【発明の詳細な説明】
生活機能監視用個人装置
本発明は、着装者の生活機能を非侵襲式に監視及び測定する個人用の携帯用な
いし歩行許容形の装置に関する。
従来技術水準
人の生活機能を監視するための装置は、様々な種類のものが開発されている。
多くの装置は、患者をベッドや少なくとも非携帯式装置のすぐ近くに拘束する病
院環境用に設計されたモデルである。歩行許容形の使用のために設計された監視
装置も開発されている。その例を、以下の特許公報を引用して説明する。
国際公開公報第９３／１６６３６号は、皮膚の温度及び伝導性を動作と共に測
定する消息子を備えたリストストラップに連結される装置を開示する。この装置
はさらにラジオ送信器を備え、必要に応じて別体の受信器に警報を送ることがで
きるようになっている。
国際公開公報第９０／００３６６号に開示されるリスト装置は、血液流量の超
音波測定により検出された脈拍のみを評価する。さらに、他の測定をこの装置に
組入れることもできるとの記載がある。
しかしこれら特許出願は、酸素濃度計、すなわち血液の酸素飽和度を測定する
装置について記述しない。これは、患者の健康状態の診断や監視において血液の
酸素飽和度を継続的に測定することが特に重要となる場合があるので、明らかな
欠点である。
米国特許公報第５，２７５，１５９号は、患者の心拍数及び血液酸素飽和度を
監視するための睡眠無呼吸診断用の携帯用装置を開示する。ここで使用される酸
素濃度計は、指を透過する光の測定に基
づいた一般的形式のものである。しかしこの装置は、酸素濃度計による解決策及
び他の構成部品による解決策に起因して、監視対象の人の正常な生活を著しく制
限する。そのためにこの装置は、真の意味で使用が容易な歩行許容形の装置とし
て見做すことができない。
既存の酸素濃度計による解決策の利益と課題
組織を透過する光の測定に基づいた従来の酸素濃度計は、消息子を耳介や指の
先端等の透過法が可能な位置に配置しなければならない。これらの位置は循環が
激しいので大きな信号振幅をもたらすが、歩行可能な患者を長期に渡り監視する
にはこのような配置は実用的でない。反射型の酸素濃度計は、消息子を原則的に
自由に配置できる利点を有するが、皮膚の毛細管系の密度が身体の異なる部分で
著しく変化するという課題を残す。さらに、組織から反射する入射光の部分は指
や耳介を透過する入射光の部分の５倍も小さく、また消息子を患者に十分良好に
取付ける点でも課題がある。
上記した課題により、指の酸素濃度計は、手術中や集中治療中の患者のような
動かない又は僅かに歩行可能な患者の生活機能を監視するためだけに使用される
。反射型の酸素濃度計を使用することは未だ一般的でなく、許容測定領域を顔に
限定する密な毛細管系の領域内で測定を行う幾つかの商業的モデルが入手可能な
だけである。
継続監視用に設計された近年の酸素濃度計は、独立した消息子を例外なく備え
る。この消息子は電線により、しばしば主操作される独立したデータ処理及び記
憶ユニットに接続される。
発明の目的
本発明の目的は、被験者の正常な生活を妨げることのない血液の酸素濃度の継
続的測定を可能にすることにある。さらに、新規な特
性を容易に備えることができ、しかも従来の装置における制限を有しないような
、生活機能を歩行可能に監視するための新規かつ多用途の装置を得ることにある
。
本発明の特徴は請求項１に記載される。
本発明に係る装置の概略的説明
本発明に係る装置は、着装者の主として酸素飽和度及び脈拍を測定すると共に
、他の生活機能を選択的に測定する。本装置は、測定消息子に加えて、記憶機構
、データ処理ユニット及び独立した電源を備える。さらに本装置は、ディスプレ
イ、警報器及び／又はデータ通信ゲートを備えることができる。本装置はその着
装者にストラップを用いて固定することができ、例えば手首や胸に保持できる。
１つ以上の付属ユニットを連続して、主装置と共に吊りストラップに取付けるこ
とができる。特定の適用では、主装置の諸機能を吊りストラップの全体に分布さ
せることができる。記憶機構内のデータは、より精密な分析のためにマイクロコ
ンピュータに回収することができる。それにより、人の生活機能の長期に渡る記
録が可能になる。本装置は無線長距離警報システムに接続できる。
本発明に係る装置の詳細な技術的説明
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。図面において、
図１は、本発明に係る装置の基本的機能を図式的に示す図、
図２は、本発明に係る装置で使用される酸素濃度計の測定原理を示す図、
図３は、付属ユニットを取付けた吊りストラップに固定される本発明に係る装
置を示す図、
図４は、本発明に係る装置の皮膚に対して配置される側と、一実
施形態による酸素飽和度消息子とを示す図である。
図１は、本発明の一実施形態による装置の構成要素群を図式的に示すものであ
り、その左側に、酸素濃度計消息子１と、温度消息子２と、他の選択的な消息子
３とを示す。測定信号はＡ／Ｄ変換器４によりデジタル形式に変換される。デー
タ処理ユニット５は、各消息子からの測定データを受取って比較かつ分析し、起
こり得る所定警報限度の超過を監視するとともに、必要に応じて警報器６を作動
する。この装置は、測定データを記憶機構７に年代順に記憶する。記憶されたデ
ータはコード化され、記憶容量を節約するために圧縮される。測定及びデータ処
理作業は、電力消費を低減するために特定の間隔で実施される。装置のタイマー
８は装置の動作サイクルを制御する。任意の付属ユニットへの接続及び測定機器
とＰＣとの間のデータ転送は、データ通信バス９を介して管理される。測定の結
果及び警報の原因は、ディスプレイ１０から読取ることができる。
図２は、本発明の装置で使用される酸素濃度計の測定原理を示す。この形式の
消息子は、皮下組織１１の血管１２から反射される光の変化の測定に基づくもの
である。光源１３は、２つ以上の独立した波長を放射するのに必要な構成要素を
含む。この解決策では、光源１３及び受信器１４は、測定対象の組織の同一側の
皮膚の表面１５に置くことができる。したがって、消息子を備えた装置全体を例
えば手首や胸に配置でき、ストラップにより患者に固定することもできる。それ
により、酸素濃度計に基づく携帯用の生活機能監視装置を達成することが可能に
なる。この場合、装置の使用が腕時計の使用とさほど変わらないので、監視が患
者の正常な生活を制限することはない。
図３は本発明に係る装置を示す。この装置はディスプレイ１０を備え、付属ユ
ニット１７を取付けた吊りストラップ１６に固定され
る。データ通信ゲート１９はストラップの係着機構１８に配置される。係着機構
は装置の作動スイッチとしても機能できる。
図４は、本発明の装置の皮膚に対して配置される側と、本発明の一実施形態に
よる酸素濃度計消息子の構造とを示す。光源１３及び受信器１４は、装置ケーシ
ングの底部２０の膨出部２１に配置される。このようにして消息子は、（患者に
不便を感じさせない）僅かな押圧力で皮膚に密に押付けられるようになる。押付
けは、測定領域における動脈血より低圧の静脈血の部分を縮減するので、信号振
幅を増加させる。そうしなければ静脈血の部分は測定を妨げるであろう。対応の
消息子は光ファイバを使用することにより達成でき、次いで送信器及び受信器を
装置内に配置できる。光ファイバの端部のみが膨出部内にある。
酸素飽和度及び脈拍の測定
血液の酸素飽和度は、２つの波長（赤及び赤外）の光を連続して組織内に送る
脈拍酸素濃度計の原理において光学的に測定される。プレチスモグラフの脈拍曲
線が、両波長と、組織を透過した光又は組織から反射された光の強度変化に十分
に感応する消息子とを用いて観測される。血液の酸素飽和度は、脈拍曲線といわ
ゆるＤＣレベル曲線との振幅の比から算出できる。飽和度はまた、脈拍が観測さ
れないときにも概算できるが、そのときの測定結果は、血液の酸素飽和度の絶対
値を示すものではなく飽和度の変化のみを示す。
反射光の測定に基づいた酸素濃度計はそれ自体公知であるが、本発明による携
帯用の装置にそれを使用することを提案する文献はない。さらに、図４及びその
説明文に記載した酸素濃度計消息子の物理的構造は従来技術では知られておらず
、また、酸素濃度計の結果の信頼性評価のために酸素濃度計測定に組入れられる
後述する測定
の使用も知られていない。
下記の測定のうち１つ以上を、機器ケーシング、吊りストラップ又はそれに連
結された付属ユニットに固定的に、本発明に係る装置に追加することができる。
温度測定
測定は、一方が周囲温度を測定し他方が皮膚の表面温度を測定する２つのサー
ミスタにより達成される。また、装置自体が発生する熱量及び熱伝導率の知識に
より、真の体温を評価することができる。温度評価の際には、身体上の装置の位
置を考慮しなければならない。温度情報は、酸素濃度計の結果の信頼性評価にも
使用できる。
身体の運動機能及び姿勢
身体の運動機能及び姿勢は、十字配置された水銀スイッチか、又は加速度計に
より測定できる。動作感応消息子は、運動機能の測定においてそれらが提供する
情報を使用するために和カウンタに接続できる。それによりデータ処理ユニット
は、スイッチの状態に継続的に追従する必要がなくなる。酸素濃度計の結果の信
頼性も、測定された運動機能に基づいて評価できる。
圧力及び位置の変化に反応するエレクトレット膜を、吊りストラップに配置す
ることもできる。装置を例えば胸に取付ける場合、膜に加わる力により誘導され
る電圧変化により、特に、熱の機械的作用、呼吸運動及び運動機能を測定するこ
とができる。
酸素濃度計消息子から得られた信号を、運動が信号を障害として顕示する運動
機能の測定に使用することもできる。この信号の強度から、測定状況が要求する
通りに装置が配置されているか否かを評価することもできる。
他の測定
上記から明らかなように、本装置に選択的に組入れることができる以下に示す
測定は、従来技術から明らかな実施形態を有するものではない。
本装置の全体から明らかないかなる消息子も用いずに達成できるＥＫＧのよう
な他の測定を、本装置に組入れることができる。さらに、気体濃度、音及び照明
等の周囲因子を測定することができる。
添付の請求の範囲の限定内で、本発明の多様な実施形態を変更できることは、
当業者にとって自明である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Personal device for monitoring living functions
The present invention provides a personal, portable, non-invasive monitoring and measurement of the wearer's vital functions.
The present invention relates to a device capable of walking in a chair.
Conventional technology level
Various types of devices for monitoring human life functions have been developed.
Many devices have a disease that restrains the patient in the immediate vicinity of the bed or at least a non-portable device
It is a model designed for hospital environment. Surveillance designed for use with walkable forms
Equipment has also been developed. An example will be described with reference to the following patent publications.
WO 93/16636 measures skin temperature and conductivity with operation.
Disclosed is a device coupled to a wrist strap with a defining probe. This device
Also has a radio transmitter, which can send an alert to a separate receiver if necessary.
I am able to do it.
The wrist device disclosed in WO 90/00366 has a high blood flow rate.
Only the pulse detected by the sound wave measurement is evaluated. In addition, other measurements can be
There is a statement that it can be incorporated.
However, these patent applications disclose an oximeter, i.e., the measurement of blood oxygen saturation.
Do not describe the device. This is important for the diagnosis and monitoring of a patient's health.
Since it may be particularly important to measure oxygen saturation continuously,
It is a disadvantage.
U.S. Pat. No. 5,275,159 discloses a patient's heart rate and blood oxygen saturation.
A portable device for sleep apnea diagnosis for monitoring is disclosed. Acids used here
Element densitometers are based on the measurement of light transmitted through a finger.
It is a general form based on However, this device does not
And other component solutions can severely limit the normal life of the monitored person.
Limit. For this reason, this device must be a walking-allowable device that is truly easy to use.
Cannot be considered.
Benefits and challenges of solutions with existing oximeters
Conventional oximeters, based on measuring the light transmitted through the tissue, use
It must be located at a position such as the tip where the transmission method is possible. These positions are circular
Intense results in large signal amplitude, but long-term monitoring of ambulatory patients
Such an arrangement is not practical. Reflective oximeters use a probe as a rule
It has the advantage of free placement, but the density of the capillary system of the skin is different in different parts of the body
Leave the challenge of significant change. In addition, the portion of the incident light that reflects off the tissue
5 times smaller than the part of the incident light that passes through the auricle and pinna
There is also a problem in mounting.
Due to the above-mentioned challenges, finger oximeters can be used like patients during surgery or intensive care.
Used only to monitor the vital functions of a patient who is immobile or slightly ambulatory
. It is not yet common to use a reflective oximeter, and an acceptable measurement area is placed on the face.
Several commercial models are available that make measurements in a confined area of the dense capillary system
Only.
Modern oximeters designed for continuous monitoring are equipped with independent sons without exception
You. This probe has independent data processing and storage, often operated by wire.
Connected to the storage unit.
Purpose of the invention
An object of the present invention is to measure the oxygen concentration in blood without interfering with the normal life of the subject.
It is to enable continuous measurement. In addition, new features
That can be easily provided without the limitations of conventional devices.
To obtain a new and versatile device for pedestrian monitoring of living functions
.
The features of the present invention are described in claim 1.
Schematic description of the device according to the invention
The device according to the invention measures mainly the oxygen saturation and the pulse of the wearer and
And selectively measure other living functions. This device has a memory mechanism in addition to the measuring probe.
, A data processing unit and an independent power supply. In addition, this device
B, an alarm and / or a data communication gate. This device
It can be secured to the wearer with a strap, for example, held on the wrist or chest.
One or more accessory units may be attached to the suspending strap together with the main unit.
Can be. In certain applications, the functions of the main unit are distributed throughout the suspension strap.
Can be made. The data in the memory is stored in a microcontroller for more precise analysis.
It can be collected on a computer. As a result, the long-term record of human life functions
Recording becomes possible. The device can be connected to a wireless long range alarm system.
Detailed technical description of the device according to the invention
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawing,
FIG. 1 shows diagrammatically the basic functions of the device according to the invention,
FIG. 2 is a diagram showing the measurement principle of the oximeter used in the device according to the present invention,
FIG. 3 shows a device according to the invention which is fixed to a suspension strap with an attached unit.
Figure showing the location
FIG. 4 shows the side of the device according to the invention placed against the skin,
It is a figure which shows the oxygen saturation probe by embodiment.
FIG. 1 schematically shows the components of an apparatus according to one embodiment of the invention.
On the left side are the oxygen meter probe 1, the temperature probe 2 and other optional probes.
3 is shown. The measurement signal is converted to a digital format by the A / D converter 4. Day
The data processing unit 5 receives and compares and analyzes the measurement data from each son,
Monitors possible alarm limits exceeded and activates alarm 6 if necessary
I do. This device stores the measurement data in the storage mechanism 7 in chronological order. Memorized data
The data is coded and compressed to save storage space. Measurement and data processing
The work is performed at specific intervals to reduce power consumption. Equipment timer
8 controls the operation cycle of the device. Connection to any accessory unit and measurement equipment
Data transfer between the PC and the PC is managed via the data communication bus 9. Result of measurement
The result and the cause of the alarm can be read from the display 10.
FIG. 2 shows the measurement principle of the oximeter used in the apparatus of the present invention. Of this form
The probe is based on the measurement of the change in light reflected from the blood vessels 12 of the subcutaneous tissue 11
It is. Light source 13 provides the components necessary to emit two or more independent wavelengths.
Including. In this solution, the light source 13 and the receiver 14 are on the same side of the tissue to be measured.
It can be placed on the skin surface 15. Therefore, an example of an entire device with a son
For example, it can be placed on the wrist or chest, and can be fixed to the patient with a strap. It
Makes it possible to achieve a portable living function monitoring device based on an oximeter
Become. In this case, the use of the device is not much different from the use of a watch, so monitoring is
It does not limit the normal life of the elderly.
FIG. 3 shows an apparatus according to the invention. This device has a display 10 and an attached unit.
Fixed to a hanging strap 16 with a knit 17 attached
You. The data communication gate 19 is disposed on the strap engaging mechanism 18. Engagement mechanism
Can also function as an activation switch for the device.
FIG. 4 illustrates the side of the device of the present invention that is placed against the skin and one embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows the structure of the oxygen sensor according to the present invention. The light source 13 and the receiver 14 are
It is arranged on the bulge 21 of the bottom 20 of the ring. In this way, the son is
With a slight pressing force (which does not cause inconvenience), it can be pressed tightly against the skin. Pressing
Injury reduces the portion of venous blood at a lower pressure than arterial blood in the measurement area,
Increase width. Otherwise, parts of the venous blood will interfere with the measurement. Corresponding
The probe can be achieved by using fiber optics, and then the transmitter and receiver
Can be placed inside the device. Only the end of the optical fiber is in the bulge.
Measurement of oxygen saturation and pulse
Blood oxygen saturation sends light of two wavelengths (red and infrared) sequentially into tissue
It is measured optically in the principle of a pulse oximeter. Plethysmograph pulse
The lines are sufficient to change the intensity of both wavelengths and light transmitted through or reflected from tissue.
Observed using a son who responds to Blood oxygen saturation is called the pulse curve.
It can be calculated from the ratio of the amplitude to any DC level curve. Saturation is also measured by the pulse
Can be estimated when the blood is not
It does not show a value but shows only a change in saturation.
Oximeters based on the measurement of reflected light are known per se, but are portable according to the invention.
No literature suggests using it in a banding device. In addition, FIG.
The physical structure of the oximeter probe described in the description is unknown in the prior art
, Also incorporated into oximeter measurements for reliability evaluation of oximeter results
Measurements described later
The use of is also not known.
Perform one or more of the following measurements on the equipment casing,
It can be added to the device according to the invention, fixedly to the connected accessory unit.
Temperature measurement
The measurement consists of two services, one measuring ambient temperature and the other measuring skin surface temperature.
Achieved by Mister. Also, knowledge of the amount of heat generated by the device itself and thermal conductivity
Thus, the true body temperature can be evaluated. When evaluating the temperature, the position of the device on the body
Location must be considered. Temperature information is also used to evaluate the reliability of oximeter results.
Can be used.
Motor function and posture of the body
The motor function and posture of the body are determined by a mercury switch
More measurable. Motion-sensitive sons provide in the measurement of motor function
Can connect to sum counter to use information. Thereby the data processing unit
Eliminates the need to continuously follow the state of the switch. Oxygen meter results
Reliability can also be evaluated based on the measured motor function.
An electret membrane that responds to changes in pressure and position is placed on a hanging strap.
You can also. When the device is mounted, for example, on the chest, it is guided by the force applied to the membrane.
Voltage changes to measure, inter alia, the mechanical action of heat, respiratory movements and motor function.
Can be.
Exercise in which the exercise shows the signal obtained from the oximeter son as an obstacle
It can also be used to measure functions. From the strength of this signal, the measurement situation demands
It can also be evaluated whether the devices are arranged as such.
Other measurements
As is evident from the above, the following can be selectively incorporated into the device:
The measurements do not have any embodiments that are obvious from the prior art.
Like EKG that can be achieved without using any apparent son from the whole of the device
Other measurements can be incorporated into the device. In addition, gas concentration, sound and lighting
Etc. can be measured.
Various modifications of the invention may be made within the scope of the appended claims.
It is obvious to those skilled in the art.
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ
Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ
Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ
，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，
ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ
Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ
，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，
ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ
Ｎ
(71)出願人 ツオミネン，パウリ
フィンランド国，エフイーエン−20540
トゥルク，ヨーキレー 78 アー ７
(72)発明者 アイホーネン，ユッカ
フィンランド国，エフイーエン−20540
トゥルク，ヨーキレー ８ デー ８
(72)発明者 ペンティレ，ハイッキ
フィンランド国，エフイーエン−00270
ヘルシンキ，クーシティエ ３ アー 15
(72)発明者 シルキエ，ヨウニ
フィンランド国，エフイーエン−20500
トゥルク，テーターンカツ ６
(72)発明者 ツオミネン，パウリ
フィンランド国，エフイーエン−20100
トゥルク，サイラシュオネーンカツ 10
ベー 10────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AP (KE, LS, MW, SD, SZ, U
G), AL, AM, AT, AU, BB, BG, BR, B
Y, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES
, FI, GB, GE, HU, IS, JP, KE, KG,
KP, KR, KZ, LK, LR, LS, LT, LU, L
V, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ
, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI,
SK, TJ, TM, TT, UA, UG, US, UZ, V
N
(71) Applicant Tsuminen, Pauli
Finland 20540
Turku, yokire 78 a 7
(72) Inventors Aikhonen, Yucca
Finland 20540
Turku, yokiray 8 day 8
(72) Inventor Pentile, Hakki
Finland, FFI-00270
Helsinki, Kusitje 3A 15
(72) Inventor Shirkiye, Youni
Finland, FFIEN-20500
Turku, Tetankatsu 6
(72) Inventor Tsuominen, Pauli
Finland, FFIEN-20100
Turku, Sirashonekatsu 10
Be 10