよび第２ゲインＱ_ＩＲに基づいて、前記光電脈波検出プローブ１６と生体１２との相対的変位に起因するノイズが、受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒ反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　からそれぞれ除去される。すなわち、式（６）　からその左辺に示す補正後の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　が求められ、式（７）　からその左辺に示す補正後の第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　が求められることにより、光電脈波検出プローブ１６の生体１２に対する相対変位に起因するノイズが除去される。
【００３８】
次いで、前記酸素飽和度決定手段６６に対応するＳ６では、上記Ｓ５においてノイズが除去された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の振幅比（すなわち直流成分に対する交流成分比Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）、および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の振幅比（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）に基づいてその生体の表面下の血液の酸素飽和度Ｓが決定される。たとえば図７に示す予め記憶された関係から、上記第１波長λ_Ｒの振幅比（Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）と第２波長λ_ＩＲの振幅比（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）との比に基づいて、酸素飽和度Ｓが決定（算出）される。そして、前記表示手段６８に対応するＳ７では、上記Ｓ６によって算出された生体の酸素飽和度Ｓが画像表示器或いは記録紙上に表示されるとともに、上記ノイズ除去手段６４によりノイズが除去された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　の振幅比（すなわち直流成分に対する交流成分比Ｉ_Ｒ（ｔ）／Ｉ_Ｒａｖ（ｔ）　）、および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の振幅比（Ｉ_ＩＲ（ｔ）／Ｉ_ＩＲａｖ（ｔ）　）が、必要に応じて表示される。
【００３９】
上述のように、本実施例の反射型オキシメータ１０によれば、ゲイン決定手段６２（Ｓ４）により、信号分離手段６０（Ｓ３）により分離された脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間の相互の信号強度変化が同じとなるように第１ゲインＱ_Ｒおよび第２のゲインＱ_ＩＲがそれぞれ決定されると、ノイズ除去手段６４（Ｓ５）によりそれらのゲインＱ_ＲおよびＱ_ＩＲに基づいて、光電脈波検出プローブ１６と生体１２との相対的変位に起因するノイズが受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　から除去されることから、その第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　はノイズのない光電脈波信号を表すものとなるので、それら第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　の周期的変化に基づいて酸素飽和度決定手段６６（Ｓ６）により決定される生体１２の表面１４下の血液酸素飽和度Ｓの精度が高められる。
【００４０】
また、本実施例によれば、第１発光素子２２から放射される第１波長λ_Ｒの光は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して異なる吸光係数を有し、第２発光素子２４から放射される第２波長λ_ＩＲの光は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して略同じ吸光係数を有する一方で、ノイズ検出用発光素子２６から放射されるノイズ検出波長λ_Ｇの光は、６００ｎｍ以下の波長、好適には５００ｎｍ乃至６００ｎｍの範囲内に設定された波長であって、第１波長λ_Ｒおよび第２波長λ_ＩＲよりも十分に短く散乱を受けやすく生体の皮膚の比較的浅い部分からの反射光が主体となることから、ヘモグロビンに吸収されやすい性質があるにも拘わらず表皮下の細動脈の容積の脈動の影響が少ないので、生体１２と光電脈波検出プローブ１６との間の相対変位を反映して変化させられるので、その相対変位に起因するノイズが好適に除去される。
【００４１】
また、本実施例によれば、光電脈波検出プローブ１６は、生体１２の表面１４に接触される接触面１８に、受光素子２０、第１発光素子２２、第２発光素子２４、およびノイズ検出用発光素子２６が配置された本体２８を備え、それら第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６は、その受光素子２０に対して予め設定された一定の距離だけ離隔した位置に互いに隣接して配置され、且つそのノイズ検出用発光素子２６が第１発光素子２２と第２発光素子２４との間に配置されたものであることから、第１発光素子２２、第２発光素子２４、およびノイズ検出用発光素子２６は受光素子２０から同等の距離に配置され、それら第１発光素子２２および第２発光素子２４から放射されて受光素子２０に検知される第１波長λ_Ｒの光および第２波長λ_ＩＲの光に含まれるノイズ（変動）と、ノイズ検出用発光素子２６から放射されて受光素子２０に検知されるノイズ検出波長λ_Ｇの光のノイズ（変動）とは同様の相対変位に基づくものとなるので、脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数成分の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との間の強度が同様となるように決定されたゲインに基づいて、受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　および第２波長λ_ＩＲの反射光信号Ｉ_ＩＲ（ｔ）　からノイズが好適に除去される。
【００４２】
また、本実施例によれば、ゲイン決定手段６２（Ｓ４）により、信号分離手段６０（Ｓ３）により分離された脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　とノイズ検出波長λ_Ｇの反射光信号Ｉ_Ｇ（ｔ）　との相互の信号強度変化が同じとなるように第１ゲインＱ_Ｒが決定されると、ノイズ除去手段６４（Ｓ５）により、その第１ゲインＱ_Ｒに基づいて、光電脈波検出プローブ１６と生体１２との相対的変位に起因するノイズが受光素子２０により検出された第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　から除去されることから、その第１波長λ_Ｒの反射光信号Ｉ_Ｒ（ｔ）　はノイズのない光電脈波信号を表すものとなるので、高い精度の光電脈波を出力する反射型光電脈波検出装置を提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４４】
たとえば、前述の第１発光素子２２、第２発光素子２４およびノイズ検出用発光素子２６は、たとえば発光ダイオー（ＬＥＤ）から構成されていたが、光源の他に、その光源の発光波長から所望の出力波長を得るための波長変換素子やフィルタなどを備えたものであってもよい。
【００４５】
また、前述のノイズ検出用発光素子２６から上記第１波長λ_Ｒおよび第２波長λ_ＩＲよりも短い波長はたとえば５５０ｎｍ程度のノイズ検出波長λ_Ｇの緑色光を出力するものであったが、そのノイズ検出波長λ_Ｇは、６００ｎｍ以下、好適には５００乃至６００ｎｍの範囲内の波長が望ましい。
【００４６】
また、前述の第１ゲインＱ_Ｒおよび第２ゲインＱ_ＩＲは、その逆数であってもよい。このような場合には、たとえば式（４）　および式（５）　の右辺に掛けられる。
【００４７】
なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において、その他種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の酸素飽和度測定装置の回路構成を説明するブロック図である。
【図２】図１の酸素飽和度測定装置において用いられる光電脈波検出プローブを示す正面図である。
【図３】図１の酸素飽和度測定装置の光電脈波検出プローブに備えられた３種類の発光素子の発光波長を説明する図であって、ヘモグロビンの吸光度を示す図である。
【図４】図１の酸素飽和度測定装置の光電脈波検出プローブに備えられた受光素子により検出される第１波長および第２波長の反射光信号を例示する図である。
【図５】生体の皮膚組織内において、表面から照射されてその表面外へ反射される反射光の経路を波長毎に説明する図である。
【図６】図１の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図７】図６の酸素飽和度決定手段において用いられる予め記憶された関係を示す図である。
【図８】図１の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０：反射型オキシメータ（反射型光電脈波検出装置）
１２：生体
１４：表面
１６：光電脈波検出プローブ
２０：受光素子
２２：第１発光素子
２４：第２発光素子
２６：ノイズ検出用発光素子
６０：信号分離手段
６２：ゲイン決定手段
６４：ノイズ除去手段
６６：酸素飽和度決定手段

Claims

生体の表面にヘモグロビンにより吸収されるように波長帯内から設定された第１波長の照射光を生体の表面に照射する光電脈波検出用発光素子と、該光電脈波検出用発光素子から局部照射したときに該表面内から得られる第１波長の反射光を検出する受光素子を備えた光電脈波検出プローブを備え、該受光素子により検出された該反射光の強度変化に対応する光電脈波信号を出力する反射型光電脈波検出装置であって、
光電脈波検出プローブに設けられ、前記照射光の波長よりも短いノイズ検出波長の照射光を前記生体の表面に照射するノイズ検出用発光素子と、
前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号から、脈拍に同期して周期的に変動する脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の信号をそれぞれ分離する信号分離手段と、
該信号分離手段により分離された前記第１波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号の相互の信号強度変化が同じとなるように、いずれか一方のゲインを決定するゲイン決定手段と、
該ゲイン決定手段により決定されたゲインに基づいて、前記光電脈波検出プローブと前記生体との相対的変位に起因するノイズを前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号から除去するノイズ除去手段と
を、含むことを特徴とする反射型光電脈波検出装置。
前記ノイズ検出用発光素子は、６００ｎｍ以下のノイズ検出波長の照射光を前記生体の表面に照射するものである請求項１の反射型光電脈波検出装置。
前記光電脈波検出プローブは、前記生体の表面に接触される接触面に、前記受光素子、光電脈波検出用発光素子、およびノイズ検出用発光素子が配置された本体を備え、
該光電脈波検出用発光素子およびノイズ検出用発光素子は、前記受光素子に対して予め設定された一定の距離だけ離隔した位置に互いに隣接して配置されたものである請求項１または２の反射型光電脈波検出装置。
生体の表面にヘモグロビンにより吸収されるように波長帯内から設定された第１波長および第２波長の照射光を生体の表面に照射する第１発光素子および第２発光素子と、該第１発光素子および第２発光素子から局部照射したときに該表面内から得られる第１波長および第２波長の反射光をそれぞれ検出する受光素子を備えた光電脈波検出プローブを備え、該受光素子により検出された該第１波長および第２波長の反射光信号の周期的変化に基づいて該生体の表面下の血液の酸素飽和度を測定する反射型オキシメータであって、
光電脈波検出プローブに設けられ、前記照射光の波長よりも短いノイズ検出波長の照射光を前記生体の表面に照射するノイズ検出用発光素子と、
前記受光素子により検出された第１波長および第２波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号から、脈拍に同期して周期的に変動する脈波の周波数成分の周波数帯から外れた周波数の信号をそれぞれ分離する信号分離手段と、
該信号分離手段により分離された前記第１波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号の相互の信号強度変化が同じとなるようにそれらのいずれか一方の第１ゲインを決定するとともに、該信号分離手段により分離された前記第２波長の反射光信号およびノイズ検出波長の反射光信号の相互の信号強度が同じとなるようにそれらのいずれか一方の第２ゲインを決定するゲイン決定手段と、
該ゲイン決定手段により決定された第１ゲインおよび第２ゲインに基づいて、前記光電脈波検出プローブと前記生体との相対的変位に起因するノイズを前記受光素子により検出された第１波長の反射光信号および第２波長の反射光信号からそれぞれ除去するノイズ除去手段と
該ノイズ除去手段によりノイズが除去された第１波長および第２波長の反射光信号の周期的変化に基づいて該生体の表面下の血液の酸素飽和度を決定する酸素飽和度決定手段と
を、含むことを特徴とする反射型オキシメータ。
前記第１発光素子から放射される第１波長の光は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して異なる吸光係数を有し、前記第２発光素子から放射される第２波長の光は、酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンに対して略同じ吸光係数を有し、前記ノイズ検出用発光素子から放射される光は、６００ｎｍ以下のノイズ検出波長を有するものである請求項４の反射型オキシメータ。
前記光電脈波検出プローブは、前記生体の表面に接触される接触面に、前記受光素子、第１発光素子、第２発光素子、およびノイズ検出用発光素子が配置された本体を備え、
該第１発光素子、第２発光素子およびノイズ検出用発光素子は、該受光素子に対して予め設定された一定の距離だけ離隔した位置に互いに隣接して配置され、且つ該ノイズ検出用発光素子が該第１発光素子と第２発光素子との間に配置されたものである請求項４または５の反射型オキシメータ。