JP2002523122A - Apparatus and method for measuring pulse transit time - Google Patents

Apparatus and method for measuring pulse transit time

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JP2002523122A
JP2002523122A JP2000565781A JP2000565781A JP2002523122A JP 2002523122 A JP2002523122 A JP 2002523122A JP 2000565781 A JP2000565781 A JP 2000565781A JP 2000565781 A JP2000565781 A JP 2000565781A JP 2002523122 A JP2002523122 A JP 2002523122A
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sensor
sensors
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fiber
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Japanese (ja)
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シー. バラク、マーティン
アドキンス、チャールズ
ダブリュー. ジャート、ディヴィッド
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シー. バラク、マーティン
アドキンス、チャールズ
ダブリュー. ジャート、ディヴィッド
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Abstract

(57)【要約】 生体の脈拍伝達時間を測定する方法において、互いに間隔をおいた第1及び第2の脈拍ポイントにおける脈を検知することによりそれぞれ第1及び第2の脈波信号を発生する。第1及び第2の脈波信号は微分され、その結果に基づいて第1及び第2の脈波信号の対応するポイント(例えば最大勾配のポイント)が選択される。その選択されたポイント間における遅延時間が検出され、これにより脈拍伝達時間が得られる。好適な装置は、溶融ファイバカップリング領域を含む少なくとも一つの光ファイバパルスセンサを用いて脈拍伝達時間を測定するものであり、この溶融ファイバカップリング領域は、そのカップリング領域に張力がかけられることなく偏向可能な少なくとも一部分を有する。 (57) [Summary] In a method of measuring a pulse transmission time of a living body, first and second pulse wave signals are generated by detecting pulses at first and second pulse points spaced from each other. . The first and second pulse wave signals are differentiated, and corresponding points of the first and second pulse wave signals (e.g., points with the maximum gradient) are selected based on the results. A delay time between the selected points is detected, thereby obtaining a pulse transit time. A preferred device measures pulse transit time using at least one fiber optic pulse sensor that includes a fused fiber coupling region, the fused fiber coupling region being tensioned in the coupling region. Deflectable at least in part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【関連出願のクロスリファレンス】[Cross Reference of Related Applications]

この出願は、1998年8月24日に出願された米国仮出願60/097,1
8号公報及び1999年3月26日に出願された米国仮出願60/126,33
9号公報の利益を享受する。これらの両出願は、参照することにより本出願の内
容を成す。
This application is based on US Provisional Application 60 / 097,1 filed August 24, 1998.
8 and US Provisional Application 60 / 126,33 filed March 26, 1999.
Enjoy the benefits of Publication No. 9. Both of these applications are incorporated herein by reference.

【0002】[0002]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

この発明は脈波の伝達を測定する方法及び装置、さらに詳細には人又は哺乳類
の体の脈の時間を測定する方法及び装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the transmission of a pulse wave, and more particularly to a method and an apparatus for measuring the pulse time of a human or mammal body.

【0003】 人(又は哺乳類)の脈は、心臓から伝わる波の乱れであり、動脈系を通じて伝
わる。液体の中の脈の伝播の速度は、液圧に直接比例するので、脈波の伝播速度
を測定することにより血圧を検出することができる。脈波の伝播速度は、脈の伝
達時間を検出することにより測定可能である。この脈の伝達時間は、二つの隔置
された動脈のポイント間で伝わる脈波に必要とされる時間の周期である。
[0003] The pulse of a person (or mammal) is a disturbance of the waves transmitted from the heart and travels through the arterial system. Since the speed of propagation of the pulse in the fluid is directly proportional to the fluid pressure, the blood pressure can be detected by measuring the propagation speed of the pulse wave. The pulse wave propagation velocity can be measured by detecting the pulse transit time. The pulse transit time is the period of time required for a pulse wave to travel between two spaced apart arterial points.

【0004】 脈の伝達時間を利用する血圧監視システムの例は、トリマー(Trimmer
)等へ付与された米国特許4245648号公報に見出し得る。このシステムは
、伝わる脈波を検出するために腕の動脈に沿って、近付けて隔置された(約3c
m)一対の圧電センサを含む。脈の伝達速度は二つのセンサの所での脈波の到達
時間の差として決定される。上述した特許公報に記載されているように圧電セン
サを利用することでいくつかの大きな実用上の制約を受ける。例えば、圧電セン
サは、約2HZ未満の周波数では制限された感度を呈する。成人のパルスレート
(脈拍数)は通常1分につき60拍、又は1Hzである。幼児のパルスレートは
典型的には1分につき120乃至180拍、又は2乃至3Hzである。その結果
、人体を監視する圧電センサを使用するシステムは、上記センサの能力の限度を
底上げするか、又はその能力を超えることでさえ実用上要請され得る。圧電セン
サは、試験対象上のセンサ位置で(例えば電極やリード線のような)導電性材料
が要求される事実から他の実用上の限界もある。その結果、当該システムはこの
ような材料の存在が問題となるであろう環境では使用され得ない。例えば、MR
I装置により発せられる強い無線周波数の場の存在により、MRI検査を受けて
いる患者にひどい火傷をもたらす導線性材料が知られている。さらに他の限定が
、同一の動脈に沿って互いに近接してセンサを配することにより強いられる。互
いに近接して上記センサを配することは、測定されるべき脈の伝達時間が大変短
く、本来的に正確に測定するのが難しいということを意味する。測定時間の間隔
が短くなればなるほど、所定量の誤差が益々大きくなる。
[0004] An example of a blood pressure monitoring system that utilizes pulse transit time is the Trimmer
) Etc. can be found in US Pat. No. 4,245,648. This system is closely spaced (approximately 3c) along the arm artery to detect transmitted pulse waves.
m) Including a pair of piezoelectric sensors. The pulse transmission speed is determined as the difference between the arrival times of the pulse waves at the two sensors. The use of piezoelectric sensors as described in the above-mentioned patent publications has some significant practical limitations. For example, piezoelectric sensors exhibit limited sensitivity at frequencies below about 2 Hz. Adult pulse rates are typically 60 beats per minute, or 1 Hz. Infant pulse rates are typically 120-180 beats per minute, or 2-3 Hz. As a result, systems that use piezoelectric sensors to monitor the human body may be practically demanded to raise or even limit the capabilities of such sensors. Piezoelectric sensors also have other practical limitations due to the fact that conductive materials (such as electrodes and leads) are required at the sensor location on the test object. As a result, the system cannot be used in environments where the presence of such materials would be problematic. For example, MR
Conductive materials are known that cause severe burns to patients undergoing MRI examinations due to the presence of strong radio frequency fields emitted by I-devices. Yet another limitation is imposed by placing the sensors close to each other along the same artery. Placing the sensors in close proximity to each other means that the pulse transit time to be measured is very short and inherently difficult to measure accurately. The shorter the measurement time interval, the greater the predetermined amount of error.

【0005】[0005]

【発明の概要】Summary of the Invention

上述した見地の一つについて、本願発明は、実質的に隔置された脈のポイント
に配されるパルスセンサを備えた(使用の際は限界がないけれども)特に役に立
つ脈伝達時間を測定する方法を提供する。例えば、センサの一つは上腕上又は上
腕近くの腕の動脈を覆って配され得る。そして、センサのもう一つは手首状の半
径方向の動脈上に配され得る。当該方法は最大勾配のポイントのような、二つの
信号の対応点を決定するためにセンサからの各脈波信号の差分を必要とする。こ
れらの点と点の間の時間遅延はこのとき決定される。その結果脈伝達時間を得る
。たとえ、脈の波形が、センサが上述のように互いに実質的に隔置されていると
きにいくらか異なり得る場合でさえ、二つの脈波信号の微分値を認めることで、
これら信号の対応点の同定を容易にする。さらに、一つの脈波から次の脈波への
伝達時間の演算を基礎とするために、(例えば最大勾配点)その点の上で正確な
タイムマーカをここで選択することができる。このことは、脈波形が通常一つの
心臓の鼓動から次の鼓動へ変化するという理由から特に有益である。
In one of the above aspects, the present invention provides a particularly useful method of measuring pulse transit time with pulse sensors disposed at substantially spaced pulse points (although there is no limit in use). I will provide a. For example, one of the sensors may be placed over the artery of the arm on or near the upper arm. And another of the sensors may be placed on the wrist-shaped radial artery. The method requires the difference between each pulse signal from the sensor to determine the corresponding point of the two signals, such as the point of maximum slope. The time delay between these points is then determined. The result is a pulse transit time. Recognizing the derivative of the two pulse wave signals, even if the pulse waveforms can be somewhat different when the sensors are substantially spaced from each other as described above,
It facilitates identification of corresponding points of these signals. Further, to base the calculation of the transit time from one pulse wave to the next, a precise time marker can be selected here at that point (eg, the maximum slope point). This is particularly beneficial because the pulse waveform usually changes from one heart beat to the next.

【0006】 前記見地のうちの他のものについて、本発明は上記の方法を実施するための装
置を提供する。当該装置は、前記方法による、脈センサの各脈波信号を処理する
信号処理ユニットと一対の脈センサを含む。
[0006] In another of these aspects, the present invention provides an apparatus for performing the above method. The apparatus includes a signal processing unit for processing each pulse wave signal of the pulse sensor and a pair of pulse sensors according to the method.

【0007】 上記見地のうち他のものについて、本発明はこの明細書で記載されることにな
る改良された設計構造を持つ可変カップラ光ファイバセンサにより構成されてい
る、少なくとも一つの脈センサ、好適には少なくとも二つの脈センサを含む脈伝
達時間を測定する装置を提供する。この装置は、さらにシグナルプロセッサ(信
号処理装置)を含み、上述した方法を実施すること又は脈伝達時間を測定する他
の方法を実施することに使用され得る。
In another of the above aspects, the present invention is directed to at least one pulse sensor, preferably comprising a variable coupler fiber optic sensor having an improved design as will be described herein. Provides an apparatus for measuring pulse transit time including at least two pulse sensors. The device may further include a signal processor (signal processing device) and may be used to implement the method described above or other methods of measuring pulse transit time.

【0008】 本発明のその他の側面は図面を参照した以下の好適な実施形態の説明を読むこ
とにより明らかとなるだろう。
[0008] Other aspects of the invention will become apparent from a reading of the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings.

【0009】[0009]

【発明の詳細な記載】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

図1は、本発明による脈伝達時間を測定する装置のブロック図である。この装
置は、いずれかの適切な態様で存し得る二つの動脈用センサS1及びS2を含む
。例えば、これらのセンサは、圧電体の、光ファイバを用いたものであり、脈(
圧)による皮膚の変位を脈の波形を表す対応する出力信号へ変換することが可能
ないずれかの公知の設計品で足りる。しかし、これらセンサの少なくとも一つ、
好適には両方が、後述の改良された設計品に従って構成される可変カップラ光フ
ァイバセンサの態様において具現化する。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring a pulse transit time according to the present invention. The device includes two arterial sensors S1 and S2, which may be in any suitable manner. For example, these sensors use a piezoelectric, optical fiber and have a pulse (
Any known design capable of converting the displacement of the skin due to pressure) into a corresponding output signal representing the pulse waveform is sufficient. However, at least one of these sensors,
Preferably, both are embodied in an embodiment of a variable coupler fiber optic sensor configured according to the improved design described below.

【0010】 これらの脈センサS1及びS2は、脈伝達時間を決定するためにこれらのセン
サからの出力信号を処理する信号処理ユニットSPUへ接続される。この信号処
理ユニットは所望のようなディジタル又はアナログのいずれかの設計品でよい。
勿論、ディジタル処理が使用される場合は、これらのセンサの出力はADコンバ
ータを介して信号処理ユニットへ供給され得るか、又は該処理ユニットはこのよ
うなコンバータをその内部に具備することもできる。
[0010] These pulse sensors S1 and S2 are connected to a signal processing unit SPU which processes the output signals from these sensors in order to determine the pulse transit time. The signal processing unit may be of either a digital or analog design as desired.
Of course, if digital processing is used, the outputs of these sensors can be supplied to the signal processing unit via an A / D converter, or the processing unit can have such a converter therein.

【0011】 さらに図2を参照して、本発明による信号処理ユニットSPUの動作を以下説
明する。
With reference to FIG. 2, the operation of the signal processing unit SPU according to the present invention will be described below.

【0012】 まず、ステップ1で信号処理ユニットは脈波信号をセンサS1及びS2から入
力する。次に、ステップ2で信号処理ユニットは各脈波信号を微分する(微分係
数を取得する)。 その微分係数は、勿論脈波信号の瞬時の勾配を示す。次に、ステップ3で、信号
処理ユニットは、二つの脈波信号から、対応する曲線の特徴を持つ点を選択する
ためにステップ2の結果を使用する。例えば、処理ユニットは二つの脈波信号に
おいて曲線の最大の勾配の各点を選択し得る。最後に、ステップ4で、信号処理
ユニットはこれらの選択された2点間で時間の遅延を計算する。計算された時間
遅延は脈伝達時間を構成する。
First, in step 1, the signal processing unit inputs a pulse wave signal from the sensors S1 and S2. Next, in step 2, the signal processing unit differentiates each pulse wave signal (obtains a differential coefficient). The differential coefficient, of course, indicates the instantaneous gradient of the pulse wave signal. Next, in step 3, the signal processing unit uses the result of step 2 to select a point having a corresponding curve characteristic from the two pulse wave signals. For example, the processing unit may select each point of the maximum slope of the curve in the two pulse wave signals. Finally, in step 4, the signal processing unit calculates the time delay between these two selected points. The calculated time delay constitutes the pulse transit time.

【0013】 二つの脈波信号の対応点は、微分波形から容易に同定され得るので、上述の方
法は、たとえ脈波形が二つのセンサ位置でいくらか異なる場合でさえ、センサS
1及びS2の実質的な分離に容易に対応する。さらに、既に述べたように、微分
計算により、一つの脈波から次の脈波への伝達時間の演算を基礎とするために、
(例えば最大勾配点のような)点の上で正確なタイムマーカをここで選択するこ
とができる。このことは、脈波形が通常一つの心臓の鼓動から次の鼓動へ変化す
るという理由から特に有益である。
[0013] Since the corresponding points of the two pulse wave signals can be easily identified from the differential waveform, the above-described method is applied to the sensor S even if the pulse waveform is somewhat different at the two sensor positions.
1 and S2 easily correspond to a substantial separation. Furthermore, as already mentioned, by differential calculation, based on the calculation of the transmission time from one pulse wave to the next,
An accurate time marker on a point (such as the maximum slope point) can now be selected. This is particularly beneficial because the pulse waveform usually changes from one heart beat to the next.

【0014】 図3は、本発明の他の装置を示している。この装置はここで説明されることに
なる改良された設計品の一対の可変カップラ光ファイバセンサS1及びS2を含
む。しかし、まず本装置のもたらす利益を十分に理解するために、可変カップラ
光ファイバセンサに関するいくつかの背景技術を示すことが役立つであろう。
FIG. 3 shows another apparatus of the present invention. The device includes a pair of variable coupler fiber optic sensors S1 and S2 of an improved design to be described herein. However, it will be helpful first to provide some background on variable coupler fiber optic sensors in order to fully understand the benefits provided by the present device.

【0015】 可変カップラ光ファイバセンサは、従来から引抜加工及び溶融加工工程により
製造されるいわゆる二円錐形の溶融テーパー付きカップラ(biconical fused tap
ered couplers)を使用する。上記工程では、複数の光ファイバが伸張され(引き
抜かれ)、高温で溶融合体される。プラスチックのさや部材がまずその光ファイ
バのそれぞれから取り除かれ、溶融領域を形成する部分を露呈する。これらの部
分は、電気炉等で軟化温度よりも高く維持されつつ通常1回から数回、内部でね
じられ、並置され、それから引き伸ばされる。
The variable coupler optical fiber sensor is a so-called biconical fused tap coupler conventionally manufactured by a drawing process and a melting process.
ered couplers). In the above process, the plurality of optical fibers are stretched (drawn) and fused at a high temperature. The plastic sheath is first removed from each of the optical fibers, exposing the portions that will form the fused region. These parts are internally twisted, juxtaposed and stretched once or several times, usually while maintaining the softening temperature above an electric furnace or the like.

【0016】 ファイバの露呈部分が伸張されるにつれ、これらの部分は溶融合体し、狭い胴
部領域−すなわち溶融領域−を形成して、この領域はファイバ間で光を結合する
ことができる。伸張工程中、光がファイバの一本の入力端へ入射され、該ファイ
バのそれぞれの出力端で監視され、カップリング率を決定する。このカップリン
グ率は、上記胴部領域の長さで変化する。そして、ファイバは、所望のカップリ
ング率が達成されるまで、典型的には、各ファイバ光の出力が等しい伸張量によ
り伸張される。カップラは、上記胴部分において、各ファイバコアが効果的に消
失し、クラッドが前者のコアの直径近くの径に到達し得るような程度まで引き抜
かれる。クラッドは新たに「コア」になり、伝播する光の一瞬の間のフィールド
がこの新たなコアの外側に作為的に作られる。ここではこのフィールドは二つの
ファイバ双方を同時に包み込み、ファイバ間の熱交換を創出する。二円錐形の溶
融テーパー付きカップラは、Applied Optics (Journal of the Optical Society
of America)、Vol.22、 No.12、 June 15、 1983、 pp.1918-1922に掲載された"Ana
lyse d'un coupler Bidirecitional a Fibres Optiques Monomodes Fusionnes"
という題名で、J.Buresにより発表されている。
As the exposed portions of the fiber are stretched, the portions fuse together to form a narrow body region—ie, a fused region—that can couple light between the fibers. During the stretching process, light is incident on one input of the fiber and monitored at the respective output of the fiber to determine the coupling ratio. This coupling ratio varies with the length of the trunk region. The fiber is then typically stretched by the same amount of fiber light output until the desired coupling ratio is achieved. The coupler is withdrawn to such an extent that in the barrel portion each fiber core has effectively disappeared and the cladding can reach a diameter close to the diameter of the former core. The cladding becomes a new "core" and a field of propagating light momentarily is created outside of this new core. Here, this field wraps both fibers simultaneously, creating a heat exchange between the fibers. Bicone fused-tapered couplers are available from Applied Optics (Journal of the Optical Society
of America), Vol. 22, No. 12, June 15, 1983, pp. 1918-1922
lyse d'un coupler Bidirecitional a Fibers Optiques Monomodes Fusionnes "
The title was published by J. Bures.

【0017】 二円錐形の溶融テーパー付きカップラは、出力比が溶融領域を曲げることによ
り変化し得るという格別な利点を持つ。 当該出力比は曲げる量により変化する
ので、このようなカップラは該溶融領域へ結合し得る動きを包含するようなほと
んどのいかなるセンサの用途にも使用可能である。
[0017] Bicone fused-tapered couplers have the particular advantage that the power ratio can be varied by bending the melting region. Since the power ratio varies with the amount of bending, such couplers can be used in almost any sensor application that involves movement that can couple to the melting zone.

【0018】 可変カップラの光ファイバセンサは誘電体材料から全体が作成可能であり、離
れた電子機器(電子部品)へ光学的に結合可能であるため、当該センサは、セン
サ設置個所での導電性要素の存在が電気的ショック、火傷、火事、又は爆発のリ
スクを負う用途に特に有益である。医療分野では、例えば可変カップラ光ファイ
バセンサがMRI検査中患者の心拍数を監視するために推奨されてきた。Gerdt
に付与された米国特許5,074,309号公報を参照されたい。この公報は、
患者の心臓、脈、及び循環器系からの可聴音及び準可聴音を含む心臓血管を監視
するために当該センサを利用することを開示している。可変カップラ光ファイバ
センサの他の用途は、Gerdt等へ付与された米国特許4,634,858号公報
(加速度計への応用を開示)、Gerdtへ付与された米国特許5,671,191
号公報(水中聴音器への応用を開示)、及び当該技術分野における他の分野にお
いて見出すことができる。
Since the optical fiber sensor of the variable coupler can be made entirely from a dielectric material and can be optically coupled to a remote electronic device (electronic component), the sensor is electrically conductive at the sensor installation location. The presence of the element is particularly beneficial for applications where the risk of electrical shock, burn, fire, or explosion is present. In the medical field, for example, variable coupler fiber optic sensors have been recommended for monitoring a patient's heart rate during MRI examinations. Gerdt
See U.S. Pat. No. 5,074,309 to U.S. Pat. This publication is
The use of such sensors to monitor cardiovascular, including audible and quasi-audible sounds from the patient's heart, pulse, and circulatory system is disclosed. Other uses for variable coupler fiber optic sensors include U.S. Pat. No. 4,634,858 to Gerdt et al. (Disclose application to accelerometers) and U.S. Pat. No. 5,671,191 to Gerdt.
Publication (discloses application to hydrophones) and other fields in the art.

【0019】 従来の可変カップラ光ファイバセンサは、該ファイバカップラが真直ぐに引き
抜かれ、ある張力の下で可塑性支持部材へ固定され、その結果この予め張力がか
けられたリニア(直線)の形態で、シリコンゴムのような弾力性部材のさやに収
納されるような設計に頼って来た。このさや構造は溶融領域でカップラを曲げる
ための外力により偏向可能な感知用メンブレンを形成する。この溶融領域の曲げ
加工により、カップラの出力比に測定可能な程の変化が見られる。このメンブレ
ンが変位することで、数ミリメータの範囲で、1ミクロン未満の動きに対して感
応し得る。
A conventional variable coupler fiber optic sensor is such that the fiber coupler is pulled straight out and fixed under certain tension to a plastic support member, so that in this pre-tensioned linear form, They have relied on designs that are housed in a pod of elastic material, such as silicone rubber. This pod structure forms a sensing membrane that can be deflected by an external force to bend the coupler in the fusion zone. Due to the bending of the melted region, a measurable change is observed in the output ratio of the coupler. This displacement of the membrane can be sensitive to movements of less than 1 micron in the range of a few millimeters.

【0020】 添付図面の図23は上述したような可変カップラ光ファイバセンサ10を含む
センサ装置の基本的原理を示している。示された態様では、センサ10が、二つ
の光ファイバを引抜加工及び溶融加工により製造された、2×2の二円錐形の溶
融テーパー付きカップラ11を含み、胴部又は溶融領域13を形成する。オリジ
ナルのファイバ(最初のファイバ)をこの溶融領域の一端に併合する部分は、当
該センサの入力用ファイバ12になる。該溶融領域の反対端から出るオリジナル
のファイバ部分はセンサの出力用ファイバ14になる。参照番号18は当該光フ
ァイバのコア示す。溶融部分13は可塑性媒体15のさやに収納される。そして
、この部分は感知用メンブレンを構成する。支持部材は図1には示されていない
FIG. 23 of the accompanying drawings shows the basic principle of a sensor device including the variable coupler optical fiber sensor 10 as described above. In the embodiment shown, the sensor 10 includes a 2 × 2 biconical fused tapered coupler 11 made by drawing and fusing two optical fibers to form a barrel or fusing region 13. . The portion where the original fiber (the first fiber) is merged at one end of the fusion zone becomes the input fiber 12 of the sensor. The original fiber section emerging from the opposite end of the fusion zone becomes the output fiber 14 of the sensor. Reference numeral 18 indicates the core of the optical fiber. The molten portion 13 is housed in a sheath of the plastic medium 15. This part constitutes a sensing membrane. The support member is not shown in FIG.

【0021】 実際上、入力用ファイバ12の一つは光エネルギー源16に照射される。この
光エネルギー源16は例えば、LED又は半導体レーザーでよい。光エネルギー
は、感知用メンブレン上加えられる外力の結果、溶融領域の曲げ加工量に従い変
化する率でカップラ11により分けられ、光ファイバへ結合される。光ファイバ
14間の光エネルギーの分割おける変化は、電気的入力を差動増幅19へ供給す
る二つの光検出器17により測定可能である。その結果、差動増幅19の出力信
号は媒体15上に出される力を代表する。入力ファイバ12の一つのみが光を当
該センサへ導く場合は、その他の入力ファイバは短くカットされ得ることが理解
されるであろう。一方、それは初期の入力ファイバが損じた場合のバックアップ
として保持され得る。説明を簡単にするために、カップラ11は溶融領域内でね
じられる上記ファイバなしで図示されていることに注意されたい。このようなね
じれは通常は好ましいが、入力用ファイバの動きに呼応して出力光の分割の変化
に関連するリードの感度を低下させる。
In practice, one of the input fibers 12 is illuminated by a light energy source 16. This light energy source 16 may be, for example, an LED or a semiconductor laser. The light energy is split by the coupler 11 at a rate that varies according to the amount of bending in the melted area as a result of the external force applied on the sensing membrane and is coupled to the optical fiber. The change in the division of the light energy between the optical fibers 14 can be measured by two photodetectors 17 that supply an electrical input to a differential amplifier 19. As a result, the output signal of the differential amplifier 19 is representative of the force exerted on the medium 15. It will be appreciated that if only one of the input fibers 12 directs light to the sensor, the other input fibers may be cut short. On the other hand, it can be kept as a backup in case the initial input fiber fails. Note that for simplicity, the coupler 11 is shown without the fiber twisted in the fusion zone. Such a twist is usually preferred, but reduces the sensitivity of the lead associated with changes in the splitting of the output light in response to movement of the input fiber.

【0022】 以上の利点にもかかわらず、従来からの可変カップラ光ファイバセンサは、従
来の予め張力がかけられたリニア(直線)のカップラの設計構造に固有の、ある
制約に束縛されてきた。かかる従来の設計構造は、とりわけ大きく幾何学的な制
約をもたらす。特に、センサのサイズは、センサの両端の光ファイバのリードに
適合するような十分なものでなければならない。さらに、光ファイバのリード構
造は、使用上センサの両端の周りに明確な空間の存在を必用とする。特に、医療
用途では、例えば患者の体上のセンサを連続監視期間配置する場合は、センサの
サイズ及びリード位置の双方が重要事項である。他の制約は溶融領域のいかなる
変位も必ず張力が増した状態の下で溶融領域を配するという事実から生じる。変
位のある点において、溶融領域中の張力は過度になり、該溶融領域で、カップラ
が機能不全となると共に、クラック又は破壊が生じる。
Despite the above advantages, conventional variable coupler fiber optic sensors have been bound by certain limitations inherent in conventional pretensioned linear coupler design structures. Such a conventional design structure introduces particularly large geometric constraints. In particular, the size of the sensor must be sufficient to fit the optical fiber leads at both ends of the sensor. In addition, optical fiber lead structures require the use of a clear space around both ends of the sensor in use. Particularly in medical applications, for example, where sensors on the patient's body are to be placed in a continuous monitoring period, both sensor size and lead position are important. Another constraint stems from the fact that any displacement of the fusion zone necessarily places the fusion zone under increased tension. At some point of displacement, the tension in the melt zone becomes excessive, at which point the coupler malfunctions and cracks or fractures occur.

【0023】 以下、本発明の説明に戻ると、図3の装置は、従来の予め張力がかけられたリ
ニアセンサ設計構造の一以上の欠点を克服するために設計された改良された可変
カップラ光ファイバセンサを利用している。また特に、本発明に使用されるセン
サは、付随する張力なしで該カップラ溶融領域の偏向を許容する改良された設計
構造を持ち得る。このカップラ溶融領域は好適には略U字形状に配されているが
、参照することにより本出願の内容を成す1999年5月21日に出願された同
時係属中の米国出願番号09/316,143号公報に開示されているようにし
て構成されてもよい。略U字形状の構造を使用することで、センサの両端部より
はむしろ互いに隣接するように、センサの光ファイバのリードを位置付けること
が可能になる。この結果、従来の可変カップラ光ファイバセンサに固有の、先に
議論した幾何学的制約が回避される。
Returning now to the description of the present invention, the apparatus of FIG. 3 is an improved variable coupler light designed to overcome one or more disadvantages of a conventional pretensioned linear sensor design. Utilizes fiber sensors. More particularly, the sensors used in the present invention may have an improved design that allows deflection of the coupler melt zone without the attendant tension. The coupler melting region is preferably arranged in a generally U-shape, but is incorporated by reference into co-pending U.S. application Ser. No. 09/316, filed May 21, 1999, which is hereby incorporated by reference. 143 may be configured. The use of a generally U-shaped structure allows the optical fiber leads of the sensor to be positioned adjacent to each other rather than at both ends of the sensor. This avoids the previously discussed geometric constraints inherent in conventional variable coupler fiber optic sensors.

【0024】 二つのこのようなセンサを使用することにより、図3の装置は当該改良された
センサの設計構造の利益を十分に具現化する。しかし、例えば従来の可変カップ
ラ光ファイバセンサや、圧電センサでさえ、上述した改良された設計構造を利用
しない他の脈センサと組み合わせたようなセンサを使用することは本発明のより
広い範囲内で許容され得る。
By using two such sensors, the apparatus of FIG. 3 fully embodies the benefits of the improved sensor design. However, the use of sensors, such as conventional variable coupler fiber optic sensors, or even piezoelectric sensors, in combination with other pulse sensors that do not utilize the improved design described above is within the scope of the present invention. It can be acceptable.

【0025】 図3で示されたように、センサS1’及び S2’のそれぞれは対応する光源
40(例えばレーザー)及び上述したような対応する光検出器/差動増幅回路4
2へ結合される。これらの回路は、それぞれがADコンバータ43を介してディ
ジタル信号プロセッサ(DSP)44の対応する入力部へ接続された各出力部を
持つ。センサS1’及び S2’の各光ファイバ要素を共通の支持構造体上に互
いに近付けて配することによりこれらのセンサS1’及び S2’を組み合わせ
ることができる。しかし、先に述べたように、脈センサを互いに近接して配置す
ることで誤差に対するマージンがほとんどなくなる。それは測定される脈伝達時
間が短いからである。
As shown in FIG. 3, each of the sensors S 1 ′ and S 2 ′ has a corresponding light source 40 (eg, a laser) and a corresponding photodetector / differential amplifier circuit 4 as described above.
To 2. Each of these circuits has an output connected to a corresponding input of a digital signal processor (DSP) 44 via an AD converter 43. These sensors S1 'and S2' can be combined by placing the fiber optic elements of the sensors S1 'and S2' close to each other on a common support structure. However, as described above, by arranging the pulse sensors close to each other, there is almost no margin for errors. This is because the measured pulse transit time is short.

【0026】 ディジタル信号プロセッサ44が、図2に関連して説明される方法に限定され
ないが、脈伝達時間をいずれかの所望の方法で決定するためにプログラムされ得
る。
Digital signal processor 44 can be programmed to determine pulse transit time in any desired manner, including but not limited to the method described in connection with FIG.

【0027】 添付の図4及び図5は本発明の装置に役立つ改良された可変光ファイバセンサ
20の特有の例である。このセンサは皮膚の変位を脈により感知するために、胸
、腕、又は手首のような人体に配置するために構成されている。該センサは皮膚
の変位により現れる可聴及び半可聴両方の心臓血管の呼吸時の音を感知すること
がより一般的に可能である。
FIGS. 4 and 5 are specific examples of an improved tunable fiber optic sensor 20 useful in the apparatus of the present invention. The sensor is configured for placement on a human body, such as a chest, arm, or wrist, to sense skin displacement by pulse. The sensor is more generally capable of sensing both audible and semi-audible cardiovascular breathing sounds manifested by skin displacement.

【0028】 センサ20は一般に円形の頭部24を持つ支持部材22を有する。この頭部2
4は中央ウェル部、又はスルーホール部26及びハンドルのような延長部28を
備える。二円錐溶融テーパー付きカップラ30は、空間26内に置かれ、かつU
型に配されている溶融カップリング領域32の少なくとも一部(ここでは全体)
を使って支持部材へ装着される。カップラの入力用ファイバリード34及び出力
用ファイバリード36は延長部28で形成されるチャネル29でお互い近くに配
される。これらのリードはカップリング領域32を所望の形状に180°曲げる
ように操作され、エポキシベースのにかわのような適当な接着剤により該チャネ
ル内で固定される。張力がかかっていないカップリング領域は、空間26を可塑
性材料で満たすことによりポットを作るように製造(ポット製造)され、公知の
方法で(図4には示されないが)感知用メンブレン38を形成する。この公知の
方法は例えばGE RTV 12のようなシリコンゴムで満たす方法である。一
方、以下の記載から理解されるように、カップリング領域はGE SS 4004(メチル
シルセスキオキサン(methyl silsesquioxanes)を伴うポリディメチルシロキ
サン(polydimethylsiloxane)のようなコーティング材料の層を用いて被覆され、
ポットを作るような製造工程の必要性を取り除く。この材料は普通は、室温硫化
(RTV)材料を、他では弱い結合を形成するであろう表面へ結合するためのプ
ライマーとして使用される。このポットを作るような製造工程を省く利点は、感
度が良くなるという点である。なぜならば、当該ポット製造工程はどんなにそれ
を薄く施与しようとも感度が落ちる傾向があるからである。支持部材22は、例
えばプレキシグラス(Plexiglass(登録商標))、ポリビニルクロライド(PVC:p
olyvinyl chloride)又は当業者には公知の他の適切な材料により適当に形成され
る。
The sensor 20 has a support member 22 having a generally circular head 24. This head 2
4 comprises a central well or through-hole 26 and an extension 28 such as a handle. A two-cone melt-tapered coupler 30 is placed in space 26 and
At least a part (here, the whole) of the fusion coupling region 32 arranged in the mold
It is attached to the support member using. The input fiber lead 34 and the output fiber lead 36 of the coupler are disposed close to each other in a channel 29 formed by the extension 28. These leads are manipulated to bend coupling region 32 180 degrees into the desired shape and are secured within the channel by a suitable adhesive, such as an epoxy-based glue. The untensioned coupling area is manufactured to form a pot by filling the space 26 with a plastic material (pot manufacturing) to form the sensing membrane 38 in a known manner (not shown in FIG. 4). I do. This known method is, for example, a method of filling with silicone rubber such as GE RTV12. On the other hand, as will be understood from the following description, the coupling region is coated with a layer of a coating material such as GESS 4004 (polydimethylsiloxane with methyl silsesquioxanes). ,
Eliminates the need for manufacturing processes such as making pots. This material is commonly used as a primer to bond room temperature sulfurized (RTV) materials to surfaces that would otherwise form weak bonds. The advantage of omitting the manufacturing process of making this pot is that the sensitivity is improved. This is because the pot manufacturing process tends to be less sensitive no matter how thinly it is applied. The support member 22 is made of, for example, Plexiglass (registered trademark), polyvinyl chloride (PVC: p).
olyvinyl chloride) or other suitable material known to those skilled in the art.

【0029】 図5に示されるように、メンブレン38の上部は、人体と接触するよう当該支
持構造体の面から突き出た凸状表面39を有する。この接触表面の凸状構造によ
って、ポイントプローブ(消息子)のセンサ等に、観測される心臓血管疾患の場
所を良好に探し出させることとなる。このセンサの具体的な実施例においては、
当該メンブレンの最大直径は、当該接触表面がその量の略半分位だけ突出する場
合にニッケルコインと略同じものとすることができるが、このメンブレンは、特
定の応用例に適合させるようそれより小さくしたり又は大きくしたりすることが
できる。支持プレートの寸法は、カップラ溶融領域及びこの溶融領域近傍のファ
イバ部分が確実に支持されている限り、都合の良い任意のサイズとすることがで
きる。このデバイスの感応性は、従前のデバイスにおけるように、当該メンブレ
ンの剛性に依存する。
As shown in FIG. 5, the upper portion of the membrane 38 has a convex surface 39 protruding from the surface of the support structure to make contact with the human body. The convex structure of the contact surface allows the sensor of the point probe (probe) to find the location of the observed cardiovascular disease satisfactorily. In a specific embodiment of this sensor,
The maximum diameter of the membrane can be about the same as a nickel coin if the contact surface protrudes by about half of that amount, but the membrane is smaller to fit a particular application. Can be larger or smaller. The dimensions of the support plate can be of any convenient size as long as the coupler fusion region and the fiber portion near this fusion region are securely supported. The sensitivity of the device depends on the stiffness of the membrane, as in previous devices.

【0030】 接触表面39が人の腕において上腕動脈又は橈骨動脈上のような脈拍ポイント
に位置付けられると、メンブレン38は、その脈拍に連動した皮膚変位を光ファ
イバカップラ30の結合(カップリング)領域32に結合させる。これにより、
このカップリング領域は偏向され又は撓まされ、観測される音響に応じて出力フ
ァイバ36の光出力比を変化させることになる。
When the contact surface 39 is located at a pulse point on the human arm, such as on the brachial or radial artery, the membrane 38 will apply the pulse-dependent skin displacement to the coupling area of the fiber optic coupler 30. 32. This allows
This coupling region will be deflected or deflected, causing the light output ratio of the output fiber 36 to change depending on the sound being observed.

【0031】 図6及び図7は、従来の予め張力がかけられている線形の光ファイバカップラ
の偏向と図4及び図5のセンサのU字状カップラの偏向との比較を模式的に示し
ている。図6のa及びcは、それぞれ頂面及び側面図であり、その通常の状態に
おける従来カップラの溶融領域を示している。図6のb及びdは、下向きの力F
により偏向させられている当該溶融領域の対応の図である。図7のa乃至dは、
図6における対応の各図に相当するが、本発明に使用されるU字状カップラを示
している。
FIGS. 6 and 7 schematically show a comparison between the deflection of a conventional pretensioned linear fiber optic coupler and the deflection of the U-shaped coupler of the sensors of FIGS. 4 and 5. FIG. I have. 6a and 6c are a top view and a side view, respectively, showing the melting region of the conventional coupler in its normal state. 6b and 6d show the downward force F
FIG. 4 is a corresponding view of the melting region being deflected by the. 7a to 7d are:
6 corresponds to the corresponding figures in FIG. 6, but shows a U-shaped coupler used in the present invention.

【0032】 図7のdから分かるように、従来カップラにおける溶融領域の偏向により、伸
張して当該溶融領域における張力を増大させるように向かう曲がりが生じる。こ
れと対照してみると、図7のdにおけるU字状溶融領域の偏向は、当該U字状の
面に垂直な方向に沿って生じると目されるものであり、溶融領域に張力をかける
ことなく、その高さ(図7のdにおける水平方向)に沿ってU字の曲がりを生じ
るだけである。したがって、溶融部の相当大なる変位であっても亀裂又は破断を
生じない。
As can be seen from FIG. 7 d, the deflection of the fusion zone in a conventional coupler causes a bend that extends and increases the tension in the fusion zone. By contrast, the deflection of the U-shaped fusion zone in FIG. 7d is expected to occur along a direction perpendicular to the U-shaped surface, and tensions the fusion zone. Instead, it only produces a U-shaped bend along its height (horizontal direction in FIG. 7d). Therefore, no crack or rupture occurs even with a considerably large displacement of the fusion zone.

【0033】 図8は、本発明の装置に用いることのできる他の可変カップラ光ファイバセン
サ20′を示している。このセンサは、支持部材22′が人の腕/手首の解剖学
的構造に適合し当該センサをその腕/手首に紐で縛るなどして患者がセンサを装
着することを容易にするよう約30゜に角度付けられた略長方形のプレートとし
て形成される点を除き、前述の実施例のものと同じ基本的構造を有するものであ
る。特定の用途に適用する場合、この支持部材は、光源40、光検出/差動増幅
回路42、及び遠隔観測をなすための当該回路42に結合される無線送信装置(
図示せず)を収容するようにすることもできる。実際、ここで説明したセンサ構
成のいずれにおいてもこのような装備をなし得る。
FIG. 8 shows another variable coupler fiber optic sensor 20 ′ that can be used in the apparatus of the present invention. The sensor is about 30 mm such that the support member 22 'conforms to the anatomy of the human arm / wrist and facilitates the patient wearing the sensor, such as by tying the sensor to the arm / wrist. It has the same basic structure as that of the previous embodiment except that it is formed as a substantially rectangular plate angled at ゜. When applied to a particular application, the support member may include a light source 40, a photodetection / differential amplifier circuit 42, and a wireless transmitter coupled to the circuit 42 for making remote observations (
(Not shown) can be accommodated. Indeed, any of the sensor configurations described herein may provide such equipment.

【0034】 図9は、図8のセンサ20′を用いて人間被験者から得られる手首の心拍/呼
吸信号を示している。図9のデータストリームは、毎秒128サンプルのサンプ
リングレートで得られたものである。このセンサにより読み取られた脈拍波形は
、標準的な脈拍読取値よりも複雑な現象であることが分かる。この脈拍波形は、
時間の関数として当該脈の振幅構造を示している。この脈拍の振幅構造は、ある
脈拍ポイントで指によりインパルス関数として(その関数があったとしても)何
が感じられているかに相当するものではない。かかる振幅構造の中には、心臓音
の全てだけでなく、呼吸や他の肉体的状態の指標に関する情報がある。ここで述
べた改良版センサにより達成される感応性により、かかるセンサに複雑な心拍波
形を検知させる。
FIG. 9 shows a wrist heart / respiration signal obtained from a human subject using the sensor 20 ′ of FIG. The data stream of FIG. 9 was obtained at a sampling rate of 128 samples per second. It can be seen that the pulse waveform read by this sensor is a more complex phenomenon than a standard pulse reading. This pulse waveform
The amplitude structure of the pulse is shown as a function of time. The pulse amplitude structure does not correspond to what is felt by the finger as an impulse function (if any) at a certain pulse point. Within such an amplitude structure is information about not only all of the heart sounds, but also indicators of respiration and other physical conditions. The sensitivity achieved by the improved sensor described herein allows such sensors to detect complex heartbeat waveforms.

【0035】 図10は、センサ20′により人間被験者から得られる他の手首の心拍/呼吸
信号を示している。ここでのデータストリームは、毎秒64サンプルのサンプリ
ングレートで12ビットA/D変換器を用いてディジタル化されたものである。
この心拍信号は、挿入されているグラフが示しているように、良好に分解される
。また、呼吸サイクルにより導かれる変調は、84秒の持続時間の経過にわたり
明瞭に視認可能である。
FIG. 10 shows another wrist pulse / respiration signal obtained from a human subject by the sensor 20 ′. The data stream here has been digitized using a 12-bit A / D converter at a sampling rate of 64 samples per second.
This heartbeat signal is well resolved as the inserted graph shows. Also, the modulation induced by the breathing cycle is clearly visible over a duration of 84 seconds.

【0036】 図11及び図12は、本発明の装置に用いることのできる他の腕/手首センサ
50を示している。このセンサにおいて、光ファイバカップラの溶融領域62は
、(容器に入れるように)収容されていないが前述したように被覆されている。
溶融領域62は、流体又はジェルが充填された弾性枕部68により腕/手首の脈
動(矢印Pで示されている)と結合されている。支持プレート52が平面状であ
って曲げられていない(入出力リード64,66の通路は簡明化のために説明を
省略している)点を除き、図8のものと同様に支持プレート52に光ファイバカ
ップラが実装されている。かかる支持プレートは、枕部68の頂部側に取り付け
られ、カバー69は、孔56においてカップラ60の溶融領域62を保護するよ
う支持プレートの頂部側に付けられている。孔56は、溶融領域と、自らの弾性
により孔56へと突出してカップラ溶融領域と接触するピロー68の上側表面と
の間の接触によって、脈の活性化の水圧が当該溶融領域を押圧し偏向させること
を許容している。接着剤などで支持プレート52に付けられたストラップ57に
よって、センサを腕/手首に装着することが可能となる。参照番号64及び66
は、入力ファイバ及び出力ファイバをそれぞれ指している。
FIGS. 11 and 12 show another arm / wrist sensor 50 that can be used in the device of the present invention. In this sensor, the fused region 62 of the fiber optic coupler is not contained (as in a container) but is coated as described above.
The fusion zone 62 is joined to the arm / wrist pulsation (indicated by arrow P) by a resilient pillow 68 filled with fluid or gel. 8 except that the support plate 52 is flat and not bent (the passages of the input / output leads 64 and 66 are omitted for simplicity). An optical fiber coupler is mounted. Such a support plate is attached to the top side of the pillow 68, and a cover 69 is attached to the top side of the support plate to protect the melting area 62 of the coupler 60 at the hole 56. Due to the contact between the melting area and the upper surface of the pillow 68 which projects into the hole 56 by its own elasticity and comes into contact with the coupler melting area, the water pressure of the activation of the pulse presses and deflects the melting area It is allowed to be. A strap 57 attached to the support plate 52 with an adhesive or the like allows the sensor to be worn on the arm / wrist. Reference numbers 64 and 66
Indicates an input fiber and an output fiber, respectively.

【0037】 検知メンブレンが欠如すると感応性が上がるので、図11及び図12の収容さ
れていないセンサの構成は、前述した収容された構成に対して有利である。また
、図8の曲がった構成とは異なり、支持プレートの平面構造は、カップラリード
の平面から外れる曲がりを必要とせず、光強度の低下を生じさせる。その代わり
、このカップラは、平面構造に維持され、当該システムにおける光強度を最適化
する。
The unaccommodated sensor configuration of FIGS. 11 and 12 is advantageous over the accommodated configuration described above because the lack of a sensing membrane increases sensitivity. Also, unlike the bent configuration of FIG. 8, the planar structure of the support plate does not require a bend that deviates from the plane of the coupler lead, causing a reduction in light intensity. Instead, the coupler is maintained in a planar configuration to optimize light intensity in the system.

【0038】 図13は、本発明の装置に使用可能なさらに別のセンサ70を示しており、こ
のセンサが手首に装着されるような形態で断面図にて示している。このセンサは
、図示のように手首に広く適合する内部構造を有するフレーム部材72を含む。
このフレーム部材は、適正な材料、好適にはDelrin(登録商標)、PVC、アク
リル樹脂、Lucite(登録商標)、Plexiglass(登録商標)、スチレン又はその他
のポリマのようなプラスチックから構成されるのがよい。
FIG. 13 shows yet another sensor 70 that can be used in the device of the present invention, and is shown in cross-section such that the sensor is worn on the wrist. The sensor includes a frame member 72 having an internal structure that is generally adapted to the wrist as shown.
The frame member may be composed of a suitable material, preferably a plastic such as Delrin®, PVC, acrylic, Lucite®, Plexiglass®, styrene or other polymer. Good.

【0039】 このフレームの上部は、光ファイバカップラ80及びその支持プレート81を
収容するためのチャンバー77を提供する。このカップラは、このフレーム部材
により収納されるので、支持プレートは、入出力リードを受けるよう通路の形成
され先述したセンサのようなカップラの溶融領域82を収容する開口部(例えば
井戸状部又は貫通孔)を含む必要がない。溶融領域は、前述したように、容器に
入れるのではなく被覆するものである。支持プレート81は、フレーム72と同
じ材料によるものとすることができるが、これとカップラは、一つのモジュール
として組み合わされ、チャンバー77における所定の場所に付けられる。このチ
ャンバーは、保護カバープレート(図示せず)により閉鎖される。
The upper part of the frame provides a chamber 77 for receiving the fiber optic coupler 80 and its support plate 81. Because the coupler is housed by the frame member, the support plate is provided with an opening (e.g., a well or through-hole) formed with a passageway to receive the input / output leads and accommodating the fused region 82 of the coupler, such as the sensor described above. Holes). The melt zone is coated rather than encased, as described above. The support plate 81 can be of the same material as the frame 72, but the coupler and the coupler are combined as a single module and mounted in place in the chamber 77. This chamber is closed by a protective cover plate (not shown).

【0040】 溶融領域を橈骨動脈の脈動(部)に結合するために、流動体柱部74が設けら
れる。この柱部は、その内側及び外側部にそれぞれ設けられる一対の弾性メンブ
レン73及び75を有し、チャンバー77とフレーム内側表面との間でフレーム
72の厚さにわたり延在する。当該カップラモジュールは、流動体柱部の外側メ
ンブレン75と接触してカップラ溶融領域82と共に装備される。外側メンブレ
ンは、カップラ溶融領域との接触のために流動体柱部の高さを大きくするよう環
状ボス76に付けられている。外側メンブレンとの接触によって、溶融領域に少
し予荷重をかけることができる。カップラは、溶融領域の予め荷重をかけること
により出力ファイバ間の光の略均等の分割をなすように製造することができ、こ
れにより広い線形ダイナミックレンジが提供される。流動体柱部の内側部(図1
3では下側部分)が図示されているように階段状にされて手首におけるカップリ
ング領域の直径を大きくしている。
A fluid column 74 is provided to couple the fusion zone to the pulsation of the radial artery. The column has a pair of elastic membranes 73 and 75 provided on its inner and outer portions, respectively, and extends across the thickness of the frame 72 between the chamber 77 and the inner surface of the frame. The coupler module is equipped with a coupler melting region 82 in contact with the outer membrane 75 of the fluid column. The outer membrane is attached to an annular boss 76 to increase the height of the fluid column for contact with the coupler melt zone. Due to the contact with the outer membrane, a slight preload can be applied to the melting zone. The coupler can be manufactured to provide a substantially equal splitting of the light between the output fibers by pre-loading the fusion zone, thereby providing a wide linear dynamic range. Inside of the fluid column (Fig. 1
3, the lower part) is stepped as shown to increase the diameter of the coupling area at the wrist.

【0041】 かかるメンブレンは、流動体柱部の重要な部分を構成する。動脈の脈動は弱い
ものであるので、メンブレンは軽く、薄く、そして低いデュロメータでしかも最
適な性能のための高い伸張性があるのが良い。同時に、少なくとも内側メンブレ
ンは、皮膚との持続的な接触に絶えるのに十分な凸凹状のものとするのが良い。
このメンブレンに極めて良好な特性を持つものとして見い出された材料には、Fl
exChem、FDA公認の長持続性ビニール系の材料であって、Coloriteから小球の
形で利用可能なものがある。FlexChemはまた、熱成形可能であり、橈骨動脈との
最大結合面積を呈し、手首との良好な結合をなすためにフレーム部材72の内側
表面から突出するよう、内側検知メンブレン73を成形することを許容する。Fl
exChem製メンブレンと互換性のある流体には、Applied Silicone社から得られ
る医学分野のMDMシリコン流体がある。因みに、水はFlexChemメンブレンとの
使用には好ましくない。何故なら、かかるメンブレンは水蒸気に対して浸透性が
あるからである。
[0041] Such a membrane constitutes an important part of the fluid column. Because the arterial pulsation is weak, the membrane should be light, thin, and low durometer and highly extensible for optimal performance. At the same time, at least the inner membrane should be rough enough to eliminate sustained contact with the skin.
Materials found to have very good properties for this membrane include Fl
exChem, an FDA-certified long-lasting vinyl-based material available from Colorite in the form of globules. FlexChem is also thermoformable, providing a maximum sensing area with the radial artery and forming the inner sensing membrane 73 to protrude from the inner surface of the frame member 72 for good connection with the wrist. Allow. Fl
Fluids compatible with exChem membranes include the medical MDM silicon fluids available from Applied Silicone. Incidentally, water is not preferred for use with FlexChem membranes. This is because such a membrane is permeable to water vapor.

【0042】 内側メンブレンのサイズのいくつかについて試験が行われ、センサの応答性の
効果を測定している。特に、直径4mm、7mm及び10mmのメンブレンの直
径について、商用の加速度(計)を用いて測定される被励振発振器の発振に対す
る応答につき試験された。その応答性は、0から約11Hzの周波数範囲にわた
って検査された(心臓血管疾患及び呼吸信号は約0.1乃至4Hzの範囲内にあ
る)。メンブレンの各々は、許容し得る応答性を得ており、10mmのメンブレ
ンでは最良の応答性を得ている。
Tests have been performed on some of the sizes of the inner membrane to determine the effect of sensor responsiveness. In particular, the diameters of the 4 mm, 7 mm and 10 mm diameter membranes were tested for response to oscillations of the excited oscillator as measured using a commercial acceleration (meter). The responsiveness was tested over a frequency range of 0 to about 11 Hz (cardiovascular disease and respiratory signals are in the range of about 0.1-4 Hz). Each of the membranes has obtained acceptable responsiveness, with the 10 mm membrane having the best responsiveness.

【0043】 図13に戻ると、この構成はまた、光源及び出力回路(例えばフォトディテク
タ及び差動増幅回路)のような補助的構成部がどのようにしてセンサユニットに
組み込まれ得ることを示している。より詳細には、このような構成部はフレーム
72の(図示のような)一つ又はそれより多くのチャンバー79に収納されうる
Returning to FIG. 13, this configuration also shows how auxiliary components such as light sources and output circuits (eg, photodetectors and differential amplifier circuits) can be incorporated into the sensor unit. . More specifically, such components may be housed in one or more chambers 79 (as shown) of frame 72.

【0044】 図14乃至16は、頚動脈への応用として構成された他のセンサ80を示して
いる。このセンサは、平面の、通路が形成された支持プレート82と、溶融領域
が収容されてセンサのメンブレンをなす点を除き、図11のものと同様のカップ
ラ構成とを用いる。このメンブレン領域は、検知メンブレン98の凸状突出表面
にわたる球状キャップ99′の追加を考慮して十分に大きく(例えば25セント
銀貨の大きさ程度)作成されてもよい。かかる球状キャップの追加は、センサが
当該首部に対抗して手動で圧せられたときに手でなされるどんな締付動作にもセ
ンサの感応性を低下させる。このカップラは、プラスチックのカバープレート9
7によりセンサの背面側(図14及び図15では下側)で保護される。このセン
サは、粘着テープのような適正な手段により当該首部に取り付けられるようにし
てもよい。
FIGS. 14 to 16 show another sensor 80 configured for carotid artery applications. This sensor uses a planar, passage-formed support plate 82 and a coupler configuration similar to that of FIG. 11 except that the melted area is contained to form the sensor membrane. This membrane area may be made large enough (eg, on the order of 25 cents silver) to allow for the addition of a spherical cap 99 'over the convex projecting surface of the sensing membrane 98. The addition of such a spherical cap reduces the sensitivity of the sensor to any tightening movements made by hand when the sensor is manually pressed against the neck. This coupler has a plastic cover plate 9
7 protects the rear side of the sensor (the lower side in FIGS. 14 and 15). The sensor may be attached to the neck by any suitable means such as an adhesive tape.

【0045】 入力及び出力ファイバは一対でそれぞれの保護用のさや状外装102及び10
4に入れられ、さらにこれらは外側の保護用のさや状外装106に入れられる。
光ファイバコネクタ108は、センサを外部コンポーネントとインターフェース
をとるためにリードの端部に設けられる。
The input and output fibers are paired and have respective protective sheaths 102 and 10.
4 and further into an outer protective sheath 106.
A fiber optic connector 108 is provided at the end of the lead to interface the sensor with external components.

【0046】 図17乃至図21は、上腕及び橈骨動脈脈波形と、ここで説明した改良型の二
つの可変カップラ光ファイバセンサを用いた図3による装置で得られる対応の脈
拍伝達時間とを示すプロットである。ディジタル信号処理器は、図2に関係して
説明した方法に応じてプログラムされたものである。なお、図1及び図3の装置
が相互に排他的なものではないことは分かる筈である。例えば、図2に応じてプ
ログラムされた場合、図3の装置は、図1に一般的に示される構成の特定の形を
構成することとなる。逆に、説明したタイプの改善された可変カップラ光ファイ
バセンサが設けられた場合、図1の装置は、図3に概略的に示された構成の特定
の形を構成する筈である。
FIGS. 17 to 21 show the brachial and radial artery pulse waveforms and the corresponding pulse transit times obtained with the device according to FIG. 3 using the improved two variable coupler fiber optic sensors described herein. It is a plot. The digital signal processor is programmed according to the method described with reference to FIG. It should be understood that the devices of FIGS. 1 and 3 are not mutually exclusive. For example, when programmed according to FIG. 2, the device of FIG. 3 will constitute a particular form of the configuration generally shown in FIG. Conversely, if provided with an improved variable coupler fiber optic sensor of the type described, the device of FIG. 1 would constitute a particular form of the configuration schematically illustrated in FIG.

【0047】 図17は、背骨にかかる成人男性の通常の呼吸のデータを示している。脈拍伝
達時間は、平均で約50msecの長さであることが分かる。
FIG. 17 shows normal breathing data for an adult male on the spine. It can be seen that the pulse transit time is on average about 50 msec long.

【0048】 図18は、2秒間吸入し3秒間息を吐く眠りをシミュレートするものに呼吸パ
ターンを変化させたことを除き同様のプロットである。この脈拍伝達時間は、平
均で約35msec続いている。
FIG. 18 is a similar plot except that the breathing pattern was changed to simulate a sleep inhaling for 2 seconds and exhaling for 3 seconds. This pulse transmission time lasts about 35 msec on average.

【0049】 図19は、説明したばかりのものと同様の呼吸パターンを用いているが、鼻を
挟むことで呼吸は締め付けられたものとなっている。胸の空洞は、よりネガティ
ブな圧力の下におかれるので(奇脈)、血圧はこうした状況下では下がることと
なる。これは、脈拍伝達時間が平均で約50msecまで増大することによって
証明される。
FIG. 19 uses a breathing pattern similar to that just described, but with the nose sandwiched, breathing is constricted. Blood pressure will drop under these circumstances because the chest cavity is placed under more negative pressure (azygous pulse). This is evidenced by an increase in pulse transit time on average to about 50 msec.

【0050】 図20も、同様の呼吸パターンを使ったものであるが、気流の完全な障害を伴
うものである。無呼吸状態をシミュレーションするために、全体で16秒のテス
ト期間にわたり空気を肺に入れないようにした。脈拍伝達時間が相当に延び、図
19に対して血圧がさらに低下することが示されることが分かる。
FIG. 20 also uses a similar breathing pattern, but with complete obstruction of airflow. To simulate apnea, air was not allowed to enter the lungs for a total of 16 seconds of testing. It can be seen that the pulse transit time is significantly increased, indicating that the blood pressure is further reduced compared to FIG.

【0051】 図21は、16秒の無呼吸期間(但し、全肺の場合)についての別のプロット
を示している。ここでの脈拍伝達時間の値は平均で約30msecにまで低下し
、高い血圧を示すこととなる。
FIG. 21 shows another plot for an apnea period of 16 seconds, but for the whole lung. The value of the pulse transmission time here decreases to about 30 msec on average, indicating a high blood pressure.

【0052】 図17乃至図21の結果は、負の肺圧は血圧を低下させるが次第にプラスへと
高くなる肺圧は血圧を上昇させる、という周知の事実と矛盾しない。
The results of FIGS. 17-21 are consistent with the well-known fact that negative pulmonary pressure lowers blood pressure, but that gradually increasing positive pressure increases blood pressure.

【0053】 図23は、図1又は図3による装置を実施する可変カップラ光ファイバセンサ
を用いた実際の構成を描いている。ここで示した形においては、センサS1、S
2(S1′、S2′)を上腕及び橈骨動脈の脈拍ポイントに対して腕に紐でそれ
ぞれ縛られる。光源及び信号処理電子回路(機器)は、これも腕に紐で縛られた
モジュールM内に格納される。センサ及びモジュールMは、対応するセットの光
ファイバリード34,36により接続される。モジュールMは、無線伝送装置(
図示せず)を含んで外部の電子回路(機器)と通信するものとしてもよい。
FIG. 23 depicts an actual configuration using a variable coupler fiber optic sensor implementing the device according to FIG. 1 or FIG. In the form shown here, the sensors S1, S
2 (S1 ', S2') are tied to the arm with a string at the pulse points of the upper arm and the radial artery, respectively. The light source and the signal processing electronics (equipment) are stored in the module M, which is also strapped to the arm. The sensor and module M are connected by a corresponding set of fiber optic leads 34,36. Module M is a wireless transmission device (
(Not shown) to communicate with an external electronic circuit (equipment).

【0054】 なお、上述したセンサに用いられる光ファイバは、極めて高品質なものが非常
に好適である。これには1km当たり0.18dB程度の光学的損失を呈するC
orning SMF28のようなものがある。フォトディテクタは、900n
m以上の光波長用のガリウム−アルミニウム−ヒ素又はゲルマニウムのディテク
タ及びこれより短い波長用のシリコンディテクタとすることができる。
It is to be noted that an optical fiber used for the above-described sensor is very preferably of very high quality. This includes C which exhibits an optical loss of about 0.18 dB per km.
or SMF28. Photo detector is 900n
Gallium-aluminum-arsenic or germanium detectors for light wavelengths above m and silicon detectors for shorter wavelengths.

【0055】 かかるフォトディテクタは、光起電性モード又は光導電性のモードにおいて接
続可能である。光起電性モードでは、当該ディテクタを差動増幅器の入力端に結
合するのにトランスインピーダンス増幅器(これは電流を電圧に変換する増幅器
)を用いることができる。かかるトランスインピーダンス増幅器の出力はまた、
フィルタ処理されて広帯域ノイズが排除されるようにしても良い。光導電性モー
ドでは、ディテクタ出力が従来の電圧増幅器に接続可能である。このアプローチ
により、多くのノイズを生じるが、問題視しているのがコストであって低ノイズ
レベルではないといった応用例において用いることができる。
Such a photodetector can be connected in a photovoltaic mode or a photoconductive mode. In photovoltaic mode, a transimpedance amplifier (which converts current to voltage) can be used to couple the detector to the input of a differential amplifier. The output of such a transimpedance amplifier also
Filtering may be performed to eliminate broadband noise. In the photoconductive mode, the detector output can be connected to a conventional voltage amplifier. This approach creates a lot of noise, but can be used in applications where the concern is cost and not low noise levels.

【0056】 なお、本発明にかかる上述した実施例は例証として示したものに過ぎないし、
本発明の数多くの変形例も、ここでは広めに記述したような発明と同様に可能で
あることは勿論である。
It should be noted that the above-described embodiment according to the present invention has been described by way of example only.
Of course, many variations of the present invention are possible, as are the ones described broadly herein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による脈伝達時間を測定する方法のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a method for measuring a pulse transit time according to the present invention.

【図2】 図1のシステムの動作を説明するフロー図である。FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the system in FIG. 1;

【図3】 本発明の他の装置を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another apparatus of the present invention.

【図4】 図1及び図3の装置で役立つ可変カップラ光学ファイバセンサの
頂面図である。
FIG. 4 is a top view of a variable coupler optical fiber sensor useful in the apparatus of FIGS. 1 and 3;

【図5】 図4のセンサの断面側面図である。FIG. 5 is a sectional side view of the sensor of FIG. 4;

【図6】 従来の予め張力をかけたリニアカップラの溶融領域の通常の偏向
状態の説明図(6a乃至6B)である。
FIG. 6 is an explanatory view (6a to 6B) of a normal deflection state of a fusion region of a conventional linear coupler which is pre-tensioned.

【図7】 U型溶融領域のための対応説明図(7a乃至7d)である。FIG. 7 is a corresponding explanatory view (7a to 7d) for a U-shaped molten region.

【図8】 本発明による装置に役立つ可変カップラ光ファイバセンサの図で
ある。
FIG. 8 is a diagram of a variable coupler fiber optic sensor useful in an apparatus according to the present invention.

【図9】 手首の脈拍に対して図8のセンサの反応を描いたグラフである。FIG. 9 is a graph depicting the response of the sensor of FIG. 8 to a wrist pulse.

【図10】 手首の脈拍に対してセンサの反応を描いた他のグラフである。FIG. 10 is another graph depicting the response of the sensor to wrist pulse.

【図11】 本発明による装置に役立つ他の可変カップラ光ファイバセンサ の分解組立図である。FIG. 11 is an exploded view of another variable coupler fiber optic sensor useful for the device according to the present invention.

【図12】 組立てられた形態における図9のセンサの端部の図である。FIG. 12 is an end view of the sensor of FIG. 9 in an assembled configuration.

【図13】 手首に装着されたような断面図で示された本発明による装置に
役立つ他の可変カップラ光ファイバを示す。
FIG. 13 shows another variable coupler optical fiber useful in a device according to the invention shown in cross section as worn on a wrist.

【図14】 本発明による装置に役立つ頚動脈の透視図である。FIG. 14 is a perspective view of a carotid artery useful for the device according to the invention.

【図15】 図14の断片的な側部正面図である。FIG. 15 is a fragmentary side elevational view of FIG. 14;

【図16】 図14のセンサ及び組み込まれているコネクタを備えた光ファ
イバの導管を示す透視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing an optical fiber conduit with the sensor of FIG. 14 and an integrated connector.

【図17】 図2で示された方法を実行するための図3で示されたような装
置を使用して得られた脈波形及び対応する脈伝達時間を示すプロットである。
FIG. 17 is a plot showing pulse waveforms and corresponding pulse transit times obtained using an apparatus as shown in FIG. 3 for performing the method shown in FIG. 2;

【図18】 図2で示された方法を実行するための図3で示されたような装
置を使用して得られた脈波形及び対応する脈伝達時間を示すプロットである
FIG. 18 is a plot showing pulse waveforms and corresponding pulse transit times obtained using an apparatus as shown in FIG. 3 for performing the method shown in FIG.

【図19】 図2で示された方法を実行するための図3で示されたような装
置を使用して得られた脈波形及び対応する脈伝達時間を示すプロットである。
FIG. 19 is a plot showing pulse waveforms and corresponding pulse transit times obtained using an apparatus as shown in FIG. 3 for performing the method shown in FIG.

【図20】 図2で示された方法を実行するための図3で示されたような装
置を使用して得られた脈波形及び対応する脈伝達時間を示すプロットである。
FIG. 20 is a plot showing pulse waveforms and corresponding pulse transit times obtained using an apparatus as shown in FIG. 3 for performing the method shown in FIG.

【図21】 図2で示された方法を実行するための図3で示されたような装
置を使用して得られた脈波形及び対応する脈伝達時間を示すプロットである。
FIG. 21 is a plot showing pulse waveforms and corresponding pulse transit times obtained using an apparatus as shown in FIG. 3 for performing the method shown in FIG.

【図22】 図1又は図3による装置の実用的な構成を図示する概略図であ
る。
FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a practical configuration of the device according to FIG. 1 or FIG.

【図23】 従来の可変カップラ光ファイバセンサの基本的な構造を図示す
る。
FIG. 23 illustrates a basic structure of a conventional variable coupler optical fiber sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB ,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,GE,G H,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (71)出願人 ジャート、ディヴィッド ダブリュー. アメリカ合衆国 22906 ヴァージニア、 シャルロッツヴィル、ピー.オー.ボック ス 8175、エムピリカル テクノロジイズ コーポレーション内 (72)発明者 バラク、マーティン シー. アメリカ合衆国 22906 ヴァージニア、 シャルロッツヴィル、ピー.オー.ボック ス 8175、エムピリカル テクノロジイズ コーポレーション内 (72)発明者 アドキンス、チャールズ アメリカ合衆国 22906 ヴァージニア、 シャルロッツヴィル、ピー.オー.ボック ス 8175、エムピリカル テクノロジイズ コーポレーション内 (72)発明者 ジャート、ディヴィッド ダブリュー. アメリカ合衆国 22906 ヴァージニア、 シャルロッツヴィル、ピー.オー.ボック ス 8175、エムピリカル テクノロジイズ コーポレーション内 Fターム(参考) 4C017 AA09 AB01 AC03 AC26 FF15──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY , CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP , KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (71) Applicant Jart, David W. United States 22906 Virginia, Charlottesville, P.E. Oh. Box 8175, within Empirical Technologies Corporation (72) Inventor Barack, Martin C. United States 22906 Virginia, Charlottesville, P.E. Oh. Box 8175, within Empirical Technologies Corporation (72) Inventor Adkins, Charles USA 22906 Virginia, Charlottesville, P.E. Oh. Box 8175, within Empirical Technologies Corporation (72) Inventor Jart, David W .; United States 22906 Virginia, Charlottesville, P.E. Oh. Box 8175, F-term in MEPICAL TECHNOLOGIES CORPORATION (reference) 4C017 AA09 AB01 AC03 AC26 FF15

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体の脈の伝達時間を測定する方法であって、 互いに間隔をおいた第1及び第2の脈拍ポイントにおける脈を検知することに
よりそれぞれ第1及び第2の脈波信号を発生し、 前記第1及び第2の脈波信号を微分し、 前記微分の結果に基づいて前記第1及び第2の脈波信号の対応するポイントを
選択し、 当該選択されたポイント間における遅延時間を検出する方法。
1. A method for measuring the transit time of a pulse of a living body, comprising detecting a pulse at a first and a second pulse point spaced from each other to generate first and second pulse wave signals, respectively. Generating, differentiating the first and second pulse wave signals, selecting corresponding points of the first and second pulse wave signals based on a result of the differentiation, and delaying between the selected points How to detect time.
【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、前記選択処理は、前記第1
及び第2の脈波信号の各々から所定の勾配特性のポイントを選択することを含む
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the selecting process includes the first process.
And selecting a point of a predetermined slope characteristic from each of the second pulse wave signals.
【請求項3】 請求項2に記載の方法であって、前記選択処理は、前記第1
及び第2の脈波信号の各々から最大勾配のポイントを選択することを含む、方法
3. The method according to claim 2, wherein the selection processing is performed by the first processing.
And selecting a point of maximum slope from each of the second pulse wave signals.
【請求項4】 請求項1に記載の方法であって、前記第1及び第2の脈拍ポ
イントは、第1動脈及び第2動脈にそれぞれ位置付けられる方法。
4. The method according to claim 1, wherein the first and second pulse points are located in a first artery and a second artery, respectively.
【請求項5】 請求項4に記載の方法であって、前記第1動脈は、上腕動脈
であり、前記第2動脈は、橈骨動脈である方法。
5. The method according to claim 4, wherein the first artery is a brachial artery and the second artery is a radial artery.
【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、前記第1及び第2の脈拍ポ
イントのうち少なくとも一方における脈は、溶融ファイバカップリング領域を有
する光ファイバセンサにより検知される方法。
6. The method of claim 1, wherein a pulse at at least one of the first and second pulse points is detected by a fiber optic sensor having a fused fiber coupling region.
【請求項7】 請求項6に記載の方法であって、前記溶融ファイバカップリ
ング領域の少なくとも一部分は、前記カップリング領域に張力がかけられること
なく前記光ファイバセンサの出力を変化させるよう偏向されることができるよう
構成されている方法。
7. The method of claim 6, wherein at least a portion of the fused fiber coupling region is deflected to change the output of the fiber optic sensor without tensioning the coupling region. A method that is configured to be able to
【請求項8】 請求項6に記載の方法であって、前記溶融ファイバカップリ
ング領域は、略U字状である方法。
8. The method of claim 6, wherein said fused fiber coupling region is substantially U-shaped.
【請求項9】 請求項1乃至8のうちいずれか一つに記載の方法を行うよう
構成された装置。
9. Apparatus configured to perform the method according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】 生体の脈拍伝達時間を測定する装置であって、 互いに間隔があけられた第1及び第2の脈拍ポイントに配置させられる第1及
び第2のパルスセンサを有し、 前記第1及び第2のセンサのうちの少なくとも一方は、溶融カップリング領域
を含む光ファイバセンサであり、この溶融カップリング領域は、当該カップリン
グ領域に張力がかけられることなく偏向可能なように構成された少なくとも一部
分を有し、 前記第1及び第2のパルスセンサに接続され、前記第1及び第2のセンサの出
力に基づいて脈拍伝達時間を測定するよう動作する信号処理ユニットをさらに有
する装置。
10. An apparatus for measuring a pulse transmission time of a living body, comprising: first and second pulse sensors arranged at first and second pulse points spaced from each other; At least one of the first and second sensors is a fiber optic sensor that includes a fused coupling region, the fused coupling region configured to deflect without tension being applied to the coupling region. A signal processing unit connected to the first and second pulse sensors and operable to measure a pulse transit time based on the outputs of the first and second sensors.
【請求項11】 請求項10に記載の装置であって、前記第1及び第2のセ
ンサの各々は、前述のように構成された一部分を有する溶融ファイバカップリン
グ領域を有する光ファイバセンサである装置。
11. The apparatus of claim 10, wherein each of the first and second sensors is a fiber optic sensor having a fused fiber coupling region having a portion configured as described above. apparatus.
【請求項12】 請求項10に記載の装置であって、前記一方のセンサの複
数の出力光ファイバに光学的に結合される電気光学回路をさらに有し、前記出力
ファイバから受光した光を前記カップリング領域の前記部分の偏向量に基づいた
レベルを有する電気的出力に変換するようにした装置。
12. The apparatus according to claim 10, further comprising an electro-optic circuit optically coupled to a plurality of output optical fibers of said one sensor, wherein said optical fiber receives light received from said output fiber. A device adapted to convert to an electrical output having a level based on the amount of deflection of said portion of the coupling region.
【請求項13】 請求項12に記載の装置であって、前記電気光学回路は、
前記複数の出力ファイバにそれぞれ光学的に結合される複数のフォトディテクタ
と、前記フォトディテクタの出力が接続される差動増幅回路とを有する装置。
13. The apparatus according to claim 12, wherein the electro-optical circuit comprises:
An apparatus comprising: a plurality of photodetectors optically coupled to the plurality of output fibers; and a differential amplifier circuit to which an output of the photodetector is connected.
【請求項14】 請求項10に記載の装置であって、前記一方のセンサは、
人の腕の部分に広く適合するように構成された支持構造を有する装置。
14. The apparatus according to claim 10, wherein said one sensor comprises:
A device having a support structure configured to fit widely on a portion of a human arm.
【請求項15】 生体の脈拍伝達時間を測定する装置であって、 互いに間隔があけられた第1の脈拍ポイント及び第2の脈拍ポイントにそれぞ
れ配置させられる第1及び第2のパルスセンサを有し、 前記センサのうちの少なくとも一方は、略U字状の溶融ファイバカップリング
領域を含む光ファイバセンサであり、 前記第1及び第2のパルスセンサに接続され、前記第1及び第2のセンサの出
力に基づいて脈拍伝達時間を測定するよう動作する信号処理ユニットをさらに有
する装置。
15. An apparatus for measuring a pulse transmission time of a living body, comprising: a first pulse sensor and a second pulse sensor arranged at a first pulse point and a second pulse point which are spaced apart from each other. At least one of the sensors is an optical fiber sensor including a substantially U-shaped fused fiber coupling region, and the first and second sensors are connected to the first and second pulse sensors. The apparatus further comprising a signal processing unit operable to measure a pulse transit time based on the output of the pulse generator.
【請求項16】 請求項15に記載の装置であって、前記第1及び第2のセ
ンサの各々は、略U字状の溶融ファイバカップリング領域を有する光ファイバセ
ンサである装置。
16. The apparatus according to claim 15, wherein each of said first and second sensors is a fiber optic sensor having a substantially U-shaped fused fiber coupling region.
【請求項17】 請求項15に記載の装置であって、前記一方のセンサの複
数の出力光ファイバに光学的に結合される電気光学回路をさらに有し、前記出力
ファイバから受光した光を前記カップリング領域の偏向量に基づいたレベルを有
する電気的出力に変換するようにした装置。
17. The apparatus according to claim 15, further comprising an electro-optical circuit optically coupled to a plurality of output optical fibers of said one sensor, wherein the light received from said output fiber is transmitted to said one of said sensors. An apparatus for converting an electrical output having a level based on the amount of deflection of the coupling region.
【請求項18】 請求項17に記載の装置であって、前記電気光学回路は、
前記複数の出力ファイバに光学的に結合される複数のフォトディテクタと、前記
フォトディテクタの出力が接続される差動増幅回路とを有する装置。
18. The apparatus according to claim 17, wherein the electro-optical circuit comprises:
An apparatus comprising: a plurality of photodetectors optically coupled to the plurality of output fibers; and a differential amplifier circuit to which outputs of the photodetectors are connected.
【請求項19】 請求項15に記載の装置であって、前記一方のセンサは、
人の腕の部分に広く適合するように構成された支持構造を有する装置。
19. The apparatus according to claim 15, wherein said one sensor comprises:
A device having a support structure configured to fit widely on a portion of a human arm.
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