JP3533122B2 - Pulse wave monitor - Google Patents

Pulse wave monitor

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JP3533122B2
JP3533122B2 JP32189799A JP32189799A JP3533122B2 JP 3533122 B2 JP3533122 B2 JP 3533122B2 JP 32189799 A JP32189799 A JP 32189799A JP 32189799 A JP32189799 A JP 32189799A JP 3533122 B2 JP3533122 B2 JP 3533122B2
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pulse wave
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欣也 長谷川
有史 西村
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内血管に振動
を与えて血管内を伝搬した振動を検出することにより脈
波を観測する脈波モニタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse wave monitor for observing a pulse wave by applying vibration to a blood vessel in a living body and detecting the vibration propagated in the blood vessel.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、脈波をモニタする方法として、特
許登録番号第2572088号公報に開示された「脈波
検出装置」が知られている。この装置は、人体の体表面
に押圧する押圧部材と、その押圧部材が体表面に押圧さ
れた状態で体表面からの脈波の圧力が伝達される複数の
接触子と、接触子に伝達された圧力振動を検出する圧力
センサと、その圧力センサを移動させる駆動手段とを備
え、それにより脈波を検出するようにしたものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of monitoring a pulse wave, a "pulse wave detecting device" disclosed in Japanese Patent No. 2572088 is known. This device includes a pressing member that presses against the body surface of the human body, a plurality of contactors to which the pressure of the pulse wave from the body surface is transmitted while the pressing member is pressed against the body surface, and the contactor. A pressure sensor for detecting the pressure vibration and a driving unit for moving the pressure sensor are provided, and the pulse wave is detected by the pressure sensor.

【0003】また、生体内血管に振動を与えて、血管内
を伝搬した振動を検出し解析することにより、非侵襲で
連続に生体パラメータを測定する方法として、特表平9
−506024号公報に開示された「誘発された摂動を
測定して生理学的パラメータを測定するための装置およ
び方法」が知られている。この装置は、血圧をはじめ、
血管壁コンプライアンス、心室収縮強度、血管抵抗、血
液量、心拍出量、心筋収縮性およびその他多くの生理学
的パラメータを分析したり追跡するものである。この装
置では、患者の生理学的パラメータを連続的に測定する
ために、患者の生理学的パラメータを表す定期的な較正
測定値を得る。患者の動脈上に励振器を配置して、動脈
血液中に振動波を誘起する。そして、動脈上の他の位置
に振動検出器を配置して振動波を検知し、血液パラメー
タを表す信号を得る。プロセッサは、較正測定値と振動
検出器の信号を処理して、患者の生理学的パラメータを
連続的に測定する。
In addition, as a method for continuously measuring biological parameters non-invasively by applying vibration to a blood vessel in a living body and detecting and analyzing the vibration propagated in the blood vessel, there is a method disclosed in Japanese Patent Publication No.
"Apparatus and method for measuring induced perturbation to measure physiological parameter" is disclosed in Japanese Patent Publication No. 506024. This device, including blood pressure,
It analyzes and tracks vascular wall compliance, ventricular contraction strength, vascular resistance, blood volume, cardiac output, myocardial contractility and many other physiological parameters. In this device, in order to continuously measure a patient's physiological parameters, periodic calibration measurements representing the patient's physiological parameters are obtained. An exciter is placed on the patient's artery to induce an oscillating wave in the arterial blood. Then, a vibration detector is arranged at another position on the artery to detect a vibration wave, and a signal representing a blood parameter is obtained. The processor processes the calibration measurements and the vibration detector signal to continuously measure the patient's physiological parameters.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許登録番号第2572088号公報に開示された装置で
は、脈波を検出するためには、圧力センサの他に、複数
の接触子と、その接触子を押圧するための押圧部材が必
要である。その上、圧力センサを押圧するための押圧部
材の規模が大きく、さらに押圧のために空気圧を使用し
なければならないという構成になっているため、生体装
着部が大きくなり、患者に対する負担が大きい上、圧力
センサを押圧するために複雑な制御が必要であるという
問題があった。
However, in the device disclosed in Japanese Patent Registration No. 2572088, in order to detect the pulse wave, in addition to the pressure sensor, a plurality of contactors and the contactors thereof are used. A pressing member for pressing is required. Moreover, the scale of the pressing member for pressing the pressure sensor is large, and since the air pressure must be used for pressing, the living body mounting section becomes large and the burden on the patient is large. However, there is a problem that complicated control is required to press the pressure sensor.

【0005】また、特表平9−506024号公報に
は、患者の生理学的パラメータを連続的に測定するため
に、振動検出器の信号をA/D変換しそのデータをプロ
セッサで処理することが記載されている。プロセッサの
処理では、三角関数の乗算などを行う必要があり、装置
およびソフトウエアの規模が大きくなるとともに処理時
間がかかるという問題があった。
Further, Japanese Patent Publication No. 9-506024 discloses that a signal of a vibration detector is A / D converted and the data is processed by a processor in order to continuously measure a physiological parameter of a patient. Have been described. In the processing of the processor, it is necessary to carry out multiplication of trigonometric functions, etc., which causes a problem that the scale of the apparatus and software becomes large and processing time is long.

【0006】処理時間がかかるということは、リアルタ
イムに生体情報を計測する際に大きな問題となる。例え
ば、この特表平9−506024号公報に開示されてい
る装置で測定した血圧波形と、他の装置で測定した心電
図波形とを同時にモニターすると、必ず前者の血圧波形
に遅延が発生する。昨今は高速のマイクロプロセッサが
実用化されているが、特表平9−506024号公報に
開示されている処理を行うためには、如何に高速処理を
行おうとも必ず遅延が発生する。この遅延は、臨床上で
大きな障害になることがある。
The long processing time poses a serious problem when measuring biological information in real time. For example, when the blood pressure waveform measured by the device disclosed in Japanese Patent Publication No. 9-506024 is simultaneously monitored with the electrocardiogram waveform measured by another device, the former blood pressure waveform is always delayed. Recently, high-speed microprocessors have been put into practical use, but in order to perform the processing disclosed in Japanese Patent Publication No. 9-506024, a delay is always generated no matter how high-speed processing is performed. This delay can be a major clinical impediment.

【0007】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、脈波を検出するために励振器および
振動検出器を両面テープなどで装着するという簡単な方
法により、かつ検出した信号をA/D変換したりプロセ
ッサで処理することなく、基準信号と振動検出信号の位
相差を検出するという簡単な構成により遅延なく脈波信
号を表示することができる優れた脈波モニタを提供する
ものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and detects the pulse wave by a simple method of mounting an exciter and a vibration detector with double-sided tape or the like. Provide an excellent pulse wave monitor capable of displaying a pulse wave signal without delay with a simple configuration of detecting a phase difference between a reference signal and a vibration detection signal without A / D converting the signal or processing with a processor. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明における脈波モニ
タは、任意の周波数および振幅で信号を発振する発振器
と、前記発振器の発振信号により生体内の動脈を振動さ
せる励振器と、前記励振器を生体に貼付する貼付手段
と、動脈上を伝搬してきた前記励振器からの振動を電気
信号に変換する振動検出器と、前記振動検出器を生体に
貼付する貼付手段と、前記発振器で発振した信号と前記
振動検出器で変換された電気信号の位相差を検出する位
相比較器と、前記位相比較器の出力を位相差を示す電圧
に変換する位相差電圧変換器と、前記位相差電圧変換器
からの出力信号の低周波成分のみを通過して脈波信号を
出力するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタか
ら出力した脈波信号を表示する脈波波形表示手段とを備
えるという構成を有している。この構成により、励振器
から発信した信号と振動検出器で検出した動脈血管上を
伝搬してきた信号の位相差を検出して脈波信号を表示す
るという簡単な構成により、振動検出器からの出力をA
/D変換することなく、最小の部品構成で、遅延なく脈
波信号を表示して観測することができることとなる。
A pulse wave monitor according to the present invention is an oscillator that oscillates a signal at an arbitrary frequency and amplitude, an exciter that oscillates an artery in a living body by the oscillation signal of the oscillator, and the exciter. A sticking means for sticking to the living body, a vibration detector for converting the vibration from the exciter propagating on the artery into an electric signal, a sticking means for sticking the vibration detector to the living body, and oscillated by the oscillator. A phase comparator that detects a phase difference between the signal and the electric signal converted by the vibration detector, a phase difference voltage converter that converts the output of the phase comparator into a voltage indicating a phase difference, and the phase difference voltage converter And a pulse wave waveform display means for displaying the pulse wave signal output from the low pass filter. To have. With this configuration, the output from the vibration detector can be output by a simple configuration that displays the pulse wave signal by detecting the phase difference between the signal transmitted from the exciter and the signal propagating on the arterial blood vessel detected by the vibration detector. A
The pulse wave signal can be displayed and observed without delay with the minimum component configuration without performing D / D conversion.

【0009】本発明における脈波モニタは、前記発振器
からの発信信号をあらかじめ設定した電圧レベルと比較
し比較の結果を出力する励振器電圧比較器と、前記振動
検出器で変換された電気信号をあらかじめ設定した電圧
レベルと比較し比較の結果を出力する検出信号電圧比較
器とを備え、前記位相比較器は前記励振器電圧比較器か
らの出力信号と前記検出信号電圧比較器からの出力信号
の位相差を検出するという構成を有している。この構成
により、発生器から発信した信号と、振動検出器で検出
した動脈血管上を伝搬した信号とをそれぞれあらかじめ
設定した電圧レベルと比較して二値化するようにしたこ
とにより、発信した信号と検出した信号の立ち上がりエ
ッジがはっきりして位相検出能力が向上し、安定した位
相比較ができることとなる。
The pulse wave monitor according to the present invention comprises an exciter voltage comparator for comparing the oscillation signal from the oscillator with a preset voltage level and outputting the result of the comparison, and an electric signal converted by the vibration detector. And a detection signal voltage comparator which outputs a result of comparison with a preset voltage level, wherein the phase comparator includes an output signal from the exciter voltage comparator and an output signal from the detection signal voltage comparator. It has a configuration of detecting a phase difference. With this configuration, the signal transmitted from the generator and the signal propagating on the arterial blood vessel detected by the vibration detector are compared with the preset voltage level, and are binarized. The rising edge of the detected signal is clear, the phase detection capability is improved, and stable phase comparison can be performed.

【0010】本発明における脈波モニタは、前記ローパ
スフィルタから出力した脈波信号をディジタル信号にA
/D変換するA/D変換器と、前記A/D変換されたデ
ィジタル信号を記憶する波形メモリーと、前記波形メモ
リーに記憶されたディジタル信号を脈波信号にD/A変
換するD/A変換器と、前記D/A変換された脈波信号
と前記ローパスフィルタから出力した脈波信号を表示す
る脈波波形表示手段と、前記A/D変換器、D/A変換
器及び波形メモリーを制御するプロセッサとを備えると
いう構成を有している。この構成により、測定した脈波
波形をメモリに記憶することができるようにしたことに
より、記憶した波形を任意に脈波波形表示手段に再表示
させることができることとなる。
In the pulse wave monitor according to the present invention, the pulse wave signal output from the low pass filter is converted into a digital signal.
A / D converter for D / A conversion, waveform memory for storing the A / D converted digital signal, and D / A conversion for D / A converting the digital signal stored in the waveform memory into a pulse wave signal And a pulse wave waveform display means for displaying the D / A converted pulse wave signal and the pulse wave signal output from the low pass filter, and the A / D converter, the D / A converter and the waveform memory. And a processor that operates. With this configuration, since the measured pulse wave waveform can be stored in the memory, the stored waveform can be arbitrarily redisplayed on the pulse wave waveform display means.

【0011】本発明における脈波モニタは、最高血圧と
最低血圧を測定する血圧測定手段と、前記A/D変換さ
れた脈波信号を連続血圧波形に変換する血圧算出手段
と、前記血圧算出手段で算出された連続血圧波形を表示
する連続血圧波形表示手段とを備えるという構成を有し
ている。この構成により、血圧測定手段によって測定さ
れた最高血圧および最低血圧を用いて血圧算出手段によ
りキャリブレーションを行なうことにより脈波波形を連
続血圧波形として表示させることができるので、非観血
に連続血圧波形を測定できることとなる。
The pulse wave monitor according to the present invention comprises a blood pressure measuring means for measuring a systolic blood pressure and a diastolic blood pressure, a blood pressure calculating means for converting the A / D converted pulse wave signal into a continuous blood pressure waveform, and the blood pressure calculating means. And a continuous blood pressure waveform display means for displaying the continuous blood pressure waveform calculated in. With this configuration, the pulse wave waveform can be displayed as a continuous blood pressure waveform by performing the calibration by the blood pressure calculation means using the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure measured by the blood pressure measurement means, so that the continuous blood pressure can be displayed non-invasively. The waveform can be measured.

【0012】上記本発明を要約すると、本発明における
脈波モニタは、動脈を振動させる信号を発信させる発振
器と、発信された信号を振動に変換して生体内の動脈を
振動させる励振器と、動脈上を伝搬した振動を検出して
電気信号に変換する振動検出器と、励振器と振動検出器
を安定にかつ簡便に生体に貼付する貼付手段と、発振器
で発振した信号と振動検出器により電気信号に変換され
た信号との位相差を検出する位相比較器と、位相比較器
からの位相差を示す出力を電圧に変換する位相差電圧変
換器と、位相差電圧変換器から出力された信号の低周波
成分のみを通過させるローパスフィルタと、ローパスフ
ィルタの出力を脈波信号として表示する脈波波形表示手
段とを備えるものである。
To summarize the above-mentioned present invention, a pulse wave monitor according to the present invention comprises an oscillator for transmitting a signal for vibrating an artery, an exciter for converting the transmitted signal into a vibration and vibrating an artery in a living body, A vibration detector that detects the vibration propagating on the artery and converts it into an electric signal, a sticking means that sticks the exciter and the vibration detector to the living body stably and easily, and a signal oscillated by the oscillator and the vibration detector. A phase comparator that detects the phase difference from the signal converted to an electrical signal, a phase difference voltage converter that converts the output indicating the phase difference from the phase comparator into a voltage, and a phase difference voltage converter A low-pass filter that passes only the low-frequency component of the signal and a pulse wave waveform display unit that displays the output of the low-pass filter as a pulse wave signal are provided.

【0013】本発明は、上記のように構成したことによ
り、励振器および発振器を両面テープなどで生体に簡単
に装着し、脈波の変化に応じて血管の弾性が変化するこ
とを利用し、励振器により動脈血管を振動させ血管を伝
搬する振動を振動検出器で検出し、血管を伝搬した振動
の速度を位相の変化として測定し、その位相変化を脈波
として測定して表示することにより、検出した信号をA
/D変換したりプロセッサで処理することのない簡単な
構成で、遅延なく脈波を表示することができる優れた脈
波モニタが得られる。
According to the present invention, which is configured as described above, it is possible to easily attach the exciter and the oscillator to the living body with a double-sided tape or the like, and to utilize the fact that the elasticity of the blood vessel changes according to the change of the pulse wave, By vibrating the arterial blood vessel with the exciter and detecting the vibration propagating in the blood vessel with the vibration detector, measuring the speed of the vibration propagating through the blood vessel as a phase change, and measuring the phase change as a pulse wave and displaying it. , The detected signal is A
An excellent pulse wave monitor capable of displaying a pulse wave without delay can be obtained with a simple configuration that does not perform D / D conversion or processing by a processor.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図1乃至図10に基づき、
本発明の第1乃至第3の実施の形態を詳細に説明する。
まず、図1乃至図5を参照して、本発明の第1の実施の
形態における脈波モニタについて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, based on FIG. 1 to FIG.
The first to third embodiments of the present invention will be described in detail.
First, a pulse wave monitor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

【0015】まず、図1を参照して、本発明の第1の実
施の形態における脈波モニタの構成を説明する。図1に
おいて、振動発振器1は、数Hzから数1000Hzま
での被検体に対して最も有効となる任意の周波数および
振幅で信号を発振できる振動発振器である。振動発振器
1から発振した信号は、励振器2により被検体(生体)
の動脈血管を振動させる。振動発振器1に好適な素子と
しては、電気信号を効率よく振動に変換することができ
る圧電セラミック素子などが挙げられる。振動検出器3
は、被検体の動脈血管を伝搬した励振器2からの振動を
検出して電気信号に変換するセンサである。振動検出器
3に好適な素子としては、振動を効率よく電気信号に変
換できる圧電セラミック素子やPVDF(ポリフッ化ビ
ニデリン)などが挙げられる。貼付手段20は励振器2
および振動検出器3を生体に装着する際に皮膚に貼付し
て励振器2および振動検出器3をそこに設定するもので
ある。位相比較器4は振動発振器1からの信号を基準信
号とし、振動検出器3からの信号との位相差を検出す
る。位相差電圧変換器5は位相比較器4において検出さ
れた位相差信号をその位相差に基づき異なる電圧に変換
する。ローパスフィルタ6では電圧に変換された位相差
信号の高周波成分を除去する。この高周波成分が除去さ
れた信号が脈波信号となる。脈波波形表示手段7はこの
ようにして検出された脈波信号の波形を表示する。
First, the configuration of the pulse wave monitor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a vibration oscillator 1 is a vibration oscillator capable of oscillating a signal at an arbitrary frequency and amplitude that are most effective for a subject of several Hz to several 1000 Hz. The signal oscillated from the vibration oscillator 1 is applied to the subject (living body) by the exciter 2.
Vibrates the arterial blood vessels. Suitable elements for the vibration oscillator 1 include a piezoelectric ceramic element that can efficiently convert an electric signal into vibration. Vibration detector 3
Is a sensor that detects the vibration from the exciter 2 propagated through the arterial blood vessel of the subject and converts it into an electric signal. Suitable elements for the vibration detector 3 include a piezoelectric ceramic element that can efficiently convert vibration into an electric signal, PVDF (polyvinylidene fluoride), and the like. The sticking means 20 is the exciter 2.
When the vibration detector 3 is attached to the living body, it is attached to the skin to set the exciter 2 and the vibration detector 3 there. The phase comparator 4 uses the signal from the vibration oscillator 1 as a reference signal and detects the phase difference from the signal from the vibration detector 3. The phase difference voltage converter 5 converts the phase difference signal detected by the phase comparator 4 into different voltages based on the phase difference. The low pass filter 6 removes the high frequency component of the phase difference signal converted into the voltage. The signal from which this high frequency component is removed becomes the pulse wave signal. The pulse wave waveform display means 7 displays the waveform of the pulse wave signal thus detected.

【0016】次に、図2を参照して、励振器2および振
動検出器3の生体に対する装着状態を説明する。図2に
は、その一例として手首21の撓骨動脈上に励振器2お
よび振動検出器3を装着した状態を示している。励振器
2および振動検出器3は、ともに貼付手段20を介して
手首21の皮膚上に貼付される。貼付手段20の好適な
例としては両面テープが挙げられる。
Next, with reference to FIG. 2, the mounting state of the exciter 2 and the vibration detector 3 on the living body will be described. FIG. 2 shows a state in which the exciter 2 and the vibration detector 3 are mounted on the radial artery of the wrist 21 as an example thereof. Both the exciter 2 and the vibration detector 3 are attached to the skin of the wrist 21 via the attaching means 20. A preferable example of the attaching means 20 is a double-sided tape.

【0017】励振器2および振動検出器3は、圧電セラ
ミック素子などが好適であることは前述したが、本発明
の第1の実施の形態において有効な大きさは、一例とし
て直径が1cmから2cm程度であり、厚みは素子自体
が1mm未満であり、ケースをつけても5mm程度であ
る。重さも10g程度であるため、両面テープで十分に
手首21などに装着することができ、装着者への負担が
少ない。
It has been described above that the exciter 2 and the vibration detector 3 are preferably piezoelectric ceramic elements or the like, but the size effective in the first embodiment of the present invention is, for example, 1 cm to 2 cm in diameter. The element itself has a thickness of less than 1 mm, and even if a case is attached, the thickness is about 5 mm. Since the weight is also about 10 g, it can be sufficiently attached to the wrist 21 or the like with the double-sided tape, and the burden on the wearer is small.

【0018】次に、図3を参照して、本発明における脈
波計測の原理を説明する。図3は励振器2および振動検
出器3を貼付手段20により手首21の撓骨動脈22の
上に皮膚の上から装着したときの状態を示したものであ
る。図3に示す動脈を伝搬する振動波形23は、撓骨動
脈22上を伝搬する振動を模式的に表したものである。
励振器1で誘発された振動は撓骨動脈22を伝搬し、撓
骨動脈22を伝搬した振動は振動検出器3により検出さ
れる。振動検出器3で検出された振動と励振器2で誘発
した振動との位相差を検出して脈波を測定する。
Next, the principle of pulse wave measurement in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state in which the exciter 2 and the vibration detector 3 are attached from above the skin onto the radial artery 22 of the wrist 21 by the attaching means 20. The vibration waveform 23 propagating in the artery shown in FIG. 3 schematically represents the vibration propagating on the radial artery 22.
The vibration induced by the exciter 1 propagates in the radial artery 22, and the vibration propagated in the radial artery 22 is detected by the vibration detector 3. The pulse wave is measured by detecting the phase difference between the vibration detected by the vibration detector 3 and the vibration induced by the exciter 2.

【0019】次に、図4及び図5を参照して、本発明の
第1の実施の形態における振動検出器3で検出された振
動と励振器2で誘発した振動との位相差検出方法につい
て説明する。それら2つの振動の位相差検出は、位相差
検出器4、位相差電圧変換器5及びローパスフィルタ6
を用いて行なわれる。すなわち、図4は位相差検出器
4、位相差電圧変換器5及びローパスフィルタ6のそれ
ぞれの機能を実現するための回路の一例を示したもので
あり、図5は位相比較の機能及びその結果を示したタイ
ミングチャートである。
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a method for detecting a phase difference between the vibration detected by the vibration detector 3 and the vibration induced by the exciter 2 in the first embodiment of the present invention. explain. The phase difference between these two vibrations is detected by the phase difference detector 4, the phase difference voltage converter 5, and the low pass filter 6.
Is performed using. That is, FIG. 4 shows an example of a circuit for realizing the respective functions of the phase difference detector 4, the phase difference voltage converter 5, and the low-pass filter 6, and FIG. 5 shows the phase comparison function and its result. 3 is a timing chart showing the above.

【0020】まず、図4において、振動発振器1からの
信号は基準信号aとして位相比較器4に入力され、振動
検出器3からの信号は比較信号bとして位相比較器4に
入力される。この基準信号aと比較信号bの信号レベル
は振動発振器1および振動検出器3において、位相比較
器4の入力レベルに合致するようにスケーリングが行わ
れる。
First, in FIG. 4, the signal from the vibration oscillator 1 is input to the phase comparator 4 as the reference signal a, and the signal from the vibration detector 3 is input to the phase comparator 4 as the comparison signal b. In the vibration oscillator 1 and the vibration detector 3, the signal levels of the reference signal a and the comparison signal b are scaled so as to match the input level of the phase comparator 4.

【0021】また、位相比較器4に対する2つの入力信
号(基準信号a、比較信号b)は、図5に示すように、
正弦波のようなエッジのはっきりしない信号が入力され
る可能性があるので、図4に示す位相比較器4に対する
2つの入力にはシュミットトリガ入力を用いるのが好適
である。
The two input signals (reference signal a and comparison signal b) to the phase comparator 4 are, as shown in FIG.
It is preferable to use Schmitt trigger inputs for the two inputs to the phase comparator 4 shown in FIG. 4, because a signal with an unclear edge such as a sine wave may be input.

【0022】位相比較器4において、基準信号aと比較
信号bの立ち上がりの差を検出し、位相電圧変換器5に
入力する。位相差電圧変換器5は一般にチャージポンプ
と呼ばれている機能をもち、ローパスフィルタ6のコン
デンサCとともに、位相比較器4で検出された位相差を
電圧に変換し、位相差信号pを出力する。
The phase comparator 4 detects the rising difference between the reference signal a and the comparison signal b and inputs it to the phase voltage converter 5. The phase difference voltage converter 5 has a function generally called a charge pump, and together with the capacitor C of the low pass filter 6, converts the phase difference detected by the phase comparator 4 into a voltage and outputs the phase difference signal p. .

【0023】ここで、図4を参照し、本発明の第1の実
施の形態における位相差電圧変換器5、すなわち、チャ
ージポンプの動作を説明する。基準信号aと比較信号b
の位相比較の結果、位相比較器の出力xが「H」レベル
になると、位相差電圧比較器5のFETQ1がオンとな
り、ローパスフィルタ6のコンデンサCを充電する。他
方、位相比較器の出力yが「H」レベル」になると、F
ETQ2がオンしてコンデンサCを放電する。2つの出
力x、yがともに「H」レベル」になると、FETQ
1、Q2がともにオフとなりフローティングになる。こ
のように、基準信号aと比較信号bの位相差によりコン
デンサCを充放電したり、フローティングにすることに
より、図5に示すような位相差信号pが出力される。
The operation of the phase difference voltage converter 5, that is, the charge pump in the first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. Reference signal a and comparison signal b
When the output x of the phase comparator becomes the “H” level as a result of the phase comparison of, the FET Q1 of the phase difference voltage comparator 5 is turned on, and the capacitor C of the low pass filter 6 is charged. On the other hand, when the output y of the phase comparator becomes "H" level, F
ETQ2 is turned on and the capacitor C is discharged. When the two outputs x and y both become "H" level, FETQ
Both 1 and Q2 are turned off and become floating. In this way, the phase difference signal p as shown in FIG. 5 is output by charging / discharging the capacitor C or floating it by the phase difference between the reference signal a and the comparison signal b.

【0024】また、図5に示すように、位相差信号pは
位相差電圧変換器5によるチャージポンプ回路の出力で
あるため、高調波ノイズが含まれている。そのため、ロ
ーパスフィルタ6によりこの高調波ノイズを除去する。
ローパスフィルタ6で高調波ノイズが除去された信号
が、本発明で得ようとする測定結果としての脈波信号m
である。
Further, as shown in FIG. 5, since the phase difference signal p is the output of the charge pump circuit by the phase difference voltage converter 5, it contains harmonic noise. Therefore, the low pass filter 6 removes this harmonic noise.
The signal from which the harmonic noise is removed by the low-pass filter 6 is the pulse wave signal m as the measurement result to be obtained in the present invention.
Is.

【0025】以上説明したように、本発明の第1の実施
の形態では、脈波の変化に応じて血管の弾性が変化する
ことを利用し、励振器2により動脈血管を振動させ血管
を伝搬したその振動を振動検出器3で検出し、血管を伝
搬した振動の速度を位相の変化として測定し、その位相
変化を脈波として測定するものである。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the fact that the elasticity of the blood vessel changes according to the change of the pulse wave is utilized to vibrate the arterial blood vessel by the exciter 2 to propagate the blood vessel. The vibration is detected by the vibration detector 3, the speed of the vibration propagating through the blood vessel is measured as a phase change, and the phase change is measured as a pulse wave.

【0026】上記のように、本発明の第1の実施の形態
によれば、励振器2および振動検出器3を両面テープな
どで貼付するだけの簡便さにより、また、基準信号aと
比較信号bの位相差を検出するのみで、振動検出器3で
検出した信号をA/D変換したり、プロセッサ演算など
を行なう必要がないため、最少の部品構成により脈波信
号を検出し、遅延なく表示することができるという効果
を有する。また、本発明の第1の実施の形態によると、
血管の弾性特性も同時に測定することができ、動脈硬化
の進行具合などの診断にも利用することができるという
効果も併せ有するものである。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, by simply attaching the exciter 2 and the vibration detector 3 with a double-sided tape or the like, the reference signal a and the comparison signal are added. Only by detecting the phase difference of b, it is not necessary to perform A / D conversion of the signal detected by the vibration detector 3 or to perform a processor operation, so that the pulse wave signal can be detected by the minimum component configuration and there is no delay. It has the effect that it can be displayed. According to the first embodiment of the present invention,
The elastic properties of blood vessels can also be measured at the same time, and it can be used for diagnosis of the progress of arteriosclerosis.

【0027】次に、図6乃至図8を参照して、本発明の
第2の実施の形態における脈波モニタについて説明す
る。図4において、振動発振器1、励振器2、振動検出
器3、位相比較器4、位相差電圧変換器5、ローパスフ
ィルタ6、脈波波形表示手段7及び貼付手段20は第1
の実施の形態で説明したものと同一の機能を有するもの
である。
Next, a pulse wave monitor according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8. In FIG. 4, the vibration oscillator 1, the exciter 2, the vibration detector 3, the phase comparator 4, the phase difference voltage converter 5, the low-pass filter 6, the pulse wave waveform display means 7, and the pasting means 20 are the first.
It has the same function as that described in the embodiment.

【0028】励振器電圧比較器8は振動発振器1から発
信した信号をあらかじめ設定した電圧レベルと比較する
コンパレータであり、振動発振器1から発信した信号を
二値化してディジタルレベルで表す信号に変換した基準
信号aを出力する。検出信号電圧比較器9は振動検出器
3により検出された信号をあらかじめ設定した電圧レベ
ルと比較するコンパレータであり、振動検出器3で検出
された信号を二値化してディジタルレベルで表す信号に
変換した比較信号bを出力する。
The exciter voltage comparator 8 is a comparator for comparing the signal transmitted from the vibration oscillator 1 with a preset voltage level. The signal transmitted from the vibration oscillator 1 is binarized and converted into a signal represented by a digital level. The reference signal a is output. The detection signal voltage comparator 9 is a comparator for comparing the signal detected by the vibration detector 3 with a preset voltage level, and binarizes the signal detected by the vibration detector 3 to convert it into a signal represented by a digital level. And outputs the compared signal b.

【0029】ここで、図7を参照して、本発明の第2の
実施の形態における励振器電圧比較器および検出信号電
圧比較器(コンパレータ)を詳細に説明する。図7にお
いて、U1はオペアンプまたはコンパレータ専用ICで
あり、コンデンサC1は振動発振器1または振動検出器
3からの直流成分をカットするコンデンサであって、数
10μF程度の電解コンデンサが好適である。R1及び
R2は直流成分をカットした入力信号の直流オフセット
を決める抵抗であり、R1及びR2を同じ値に選べば入
力信号は電源電圧+Vの1/2の電圧値を中心に振幅が
設定される。R3及びR4はコンパレータの比較電圧を
設定する抵抗であり、R1、R2、R3、R4を同じ値
に選べば入力信号の電圧レベルの中央で電圧比較を行う
ように設定することができる。R5はコンパレータの動
作にヒステリシス特性をもたせるためのフィードバック
抵抗である。
Here, the exciter voltage comparator and the detection signal voltage comparator (comparator) in the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 7, U1 is an operational amplifier or an IC dedicated to a comparator, a capacitor C1 is a capacitor for cutting a DC component from the vibration oscillator 1 or the vibration detector 3, and an electrolytic capacitor of about several tens of μF is suitable. R1 and R2 are resistors that determine the DC offset of the input signal with the DC component cut off. If R1 and R2 are selected to be the same value, the amplitude of the input signal will be set centered on the voltage value of 1/2 of the power supply voltage + V. . R3 and R4 are resistors for setting the comparison voltage of the comparator, and if R1, R2, R3, and R4 are selected to have the same value, it can be set to perform the voltage comparison at the center of the voltage level of the input signal. R5 is a feedback resistor for giving a hysteresis characteristic to the operation of the comparator.

【0030】次に、図8のタイミングチャートを参照し
て、本発明の第2の実施の形態における位相比較による
脈波の検出を説明する。励振器電圧比較器8および検出
信号電圧比較器9それぞれの出力である基準信号aおよ
び比較信号bの波形は、図8に見られるように、二値化
してディジタル信号とすることにより、基準信号aおよ
び比較信号bの立ち上がりエッジがはっきりする。その
ため、位相差信号pの電圧は、比較信号bの立ち上がり
エッジが基準信号aの立ち上がりエッジに対して進相と
なるか遅相となるか、及びその速度により変化すること
が明確に分かる。この位相差信号pをローパスフィルタ
6で高周波成分を除去すれば、図8に示すような脈波信
号mが得られる。このように、基準信号aおよび比較信
号bを二値化することにより、位相比較器4が安定して
動作することができる。
Next, with reference to the timing chart of FIG. 8, detection of a pulse wave by phase comparison in the second embodiment of the present invention will be described. The waveforms of the reference signal a and the comparison signal b, which are the outputs of the exciter voltage comparator 8 and the detection signal voltage comparator 9, respectively, are binarized into digital signals as shown in FIG. The rising edges of a and the comparison signal b are clear. Therefore, it is clearly understood that the voltage of the phase difference signal p changes depending on whether the rising edge of the comparison signal b is in the advanced phase or the delayed phase with respect to the rising edge of the reference signal a, and the speed thereof. By removing the high frequency component of the phase difference signal p with the low pass filter 6, a pulse wave signal m as shown in FIG. 8 is obtained. By thus binarizing the reference signal a and the comparison signal b, the phase comparator 4 can operate stably.

【0031】以上説明したように、本発明の第2の実施
の形態によれば、第1の実施の形態で述べた効果に加
え、基準信号aおよび比較信号bを二値化してディジタ
ル信号とすることにより位相比較器4における位相検出
能力を向上させることができるという効果を有すること
になる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, in addition to the effect described in the first embodiment, the reference signal a and the comparison signal b are binarized into a digital signal. By doing so, there is an effect that the phase detection capability of the phase comparator 4 can be improved.

【0032】次に、図9及び図10を参照して、本発明
の第3の実施の形態における脈波モニタについて説明す
る。図9は本発明の第3の実施の形態における脈波モニ
タの構成を示すブロック図、図10は本発明の第3の実
施の形態における他の脈波モニタの構成を示すブロック
図である。図9において、振動発振器1、励振器2、振
動検出器3、位相比較器4、位相差電圧変換器5、ロー
パスフィルタ6、脈波波形表示手段7、励振器電圧比較
器8及び検出信号電圧比較器9は第1および第2の実施
の形態で説明したものと同一の機能を有するものであ
る。
Next, a pulse wave monitor according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a pulse wave monitor according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of another pulse wave monitor according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 9, a vibration oscillator 1, an exciter 2, a vibration detector 3, a phase comparator 4, a phase difference voltage converter 5, a low pass filter 6, a pulse wave waveform display means 7, an exciter voltage comparator 8 and a detection signal voltage. The comparator 9 has the same function as that described in the first and second embodiments.

【0033】図9においては、A/D変換器10はロー
パスフィルタ6からの脈波信号をA/D変換する。波形
メモリ11はA/D変換された脈波信号データを記憶す
る。D/A変換器12は波形メモリ11に記憶された脈
波信号データをD/A変換する。そして、脈波波形表示
手段7がD/A変換された脈波信号データおよびローパ
スフィルタ6の出力を脈波信号として表示する。このよ
うに、波形メモリ11に記憶した波形は任意に表示させ
ることができる。プロセッサ13はA/D変換器10、
波形メモリ11およびD/A変換器12の制御を行う。
In FIG. 9, the A / D converter 10 A / D converts the pulse wave signal from the low pass filter 6. The waveform memory 11 stores A / D converted pulse wave signal data. The D / A converter 12 D / A converts the pulse wave signal data stored in the waveform memory 11. Then, the pulse wave waveform display means 7 displays the D / A converted pulse wave signal data and the output of the low-pass filter 6 as a pulse wave signal. In this way, the waveform stored in the waveform memory 11 can be arbitrarily displayed. The processor 13 is an A / D converter 10,
The waveform memory 11 and the D / A converter 12 are controlled.

【0034】図10においては、血圧測定手段14がカ
フ(図示せず)を用いて最高血圧および最低血圧を測定
する。連続血圧算出手段15は、上記の位相比較によっ
て検出された脈波波形を血圧測定手段14で測定した最
高血圧および最低血圧でキャリブレーションすることに
より連続血圧波形に変換する。血圧測定手段14はプロ
セッサ13と同一のデバイスであってもよい。また、連
続血圧波形表示手段16は連続血圧算出手段15から出
力された連続血圧波形を表示する。連続血圧波形表示手
段16は脈波波形表示手段7と同一のデバイスであって
もよい。
In FIG. 10, the blood pressure measuring means 14 measures the maximum blood pressure and the minimum blood pressure using a cuff (not shown). The continuous blood pressure calculating means 15 converts the pulse wave waveform detected by the phase comparison into a continuous blood pressure waveform by calibrating the pulse wave waveform with the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure measured by the blood pressure measuring means 14. The blood pressure measuring means 14 may be the same device as the processor 13. Further, the continuous blood pressure waveform display means 16 displays the continuous blood pressure waveform output from the continuous blood pressure calculation means 15. The continuous blood pressure waveform display means 16 may be the same device as the pulse wave waveform display means 7.

【0035】以上説明したように、本発明の第3の実施
の形態によれば、第1および第2の実施の形態で述べた
効果に加え、測定した脈波波形をメモリに記憶しておく
ことができ、記憶した波形を任意に再表示させることが
できるという効果を有する。また、位相比較によって検
出された脈波波形を最高血圧および最低血圧でキャリブ
レーションすることにより、カテーテルを用いることな
く連続血圧波形を測定することができるという効果を有
する。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, in addition to the effects described in the first and second embodiments, the measured pulse wave waveform is stored in the memory. It is possible to display the stored waveform arbitrarily. Further, by calibrating the pulse wave waveform detected by the phase comparison with the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure, there is an effect that a continuous blood pressure waveform can be measured without using a catheter.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され、特に
励振器および振動検出器を両面テープなどで貼付するだ
けの簡便さにより、また、基準信号と比較信号の位相差
を検出するのみで、振動検出器で検出した信号をA/D
変換したり、プロセッサ演算などを行なう必要がないた
め、最少の部品構成により脈波信号を検出し、遅延なく
表示することができるという効果を有する上、血管の弾
性特性も同時に測定することができ、動脈硬化の進行具
合などの診断にも利用できるという優れた効果を併せ持
つ脈波モニタを提供することができる。
The present invention is configured as described above, and in particular, it is easy to attach the exciter and the vibration detector with double-sided tape or the like, and only detects the phase difference between the reference signal and the comparison signal. The A / D signal detected by the vibration detector.
Since there is no need to perform conversion or processor calculation, the pulse wave signal can be detected and displayed without delay with the minimum component configuration, and at the same time, the elastic properties of blood vessels can be measured. Thus, it is possible to provide a pulse wave monitor having an excellent effect that it can be used for diagnosis of the progress of arteriosclerosis.

【0037】また、本発明は、測定した脈波波形をメモ
リに記憶しておくことにより、記憶した波形を任意に再
表示させることができるという効果を有し、最高血圧お
よび最低血圧でキャリブレーションを行うことにより、
カテーテルを用いることなく連続血圧波形を測定するこ
とができるという優れた効果を有する脈波モニタを提供
することができる。
Further, the present invention has an effect that the measured pulse wave waveform is stored in the memory, so that the stored waveform can be arbitrarily redisplayed, and the calibration is performed at the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure. By doing
It is possible to provide a pulse wave monitor having an excellent effect that a continuous blood pressure waveform can be measured without using a catheter.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態における脈波モニタ
の構成を示すブロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pulse wave monitor according to a first embodiment of the present invention,

【図2】本発明の第1の実施の形態における励振器およ
び振動検出器の生体への装着状態を示す図、
FIG. 2 is a diagram showing a state where the exciter and the vibration detector according to the first embodiment of the present invention are attached to a living body;

【図3】本発明における脈波計測の原理を説明する図、FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of pulse wave measurement according to the present invention;

【図4】本発明の位相比較による脈波検出を説明する
図、
FIG. 4 is a diagram for explaining pulse wave detection by phase comparison according to the present invention;

【図5】本発明の第1の実施の形態における位相比較に
よる脈波信号の検出を説明するタイミングチャート、
FIG. 5 is a timing chart illustrating detection of a pulse wave signal by phase comparison according to the first embodiment of the present invention,

【図6】本発明の第2の実施の形態における脈波モニタ
の構成を示すブロック図、
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a pulse wave monitor according to a second embodiment of the present invention,

【図7】本発明の第2の実施の形態における電圧比較器
を詳細に示す回路図、
FIG. 7 is a circuit diagram showing in detail a voltage comparator according to a second embodiment of the present invention,

【図8】本発明の第2の実施の形態における位相比較に
よる脈波の検出を説明するタイミングチャート、
FIG. 8 is a timing chart illustrating detection of a pulse wave by phase comparison according to the second embodiment of the present invention,

【図9】本発明の第3の実施の形態における脈波モニタ
の構成を示すブロック図、
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a pulse wave monitor according to a third embodiment of the present invention,

【図10】本発明の第3の実施の形態における他の脈波
モニタの構成を示すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of another pulse wave monitor according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 振動発振器 2 励振器 3 振動検出器 4 位相比較器 5 位相差電圧変換器 6 ローパスフィルタ 7 脈波波形表示手段 8 励振器電圧比較器 9 検出信号電圧比較器 10 A/D変換器 11 波形メモリ 12 D/A変換器 13 プロセッサ 14 血圧測定手段 15 連続血圧算出手段 16 連続血圧波形表手段 20 貼付手段 21 手首 22 撓骨動脈 23 動脈を伝搬する振動波形 a 基準信号 b 比較信号 p 位相差信号 m 脈波信号 x、y 位相比較器出力信号 C コンデンサ R、R1、R2、R3、R4、R5 抵抗器 Q1、Q2 FET C1 コンデンサ U1 コンパレータ 1 Vibration oscillator 2 exciter 3 Vibration detector 4 Phase comparator 5 Phase difference voltage converter 6 low pass filter 7 Pulse wave waveform display means 8 Exciter voltage comparator 9 Detection signal voltage comparator 10 A / D converter 11 Waveform memory 12 D / A converter 13 processors 14 Blood Pressure Measuring Means 15 Continuous blood pressure calculation means 16 Continuous blood pressure waveform table means 20 Attachment means 21 wrist 22 radial artery 23 Vibration waveform propagating in artery a Reference signal b Comparison signal p Phase difference signal m pulse wave signal x, y Phase comparator output signal C capacitor R, R1, R2, R3, R4, R5 resistors Q1, Q2 FET C1 capacitor U1 comparator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−318839(JP,A) 特開 平11−226011(JP,A) 特公 昭57−5538(JP,B2) 特表 平9−506024(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/02 - 5/03 A61B 8/00 - 8/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-11-318839 (JP, A) JP-A-11-226011 (JP, A) JP-B 57-5538 (JP, B2) JP-A 9- 506024 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/02-5/03 A61B 8/00-8/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】任意の周波数および振幅で信号を発振する
発振器と、前記発振器の発振信号により生体内の動脈を
振動させる励振器と、前記励振器を生体に貼付する貼付
手段と、動脈上を伝搬してきた前記励振器からの振動を
電気信号に変換する振動検出器と、前記振動検出器を生
体に貼付する貼付手段と、前記発振器で発振した信号と
前記振動検出器で変換された電気信号の位相差を検出す
る位相比較器と、前記位相比較器の出力を位相差を示す
電圧に変換する位相差電圧変換器と、前記位相差電圧変
換器からの出力信号の低周波成分を通過して脈波信号を
出力するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタか
ら出力した脈波信号を表示する脈波波形表示手段とを備
えたことを特徴とする脈波モニタ。
1. An oscillator that oscillates a signal at an arbitrary frequency and amplitude, an exciter that oscillates an artery in the living body by the oscillation signal of the oscillator, a sticking means that sticks the exciter to the living body, and A vibration detector that converts the propagated vibration from the exciter into an electric signal, a sticking unit that sticks the vibration detector to a living body, a signal oscillated by the oscillator, and an electric signal converted by the vibration detector. , A phase comparator for detecting the phase difference, a phase difference voltage converter for converting the output of the phase comparator into a voltage indicating the phase difference, and a low-frequency component of the output signal from the phase difference voltage converter. A pulse wave monitor comprising: a low-pass filter for outputting a pulse wave signal according to claim 1, and a pulse wave waveform display means for displaying the pulse wave signal output from the low pass filter.
【請求項2】前記発振器からの発信信号をあらかじめ設
定した電圧レベルと比較し比較の結果を出力する励振器
電圧比較器と、前記振動検出器で変換された電気信号を
あらかじめ設定した電圧レベルと比較し比較の結果を出
力する検出信号電圧比較器とを備え、前記位相比較器は
前記励振器電圧比較器からの出力信号と前記検出信号電
圧比較器からの出力信号の位相差を検出するようにした
ことを特徴とする請求項1記載の脈波モニタ。
2. An exciter voltage comparator for comparing an oscillation signal from the oscillator with a preset voltage level and outputting a comparison result, and an electric signal converted by the vibration detector with a preset voltage level. A detection signal voltage comparator for comparing and outputting a comparison result, wherein the phase comparator detects a phase difference between the output signal from the exciter voltage comparator and the output signal from the detection signal voltage comparator. The pulse wave monitor according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記ローパスフィルタから出力した脈波信
号をディジタル信号にA/D変換するA/D変換器と、
前記A/D変換されたディジタル信号を記憶する波形メ
モリーと、前記波形メモリーに記憶されたディジタル信
号を脈波信号にD/A変換するD/A変換器と、前記D
/A変換された脈波信号と前記ローパスフィルタから出
力した脈波信号を表示する脈波波形表示手段と、前記A
/D変換器、D/A変換器及び波形メモリーを制御する
プロセッサとを備えたことを特徴とする請求項1または
2記載の脈波モニタ。
3. An A / D converter for A / D converting the pulse wave signal output from the low pass filter into a digital signal,
A waveform memory for storing the A / D converted digital signal; a D / A converter for D / A converting the digital signal stored in the waveform memory into a pulse wave signal;
A / A converted pulse wave signal and pulse wave waveform display means for displaying the pulse wave signal output from the low-pass filter;
The pulse wave monitor according to claim 1 or 2, further comprising a / D converter, a D / A converter, and a processor that controls a waveform memory.
【請求項4】最高血圧と最低血圧を測定する血圧測定手
段と、前記A/D変換された脈波信号を連続血圧波形に
変換する血圧算出手段と、前記血圧算出手段で算出され
た連続血圧波形を表示する連続血圧波形表示手段とを備
えたことを特徴とする請求項3記載の脈波モニタ。
4. A blood pressure measuring means for measuring a systolic blood pressure and a diastolic blood pressure, a blood pressure calculating means for converting the A / D converted pulse wave signal into a continuous blood pressure waveform, and a continuous blood pressure calculated by the blood pressure calculating means. The pulse wave monitor according to claim 3, further comprising a continuous blood pressure waveform display means for displaying a waveform.
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