JP7645563B2 - Biological information measuring device - Google Patents
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Description
動物、家畜、を含む生物個体ごとの生体情報を検知する生体情報の測定装置に関する。特に、犬や猫のペットをはじめとする哺乳類の飼育動物を対象生物個体として含む。 This relates to a biometric information measuring device that detects the biometric information of individual living organisms, including animals and livestock. In particular, it includes domesticated mammals such as pet dogs and cats as target living organisms.
従来の近赤外線脳酸素モニターは、手術中のモニタリング用として使用されることが主となっている。具体的な使用方法は頭部の皮膚上にセンサを張り付け、センサ直下約2~3cmの部位の組織酸素飽和度を非侵襲的(経皮的)に評価する。心臓血管麻酔における近赤外線脳酸素モニターの使用指針では、『近赤外線分光法を用いた脳酸素モニター(近赤外線脳酸素モニター)は連続的かつ非侵襲的に脳内の酸素需給バランスが予測可能なため、心臓血管手術において頻用されている。脳低灌流を早期に発見し対応することで予防可能な脳障害を軽減することが可能と考えられる』と記載されている。 Conventional near-infrared cerebral oxygen monitors are primarily used for monitoring during surgery. Specifically, a sensor is attached to the skin of the head, and tissue oxygen saturation is non-invasively (percutaneously) evaluated at a location approximately 2-3 cm directly below the sensor. The guidelines for using near-infrared cerebral oxygen monitors in cardiovascular anesthesia state that "cerebral oxygen monitors using near-infrared spectroscopy (near-infrared cerebral oxygen monitors) are frequently used in cardiovascular surgery because they can continuously and non-invasively predict the balance of oxygen supply and demand in the brain. It is believed that early detection and treatment of cerebral hypoperfusion can reduce preventable brain damage."
しかしながら、健常成人の脳の組織酸素飽和度の正常値は 58%~82%、または70%±10%とされており、絶対値の正常範囲が広い。なぜ絶対値の正常範囲が広く設定されているかというと、被測定者の個人差による影響があるためである。具体的には、個人の頭蓋骨の厚さ、髄液等の体液の量、皮下の血流に個人差があり、被測定者によって測定誤差が生じるとされている。 However, the normal value for brain tissue oxygen saturation in healthy adults is said to be 58% to 82%, or 70% ± 10%, and the normal range for absolute values is wide. The reason why the normal range for absolute values is set wide is because of the influence of individual differences in the person being measured. Specifically, there are individual differences in the thickness of the skull, the amount of bodily fluids such as cerebrospinal fluid, and subcutaneous blood flow, and it is said that measurement errors occur depending on the person being measured.
例えば特許文献1に記載されるような、従来の頭部の皮膚上にセンサを張り付けることで測定する近赤外線脳酸素モニターにおいて、測定値は相対値として評価され、手術中の時間経過とともに、同一条件、同一患者の数値が何パーセント低下または上昇したかで評価を行う。そのため、測定した値を絶対値として測定値自体を評価するか、或いは測定値の正常・異常を判断することは困難であった。
For example, in a conventional near-infrared cerebral oxygen monitor that measures by attaching a sensor to the skin of the head, as described in
また、被測定者の個人差による影響により、センサの貼付け位置が前回と若干異なる場合や、貼付け方が異なる場合、患者さんの姿勢が異なる場合や測定者によっても測定値が変動するため、測定誤差が生じて測定値の再現性が悪い、という課題があった。 In addition, due to the influence of individual differences in the person being measured, if the sensor is attached in a slightly different position from the previous time, if the sensor is attached in a different way, if the patient's posture is different, or if the measurement value varies depending on the person measuring, there are issues with measurement errors occurring and the measurements being difficult to reproducible.
そこで本発明では、測定した値を絶対値として測定値自体を評価するか、或いは測定値の正常・異常を判断することが可能であり、また測定条件や測定対象ないし測定者によっても測定値が変動しにくく測定値の再現性を確保できる生体情報測定装置を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a biometric information measuring device that can evaluate the measured value itself as an absolute value, or determine whether the measured value is normal or abnormal, and that can ensure reproducibility of the measured value without causing fluctuation in the measured value depending on the measurement conditions, the subject being measured, or the person measuring it.
上記課題を解決すべく以下の手段を講じている。なお、以下の構成名称に続けて記載する数字又は数字とアルファベットの文字列は図面における構成を理解するために便宜的に示す符号であり、それ自体に意味又は限定する意図を含むものではない。 The following measures have been taken to solve the above problems. Note that the numbers or character strings of numbers and letters following the names of the following components are symbols shown for the convenience of understanding the components in the drawings, and are not intended to have any meaning or limitation in themselves.
[1](直腸密着状態の判別による誤検出排除)
対象動物の直腸に挿入して測定する棒状のフレキシブルシャフト1からなる測定部(パルスオキシメーター)と、測定部の測定によって得られたデータを演算処理する処理部と、処理部による演算データを信号出力する出力部と、を備えた測定装置であって、
前記測定部は、フレキシブルシャフトの特定の周方向に、直腸内壁に接触検知する、直腸内壁の血流成分をターゲットとした光学センサ(反射型パルスオキシセンサ)110Sと温度センサ110Tとからなる接触型センサ群を、互いに共通する特定の周方向(軸方向面視において、軸周りの特定の位相方向)を向くように軸方向に並べて備え、
前記処理部は、各センサの検出値(拍動ピークの特定の可否、ピーク値が所定の閾値範囲内にあるかどうか、心電図波形と同期すべき一定リズムになっているか、温度センサの検出値が正常値かどうか)によって異常測定状態の有無を判別し、この判別結果を各センサの検出値と共に、前記演算データとして、前記出力部に信号出力し、出力部にて音、光、画像または文字または色の表示または変化、振動などにより出力させることを特徴とする。
[1] (Elimination of false positives by determining rectal adhesion state)
A measuring device comprising: a measuring unit (pulse oximeter) having a rod-shaped
The measurement unit includes a contact-type sensor group including an optical sensor (reflective pulse oximeter) 110S and a
The processing unit determines whether or not there is an abnormal measurement state based on the detection values of each sensor (whether a pulse peak can be identified, whether the peak value is within a predetermined threshold range, whether there is a constant rhythm that should be synchronized with the electrocardiogram waveform, and whether the detection value of the temperature sensor is a normal value), and outputs this determination result together with the detection values of each sensor as the calculation data, as a signal to the output unit, which then outputs it in the form of sound, light, image or text or color display or change, vibration, etc.
なお、フレキシブルシャフトと出力部とは一体構造又は連結構造によって物理的に接続された形態でもよいし、或いは、フレキシブルシャフトと出力部とが非接続状態であって有線又は無線接続によって検出値ないし出力信号を受信するものでもよい。後述の実施例1、2はフレキシブルシャフトと、表示部を有した出力部とが一体構成されて表示部の筐体が挿入時の操作ハンドルの役割を果たしている。一方、後述の実施例3(図10、図11)はフレキシブルシャフトと、表示部を有した出力部とがコード状の伝送線28を介したコードのコネクタ構造28cによって連結構成される。
The flexible shaft and the output unit may be physically connected by an integral or coupled structure, or the flexible shaft and the output unit may be in a non-connected state and receive the detection value or output signal by a wired or wireless connection. In Examples 1 and 2 described below, the flexible shaft and the output unit having a display unit are integrally configured, and the housing of the display unit serves as an operating handle during insertion. On the other hand, in Example 3 (Figs. 10 and 11) described below, the flexible shaft and the output unit having a display unit are connected by a cord connector structure 28c via a cord-
また、各センサを同じ向きに並べて軸方向に配置することで、腸壁の挿入方向の連続面の温度、血流を測ることができ、各センサの測定値の相関性が確保されることで、異常測定状態の判別の精度を確保することができる。 In addition, by arranging each sensor in the same direction in the axial direction, it is possible to measure the temperature and blood flow of a continuous surface in the insertion direction of the intestinal wall, and by ensuring the correlation of the measurement values of each sensor, it is possible to ensure the accuracy of identifying abnormal measurement conditions.
[2]前記フレキシブルシャフトと有線又は無線接続された報知部をさらに(一体構造または別構造体として)具備し、
前記報知部は、前記出力部によって信号出力された演算データを、有線又は無線接続によって受信し、前記センサ検出値を表示するとともに、異常測定状態の判別結果を音、光、又は表示による報知手段で報知することを特徴とする。
[2] Further comprising an alarm unit (as an integral structure or a separate structure) connected to the flexible shaft by wire or wirelessly;
The notification unit receives the calculated data output as a signal by the output unit via a wired or wireless connection, displays the sensor detection value, and notifies the result of the abnormal measurement state determination by notification means using sound, light, or display.
異常測定状態を(別端末の報知装置/一体型ディスプレイに)報知する報知(表示または音)部にて報知する。異常測定状態を音、光、又は表示による報知手段で報知することで、誤ったデータ認識を防ぐとともに、フレキシブルシャフトの挿入作業者に測定状態の調整を促すことができる。 An abnormal measurement state is notified by the notification (display or sound) unit that notifies (to a separate terminal notification device/integrated display). By notifying an abnormal measurement state by sound, light, or display, erroneous data recognition can be prevented and the flexible shaft insertion operator can be prompted to adjust the measurement state.
なお図1~6に開示する実施例では、フレキシブルシャフトと一体型の表示部兼操作部を備えた報知部を備える。ほかに、フレキシブルシャフトに処理部、出力部、データ送信部を内蔵し、対応する受信部を内蔵した報知部と、表示部とを備えたものでもよい。また、フレキシブルシャフトにデータ送信部を内蔵し、処理部、出力部、報知部をシャフトとは別に備えたものでもよい。 In the embodiment disclosed in Figures 1 to 6, the flexible shaft is provided with an alarm unit having an integrated display and operation unit. Alternatively, the flexible shaft may have a built-in processing unit, output unit, and data transmission unit, and may be provided with an alarm unit having a built-in corresponding receiving unit, and a display unit. Alternatively, the flexible shaft may have a built-in data transmission unit, and may have a processing unit, output unit, and alarm unit separate from the shaft.
(接触型センサ群)
フレキシブルシャフトの側面には、接触型センサ群を同じ周方向すなわち特定の側方向を向くように、軸方向に並べて配置している。実施例では光学センサ110S、温度センサ110Sの組み合わせからなるが、さらに圧力センサを組み合わせてもよい。相関性があると考えられる各センサの測定値に基づき、異常測定状態にあるかどうかを総合判定する。
(Contact type sensors)
On the side of the flexible shaft, a group of contact-type sensors are arranged in the axial direction so that they face the same circumferential direction, i.e., a specific lateral direction. In this embodiment, the sensors are a combination of an
[3](測定と評価)※SPO2センサ←SPO2
直腸内組織の微小血管の酸素飽和度又は組織酸素飽和度を断続的又は連続的に所定時間に亘って測定する連断続測定機能を有し、タイムコードと共に測定値を保存することで、SPO2検知値が一定変動パターンの所定の閾値範囲内に収まるかどうかを判別して、体動や姿勢変更による波形の乱れを判別することを特徴とする。
[3] (Measurement and Evaluation) *SPO2 sensor ← SPO2
The device has an intermittent measurement function that measures the oxygen saturation of the microvessels or tissue oxygen saturation of the rectal tissue intermittently or continuously over a specified period of time, and by storing the measurement value together with a time code, it is possible to determine whether the detected SPO2 value falls within a specified threshold range of a certain fluctuation pattern and to determine whether there is any disturbance in the waveform due to body movement or changes in posture.
(連断続測定機能)
ここで連断続測定機能とは、酸素飽和度又は組織酸素飽和度を断続的又は連続的に所定時間に亘って測定する機能要素であって、例えば後述の実施例のように、直腸内壁の血流成分をターゲットとした光学センサ(例えば、反射型パルスオキシセンサ)110Sが該当する。後述の実施例では、血液中の酸素飽和度を測定する光学センサ110Sたる反射型光学センサをフレキシブルシャフト1の先端付近の測定面に設けており、この反射型光学センサによって、直腸内壁の血流の酸素飽和度を連続的に所定時間に亘って測定する。
(Continuous and intermittent measurement function)
Here, the intermittent measurement function is a functional element that measures oxygen saturation or tissue oxygen saturation intermittently or continuously for a predetermined period of time, and corresponds to an optical sensor (e.g., a reflective pulse oxisensor) 110S that targets the blood flow components on the inner wall of the rectum, as in the embodiment described below. In the embodiment described below, a reflective optical sensor that is the
但し、光学センサで測定箇所の動脈中の組織酸素飽和度(静脈血も含めた値)を測定するものも含まれる。前記「酸素飽和度又は組織酸素飽和度を測定する機能要素」には、酸素飽和度の測定に基づいて対象生体物の所定部位の組織酸素飽和度を推定演算するもの、もしくは組織酸素飽和度の測定に基づいて対象生体物の所定部位の酸素飽和度を推定演算するもの、の両方が含まれる。実施例では測定箇所(直腸)の酸素飽和度を出力するが、腸又は脳の組織酸素飽和度を推定演算して出力するもの、或いはこれらを切り替えて出力するものでもよい。この場合、直腸内組織の微小血管の酸素飽和度に基づいて組織酸素飽和度を断続的又は連続的に所定時間に亘って測定する連断続測定機能、といえる。 However, it also includes a function that uses an optical sensor to measure tissue oxygen saturation (including venous blood) in the artery at the measurement location. The "functional element that measures oxygen saturation or tissue oxygen saturation" includes both a function that estimates and calculates tissue oxygen saturation at a specific location of the target living body based on oxygen saturation measurement, and a function that estimates and calculates oxygen saturation at a specific location of the target living body based on tissue oxygen saturation measurement. In the embodiment, the oxygen saturation at the measurement location (rectum) is output, but it may also be a function that estimates and calculates tissue oxygen saturation of the intestine or brain and outputs it, or a function that switches between these. In this case, it can be said to be a continuous intermittent measurement function that measures tissue oxygen saturation intermittently or continuously for a specific period of time based on the oxygen saturation of the microvessels in the rectal tissue.
(TMP測定とSPO2測定の同時測定による複合判別)
接触温度測定によって、一定温度状態にあるかどうかを判別する。直腸温度が一定状態かどうかによってSPO2測定の適正性を判別でき、その他疾患の有無、肺機能の異常も検出することができる。また、HR,TMPのみの変動によって心機能の評価を行うことができる。例えば、拍動ピークの特定の可否、ピーク値が所定の閾値範囲内にあるかどうか、心拍が一定リズムになっているかによって、心機能や肺機能の異常を検出することができる。
(Composite discrimination by simultaneous measurement of TMP and SPO2)
Contact temperature measurement determines whether the temperature is constant. The appropriateness of SPO2 measurement can be determined by whether the rectal temperature is constant, and other diseases and abnormalities in lung function can also be detected. Cardiac function can also be evaluated by fluctuations in HR and TMP only. For example, abnormalities in cardiac function and lung function can be detected by whether a pulsation peak can be identified, whether the peak value is within a predetermined threshold range, and whether the heartbeat has a constant rhythm.
[4](測定面11F)
フレキシブルシャフトの特定の周方向に平面又は緩曲面で形成した平坦な測定面11Fに、直腸内壁の血流成分をターゲットとした光学センサ110Sと温度センサ110Tとを軸方向に並べて備えたことを特徴とする。
[4] (
The flexible shaft is characterized in that a
平面又は緩曲面で形成した測定面11Fを腸壁に安定して接触させることができる。また、測定面11F上に軸方向に並べることで密着面のSPO2及び温度を正確に測定できる。なお実施例の符号110Tが温度センサ、110Sが光学センサであるが、順を逆にした配置例、或いは、軸方向に直交したいわゆる横並びに並べた配置例もあり得る。
The
[5](シャフト断面形状を限定・アタッチメントを限定)
凸状の回転体ないし長球体の頭部111を先部に有すると共に、光学センサ110S,温度センサ110Tからなる接触型センサ群を側部に内蔵した先端膨らみ部11と、棒状に伸長するシャフト部12とが、アタッチメント構造121、122によって当接接合し、又は取り外し可能に組み合わされることを特徴とする。
シャフト部12の軸先に先端膨らみ部11を設けた形状にし、かつ、先端膨らみ部11の先部を弾頭型頭部にすることで、直腸壁を傷つけずにスムーズに挿入できる。また先端膨らみ部11によって、腸の収斂を促し、腸壁への密着性が向上する。
[5] (Limit shaft cross-sectional shape and attachments)
The device is characterized in that the
The tip of the
上記のほか、以下の態様に使用することができる。 In addition to the above, it can be used in the following ways:
[6]測定結果の記録プログラム 検査用アプリ(測定結果を飼い主と共有する)の態様(図6、7)
飼い主用アプリから飼い主情報(ペットの個体データ、特徴)を入力、医療用アプリから測定データと検査記録を入力、サーバーを通じて各情報を各アプリから相互にアクセス可能としたシステムであって、データ推移、時刻の記録による統計値(当該動物の平均値、平常時データ挙動)の表示、電子カルテとの紐づけによる検索と出力が可能なことを特徴とする。検査データの情報共有が可能となる。(モニタリング情報として利用することもできる。なお、ほかの測定装置(超音波画像装置、血液検査装置)、写真とのデータ連動システムにすることも可能である。)
[6] Measurement result recording program Testing application (sharing measurement results with owners) (Figs. 6 and 7)
The system allows owner information (pet's individual data and characteristics) to be entered from the owner app, measurement data and test records to be entered from the medical app, and each piece of information to be accessed from each app via the server. It is characterized by the ability to display data trends and time-recorded statistics (average values for the animal, normal data behavior), and search and output by linking with electronic medical records. Test data can be shared. (It can also be used as monitoring information. It is also possible to create a system that links data with other measuring devices (ultrasound imaging devices, blood testing devices) and photographs.)
[7]属性データとの連動態様(図6)システム
対象動物の属性データ、個別データなどのパーソナルデータPDの入力によって、正常値の範囲を判別するための閾値を自動設定することもできる。また対象動物の過去又は現在の病歴や持病、怪我や手術歴などの治療データ、去勢データ、といった医療データMDの入力によって、正常値の範囲を判別するための閾値を自動設定することもできる。図6に示すシステムではこれらの各データを取得データの蓄積データと共にサーバー4に保管し、各端末の処理部(5、28)にてデータを総合管理して表示させるようにしている。
[7] System linked with attribute data (Fig. 6) By inputting personal data PD such as attribute data and individual data of the target animal, a threshold value for determining the range of normal values can be automatically set. In addition, by inputting medical data MD such as the target animal's past or present medical history, chronic illnesses, injury and surgery history, and castration data, a threshold value for determining the range of normal values can be automatically set. In the system shown in Fig. 6, each of these data is stored in the server 4 together with the accumulated data of the acquired data, and the data is comprehensively managed and displayed in the processing unit (5, 28) of each terminal.
[8](入院、来院情報)
前記システムにおいては、医療データとして、対象個体の所定の症状に対する入院情報ないし病院或いは施設への来院情報を設定するステップをさらに具備し、
入院時ないし来院時のデータ、及び、自宅時のデータに区別して出力し、また、他の属性グループの値との数値比較によるアラート検出するものとしてもよい(図6)。
[8] (Hospitalization and visit information)
The system further includes a step of setting, as medical data, hospitalization information or visit information to a hospital or facility for a predetermined symptom of the subject individual,
Data may be output separately for data at the time of admission or visit to the hospital and data at home, and alerts may be detected by comparing the values with those of other attribute groups (Figure 6).
(統計データとの比較)
正常な測定データのみを記録し、
臨時で検査測定する腸内挿入検査装置(パルスオキシメーター)を、前回以前の測定データ(または同種の動物のデータ)を蓄積して、蓄積されたデータの統計処理システムと併用し、
腸内挿入検査装置(パルスオキシメーター)によって少なくとも脈拍数、直腸温度を測定し、統計データと比較して推定直腸温度の算出処理又は脈拍数の誤差確認に用いてもよい。
(Comparison with statistical data)
Only normal measurement data is recorded.
The device used for temporary testing (pulse oximeter) is inserted into the intestine to store previous measurement data (or data from animals of the same species), and is used in conjunction with a statistical processing system for the stored data.
At least the pulse rate and rectal temperature may be measured using an intraenteral insertion examination device (pulse oximeter) and compared with statistical data for use in the calculation process of an estimated rectal temperature or for checking an error in the pulse rate.
上記手段によって、特定個体の測定状態をアラートするための報知手段を講じることで、測定した値を絶対値として測定値自体を評価するか、或いは測定値の正常・異常を判断することが可能となった。また、測定条件や測定対象ないし測定者によっても測定値が変動しにくく測定値の再現性を確保できる生体情報測定装置を提供することが可能となった。 By providing a notification means for alerting the measurement status of a specific individual, the above-mentioned means make it possible to evaluate the measured value as an absolute value, or to determine whether the measured value is normal or abnormal. It is also possible to provide a biometric information measuring device that is less likely to fluctuate depending on the measurement conditions, the subject being measured, or the person measuring, and ensures the reproducibility of the measured value.
以下、本発明を実施するための形態例について、実施例として示す各図とともに説明する。 Below, examples of how to implement the present invention are described with reference to the figures shown as examples.
(装置構成)
本発明の生体情報測定装置は、対象動物の直腸に挿入して測定する棒状のフレキシブルシャフト1からなる測定部(パルスオキシメーター)と、測定部の測定によって得られたデータを演算処理する処理部2と、処理部による演算データを信号出力する出力部(処理部2に内蔵)と、を備えた測定装置である(図1)。
(Device configuration)
The bioinformation measuring device of the present invention is a measuring device equipped with a measuring unit (pulse oximeter) consisting of a rod-shaped
(測定部(フレキシブルシャフト1からなるパルスオキシメーター))
測定部は、対象動物の直腸に挿入可能な、棒状のフレキシブルシャフト1からなる。フレキシブルシャフトの特定の同じ周方向には、直腸内壁に接触検知する(直腸内壁の血流成分をターゲットとした)光学センサ(反射型パルスオキシセンサ)110Sと温度センサ110Tとが、互いに共通する特定の周方向を向くように軸方向に並べて備えられる(図1a)。ここで、互いに共通する特定の周方向とは、図1dのような軸方向面視において、軸周りの特定の位相方向(図1dにおいて符号31の引き出し線の方向)をいう。
(Measurement unit (pulse oximeter consisting of flexible shaft 1))
The measuring section is made of a rod-shaped
(フレキシブルシャフト1)
フレキシブルシャフト1は凸状の回転体ないし長球体の頭部111を先部に有すると共に、接触型センサ群を側部に内蔵した先端膨らみ部11と、棒状に伸長するシャフト部12とが、軸方向に連なって一体的に構成される(図1,2,5,6等)。フレキシブルシャフトの中心部の一部区間には弾性変形可能な軸棒100Aが内蔵される。
(Flexible Shaft 1)
The
弾性変形可能なフレキシブル性を有したシャフト部12の軸先に先端膨らみ部11を設けた、先膨らみ状の棒状形状にし、かつ、先端膨らみ部11の先部を弾頭型頭部にしている。先端膨らみ部は、図2にハッチングで示すように、軸断面形状が部分円形、具体的には、所定の直径の上部三分の一範囲をその直径と垂直にカットした、略三分の二円形からなる。また、断面円形の中心部には軸棒100Aが内蔵され、軸棒100Aに沿って測定部の各センサによる測定信号の伝送線が固定され、各センサから処理部まで有線接続される。先端膨らみ部の先部は、先端に向かって丸く窄まった、凸状の回転体ないし長球体、例えばレッドラウンドノーズの弾頭型頭部様の形状からなる(図1等)。
The tip of the elastically deformable
(アタッチメント構造)
図3に示す実施例では先端膨らみ部11の基部とシャフト部12の先部にそれぞれ、互いに対応するアタッチメント構造121、アタッチメント構造122が設けられ、一方のアタッチメント構造121と他方のアタッチメント構造122の端面同士を当接させ、一方のアタッチメント構造121の係止突起121C、他方のアタッチメント構造122の係止溝122Dとを係止させるように一方向に回転させることで、アタッチメント構造同士が当接接合して組み合わせ状態となる。この組み合わせ状態は、特定方向に相互回転させることで取り外し可能である(図3)。
(Attachment structure)
In the embodiment shown in Figure 3, a
(カバー部3)
実施例ではさらに、アタッチメント構造全体から他方のアタッチメント構造122に接続された処理部2の一部までを一体的に覆うカバー部3が設けられる。カバー部3は、シャフト部12を内部に挿通可能な筒体31と、処理部2の直方体の先部に嵌め込み可能な枠体32とが連接して一体的に成形されたEVA樹脂などの弾性変形可能な樹脂成形体からなる。
(Cover part 3)
In the embodiment, a
(接触型センサ群)
フレキシブルシャフトの先端膨らみ部11には、特定の周方向に平面又は緩曲面で形成すると共に、当該面の周囲をアール状の縁取り部に成形した平坦な測定面11Fを設け、そしてこの平坦な測定面11Fに、直腸内壁の血流成分をターゲットとした光学センサ110Sと温度センサ110Tからなる「接触型センサ群」を、同じ周方向すなわち特定の側方向を向くように、軸方向に並べて配置している。実施例では光学センサ110S、温度センサ110Sの組み合わせからなるが、さらに圧力センサを組み合わせてもよい。相関性があると考えられる各センサの測定値に基づき、異常測定状態にあるかどうかを総合判定する。
(Contact type sensors)
The
平面又は緩曲面で形成した測定面11Fと、その周囲のアール状の縁取り部によって、測定面を腸壁に安定して接触させることができる。また、測定面11F上に軸方向に並べることで密着面のSPO2温度を正確に測定できる。
The
なお実施例の符号110Tが温度計、110Sが光学センサであるが、順を逆にした配置例、或いは、軸方向に直交したいわゆる横並びに並べた配置例もあり得る。
In the embodiment,
(光学センサ110S)
光学センサ110Sとしては、反射型又は透過型いずれかの光学センサを使用することができる。これは光の透過率/反射率の違いを利用して、複数の波長の発光を受光センサで受光し、反射光/透過光の光強度と波長を測定することで、センサに接している直腸内壁の動脈、静脈の各血流の反射信号の光の透過率を比較測定するものである。実施例では反射型パルスオキシセンサを用いており、光学センサによって動脈血か静脈血かを判別するとともに、動脈血の酸素飽和度を測定する原理によって心電図波形を取得する。
(
The
(異常測定状態の検知)
異常測定状態の検知(異常状態の有無の判別)とは、直腸への密着状態異常(便などの光干渉、または腸壁への密着力の大きさが正常測定の範囲内にあるかどうか)、或いは、不意の体動発生による測定異常(体動によって測定できない状態かどうか)を判別する。
(Detection of abnormal measurement state)
Detection of an abnormal measurement state (determining whether or not an abnormal state exists) means determining whether there is an abnormality in the state of adhesion to the rectum (whether optical interference from stool, etc., or the degree of adhesion to the intestinal wall is within the range of normal measurement) or an abnormality in measurement due to sudden body movement (whether measurement is impossible due to body movement).
検出値(拍動ピークの特定の可否(値がとれない)、ピーク値が所定の閾値範囲内にあるかどうか、心拍と同期すべき一定リズムになっているか(急激な上下降による値の単位時間変動))を判別する。例えば、接触不良による脈拍のアンダーカウント(低い値による測定不能状態)、必要以上の体動による値の異常、時間変化による測定値の不連続性(ダブルカウントによる、心拍数の急激な異常値)が挙げられる。例えば、1秒前後の単位時間変化(変動量)が通常時の2倍以上であることは明らかな異常の単位時間変化量である。 The detected value (whether the pulse peak can be identified (value cannot be obtained), whether the peak value is within a specified threshold range, whether it is a constant rhythm that should be synchronized with the heartbeat (fluctuations in value per unit of time due to sudden increases and decreases)) is determined. Examples include undercounting the pulse rate due to poor contact (low value making it impossible to measure), abnormal values due to excessive body movement, and discontinuity in measured values due to time changes (sudden abnormal values in the heart rate due to double counting). For example, a change (fluctuation) per unit of time around one second that is more than twice the normal amount is a clearly abnormal change per unit of time.
温度センサ110Tは、センサに接している体組織の温度をサーモメータ―により測定するものであり、サーモメータ―の測定値が正常範囲にあるかどうか、及び単位時間変化量によって、測定の安定性を判別する。例えば、対象動物によって明らかな異常の測定値、或いは1秒前後の単位時間変化が明らかな異常の単位時間変化量はあらかじめ入力設定しておき、この設定値を超えた場合に異常測定状態であることを判別することができる。
The
(不意の体動)
異常測定状態の原因としては不意の体動、異物混在があげられる。動物は保定の必要性、姿勢の違い、しっぽによる固定不備などにより、測定者が意図しない不意の体動が生じた状態となる。この状態では適正なSPO2測定を行うことができない。これに対応して本発明では先端膨らみ部の特定の周方向に略平面からなる当接測定用の平坦な測定面11Fを形成し、この平坦な測定面11Fを直腸壁に押し当てるように処理部本体2を操作し、先端膨らみ部の膨らんだ平坦な測定面11Fを腸壁へ密着させるようにして測定する(図5)。これにより、不意の体動があった場合でも正常測定状態を維持しやすいものとしている。なお、直腸で測ることで、そもそも光干渉、色素沈着、体毛の影響による測定エラーが生じない。
(Sudden body movement)
The causes of abnormal measurement state include unexpected body movement and the presence of foreign matter. The animal may make unexpected body movements unintended by the measurer due to the need for restraint, differences in posture, improper fixation by the tail, etc. In this state, proper SPO2 measurement cannot be performed. In response to this, in the present invention, a
本発明の処理部は、フレキシブルシャフトに組み込まれた反射型パルスオキシセンサ(光学センサ110S)によって得られた心電図波形が所定の歪み範囲内の規則的な時間変動を繰り返しているかどうかを分析して正常測定状態を判別するステップを有する。これは、不整脈がない限り、体動や便干渉のない正常測定状態では心電図波形と同期する、という原理を利用している。
The processing unit of the present invention has a step of analyzing whether the electrocardiogram waveform obtained by the reflective pulse oxisensor (
(処理部)
処理部は、測定部の測定によって得られたデータを演算処理する部分であって、実施例の処理部は薄型直方体形状の処理部本体2に内蔵され、この処理部本体2はフレキシブルシャフト1と一体に構成される。前記演算処理として、直腸密着状態の判別による誤検出排除を行うこと、すなわち、各センサの検出値によって異常測定状態の有無を判別することを特徴とする。実施例では薄型直方体形状の処理部本体2にさらに出力部を内蔵する。実施例の処理部品体2は内部に処理部と出力部を内蔵し、かつ、正面に処理データを液晶表示する表示部21と、認証データの取得部23と、異常状態を報知するピーカー(図示せず)を備える。端部側面にはスイッチ25、及び、ロックボタンと設定ボタンを兼ねた2つのボタン24が設けられる。背面には内蔵電池及びメモリを交換するためのつまみ付きの蓋板26が組み込まれる。
(Processing section)
The processing unit is a part that performs arithmetic processing of data obtained by the measurement of the measuring unit, and the processing unit in the embodiment is built into the
異常測定状態の有無の判別は、例えば、拍動ピークの特定の可否、ピーク値が所定の閾値範囲内にあるかどうか、心電図波形と同期すべき一定リズムになっているか、温度センサの検出値が正常値かどうかによって行う。 The presence or absence of an abnormal measurement state is determined, for example, by whether a pulsation peak can be identified, whether the peak value is within a predetermined threshold range, whether there is a constant rhythm that should be synchronized with the electrocardiogram waveform, and whether the detected value of the temperature sensor is normal.
より具体的には、直腸内組織の微小血管の組織酸素飽和度を断続的又は連続的に所定時間に亘って測定する連断続測定機能を有し、タイムコードと共に測定値を保存することで、SPO2センサ検知値が一定変動パターンの所定の閾値範囲内に収まるかどうかを判別して、体動や姿勢変更による波形の乱れを判別する。 More specifically, it has an intermittent measurement function that measures the tissue oxygen saturation of the microvessels in the rectal tissue intermittently or continuously over a specified period of time, and by storing the measurement value together with a time code, it is possible to determine whether the SPO2 sensor detection value falls within a specified threshold range of a certain fluctuation pattern and to determine whether there is any disturbance in the waveform due to body movement or changes in posture.
(同調性に基づく推定ステップ)
異常測定状態の判別においては、SPO2と温度の値変化の同調性に基づく、正常測定状態の推定ステップを含めることができる。一般に、SPO2と温度の値の変化には相関性がある。SPO2と温度の値の変化の相関性を判断することで、正常測定状態にあることを判別できる。また、体温の変動と連動しない心拍変化に基づき、異常測定状態にあることを判別できる。すなわち、体温の変動は炎症によるものが一般的であり、心拍も連動して高くなるはずであるが、連動していない場合は測定状態の異常のおそれがある。一方、体温が正常であるにもかかわらず、心拍(循環機能)、SPO2(肺機能)のいずれかのみが異常値であれば、正常測定状態にある可能性が高いと判別できる。
(Synchrony-Based Estimation Step)
The determination of an abnormal measurement state may include a step of estimating a normal measurement state based on the synchronization of the changes in the SPO2 and temperature values. Generally, there is a correlation between the changes in the SPO2 and temperature values. By determining the correlation between the changes in the SPO2 and temperature values, it is possible to determine whether the measurement state is normal. In addition, it is possible to determine whether the measurement state is abnormal based on changes in heart rate that are not linked to changes in body temperature. That is, body temperature changes are generally caused by inflammation, and the heart rate should also increase in conjunction with the changes, but if they are not linked, there is a risk of an abnormality in the measurement state. On the other hand, if only either the heart rate (circulatory function) or the SPO2 (pulmonary function) is abnormal even though the body temperature is normal, it can be determined that there is a high possibility that the measurement state is normal.
図6に示すような送信部、サーバーによるデータ自動蓄積機能を備えたシステムにおいては、図7に示すように、各時刻におけるデータ21P1,21P2を連続データからなるデータセットDSU1,DSU2、・・・としてデータセット状態で経時順に蓄積することができる。このとき、異常測定判別データ21P2の含まれるタイムコードP2を自動記録し、このタイムコードはデータセットから除外したエラーデータDSEとして、前記経時順のデータセットのデータ構造部内に保存する。正常測定状態のデータセットを短時間動画として再生表示することもできるし、正常測定状態のデータセットのみを抽出して連続再生することもできる。 In a system equipped with a transmitting unit and a server with an automatic data storage function as shown in FIG. 6, data 21P1, 21P2 at each time can be stored in chronological order in a data set state as data sets DSU1, DSU2, ... consisting of continuous data, as shown in FIG. 7. At this time, the time code P2 containing the abnormal measurement discrimination data 21P2 is automatically recorded, and this time code is stored in the data structure part of the chronological data set as error data DSE excluded from the data set. The data set in a normal measurement state can be played back and displayed as a short video, or only the data set in a normal measurement state can be extracted and played back continuously.
また、予め対象動物に応じた正常値の範囲のデータを入力しておき、SPO2、心拍、温度のいずれか2つ以上が正常値から明らかに離れているときは、動物の保定状態、測定装置の挿入状態の異常状態と判別することができる。この正常値の範囲のデータとして、対象動物のパーソナルデータPDの入力や医療機関での治療データMDの入力に基づく変換データを利用してもよい(図6)。 In addition, data on the normal range for the target animal is input in advance, and if two or more of SPO2, heart rate, and temperature are clearly deviating from the normal values, it can be determined that there is an abnormality in the animal's restraint state or the insertion state of the measuring device. This data on the normal range can be converted data based on input of the target animal's personal data PD or input of treatment data MD at the medical institution (Figure 6).
(TMP測定とSPO2測定の同時測定による複合判別)
接触温度測定によって、一定温度状態にあるかどうかを判別する。直腸温度が一定状態かどうかによってSPO2測定の適正性を判別できる。その他疾患の有無、肺機能の異常も検出することができる。
(Composite discrimination by simultaneous measurement of TMP and SPO2)
Contact temperature measurement determines whether the temperature is constant. Whether the rectal temperature is constant can determine the appropriateness of the SPO2 measurement. It can also detect the presence or absence of other diseases and abnormalities in lung function.
また、HR,TMPのみの変動によって心機能の評価を行うことができる。例えば、拍動ピークの特定の可否、ピーク値が所定の閾値範囲内にあるかどうか、心拍が一定リズムになっているかによって、心機能や肺機能の異常を検出することができる。 Cardiac function can also be evaluated based on fluctuations in HR and TMP alone. For example, abnormalities in cardiac or pulmonary function can be detected based on whether or not a pulsation peak can be identified, whether or not the peak value is within a predetermined threshold range, and whether or not the heartbeat has a regular rhythm.
(組織酸素飽和度の推定演算)
将来的な技術利用可能性として、前記連断続測定機能の測定評価に基づいて、脳の局所混合血酸素飽和度及び/または組織酸素飽和度)を推定演算することも可能である。また検出脈拍と同期させて、局所組織の酸素需給バランスの変化、局所の灌流状態や代謝、血流状態を評価し、評価結果を表示部に表示する。
(Estimation of tissue oxygen saturation)
As a future possibility of utilizing the technology, it is also possible to estimate and calculate the local mixed blood oxygen saturation and/or tissue oxygen saturation of the brain based on the measurement evaluation of the continuous and intermittent measurement function. In addition, in synchronization with the detected pulse, the change in the oxygen supply and demand balance of the local tissue, the local perfusion state, metabolism, and blood flow state are evaluated, and the evaluation results are displayed on the display unit.
本発明の組織酸素飽和度(StO2,rSO2)は、抹消部位表面ではなく、体内臓器の動脈血成分と静脈血成分と毛細血管成分とを含めた混合血をターゲットとして測定するため、直腸の局所混合血酸素飽和度及び/または組織酸素飽和度を推定演算することが可能である。 The tissue oxygen saturation (StO2, rSO2) of the present invention is measured not on the surface of a peripheral area, but on mixed blood including arterial blood components, venous blood components, and capillary blood components in internal organs, making it possible to estimate and calculate local mixed blood oxygen saturation and/or tissue oxygen saturation in the rectum.
(出力部)
出力部は、処理部による判別結果をセンサ検出値と共に、前記演算データとして、前記出力部に信号出力(音、光、画像または文字または色の表示または変化、振動などにより出力)させる。実施例の出力部はフレキシブルシャフト1と一体構成された薄型直方体の処理部本体2に内蔵された送信部27と、処理部本体2の正面に備えた、報知部である表示部21とからなる。表示部21は正常状態の点灯表示または異常状態の点滅表示によって判別結果を報知する。図1、図3、図6、図7等に示す表示例では、表示部21内には、ハート型マークからなる判別結果表示201,測定日時と時刻のタイムコード202,体温TEPの測定値203,心拍数HRの測定値204,SPO2の測定値205が並んで表示される。報知部は、前記フレキシブルシャフトと有線又は無線接続される。そして報知部は、前記出力部によって信号出力された演算データを、有線又は無線接続によって受信し、前記センサ検出値を出力部の表示部又は発音部から出力表示する。
(Output section)
The output unit outputs the discrimination result by the processing unit together with the sensor detection value as the calculation data to the output unit (by displaying or changing sound, light, image, character or color, vibration, etc.). The output unit of the embodiment includes a
(表示部21)
表示部21は、体温、心拍の測定値を数値で表示すると共に時間変化に基づく各波形を連続表示する(図8、9)。各波形にデータ未取得部(204GE)又は波形不連続部(205GE)があった時は、その時間帯202における区間ERを異常測定状態と判別し、異常測定判別結果を示す「Error」の文字からなるエラー表示207を点灯または点滅表示する(図8b)。
(Display unit 21)
The
測定状態の判別結果は、データとして出力部に出力させる。出力画面においては、図9のように、正常測定状態「M」または異常測定状態「E」のいずれかの文字表示を切り替えてもよい。また図7のように、ハート型マークのマーク内点灯の有無を切り替えてもよい。また各波形の表示においては、図9のように、過去の波形の短縮表示MRの一部指定区間MSR部分のデータ詳細を、横軸を拡げた拡大表示SRとして並列表示してもよい。 The measurement status determination result is output as data to the output section. On the output screen, as shown in FIG. 9, the text display may be switched between normal measurement status "M" and abnormal measurement status "E". Also, as shown in FIG. 7, the inside of a heart-shaped mark may be switched between illuminated and unilluminated. In addition, when displaying each waveform, as shown in FIG. 9, the data details of a specified section MSR of a shortened display MR of a past waveform may be displayed in parallel as an expanded display SR with the horizontal axis expanded.
心拍数(SPO2の上下変動)が図8aのように一定のリズムにおける時間変化に規則性がみられており、かつ時間変化量又は変化加速度が閾値内にあるときは正常表示を行う(図8a、図9のDS1、DS2)。ただし、体温の変動量が異常なとき、或いは不整脈によるリズム異常(閾値外の時間変化量)があるときは異常判別表示を行う(図9のDSE)。 When the heart rate (up and down fluctuations in SPO2) shows regularity in time-dependent changes at a constant rhythm as shown in Figure 8a, and the amount of change over time or the acceleration of change is within the threshold, a normal display is made (Figure 8a, DS1, DS2 in Figure 9). However, when the amount of change in body temperature is abnormal, or there is an abnormal rhythm due to arrhythmia (amount of change over time outside the threshold), an abnormality judgment display is made (DSE in Figure 9).
(別端末の報知装置/一体型ディスプレイに)報知する報知(表示または音)部
なお図1~6に開示する実施例では、フレキシブルシャフトと一体型の表示部兼操作部を備えた報知部を備える。ほかに、フレキシブルシャフトに処理部、出力部、データ送信部を内蔵し、対応する受信部を内蔵した報知部と、表示部とを備えたものでもよい。また、フレキシブルシャフトにデータ送信部を内蔵し、処理部、出力部、報知部をシャフトとは別に備えたものでもよい。
1 to 6, a notification unit is provided that includes a display unit and operation unit that is integrated with the flexible shaft. Alternatively, a processing unit, an output unit, and a data transmission unit may be built into the flexible shaft, and the notification unit may include a corresponding receiving unit and a display unit. Alternatively, a data transmission unit may be built into the flexible shaft, and the processing unit, output unit, and notification unit may be provided separately from the shaft.
(システム構成)
図6に示す本発明の測定システムは、実施例2の生体情報測定装置と、送受信データを保存するサーバー4と、サーバーのデータを処理する処理装置(2,28,5)と、処理内容を出力する出力装置(21,281,51,61)とを備えてなるシステムである(図6)。生体動物の所有者つまり患者が所有する端末61と、医療機関や治療医師つまり医療従事者が所有する端末5とが、サーバを介してデータ連携される。
(System Configuration)
The measurement system of the present invention shown in Fig. 6 is a system including the biological information measurement device of Example 2, a server 4 for storing transmitted and received data, a processing device (2, 28, 5) for processing the data of the server, and an output device (21, 281, 51, 61) for outputting the processed contents (Fig. 6). A terminal 61 owned by the owner of the living animal, i.e., a patient, and a
(緊急性判定と報知)
このような測定システムにおいては、正常測定状態において、緊急治療を要するような体の状態の変化を知ることができる。緊急性判定の判定結果が出たときは、報知部にて音又は/及び点滅によって報知すると共に、図6の利用者端末、医師端末などのデータ連携可能な表示部又は処理部に緊急信号を出力するといったデータ連携及び起動アプリケーションの自動連携を行うことが好ましい。
(Emergency assessment and notification)
In such a measurement system, in a normal measurement state, it is possible to know a change in the physical state that requires emergency treatment. When a result of the emergency judgment is obtained, it is preferable to notify the user by sound and/or flashing in the notification unit, and to perform data linkage and automatic linkage of the started application, such as outputting an emergency signal to a display unit or processing unit that can link data, such as the user terminal or doctor terminal shown in FIG. 6.
(実施例2の測定装置100(パルスオキシメーター))
図6に示す実施例2の測定装置は、弾性変形可能な円錐台型のフレキシブル部12Bが処理部本体2の側面に固定され、フレキシブル部12Bの先に、棒状のシャフト部12と先端膨らみ部11とが一体成形された先端部品が固定される。先端膨らみ部11は弾頭状の頭部のうち所定の軸区間に、透過性の筒状部品110が着脱可能に組み込まれており、この筒状部品110の一側面が平坦な測定面11Fに成形されると共にその内部に温度センサ110Tと光学センサ110Sとが周方向近傍に並んで収容される。
(Measuring device 100 (pulse oximeter) of Example 2)
6, the measuring device of Example 2 has an elastically deformable truncated cone-shaped
具体的には、先端膨らみ部11の所定の周方向には平坦な測定面11Fが形成され、この平坦な測定面11Fの一部領域が透過性の筒状部品110によって組込み構成され、筒状部品110による測定面11Fの透過性部分の内部に、測定面11Fの法線方向を測定方向とするセンサ群(温度センサ110Tと光学センサ110S)が横並びで近接して収容される。測定後は、筒状部品110を取り外したり別の部品に組み替えて使用することもできる。
Specifically, a
また、実施例2の測定装置は、矩形板形状からなる処理部本体2の正面に生体情報の読み取りセンサ23が設けられ、対象動物の識別情報又はマイクロチップ情報を読み取ることができる。処理部本体2はまた、無線送信機27が埋め込まれており、取得データはデータ連携設定された出力端末28へリアルタイムで送信され、出力端末28の表示部281に取得データを処理した処理データが再生可能に表示される。処理データとは、例えば図8に示す連続表示の処理データや図9に示す統計表示の処理データであり、これらは処理端末によって編集及び記録されると共にサーバ4にも蓄積され、各端末の表示部にて再生可能に表示される。
The measuring device of Example 2 is provided with a
(実施例3の測定装置)
図10、図11に示す実施例3の測定装置は、弾性変形可能な円錐台型のフレキシブル部12Bが薄型ボックス状の処理部本体2の側面に固定され、フレキシブル部12Bの先に、棒状のシャフト部12と先端膨らみ部11とが一体成形された先端部品が固定される。また、処理部本体の基部側には伝送線28が接続され、その先のコネクタ構造28Cによって出力部兼操作部である端末30が連結される。端末30はアプリケーションソフトによって処理部本体2からの出力データを処理し、測定状態の正常表示301(図柄の点灯又は点滅表示)及び305(文字の色付き表示又は点滅表示)、SPO2値302、心拍数304、体温303、これらのタイムチャートグラフ表示306(心拍数のタイムチャートグラフ),307(タイムチャート目盛)といった測定内容を表示画面31に表示し、或いはアラートの音又は振動を発する。
(Measuring device of Example 3)
In the measuring device of the third embodiment shown in Figures 10 and 11, an elastically deformable truncated cone-shaped
(従来製品との比較)
一般的に、脳の組織酸素飽和度を測定する医療機器は、近赤外線脳酸素モニターと呼ばれており、経皮的動脈血酸素飽和度のみを測定する、従来のパルスオキシメーターとは明確に区別される。なお、前記組織酸素飽和度または局所混合血酸素飽和度とは、微小血管(細動脈・細静脈・毛細血管)の酸素飽和度を指している。また従来のパルスオキシメーターが測定している経皮的動脈血酸素飽和度(SPO2)の多くは、末梢部位(指先・耳・舌・鼻等)の動脈血のみをターゲットとしている。しかしながら、従来の酸素飽和度及び組織酸素飽和度の測定では、蛍光灯等による光干渉等による影響があるため、測定環境によって測定誤差が発生する可能性がある。また、経皮へのセンサの取り付け方や取付け位置によって測定誤差が生じ、測定値の再現性にもとる場合がある。
(Compared to conventional products)
Generally, medical equipment that measures brain tissue oxygen saturation is called a near-infrared brain oxygen monitor, and is clearly distinguished from conventional pulse oximeters that measure only percutaneous arterial blood oxygen saturation. The tissue oxygen saturation or local mixed blood oxygen saturation refers to the oxygen saturation of microvessels (arterioles, venules, capillaries). In addition, most of the percutaneous arterial blood oxygen saturation (SPO2) measured by conventional pulse oximeters targets only the arterial blood of peripheral sites (fingertips, ears, tongue, nose, etc.). However, in conventional oxygen saturation and tissue oxygen saturation measurements, there is a possibility that measurement errors will occur depending on the measurement environment due to the influence of light interference from fluorescent lights, etc. In addition, measurement errors may occur depending on the method and position of attaching the sensor to the skin, which may affect the reproducibility of the measured value.
前記従来製品に対し、本発明では、上記従来の測定の問題に対応した新たな生体情報測定装置を提案する。この生体情報測定装置:パルスオキシメーターは、体表に比較的近く、軽度の侵襲で到達が可能な臓器である直腸または結腸に、直接的にセンサを挿入して面接触させ、酸素飽和度(SPO2)及び組織酸素飽和度(いわゆるSTO2、ないしRSO2)の測定、いわゆる直腸測定を行うものである。 In contrast to the conventional products, the present invention proposes a new bioinformation measuring device that addresses the above-mentioned problems with conventional measurements. This bioinformation measuring device, a pulse oximeter, measures oxygen saturation (SPO2) and tissue oxygen saturation (also known as STO2 or RSO2), or so-called rectal measurement, by inserting a sensor directly into the rectum or colon, which are organs that are relatively close to the body surface and can be reached with minimal invasiveness, to make surface contact with the rectum or colon.
(直腸測定のメリット)
臓器(例えば食道・胃・直腸・結腸等)にセンサを直接接触させて組織酸素飽和度(いわゆるSTO2、ないしRSO2)を測定する連断続側的機能は、体表面にセンサを貼ってStO2を測定する場合と比較して、被測定者の骨や体液等による個人差による影響を少なく出来、組織酸素飽和度であっても絶対値として評価できる可能性がある。また、StO2´やSPO2´はStO2やSPO2と比較して、センサを測定部に挿入して測定するため、センサの取付けや取り付け位置による測定者による測定誤差が生じにくく、測定値の再現性が高くなる可能性がある。再現性に影響するのは、臓器内の内容物や便によりセンサが汚れ、測定誤差が発生する可能性がある。同時に、直接的にセンサを臓器に接触させる位置が体内のため、光干渉等の測定環境による測定誤差も無くすことが出来る。
(Advantages of rectal measurement)
The continuous and intermittent function of measuring tissue oxygen saturation (so-called STO2 or RSO2) by directly contacting a sensor with an organ (e.g., esophagus, stomach, rectum, colon, etc.) can reduce the influence of individual differences due to the bones and body fluids of the subject, compared to measuring StO2 by attaching a sensor to the body surface, and even tissue oxygen saturation can be evaluated as an absolute value. In addition, compared to StO2 and SPO2, StO2' and SPO2' are measured by inserting a sensor into the measurement section, so measurement errors due to the attachment and attachment position of the sensor by the measurer are less likely to occur, and the reproducibility of the measured value may be increased. The reproducibility is affected by the fact that the sensor may become dirty due to contents or feces in the organ, causing measurement errors. At the same time, since the position where the sensor is directly contacted with the organ is inside the body, measurement errors due to the measurement environment such as optical interference can also be eliminated.
(本発明の血流ターゲット、評価演算処理の具体例)
従来製品と比べて、本発明で測定する組織酸素飽和度(いわゆるStO2、RSO2)は動脈血成分に加えて、静脈血成分、毛細血管成分も含めた混合血をターゲットとしており、一部の組織の酸素飽和度を計測することにより、局所組織の酸素需給バランスの変化、局所の灌流状態や代謝、血流状態を評価することが目的となっている。
(Specific example of blood flow target and evaluation calculation process of the present invention)
Compared to conventional products, the tissue oxygen saturation (so-called StO2, RSO2) measured by this invention targets mixed blood including venous blood components and capillary components in addition to arterial blood components, and the purpose is to evaluate changes in the oxygen supply and demand balance of local tissues, local perfusion status, metabolism, and blood flow status by measuring the oxygen saturation of some tissues.
(他の局所の酸素飽和度(SPO2)との比較)
本発明は、直腸以外の部位(指先、頭部の体表面測定など)の測定装置との組み合わせによって、局部の酸素飽和度(SPO2´)から全身の酸素飽和度(SPO2)を推定することも可能である。例えば、舌表面で測定したSPO2測定値(SPO2´)と、直腸で測定したSPO2測定値(SPO2´´)とを併測定することで、各値・値の挙動の違いを比較したり、比較値を新たなパラメータ:酸素飽和度比較値として利用したりすることができる。
(Comparison with other local oxygen saturation ( SPO2 ))
The present invention can also estimate whole body oxygen saturation (SPO2) from local oxygen saturation (SPO2') by combining with a measuring device for a site other than the rectum (such as a fingertip or head body surface measurement). For example, by simultaneously measuring SPO2 measurements (SPO2') on the tongue surface and SPO2 measurements (SPO2'') on the rectum, it is possible to compare the differences in the values and behavior of the values, or to use the comparison value as a new parameter: oxygen saturation comparison value.
StO2´の値とSPO2´の値を比較する以外にもSPO2´とSPO2を同時に測定し、値と動脈波形を比較する方法がある。SPO2´がSPO2よりも低い場合には、測定部(例えば食道・胃・直腸・結腸等)の動脈血における出血や虚血、血流低下等を推測することが出来る。StO2´とSPO2´の値の比較、SPO2´とSPO2の値と動脈波形を比較することで、測定部位や周辺臓器の異常を推定し、CT検査や超音波検査を行うかどうかの判断に利用することが可能である。 In addition to comparing the StO2' and SPO2' values, another method is to measure SPO2' and SPO2 simultaneously and compare the values with the arterial waveform. If SPO2' is lower than SPO2, it is possible to infer bleeding, ischemia, or reduced blood flow in the arterial blood of the measurement area (e.g. esophagus, stomach, rectum, colon, etc.). By comparing the StO2' and SPO2' values, and comparing the SPO2' and SPO2 values with the arterial waveform, it is possible to infer abnormalities in the measurement area or surrounding organs and use this information to determine whether or not to perform a CT scan or ultrasound examination.
<本発明の基本的特徴>
本発明の基本的特徴として以下が抽出される。
(1)対象動物の直腸に挿入して測定するフレキシブルシャフトを有する測定装置(パルスオキシメーター)であって、
フレキシブルシャフト側面の平坦側面上に、直腸内壁の血流成分をターゲットとした反射型パルスオキシセンサと温度センサを近接して並べた点(図1)。直腸挿入に適した形状、排せつ物の混入による影響を受けにくい。
(2)直腸内組織の微小血管の組織酸素飽和度を測定して、局所組織の酸素需給バランスの変化、局所の灌流状態や代謝、血流状態を評価し、次にこの評価に基づいて、脳の局所混合血酸素飽和度及び/または組織酸素飽和度を推定演算する点。
単なる酸素飽和度ではなく組織酸素飽和度を演算するため、低血圧時や動脈の拍動が弱いか、ない状態でも計測できる。また、直腸組織の測定値から脳組織の酸素飽和度を推定演算するため、従来の抹消部位測定よりも信頼性が高い。
(3)本発明の酸素飽和度または組織酸素飽和度(StO2, rSO2)は抹消部位表面ではなく体内臓器の動脈血成分と静脈血成分と毛細血管成分とを含めた混合血をターゲットとして測定する点。組織酸素飽和度は細静脈成分や毛細血管成分を含んだ測定値のため、組織内の微小出血などの静脈、毛細管異常も判別できる。また拍動ごとに測定値が出るので、バラツキを補正する処理によって対象生物個体の健常時の測定情報を取得することができる。
<Basic Features of the Invention>
The following are extracted as basic features of the present invention.
(1) A measuring device (pulse oximeter) having a flexible shaft that is inserted into the rectum of a target animal for measurement,
A reflective pulse oximeter and temperature sensor that target the blood flow components on the inner wall of the rectum are closely arranged on the flat side of the flexible shaft (Figure 1). The shape is suitable for rectal insertion and is less susceptible to the influence of fecal matter.
(2) Measuring the tissue oxygen saturation of the microvessels in the rectal tissue to evaluate changes in the oxygen supply and demand balance of the local tissue, the local perfusion state, metabolism, and blood flow state, and then estimating and calculating the local mixed blood oxygen saturation and/or tissue oxygen saturation of the brain based on this evaluation.
Since it calculates tissue oxygen saturation rather than simple oxygen saturation, it can measure even in low blood pressure or when arterial pulsation is weak or absent. In addition, since it estimates and calculates oxygen saturation in brain tissue from the measurement value of rectal tissue, it is more reliable than conventional peripheral site measurements.
(3) The oxygen saturation or tissue oxygen saturation (StO2, rSO2) of the present invention is measured not on the surface of a peripheral site but on a mixed blood including arterial blood components, venous blood components, and capillary blood components in internal organs. Since tissue oxygen saturation is a measurement value including venule and capillary blood components, it can also detect venous and capillary abnormalities such as microbleeding in tissues. In addition, since a measurement value is obtained for each pulse, measurement information for a healthy individual of the target organism can be obtained by processing to correct the variation.
<本発明の効果>
本発明は、特定個体の測定状態をアラートするための報知手段を講じることで、測定状態の異常によるデータの誤認識を回避することができるパルスオキシメーター、或いは測定システムを提供することが可能となった。具体的には、以下のパルスオキシメーターのメリットを生かすことができる。
・酸素飽和度は低血圧時や動脈の拍動が弱い(ない)状態での計測は困難となるが、組織酸素飽和度は測定が可能である。
・組織酸素飽和度は細静脈成分や毛細血管成分を含んだ測定値のため、酸素飽和度では反映されにくい組織内の微小出血などに対しても測定することが可能となる。
・直腸内圧を検出する形状、直腸内に留置しやすい形状(値が安定していて、かつ測定動物に抵抗されにくいので、活動中の動物の検査(診察)に適している)。特に、比較的細い弾性シャフトの先端部が扁平旧型に膨らんだ構造(バルーン形状)であるため、麻酔深度をモニタリングするのに好適である。また、余分な痛みの発生を検出して体動事故を予兆することもできる。
<Effects of the present invention>
The present invention provides a pulse oximeter or measurement system that can avoid erroneous recognition of data due to an abnormality in the measurement state by providing a notification means for alerting the measurement state of a specific individual. Specifically, the following advantages of the pulse oximeter can be utilized.
- Oxygen saturation is difficult to measure when blood pressure is low or the arterial pulsation is weak (or absent), but tissue oxygen saturation can be measured.
- Because tissue oxygen saturation is a measurement that includes venular and capillary components, it is possible to measure microbleeding in tissues that is difficult to reflect by oxygen saturation.
- A shape that detects rectal pressure and is easy to place in the rectum (the value is stable and the animal is unlikely to resist it, making it suitable for testing (examination) active animals). In particular, the tip of the relatively thin elastic shaft is flattened (balloon-shaped), making it ideal for monitoring the depth of anesthesia. It can also detect the occurrence of excessive pain and predict accidents caused by bodily movement.
<直腸肛門内圧検査への利用>
本発明のパルスオキシメーターを用いて、痛みを感じている状態の検出、または便失禁の診断のために行われる直腸肛門内圧検査の評価を行うことができる。
<Use for anorectal pressure testing>
The pulse oximeter of the present invention may be used to detect painful conditions or evaluate anorectal manometry tests performed to diagnose fecal incontinence.
(入院・来院情報)
本発明の測定装置を備えた測定システムの処理方法として、対象個体の所定の症状に対する入院情報ないし病院或いは施設への来院情報を設定するステップをさらに具備し、入院時ないし来院時のデータ、及び、自宅時のデータに区別して出力することができる。
(Hospitalization and visit information)
As a processing method of a measurement system equipped with the measurement device of the present invention, a step of setting hospitalization information or visit information to a hospital or facility for a specified symptom of a target individual is further included, and data at the time of hospitalization or visit to the hospital and data at home can be output separately.
(術前術後データのグループ記録)
対象個体の所定の症状に対する施術情報を保存し、対象個体の術前又は術後経過期間における安静時データを前記症状の属性データとしてグループ記録するステップをさらに具備する。
例えば、属性グループ「既往歴」「術歴」「術前後」「避妊前後」を組み合わせることで、術後経過の状態判断ができる。
(Group recording of pre- and post-operative data)
The method further comprises a step of storing treatment information for a predetermined symptom of the subject individual, and group-recording resting data of the subject individual during a pre-operative or post-operative period as attribute data of the symptom.
For example, by combining the attribute groups "medical history,""surgicalhistory,""before and after surgery," and "before and after contraception," it is possible to determine the status of postoperative progression.
(アラート出力)
送信データが予め設定した上限値、下限値、平均値を超えるか否かを判別し、値を超えたことを検出した場合はアラート出力を行う。
(Alert output)
It determines whether the transmitted data exceeds preset upper, lower, and average values, and if it detects that the values have been exceeded, it outputs an alert.
本システムでは、データ取得の際、或いはサーバーへのデータ蓄積の際、パーソナルデータPDに基づく個体機識別を行うことが好ましい。 In this system, it is preferable to perform individual machine identification based on the personal data PD when acquiring data or storing data on the server.
また、データ蓄積又は測定の差異、マイクロチップ番号を使用した個体識別との照合を行う照合部を有することが好ましい。例えば処理部本体2において、生体動物のマイクロチップデータを取得認証する読取り部23と読取りデータを照合する照合部を備え、サーバー4におけるデータ保管又は出力処理部による出力処理の際に、パーソナルデータPD、治療データMDとの紐づけを行い、生体の個体識別情報、例えばマイクロチップ番号の照合ステップを介在させることができる。
It is also preferable to have a matching unit that matches the differences in data accumulation or measurement with individual identification using the microchip number. For example, the processing unit
(アラート後の飼い主-主治医の通信回線記録)
測定データの取得の際は、飼い主端末61、主治医又は病院端末5へ前記測定結果又は判別結果の出力を行うと共に、正常データ判別時であってデータ異常による緊急状態報知においては、文字情報チャットまたは通話通信回線を確保して回線使用可能表示を行い、回線使用後の通信記録を行うシステムにすることもできる。
(Record of communication between owner and doctor after alert)
When obtaining measurement data, the measurement results or judgment results are output to the
直腸温度の推定:常時装着するウェアラブル送信機と腸内挿入検査装置(パルスオキシメーター)を併用してデータ処理を行うシステムとすることもできる。対象の生物個体に一時的に腸内挿入する腸内挿入検査装置(パルスオキシメーター)のデータを、当該生物個体に常時装着したウェアラブル送信機に出力し、ウェアラブル送信機を通じた出力部を備えたシステムとすることができる。 Estimation of rectal temperature: A system can be created that processes data by using a constantly worn wearable transmitter in combination with an intestinal insertion examination device (pulse oximeter). Data from the intestinal insertion examination device (pulse oximeter) that is temporarily inserted into the intestine of the target individual organism is output to a wearable transmitter that is constantly worn on the individual organism, and the system can be equipped with an output section via the wearable transmitter.
測定装置(パルスオキシメーター)によって少なくとも脈拍数、直腸温度を測定し、推定直腸温度の算出処理又は脈拍数の誤差を表示し得る。例えば直腸温度の最高温度該当時刻、最低温度該当時刻と、表皮温度の最高温度該当時刻、最低温度該当時刻とが一致すると仮定して、直腸温度を推定する。 At least the pulse rate and rectal temperature are measured using a measuring device (pulse oximeter), and the error in the calculation process of the estimated rectal temperature or the pulse rate can be displayed. For example, the rectal temperature is estimated by assuming that the times corresponding to the maximum and minimum rectal temperatures match the times corresponding to the maximum and minimum epidermal temperatures.
体温測定と同様に、直腸で酸素飽和度の測定を行うことが出来れば、手間の削減と測定値の安定性、再現性を両立できる。 If oxygen saturation could be measured rectally, like body temperature measurement, it would reduce the effort required and improve the stability and reproducibility of the measurement values.
(測定原理)
光学センサには、発光センサと受信センサで対象血管を挟んで酸素飽和度を測定する透過型と、対象血管を挟まない反射型の2通りがある。本発明では反射型のパルスオキシメーターを備え、その近傍に温度センサを備える。シャフト形状を先太り型にし、この先太り部分にセンサを備えることでより確実な測定を行うことできる。
(Measurement principle)
There are two types of optical sensors: a transmission type that measures oxygen saturation by sandwiching the target blood vessel between a light emitting sensor and a receiving sensor, and a reflection type that does not sandwich the target blood vessel. The present invention is equipped with a reflection type pulse oximeter and a temperature sensor in its vicinity. By making the shaft shape thicker at the tip and equipping the sensor at the thicker part, more reliable measurements can be performed.
上記のほか、フレキシブルシャフト1の構成材は具体的には、弾性変形可能な軸棒100Aの周りに、EVA樹脂などの弾性樹脂からなるカバー部3をオーバーコート又は着脱不能に皮着させた素材からなるものとしてもよい。或いは、フレキシブルシャフト1の構成材として、金属材(形状記憶合金または復帰用バネ材を介在させた棒体)からなる軸棒100Aを芯材とし、芯材の周りに被着体の外皮材を被着させてもよい。フレキシブルシャフト1のシャフト部の基部又は先端部、或いは先端膨らみ部11との境界部、或いは被着体又は芯材の軸方向の一部分には、捩じれを自動解消できる自在回転機構、或いは芯材だけの軸周り方向を回転させる芯材軸回転操作機構を備えていてもよい。
In addition to the above, the material constituting the
なお本発明は、上記実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一体化、別体化又は要素数の増減など、種々の変更又は公知要素との組合せ、一部要素の置換が可能である。例えば処理部本体又はそのうちの処理装置、表示装置を別構成としたり、処理部による処理と出力部による出力、報知部による報知を管理装置内で同時に行い、予め設定した関係端末へリアルタイムで出力したりするものでもよい。また異なる生体動物の取得情報を蓄積し、生体動物の種別ごとの統計データとして処理するものとしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, such as integrating or separating the components, increasing or decreasing the number of components, or combining with known components, or replacing some components, are possible without departing from the gist of the present invention. For example, the processing unit main body or its processing device and display device may be configured separately, or the processing by the processing unit, output by the output unit, and notification by the notification unit may be performed simultaneously within the management device, and output may be made in real time to a pre-set related terminal. Also, information obtained from different living animals may be accumulated and processed as statistical data for each type of living animal.
1 フレキシブルシャフト
11 先端膨らみ部
11F 測定面
111 弾頭型頭部
12 シャフト部
121 122 アタッチメント構造
21 表示部(出力部)
201,206,207 報知部(判別結果表示)
110S 光学センサ(反射型パルスオキシセンサ)
110T 温度センサ
100 生体情報測定装置
202 タイムコード
2 処理部本体
3 カバー部
1
201, 206, 207 Notification section (display of discrimination result)
110S Optical sensor (reflective pulse oximeter)
Claims (5)
前記測定部は、棒状に伸長するシャフト部と、シャフト部の軸先に設けた、先膨らみ状の頭部からなる先端膨らみ部と、から構成され、
先端膨らみ部の特定の周方向に、直腸内壁に接触して検出値を検知する光学センサと温度センサとを並べて備え、
前記処理部は、直腸壁に接触させた光学センサと温度センサの各センサの検出値によって異常測定状態の有無を判別し、この判別結果を各センサの検出値と共に、前記演算データとして、前記出力部に信号出力させることを特徴とする、生体情報測定装置。 A biological information measuring device comprising: a rod-shaped measuring unit that is inserted into the rectum of a target animal to measure; a processing unit that performs calculation processing on data obtained by the measurement; and an output unit that outputs a signal of the calculation data by the processing unit,
The measuring part is composed of a shaft part extending in a rod shape and a tip bulge part formed of a bulging head part provided at the axial end of the shaft part,
an optical sensor and a temperature sensor that detect a detection value by contacting an inner wall of the rectum are arranged in a specific circumferential direction of the distal end swelling portion;
The processing unit determines whether or not an abnormal measurement state is present based on the detection values of each sensor, an optical sensor and a temperature sensor, which are placed in contact with the rectal wall, and outputs this determination result, together with the detection values of each sensor, as the calculation data to the output unit as a signal.
前記報知部は、前記出力部によって信号出力された演算データを、有線又は無線接続によって受信し、前記センサ検出値を表示するとともに、異常測定状態の判別結果を音、光、又は表示による報知手段で報知することを特徴とする、請求項1に記載の生体情報測定装置。 Further comprising a notification unit connected to the measurement unit by wire or wirelessly,
The biological information measuring device of claim 1, characterized in that the notification unit receives the calculated data output as a signal by the output unit via a wired or wireless connection, displays the sensor detection value, and notifies the determination result of an abnormal measurement state by notification means using sound, light, or display.
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