JPH0663024A - Instrument for simultaneous and continuous bloodless measurement of blood pressure and degree of oxygen saturation in blood - Google Patents
Instrument for simultaneous and continuous bloodless measurement of blood pressure and degree of oxygen saturation in bloodInfo
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- JPH0663024A JPH0663024A JP4222953A JP22295392A JPH0663024A JP H0663024 A JPH0663024 A JP H0663024A JP 4222953 A JP4222953 A JP 4222953A JP 22295392 A JP22295392 A JP 22295392A JP H0663024 A JPH0663024 A JP H0663024A
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は血圧及び血液酸素飽和度
を同時に連続して測定する非観血血圧及び血液酸素飽和
度同時連続測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation simultaneous continuous measuring apparatus for simultaneously and continuously measuring blood pressure and blood oxygen saturation.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、血圧と血液酸素飽和度を連続的に
測定するためには、夫々専用の非観血血圧測定装置及び
血液酸素飽和度測定装置を使用し、被検者に夫々のセン
サを装着して測定を行うようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to continuously measure blood pressure and blood oxygen saturation, a dedicated non-invasive blood pressure measuring device and blood oxygen saturation measuring device have been used respectively, and a sensor for each subject has been used. I am trying to measure by wearing.
【0003】血圧測定においては、例えばトノメトリ法
或は容積補償法等による測定方法が知られている。トノ
メトリ法は、血管壁に外圧を加えて平坦化すると血管壁
の曲率半径が無限大となって円周方向応力が無視でき、
この時血管壁上で測定される外圧が血管壁に垂直に働く
血管内圧を示すことにより血圧の連続測定が行われる。In blood pressure measurement, for example, a tonometry method or a volume compensation method is known. In the tonometry method, when external pressure is applied to the blood vessel wall to flatten it, the radius of curvature of the blood vessel wall becomes infinite and the circumferential stress can be ignored.
At this time, the external pressure measured on the blood vessel wall indicates the intravascular pressure acting perpendicularly to the blood vessel wall, so that the blood pressure is continuously measured.
【0004】また、容積補償法は特開昭54−5017
5及び特公平1−31370により開示されているが、
概略以下のようなものである。即ち、特開昭54−50
175は、光センサを使用し、容積補償法によって最高
血圧、最低血圧及び血圧波形の全変動状態を測定する装
置に関し、生体外から血管に外圧を加え、脈動する血管
の単位長当りの容積を一定に保つことで生体外圧と血管
内圧(血圧)とを平衡させ、この状態を維持して生体外
圧を測定することにより血圧の連続測定を行うものであ
る。A volume compensation method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 54-5017.
5 and Japanese Patent Publication No. 1-31370,
The outline is as follows. That is, JP-A-54-50
Reference numeral 175 relates to a device for measuring the total fluctuation state of the systolic blood pressure, the diastolic blood pressure and the blood pressure waveform by a volume compensation method using an optical sensor. The external pressure is applied to the blood vessel from outside the body to measure the volume per unit length of the pulsating blood vessel. By keeping the pressure constant, the in vitro pressure and the blood vessel pressure (blood pressure) are equilibrated, and the in vitro pressure is measured while maintaining this state to continuously measure the blood pressure.
【0005】特公平1−31370は、上記特開昭54
−50175を改良したのもので、カフを介して被測定
部位の動脈に外圧を加え、この動脈の血圧とカフ圧とを
一致させるように制御し、血圧とカフ圧とが一致したと
きのカフ圧を血圧として表示させ、血圧を連続的かつ全
自動的に測定するようにしたものである。Japanese Patent Publication No. 1-31370 discloses the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-54.
This is a modified version of -50175. External pressure is applied to the artery at the site to be measured via the cuff, and control is performed so that the blood pressure in this artery and the cuff pressure are matched, and the cuff when the blood pressure and the cuff pressure match. The pressure is displayed as blood pressure, and the blood pressure is continuously and fully automatically measured.
【0006】一方、血液酸素飽和度測定においては、光
学的手段を応用した測定方法が特公昭53−26437
に開示されている。その概要は、動脈血の脈動に伴っ
て、例えば2種類の光波長帯域の透過光の吸光度の変化
を検出して血液酸素飽和度を連続測定するものでる。On the other hand, in measuring blood oxygen saturation, a measuring method applying optical means is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 53-26437.
Is disclosed in. The outline is to continuously measure the blood oxygen saturation level by detecting a change in the absorbance of transmitted light in, for example, two kinds of light wavelength bands with the pulsation of arterial blood.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
血圧及び血液酸素飽和度を連続して測定するためには、
夫々専用の非観血血圧連続測定装置及び血液酸素飽和度
連続測定装置を使用し、被検者に夫々専用のセンサを装
着して測定を行っていた。このため、測定の準備に時間
がかかると共に各測定装置間の干渉により、被検者の同
側部位で測定することが出来ないという不都合があっ
た。また、多数のセンサを装着することは、被検者に大
きな負担となる問題が有った。本発明は、斯かる点に鑑
み、被検者に負担を強いることなく血圧及び血液酸素飽
和度を同時にかつ連続して測定できる非観血血圧及び血
液酸素飽和度同時連続測定装置を提供することを目的と
する。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the past,
To continuously measure blood pressure and blood oxygen saturation,
A dedicated non-invasive blood pressure continuous measuring device and a blood oxygen saturation continuous measuring device were used respectively, and each subject was equipped with a dedicated sensor for measurement. Therefore, there is a problem that it takes time to prepare for the measurement and the measurement cannot be performed at the same side site of the subject due to the interference between the measuring devices. In addition, wearing a large number of sensors poses a problem of placing a heavy burden on the subject. In view of such a point, the present invention provides a non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation simultaneous continuous measuring device capable of simultaneously and continuously measuring blood pressure and blood oxygen saturation without imposing a burden on a subject. With the goal.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の非観血血圧及び
血液酸素飽和度同時連続測定装置は、例えば図1に示す
如く、互いに波長の異なる光を発生する複数の光源1、
2と、この光源1、2から生体の被測定部位の透過光ま
たは反射光を検出する受光素子3を具える光センサ手段
と、この光センサ手段を具えるカフ5と、このカフ5に
加える圧力を制御するカフ圧制御手段7と、光センサ手
段により検出された光量信号から夫々の波長の容積信号
を分離する容積信号検出手段9と、カフ圧を検出する圧
力検出手段15と、一方の容積信号の脈動成分とカフ圧
に基づいて血圧値を求めると共に、夫々の容積信号の脈
動成分から抽出された容積脈波信号より血液酸素飽和度
を求める制御手段17とを具えるものである。A non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation simultaneous continuous measuring apparatus of the present invention comprises a plurality of light sources 1 for generating light having different wavelengths, as shown in FIG. 1, for example.
2, a light sensor means including a light receiving element 3 for detecting transmitted light or reflected light of a measured portion of a living body from the light sources 1 and 2, a cuff 5 including the light sensor means, and a cuff 5 added to the cuff 5. Cuff pressure control means 7 for controlling pressure, volume signal detection means 9 for separating volume signals of respective wavelengths from light amount signals detected by the optical sensor means, pressure detection means 15 for detecting cuff pressure, and one of The control means 17 determines the blood pressure value based on the pulsating component of the volume signal and the cuff pressure, and determines the blood oxygen saturation level from the volume pulsating wave signal extracted from each pulsating component of the volume signal.
【0009】また、血液酸素飽和度は、連続血圧測定中
に検出される容積脈波信号を用いて測定することが出来
る。The blood oxygen saturation can be measured by using the plethysmogram signal detected during continuous blood pressure measurement.
【0010】[0010]
【作用】異なる波長を有する2つの光源により生体の被
測定部位を照射し、その透過光或は反射光を受光して光
量信号として出力する。光量信号は、容積信号検出部に
おいて夫々の波長に対して分離され、対応する容積信号
が求められると共に、制御部でこの容積信号に基づき容
積脈波信号が抽出される。The two light sources having different wavelengths irradiate the measured portion of the living body, and the transmitted light or reflected light is received and output as a light amount signal. The light quantity signal is separated into respective wavelengths in the volume signal detection section, the corresponding volume signal is obtained, and the volume pulse wave signal is extracted by the control section based on this volume signal.
【0011】血圧測定時においては、血液の酸化還元反
応の影響を受けにくい近赤外光を発する一方の光源の容
積信号を用い、対応する容積脈波信号を検出してその振
幅が最大となるカフ圧を求め、次に容積脈波信号をゼロ
となるように制御して、ゼロ又は極めて小さくなった時
点のカフ圧を被測定部位の連続した血圧曲線として得
る。この血圧曲線の最大値及び最小値より最高血圧値、
最低血圧値及び血圧曲線の1心拍分の時間面積と脈波間
隔より平均血圧値を求めると共に、血圧曲線の最大又は
最小値の間隔を単位時間に換算して瞬時脈拍数を求め
る。During blood pressure measurement, the volume signal of one light source that emits near-infrared light, which is less susceptible to the redox reaction of blood, is used, and the corresponding volume pulse wave signal is detected to maximize its amplitude. The cuff pressure is calculated, and then the volume pulse wave signal is controlled to be zero, and the cuff pressure at the time of zero or when it becomes extremely small is obtained as a continuous blood pressure curve of the measurement site. Maximum blood pressure value from the maximum and minimum values of this blood pressure curve,
The average blood pressure value is obtained from the minimum blood pressure value and the time area of one heartbeat of the blood pressure curve and the pulse wave interval, and the maximum or minimum value interval of the blood pressure curve is converted into unit time to obtain the instantaneous pulse rate.
【0012】また、血液酸素飽和度測定時には、血圧測
定時に検出された2つの容積脈波信号を用い、夫々の容
積脈波信号の一定時間当りの変化分を算定すると共に、
この変化分の比を求める。この算定された容積脈波信号
の比から、予め設定されている血液酸素飽和度の対比表
を参照して血液酸素飽和度を読み出す。或は容積脈波信
号の比と酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光
係数より演算して血液酸素飽和度を求める。Further, when measuring the blood oxygen saturation level, the two volume pulse wave signals detected at the time of blood pressure measurement are used to calculate the change amount of each volume pulse wave signal per fixed time, and
The ratio of this change is calculated. From the calculated ratio of the plethysmogram signals, the blood oxygen saturation is read out by referring to a preset blood oxygen saturation comparison table. Alternatively, the blood oxygen saturation level is obtained by calculation from the ratio of the plethysmogram signal and the absorption coefficient of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin.
【0013】このようにすることにより、血圧測定時に
検出された容積脈波信号を用い、また、1つのセンサで
血圧と血液酸素飽和度を同時に且つ連続して測定するこ
とが出来る。By doing so, the volume pulse wave signal detected at the time of blood pressure measurement can be used, and the blood pressure and the blood oxygen saturation can be measured simultaneously and continuously by one sensor.
【0014】[0014]
【実施例】以下図1〜図8を参照して本発明の非観血血
圧及び血液酸素飽和度同時連続測定装置の実施例につい
て説明する。EXAMPLES Examples of the simultaneous non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation continuous measuring apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0015】本発明の原理は、光センサを用いた容積補
償法により連続的に血圧測定を行い、容積補償中に検出
される容積脈波信号を完全に消失させる必要性がないこ
とに着目し、この容積脈波信号を測定する光源の波長を
複数、例えば2種の波長を用いることにより、この容積
脈波信号に対して分光分析を行い、血液酸素飽和度を測
定する。従って、光センサを非観血血圧及び血液酸素飽
和度の両測定に兼用できることになり、血圧波形、最高
血圧、平均血圧、最低血圧、瞬時脈拍数及び血液酸素飽
和度を連続かつ同時に測定可能となる。The principle of the present invention focuses on the fact that it is not necessary to completely eliminate the volume pulse wave signal detected during volume compensation by continuously measuring blood pressure by the volume compensation method using an optical sensor. By using a plurality of wavelengths of the light source for measuring the volume pulse wave signal, for example, two kinds of wavelengths, spectroscopic analysis is performed on the volume pulse wave signal to measure the blood oxygen saturation. Therefore, the optical sensor can be used for both non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation measurement, and blood pressure waveform, systolic blood pressure, mean blood pressure, diastolic blood pressure, instantaneous pulse rate and blood oxygen saturation can be continuously and simultaneously measured. Become.
【0016】上述した血液酸素飽和度を演算により求め
る場合は、以下に概略説明するベール・ランバート(B
eer-Lambert)の法則を用いる。When the above-mentioned blood oxygen saturation is calculated, the Bale-Lambert (B
eer-Lambert's law is used.
【0017】図6に示すように、光源から照射された光
は組織層、静脈血層(静脈)及び動脈血層(動脈)を透
過する。動脈血層は脈動に伴ってその厚さ(d)が変動
しているので透過光もその影響を受け、動脈血層の厚さ
が変化した状態の吸光度変化を求める。As shown in FIG. 6, the light emitted from the light source passes through the tissue layer, the venous blood layer (vein) and the arterial blood layer (artery). Since the thickness (d) of the arterial blood layer changes with the pulsation, the transmitted light is also affected by the change, and the change in absorbance in a state where the thickness of the arterial blood layer changes is obtained.
【0018】本発明においては、異なる波長を持つ光源
を用いているので、例えば光源1の波長をλ1 、光源2
の波長をλ2 として夫々の波長に対する動脈血層が最大
及び最小の場合の吸光度を求める。次に光源1及び2の
波長(λ1 及びλ2 )の吸光度の差(△Aλ1 及び△A
λ2 )を夫々演算して、それらの比を求めることにより
血液酸素飽和度を得る。In the present invention, since light sources having different wavelengths are used, for example, the wavelength of the light source 1 is λ 1 and the light source 2 is 2.
The wavelength of λ 2 is set to λ 2 and the absorbance when the arterial blood layer is maximum and minimum for each wavelength is obtained. Next, the difference in absorbance (ΔAλ 1 and ΔA) of the wavelengths (λ 1 and λ 2 ) of the light sources 1 and 2
The blood oxygen saturation is obtained by calculating λ 2 ) and calculating their ratio.
【0019】即ち、対象とする測定部における動脈中の
全ヘモグロビン(Hb )濃度Cは、C=CHb+CHbo で
あるから血液酸素飽和度OSは、OS=CHbo /Cとな
る。従って、夫々の波長の吸光度の差の比は次式のよう
になる。That is, since the total hemoglobin (Hb) concentration C in the artery at the target measuring portion is C = C Hb + C Hbo , the blood oxygen saturation OS is OS = C Hbo / C. Therefore, the ratio of the difference in the absorbance of each wavelength is as follows.
【0020】[0020]
【数1】 [Equation 1]
【0021】この式(1)より酸素飽和度OSは、From this equation (1), the oxygen saturation OS is
【0022】[0022]
【数2】 [Equation 2]
【0023】として求められる。この場合、光源2の波
長(λ2 )を等吸光点(例えば波長805nm)に選ぶ
と、Is calculated as In this case, if the wavelength (λ 2 ) of the light source 2 is selected as an isosbestic point (for example, wavelength 805 nm),
【0024】[0024]
【数3】 [Equation 3]
【0025】となるので、数式2はTherefore, Equation 2 is
【0026】[0026]
【数4】 [Equation 4]
【0027】となる。本発明の実施例においては、この
式(4)により血液酸素飽和度を求める様にしている。[0027] In the embodiment of the present invention, the blood oxygen saturation level is obtained by this equation (4).
【0028】但し、εHb:還元ヘモグロビン(Hb )の
吸光係数、εHbo :酸化ヘモグロビン(Hbo)の吸光係
数、CHb:動脈血のHb 濃度、CHbo :動脈血のHbo濃
度を夫々表すものである。Where ε Hb is the extinction coefficient of reduced hemoglobin (Hb), ε Hbo is the extinction coefficient of oxyhemoglobin (H bo ), C Hb is the H b concentration of arterial blood, and C Hbo is the H bo concentration of arterial blood. It is a thing.
【0029】本発明においては、以下説明する光源1及
び2の透過又は反射光に基づく夫々一定時間当りの容積
脈波信号の変化分δSg1及びδSg2の比(δSg1/δS
g2)を吸光度比として酸素飽和度を求めるようにしてい
る。これは数式1の夫々の波長に対する吸光度比に相当
する。In the present invention, the ratio (δS g1 / δS) of the changes δS g1 and δS g2 of the volume pulse wave signal per constant time based on the transmitted or reflected light from the light sources 1 and 2 described below, respectively.
The oxygen saturation is calculated using g2 ) as the absorbance ratio. This corresponds to the absorbance ratio for each wavelength in Equation 1.
【0030】図1は本発明の非観血血圧及び血液酸素飽
和度同時連続測定装置の構成を示すものである。図1に
おいて、1及び2は、波長の異なる光を発する例えば発
光ダイオード等の光源で、光源1は、血液の酸化還元反
応に敏感な波長、例えば660nm(ナノメートル)付近
の波長(λ1 )を持つ赤色光を発光し、光源2は血液の
酸化還元反応に影響を受けにくい波長、例えば等吸光点
である805nm付近の波長(λ2 )を持つ近赤外光を発
光する。本発明においては、血圧測定時には血液の酸化
還元反応に影響を受けにくい光源2を用いて測定するよ
うにしている。FIG. 1 shows the construction of the non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation simultaneous simultaneous measuring apparatus of the present invention. In FIG. 1, 1 and 2 are light sources such as light emitting diodes which emit light of different wavelengths, and the light source 1 is a wavelength sensitive to redox reaction of blood, for example, a wavelength (λ 1 ) around 660 nm (nanometer). , And the light source 2 emits near-infrared light having a wavelength that is less affected by the redox reaction of blood, for example, a wavelength (λ 2 ) near 805 nm, which is an isosbestic point. In the present invention, the blood pressure is measured by using the light source 2 which is not easily affected by the redox reaction of blood.
【0031】3は、例えばフォトトランジスタ或はフォ
トダイオード等から成る広波長帯の受光素子で、光源1
及び2から生体の被測定部位を介し、被測定部位の血管
の脈動に応じて変動する透過光又は反射光を受光して光
量信号に変換する。これら光源1、2及び受光素子3
は、光センサ部を構成し後述するカフ5の所定位置に対
向して取り付けられている。Reference numeral 3 is a light receiving element in a wide wavelength band, which is composed of, for example, a phototransistor or a photodiode.
2 and 2, through the measurement site of the living body, the transmitted light or the reflected light that changes according to the pulsation of the blood vessel of the measurement site is received and converted into a light amount signal. The light sources 1 and 2 and the light receiving element 3
Is an optical sensor unit and is attached so as to face a predetermined position of the cuff 5 described later.
【0032】4は光源1及び2を駆動する光源駆動部
で、後述する制御部17の制御により所定の周期で光源
1及び2を交互に駆動する。Reference numeral 4 denotes a light source driving section for driving the light sources 1 and 2, and alternately drives the light sources 1 and 2 at a predetermined cycle under the control of a control section 17 described later.
【0033】5は、例えば指等の被測定部位に装着する
円筒状のカフで、被測定部位に空気圧等による外圧を付
加する。内壁5aは、例えばシリコンゴム等の弾性薄膜
により形成され被測定部位に密着するようになってい
る。このカフ5は、上述したように、光源1、2及び受
光素子3からなる光センサ部を具えている。Reference numeral 5 denotes a cylindrical cuff to be attached to a measurement site such as a finger, which applies external pressure such as air pressure to the measurement site. The inner wall 5a is formed of, for example, an elastic thin film of silicon rubber or the like, and is in close contact with the measurement site. As described above, the cuff 5 includes the optical sensor section including the light sources 1 and 2 and the light receiving element 3.
【0034】6はカフ5にパイプTu に空気を送り込む
エアポンプで、例えば調整弁等から成るカフ圧コントロ
ーラ7によりカフに付加する圧力が調整される。Reference numeral 6 is an air pump for sending air into the pipe Tu to the cuff 5, and the pressure applied to the cuff is adjusted by a cuff pressure controller 7 including, for example, an adjusting valve.
【0035】9は、アンプ8により増幅された受光素子
3の光量信号より容積信号を求める容積信号検出部で、
以下のように構成される。Reference numeral 9 denotes a volume signal detector for obtaining a volume signal from the light amount signal of the light receiving element 3 amplified by the amplifier 8.
It is configured as follows.
【0036】10及び11はサンプルホールド回路で、
後述する制御部17より出力される光源1及び2に夫々
同期した切換信号SW1 及びSW2 によってアンプ8の
出力信号をサンプリングしてホールドする。従って、サ
ンプリングホールド回路10及び11からは、光源1及
び2の光量信号が、被測定部における血管の容積に対応
した容積信号Sv1及びSv2として夫々出力される。容積
信号の分離は、光源1及び2が交互に駆動され、それに
同期して切換信号SW1及びSW2をサンプリン信号として
印加することにより成される。Reference numerals 10 and 11 are sample-hold circuits.
The output signal of the amplifier 8 is sampled and held by the switching signals SW1 and SW2 output from the control unit 17 which will be described later and synchronized with the light sources 1 and 2, respectively. Therefore, the light quantity signals of the light sources 1 and 2 are output from the sampling and holding circuits 10 and 11 as volume signals S v1 and S v2 corresponding to the volume of the blood vessel in the measured portion, respectively. The volume signals are separated by alternately driving the light sources 1 and 2 and applying the switching signals SW1 and SW2 as sample signals in synchronization with the driving.
【0037】12及び13は、サンプルホールド回路1
0及び11から出力される夫々の波長における容積信号
Sv1及びSv2を増幅する例えば直流増幅器であり、制御
部17から出力されるオフセット電圧V1 及びV2 によ
り出力電圧の直流成分が任意に増減出来るようになって
いる。この場合、容積信号Sv1及びSv2の振幅が予め設
定されたA−D変換器14(後述)の入力範囲を越える
と、オフセット電圧V1 及びV2 が変更され、容積信号
Sv1又はSv2の振幅が所定の入力範囲内に入るように制
御される。Reference numerals 12 and 13 denote the sample and hold circuit 1.
For example, it is a DC amplifier that amplifies the volume signals S v1 and S v2 at the respective wavelengths output from 0 and 11, and the DC component of the output voltage can be arbitrarily increased or decreased by the offset voltages V1 and V2 output from the control unit 17. It is like this. In this case, when the amplitudes of the volume signals S v1 and S v2 exceed the preset input range of the AD converter 14 (described later), the offset voltages V1 and V2 are changed and the volume signals S v1 or S v2 are changed. The amplitude is controlled so that it falls within a predetermined input range.
【0038】14はA―D変換器で、直流増幅器12及
び13で増幅された夫々の容積信号を入力し、デジタル
信号に変換して制御部17に出力する。Reference numeral 14 is an AD converter, which inputs the volume signals amplified by the DC amplifiers 12 and 13, converts them into digital signals, and outputs them to the control unit 17.
【0039】また、15はカフ5の圧力Pc を検出す
る、例えば圧力トランスデューサ等からなる圧力センサ
で、その出力信号はアンプ16により増幅され、カフ圧
信号としてA−D変換器14に供給される。Reference numeral 15 is a pressure sensor for detecting the pressure Pc of the cuff 5, which is composed of, for example, a pressure transducer, the output signal of which is amplified by an amplifier 16 and supplied to the A / D converter 14 as a cuff pressure signal. .
【0040】17は制御部で、例えばマイクロコンピュ
ータ構成とされ、入出力制御装置(I/O)18、CP
U19、ROM20、RAM21、CRT等の表示部2
2、インターフェース部23及びキーボード等の操作部
24より構成されている。Reference numeral 17 denotes a control unit, which has a microcomputer configuration, for example, and has an input / output control device (I / O) 18 and a CP.
Display unit 2 such as U19, ROM20, RAM21 and CRT
2, an interface section 23 and an operation section 24 such as a keyboard.
【0041】CPU19は装置全体の制御を行うと共
に、ROM20に予め格納されている処理プログラムに
基づき、容積信号検出部9で分離された容積信号Sv1及
びSv2より容積脈波信号Sg1及びSg2の検出を行い、血
圧(最高、平均、最低血圧)、瞬時脈拍数及び血液酸素
飽和度を演算する。The CPU 19 controls the entire apparatus, and based on a processing program stored in the ROM 20 in advance, the volume pulse wave signals S g1 and S g1 are obtained from the volume signals S v1 and S v2 separated by the volume signal detector 9. Detect g2 and calculate blood pressure (maximum, average, diastolic blood pressure), instantaneous pulse rate and blood oxygen saturation.
【0042】また、ROM20には、血液酸素飽和度の
測定時に必要な酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビン
の吸光係数により決定される定数及び容積脈波信号比に
対する血液酸素飽和度の対比表等が予め格納されてい
る。Further, the ROM 20 stores in advance a constant determined by the absorption coefficients of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin necessary for measuring blood oxygen saturation and a blood oxygen saturation comparison table for the volume pulse wave signal ratio. ing.
【0043】RAM21はCPU19により検出された
容積脈波信号、所要のカフ圧値、設定データ或は演算デ
ータ等を一時的に記憶保持する。表示部22は、求めら
れた血圧波形、血圧値或は血液酸素飽和度等のデータを
画面上に表示する。インターフェース部23は、他のモ
ニタや患者監視装置等に測定データを転送或はこれらの
装置よりデータの入力を行う。また、操作部24は種々
のデータ設定や機能設定等を行うものである。The RAM 21 temporarily stores and holds the volume pulse wave signal detected by the CPU 19, a required cuff pressure value, setting data or calculation data. The display unit 22 displays data such as the obtained blood pressure waveform, blood pressure value or blood oxygen saturation on the screen. The interface unit 23 transfers measurement data to other monitors or patient monitoring devices, or inputs data from these devices. The operation unit 24 is for performing various data settings and function settings.
【0044】次に図2〜図4のフローチャート及び図5
の波形図を参照しながら、上記構成の実施例の処理動作
について説明する。始めに血圧測定を行う場合について
説明する。この場合、前述した如く、血液の酸化還元反
応の影響を受けにくい波長を有する光源2に基づいて得
られる容積信号Sv2を用いている。Next, the flowcharts of FIGS. 2 to 4 and FIG.
The processing operation of the embodiment having the above-described configuration will be described with reference to the waveform diagram of FIG. First, the case of measuring blood pressure will be described. In this case, as described above, the volume signal S v2 obtained based on the light source 2 having a wavelength that is hardly affected by the redox reaction of blood is used.
【0045】電源を投入し、カフ5に被測定部位となる
例えば指を挿入する。制御部17はカフ圧コントローラ
7を介してエアポンプ6に駆動信号を供給して駆動し、
カフ圧Pc を予め設定した圧勾配で目標設定値(PCm
)まで図5Aに示す如く直線的に増加する(ステップ
S101 )。この場合、カフ圧Pc は圧力センサ15によ
り検出され制御部17のCPU19により常時監視され
ている。カフ圧Pc の上昇に伴い、サンプルホールド回
路11から出力される容積信号Sv2も図5Bに示す如く
次第に上昇する。更に、図5Cのように、容積信号Sv2
からCPU19で検出される容積脈波信号Sg2の振幅も
漸次大きくなる。The power is turned on, and a finger to be measured, such as a finger, is inserted into the cuff 5. The control unit 17 supplies a drive signal to the air pump 6 via the cuff pressure controller 7 to drive it.
The target value (PCm
) Linearly increases as shown in FIG. 5A (step S101). In this case, the cuff pressure Pc is detected by the pressure sensor 15 and is constantly monitored by the CPU 19 of the control unit 17. As the cuff pressure Pc increases, the volume signal S v2 output from the sample hold circuit 11 also gradually increases as shown in FIG. 5B. Further, as shown in FIG. 5C, the volume signal S v2
Therefore, the amplitude of the volume pulse wave signal S g2 detected by the CPU 19 also gradually increases.
【0046】制御部17は容積脈波信号Sg2の振幅が最
大になったか否か検出し(ステップS102 )、最大でな
い場合はこの処理を繰り返し、最大になった場合は次の
ステップS103 へ進。The control unit 17 detects whether or not the amplitude of the volume pulse wave signal S g2 has become maximum (step S102), and when it is not maximum, this processing is repeated, and when it has become maximum, the process proceeds to the next step S103. .
【0047】容積補償法においてはカフ圧Pc と血管内
圧とが等しくなると容積脈波信号の振幅が最大となるの
で、この時のカフ圧Pc をサーボ初期圧SPc として検
出すると共に容積信号Sv2の平均レベルを制御基準値ST
D として求める(ステップS103 )。これらサーボ初期
圧SPc 及び制御基準値STD をRAM21に記憶する。In the volume compensation method, when the cuff pressure Pc is equal to the intravascular pressure, the amplitude of the volume pulse wave signal becomes maximum. Therefore, the cuff pressure Pc at this time is detected as the servo initial pressure SPc and the volume signal S v2 is detected. Average reference level ST
It is obtained as D (step S103). The servo initial pressure SPc and the control reference value STD are stored in the RAM 21.
【0048】制御部17は、カフ圧Pc を更に増加させ
る制御信号をカフ圧コントローラ7に出力する。カフ圧
の増加に伴い容積脈波信号Sg2は次第に減少し、ついに
は0か或は非常に小さくなり、制御部17はこれを検出
する(ステップS104 )。0でない場合は0又は0に近
づくまでこの処理を繰り返し、容積脈波信号Sg2が0又
はほぼ0になった場合はステップS105 へ移行する。ス
テップS105 では、ステップS103 で検出したサーボ初
期圧SPc と等しくなるまで直線的に減圧させるように
制御する。The control unit 17 outputs a control signal for further increasing the cuff pressure Pc to the cuff pressure controller 7. The volume pulse wave signal S g2 gradually decreases as the cuff pressure increases, and finally becomes 0 or becomes very small, and the control unit 17 detects this (step S104). If it is not 0, this processing is repeated until it approaches 0 or 0. If the volume pulse wave signal S g2 becomes 0 or almost 0, the routine proceeds to step S105. In step S105, control is performed to linearly reduce the pressure until it becomes equal to the servo initial pressure SPc detected in step S103.
【0049】制御部17はカフ圧Pc がサーボ初期圧S
Pc と等しくなったら(ステップS106 )、容積信号検
出部9の直流増幅器12にオフセット電圧V2 を出力し
(ステップS107 )、容積信号Sv2の振幅が予め設定さ
れたA−D変換器14の入力範囲に入るように制御する
(ステップS108 )。The control unit 17 determines that the cuff pressure Pc is the servo initial pressure S.
When it becomes equal to Pc (step S106), the offset voltage V2 is output to the DC amplifier 12 of the volume signal detector 9 (step S107), and the input of the A / D converter 14 in which the amplitude of the volume signal Sv2 is preset. It is controlled so as to fall within the range (step S108).
【0050】ステップS109 において、制御部17はス
テップS103 で検出された制御基準値STD と容積信号S
v2との差分をとって差分信号△STを検出し、この差分信
号△STが0となるようにカフ圧コントローラ7に制御信
号をフィードバックする。制御部17は、容積脈波信号
Sg2の振幅が予め設定したレベル、例えばサーボ初期圧
SPc における容積脈波信号Sg2の振幅に対して−15
dB以下に減衰したか判定する(ステップS110 )。In step S109, the control section 17 determines the control reference value STD and the volume signal S detected in step S103.
The difference signal ΔST is detected by taking the difference from v2, and the control signal is fed back to the cuff pressure controller 7 so that the difference signal ΔST becomes zero. The control unit 17 sets the amplitude of the volume pulse wave signal S g2 to a preset level, eg, −15 with respect to the amplitude of the volume pulse wave signal S g2 at the servo initial pressure SPc.
It is determined whether or not the attenuation is below dB (step S110).
【0051】容積脈波信号Sg2が−15dB以下に減衰
したら、制御部17は上述の処理により得られた血圧曲
線から、カフ圧Pc の最大値を最高血圧、最小値を最低
血圧として求め(ステップS111 )、このデータをRA
M21に格納すると共に、表示部22に表示し、或はイ
ンターフェース部23より患者監視装置等に出力する。When the volume pulse wave signal S g2 is attenuated to -15 dB or less, the control unit 17 obtains the maximum value of the cuff pressure Pc as the maximum blood pressure and the minimum value as the minimum blood pressure from the blood pressure curve obtained by the above process ( Step S111), this data is RA
It is stored in M21 and displayed on the display unit 22 or output from the interface unit 23 to the patient monitoring device or the like.
【0052】また、制御部17は血圧曲線から連続血圧
測定中の1心拍分の時間面積を脈波間隔で除算した値を
平均血圧として求め(ステップS112 )、このデータを
RAM21に転送して格納すると共に、表示部22に表
示し或はインターフェース部23より患者監視装置等に
出力する。Further, the control unit 17 obtains a value obtained by dividing the time area of one heartbeat during continuous blood pressure measurement by the pulse wave interval from the blood pressure curve as the average blood pressure (step S112), and transfers this data to the RAM 21 for storage. At the same time, it is displayed on the display unit 22 or output from the interface unit 23 to a patient monitoring device or the like.
【0053】さらに、血圧曲線の、例えば最高血圧を示
すピーク点の間隔を計測し、例えば1分毎の単位時間に
換算して瞬時脈拍数を求める(ステップS113 )。Further, the interval between peak points indicating, for example, the systolic blood pressure of the blood pressure curve is measured, and converted into a unit time of, for example, one minute to obtain an instantaneous pulse rate (step S113).
【0054】瞬時脈拍数が求められたら、終了命令がな
されたか否か判定し(ステップS114 )、終了命令がな
された場合には血圧の測定を終了し、終了していない場
合にはステップS111 に戻り上記処理を繰り返す。When the instantaneous pulse rate is obtained, it is judged whether or not an end command has been issued (step S114). If the end command has been issued, the blood pressure measurement is ended, and if not ended, the process proceeds to step S111. Return The above process is repeated.
【0055】このようにして最高、最低、平均血圧値及
び瞬時脈拍数を連続して求めることが出来る。In this way, the maximum, minimum, average blood pressure value and instantaneous pulse rate can be continuously obtained.
【0056】尚、上述した血圧測定においては光源1の
光量信号は血圧測定には使用されないが、サンプルホー
ルド回路10、直流増幅器12、A−D変換器14及び
制御部17により、光源2の光量信号の処理動作時に光
源1の光量信号に対応する容積信号Sv1及び容積脈波信
号Sg1も同時に求められ、血圧酸素飽和度の測定に用い
られる。In the blood pressure measurement described above, the light amount signal of the light source 1 is not used for blood pressure measurement, but the light amount of the light source 2 is controlled by the sample hold circuit 10, the DC amplifier 12, the AD converter 14 and the controller 17. At the time of the signal processing operation, the volume signal S v1 and the volume pulse wave signal S g1 corresponding to the light amount signal of the light source 1 are also obtained at the same time and used for measuring the blood pressure oxygen saturation level.
【0057】次に血液酸素飽和度を測定する場合につい
て、図4のフローチャートを参照して説明する。この場
合、血圧測定時において検出された容積脈波信号Sg1及
びS g2を用いる。Next, when measuring blood oxygen saturation,
A description will be given with reference to the flowchart of FIG. This place
When the blood pressure is measured, the volume pulse wave signal S detectedg1Over
And S g2To use.
【0058】制御部17は測定モードが血圧測定モード
になっているか判定(ステップS201 )し、血圧測定モ
ードの場合は、容積脈波信号Sg1の所定時間当りの変化
分δSg1を算定する(ステップS202 )。同様に容積脈
波信号Sg2の所定時間当りの変化分δSg2を算定する
(ステップS203 )。The control unit 17 determines whether the measurement mode is the blood pressure measurement mode (step S201), and in the case of the blood pressure measurement mode, calculates the change δS g1 of the volume pulse wave signal S g1 per predetermined time ( Step S202). Similarly, the change δS g2 of the volume pulse wave signal S g2 per predetermined time is calculated (step S203).
【0059】制御部17は、ステップS202 及びステッ
プS203 で算定された夫々の容積脈波信号Sg1及びSg2
の所定時間当りの変化分δSg1及びδSg2の比(δSg1
/δSg2)、即ち吸光度比を求め、ROM20内に予め
格納されている血液酸素飽和度の対比表から、対応する
血液酸素飽和度を読み出して例えば表示部22の画面上
に表示する。あるいは、前述した式(3)より上記吸光
度比(δSg1/δSg2)と酸化ヘモグロビン及び還元ヘ
モグロビンの吸光係数より算定して血液酸素飽和度を求
める(ステップS204 )。The control unit 17 controls the volume pulse wave signals S g1 and S g2 calculated in step S202 and step S203, respectively.
Of the change δS g1 and δS g2 per predetermined time (δS g1
/ ΔS g2 ), that is, the absorbance ratio is obtained, and the corresponding blood oxygen saturation is read from the blood oxygen saturation comparison table stored in advance in the ROM 20 and displayed on, for example, the screen of the display unit 22. Alternatively, blood oxygen saturation is obtained by calculating from the above-mentioned formula (3) from the absorbance ratio (δS g1 / δS g2 ) and the absorption coefficients of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin (step S204).
【0060】血液酸素飽和度が算定されたら測定が終了
したか判定し(ステップS205 )、終了の場合は測定を
終了し、終了でない場合はステップS202 に戻り上記処
理を繰り返す。When the blood oxygen saturation is calculated, it is judged whether the measurement is completed (step S205). If the measurement is completed, the measurement is completed. If not completed, the process returns to step S202 to repeat the above process.
【0061】このように血圧測定時に検出された2つの
容積脈波信号を用いることにより、生体の同側部位で同
一センサにより血圧及び血液酸素飽和度を同時に連続し
て測定することが出来る。By using the two plethysmogram signals detected during the blood pressure measurement as described above, the blood pressure and the blood oxygen saturation level can be simultaneously and continuously measured by the same sensor at the same side of the living body.
【0062】尚、上述の実施例においては、血圧測定時
に処理プログラムにより容積脈波信号の制御基準値と差
分信号を求めるようにしたが、これはハードウェアで求
めることが出来る。In the above embodiment, the control reference value and the difference signal of the volume pulse wave signal are obtained by the processing program when measuring the blood pressure, but this can be obtained by hardware.
【0063】図7は斯かる他の実施例の要部を示すもの
で、前述の実施例と異なる点は、直流増幅器13の出力
側とカフ圧コントローラ7との間に位相補償器25を設
けた点である。他の部分は前述の実施例と同様であるた
め、重複説明を省略する。FIG. 7 shows an essential part of such another embodiment. The difference from the above-mentioned embodiment is that a phase compensator 25 is provided between the output side of the DC amplifier 13 and the cuff pressure controller 7. It is a point. The other parts are the same as those in the above-described embodiment, and thus the duplicated description will be omitted.
【0064】図7において、カフ圧Pc をサーボ初期圧
SPc に設定した後、カフ圧コントローラ7の制御信号
を制御部17からではなく、位相補償器25から入力す
るようにする。直流増幅器13は制御部17からのオフ
セット電圧に基づき直流成分を除去する作用もあるの
で、この場合、直流増幅器13により容積信号Sv2と制
御基準値STD の差分信号△STを求め、この差分信号△ST
を位相補償器25に出力すると共に、A−D変換器14
に出力する。In FIG. 7, after the cuff pressure Pc is set to the servo initial pressure SPc, the control signal of the cuff pressure controller 7 is input from the phase compensator 25 instead of the control unit 17. Since the DC amplifier 13 also has the function of removing the DC component based on the offset voltage from the control unit 17, in this case, the DC amplifier 13 obtains the difference signal ΔST between the volume signal S v2 and the control reference value STD, and this difference signal △ ST
Is output to the phase compensator 25, and the A-D converter 14
Output to.
【0065】位相補償器25は、差分信号△STの位相を
シフトしてカフ圧コントローラ7に供給し、差分信号△
STが0となるようにカフ圧をコントロールする。The phase compensator 25 shifts the phase of the differential signal ΔST and supplies it to the cuff pressure controller 7, and the differential signal ΔST
Control the cuff pressure so that ST becomes 0.
【0066】また、前述した実施例においては、空気圧
を利用した円筒状のカフを使用した場合について説明し
たが、図8に示す如く他の形状に構成することもでき
る。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the cylindrical cuff utilizing the air pressure is used has been described, but it is also possible to construct it in another shape as shown in FIG.
【0067】図8Aは円盤状としたもので、例えば2種
の一体に構成された光源1、2と、受光素子3を弾性薄
膜等の所定位置に配列したものである。FIG. 8A shows a disk-shaped configuration in which, for example, two types of light sources 1 and 2 integrally formed and a light receiving element 3 are arranged at predetermined positions such as an elastic thin film.
【0068】図8Bは平板状のカフを示し、光源1、2
及び受光素子3の構成は図8Aの例と同様である。FIG. 8B shows a plate-shaped cuff, which includes the light sources 1, 2
The configuration of the light receiving element 3 is the same as that of the example of FIG. 8A.
【0069】図8Cは小型の腕帯状としたカフで、光源
1、2及び受光素子3の配列は図8A及び図8Bの例と
同様に配列される。FIG. 8C is a small arm band-shaped cuff, and the light sources 1 and 2 and the light receiving element 3 are arranged in the same manner as in the example of FIGS. 8A and 8B.
【0070】これらのカフに配列された光源1、2並び
に受光素子3の配列は、被測定部の血管の透過光ではな
く、反射光を検出するように成っている。また、これら
カフを用いることにより、指のみならず、頭部の浅側頭
動脈、手首の橈骨動脈及び足背部の足背動脈等の血圧及
び血液酸素飽和度を測定することが出来る。The arrangement of the light sources 1 and 2 and the light receiving element 3 arranged in these cuffs is adapted to detect not the transmitted light of the blood vessel of the measured portion but the reflected light. By using these cuffs, blood pressure and blood oxygen saturation of not only the finger but also the superficial temporal artery of the head, the radial artery of the wrist, the dorsalis pedis artery of the foot can be measured.
【0071】また、本発明は上述の実施例に限ることな
く、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構
成が取り得ることは勿論である。Further, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
【0072】[0072]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来、非観血血圧測定の際、上腕をカフで圧迫するため血
流が停止もしくは著しく阻害され、同側の末梢部位での
血液酸素飽和度の測定を同時に行うことが不可能であっ
たが、血圧及び血液酸素飽和度が同側部位で同時に測定
できる。また、従来の血圧測定装置及び血液酸素飽和度
測定装置を用いた測定に比較して、夫々専用のセンサ及
び測定装置を必要とせず、一組のセンサにより血圧及び
血液酸素飽和度を同時に測定することが出来るので、被
測定者の負担が緩和されると共に、装置コストも軽減で
きる利点を有する。As described above, according to the present invention, in the conventional non-invasive blood pressure measurement, the blood pressure is stopped or markedly inhibited because the upper arm is compressed by the cuff, and blood in the peripheral region on the same side is stopped. It was impossible to measure oxygen saturation at the same time, but blood pressure and blood oxygen saturation can be measured at the same side at the same time. Further, compared to the conventional measurement using a blood pressure measuring device and a blood oxygen saturation measuring device, the blood pressure and the blood oxygen saturation are simultaneously measured by one set of sensors without the need for dedicated sensors and measuring devices, respectively. Therefore, it is possible to reduce the burden on the person to be measured and also reduce the device cost.
【図1】本発明の非観血血圧及び血液酸素飽和度同時連
続測定装置の一実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a simultaneous non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation simultaneous measurement apparatus of the present invention.
【図2】本発明の実施例における血圧測定の処理動作の
一部を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a part of processing operation of blood pressure measurement in the embodiment of the present invention.
【図3】図2に続くフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart following FIG.
【図4】本発明の実施例における血液酸素飽和度測定の
処理動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a processing operation of blood oxygen saturation measurement according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例におけるカフ圧、容積及び容積
脈波信号の関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship among a cuff pressure, a volume and a volume pulse wave signal in the embodiment of the present invention.
【図6】血液酸素飽和度の測定原理を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the measurement principle of blood oxygen saturation.
【図7】本発明の他の実施例の要部を示すブロック図で
ある。FIG. 7 is a block diagram showing a main part of another embodiment of the present invention.
【図8】本発明に使用するカフの他の構成を示す概略図
である。FIG. 8 is a schematic view showing another configuration of the cuff used in the present invention.
1、2 光源 3 受光素子 5 カフ 7 カフ圧コントローラ 9 容積信号検出部 17 圧力センサ 19 制御部 Sv1、Sv2 容積信号1, 2 Light source 3 Light receiving element 5 Cuff 7 Cuff pressure controller 9 Volume signal detector 17 Pressure sensor 19 Controller S v1 , S v2 Volume signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 A61B 10/00 E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display area A61B 10/00 E
Claims (2)
源と、この光源から生体の被測定部位の透過光又は反射
光を検出する受光素子を具える光センサ手段と、 この光センサ手段を具えるカフと、 このカフに加える圧力を制御するカフ圧制御手段と、 上記光センサ手段により検出された光量信号から夫々の
上記波長の容積信号を分離する容積信号検出手段と、 上記カフ圧を検出する圧力検出手段と、 一方の上記容積信号の脈動成分と上記カフ圧に基づいて
血圧値を求めると共に、夫々の上記容積信号の脈動成分
から抽出された容積脈波信号より血液酸素飽和度を求め
る制御手段と、を具えることを特徴とする非観血血圧及
び血液酸素飽和度同時連続測定装置。1. An optical sensor means comprising a plurality of light sources for generating light having different wavelengths, and a light receiving element for detecting transmitted light or reflected light of a measurement site of a living body from the light sources, and the optical sensor means. A cuff provided, a cuff pressure control means for controlling a pressure applied to the cuff, a volume signal detecting means for separating a volume signal of each wavelength from a light amount signal detected by the optical sensor means, and the cuff pressure A pressure detecting means for detecting the blood pressure value based on the pulsating component of the volume signal and the cuff pressure on the one hand, and the blood oxygen saturation level from the pulsating pulse wave signal extracted from the pulsating component of each of the volume signals. A non-invasive blood pressure and blood oxygen saturation simultaneous simultaneous measuring device, characterized by comprising:
ボ誤差として検出される容積脈波信号を用いて血液酸素
飽和度を求めることを特徴とする請求項1記載の非観血
血圧及び血液酸素飽和度同時連続測定装置。2. The non-invasive blood pressure and blood according to claim 1, wherein the blood oxygen saturation level is obtained by using a volume pulse wave signal detected as a servo error during continuous blood pressure measurement based on the volume compensation method. Simultaneous continuous measurement system of oxygen saturation.
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