JP2002542839A - Skin blood flow measurement - Google Patents

Skin blood flow measurement

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JP2002542839A
JP2002542839A JP2000574376A JP2000574376A JP2002542839A JP 2002542839 A JP2002542839 A JP 2002542839A JP 2000574376 A JP2000574376 A JP 2000574376A JP 2000574376 A JP2000574376 A JP 2000574376A JP 2002542839 A JP2002542839 A JP 2002542839A
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temperature
skin
blood flow
predetermined
gradient
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イリヤ スコレツキー,
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アイ.エス. メドテック リミテッド
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

(57)【要約】 皮膚血流測定装置(10)は、皮膚の一部に所定の温度勾配を付与し、これにより、その箇所における温度を第1の温度から第2の温度へと変化させる装置(12)と、前記皮膚の一部近傍の選択位置において温度を測定する単一の温度検知部材(14)と、前記所定の温度勾配を付与する装置(12)を動作させるとともに、前記温度検知部材(14)を第1および第2の動作モードで動作させる制御装置(20)であって、前記第1のモードにおいて前記温度検知部材(14)は前記選択位置で第1の基準温度を測定し、前記第2のモードにおいて前記温度検知部材(14)は前記選択位置で第2の温度を測定するように動作可能であり、前記制御装置(20)は、前記第2のモードにおいて、前記第1および第2の温度間の前記所定の勾配を維持するように、前記所定の温度勾配を付与する装置(12)を動作させる、制御装置(20)と、前記温度検知部材(14)に関連した処理装置(47)であって、前記測定された第1および第2の温度に対応する皮膚血流と、前記所定の温度勾配を維持するのに要する定常電力とを評価する処理装置(47)と、を含む。 (57) [Summary] A skin blood flow measurement device (10) imparts a predetermined temperature gradient to a part of the skin, thereby changing the temperature at that location from a first temperature to a second temperature. Operating a device (12), a single temperature sensing member (14) for measuring a temperature at a selected position near a part of the skin, and a device (12) for applying the predetermined temperature gradient; A control device (20) for operating a detection member (14) in first and second operation modes, wherein in the first mode, the temperature detection member (14) sets a first reference temperature at the selected position. Measuring, in the second mode, the temperature sensing member (14) is operable to measure a second temperature at the selected position, and the control device (20) comprises: Between the first and second temperatures A control device (20) for operating the device (12) for applying the predetermined temperature gradient so as to maintain the predetermined gradient, and a processing device (47) related to the temperature detection member (14). And a processor (47) for evaluating a skin blood flow corresponding to the measured first and second temperatures and a steady-state power required to maintain the predetermined temperature gradient.

Description

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

(発明の分野) 本発明は、皮膚血流測定のための非侵襲性の技術および装置に関する。 FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to non-invasive techniques and devices for measuring skin blood flow.

【0001】 (発明の背景) 様々な医療用途において、例えば、皮膚機能についての情報を得る際、皮膚の
火傷や皮膚潰瘍を治療する際、皮膚移植を行う際、および抹消血流力学を評価す
る際に、皮膚血流の測定および/またはモニタリングは重要である。
BACKGROUND OF THE INVENTION In various medical applications, for example, to obtain information about skin function, to treat skin burns and skin ulcers, to perform skin transplantation, and to evaluate peripheral hemodynamics In this case, measurement and / or monitoring of skin blood flow is important.

【0002】 皮膚のある領域を局所的に加熱して、皮膚表面における温度差を測定すること
によって非侵襲に皮膚血流を測定する方法は、当該分野において公知である。加
熱された領域は、様々な伝熱メカニズム、とりわけ、皮膚による伝導および皮膚
血流による対流によって冷却される。既知または推定、測定される変数には、入
力加熱または冷却電力、温度差、および上記の様々な熱伝導メカニズムを考慮し
た熱伝導ファクタが含まれる。これらの既知または推定、測定される変数を周知
の熱伝導方程式に代入して未知の血流を計算する。
[0002] Methods for non-invasively measuring skin blood flow by locally heating an area of skin and measuring the temperature difference at the skin surface are known in the art. The heated area is cooled by various heat transfer mechanisms, among other things, conduction by the skin and convection by the skin blood flow. Known or estimated or measured variables include input heating or cooling power, temperature differences, and heat transfer factors that take into account the various heat transfer mechanisms described above. The unknown or estimated blood flow is calculated by substituting these known or estimated or measured variables into the well-known heat conduction equation.

【0003】 ディスク形状のセンサを用いて上記手順を行うことは当該分野において公知で
ある。このディスクは、中央に配置された加熱測定部材および周辺に配置された
基準測定部材という2つの主要部材を含む。この中央加熱部材と周辺基準部材の
間で温度差が測定およびモニタされる。
[0003] Performing the above procedure using a disk-shaped sensor is well known in the art. The disc includes two main members: a centrally located heated measurement member and a peripherally located reference measurement member. The temperature difference between the central heating member and the peripheral reference member is measured and monitored.

【0004】 あるタイプのディスクセンサの場合、熱電力入力を一定に保ちながら温度差を
測定する。このような構成は、例えば、A. V. J. Challoner
の”Accurate measurement of skin blood
flow by a thermal conductance metho
d”, Medical and Biological Engineeri
ng, 1975, 13:196−201、ならびに、S. Thalaya
singamおよびD. T. Delpyの”Thermal cleara
nce blood flow sensor − sensitivity,
linearity and flow depth discrimina
tion”, Medical and Biological Engine
ering & Computing, 1989, 27:394−398に
記載されている。
One type of disk sensor measures the temperature difference while keeping the thermal power input constant. Such a configuration is described, for example, in A. V. J. Challoner
Accurate measurement of skin blood
flow by a thermal conductance method
d ", Medical and Biological Engineeri
ng, 1975, 13: 196-201; Thalaya
singam and D.S. T. Delpy's "Thermal cleara
nce blood flow sensor-sensitivity,
linearity and flow depth discrimina
Tion ", Medical and Biological Engineering
ering & Computing, 1989, 27: 394-398.

【0005】 別のタイプのディスクセンサの場合、温度差を一定に保ちながら熱電力入力を
測定する。このような構成は、例えば、A. Dittmarの”Skin T
hermal Conductivity”, J. C. Leveque編
,「Cutaneous Investigation In Health
And Disease」, New York, Marcel Dekke
r, 1989, 323−335、ならびに、P. M. Greenhal
gh, J. R. JonesおよびJ. S. Yudkinの”The
57 mm thermal clearance probe: a non
−invasive tool for measuring subcuta
neous blood flow”, Clinical Science,
1989, 77:121−127に記載されている。
Another type of disk sensor measures the thermal power input while keeping the temperature difference constant. Such a configuration is described, for example, in A. Dittmar's "Skin T
Thermal Conductivity ", edited by JC Leveque," Cutaneous Investigation In Health. "
And Disease ", New York, Marcel Dekke
r, 1989, 323-335; M. Greenhal
gh, J.A. R. Jones and J.M. S. Yudkin's "The
57 mm thermal clearance probe: a non
-Invasive tool for measuring subcuta
neous blood flow ", Clinical Science,
1989, 77: 121-127.

【0006】 皮膚血流測定について記載するその他の刊行物としては、Amost Fro
nekの”Noninvasive evaluation of the c
utaneous circulation”, Chapter 27, p
p. 269−279, 「Vascular Diagnosis」, E.
F. Bernstein編, Mosby出版、Pierre G. Ag
acheおよびAnne−Sophie Dupondの”Recent Ad
vances in Non−invasive Assessment of
Human Skin Blood Flow”, Acta Derm V
enereol, 1994, Suppl. 185:47−51、M. N
itzanらの”Theoretical Analysis of the
Transient Thermal Clearance Method f
or Regional Blood Flow Measurement”,
Medical and Biological Engineering
& Computing, 1986, 24:597−601、M. Nit
zanらの”Faster Procedure for Deriving
Regional Blood Flow by the Noninvasi
ve Transient Thermal Clearance Metho
d”, Annals of Biomedical Eng., 1993,
21:259−262、G. Delhomme, W. H. Newma
n, B. Roussel, M. Jouvet, M. F. Bowm
anおよびA. Dittmarの”Thermal Diffusion P
robe and Instrument System for Tissu
e Blood Flow Measurements: Validatio
n in Phantoms and in Vivo Organs”, I
EEE Transactions on Biomedical Engin
eering, Vol. 41, No. 7, July 1994、なら
びに、F. Arnaud, G. Delhomme, A. Dittma
r, P. Girard, L. Netchiporouk, C. Ma
rtlet, R. CespuglioおよびW. H. Newmanの”
A Microthermal Diffusion Sensor for
Non−invasive Skin Characterization”,
Sensors and Actuators A, 41−42 (199
4)がある。後者の文献においては、過渡熱方法が用いられている。
Other publications describing skin blood flow measurements include Amost Fro
Nek's "Noninvasive evaluation of the c"
utaneous circulation ", Chapter 27, p
p. 269-279, "Vascular Diagnostics", E.I.
F. Bernstein, Mosby Publishing, Pierre G. Ag
Ache and Anne-Sophie Dupond's "Recent Ad"
vences in Non-invasive Assessment of
Human Skin Blood Flow ", Acta Derm V
enereol, 1994, Suppl. 185: 47-51; N
Itzan et al.'s "Theoretical Analysis of the
Transient Thermal Clearance Method f
or Regional Blood Flow Measurement ",
Medical and Biological Engineering
& Computing, 1986, 24: 597-601; Nit
Zan et al.'s “Faster Procedure for Deriving”
Regional Blood Flow by the Noninvasi
ve Transient Thermal Clearance Metho
d ", Annals of Biomedical Eng., 1993,
21: 259-262; Delhomme, W.C. H. Newma
n, B. Roussel, M .; Jouvet, M.A. F. Bowm
and A. Dittmar's "Thermal Diffusion P
probe and Instrument System for Tissue
e Blood Flow Measurements: Validatio
n in Phantoms and in Vivo Organs ", I
EEE Transactions on Biomedical Engineering
eering, Vol. 41, No. 7, July 1994, and F.E. Arnaud, G .; Delhomme, A .; Dittma
r, p. Gird, L.A. Netchiporook, C .; Ma
rtlet, R.L. Cespuglio and W.C. H. Newman ’s
A Microthermal Diffusion Sensor for
Non-invasive Skin Characterization ",
Sensors and Actors A, 41-42 (199
4). In the latter document, a transient heating method is used.

【0007】 Lyon, FranceにあるCNRS(国立科学研究センター)のFR8
5−15−932は、一定温度差センサを記載しており、上記Dittmarの
研究において用いられた。このディスクセンサは、いくつかの欠点を有する。第
1に、一定温度差を保ちながら熱電力入力を測定するという原理は、基準温度(
例えば、センサが取付けられた箇所において皮膚の下を流れる血液の温度)が一
定であるときに正しく適用されるのである。しかし、このディスクセンサの場合
、基準温度はディスクの周辺における温度である。この周辺温度は一定ではなく
、測定の間、中央のヒータからディスクの周辺へと伝導する熱によって上昇する
。第2に、このセンサは、ディスクの中央部と周辺部の間に設けられた複数の熱
電対を有しているが、熱を皮膚から遠ざけることにより測定の精度に悪影響を与
える。第3に、このセンサは、6種類の異なる材料から作られる20個を越える
数の部材を有するために、製造コストが非常に高い。
[0007] FR8 of CNRS (National Science Research Center) in Lyon, France
5-15-932 describes a constant temperature difference sensor and was used in the Dittmar study above. This disk sensor has several disadvantages. First, the principle of measuring the thermal power input while maintaining a constant temperature difference is based on the reference temperature (
This is true, for example, when the temperature of the blood flowing under the skin at the point where the sensor is attached (temperature of the blood) is constant. However, in the case of this disk sensor, the reference temperature is the temperature around the disk. This ambient temperature is not constant and rises during measurement due to heat conducted from the central heater to the periphery of the disk. Second, the sensor has multiple thermocouples located between the center and the periphery of the disc, but keeping the heat away from the skin adversely affects the accuracy of the measurement. Third, the sensor is very expensive to manufacture because it has more than 20 members made from six different materials.

【0008】 DittmarらのFR9011773は、上記FR85−15−932に記
載されているものに類似のセンサを記載している。Dittmarのセンサは、
より高度な材料および技術を用いて改良されているものの、基本的に以前のセン
サと同じ問題を抱えている。
[0008] Dittmar et al., FR 9011773, describes a sensor similar to that described in FR 85-15-932, supra. Dittmar's sensor
Although improved with more advanced materials and techniques, they have essentially the same problems as previous sensors.

【0009】 特開平6−217952は、温度測定用内側ディスクと、外側リングと、加熱
または冷却部材とを有する皮膚血流センサを記載している。FR85−15−9
32およびFR9011773とほぼ同様の構成を有しているこのセンサも、や
はり、これらと同様の欠点を抱えている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-217952 describes a skin blood flow sensor having an inner disk for measuring temperature, an outer ring, and a heating or cooling member. FR85-15-9
This sensor, which has a configuration similar to that of F.32 and FR9011173, also suffers from similar disadvantages.

【0010】 (発明の要旨) 本発明は、皮膚血流を測定する装置および方法を提供することを目的とする。
本発明は、第1の基準温度および第2の温度間における所定の温度差と、制御さ
れた定常熱電力入力とに基づいて血流を導出する。単一の温度センサを用いて、
第1の温度と第2の温度の両方を測定する。これは、(加熱による)正の所定温
度勾配または(冷却による)負の所定温度勾配を皮膚に付与する前に、先ず第1
の温度を測定して、その第1の温度をメモリに保存しておくことによって行われ
る。従来技術とは異なり、同一の温度センサを用いて第1の温度および第2の上
昇温度の両方を測定するので、これにより、第2の温度レベルを維持するために
供給された電力をさらに定常直接測定することが容易になる。
(Summary of the Invention) An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for measuring skin blood flow.
The present invention derives blood flow based on a predetermined temperature difference between a first reference temperature and a second temperature and a controlled steady-state thermal power input. Using a single temperature sensor,
Measure both the first temperature and the second temperature. This means that before applying a positive predetermined temperature gradient (due to heating) or a negative predetermined temperature gradient (due to cooling) to the skin,
Is measured by storing the first temperature in a memory. Unlike the prior art, the same temperature sensor is used to measure both the first temperature and the second elevated temperature, thereby further reducing the power supplied to maintain the second temperature level. Direct measurement becomes easy.

【0011】 よって、本発明の好適な実施形態によれば、皮膚血流測定装置は、皮膚の一部
に所定の温度勾配を付与し、これにより、その箇所における温度を第1の温度か
ら第2の温度へと変化させる装置と、前記皮膚の一部近傍の選択位置において温
度を測定する単一の温度検知部材と、前記所定の温度勾配を付与する装置を動作
させるとともに、前記温度検知部材を第1および第2の動作モードで動作させる
制御装置であって、前記第1のモードにおいて前記温度検知部材は前記選択位置
で第1の基準温度を測定し、前記第2のモードにおいて前記温度検知部材は前記
選択位置で第2の温度を測定するように動作可能であり、前記制御装置は、前記
第2のモードにおいて、前記第1および第2の温度間の前記所定の勾配を維持す
るように、前記所定の温度勾配を付与する装置を動作させる、制御装置と、前記
温度検知部材に関連した処理装置であって、前記測定された第1および第2の温
度に対応する皮膚血流と、前記所定の温度勾配を維持するのに要する定常電力と
を評価する処理装置と、を含む皮膚血流測定装置が提供される。
Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the skin blood flow measuring device applies a predetermined temperature gradient to a part of the skin, whereby the temperature at the location is increased from the first temperature to the first temperature. 2, a single temperature detecting member for measuring a temperature at a selected position near a part of the skin, and a device for applying the predetermined temperature gradient, and the temperature detecting member In a first and a second operation mode, wherein the temperature detecting member measures a first reference temperature at the selected position in the first mode, and the temperature in the second mode. The sensing member is operable to measure a second temperature at the selected position, and the controller maintains the predetermined gradient between the first and second temperatures in the second mode. like Operating a device for applying the predetermined temperature gradient, a control device, a processing device associated with the temperature sensing member, skin blood flow corresponding to the measured first and second temperatures, A processing device for evaluating the steady-state power required to maintain the predetermined temperature gradient, and a skin blood flow measuring device.

【0012】 さらに、本発明の好適な実施形態によれば、前記温度検知部材に関連したメモ
リであって、前記基準温度を保存するメモリが設けられる。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a memory associated with the temperature detecting member, wherein the memory stores the reference temperature.

【0013】 さらに、本発明の好適な実施形態によれば、前記処理装置に関連した視覚ディ
スプレイであって、少なくとも前記上昇皮膚血流を表示する視覚ディスプレイが
設けられる。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a visual display associated with the processing device, the visual display displaying at least the ascending skin blood flow.

【0014】 さらに、本発明の好適な実施形態によれば、前記所定の温度勾配を付与する装
置および前記温度検知部材を周囲環境から絶縁するための断熱部が設けられる。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, a device for imparting the predetermined temperature gradient and a heat insulating portion for insulating the temperature detecting member from the surrounding environment are provided.

【0015】 本発明の実施形態によれば、前記所定の温度勾配を付与する装置は電熱装置を
含む。
According to an embodiment of the present invention, the device for applying the predetermined temperature gradient includes an electric heating device.

【0016】 さらに、本発明の好適な実施形態によれば、前記温度検知部材は、シリコンダ
イオードであり、また、電熱装置としても使用され得る。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the temperature detecting member is a silicon diode, and can be used as an electric heating device.

【0017】 さらに、本発明の好適な実施形態によれば、前記電熱装置および前記温度検知
部材のそれぞれがシリコンダイオードであり、それらのシリコンダイオードは1
つのダイオードアレイ内に配置される。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, each of the electric heating device and the temperature detecting member is a silicon diode, and the silicon diodes are
Are arranged in one diode array.

【0018】 本発明の別の実施形態によれば、皮膚の一部において皮膚血流を測定する方法
であって、 皮膚の一部と接触した温度センサを動作させ、これにより、その箇所における
第1の基準温度を測定する工程と、 前記第1の温度の値を保存する工程と、 前記皮膚の一部に所定の温度勾配を付与し、これにより、その箇所における温
度を前記第1の温度から第2の温度へと変化させ、前記第2の温度において皮膚
温度を安定させる工程と、 前記所定の温度勾配を維持するのに要する電力を決定する工程と、 皮膚血流と、前記所定の温度勾配を維持するのに要する定常電力と、前記所定
の温度勾配との間の所定の関係に従って、前記皮膚の一部に関連した血流を評価
する工程と、 を包含する、方法も提供される。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of measuring skin blood flow in a portion of skin, comprising activating a temperature sensor in contact with the portion of skin, whereby Measuring a first reference temperature; storing the value of the first temperature; and applying a predetermined temperature gradient to a part of the skin, whereby the temperature at that location is reduced to the first temperature. To a second temperature, and stabilizing the skin temperature at the second temperature; determining the power required to maintain the predetermined temperature gradient; skin blood flow; Assessing blood flow associated with the portion of the skin according to a predetermined relationship between a steady-state power required to maintain a temperature gradient and the predetermined temperature gradient. You.

【0019】 (好適な実施形態の詳細な説明) 図面に関連して行われる以下の詳細な説明により、本発明がより完全に理解さ
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, taken in conjunction with the drawings, provides a more thorough understanding of the present invention.

【0020】 ここで、本発明の好適な実施形態に従って構成され、同実施形態に従って動作
可能な皮膚血流測定装置10を示す図1を参照する。
Reference is now made to FIG. 1, which shows a skin blood flow measurement device 10 constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention and operable in accordance with the same embodiment.

【0021】 好ましくは、装置10は、皮膚の温度に対して所定の変化を付与する装置(本
実施形態においてはヒータ12として例示)、および温度センサ14を含む。ヒ
ータ12は、マイクロヒータまたはホイル型抵抗ヒータ(foil type
of resistance heater)等の任意の従来型のヒータであり
得るが、好ましいタイプのヒータはシリコンダイオードである。温度センサ14
は、熱電対またはサーミスタ等の任意の従来型の温度センサであり得るが、好ま
しいタイプのセンサはシリコンダイオードである。ヒータ12および温度センサ
14は、好ましくは小型化されたシリコンダイオードアレイとして一体化され得
る。
Preferably, the device 10 includes a device for giving a predetermined change to the temperature of the skin (illustrated as the heater 12 in the present embodiment), and a temperature sensor 14. The heater 12 is a micro heater or a foil type heater (foil type).
The preferred type of heater is a silicon diode, although it can be any conventional heater, such as a resistance heater. Temperature sensor 14
Can be any conventional temperature sensor such as a thermocouple or a thermistor, but the preferred type of sensor is a silicon diode. The heater 12 and the temperature sensor 14 can be integrated, preferably as a miniaturized silicon diode array.

【0022】 好ましくは、ヒータ12および温度センサ14は、それらを周囲環境から絶縁
する断熱材16の内部で結合される。絶縁体16は、プラスチック等の熱伝導率
が低い任意の適切な材料で作られ得、そして、放射熱伝導損失を減少させる材料
で塗装またはコーティングされ得る。温度センサ14は、熱接着材(therm
al adhesive)等の熱接着材料によってヒータ12に取付けられ得る
。上記構成の代わりに、あるいは上記構成に加えて、絶縁体16の内部空間をR
TVのような絶縁または封止材料で充填してもよい。
Preferably, the heater 12 and the temperature sensor 14 are coupled inside a thermal insulator 16 that insulates them from the surrounding environment. Insulator 16 may be made of any suitable material with low thermal conductivity, such as plastic, and may be painted or coated with a material that reduces radiative heat transfer losses. The temperature sensor 14 is a thermal adhesive (therm)
The heater 12 may be attached to the heater 12 by a thermal bonding material such as al adhesive. Instead of or in addition to the above configuration, the internal space of the insulator 16 is
It may be filled with an insulating or sealing material such as TV.

【0023】 温度センサ14およびヒータ12は、好ましくは、温度センサ14およびヒー
タ12から受け取ったデータを処理する制御およびディスプレイユニット20と
連絡状態にある。制御およびディスプレイユニット20は、好ましくは、1つ以
上のファンクションキー22と、測定された血流の視覚的出力を示すディスプレ
イ24とを含む。ユニット20は、必要に応じて、測定された温度のようなさら
なる情報をも提供するように構成され得る。
The temperature sensor 14 and the heater 12 are preferably in communication with a control and display unit 20 that processes data received from the temperature sensor 14 and the heater 12. The control and display unit 20 preferably includes one or more function keys 22 and a display 24 showing a visual output of the measured blood flow. Unit 20 may be configured to provide additional information, such as a measured temperature, as needed.

【0024】 ここで、第1および第2の動作モードにおける装置10を示す簡略ブロック図
である図2Aおよび図2Bを参照する。制御およびディスプレイユニット20を
構成する図2に示す回路が例示的なものに過ぎないことが当業者には理解される
。従って、本発明において、図示したものに代えて、同様の制御およびデータ処
理機能を行うように構成された適切な集積回路デバイスのような他の回路および
/またはデバイスを用いてもよい。
Reference is now made to FIGS. 2A and 2B, which are simplified block diagrams showing the device 10 in the first and second modes of operation. Those skilled in the art will appreciate that the circuitry shown in FIG. 2 that constitutes the control and display unit 20 is merely exemplary. Thus, in the present invention, other circuits and / or devices, such as suitable integrated circuit devices, configured to perform similar control and data processing functions may be used instead of those shown.

【0025】 好ましくは、ヒータ12および温度センサ14は共にグラウンド接続される。
図示した実施形態において、ヒータ12は、図において、抵抗器31を介して差
動増幅器30の入力およびスイッチ32の出力に接続されていることがわかる。
温度センサ14は、好ましくは、増幅器34の入力に接続され、且つ、差動増幅
器36の非反転入力に接続される。好ましくは、増幅器34の出力は、その出力
がメモリ部材39に接続されたスイッチ38の入力に接続される。図示した実施
形態において、メモリ部材39は、図のように、キャパシタ40および増幅器4
2を含む。スイッチ38の出力は、図のように、キャパシタ40および増幅器4
2の入力の両方に接続している。好ましくは、増幅器42の出力は、差動増幅器
36の反転入力およびスイッチ44の第1の入力43に接続される。好ましくは
、差動増幅器36の出力は、電力増幅器46を介してスイッチ32の入力に接続
される。好ましくは、差動増幅器30の出力は、スイッチ44の第2の入力45
に接続され、そこから、適切な処理回路47を介してディスプレイ24に接続さ
れる。好ましくは、スイッチ32、38および44の制御入力は、シンクロナイ
ザ50の対応する入力に接続される。好ましくは、シンクロナイザ50の入力は
、タイマ52に接続される。タイマ52は、スイッチ32、38および44の状
態を制御するためにインパルスをシンクロナイザ50に与える。
Preferably, the heater 12 and the temperature sensor 14 are both grounded.
In the embodiment shown, it can be seen that the heater 12 is connected to the input of the differential amplifier 30 and the output of the switch 32 via a resistor 31 in the figure.
Temperature sensor 14 is preferably connected to the input of amplifier 34 and to the non-inverting input of differential amplifier 36. Preferably, the output of amplifier 34 is connected to the input of a switch 38 whose output is connected to memory member 39. In the illustrated embodiment, the memory member 39 includes a capacitor 40 and an amplifier 4 as shown.
2 inclusive. The output of switch 38 is connected to capacitor 40 and amplifier 4 as shown.
Connected to both inputs. Preferably, the output of amplifier 42 is connected to the inverting input of differential amplifier 36 and to a first input 43 of switch 44. Preferably, the output of differential amplifier 36 is connected to the input of switch 32 via power amplifier 46. Preferably, the output of differential amplifier 30 is connected to a second input 45 of switch 44.
And from there to the display 24 via a suitable processing circuit 47. Preferably, the control inputs of switches 32, 38 and 44 are connected to corresponding inputs of synchronizer 50. Preferably, the input of synchronizer 50 is connected to timer 52. Timer 52 provides an impulse to synchronizer 50 to control the state of switches 32, 38 and 44.

【0026】 ここで、本発明の好適な実施形態による制御およびディスプレイユニット20
の動作を説明する。
Here, the control and display unit 20 according to the preferred embodiment of the present invention
Will be described.

【0027】 ここで図2Aを参照して、第1の動作モードにおいては、スイッチ32は開い
ており、スイッチ38は閉じており、そして、スイッチ44は入力43側に設定
されている。従って、初期状態において、ヒータ12には電力が供給されず、温
度センサ14が、患者の皮膚の一部の近傍(図1)において第1の温度、即ち「
基準」温度を測定する。この第1の温度は、図に示すようにヒータ12上で直接
測定してもよいし、あるいは、ヒータ12の下方位置で測定してもよい。この第
1の温度は、増幅器34、スイッチ38、増幅器42、スイッチ44を介して、
好ましくはさらに処理回路47を介して、ディスプレイ24に与えられる。さら
に、この第1の温度は、メモリ部材39に保存される。上記のように、メモリ部
材39は、キャパシタ40および増幅器42で構成され得る。
Referring now to FIG. 2A, in the first mode of operation, switch 32 is open, switch 38 is closed, and switch 44 is set to input 43. Therefore, in the initial state, power is not supplied to the heater 12, and the temperature sensor 14 detects the first temperature, i.e., "
Measure the "reference" temperature. The first temperature may be measured directly on the heater 12 as shown in the figure, or may be measured at a position below the heater 12. This first temperature is passed through the amplifier 34, the switch 38, the amplifier 42, and the switch 44,
Preferably, it is further provided to the display 24 via a processing circuit 47. Further, the first temperature is stored in the memory member 39. As described above, the memory member 39 can be composed of the capacitor 40 and the amplifier 42.

【0028】 図2Bに示す第2の動作モードにおいては、スイッチ32は閉じており、スイ
ッチ38は開いており、そして、スイッチ44は入力45側に設定されている。
第1の基準温度に対応する基準電圧を、差動増幅器36の入力に与える。差動増
幅器36からの出力信号を、電力増幅器46およびスイッチ32を介して、ヒー
タ12に与え、これにより、熱フィードバック信号を与えて、ヒータ12の温度
を第2の温度で安定させる。皮膚を加熱する本実施形態の場合、第2の温度は、
第1の温度に比べて上昇している。第1の温度も、第2の温度も所定ではないが
、その両者の間の差、即ち「温度勾配」は所定である。従って、第1の温度が概
ね一定であり、かつ、第1および第2の温度間の温度差が所定であるので、電力
増幅器46の電圧/電流出力によって調節される第2の温度も概ね一定のレベル
に維持される。
In the second mode of operation shown in FIG. 2B, switch 32 is closed, switch 38 is open, and switch 44 is set to input 45.
A reference voltage corresponding to the first reference temperature is provided to the input of differential amplifier. The output signal from differential amplifier 36 is provided to heater 12 via power amplifier 46 and switch 32, thereby providing a thermal feedback signal to stabilize the temperature of heater 12 at a second temperature. In the case of this embodiment for heating the skin, the second temperature is
The temperature is higher than the first temperature. Neither the first temperature nor the second temperature is predetermined, but the difference between the two, ie, the “temperature gradient”, is predetermined. Thus, since the first temperature is substantially constant and the temperature difference between the first and second temperatures is predetermined, the second temperature regulated by the voltage / current output of power amplifier 46 is also substantially constant. Is maintained at the level of.

【0029】 この温度勾配を維持するのに要する定常電力の大きさは、電力増幅器46から
のヒータ電流に比例する。従って、以下の等式、 V=kIU/(dT) 但し、 V=皮膚血流 k=とりわけ皮膚の熱コンダクタンスおよび血液の熱的性質に依存す
る係数 I=定常電熱電流 U=ヒータ電圧 dT=定常状態における温度勾配 によって、皮膚血流を決定することができる。
The magnitude of the steady power required to maintain this temperature gradient is proportional to the heater current from power amplifier 46. Thus, the following equation: V = kIU / (dT), where V = skin blood flow k = coefficients which depend, inter alia, on the thermal conductance of the skin and the thermal properties of the blood I = stationary heating current U = heater voltage dT = stationary The temperature gradient in the condition can determine the skin blood flow.

【0030】 これにより、ヒータ電圧が一定であり温度勾配(dT)も一定であるので、皮
膚血流がヒータ電流(I)に正比例することが分かる。ヒータ電流は、抵抗器3
1によって測定され、差動増幅器30およびスイッチ44を介して処理回路47
に入力として与えられる。例えば単純な増幅器であり得る処理回路47は、上記
等式に従って皮膚血流(V)を計算するように動作可能であり、この皮膚血流(
V)の視覚的出力を示すようにディスプレイ24を動作させる。
Thus, since the heater voltage is constant and the temperature gradient (dT) is constant, it can be seen that the skin blood flow is directly proportional to the heater current (I). The heater current is controlled by the resistor 3
1 through the differential amplifier 30 and the switch 44
As input. The processing circuit 47, which may be, for example, a simple amplifier, is operable to calculate the skin blood flow (V) according to the above equation,
The display 24 is operated to show the visual output of V).

【0031】 本発明の特徴の1つは、基準温度および第2の温度を単一の温度センサ測定す
ることである。
One of the features of the present invention is to measure the reference temperature and the second temperature with a single temperature sensor.

【0032】 本発明の別の実施形態の場合、温度センサ14を構成するのに好適であると上
記したシリコンダイオードは、自己加熱(self−heat)するのに十分な
電流を流せば、ヒータとしても使用できる。この上記自己加熱モードの場合、シ
リコンダイオードは、皮膚を加熱するだけでなく、第1および第2の温度を測定
するようにも動作可能である。従って、本実施形態では、図示および上記した別
体のヒータ12が不要になり、これに合わせて、図2Aおよび図2Bに図示した
機能構成が変更される。
In another embodiment of the present invention, the silicon diode described above as suitable for forming the temperature sensor 14 may be used as a heater if a current sufficient for self-heat is applied. Can also be used. In this self-heating mode, the silicon diode is operable not only to heat the skin, but also to measure the first and second temperatures. Therefore, in the present embodiment, the separate heater 12 shown and described above becomes unnecessary, and the functional configuration shown in FIGS. 2A and 2B is changed accordingly.

【0033】 ここで、簡単に図3を参照すると、図3には、本発明の別の実施形態に従って
構成され、同実施形態に従って動作可能な、その全体に参照符号10’を付けた
皮膚血流測定装置が示されている。装置10’の構成は、装置10(図1、図2
Aおよび図2B)の構成と同様であるので、ここでは、本装置10’と装置10
の間で異なる部分以外については詳述しない。
Referring now briefly to FIG. 3, FIG. 3 shows skin blood, generally designated 10 ′, constructed and operable in accordance with another embodiment of the present invention. A flow measurement device is shown. The configuration of the device 10 ′ is the same as that of the device 10 (FIGS. 1 and 2).
A and FIG. 2B), the present apparatus 10 ′ and the apparatus 10 ′ are used here.
Details other than those that differ between the above will not be described in detail.

【0034】 ヒータ12’および温度センサ14’は共にシリコンダイオードであり、これ
らのシリコンダイオードが、図1において図示および説明した絶縁体16とほぼ
同様の断熱ハウジング16’内において1つのダイオードアレイとして構成され
ていることが分かる。本装置は、図2Aおよび図2Bにおいて図示および説明し
たユニットと同様の、参照符号20’を付けた制御およびディスプレイユニット
をも含む。
The heater 12 ′ and the temperature sensor 14 ′ are both silicon diodes, which are configured as a diode array in a thermally insulated housing 16 ′ that is substantially similar to the insulator 16 shown and described in FIG. You can see that it is done. The apparatus also includes a control and display unit, labeled 20 ', similar to the units shown and described in FIGS. 2A and 2B.

【0035】 とりわけ正の熱勾配を皮膚に付与する場合を例にとって説明したが、負の熱勾
配の付与、即ち冷却によっても本発明が実施可能であることは当業者には理解さ
れる。
In particular, the case where a positive thermal gradient is applied to the skin has been described as an example. However, it is understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented by applying a negative thermal gradient, that is, cooling.

【0036】 本発明が、上記説明において具体的に図示および説明したものに限定されない
ことも当業者には理解される。むしろ、本発明の範囲は、前掲の特許請求の範囲
によってのみ規定される。
Those skilled in the art will also understand that the present invention is not limited to what has been particularly shown and described in the foregoing description. Rather, the scope of the present invention is defined solely by the appended claims.

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

【図1】 図1は、本発明の好適な実施形態に従って構成され、同実施形態に従って動作
可能な皮膚血流測定装置を示す一部切取簡略図である。
FIG. 1 is a simplified cut-away view showing a skin blood flow measurement device constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention and operable in accordance with the same embodiment.

【図2A】 図2Aは、第1の動作モードにおける、図1に示す本発明の好適な実施形態に
従って構成され、同実施形態に従って動作可能な皮膚血流測定装置を示す簡略ブ
ロック図である。
FIG. 2A is a simplified block diagram showing a skin blood flow measurement device configured according to the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1 and operable according to the first embodiment in a first mode of operation.

【図2B】 図2Bは、第2の動作モードにおける、図1に示す本発明の好適な実施形態に
従って構成され、同実施形態に従って動作可能な皮膚血流測定装置を示す簡略ブ
ロック図である。
FIG. 2B is a simplified block diagram showing a skin blood flow measurement device configured in accordance with the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and operable in accordance with the second embodiment in a second mode of operation.

【図3】 温度検知装置および加熱装置を共にシリコンダイオードで構成した、本発明に
従って構成され、本発明に従って動作可能な皮膚血流測定装置を示す模式ブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a skin blood flow measuring device constructed according to the present invention and operable according to the present invention, wherein both the temperature detecting device and the heating device are composed of silicon diodes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,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,F I,GB,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG ,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT, LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG ,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG, US,UZ,VN 【要約の続き】 7)と、を含む。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, SD, 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, GE, HU, IL, 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, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN [Continuation of summary] 7).

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 皮膚血流測定装置であって、 皮膚の一部に所定の温度勾配を付与し、これにより、その箇所における温度を
第1の温度から第2の温度へと変化させる手段と、 該皮膚の一部近傍の選択位置において温度を測定する単一の温度検知部材と、 該所定の温度勾配を付与する手段を動作させるとともに、該温度検知部材を第
1および第2の動作モードで動作させる制御手段であって、該第1のモードにお
いて該温度検知部材は該選択位置で第1の基準温度を測定し、該第2のモードに
おいて該温度検知部材は該選択位置で第2の温度を測定するように動作可能であ
り、該制御手段は、該第2のモードにおいて、該第1および第2の温度間の該所
定の勾配を維持するように、該所定の温度勾配を付与する手段を動作させる、制
御手段と、 該温度検知部材に関連した処理手段であって、該測定された第1および第2の
温度に対応する皮膚血流と、該所定の温度勾配を維持するのに要する定常電力と
を評価する処理手段と、 を備えた、皮膚血流測定装置。
1. A skin blood flow measuring device, comprising: means for imparting a predetermined temperature gradient to a part of the skin, thereby changing the temperature at that location from a first temperature to a second temperature. A single temperature sensing member for measuring a temperature at a selected position near a part of the skin, and a means for applying the predetermined temperature gradient, and operating the temperature sensing member in first and second operation modes In the first mode, the temperature detecting member measures a first reference temperature at the selected position, and in the second mode, the temperature detecting member measures a second reference temperature at the selected position. Operable to measure the temperature of the first temperature gradient in the second mode to maintain the predetermined temperature gradient between the first and second temperatures. Controlling means for operating the applying means; Processing means associated with the temperature detecting member for evaluating skin blood flow corresponding to the measured first and second temperatures and steady-state power required to maintain the predetermined temperature gradient Means for measuring skin blood flow, comprising:
【請求項2】 前記温度検知部材に関連したメモリ手段であって、前記基準
温度を保存するメモリ手段を備えた、請求項1に記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising memory means associated with said temperature sensing member, wherein said memory means stores said reference temperature.
【請求項3】 前記処理手段に関連した視覚ディスプレイ手段であって、少
なくとも前記評価された皮膚血流を表示する視覚ディスプレイ手段をさらに備え
た、請求項1に記載の装置。
3. The apparatus of claim 1, further comprising visual display means associated with said processing means, wherein said visual display means displays at least said evaluated skin blood flow.
【請求項4】 前記所定の温度勾配を付与する手段および前記温度検知部材
を周囲環境から絶縁するための断熱手段をさらに備えた、請求項1に記載の装置
4. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for applying said predetermined temperature gradient and heat insulating means for insulating said temperature detecting member from an ambient environment.
【請求項5】 前記所定の温度勾配を付与する手段は、電熱手段含む、請求
項1に記載の装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the means for applying the predetermined temperature gradient includes an electric heating means.
【請求項6】 前記温度検知部材は、シリコンダイオードを含む、請求項5
に記載の装置。
6. The temperature detection member includes a silicon diode.
An apparatus according to claim 1.
【請求項7】 前記シリコンダイオードは、前記電熱手段として機能するよ
うにも動作可能である、請求項6に記載の装置。
7. The apparatus of claim 6, wherein said silicon diode is operable to also function as said electric heating means.
【請求項8】 前記電熱手段および前記温度検知部材はそれぞれシリコンダ
イオードを含み、該シリコンダイオードは1つのダイオードアレイ内に配置され
る、請求項5に記載の装置。
8. The apparatus according to claim 5, wherein said electric heating means and said temperature sensing member each comprise a silicon diode, said silicon diodes being arranged in one diode array.
【請求項9】 皮膚の一部において皮膚血流を測定する方法であって、 皮膚の一部と接触した温度センサを動作させ、これにより、その箇所における
第1の基準温度を測定する工程と、 該第1の温度の値を保存する工程と、 該皮膚の一部に所定の温度勾配を付与し、これにより、その箇所における温度
を該第1の温度から第2の温度へと変化させ、該第2の温度において皮膚温度を
安定させる工程と、 該所定の温度勾配を維持するのに要する電力を決定する工程と、 皮膚血流と、該所定の温度勾配を維持するのに要する定常電力と、該所定の温
度勾配との間の所定の関係に従って、該皮膚の一部に関連した血流を評価する工
程と、 を包含する、方法。
9. A method for measuring skin blood flow at a portion of the skin, comprising: activating a temperature sensor in contact with the portion of the skin, thereby measuring a first reference temperature at the location. Storing the value of the first temperature, and applying a predetermined temperature gradient to a part of the skin, thereby changing the temperature at the location from the first temperature to the second temperature. Stabilizing the skin temperature at the second temperature, determining the power required to maintain the predetermined temperature gradient, skin blood flow, and the steady state required to maintain the predetermined temperature gradient. Assessing blood flow associated with the portion of the skin according to a predetermined relationship between power and the predetermined temperature gradient.
【請求項10】 前記評価工程が、以下の等式、 V=kIU/(dT) 但し、 V=皮膚血流 k=所定の係数 I=該所定の温度勾配を維持するのに要する定常電流 U=該所定の温度勾配を維持するのに要する電圧 dT=該所定の温度勾配 を利用する、請求項9に記載の方法。10. The evaluation step is performed by the following equation: V = kIU / (dT) where: V = skin blood flow k = predetermined coefficient I = steady current U required to maintain the predetermined temperature gradient U The method according to claim 9, wherein = the voltage required to maintain the predetermined temperature gradient dT = the predetermined temperature gradient. 【請求項11】 皮膚の一部に所定の温度勾配を付与する前記工程が、該皮
膚の一部を電気的に加熱し、これにより、その箇所における温度を前記第1の温
度から上昇した第2の温度へと上昇させる工程を包含する、請求項9に記載の方
法。
11. The step of applying a predetermined temperature gradient to a portion of the skin electrically heats a portion of the skin, thereby increasing a temperature at the location from the first temperature. 10. The method according to claim 9, comprising raising the temperature to a temperature of 2.
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