JPH0576504A - 末梢循環状態検出装置 - Google Patents
末梢循環状態検出装置Info
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- JPH0576504A JPH0576504A JP27036991A JP27036991A JPH0576504A JP H0576504 A JPH0576504 A JP H0576504A JP 27036991 A JP27036991 A JP 27036991A JP 27036991 A JP27036991 A JP 27036991A JP H0576504 A JPH0576504 A JP H0576504A
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Abstract
できる末梢循環状態検出装置を提供する。 【構成】 反射式脈波センサ10において発光チップ1
6と受光チップ20、発光チップ16と受光チップ22
の相互間隔が互いに異なることから、受光チップ20お
よび受光チップ22には皮膚12の表面からの深さ位置
の異なる2箇所B点およびC点からの反射光がそれぞれ
受けられる。ステップS2によりそれら反射光の強度I
R2およびIR3に基づいて減衰比K2 /K3 が算出される
とともに、ステップS4によりその減衰比の変化量ΔR
に基づいて末梢循環状態が判定され、判定結果が異常表
示場所60に表示される。また、ステップS5におい
て、上記減衰比K2 /K3 がトレンド表示されることに
よりその減衰比K2 /K3 の変化幅W、すなわち変化の
開始時点からの変化量が表示される。
Description
検出することができる装置に関するものである。
態を反映していることから、たとえば手術中の患者の血
圧急低下などのショック状態の有無を調べるために定期
的に患者の皮膚の色とか手足の温度を感覚的に調べるこ
とが麻酔医など間で行われている。しかし、そのような
方法は感覚的なものであるから、熟練が必要であると同
時にばらつきがあり、また、血圧計による測定値を併せ
用いるために判断に時間がかかっていた。
目的として構成された反射式脈波計(プレスシモグラ
フ、たとえば米国特許第3769974号)を用いて得
られた皮膚内からの反射光の変化、すなわち容積脈波の
変化に基づいて末梢循環状態を検出することが考えられ
る。表皮の下にある真皮内の血管網は、ショック状態の
発生に関連して収縮する性質があるから、上記容積脈波
の大きさが小さくなったことに基づいて生体のショック
状態を判定するのである。
では、発光素子から皮膚に向かって照射された光の反射
光をその発光素子から一定の間隔に配置された受光素子
により検知して容積脈波信号が得られ、その容積脈波信
号の大きさの変化に基づいて生体のショック状態を検出
する場合においては、気温の変化、照射光の変化、患者
の精神状態などの他の要因によっても容積脈波信号が変
化するため、生体のショック状態を正確に判定すること
ができなかった。本発明は以上の事情を背景として為さ
れたものであり、その目的とするところは、生体のショ
ック状態を正確に検出することができる末梢循環状態検
出装置を提供することにある。
するための本発明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、生体の末梢循環状態を検出する
末梢循環状態検出装置であって、(a) 前記生体の皮膚に
対向するように配置された相互間隔が異なる少なくとも
2対の発光素子および受光素子を備えた反射式脈波検出
手段と、(b) 前記受光素子によりそれぞれ検出された前
記発光素子からの第1反射光および第2反射光の強度か
らそれぞれの減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、
(c) その減衰係数算出手段により算出された減衰係数比
に基づいて前記生体の末梢循環状態を判定する末梢循環
状態判定手段とを、含むことにある。
て少なくとも2対の発光素子および受光素子の間隔が異
なることから、受光素子には生体の表皮からの深さ位置
の異なる場所からの第1反射光および第2反射光がそれ
ぞれ受けられる。減衰係数算出手段により第1反射光お
よび第2反射光の強度から減衰比がそれぞれ算出される
とともに、末梢循環状態判定手段によりその減衰比に基
づいて末梢循環状態が判定される。
1反射光および第2反射光の強度からそれぞれ算出され
る減衰比は、それら第1反射光および第2反射光の主た
る反射位置の光の吸収および散乱の度合、すなわち血液
量に対応する。このため、表示から深さ位置の異なる場
所における光の減衰係数の比は、それらの深さ位置の異
なる場所における血液量の相対差を表しており、気温の
変化、照射光の変化、患者の精神状態などのように深さ
位置の異なる場所の血液量が共に変化する要因によって
は影響されない。したがって、本発明によれば、気温の
変化、照射光の変化、患者の精神状態などの他の要因に
よっても第1反射光および第2反射光がともに変化して
も減衰係数の比は影響されないが、生体のショック状態
のときに発生する末梢側からの血管収縮の発生によりそ
の減衰比が変化するので、生体のショック状態を正確に
判定することができる。
の態様に要旨とするところは、図2のクレーム対応図に
示すように、生体の末梢循環状態を検出する末梢循環状
態検出装置であって、(a) 前記生体の皮膚に対向するよ
うに配置された相互間隔が異なる少なくとも2対の発光
素子および受光素子を備えた反射式脈波検出手段と、
(b) 前記受光素子によりそれぞれ検出された前記発光素
子からの第1反射光および第2反射光の強度からそれぞ
れの減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、(c) その
減衰係数算出手段により算出された減衰係数の比の変化
を表示する減衰係数比表示手段とを、含むことにある。
て少なくとも2対の発光素子および受光素子の間隔が異
なることから、受光素子には生体の表皮からの深さ位置
の異なる場所からの第1反射光および第2反射光がそれ
ぞれ受けられる。減衰係数算出手段により第1反射光お
よび第2反射光の強度から減衰比がそれぞれ算出される
とともに、減衰係数比表示手段により減衰比の変化が表
示される。
衰係数表示手段により表示された減衰比の経時的変化に
基づいて、生体のショック状態を正確に判定することが
できる。
て詳細に説明する。図3において、反射式脈波センサ1
0は、バンド或いは両面接着シートなどの図示しない固
定手段により生体の皮膚12上に装着されるようになっ
ている。反射式脈波センサ10は、皮膚12の接触面に
凹部を備えたセンサ本体14と、そのセンサ本体14の
凹部内において皮膚12に対応した状態で所定の間隔で
順次配設された発光チップ16、第1受光チップ18、
第2受光チップ20、および第3受光チップ22と、そ
れら発光チップ16、第1受光チップ18、第2受光チ
ップ20、および第3受光チップ22の間にそれぞれ配
設された第1遮光壁24、第2遮光壁26、および第3
遮光壁28と、それら遮光壁の間を埋める透明樹脂30
とを備えており、皮膚12内で反射された発光チップ1
6からの光が第1受光チップ18、第2受光チップ2
0、および第3受光チップ22にそれぞれ検出されるよ
うになっている。本実施例では、発光チップ16と第1
受光チップ18、第2受光チップ20および第3受光チ
ップ22との間で、3対の発光チップおよび受光チップ
が実質的に配置されている。
であって角質の表皮32と、表皮32の下にあって0.
3〜2.4mm程度の厚みの真皮34と、その真皮34の
下にあった脂肪に満ちた皮下組織36とから構成されて
いる。一般に、それら真皮34および皮下組織36の境
は判然としない。動脈は皮下組織36と真皮34の境お
よび真皮34内で動脈網を形成し、乳頭へは毛細血管と
なって係蹄状に曲がって入り、静脈に移る。静脈は、真
皮34内および真皮34と皮下組織36の境で静脈網を
形成し、その一部は動脈に沿う深静脈に、他の一部は皮
静脈に入る。図3に示すように、図3のA点に示す表皮
32内からの反射光が第1受光チップ18に、図3のB
点に示す真皮34内からの反射光が第2受光チップ20
に、図3のC点に示す皮下組織36内からの反射光が第
3受光チップ22にそれぞれ受かるように、発光チップ
16、第1受光チップ18、第2受光チップ20、およ
び第3受光チップ22の配設位置、および第1遮光壁2
4、第2遮光壁26、および第3遮光壁28の形状およ
び位置が決定されている。
受け易い波長、たとえば660nm以上の赤色光或いは赤
外光、特に血中酸素飽和度により変化を受け難い帯域、
すなわち805nm程度の赤外光を出力するLEDチップ
である。また、第1受光チップ18、第2受光チップ2
0、および第3受光チップ22は、たとえばよく知られ
たホトダイオードチップ或いはホトトランジスタチップ
である。
の出力ポート42からの指令信号にしたがって駆動回路
44から供給される駆動電流により発光させられる。第
1受光チップ18、第2受光チップ20、および第3受
光チップ22からそれぞれ出力される信号は、図示しな
い増幅器、マルチプレクサ46、A/D変換器48を会
して演算制御装置40のCPU50へ供給される。演算
制御装置40は、RAM52の一時記憶機能を利用しつ
つ予めROM54に記憶されたプログラムに従って入力
信号を処理し、表示器56に演算結果などを表示させ
る。
ーチャートにしたがって説明する。図4のステップS1
では、発光チップ16が点灯されるとともに、第1受光
チップ18、第2受光チップ20、および第3受光チッ
プ22から出力された信号が読み込まれる。続くステッ
プS2では、読みこまれた信号、すなわち、第1受光チ
ップ18により受光された反射光強度IR1、第2受光チ
ップ20により受光された反射光強度IR2、第3受光チ
ップ22により受光された反射光強度IR3に基づいて、
以下に示す数式1、数式2、および数式3から、表皮3
2の減衰係数K1 、真皮34の減衰係数K2 、および皮
下組織36の減衰係数K3 がそれぞれ算出される。な
お、数式1、数式2、および数式3において、I0 は発
光チップ16の照射光強度であり、予め設定された一定
値が採用される。
び数式3から求められた真皮34の減衰係数K2 および
皮下組織36の減衰係数K3 の比K2 /K3 が算出され
る。次いで、ステップS4では、上記減衰係数比K2 /
K3 の所定時間前、たとえば数秒前の値からの変化量Δ
Rが算出され、たとえば図5に示す関係からその変化量
ΔRに基づいて末梢循環状態が判定される。そして、ス
テップS5では、実際の減衰係数K1 、K2 、K3 と減
衰係数の比K2 /K3 のトレンド、および上記ステップ
S4の判定結果が表示器56において表示される。
る。図において、トレンド表示場所58において、減衰
係数K1 、K2 、K3 と減衰係数の比K2 /K3 のトレ
ンドが表示されており、異常表示場所60において末梢
循環の異常表示がその発生時刻とともに表示される。な
お、△印は、末梢循環の判定時点を示している。
脈波センサ10において2対の発光チップ16と受光チ
ップ20、発光チップ16と受光チップ22の相互間隔
が互いに異なることから、受光チップ20および受光チ
ップ22には皮膚12の表面からの深さ位置の異なる2
箇所B点およびC点からの第1反射光および第2反射光
がそれぞれ受けられる。減衰係数算出手段に対応するス
テップS2により第1反射光および第2反射光の強度I
R2およびIR3に基づいて減衰比K2 /K3 が算出される
とともに、末梢循環状態判定手段に対応するステップS
4によりその減衰比の変化量ΔRに基づいて末梢循環状
態が判定され、判定結果が異常表示場所60に表示され
る。また、減衰係数比表示手段に対応するステップS5
において、上記減衰比K2 /K3 がトレンド表示される
ことによりその減衰比K2 /K3 の変化幅W、すなわち
変化の開始時点からの変化量が表示される。
の強度IR2およびIR3からそれぞれ算出される減衰比K
2 /K3 は、それら第1反射光および第2反射光の主た
る反射位置の光の吸収および散乱の度合、すなわち血液
量に対応する。このため、表面から深さ位置の異なる2
箇所B点およびC点における光の減衰係数K2 およびK
3 の比K2 /K3 は、それらB点およびC点における血
液量の相対差を表しており、気温の変化、照射光の変
化、患者の精神状態などのように深さ位置の異なる場所
の血液量が共に変化する要因によっては影響されない。
したがって、実施例によれば、気温の変化、照射光の変
化、患者の精神状態などの他の要因によっても第1反射
光および第2反射光がともに変化しても減衰係数の比は
影響されないが、生体のショック状態のときに発生する
末梢側からの血管収縮の発生によりその減衰比が変化す
るので、異常表示場所60において表示された判断結果
を見ることにより、或いはトレンド表示場所58に表示
された減衰比K2 /K3 の変化幅Wが表示されることに
より、生体のショック状態を正確に判定することができ
るのである。
お、以下の説明において前述の実施例と共通する部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。図7の実施例に
おける脈波センサ70は、前記発光チップ16と同じ波
長の光を出力する第1発光チップ72、第2発光チップ
74、および第3発光チップ76と、それらから出た光
の反射光を受けるための共通の受光チップ78と、それ
ら第1発光チップ72、第2発光チップ74、第3発光
チップ76、および受光チップ78の間にそれぞれ設け
られた3つの第1遮光壁80、第2遮光壁82、および
第3遮光壁84とを備えている。前述の実施例と同様
に、図7のA点に示す表皮32内からの反射光、図7の
B点に示す真皮34内からの反射光、図7のC点に示す
皮下組織36内からの反射光が共通の受光チップ78に
それぞれ受かるように、第1発光チップ72、第2発光
チップ74、第3発光チップ76、および受光チップ7
8の配設位置、および第1遮光壁80、第2遮光壁8
2、および第3遮光壁84の形状および位置が決定され
ている。
チップ72、第2発光チップ74、第3発光チップ76
を順次択一的に発光させる時分割駆動をさせるために演
算制御装置40からの指令信号に従って駆動電流を順次
出力する。このため、受光チップ78には、深さ位置の
異なる3種類の反射光が順次受けられ、それら3種類の
反射光の強度を表す信号が図示しない増幅器およびA/
D変換器48を介してCPU50へ入力される。そし
て、前述の実施例と同様の作動により、図6に示す表示
が表示器56において得られ、前述の実施例と同様の効
果が得られるのである。
72、第2発光チップ74、および第3発光チップ76
の照射光強度をI01、I02、およびIo3とし、受光チッ
プ78に受けられたそれらの照射光の反射光の強度をI
R1、IR2、およびIR3とすると、表皮32、真皮34、
および皮下組織36の減衰係数K1 、K2 およびK
3 は、以下に示す数式4、数式5、数式6から算出され
る。
対の発光チップおよび受光チップを備えたものである。
図において、脈波センサ90は、前記発光チップ16と
同じ波長の光を出力する第1発光チップ92および第2
発光チップ94と、それから出た光の反射光を受けるた
めの共通の受光チップ96と、それら第1発光チップ9
2、第2発光チップ94、および受光チップ96との間
にそれぞれ設けられた第1遮光壁98および第2遮光壁
100とを備えている。本実施例においては、図8の
B’点に示すように、真皮34若しくは表皮32および
真皮34内からの反射光と、図8のC’点に示すよう
に、真皮34若しくは真皮34および皮下組織36内か
らの反射光とが共通の受光チップ96にそれぞれ受けら
れるように、上記第1発光チップ92、第2発光チップ
94、受光チップ96の配置位置、および第1遮光壁9
8および第2遮光壁100の形状および位置が決定され
ている。
92、第2発光チップ94の照射光強度をI01’、
I02’とし、受光チップ96が受けるそれら照射光の反
射光強度をIR1’、IR2’とすると、皮膚12内の深さ
の異なる部分の減衰係数K1 ’およびK2’は以下に示
す数式7および数式8から算出され、それらから減衰係
数比K1 ’/K2 ’が算出される。本実施例おいても、
同様に図6に示す表示が表示器56において行われる。
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。たとえば、前述の実施例においては、共通の発光チ
ップ16或いは受光チップ78が設けられることによ
り、相互間隔が異なる関係にある3対の発光チップおよ
び受光チップが4素子により構成されていたが、発光チ
ップおよび受光チップを3対設けて合計6素子により脈
波センサ10或いは70が構成されていても差支えな
い。
2 /K3と定義されていたが、K3 /K2 であっても差
支えない。
化量ΔR或いは変化幅Wが表示器56に数値表示される
ようにしてもよいし、減衰係数の比K2 /K3 のトレン
ドにおける傾斜を演算し、そのトレンドの傾斜値を表示
するようにしてもよい。
比の変化量ΔRに基づいて正常の範囲であるか末梢循環
の異常の範囲であるかの2段階に判定されていたが、多
段階に判定されてもよい。
も間隔の大きい関係にある受光素子により得られた反射
光強度IR3は、皮下組織36内のC点からの反射光であ
るように説明されているが、必ずしも皮下組織36内で
なくてもよい。要するに、B点と異なる深さ位置からの
反射光であればよいのである。
からの反射光を得るために、対を成す発光素子および受
光素子間の間隔が異なるように配置されるとともに、そ
れらの間に遮光壁24、26、28、80、82、84
が設けられているが、それら遮光壁は必ずしもなくても
よい。すなわち、たとえば米国特許第4867557号
(特願昭62−87468)の第5欄第7行乃至第30
行に記載されている光子拡散理論(Photon Diffution T
heory)に示されているように、発光素子と受光素子との
間隔が異なることにより皮膚内の光の通過光路の深さが
異なるからである。
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得る。
ーチャートである。
いられる関係を示す図である。
例を示す図である。
ある。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 生体の末梢循環状態を検出する末梢循環
状態検出装置であって、 前記生体の皮膚に対向するように配置された相互間隔が
異なる少なくとも2対の発光素子および受光素子を備え
た反射式脈波検出手段と、 前記受光素子によりそれぞれ検出された前記発光素子か
らの第1反射光および第2反射光の強度からそれぞれの
減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、 該減衰係数算出手段により算出された減衰係数比に基づ
いて前記生体の末梢循環状態を判定する末梢循環状態判
定手段とを、含むことを特徴とする末梢循環状態検出装
置。 - 【請求項2】 生体の末梢循環状態を検出する末梢循環
状態検出装置であって、 前記生体の皮膚に対向するように配置された相互間隔が
異なる少なくとも2対の発光素子および受光素子を備え
た反射式脈波検出手段と、 前記受光素子によりそれぞれ検出された前記発光素子か
らの第1反射光および第2反射光の強度からそれぞれの
減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、 該減衰係数算出手段により算出された減衰係数の比の変
化を表示する減衰係数比表示手段とを、含むことを特徴
とする末梢循環状態検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3270369A JP2975741B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 末梢循環状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3270369A JP2975741B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 末梢循環状態検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0576504A true JPH0576504A (ja) | 1993-03-30 |
JP2975741B2 JP2975741B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17485307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3270369A Expired - Fee Related JP2975741B2 (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 末梢循環状態検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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