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JPH0220252B2 - - Google Patents
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JPH0220252B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0220252B2
JPH0220252B2 JP59094407A JP9440784A JPH0220252B2 JP H0220252 B2 JPH0220252 B2 JP H0220252B2 JP 59094407 A JP59094407 A JP 59094407A JP 9440784 A JP9440784 A JP 9440784A JP H0220252 B2 JPH0220252 B2 JP H0220252B2
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JP
Japan
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light
sensor
skin
light source
support structure
Prior art date
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JP59094407A
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Japanese (ja)
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JPS6034432A (en
Inventor
Ii Korenman Jeemuzu
Nyuu Juniaa Uiriamu
Ierudaaman Maaku
Ii Gutsudoman Deebitsudo
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Nellcor Inc
Original Assignee
Nellcor Inc
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Publication date
Application filed by Nellcor Inc filed Critical Nellcor Inc
Publication of JPS6034432A publication Critical patent/JPS6034432A/en
Publication of JPH0220252B2 publication Critical patent/JPH0220252B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明の皮膚の形状に順応するセンサに関す
る、更に詳しくは、このセンサは非侵入方式の光
電式測定法により指において又はライノプレシズ
モグラフイ(rhinoplethysmography)のための
動脈酸素飽和度を測定するものである。鼻隔膜の
外部皮膚層の物理的形状に順応する鼻当て式光セ
ンサが開示される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a skin-conforming sensor, and more particularly to a skin-conforming sensor which can be applied to a finger or rhinoplethysmography by non-invasive photoelectric measurements. It measures arterial oxygen saturation. A nosepiece optical sensor is disclosed that conforms to the physical shape of the external skin layer of the nasal septum.

発明の背景 患者の脈拍を非侵入式で監視することは医療上
普通に行われている。一形式の脈拍監視装置(プ
レシズモグラフ=plethysmograph)は典型的に
は白熱電球又は発光ダイオード(LED)を用い
て、多量の血液を含む部分を透照、すなわち透過
照射している。この光源は血液の潅流する
(perfuse)肉質組織、例えば指先に取り付けられ
る。光は発射されて組織を透照する。この組織を
通過する光の量は光センサを用いて測定される。
光源によつて発射された光と光センサによつて受
信された光との間の変化は透照された組織に流れ
る血液による光の光学的吸収における変化によつ
て引き起こされる。赤色又は赤外線の波長におけ
る広スペクトル可視光又は狭帯域幅光を使用する
ことができる。ある種の波長の吸収は透照された
組織内を流れる血液中の血色素の酸素飽和度に関
係している。酸素飽和度の変化によつて引き起こ
される光吸収の変動は動脈酸素含量の直接の尺度
となり得る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Non-invasive monitoring of a patient's pulse is commonplace in medicine. One type of pulse monitoring device (plethysmograph) typically uses incandescent light bulbs or light emitting diodes (LEDs) to transillumate, or illuminate, areas containing large amounts of blood. The light source is attached to a fleshy tissue that perfuses blood, such as a fingertip. Light is emitted and shines through the tissue. The amount of light passing through this tissue is measured using a light sensor.
The change between the light emitted by the light source and the light received by the light sensor is caused by a change in the optical absorption of light by blood flowing through the transilluminated tissue. Broad spectrum visible light or narrow bandwidth light in red or infrared wavelengths can be used. The absorption of certain wavelengths is related to the oxygen saturation of the hemoglobin in the blood flowing through the transilluminated tissue. Fluctuations in light absorption caused by changes in oxygen saturation can be a direct measure of arterial oxygen content.

この原理に基づいて、二つ以上の波長を使用し
て酸素飽和度及びある場合には脈拍数を測定する
ようにした計測器が設計されている。
Based on this principle, instruments have been designed that use more than one wavelength to measure oxygen saturation and, in some cases, pulse rate.

このような形式の酸素センサ(酸素計)又は脈
拍監視装置(プレシズモグラフ)に共通の問題は
それらの物理的構成が患者の解剖学的構造に適合
しないことである。普通のプレシズモグラフ・モ
ニタは、指先の底部肉部分の同じ側に約4分の1
インチ(約6mm)離れて配置された発光ダイオー
ドと光センサとを含んでいるかさばつた方形のセ
ンサである(第1図A及び第1図Bを参照せよ)。
この設計のものは一般に人為的運動(motion
artifact)と呼ばせる測定値のひずみを受ける。
A common problem with these types of oxygen sensors (oximeters) or pulse monitors (plethysmographs) is that their physical configuration does not match the patient's anatomy. A normal plethysmograph monitor has about a quarter of the finger on the same side of the bottom fleshy part of the fingertip.
It is a bulky, rectangular sensor that includes a light emitting diode and a light sensor spaced inches (about 6 mm) apart (see Figures 1A and 1B).
This design generally has artificial motion (motion).
The measured value is subject to distortion, which is called artifact.

人為的運動はセンサと患者の指との間の相対的
運動、及び組織内の圧力の変化によるものであ
る。この形式の設計のものは又、照射組織中の血
液流が低い期間中には信号の収録が不十分にな
る。低血液流は血管が収縮するとき及び/又は人
体の循環血液量が不十分であるときに発生する。
これらの状態は一般に衝撃又は低体温の期間中に
発生する。この特定形式の構成のものは酸素飽和
度の測定に使用されていて良好な技術的成果を収
めているが、運動及び脈拍の喪失についての同様
の問題がある。この設計のものについての別の問
題は、「VELCRO」という商標の付いた製品とし
て一般に知られている小形フツク及びループスト
ラツプによつて一般に取り付けられていることで
ある。この取付具の設計は偶然に又は無意識に指
から容易に離脱するものである。このために測定
が時期尚早に又時には不意に終了する。
Artificial motion is due to relative movement between the sensor and the patient's finger and changes in pressure within the tissue. This type of design also provides poor signal acquisition during periods of low blood flow in the irradiated tissue. Low blood flow occurs when blood vessels constrict and/or when the body has insufficient circulating blood volume.
These conditions commonly occur during periods of shock or hypothermia. Although this particular type of configuration has been used to measure oxygen saturation with good technical success, there are similar problems with loss of motion and pulse. Another problem with this design is that it is commonly attached by small hook and loop straps commonly known as products bearing the trademark "VELCRO." The design of this fixture makes it easy to detach from the finger, either accidentally or unintentionally. This causes the measurement to end prematurely and sometimes unexpectedly.

又、クランプ式のものが患者の脈拍を測定する
ために使用されている。このものは指のような肉
質付属器官の一方側の近くの一つ以上の発光ダイ
オードからなつている。LEDからの光は付属器
官の対立する肉質側に配置された光センサによつ
て受信させる(第1図C及び第1図Dを参照せ
よ)。この形式の構造のものは一般に、指又は同
様の付属器官の先端に洗濯ばさみのように付着す
る小形のばね装着クリツプからなつている。この
形式のセンサ取付具はプレシズモグラフイはもと
より酸素計にも使用されている。クランプ形式の
センサ取付具の利点は光路がつめ及び指先全体を
通過することである。この技法は前に述べた単純
な片面式表面センサよりも深く患者の組織に光を
透過させるものである。
A clamp-type device is also used to measure a patient's pulse. It consists of one or more light emitting diodes near one side of a finger-like fleshy appendage. Light from the LED is received by light sensors located on opposite fleshy sides of the appendage (see Figures 1C and 1D). This type of construction generally consists of a small spring-loaded clip that attaches like a clothespin to the tip of a finger or similar appendage. This type of sensor mount is used not only in plessimography but also in oxygen meters. The advantage of a clamp-style sensor mount is that the light path passes through the entire nail and fingertip. This technique allows light to penetrate deeper into the patient's tissue than the simple single-sided surface sensors previously described.

このクランプ形式のセンサ取付具は、人為的運
動によつて引き起こされるひずみのためにしばし
ば不正確な測定値を与え且つ又不注意に取り外さ
れがちであるという点において片面式のセンサ取
付具と同じ欠点の幾つかを持つている。更に、ク
ランプ形式のセンサ取付具はもう一つの重大な欠
点を持つている。すなわち、ある時間に及び肉質
組織へのばね装着圧力によりその組織への血液流
が減少する。血液流の損失、従つて測定させるべ
き光信号の損失を引き起こす。クランプ形取付具
のこの収縮効果を最小にするために、センサは頻
繁に、一般的には1時間に1度又は2度調整し又
は配置し直さなければならない。この欠点のため
にこのセンサの構造は長期間の連続した測定には
向かない。
This clamp-style sensor fixture is similar to single-sided sensor fixtures in that it often gives inaccurate readings due to strain caused by human motion, and is also prone to inadvertent removal. Has some drawbacks. Additionally, clamp-type sensor mounts have another significant drawback. That is, over a period of time, the spring loading pressure on fleshy tissue reduces blood flow to that tissue. This causes a loss of blood flow and therefore of the optical signal to be measured. To minimize this shrinkage effect of clamp-type fittings, the sensor must be adjusted or repositioned frequently, typically once or twice per hour. Due to this drawback, the structure of this sensor is not suitable for long-term continuous measurements.

人為的運動の現象には既に言及した。プレシズ
モグラフ及び酸素計は、光源と光センサとの間の
光吸収が二つの効果の和であるという原理に基づ
いて動作する。その第1の効果は静止した組織に
よる変化しない光吸収である。これには照射され
ている皮膚、皮膚色素、骨、つめ、毛、及び組織
層のその他の構成部分が含まれよう。第1図Eを
見ると、時間的に一定の振幅を持つた、静止組織
からの光吸収の非変化成分10が示されている。
We have already mentioned the phenomenon of artificial movement. Plethysmographs and oximeters operate on the principle that light absorption between a light source and a light sensor is the sum of two effects. The first effect is unaltered light absorption by stationary tissue. This may include irradiated skin, skin pigments, bones, nails, hair, and other components of tissue layers. Looking at FIG. 1E, there is shown an unchanging component 10 of light absorption from stationary tissue, which has a temporally constant amplitude.

脈動する光吸収の第2の効果は照射組織層に流
れている脈動する動脈血液による時間的に変化す
る吸収である。第1図Eの11を見ると、これは
光吸収の一定成分10の頂部に乗つた擬似正弦波
状脈動波であることがわかる。脈動する動脈血液
流における酸素飽和度の直接の正確な尺度を与え
るのはこの第2の成分である。
A second effect of pulsating light absorption is the time-varying absorption by pulsating arterial blood flowing into the irradiated tissue layer. Looking at 11 in FIG. 1E, it can be seen that this is a quasi-sinusoidal pulsating wave riding on the top of the constant component 10 of light absorption. It is this second component that provides a direct and accurate measure of oxygen saturation in the pulsatile arterial blood flow.

多少の質量又は高い縦横比を持つたセンサは小
さい機械的外乱のため光源、光センサ及び組織間
の相対的運動を発生しがちである。この相対的運
動は光源からセンサへの光透過における付随した
変動を発生し、従つて光吸収の測定値を大いにひ
ずませる。この運動が生じると、光透過の変動は
光吸収の誤つた標識となる。このような吸光誤差
は結局酸素飽和度測定における対応する誤差を生
じるが、これはすべて光源、光センサ、及び組織
間の相対運動による不連続接触及びその他の原因
によるものである。そのような変化する運動の一
例は第1図Eにおいて成分12として示されてい
る。
Sensors with some mass or high aspect ratio are prone to relative motion between the light source, light sensor, and tissue due to small mechanical disturbances. This relative motion creates a concomitant variation in light transmission from the light source to the sensor, thus greatly distorting the light absorption measurements. When this motion occurs, variations in light transmission become a false indicator of light absorption. Such absorption errors ultimately result in corresponding errors in oxygen saturation measurements, all due to discontinuous contact due to relative motion between the light source, optical sensor, and tissue, as well as other causes. An example of such varying motion is shown as component 12 in FIG. 1E.

第1図Eにおいて、センサはそれが留められて
いた正確な場所から過渡的に移動したのである。
センサはその実質的な質量によつて引き起こされ
る高い慣性、及び支持している組織との不十分な
順応性のために移動する。患者又は何らかの外乱
による指の移動はセンサと指との間の相対的運動
を引き起こす。この運動によつて引き起こされた
光透過の変化は第1図Eにおいて成分12として
示された、時間による「光吸収」の変化として現
れる。光吸収を監視するように設計された測定装
置はセンサの相対的運動によつてセンサに導入さ
れた光学的データと装置が分析を行うように設計
されている血液脈動によつて導入されたのを区別
することができない。装置の論理の混同は必然的
に酸素計からのデータの不正確な分析、従つて酸
素飽和度の誤つた測定値を生じることになる。
In FIG. 1E, the sensor has been transiently moved from the exact location where it was held.
The sensor moves due to the high inertia caused by its substantial mass and poor compliance with the supporting tissue. Movement of the finger by the patient or some disturbance causes relative movement between the sensor and the finger. The change in light transmission caused by this motion appears as a change in "light absorption" with time, shown as component 12 in FIG. 1E. Measuring devices designed to monitor optical absorption can detect optical data introduced into the sensor by the relative movement of the sensor and by blood pulsations, which the device is designed to analyze. cannot be distinguished. Confusion in the logic of the device will inevitably result in inaccurate analysis of the data from the oximeter, and thus erroneous measurements of oxygen saturation.

明白なことであろうが、センサが指に対して相
当な質量を持つていて指に順応していない場合に
は、実際上患者が動くたびに人為的運動が発生す
る。患者が無意識であり及び/又は体を動かして
いるかもしれないことを思い起こせば、この体の
動きは第1図Eにおける人為的成分12を発生す
るものであつた、矛盾のない正確な測定に対する
重大な障害となる。
It will be appreciated that if the sensor has a significant mass relative to the finger and is not compliant with the finger, artifacts will occur virtually every time the patient moves. Recalling that the patient may be unconscious and/or moving, this body movement was what generated the artifact 12 in Figure 1E, for consistent and accurate measurements. This is a serious obstacle.

読者は第1図Eのグラフが解決すべき問題を示
していることに気付くであろう。言うまでもない
ことであるが、発明の行為は解決すべき問題を識
別する能力を含んでいる。従つて、この識別が新
規であるかぎり、我々はこの問題の特異性を認識
したことにおいて発明であると主張するものであ
る。
The reader will note that the graph in Figure 1E illustrates the problem to be solved. Of course, the act of inventing involves the ability to identify a problem to be solved. Therefore, insofar as this identification is novel, we claim it to be an invention in recognition of the specificity of the problem.

生理学上のはげしい緊張、例えば低血圧、体温
低下、及び衝撃(低血流)の期間中は、身体の反
応は血流を手足及び周辺部(皮膚表面)からそら
して中央生命維持器官(例えば脳、心臓、肝臓な
ど)への血液流を最大にするために血管を収縮さ
せること(血管収縮)である。
During periods of severe physiological strain, e.g. hypotension, hypothermia, and shock (hypoperfusion), the body's response is to divert blood flow away from the limbs and surrounding areas (skin surface) to divert blood from the central vital organs (e.g. the brain). It is the constriction of blood vessels (vasoconstriction) to maximize blood flow to the heart, liver, etc.).

内部頚動脈は脳に血液を運んでいる主な血管で
ある。
The internal carotid artery is the main blood vessel that carries blood to the brain.

鼻隔膜は内部頚動脈の末端支脈、すなわち前部
及び後部の篩骨動脈の位置である。鼻隔膜は、
(入来空気を暖めるために)この部分に豊富な血
液が供給され且つ又(前部及び後部の篩骨動脈を
含む)頚動脈の支脈が緊張状態下で血管収縮を受
ける人体の最終位置にあるので、脳への血液流を
監視するのに優れた場所として認識されている。
The nasal septum is the location of the terminal branches of the internal carotid arteries, the anterior and posterior ethmoid arteries. The nasal septum is
This is the final position in the body where this region is supplied with an abundant blood supply (to warm the incoming air) and where the branches of the carotid artery (including the anterior and posterior ethmoid arteries) undergo vasoconstriction under tension. Because it is recognized as an excellent place to monitor blood flow to the brain.

医者は表面取付式光脈拍センサ(プレシズモグ
ラフイ)及び光学式酸素飽和度センサ(酸素計)
を人体付属器官(手の指、足指、耳たぶ)に取り
付けて使用し、健康な患者では大成功を収めた
が、危篤及び重傷の患者ではそれほど成功しなか
つた。これらの表面センサは二つの基本的な形態
を使用している。第1形態のもの(第1図)はフ
ツク及びループ式フアスナ(例えば、
「VELCRO」の商標で売られている製品)によつ
て患者の指に取り付けられる小形箱形センサから
なつている。この設計は血管収縮及び人為的運動
のために信頼できない測定値に悩むことがある。
誤つた測定値を生じさせる人為的運動はセンサと
質問を受けている肉部との間の相対的運動から生
じるものであり、人為的運動は随意及び不随意の
運動によつて誘起され得る。人為的運動は所望の
脈拍信号が血管収縮中非常に小さいときには比較
的大きい測定誤差を引き起こす。
Doctors use surface-mounted optical pulse sensors (plethysmography) and optical oxygen saturation sensors (oximeters).
They have been used with great success in healthy patients, but with less success in critically ill and seriously injured patients. These surface sensors use two basic forms. The first form (Fig. 1) is a hook and loop fastener (e.g.
It consists of a small box-shaped sensor that is attached to the patient's finger by a product sold under the trademark ``VELCRO''. This design can suffer from unreliable measurements due to vasoconstriction and artifacts.
Artifacts that give rise to erroneous measurements result from relative movements between the sensor and the interrogated flesh, and artefacts can be induced by voluntary and involuntary movements. Artificial motion causes relatively large measurement errors when the desired pulse signal is very small during vasoconstriction.

血管収縮は血管が狭くなつてこれにより供給さ
れる組織への血液流の量が減少することである。
血管収縮は一般に、患者が外傷、事故、伝染病、
又は外科的併発症から生じる生理学上の衝撃を受
けたときに発生する。血液流の減少は、麻酔学専
攻者が特定の外科手術のための出血を最少にする
ように慎重に非常に低い血圧を生じさせていると
きにも発生する。血管収縮中は表面式センサが測
定を行うには血液が少なすぎる。その結果、光学
的脈拍信号が減小し、人為的運動誤差の影響が相
対的に大きくなる。
Vasoconstriction is the narrowing of blood vessels, thereby reducing the amount of blood flow to the tissues they serve.
Vasoconstriction commonly occurs when the patient suffers from trauma, an accident, an infectious disease,
or occurs when physiological shocks result from surgical complications. Reductions in blood flow also occur when anesthesiologists are carefully creating very low blood pressure to minimize bleeding for certain surgical procedures. During vasoconstriction, there is too little blood for surface sensors to take measurements. As a result, the optical pulse signal is reduced and the influence of human motion errors becomes relatively large.

脈拍及び酸素飽和度を測定するのに使用された
第2の表面式センサの形態(第2図)は洗濯ばさ
みによく似た形状のばね装置式クリツプからなつ
ている。このセンサにはクリツプの一方側に光源
が、且つ又その他方側に光検出器が設けられてい
て、クリツプの両側間の組織における血液流によ
つて透照中の光吸収度が測定される。この第2形
態のものは、光路がつめ及び指先全体を通つて表
面センサ(第1図)よりもはるかに深く浸透して
いるので第1のものよりも通常有効であるが、し
かし、クリツプの閉そくばね圧力で結合された危
篤患者においては血管収縮のためにしばしば、脈
拍又は血液流を確実に測定するには不十分な脈拍
振幅が生じる。それゆえ、深層浸透式表面センサ
でさえも危篤又は重態の患者には有効でないこと
がある。
A second surface sensor configuration (FIG. 2) used to measure pulse and oxygen saturation consists of a spring-loaded clip shaped much like a clothespin. The sensor includes a light source on one side of the clip and a photodetector on the other side to measure the light absorption during transillumination by blood flow in the tissue between the two sides of the clip. . This second form is usually more effective than the first because the optical path penetrates much deeper through the nail and fingertip than the surface sensor (Figure 1), but In critically ill patients coupled with confinement spring pressure, vasoconstriction often results in pulse amplitudes that are insufficient to reliably measure pulse or blood flow. Therefore, even deep penetrating surface sensors may not be effective in critically ill or critically ill patients.

問題の陳述(ライノプレシズモグラフイ) 読者は開示した発明が解決されるべき問題を識
別していることで気付くであろう。発明の行為は
解決されるべき問題を識別する能力を含むもので
ある。従つて、この識別が新規であるかぎり、
我々はこの問題の特性を認識したこと及びその解
決策において発明の存在を主張するものである。
Statement of the Problem (Rhinoplethysmography) The reader will notice that the disclosed invention identifies the problem to be solved. The act of invention involves the ability to identify a problem to be solved. Therefore, as long as this identification is new,
We hereby claim that we have recognized the nature of this problem and that our invention lies in its solution.

ここに開示した発明によつて提出される問題
は、 (1) 危篤患者の脳血液流における酸素レベルの直
接的な非侵入方式の連続測定、 (2) 危篤患者の脈拍数、 (3) 危篤患者における血液循環の酸素含量の十分
なことの即時表示、 を与える正確で恒常的な監視装置に対する必要性
である。
The problems posed by the invention disclosed herein are: (1) direct non-invasive continuous measurement of oxygen levels in the cerebral blood flow of critically ill patients; (2) pulse rate of critically ill patients; There is a need for an accurate and constant monitoring device that provides an immediate indication of the adequacy of the oxygen content of the blood circulation in a patient.

発明の要約 肉部の血液潅流部分を透照して透照中の光吸収
を測定するためのセンサが開示されている。この
センサは指先に取り付けることが望ましいが、任
意の指又はその他の血液潅流組織でもうまく行
く。センサはこれが配置される肉部の血液潅流部
分の皮膚層の形に順応する。センサは少なくとも
一つのたわみ性基板上に取り付けられている。
SUMMARY OF THE INVENTION A sensor is disclosed for transilluminating a blood-perfused portion of a flesh area and measuring light absorption during the transillumination. Although this sensor is preferably attached to a fingertip, any finger or other blood-perfused tissue will work. The sensor adapts to the shape of the skin layer of the blood-perfused part of the flesh in which it is placed. The sensor is mounted on at least one flexible substrate.

この基板は、透照されるべき肉部の一方側に配
置するための第1端部と透照されるべき肉部の反
対の対立する側に配置するための第2端部とから
なつているが、又は、二つの独立した基板であつ
てもよく、この場合には一方の基板が透照される
べき肉部の一方側に配置され且つ他方の基板が透
照されるべき肉部の反対側に配置される。
The substrate comprises a first end for placement on one side of the flesh portion to be transilluminated and a second end portion for placement on an opposite opposing side of the flesh portion to be transilluminated. or it may be two separate substrates, in which case one substrate is placed on one side of the flesh to be transilluminated and the other substrate is located on one side of the flesh to be transilluminated. placed on the opposite side.

光源は第1端部又は第1基板に取り付けられ且
つ光センサは第2端部又は第2基板に取り付けら
れている。単一のたわみ性基板は細長形にすれば
よく、又これには接着剤を施してもよい。センサ
には光が指を通る光路をとることができるように
適当に窓が付けられている。たわみ性の条片が使
用されない場合には、二つの端部は発射された光
が血液充満皮膚を通る光路をとるように整列させ
られて皮膚が固定される。接着剤が使用されてい
ない場合には、センサの基板は、ガーゼのような
非接着剤により、透照されるべき肉部の皮膚層に
非浸入方式で固定すればよい。
A light source is attached to the first end or the first substrate and a light sensor is attached to the second end or the second substrate. The single flexible substrate may be elongated and may be provided with an adhesive. The sensor is suitably windowed to allow light to take a path through the finger. If a flexible strip is not used, the two ends are aligned to direct the emitted light through the blood-filled skin and the skin is secured. If no adhesive is used, the sensor substrate may be non-intrusively fixed to the skin layer of the flesh to be transilluminated by means of a non-adhesive agent such as gauze.

センサが接着剤により固定されると、接着性留
め具に一体化されている光源及び光センサの効果
は、それらが実効上皮膚の一部分になることがで
きる。これにより生じる装置は偶然の離脱に耐え
且つ内部及び外部の血管の収縮を避ける。最も重
要なことは、センサ自体の質量が小さく且つそれ
が皮膚に順応するために、運動、局部的な力、及
びこれらに起因する光源、光センサ及び皮膚の間
の接触不良が避けられる。この特徴は通常のプレ
シズモグラフ及び酸素計の動作に関係した共通の
妨害を除去する。
When the sensor is fixed with adhesive, the effect of the light source and light sensor being integrated into the adhesive fastener is that they can effectively become part of the skin. The resulting device resists accidental dislodgement and avoids constriction of internal and external blood vessels. Most importantly, due to the small mass of the sensor itself and its conformance to the skin, movements, local forces, and the resulting poor contact between the light source, the light sensor, and the skin are avoided. This feature eliminates common disturbances associated with conventional plethysmograph and oximeter operation.

この発明は、集中的な看護を必要とする患者の
生命維持に必要な徴候を非侵入方式で確実に連し
て監視して生命維持器官の損傷又は生命維持力の
減小を防止するようにすることに向けられてい
る。篩骨動脈流が潅流する鼻隔膜の部分の透照中
の光吸収を測定する鼻当て式センサが開示されて
いる。光電式構成部分、すなわち光源及び光セン
サは、二つの腕部に分かれているたわみ接着性基
板に埋め込まれている。この基板には又測定装置
に通じる信号接続部が設けられている。二また式
基板の一方の腕部は鼻隔膜を横切つて付着させら
れる。装置全体は光学的構成部分の向きを調整し
て光源及びセンサが患者の鼻隔膜を横切つて整列
するように設計されている。
The present invention provides non-intrusive and reliable monitoring of vital signs in patients requiring intensive care to prevent damage to vital organs or reduction in vital capacity. directed towards doing. A nosepiece sensor is disclosed that measures light absorption during transillumination of a portion of the nasal septum perfused by ethmoid artery flow. The optoelectronic components, namely the light source and the light sensor, are embedded in a flexible adhesive substrate that is divided into two arms. This board is also provided with signal connections leading to the measuring device. One arm of the bifurcated substrate is attached across the nasal septum. The entire device is designed to orient the optical components to align the light source and sensor across the patient's nasal septum.

一方の腕部には少なくとも一つの光源が埋め込
まれている。この光源は平面的に基板の形に適合
しており且つ鼻隔膜を通して光を発射しながら外
部の鼻部皮膚層に順応するように配置される。他
方の腕部に埋設された少なくとも一つの光センサ
も又、鼻の外面に順応し且つ鼻隔膜を透照した光
を受ける。
At least one light source is embedded in one arm. The light source conforms in plan to the shape of the substrate and is arranged to conform to the external nasal skin layer while emitting light through the nasal septum. At least one optical sensor embedded in the other arm also receives light adapted to the exterior surface of the nose and transmitted through the nasal septum.

鼻隔膜の血液充満部分を透照すると、血液流中
の血色素の酸素飽和度、供給される個個の脈動血
液の量、並びに血液脈動の速度及び周期性、など
からなる情報が得られる。
Transillumination of the blood-filled portion of the nasal septum provides information such as the oxygen saturation of the hemoglobin in the blood stream, the amount of individual pulsatile blood delivered, and the rate and periodicity of the blood pulsations.

この発明の一つの目的は、光源と光センサとの
間の質問用光路で血液潅流組織を透照するための
装置を開示することである。この発明のこの態様
によれば、光源及び光センサは、両端部が組織の
両側から面し合うように十分に長い、電気的又は
その他の信号伝達接続部の遠隔両端部に別別に取
り付けられている。共通のたわみ性条片に取り付
けられた光源及び光センサはそれゆえ接着剤によ
り皮膚に固定して、光源及びセンサが現在面して
いる血液潅流組織の所望部分を透照するようにす
ることができる。ここに開示した接着取付は装置
は装置の諸素子を患者の皮膚に完全に順応させる
ので人為的運動が除去される。それゆえ、光吸収
測定及びこれに基づく酸素飽和度決定のための分
析が一層正確になり且つ坊害に敏感でなくなる。
One object of this invention is to disclose a device for transilluminating blood perfused tissue with an interrogation optical path between a light source and a light sensor. According to this aspect of the invention, a light source and a light sensor are separately attached to opposite ends of an electrical or other signaling connection that is long enough so that the ends face each other from opposite sides of the tissue. There is. The light source and light sensor attached to a common flexible strip can therefore be fixed to the skin by adhesive so that the light source and sensor transilluminate the desired portion of the blood-perfused tissue currently facing. can. The adhesive attachment disclosed herein allows the device to completely conform the device elements to the patient's skin, thereby eliminating artificial movement. Therefore, optical absorption measurements and analysis for oxygen saturation determination based thereon become more accurate and less sensitive to injury.

光源及び光センサのための、直接接着剤を備え
た又は備えていない各別の取付具も使用すること
が可能であると思われ、これは早産の赤ん坊の手
のような、ある種の用途では好都合であろう。手
の周りに巻かれて接着テープで固定されたガーゼ
のような間接接着取付も使用されている。しかし
ながら、一般に、単一条片のものが整列を容易に
し且つ好んで用いられる。
It may also be possible to use separate fittings for the light source and light sensor with or without direct adhesive, which may be useful in certain applications, such as the hands of premature babies. That would be convenient. Indirect adhesive attachments, such as gauze wrapped around the hand and secured with adhesive tape, have also been used. However, single strips generally facilitate alignment and are preferred.

この発明の別の利点は、プラスチツク製たわみ
性接着条片が指の周囲ではなく指先の端部上に取
り付けられることである。これは透照され且つ測
定されるべき組織への血液流の制限を防止するも
のである。この発明の装置から患者に加わるわず
かな圧力は、光源及び光センサを直接保持してい
る問題の皮膚層において患者に局部的に加えられ
るものだけである。透照されるべき肉部に及ぼさ
れる局部的な力は存在しない。要するに、このた
わみ性接着条片は血液潅流肉部を束縛しない。従
つて、問題の血液流は乱されない。
Another advantage of the invention is that the plastic flexible adhesive strip is attached onto the end of the fingertip rather than around the finger. This prevents restriction of blood flow to the tissue to be transilluminated and measured. The only slight pressure exerted on the patient by the device of the invention is applied locally to the patient at the skin layer in question directly holding the light source and light sensor. There are no local forces exerted on the flesh to be transilluminated. In short, this flexible adhesive strip does not constrain the blood-perfused flesh. Therefore, the blood flow in question is not disturbed.

開示した発明の別の利点は、光源及び光センサ
の皮膚への親密な付着である。これは偶然の離脱
を抑制する。実効上患部の一部分となり、且つ患
者が皮膚に取り付けられた大きい異物の触感に意
識的又は無意識的に気を留めて抵抗するときに起
こるかもしれないような自然の排除を受けないセ
ンサが開示されている。
Another advantage of the disclosed invention is the intimate attachment of the light source and light sensor to the skin. This suppresses accidental withdrawal. A sensor is disclosed that effectively becomes part of the affected area and is not subject to natural rejection, as may occur when a patient consciously or unconsciously attends to and resists the touch of a large foreign body attached to the skin. ing.

この発明の別の目的はその装置を作るための方
法を開示することもある。この発明の装置の組立
においては、光源及び光センサは基板に取り付け
られており且つ両者が小さい縦横比べたわみ性接
着条片に別別に順応するような小さい寸法で構成
されている。この方法は又外科用テープ、不透明
ビニル、及び光フイルタの順次の層を使用してい
る。その後、穴のあいた不透明ビニル、及び最後
に透明な接着層が光センサ全体の上に置かれる。
その結果、血液流に関して血液潅流肉部、すなわ
ち指の形に順応する簡単なたわみ性接着条片装置
が得られる。
Another object of the invention is to disclose a method for making the device. In assembling the device of the invention, the light source and the light sensor are mounted on the substrate and both are constructed of small dimensions to accommodate differently flexible adhesive strips of small length and breadth. This method also uses sequential layers of surgical tape, opaque vinyl, and optical filters. A perforated opaque vinyl and finally a transparent adhesive layer are then placed over the entire optical sensor.
The result is a simple flexible adhesive strip device that adapts to the shape of the blood-perfused meat, ie the finger, with regard to blood flow.

この発明の別の利点は完全に使い捨て可能であ
り、従つて衛生的なことである。結果として得ら
れる装置は非侵入形であり、皮膚に完全に順応
し、且つ患者の運動及び触感に最小限の妨害しか
与えない。
Another advantage of this invention is that it is completely disposable and therefore hygienic. The resulting device is non-invasive, fully conforms to the skin, and provides minimal disturbance to the patient's movement and tactile sensation.

この発明の別の利点は、前部篩骨動脈(脳に血
液を供給している主動脈の支脈)が酸素飽和度、
容積、脈拍速度及び周期性に関して連続的に監視
され且つ測定され得ることである。脳は危篤又は
重態の患者において血液を拒ませることになる最
後の器官の一つであるので、この装置は最も急を
要する状態下でさえも患者の処置に重大な情報を
与えることの現在の必要性を満たすものである。
Another advantage of this invention is that the anterior ethmoid artery (a branch of the main artery supplying blood to the brain)
It can be continuously monitored and measured for volume, pulse rate and periodicity. Since the brain is one of the last organs to be denied blood in a critically ill or critically ill patient, this device is currently of use in providing critical information for patient treatment even under the most urgent conditions. It fills a need.

この装置の別の利点は、既に人工呼吸装置を取
り付けられている危篤又は重態の患者を監視し
て、人工的に呼吸された酸素が脳に達しているか
を確認することが可能なことである。諸徴候の中
でも、動脈閉そくの瞬時的で正確な診断が今や可
能である。
Another advantage of this device is that it is possible to monitor critically ill or critically ill patients who are already on a ventilator to ensure that the ventilated oxygen is reaching the brain. . Among other symptoms, instantaneous and accurate diagnosis of arterial blockage is now possible.

別の利点は、開示した発明により、動脈酸素飽
和度並びに脈拍の速度、周期性及び振幅について
の危篤患者の同時監視が可能になることである。
種種の生命維持徴候の瞬時的な同時の正確な測定
値を用いて、医者は開示した発明による諸測定値
を比較して予後を助け且つ傾向を見分けることが
できる。
Another advantage is that the disclosed invention allows simultaneous monitoring of critically ill patients for arterial oxygen saturation and pulse rate, periodicity and amplitude.
Using instantaneous, simultaneous, and accurate measurements of a variety of vital signs, physicians can compare measurements according to the disclosed invention to aid prognosis and identify trends.

この装置の別の利点は、ひどい生理学的状態下
でさえも、センサの着座している生理学的ハウジ
ングが一定の状態を維持して非常に優れた監視場
所を提供することである。人体に対する鼻の主な
機能は吸い込まれた空気を暖め且つ湿らせること
である。鼻の加湿機能により、一般に通常の表面
式プレシズモグラフ及び酸素計を妨害するひどい
生理学的緊張及び周辺血官収縮(前述)の下でさ
えも十分な血液供給が確保される。それゆえ、鼻
隔膜は脈拍及び動脈飽和度の連続した不断の測定
を行うのに理想的な場所である。
Another advantage of this device is that even under severe physiological conditions, the physiological housing in which the sensor is seated remains constant, providing an excellent monitoring location. The main function of the nose for the human body is to warm and moisten the inhaled air. The humidification function of the nose ensures an adequate blood supply even under severe physiological stress and vasoconstriction (discussed above) that commonly interfere with conventional surface plethysmographs and oximeters. Therefore, the nasal septum is an ideal location to take continuous and constant measurements of pulse rate and arterial saturation.

この発明の別の利点は、質問されるべき前部及
び後部の篩骨動脈の血液を侵害することも遮断す
ることもない鼻隔膜の皮膚層にセンサが取り付け
られることである。
Another advantage of this invention is that the sensor is attached to the skin layer of the nasal septum without violating or blocking the blood of the anterior and posterior ethmoid arteries to be interrogated.

開示した発明の別の利点は、危篤患者の患者の
体が刺されて、感染又は患者の状態を更に危険に
するようなその他のものの危険にさらされる必要
がないということである。
Another advantage of the disclosed invention is that the patient's body of a critically ill patient does not need to be exposed to the risk of being stung and infected or otherwise making the patient's condition even more dangerous.

開示した発明の別の利点は、前部及び後部の篩
骨動脈における酸素飽和度を間接でなく直接測定
できることである。血液の酸素含量を常時測定す
るこの能力は、生命維持器管の危期の早期診断を
容易にし且つ危篤患者の瞬時に反応する処置を可
能にする。
Another advantage of the disclosed invention is that oxygen saturation in the anterior and posterior ethmoid arteries can be measured directly rather than indirectly. This ability to measure the oxygen content of the blood at all times facilitates early diagnosis of critical conditions in life support systems and allows for instantaneous responsive treatment of critically ill patients.

この発明の別の目的は鼻当て式センサを製造す
るための方法を開示することである。この発明の
装置の組立においては、光源及び光センサがたわ
み性プラスチツク基板に埋め込まれており、これ
らはすべて非常に小さい寸法に構成されているの
で、センサは患者の外部皮膚層の皮膚の形に順応
する。組立工程は取付の順次の層を必然的に伴
う。その結果患者の鼻に容易に取り付けられる装
置が生じる。
Another object of the invention is to disclose a method for manufacturing a nosepiece sensor. In the assembly of the device of the invention, the light source and the light sensor are embedded in a flexible plastic substrate, all of which are configured to very small dimensions, so that the sensor conforms to the skin shape of the patient's external skin layer. Adapt. The assembly process involves successive layers of attachment. The result is a device that is easily attached to the patient's nose.

開示された外部鼻当て式センサの別の利点は、
鼻を通る重要な位置を求めて競争することなく重
要な生命維持能力信号を即時に且つ正確に受ける
ことができることである。鼻におけるカニユー
レ、管及び検出装置との干渉は避けられる。
Another advantage of the disclosed external nosepiece sensor is that
The ability to receive critical life support signals instantly and accurately without competing for critical locations through the nose. Interference with cannulae, tubes and detection devices in the nose is avoided.

開示した鼻当て式センサの別の利点は、訓練若
しくは専門知識をほとんど受けていない人又は専
門家によつて危篤患者から重大な生命維持能力情
報を正確に獲得することができることである。
Another advantage of the disclosed nosepiece sensor is that critical life support information can be accurately obtained from a critically ill patient by a person or a professional with little training or expertise.

開示した発明の別の利点は、人為的運動によつ
て受ける測定誤差の危険が少ない状態で危篤患者
の血液流を測定できること、接着剤と基板との間
の発泡材層が人為的運動を防止する、きつちりし
た、圧力を及ぼさない皮膚シールを与えることで
ある。
Another advantage of the disclosed invention is that blood flow in critically ill patients can be measured with less risk of measurement errors due to artificial movement, and the foam layer between the adhesive and the substrate prevents artificial movement. The goal is to provide a tight, pressure-free skin seal.

開示した発明の別の利点は、接着剤と基板との
間の発泡材層が皮膚とセンサとの間の光を通さな
いシールを与え、これにより構成部品及びこれに
よる測定を周囲光の有害な影響から保護すること
である。
Another advantage of the disclosed invention is that the foam layer between the adhesive and the substrate provides a light-tight seal between the skin and the sensor, thereby shielding the components and thereby measurements from harmful ambient light. It is to protect from influence.

開示した発明の別の利点は、たわみ性基板の発
泡材/接着剤側に施された不透明な写真被膜が、
光の屈折及び反射を減らすことによつて測定の不
正確さを防止することである。不透明な写真被膜
は更に構成部品に達する周囲光からの保護を行
う。
Another advantage of the disclosed invention is that the opaque photographic coating applied to the foam/adhesive side of the flexible substrate
The purpose is to prevent measurement inaccuracies by reducing light refraction and reflection. The opaque photographic coating further provides protection from ambient light reaching the components.

開示した発明の別の利点は、篩骨腔を通る頚動
脈血液流の測定が、内部鼻孔皮膚層における場所
で行われた場合よりも鼻の外部皮膚層における測
定場所で行われた場合に一層正確になることであ
る。
Another advantage of the disclosed invention is that measurements of carotid blood flow through the ethmoid space are more accurate when measurements are made at a measurement location in the external skin layer of the nose than when made at a location in the internal nasal skin layer. It is to become.

開示した発明の別の利点は、一つの大きさの検
出用条片を万人共通に人間の鼻に取り付けること
ができることである。人間の鼻孔の寸法、形状、
問題の表面外形が非常に変化しているのに対比し
て、人間の鼻の鼻梁部周辺の寸法及び形状は比較
的変化のないものである。
Another advantage of the disclosed invention is that one size detection strip can be universally applied to the human nose. Human nostril dimensions, shape,
In contrast to the highly variable surface contours in question, the size and shape of the nasal bridge area of the human nose is relatively constant.

この発明をその他の目的、特徴及び利点は添付
の図面を参照すれば一層明らかになるであろう。
Other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent with reference to the accompanying drawings.

採択した実施例の詳細な説明 以下の説明においては、センサ装置10の構成
をまず説明する。その後、検査される血液充満皮
膚への取付具について述べる。
Detailed Description of the Adopted Embodiment In the following description, the configuration of the sensor device 10 will first be described. We then describe the attachment to the blood-filled skin being examined.

第3図Aを見ると、二つの基板部分14,24
が図示されている。部分14には光センサが取り
付けられている。部分24にはこの発明の光源が
取り付けられている。第3図Bに関してまず光源
を説明する。
Looking at FIG. 3A, we see that the two substrate parts 14, 24
is illustrated. A light sensor is attached to part 14. Portion 24 is fitted with a light source according to the invention. Referring to FIG. 3B, the light source will first be described.

発光ダイオード25及び26が導電性エポキシ
接着剤で接着するなどして接着剤により基板27
に固定されている。微小回路構成により非常に小
さい寸法に発光ダイオードを利用することができ
る。このようなダイオードは、その後基板27の
面に固定されている薄い層に適合することが読者
にはわかるであろう。
The light emitting diodes 25 and 26 are attached to the substrate 27 with an adhesive, such as by bonding them with a conductive epoxy adhesive.
Fixed. Microcircuit configurations allow the use of light emitting diodes in very small dimensions. The reader will see that such a diode is fitted into a thin layer which is then fixed to the surface of the substrate 27.

寸法としては、基板27は典型的には4mm×6
mmであるが、そのような別の寸法も使用すること
ができる。電気的接続部28が使用されており、
これは共通の接地を備えた対になつた発光ダイオ
ード駆動用導体からなつている。
In terms of dimensions, the substrate 27 is typically 4 mm x 6
mm, but other such dimensions can also be used. An electrical connection 28 is used;
It consists of a pair of light emitting diode drive conductors with a common ground.

第3図Cを見ると、装置12の感光性部分が示
されている。この感光性部分は基板17、電気的
接続部18、及び板17に接着された感光面19
からなつている。やはり装置に低い側面形状及び
縦横比を与える寸法が付与されている。
Turning to FIG. 3C, the photosensitive portion of device 12 is shown. This photosensitive portion includes a substrate 17, an electrical connection 18, and a photosensitive surface 19 bonded to the plate 17.
It is made up of Again, dimensions are given that give the device a low profile and aspect ratio.

ここで開示した電気的接続部が他の形態をとり
得ることが明らかなはずである。例えば、ここで
開示した素子の量産が行われる場合には一体化チ
ツプ又は薄膜構造のものが望ましいであろう。
It should be apparent that the electrical connections disclosed herein may take other forms. For example, if the devices disclosed herein are to be mass produced, an integrated chip or thin film structure may be desirable.

この開示の日付現在の採択した実施例において
は、素子は光作用側が透明エポキシ層で覆われて
いる。我々の採択したところでは、絶縁及び光透
過のために第3図Bの構造物上にエポキシの透明
層を配置してあり、又第3図Cの基板17上には
赤色層を配置して所望の赤色及び赤外線の波長の
外側にある周囲光スペクトルから光センサを保護
してある。
In the embodiment adopted as of the date of this disclosure, the device is covered on the photoactive side with a transparent epoxy layer. We have adopted a transparent layer of epoxy on the structure of Figure 3B for insulation and light transmission, and a red layer on the substrate 17 of Figure 3C. The optical sensor is protected from ambient light spectrum outside the desired red and infrared wavelengths.

この発明の採択した実施例の順次構造は第2図
Cにおいて最もよく図解されている。第2図Cを
見るとわかることであるが、センサ基板14,2
4の光作用素子は、接着面32を備えた不透明ビ
ニル条片30に非作用側で固定されている。同様
に、多孔質のたわみ性接着テープが不透明ビニル
条片30の上にあり、多孔質たわみ性テープ層3
4は接着面35を備えている。第2図Bを見る
と、テープ35は細長くてちようの形をしている
ことがわかる。すなわち、形状の末端部は比較的
広く且つ中間の端部接続部分は狭くて、構造物は
適当に丸味がついている。この形態は指への取付
に特に好適であることがわかつている。
The sequential structure of the selected embodiment of the invention is best illustrated in FIG. 2C. As can be seen from FIG. 2C, the sensor boards 14, 2
The photoactive element 4 is fixed on the non-active side to an opaque vinyl strip 30 with an adhesive surface 32 . Similarly, a porous flexible adhesive tape is on top of the opaque vinyl strip 30 and a porous flexible tape layer 3
4 is provided with an adhesive surface 35. Looking at FIG. 2B, it can be seen that the tape 35 is elongated and has a chimney shape. That is, the distal ends of the shape are relatively wide and the intermediate end connections are narrow, so that the structure is suitably rounded. This configuration has been found to be particularly suitable for attachment to a finger.

光作用素子14,24が取り付けられると、3
7において光作用素子上に第2の不透明ビニルテ
ープが置かれる。このテープは下方に露出した接
着層38を備えていて条片30と条片37との間
で光源基板及び光センサ基板の捕獲を行う。
When the light effecting elements 14, 24 are attached, 3
A second opaque vinyl tape is placed over the photoactive element at 7. The tape has a downwardly exposed adhesive layer 38 to capture the light source substrate and the photosensor substrate between strips 30 and 37.

条片37にはそれぞれ開口40,41が設けら
れている。これらの開口は光を通過させる。同時
に、光作用基板の厚さを、取付が行われるたわみ
性接着条片の全厚に適合させる。このようにして
捕獲された光作用基板は触感上にたわみ性接着条
片自体と理想的に区別がつかない。
The strips 37 are each provided with an opening 40, 41. These apertures allow light to pass through. At the same time, the thickness of the photoactive substrate is adapted to the total thickness of the flexible adhesive strip to which the attachment takes place. The photoactive substrate captured in this way is ideally tactilely indistinguishable from the flexible adhesive strip itself.

最後に、両面接着被膜46,47を備えた透明
ポリエステルの層45がたわみ性接着条片の中心
部の狭い長さ区間の上に配置される。これは光の
通過を可能にすると共に、光センサの皮膚及びた
わみ性接着条片への親密な接着を確保する。
Finally, a layer 45 of transparent polyester with double-sided adhesive coatings 46, 47 is placed over the central narrow length of the flexible adhesive strip. This allows the passage of light and ensures intimate adhesion of the light sensor to the skin and the flexible adhesive strip.

はがしテープの保護層50は製造中及び使用前
の物品全体を保護する。
The protective layer 50 of peel tape protects the entire article during manufacture and before use.

理解されることであろうが、たわみ性接着条片
層34及びはがしテープ層50は両方とも細長い
ちようの形態を付与されている。ここで開示した
残りのテープ素子はたわみ性接着条片の全長に及
ぶ狭い方形の全体形状を持つている。
As will be appreciated, both the flexible adhesive strip layer 34 and the peel tape layer 50 are given the form of elongated strawberries. The remaining tape elements disclosed herein have a narrow rectangular overall shape that spans the entire length of the flexible adhesive strip.

第4図を見ると、ここでは発明品が指先に取り
付けられて示されている。簡単に言えば、末端部
分が血液潅流指部上に留まつてこれを取り巻いて
いる。
Turning to FIG. 4, the invention is shown attached to a fingertip. Briefly, the distal portion rests on and surrounds the perfusion finger.

光が発射されて血液潅流指部にしみ込む。 Light is emitted and penetrates the blood-perfused finger.

注意すべきことであるが、これは手の指先につ
いて使用するための採択された形態であり、足指
又は手又は足のようなその他の付属器官に対して
は別の形状のものが適当であるかもしれない。
It should be noted that this is the configuration adopted for use with the tips of the fingers; other configurations may be appropriate for toes or other appendages such as the hand or foot. Might happen.

更に、テープの使用が皮膚に有害であるような
早産の赤ん坊について使用するためには構造の変
更によりセンサを最適にすることができよう。組
織に面する接着層をなくすることにより、そのよ
うな小さい子供に適する方法を用いて適当な場所
に包袋止めさせるようなセンサが作られる。
Additionally, structural changes could optimize the sensor for use with premature babies where the use of tape would be harmful to the skin. By eliminating the adhesive layer facing the tissue, a sensor is created that can be wrapped in place using a method suitable for such small children.

さらに、この開示は頚動脈腔の上にある鼻隔膜
の皮膚上に好適な場所を見つけたものである。
Additionally, this disclosure finds a suitable location on the skin of the nasal septum overlying the carotid cavity.

図面に戻つて、第5図A、第5図B、第6図A
及び第6図Bにおいては、この発明の装置は基板
116、二また状基板腕部117,118、一組
の光電部品119,120、及びその他の層から
なつている。
Returning to the drawings, Figure 5A, Figure 5B, Figure 6A
6B, the device of the invention consists of a substrate 116, bifurcated substrate arms 117, 118, a set of optoelectronic components 119, 120, and other layers.

この採択した実施例は光電部品が対立する鼻当
て腕部117,118に整列して取り付けられた
ものとして説明される。
The preferred embodiment is described as having optoelectronic components aligned and attached to opposing nose pad arms 117,118.

今度は第7図及び第8図について述べると、基
板116はある程度の弾性を持つたたわみ性プラ
スチツク組成物で作られている。発泡材に取り付
けられるべき側は不透明写真層142で被覆され
る。海綿状の薄い発泡材層148が不透明写真被
膜142上に施される。海綿状の薄い発泡材層1
48には医療用接着剤層140が取り付けられ
る。基板116には光の透過を可能にするための
開口125がある。
Referring now to FIGS. 7 and 8, substrate 116 is made of a flexible plastic composition that has some degree of elasticity. The side to be attached to the foam is coated with an opaque photographic layer 142. A thin spongy foam layer 148 is applied over the opaque photographic coating 142. Spongy thin foam layer 1
A medical adhesive layer 140 is attached to 48 . Substrate 116 has an opening 125 to allow light to pass through.

開示した発明の装置を第6A図及び第6B図の
ように人間の鼻に配置したときには、基板116
は外側鼻梁にぴつたりと適合し、二つの鼻当て腕
部117,118はそれぞれ鼻の外側面128,
129にしつかりと着座する。腕部117,11
8は適所に接着剤で保持される。
When the device of the disclosed invention is placed on the human nose as shown in FIGS. 6A and 6B, the substrate 116
fits snugly against the lateral bridge of the nose, and the two nose pad arms 117, 118 are attached to the lateral surfaces 128, 118 of the nose, respectively.
I sit firmly on 129. Arm parts 117, 11
8 is held in place with adhesive.

接着剤層140は質問させるべき血液流を閉そ
くすることなく腕部を鼻隔膜に定常的に適合させ
るものである。これにより生じる腕部117,1
18の鼻の外部皮膚層への順応がぴつたりしてい
るので、センサは実動上その皮膚部Bの一部分と
なる。患者の鼻の呼吸用の穴に管が争つて入るこ
とは、鼻当て式センサが完全に外部配置であるた
めに存在しない。
The adhesive layer 140 allows the arm to conform to the nasal septum without occluding the blood flow to be interrogated. Arm portion 117,1 generated by this
Since the adaptation of the nose 18 to the external skin layer is tight, the sensor becomes part of the skin B in operation. There is no struggle for the tube to enter the breathing holes in the patient's nose because the nosepiece sensor is entirely external.

第7図及び第8図について述べると、光センサ
119はセラミツク基板130、電気的接続部、
及び接着により且つ微小回路部によりセラミツク
基板130に固定された透明密閉材132からな
つている。発光ダイオード120は、セラミツク
基板133、電気的接続部、及び接着により且つ
微小回路部によりセラミツク基板133に固定さ
れた透明密閉材134からなつている。寸法とし
ては、セラミツク基板133はそれぞれ4mm×6
mmであるが、その他の同様の外形のものも有効で
あろう。
7 and 8, the optical sensor 119 includes a ceramic substrate 130, electrical connections,
and a transparent sealing material 132 fixed to a ceramic substrate 130 by adhesive and by means of a microcircuit. The light emitting diode 120 consists of a ceramic substrate 133, electrical connections, and a transparent encapsulant 134 fixed to the ceramic substrate 133 by adhesive and by means of microcircuits. As for the dimensions, each ceramic substrate 133 is 4mm x 6mm.
mm, but other similar geometries may also be useful.

発光ダイオード120及び光電センサ119
は、それぞれ開口125のある基板腕部117,
118中に取り付けられている。第6図Aは発光
ダイオード120及び光電センサ119の側面図
を表している。この発明の装置は人類によくある
種々様々な鼻の形態にもかかわらず鼻の表面に平
面的に適合することが認められるであろう。
Light emitting diode 120 and photoelectric sensor 119
are a board arm 117 with an opening 125,
It is installed in 118. FIG. 6A shows a side view of the light emitting diode 120 and the photoelectric sensor 119. It will be appreciated that the device of the invention conforms flatly to the nasal surface despite the wide variety of nasal configurations common to humans.

センサの使用は次のようにして行われる。すな
わち、使用者は二つの基板腕部117,118の
一方を人間の鼻の一方側に取り付け、次に第2の
基板腕部を人間の鼻の他方側に持つていく(第6
図A及び第6図B参照)。たわみ性基板116の
基部は鼻梁に当ててしつかりと着座させる。
The sensor is used as follows. That is, the user attaches one of the two board arms 117, 118 to one side of the human's nose, and then holds the second board arm to the other side of the human's nose (sixth
(See Figure A and Figure 6B). The base of the flexible substrate 116 is placed firmly against the bridge of the nose.

基板腕部117,118は鼻の皮膚層にぴつた
りと順応する。このぴつたりした順応性は隔膜の
血液流を許し、閉そくしない。
The base arms 117, 118 conform snugly to the skin layers of the nose. This tight compliance allows blood flow through the diaphragm without occlusion.

基部及び腕部が適所に置かれると、発光ダイオ
ード120の鼻隔膜の近傍に光を送る。光電セン
サはその光が鼻隔膜を透照した後に光を受ける。
When the base and arms are in place, the light emitting diode 120 directs light into the vicinity of the nasal septum. The photoelectric sensor receives the light after the light passes through the nasal septum.

この実施例に対しては発明とみなされるものか
ら外れることなく種種の変更及び変形を行うこと
ができる。
Various changes and modifications may be made to this embodiment without departing from what is considered the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図A及び第1図Bは、ここで人為的運動と
して説明した欠点を生じるような多少の質量を持
つた光源及び光センサを用いた、共通ループ及び
フツク式テープ取付装置、すなわち商標
「VELCRO」の製品を図示した従来技術製品の透
視図である。第1図C及び第1図Dは患者の指を
横切るクランプ式センサ取付具の線図である。第
1図Eは人為的運動が存在する場合の光吸収を示
す図である。第2図Aは、光センサ、発光ダイボ
ード及び接着面の方を見た、この発明のセンサの
透視図である。第2図Bはここで開示した内部構
造を露出させるためにはがされたこの発明の種種
の層を示す第2図Aのセンサの図である。第2図
Cは基板の採択した実施例の複合素子のそれぞれ
が個別に図示され且つ識別されている、センサの
分解式側面図である。第3図Aはここで開示した
この発明に使用される光センサ及び光源の透視図
である。第3図Bは発光ダイオードを備えた基板
の第3図Aの一部分の拡大図である。第3図Cは
感光性の面を支持するための基板の第3図Aの残
りの部分の拡大図である。第4図はこの発明の皮
膚質問装置が適所に配置されている指の底面図で
ある。第5図A及び第5図Bは人に取り付けられ
る鼻当て式センサの平面図及び透視図である。第
6図A及び第6図Bは開示した発明の装置が解剖
学上適所に施されている患者の側面図及び等角投
影図である。第7図は発光ダイオード及び光セン
サの断面拡大図を伴つた、発光ダイオード及び光
センサの組立取付具を示す、鼻当て式センサの透
視図である。第8図は鼻隔膜を横切る血液流を監
視するように設計された、たわみ性基板、発泡
材、電気的構成部分、及びその他の層を示す分解
図である。 ここれらの図面において、10はセンサ装置、
14,24は基板、25,26は発光ダイオード
(光源)、27は基板、17は基板、19は感光面
(光センサ)、30は不透明ビニル条片、34は多
孔質たわみ性テープ層、35は接着面、37は条
片、38は接着層、40,41は開口、45は透
明ポリエステル層、46,47は接着被膜、50
ははがしテープ層、116は基板、117,11
8は基板腕部、119,120は光電部品、14
2は不透明写真被膜、148は発泡材層、140
は接着材層、125は開口を示す。
Figures 1A and 1B show a common loop and hook type tape attachment system using a light source and optical sensor with some mass which creates the drawbacks described herein as artifacts, i.e. 1 is a perspective view of a prior art product illustrating a product of VELCRO. Figures 1C and 1D are diagrams of a clamp-on sensor attachment across a patient's finger. FIG. 1E is a diagram showing light absorption in the presence of artificial motion. FIG. 2A is a perspective view of the sensor of the present invention looking toward the optical sensor, light emitting die board, and adhesive surface. FIG. 2B is a diagram of the sensor of FIG. 2A showing the various layers of the present invention peeled away to expose the internal structure disclosed herein. FIG. 2C is an exploded side view of the sensor in which each of the composite elements of the selected embodiment of the substrate is individually illustrated and identified. FIG. 3A is a perspective view of the optical sensor and light source used in the invention disclosed herein. FIG. 3B is an enlarged view of a portion of FIG. 3A of a substrate with light emitting diodes. FIG. 3C is an enlarged view of the remaining portion of FIG. 3A of the substrate for supporting the photosensitive surface. FIG. 4 is a bottom view of a finger with the skin interrogation device of the present invention in place. FIGS. 5A and 5B are a plan view and a perspective view of a nose-piece type sensor attached to a person. Figures 6A and 6B are side and isometric views of a patient with the disclosed device in anatomical position. FIG. 7 is a perspective view of the nosepiece sensor showing the light emitting diode and light sensor assembly fixture, with an enlarged cross-sectional view of the light emitting diode and light sensor. FIG. 8 is an exploded view showing the flexible substrate, foam, electrical components, and other layers designed to monitor blood flow across the nasal septum. In these drawings, 10 is a sensor device;
14 and 24 are substrates, 25 and 26 are light emitting diodes (light sources), 27 is a substrate, 17 is a substrate, 19 is a photosensitive surface (light sensor), 30 is an opaque vinyl strip, 34 is a porous flexible tape layer, 35 37 is an adhesive surface, 37 is a strip, 38 is an adhesive layer, 40 and 41 are openings, 45 is a transparent polyester layer, 46 and 47 are adhesive coatings, and 50
Peel off tape layer, 116 is substrate, 117, 11
8 is a board arm, 119 and 120 are photoelectric components, 14
2 is an opaque photographic coating, 148 is a foam layer, 140
125 represents an adhesive layer, and 125 represents an opening.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 患者の皮膚の凸部に対して着脱自在に接着取
付けて、前記皮膚の下の血液潅流組織の透照中に
おける光吸収の測定に使用する非侵入方式による
光電センサプローブ装置であつて、 たわみ性で最初は実質的に平面のウエブ様支持
構造(実質的に平行に離間し対向する上部および
下部表面を有する)、 前記支持構造のウエブに取り付けられた光源
(前記光源は前記下部表面と同じ方向に指向する
発光表面を有する)、 前記支持構造のウエブに取り付けられた光セン
サ(前記光センサは前記下部表面と同じ方向に指
向する感光表面を有し、前記光センサは前記支持
構造平面内の前記光源から離間する)、並びに 前記下部表面の外側の接着層(これは前記皮膚
の前記凸部に対して前記下部表面を着脱自在に接
着固定し、これにより前記下部表面は前記皮膚に
順応して保持され、また前記支持構造はたわみ性
であり前記センサプローブの操作中の如何なる時
にも前記皮膚および下部組織にストレスを与える
ことなく前記皮膚に順応し、前記光源の位置と前
記光センサとの間の前記皮膚部分の凸部の状態に
より、前記発光および感光表面が互いに傾いて前
記光源からの光が前記光源と前記光センサとの間
の組織を透照し、前記感光表面が前記光の少くと
も一部を受光する) からなることを特徴とする非侵入方式による光電
センサプローブ装置。 2 前記支持構造が、 相対的に不透明な下部層(前記光源および光セ
ンサの位置を除く、そこでは前記下部層は相対的
に透明である)、 上部層、並びに 前記光源および光センサを共に組み入れて前記
上部および下部層を接着固定する手段 からなる特許請求の範囲第1項記載の装置。
[Scope of Claims] 1. A non-invasive photoelectric sensor probe that is removably adhesively attached to a convex portion of a patient's skin and used to measure light absorption during transillumination of blood-perfused tissue beneath the skin. An apparatus comprising: a flexible, initially substantially planar, web-like support structure having substantially parallel spaced and opposing upper and lower surfaces; a light source attached to the web of the support structure; a light emitting surface oriented in the same direction as the lower surface), a light sensor attached to a web of the support structure, the light sensor having a light sensitive surface oriented in the same direction as the lower surface; is spaced from the light source in the plane of the support structure), as well as an adhesive layer on the outside of the lower surface, which removably adhesively secures the lower surface to the protrusion of the skin, thereby The surface is held conformable to the skin, and the support structure is flexible and conforms to the skin without stressing the skin and underlying tissue at any time during operation of the sensor probe, and the support structure is the condition of the convexity of the skin portion between the position and the light sensor such that the light emitting and light sensitive surfaces are tilted relative to each other such that light from the light source shines through the tissue between the light source and the light sensor; wherein the photosensitive surface receives at least a portion of the light. 2. the support structure incorporates: a relatively opaque bottom layer (except at the location of the light source and light sensor, where the bottom layer is relatively transparent), a top layer, and the light source and light sensor; 2. The apparatus of claim 1, further comprising means for adhesively securing said upper and lower layers.
JP59094407A 1983-05-11 1984-05-11 Sensor responding to skin Granted JPS6034432A (en)

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