JP3044068B2 - 体内血液不足状態検出装置 - Google Patents

体内血液不足状態検出装置

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JP3044068B2
JP3044068B2 JP2410861A JP41086190A JP3044068B2 JP 3044068 B2 JP3044068 B2 JP 3044068B2 JP 2410861 A JP2410861 A JP 2410861A JP 41086190 A JP41086190 A JP 41086190A JP 3044068 B2 JP3044068 B2 JP 3044068B2
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文之 高野
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日本コーリン株式会社
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体内の血液不足状態
を検出するための体内血液不足状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】手術中等において多量に出血する場合に
は、患者の体内の血液の不足状態を監視しつつ輸血する
ことが行われている。そして、この体内の血液不足状態
を検出するために、従来においては、通常、出血した血
液を予め重量が測定されている脱脂綿等により拭き取
り、その血液が吸収された脱脂綿等の重量を測定して脱
脂綿等の重量を差し引くことにより出血量を測定するこ
とが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来の体内血液不足状態検出技術においては、出血した
血液を拭き取ったときだけしか体内の血液不足状態を把
握できないという欠点があるとともに、血液を拭き取る
ための脱脂綿等の重量を測定する作業および血液拭取り
後の脱脂綿等の重量を測定する作業等を要するため、体
内血液不足状態の検出に比較的手間を要するという問題
があった。また、拭き取ることが可能な出血に基づいて
体内血液不足状態を検出するものであるため、内出血が
ある場合には、体内血液不足状態を好適に検出し難いと
いう欠点があった。
【0004】本発明は斯かる事情を背景として為された
ものであって、その目的とするところは、体内の血液不
足状態を手間をかけることなく連続的に検出し得かつ内
出血があっても体内血液不足状態を好適に検出し得る体
内血液不足状態検出装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】ところで、生体の心拍に
同期して動脈から発生する脈波は、呼吸に関連してうね
りを生ずることが知られている。本発明者は、種々検討
を重ねるうち、その脈波のうねりと呼吸の周期を示す波
動との間の時間的なずれが体内の血液不足状態によって
変化することを見い出した。
【0006】本発明は斯かる知見に基づいて為されたも
のであって、本発明の体内血液不足状態検出装置の要旨
とするところは、図1のクレーム対応図に示すように、
(a) 生体の動脈から発生する脈波を検出する脈波検出手
段と、(b) その脈波検出手段により逐次検出される脈波
のうねりを検出する脈波うねり検出手段と、(c) 前記生
体の呼吸を検出する呼吸検出手段と、(d) 前記生体内の
血液不足状態を検出するために、前記脈波うねり検出手
段により検出された脈波のうねりと前記呼吸検出手段に
より検出された呼吸の周期を示す波動との間の時間的な
ずれを検出するずれ検出手段とを含むことにある。
【0007】
【作用および発明の効果】斯かる構成の体内血液不足状
態検出装置によれば、脈波検出手段により生体の動脈か
ら脈波が逐次検出され、その脈波のうねりが脈波うねり
検出手段により検出されるとともに、呼吸検出手段によ
り生体の呼吸が検出される。そして、それら脈波のうね
りと呼吸の周期を示す波動との間の時間的なずれがずれ
検出手段により検出されて、そのずれに基づいて生体内
の血液不足状態が検出されることとなる。この結果、前
記ずれを逐次検出することにより体内血液不足状態を連
続的に検出し得るとともに、従来のように脱脂綿等の重
量測定作業等を要しないため、手間をかけることなく体
内血液不足状態を検出し得る。さらに、脈波のうねりと
呼吸の周期を示す波動との時間的なずれに基づいて体内
血液不足状態を検出するものであるため、内出血があっ
ても体内血液不足状態を好適に検出し得る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
【0009】図2において、10は脈波検出用プローブ
である。脈波検出用プローブ10は、容器状を成すハウ
ジング12と、そのハウジング12の内壁に固着されて
ハウジング12内に圧力室14を形成するダイヤフラム
16と、そのダイヤフラム16の圧力室14側と反対側
の面に固着されてハウジング12の開口端からの突出し
可能な脈波センサ18とを備えて構成されており、ハウ
ジング12の開口端が患者の体表面20に対向する状態
でバンド22によりたとえば手首24に着脱可能に取り
付けられるようになっている。
【0010】上記圧力室14内には、流体供給源26か
ら調圧弁28を経て圧力エア等の圧力流体が供給される
ようになっており、これにより、脈波センサ18は圧力
室14内の圧力に応じた押圧力で手首24に押圧され
る。脈波センサ18の押圧面30には、感圧ダイオード
等の感圧素子(図示せず)が設けられており、脈波セン
サ18は、体表面20に押圧されると、心拍に同期して
橈骨動脈32から発生して体表面20に伝達される圧力
振動波すなわち圧脈波を検出し、その圧脈波を表す脈波
信号SMを制御装置34へ出力する。本実施例において
は、圧脈波が脈波に相当するとともに、脈波検出用プロ
ーブ10,流体供給源26,および調圧弁28が脈波検
出手段を構成している。
【0011】上記制御装置34は、CPU,ROM,R
AM,および入出力インタフェース等から成る所謂マイ
クロコンピュータを有して構成されており、CPUは、
ROMに予め記憶されたプログラムに従ってRAMの記
憶機能を利用しつつ信号処理を実行し、調圧弁28を制
御して脈波センサ18の押圧力を好適な大きさの圧脈波
が得られる押圧力に設定するとともに、その設定された
押圧力において脈波センサ18により採取される脈波信
号SMに基づいて圧脈波を逐次検出し且つその検出した
圧脈波を表示器36に表示させる一方、検出した圧脈波
の最高値を逐次決定する。
【0012】上記制御装置34には、さらに、二酸化炭
素濃度測定装置38が接続されている。この二酸化炭素
濃度測定装置38は、たとえば手術中の患者の口に接続
されたマウスピース40等を介して排出・吸引される呼
吸気中の二酸化炭素濃度を連続的に検出し、検出した二
酸化炭素濃度を表す濃度信号SCを制御装置34へ出力
する。したがって、本実施例においては、二酸化炭素濃
度測定装置38およびマウスピース40等が呼吸検出手
段を構成する。上記二酸化炭素濃度測定装置38は、た
とえば赤外線ガス分析計を有して構成される。制御装置
34は、予め記憶されたプログラムに従って信号処理を
実行し、前記圧脈波の最高値に基づいて求められる圧脈
波のうねりと前記濃度信号SCに基づいて求められる呼
吸の周期を示す波動との間の時間的な関係を逐次求め、
この関係と予め求められた基準となる関係とに基づいて
患者の体内血液不足状態を逐次検出し、検出した体内血
液不足状態を前記表示器36に表示させる。
【0013】次に、以上のように構成された体内血液不
足状態検出装置の作動を図3のフローチャートに従って
説明する。
【0014】電源が投入されると、ステップS1が実行
されて、図示しない起動スイッチがON状態とされたか
否かが判断される。ステップS1の判断が否定されると
待機状態とされるが、肯定されるとステップS2が実行
されて、脈波センサ18の押圧力が好適な大きさの圧脈
波が得られる押圧力に設定される。
【0015】次に、ステップS3が実行されることによ
り、脈波信号SMが読み込まれるとともに、続くステッ
プS4が実行されて、圧脈波が一拍検出されたか否かが
判断される。未だ一拍検出されていない場合にはステッ
プS3およびステップS4が繰り返し実行されるが、一
拍検出された場合には、ステップS5が実行されて、検
出された圧脈波の波形が表示器36に表示されるととも
に、ステップS6が実行されて、検出された一拍の圧脈
波の最高値(上ピーク値)が決定されてその最高値が現
れたときの時刻と共に記憶される。なお、前記起動スイ
ッチがON状態とされると、患者の呼吸気中の二酸化炭
素濃度を表す濃度信号SCが逐次検出されてその検出時
刻と共に記憶されるようになっている。
【0016】次いで、ステップS7が実行されることに
より、圧脈波が予め定められた一定の拍数αだけ検出さ
れたか否かが判断される。この一定の拍数αは、たとえ
ば、圧脈波の検出が開始されてからの経過時間が少なく
とも一呼吸に要する時間より長くなるように予め設定さ
れる。ステップS7の判断が否定された場合には、ステ
ップS3乃至ステップS7が繰り返し実行されることに
より、圧脈波が逐次表示されるとともに、その圧脈波の
最高値が逐次決定されて各圧脈波の最高値に基づいて圧
脈波のうねりが検出されることとなる。したがって、本
実施例においては、ステップS6が脈波うねり検出手段
に対応する。一方、ステップS7の判断が肯定された場
合には、ステップS8が実行されて、手術が開始される
直前あるいは手術が開始された当初における相互相関関
数RXY-a(k) が求められ且つ記憶される。この相互相関
関数RXY-a(k)は、圧脈波の最高値によって表される圧
脈波のうねりと、濃度信号SCによって表される呼吸の
周期を示す波動との間の相関を時間的にずらして計算し
たものであって、たとえば数1のようにして算出され
る。
【数1】 すなわち、前記α拍の圧脈波が検出された時間帯におけ
る(M+1)個のデータについて、圧脈波の最高値X
(a) と二酸化炭素濃度y(a) との間の相互相関関数R
XY-a(k) が算出されるのである。図4は、呼吸の周期を
示す波動、圧脈波の波形およびうねりの一例を示したも
のであり、圧脈波のうねりは、その変動を分かり易くす
るために、縦軸方向に増幅して描かれている。
【0017】次に、ステップS9が実行されることによ
り、ステップS8にて今回算出された相互相関関数R
XY-a(k) が1個目の相互相関関数RXY-a(k) であるか否
かが判断される。当初は1個目であるため、ステップS
9の判断は否定されてステップS3に戻される。そし
て、その後のステップS8において相互相関関数RXY-a
(k) が算出されると、その相互相関関数RXY-a(k) は1
個目ではないため、続くステップS9の判断は否定され
てステップS10が実行される。
【0018】図5は以上のようにして算出された相互相
関関数RXY-a(k) の一例を示す図であって、(a) は手術
中における出血のピーク時におけるものであり、(b) は
出血がピークを過ぎた一時期のものであり、(c) は出血
が少ない手術の終わり頃におけるものである。図5の
(a) (b) (c) の相互相関関数RXY-a(k) において、最大
相関値に対応するずらし量kは呼吸の周期を示す波動に
対する圧脈波のうねりの遅れをそれぞれ示している。し
たがって、本実施例においては、上記ステップS8がず
れ検出手段に対応する。なお、図5において、横軸のk
の1目盛(図示せず)はたとえば5msに相当する。この
図5から、手術の経過に伴って相互相関関数RXY-a(k)
のピークが横軸方向においてずれて呼吸波動に対する圧
脈波のうねりの遅れがずれていることが分かるが、この
ことが本考案を為すに際しての着眼点となっているので
ある。このように手術の経過に伴って相互相関関数R
XY-a(k) がずれる理由は、手術中における出血と輸血と
の関連により、患者の血管内を流れる総血液量が変化し
て体内の血液不足状態が変化することに起因するものと
推定される。
【0019】次に、ステップS10が実行されることに
より、ステップS8において算出された1個目の相互相
関関数RXY-a(k) を基準相互相関関数RXY-a(k) A とし
て、その基準相互相関関数RXY-a(k) A とその後に算出
された相互相関関数RXY-a(k) B との間の相関関数QBA
(l) が数2に従って算出される。
【数2】 この相関関数QBA(l) はRXY-a(k) B のRXY-a(k) A
対する横軸方向のずれを表しており、そのずれが手術開
始前あるいは手術開始当初に対する患者の体内の血液不
足状態を反映している。
【0020】次に、ステップS11が実行されることに
より、ステップS10で算出された相関関数QBA(l) を
表すグラフが表示器36に表示される。これにより、表
示器36に表示された相関関数QBA(l) のグラフの時間
軸方向におけるずれを目視することにより体内血液不足
状態が分かる。このステップS11においては、相関関
数QBA(l) から前記ずれの量を検出して、そのずれ量あ
るいはそのずれ量に対応する数値を表示するようにして
もよい。続くステップS12においては、前記起動スイ
ッチがOFF状態とされたか否かが判断される。未だO
N状態である場合には、ステップS3に戻されることに
より、圧脈波が表示器36に逐次表示されるとともに、
表示器36に表示された相関関数QBA(l) が逐次更新さ
れることとなる。一方、起動スイッチがOFF状態とさ
れてステップS12の判断が肯定されると終了させられ
る。
【0021】このように本実施例によれば、手術中にお
いて圧脈波がα拍検出される毎に、圧脈波のうねりと呼
吸の周期を示す波動との間の相互相関関数RXY-a(k) B
が求められるとともに、その相互相関関数RXY-a(k) B
と手術開始の直前あるいは当初に求められた基準相互相
関関数RXY-a(k) A との間の相関関数QBA(l) が求めら
れ、その相関関数QBA(l) が表す体内血液不足状態が表
示器36に逐次表示されるので、手術中において患者の
体内の血液不足状態を連続的に監視することができると
ともに、従来のように脱脂綿等の重量測定作業等の手間
を要することなく体内血液不足状態を自動的に検出する
ことができる。
【0022】また、本実施例によれば、体内血液不足状
態を検出するために求められる相互相関関数RXY-a(k)
は、患者の血管を流れる総血液量に応じて変化するもの
であるため、内出血があっても体内血液不足状態を好適
に検出することができる。
【0023】なお、前述の実施例では、圧脈波がα拍検
出される毎に求められた相互相関関数RXY-a(k) B と基
準相互相関関数RXY-a(k) A との間の相関関数QBA(l)
を求めて、その相関関数QBA(l) に基づいて体内血液不
足状態を監視するように構成されているが、必ずしもそ
の必要はなく、たとえば、相関関数QBA(l) を求めるこ
となく、相互相関関数RXY-a(k) BとRXY-a(k) A とを
同一グラフ上に表示して両関数のずれを目視することに
より或いは両関数のずれを算出して数値にて表示するこ
とにより体内血液不足状態を監視するように構成するこ
ともできるし、さらに、基準相互相関関数RXY-a(k) A
を求めることなく、連続して求められた相互相関関数R
XY-a(k) 同士のずれの相対的変化に基づいて体内血液不
足状態を監視することも可能である。
【0024】また、前述の実施例では、圧脈波のうねり
と呼吸の周期を示す波動との間の時間的なずれは相互相
関関数RXY-a(k) において求められているが、必ずしも
その必要はなく、たとえば、圧脈波のうねりのピークと
呼吸の波動のピークとの間のずれ量の平均値に基づいて
求めることも可能である。
【0025】また、前述の実施例では、圧脈波のうねり
はその圧脈波の最高値に基づいて検出されているが、圧
脈波の最低値や平均値に基づいて検出されてもよい。
【0026】また、前述の実施例では、相関関数Q
BA(l) が表す体内血液不足状態が表示されるように構成
されているが、それに加えて或いは替えて、その相関関
数QBA(l) に基づいて体内血液不足状態の異常の有無を
判定し、異常であるときには所定の異常表示をしたり或
いは異常を表す音声を発するように構成してもよいし、
あるいは、体内血液不足状態に応じて輸血を制御するよ
うに構成することも可能である。
【0027】また、前述の実施例では、呼吸気中の二酸
化炭素濃度を測定することにより呼吸が検出されている
が、胸内圧を測定すること等によって呼吸を検出するよ
うにしてもよい。
【0028】また、前述の実施例では、脈波検出用プロ
ーブ10により検出された圧脈波は体内血液不足状態を
検出するためにのみ用いられているが、それに加えて、
その圧脈波を用いて最高血圧値および最低血圧値等の血
圧値を連続的に測定するように構成してもよい。
【0029】また、前述の実施例では、橈骨動脈32を
押圧することにより圧脈波が検出されているが、橈骨動
脈以外の他の動脈、たとえば足背動脈や頚動脈などから
圧脈波を検出してもよいし、あるいは、カテーテル等を
用いて観血的に脈波を検出するようにしても差し支えな
い。
【0030】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】クレーム対応図である。
【図2】本発明の一実施例である体内血液不足状態検出
装置の構成を示す回路図である。
【図3】図2の装置の作動を説明するためのフローチャ
ートである。
【図4】呼吸波動,圧脈波の波形およびうねりの一例を
示す図である。
【図5】手術経過に伴って変化する相互相関関数RXY-a
(k) の一例を示す図である。
【符号の説明】 {10:脈波検出用プローブ,26:流体供給源,2
8:調圧弁}:脈波検出手段32:橈骨動脈(動脈)
{38:二酸化炭素濃度測定装置,40:マウスピー
ス}:呼吸検出手段ステップS6:脈波うねり検出手段
ステップS8:ずれ検出手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体の動脈から発生する脈波を検出する
    脈波検出手段と、該脈波検出手段により逐次検出される
    脈波のうねりを検出する脈波うねり検出手段と、前記生
    体の呼吸を検出する呼吸検出手段と、前記生体内の血液
    不足状態を検出するために、前記脈波うねり検出手段に
    より検出された脈波のうねりと前記呼吸検出手段により
    検出された呼吸の周期を示す波動との間の時間的なずれ
    を検出するずれ検出手段とを含むことを特徴とする体内
    血液不足状態検出装置。
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