JP2013192651A - 脱水判定装置 - Google Patents

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Miyuki Koyama
美雪 小山
Takaaki Yoshino
敬亮 吉野
Kei Honda
圭 本田
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Abstract

【課題】小型で使い勝手の良い脱水状態判定装置を提供する。
【解決手段】脱水状態判定装置は、被検者の指を載置するための載置面を有する下部材と、載置面と対向するように配置される上部材と、下部材と上部材を連結する連結部材とを有する筺体により形成されている。また、上部材には、載置面に対して直交する方向へ移動して載置面に載置された指の一部を押圧する棒部材が設けられている。また、筺体には、載置面に載置された指の棒部材により押圧される部分の色の変化を検出する検出部が設けられている。脱水状態判定装置は、棒部材による押圧の直前において検出部を用いて得られた、上記押圧する部分の色を保持する。そして、脱水状態判定装置は、棒部材による押圧が解放された後、押圧された部分の検出部により得られた色が上記保持されている色と同等になるまでの時間が所定時間を超えた場合に、被検者が脱水状態であると判定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、被検者が脱水状態か否かを判定する脱水判定装置に関する。
生体における脱水症状は、生体中の水分が減少する病態であり、日常しばしば発現し、発汗や体温上昇により多くの水分が体内から体外に排出される運動時や気温の高い時に多く発現する症状である。特に、高齢者においては、生体の水分保持能力自体が低下していることが多いために、高齢者は一般健常者と比較して脱水症状を起こし易いと言われている。また、同じような脱水症状は、乳幼児でも見られる。乳幼児はもともと水分量が多いが、自ら水分補給を訴えることができず、保護者が気づくのが遅れることがあるからである。
通常、生体中の水分が体重の3%以上失われた時点で体温調整の障害が起こると言われており、体温調整の障害は体温の上昇を引き起こす。そして、体温の上昇は更なる生体中の水分の減少を引き起こすという悪循環に陥り、遂には熱中症と称される病態に至ることとなる。熱中症には、熱痙攣、熱疲労、熱射病等の病態があり、時には全身の臓器障害が起こることもある。このため、脱水症状を的確に把握することで、熱中症に至る危険を未然に回避できるようにすることが望まれる。
脱水症状を把握するためには、体内水分量を測定することが挙げられるが、脱水状態か否かを判定する方法として、毛細血管再充満時間(capillary refill time)を測定することも行なわれている。これは、指の爪を白くなるまで押して、赤く戻るのにどのくらいの時間がかかるかを測ることにより脱水状態かどうかを判定するものである。一般には、この毛細血管再充満時間として2秒が判断の目安として用いられており、爪の色が赤く戻るのに2秒以上を要すると、脱水状態と判断され得る。
このような毛細血管再充満時間を測定することが可能な皮膚色検知装置が、特許文献1に記載されている。特許文献1によれば、カラービデオカメラ等を用いて患者の皮膚を撮影することにより皮膚の下の血管の充填時間を測定し、患者の生理的窮迫や脱水状態を判断している。
特表2003−505133号公報
しかしながら、特許文献1に記載された皮膚色検知装置は、カメラ等を搭載した検知装置と、撮影結果や測定結果を表示するための表示ユニットが別体で構成された大型の装置であり、介護士や看護師が、在宅の患者の脱水状態を判定するのに用いるようなものではない。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、小型で使い勝手の良い脱水状態判定装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明の一態様による脱水状態判定装置は以下の構成を備える。すなわち、
被検者の指を載置するための載置面を有する下部材と、前記載置面と対向するように配置される上部材と、前記下部材と上部材を連結する連結部材とを備えた筺体と、
前記上部材の前記載置面と対向する下面より先端部が露出し、前記載置面に対して直交する方向へ移動して前記載置面に載置された前記指の部分を押圧する棒部材と、
前記載置面に載置された指の前記押圧される部分の色に応じた情報を取得する取得手段と、
前記棒部材による押圧の前に、前記取得手段を用いて得られた、前記部分の色に応じた情報を保持する保持手段と、
前記棒部材による押圧の解除から、前記取得手段を用いて得られた前記部分の色に応じた情報と前記保持手段により保持された情報との差が所定範囲内に収まるまでの時間が所定時間を超えた場合に、前記被検者が脱水状態であると判定する判定手段と、を備える。
本発明によれば、小型で使い勝手の良い脱水状態判定装置を提供することができる。
実施形態による脱水状態判定装置の外観を示す図である。 実施形態による脱水状態判定装置の操作方法及び構造を説明する図である。 実施形態による脱水状態判定装置の制御構成例を示すブロック図である。 実施形態による脱水状態判定装置の動作を説明するフローチャートである。 脱水状態判定装置の変形例を示す図である。 脱水状態判定装置の変形例を示す図である。 変形例による脱水状態判定装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態のいくつかを説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、実施形態による脱水状態判定装置100の筺体の外観を示す図であって、(a)は被検者の指に装着された脱水状態判定装置100を横から見た図、(b)は脱水状態判定装置100を上から見た平面図、(c)は脱水状態判定装置100を正面(指の挿入口側から見た図)、(d)は脱水状態判定装置100の指への装着状態を上から見た図である。脱水状態判定装置100の筺体は、主として下部材101、上部材102、連結部材103により構成されている。下部材101は、被検者の指を載置するための載置面106を有する。載置面106には、載置された指がより安定するように凹部が形成されている。また、下部材101は、載置面106に載置された指を固定するためのバンド104を有する。図示のようにバンド104を載置面106に載置された指に巻きつけ、マジックテープ(登録商標)105等で止めることにより、指を載置面106に安定させることができる。
上部材102は、連結部材103により下部材101の載置面106と対向するように配置、固定され、載置面106と上部材102の下面との間に指を置くことのできる空間を形成している。本実施形態では、図1(a)に示すように、下部材101、上部材102、連結部材103によりコの字に形成され、側面が開放された外観とするが、これに限られるものではなく、側面がパネルなどにより塞がれた構造であってもよい。
上部材102の上面よりその上端が、上部材102の下面よりその下端が露出するように棒部材111が設けられており、棒部材111は下面(すなわち載置面106)に対してほぼ直交する方向(矢印121,122の方向)へ移動可能となっているとともに、載置面106から遠ざかる方向(矢印121の方向)へ付勢されている。棒部材111は、その下端が上部材111の下面から露出し、上端が下面と反対側の上面より露出している。ユーザが、棒部材111の上端を載置面106の方向へ押すことにより、載置面106に載置されている指の一部分(本例では爪とする)が棒部材111の下端により押される。また、ユーザが棒部材111から指を離せば、棒部材111は上述した付勢力により元の位置に戻る。
電源lED112は、電源スイッチ116により電源をオン状態にすると点灯する。状態表示LED113は、赤、緑などの複数の色で発光し、脱水状態判定装置100の動作状態を示す。なお、本実施形態では1つの状態表示LED113が複数色を発光するものとしたが、単色光のLEDを複数設けてもよい。照明LED114は、カメラ115による撮影のために被検者の爪を照明する。図1(a)に示す構成のように側面が開放されている場合は周囲が明るければ照明LED114による照明は不要であるが、周囲が暗くても測定を可能にするために照明LED114を設けておくことが好ましい。カメラ115により撮影画像の輝度を検出して、照明LEDを点灯、消灯を制御するようにしてもよい。カメラ115は、被検者の爪の色の変化を検出するために被検者の爪を撮影する。カメラ115は、爪の色が棒部材111に押されて白っぽくなってから、元の赤っぽい色に戻るまでを検出できればよいので、カラーカメラであっても白黒カメラであっても構わない。すなわち、爪の色に対応する情報としては、色情報が取得されてもよいし、輝度情報が取得されてもよい。本実施形態では、色に対応する情報として色情報を検出するカメラ115が用いられている。したがって、載置面106に載置された指の押圧される部分の色に対応する情報を取得するための検出器の例として、本実施形態ではカメラ115を示したが、これに限られるものではない。
脱水状態判定装置100の使用においては、図1(b)に示すように、バンド104を開き、指先が載置面106と上部材102の下面との間の空間に挿入された状態となるように指を載置面106に乗せる(図1(a))。そして、図1(a)(c)に示すようにバンド104で指を固定する。このようにして、バンド104により載置面106に指が固定されるので、カメラ115の撮影位置と指(棒部材111で押される部分)との相対位置が安定的に維持され、より正確に毛細血管再充満時間を測定することができる。
図2は実施形態による脱水状態判定装置100の操作方法、および棒部材111に関連する構造の一例を説明する図である。図2(c)に示すように、棒部材111は、バネ201により下部材101(載置面106)から遠ざかる方向へ付勢されている。図2(a)に示す状態で棒部材111がユーザにより矢印202の方向へ押されると、棒部材111は押された方向へ移動し、図2(b)に示すように、載置面106に載置されている指の一部(ここでは、爪の一部分)が押される。棒部材111により押された部分およびその周辺は白色になる。ユーザが棒部材111への押圧を解除すると、バネ201の付勢力により棒部材111は図2(a)に示す状態に戻る。指の白色になった部分は、押された状態から解放されると、毛細血管への血液の再充満が開始され、徐々に元の赤色に戻る。脱水状態判定装置100は、カメラ115によりこの色の変化を撮影することで、毛細血管における血液の再充満時間を測定し、脱水状態を判断する。
図2(c)は、上部材102の棒部材111とその配置部位の周辺の詳細な構成を示す図である。本実施形態の棒部材111は、上端にタッチセンサ211、下端に圧力センサ213を有する。棒部材111は、円柱上の主要部に凸部214を有しており、この凸部214を介してバネ201の付勢力が棒部材111に伝わる。タッチセンサ211は、ユーザの指が棒部材111の上端に触れたことを検出し、圧力センサ213は被検者の指への押圧力が所定値以上になったことを検出してオンする。また、上部材102には、棒部材111の凸部214を検出する棒部材検出センサ212が設けられている。棒部材111が押されて凸部214が棒部材検出センサ212の検知領域を外れると、棒部材検出センサ212による棒部材111の検出信号がオフとなる。以上のようなセンサを用いた脱水状態判定動作については、図4のフローチャートにより後述する。
図3は、実施形態による脱水状態判定装置100の制御構成例を示すブロック図である。制御部301は、不図示のCPUやメモリを有し、メモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、図4により後述する処理を含む、脱水状態判定装置100における各処理を実行する。制御部301には、上述した電源LED112、状態表示LED113、カメラ115、タッチセンサ211、棒部材検出センサ212、圧力センサ213画接続されている。電源302は、好ましくは交換又は充電が可能な電池であり、電源スイッチ116を介して装置の各部に必要な電力を供給する。タイマ303は、爪の色が戻る時間を計測するのに用いられる。上述した各構成は、脱水状態判定装置100を構成する下部材101、上部材102、連結部材103の内部に収納されている。
図4は、脱水状態判定装置100の動作を説明するフローチャートである。電源スイッチ116により電源がオンになると、制御部301は所定の初期動作を経て図4に示す処理を開始する。上述したように、本実施形態の脱水状態判定装置100は、棒部材111によって押された爪の色の戻りを検出するので、棒部材111により爪を押す直前の当該被検者の爪の色を測定しておく。本実施形態では、この「爪を押す直前」のタイミングとして、ユーザが棒部材111の上端に触れたことを検出した時点を用いる。そこで、制御部301は、ステップS401において、棒部材111のタッチセンサ211がオンになるのを待つ。そして、タッチセンサ211がオンになったことを検出すると、ステップS402において、制御部301はその時点でカメラ115により得られた画像から爪の色を取得し、これを元の色として保持する(不図示のメモリに記憶する)。
次に、制御部301は、爪が棒部材111により押された状態から解放されたことに応じてタイマ303を起動して、毛細血管再充満時間の測定を開始する。そのため、まずステップS403において、制御部301は、棒部材111が移動して圧力センサ213が被検者の指の部分(爪の一部分)を押したことによりオンになったことを検出する。圧力センサ213がオンになったということは、棒部材111の下端が被検者の爪を所定以上の圧力で押している(爪の部分を白くさせるのに十分な力で押している)ことである。ステップS404において、制御部301は状態表示LED113によりこのことを通知する。本実施形態では、この通知を、たとえば状態表示LED113を緑色で点滅させることにより行う。
その後、制御部301は、棒部材検出センサ212がオンになったことを検出することで、棒部材111が元に戻り、爪が押圧から解放されたことを判定する。上述したように、脱水状態判定装置100は、爪が押圧から解放された時点より、爪の色が元に戻るまでの時間を測定する。そこで、制御部301は、ステップS405において棒部材検出センサ212がオンになったことを検出すると、棒部材111が元の位置に戻り、爪が押圧から解放された判定し、ステップS406においてタイマ303を起動するとともに、カメラ115による連続的な撮影を開始して、爪の色の変化をモニタする。なお、カメラ115による連続的な撮影におけるフレームレートは、通常のビデオ撮影のとおりであってもよいし、それよりも低いレートの連続静止画撮影であってもよい。
一般に、毛細血管再充満時間が2秒以下であれば被検者は正常の範囲であり、2秒を超えると脱水状態と判断される。制御部301は、タイマ303が2秒に到達するまでに(ステップS407)、カメラ115により得られた画像から爪の色が元の色(ステップS402で記憶された色)と同等の色に戻ったかどうかを判定する(ステップS408)。なお、同等の色に戻ったかどうかの判定は、例えば、新たに得られた情報から得られる爪の色と元の色との差が所定範囲に収まったかどうかを判定することで行う。2秒以内に色が戻れば、制御部301は、ステップS409において、被検者が正常(脱水状態ではない)と判断し、状態表示LED113を例えば緑色の連続点灯としてこれをユーザに通知する。他方、タイマ303を起動してから2秒を超えても爪の色が戻らない場合には、処理はステップS410に進み、制御部301は、状態表示LED113を赤色の連続点灯としてこれをユーザに通知する。以上のようにして毛細血管再充満時間の測定を終えると、制御部301は、カメラ115による連続撮影を終了し、処理をステップS401に戻す。
以上のような実施形態の脱水状態判定装置100によれば、ユーザは容易に被検者が脱水状態か否かを判定することができる。また、バンド104によりカメラ115と被検者の指との位置関係が固定されるので、より安定して脱水状態の判定を行なえる。
なお、上述したタッチセンサ211、棒部材検出センサ212、圧力センサ213の組み合わせは一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ユーザが棒部材111をマニュアルで押下するので、ユーザはその押下時の感触により棒部材111が爪を正しく押しているかを判断することができる。したがって、圧力センサ213は省略することができる。その場合、制御部301は、例えば、棒部材検出センサ212が一旦オフになり、再度オン状態となったことを検出することで、爪が棒部材111による押圧から解放されたことを判定するようすればよい。
更に、ユーザが棒部材111の上端に触れたことをタッチセンサ211により検出して、棒部材111に対する操作の開始(棒部材111の移動開始)を判定し、爪の元の色を取得するように構成したが、これに限られるものではない。例えば、制御部301は、棒部材検出センサ212がオフになったことで棒部材111の移動開始を検出し、このタイミングで元の色を取得するようにしてもよい。このようにすれば、タッチセンサ211も省略可能である。
また、上記実施形態では、載置面106に対して指を固定するためにバンド104を用いたが、これに限られるものではない。例えば、図5に示すように、下部材101に対して連結部材103と上部材102の部分が、回動部501を軸として回動して載置面106の上部を開閉できるような構成とする。このとき、回動部501は、矢印511に示す方向へ連結部材103と上部材102を付勢しておく。上部材102には固定パッド502を設けておき、回動部501の付勢力によって指を載置面106と上部材102の間に挟んで固定する。このような構成とすれば、バンド104によって指を固定するというユーザの操作を省力できより容易に毛細血管再充満時間の測定(脱水状態の判定)が行なえる。なお、使用時に指を痛めたりしないように、また、不必要に血流が止まらないように、固定パッド502は弾力性および柔軟性のある材料により形成される。なお、図5では回動部501を下部材101と連結部材103の境界部に設けたが、これに限られるものではない。たとえば、回動部501を上部材102と連結部材103の境界部に設けて、上部材102のみ回動するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、棒部材111を一体の構造で形成したがこれに限られるものではない。たとえば、図6(a)に示されるように、棒部材111の下端側に、押圧部601を別体で設け、押圧部601がバネ602により載置面106へ向かう方向へ付勢された構成としてもよい。このような構成により、被検者の爪への押圧部601の押圧力を、各押圧操作でより均一にし、より安定した脱水状態判定を行なえるようになる。
更に、上記実施形態では、棒部材111をマニュアルにより操作したが、これに限られるものではない。例えば、図6(b)に示すように電磁石コイル603を設け、制御部301はこのコイルに通電することで棒部材111を下方(矢印611の方向)へ引き込み、棒部材111による爪への押圧を行なう。電磁石コイル603への通電を止めると、バネ201の付勢力で棒部材111は元の位置に戻り、爪は押圧状態から解放される。この場合、棒部材111は上部材102の上面側に露出させる必要はない。また、脱水状態判定装置100には、不図示の測定開始スイッチが設けられる。
図7は、図6(b)に示したような、電磁石コイル603を用いた構成を用いた場合の処理を示すフローチャートである。ステップS701において、制御部301は測定スイッチがオンされるのを待つ。測定スイッチがオンされると、制御部301は、ステップS702において、この時点でカメラ115により得られた画像から爪の色(或いは輝度)を取得し、これを元の色とする。
続いて、ステップS703において、制御部301は電磁石コイル603への通電を開始し、棒部材111を矢印611の方向へ駆動する。この駆動により、棒部材111は載置面106に載置された被検者の指の一部(本例では、爪の一部分とする)を押圧する。所定時間押圧を行なうと、処理はステップS704からステップS705へ進む。ステップS705において、制御部301は、電磁石コイル603への通電を停止する。電磁石コイル603への通電が停止されると棒部材111はバネ201の付勢力で矢印611と反対の方向へ移動し手元の位置に戻り、被検者の爪は押圧状態から解放される。
制御部301は、電磁石コイル603への通電の停止とともに、タイマ303を起動し、爪の色が元に戻るまでの時間を測定し、脱水状態の判定を行なう。このような判定を行なうステップS406〜ステップS410の処理は、図4において説明したとおりである。
以上のような電磁石コイル603を有する構成によれば、ユーザは測定スイッチに対するオン操作を行なうだけで、被検者の脱水状態を判定するための毛細血管再充満時間の測定を実行することができ、使い勝手が向上する。
なお、上記各実施形態では、状態表示LED113を用いて棒部材111の先端部の爪への押圧状態や、脱水状態の判定結果を通知したが、これに限られるものではない。例えば、上部材102の上面パネルに液晶パネルを設けて、爪の色が戻るのに要した時間を表示するようにしてもよい。この場合、2秒が経過しても、赤色に戻るまで毛細血管再充満時間の測定を行なうことになる。
また、実施形態では、表示関係のリセット(例えば、状態表示LED113の消灯)について言及しなかったが、リセット操作には種々の方法を適用できる。例えば、電源スイッチ116のオンオフ状態を制御部301に取り込んで、電源スイッチ116の長押しで電源操作を行ない、電源スイッチ116のダブルクリック操作をリセット操作として用いるようにしてもよい。
更に、上記各実施形態では、バネ201の付勢力により棒部材111を元の位置に戻すように構成したが、これに限られるものではない。例えば、電磁コイルを上部材102の上面側に設け、この電磁コイルに通電することで棒部材111を引き上げて元の位置に戻すようにしてもよい。
更に、上記実施形態では、指の爪を押して色の変化を観察したが、これに限られるものではない。例えば、指の腹の側を観察するようにしてもよいし、幼児などの場合には足の裏の一部を押して色の変化を観察するようにしてもよい。
100:脱水状態判定装置、 101:下部材、 102:上部材、 103:連結部材、 104:バンド、 105:マジックテープ(登録商標)、 106:載置面、 111:棒部材、 112:電源LED、 113:状態表示LED、114:照明LED、 201:バネ、 211:タッチセンサ、 212:棒部材検出センサ、 213:圧力センサ

Claims (7)

  1. 被検者の指を載置するための載置面を有する下部材と、前記載置面と対向するように配置される上部材と、前記下部材と上部材を連結する連結部材とを備えた筺体と、
    前記上部材の前記載置面と対向する下面より先端部が露出し、前記載置面に対して直交する方向へ移動して前記載置面に載置された前記指の部分を押圧する棒部材と、
    前記載置面に載置された指の前記押圧される部分の色に応じた情報を取得する取得手段と、
    前記棒部材による押圧の前に、前記取得手段を用いて得られた、前記部分の色に応じた情報を保持する保持手段と、
    前記棒部材による押圧の解除から、前記取得手段を用いて得られた前記部分の色に応じた情報と前記保持手段により保持された情報との差が所定範囲内に収まるまでの時間が所定時間を超えた場合に、前記被検者が脱水状態であると判定する判定手段と、を備えることを特徴とする脱水状態判定装置。
  2. 前記載置面に指を固定するための固定手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の脱水状態判定装置。
  3. 前記棒部材は、前記上部材の前記下面の反対側の上面から露出しており、該上面から露出した部分が押下されることにより前記棒部材が移動し、前記先端部による押圧が行なわれることを特徴とする請求項1または2に記載の脱水状態判定装置。
  4. 前記棒部材は、前記上部材の上面から露出した部分の端部にタッチセンサを有し、
    前記保持手段は、前記タッチセンサによるユーザのタッチの検出に応じて前記取得手段を用いて前記部分の色に応じた情報を取得し、保持することを特徴とする請求項3に記載の脱水状態判定装置。
  5. 前記棒部材が前記押圧の前の元の位置にあることを検出する棒部材検出手段を更に備え、
    前記保持手段は、前記棒部材検出手段により前記棒部材が検出されなくなったことに応じて前記取得手段を用いて前記部分の色に応じた情報を取得して保持し、
    前記判定手段は、前記棒部材検出手段により前記棒部材が再び検出されたことにより前記押圧の解放を検出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の脱水状態判定装置。
  6. 前記棒部材の前記先端部には所定以上の力で押圧されたことを検出する圧力センサを有し、
    前記圧力センサが前記所定以上の力による押圧を検出した場合にこれを通知する手段を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の脱水状態判定装置。
  7. 前記棒部材を前記載置面の方向へ駆動する駆動手段を更に備え、
    前記保持手段は、前記駆動手段による駆動の前に前記取得手段を用いて得られた前記部分の色に応じた情報を保持し、
    前記判定手段は、前記駆動手段による前記棒部材の駆動の停止を、前記押圧の解放とすることを特徴とする請求項1または2に記載の脱水状態判定装置。
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