DE112017002688T5

DE112017002688T5 - Sensoranordnung

Info

Publication number: DE112017002688T5
Application number: DE112017002688.1T
Authority: DE
Inventors: Yukiya Sawanoi; Yoshihiko Sano; Takeshi Kubo; Toshihiko Ogura
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2019-03-07
Also published as: CN109195514A; CN109195514B; US11172834B2; JP2017209434A; WO2017203958A1; JP6610433B2; US20190090762A1

Abstract

Eine Sensoranordnung (40) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Druckkammer (48). Ein Druckübertragungsfluid (49), das über eine Folie (45) gegenüber einem arteriellen Durchgangsabschnitt eines zu messenden Teils angeordnet ist, die einen Teil einer Außenwand der Fluidkammer (48) bildet, ist in der Fluidkammer (48) untergebracht. Es ist ein Drucksensor (46) vorgesehen, um den Druck des Druckübertragungsfluids (49) als denjenigen Druck zu erfassen, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird. Plattenelemente (41, 42, 43a), die jeweils eine flache Form entlang einer Längsrichtung eines Handgelenks als dem zu messenden Teil (90) aufweisen, sind entlang der Folie (45) auf einer Seite gegenüber dem zu messenden Teil (90) angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung, insbesondere auf eine Sensoranordnung zum Erfassen des Drucks eines zu messenden Teils. Die Sensoranordnung ist typischerweise in eine Blutdruckmessmanschette integriert und dient zur Messung des Blutdrucks des zu messenden Teils.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist diese Art von Blutdruckmessgerät, wie es beispielsweise aus der Patentliteratur 1 ( JP 2013-215397 A ) bekannt ist, als ein Blutdruckmessgerät mit einer Blutdruckmessmanschette bekannt, welche um ein Handgelenk als zu messendes Teil gelegt wird und weist einen Hauptkörper auf, der fest mit der Manschette verbunden ist. Bei diesem Blutdruckmessgerät wird der Druck in einem in der Manschette enthaltenen Druckluftsack von einem am Hauptkörper angebrachten Drucksensor erfasst. Zum Zeitpunkt der Blutdruckmessung wird in einem Zustand, in dem die Manschette das Handgelenk umfassend getragen wird, Druckluft von einer am Hauptkörper angeordneten Pumpe in den Luftsack geleitet und eine Arterie des Handgelenks gedrückt. Anschließend wird anhand einer Ausgabe des Drucksensors durch ein schwingungstechnisches Verfahren ein Blutdruckmesswert erhalten.
LITERATURLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2013-215397 A
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Nebenbei bemerkt wächst aufgrund eines gesundheitsorientierten Booms in jüngerer Zeit die Notwendigkeit, den Blutdruck mit einem Sphygmomanometer (einer Blutdruckmessmanschette) zu messen, das immer am Handgelenk getragen wird. Hierzu ist es mit Blick auf Aussehen, Tragekomfort usw. erwünscht, die Breitenrichtungsabmessung einer Manschette (eine Abmessung in Richtung in Längsrichtung des Handgelenks, nachstehend „Manschettenbreite“ genannt) so klein wie möglich zu gestalten.
Beträgt jedoch die Abmessung der Manschettenbreite am Blutdruckmessgerät beispielsweise etwa 25 mm, dehnt sich die Manschette (ein Luftsack) zu einem Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung stark in Dickenrichtung aus, ihr Querschnitt nähert sich von einer flachen elliptischen Form einer Kreisform an und es tritt ein Druckverlust auf. Mit anderen Worten ist der Druck in der Manschette höher als der Druck auf eine Arterie des Handgelenks. Dadurch entsteht das Problem, dass ein Blutdruckmesswert höher als der tatsächliche Blutdruck beobachtet wird und es gibt einen großen Messfehler.
Diese Aufgabe kann gelöst werden, indem getrennt von einer Druckmanschette, die ein zu messendes Teil drückt, ein Mittel zum Erfassen des Drucks bereitgestellt wird, der auf einen arteriellen Durchgangsabschnitt des Teils ausgeübt wird, der von der Druckmanschette gemessen werden soll.
Es ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Sensoranordnung zur Verfügung zu stellen, die geeignet ist, den Druck zu erfassen, der auf einen arteriellen Durchgangsabschnitt eines Teils ausgeübt wird, der durch eine Druckmanschette gemessen werden soll, und zwar getrennt von der das zu messende Teil drückenden Druckmanschette.
LÖSUNG DER AUFGABE
Um die obige Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine Sensoranordnung in einer Blutdruckmessmanschette vor, die eine Druckmanschette umfasst, die bandartig um ein zu messendes Teil gewickelt ist, und der ein Druckfluid zum Drücken des zu messenden Teils zugeführt wird, und einen arteriellen Drucksensor, der an einem Abschnitt einer inneren Umfangsfläche der Druckmanschette angeordnet ist, und der einer Arterie des zu messenden Teils zugewandt sein soll, um getrennt von der Druckmanschette den Druck zu erfassen, der auf einen arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils durch die Druckmanschette ausgeübt wird, wobei die Sensoranordnung den arteriellen Drucksensor durch eine Vielzahl von Elementen einrichtet, wobei die Sensoranordnung aufweist:

eine Fluidkammer;
ein Druckübertragungsfluid, das in der Fluidkammer untergebracht ist und über eine Folie, die einen Teil einer Außenwand der Fluidkammer bildet, dem arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils zugewandt ist; und
einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks des Druckübertragungsfluids als denjenigen Druck, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird,
wobei ein Plattenelement mit einer flachen Form entlang einer Längsrichtung eines Handgelenks, das als das zu messende Teil dient, auf einer Seite gegenüber dem zu messenden Teil entlang der Folie angeordnet ist.

In der vorliegenden Beschreibung meint das „zu messende Teil“ typischerweise ein Handgelenk, es kann sich aber auch um ein anderes Teil als das Handgelenk handeln (bspw. einen Oberarm). Handelt es sich bei dem zu messenden Teil dann etwa um ein Handgelenk, bezieht sich „arterieller Durchgangsabschnitt“ des zu messenden Teils auf einen Abschnitt, durch den eine Radialarterie oder eine ulnare Arterie verläuft (einschließlich einer Handgelenkoberfläche).
Die „innere Umfangsfläche“ der Druckmanschette bezieht sich auf eine der beiden Oberflächen eines Bandes der Druckmanschette, die dem zu messenden Teil zum Zeitpunkt des Tragens zugewandt ist.
Der „arterielle Drucksensor“ „erfasst den Druck, der auf einen arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils durch die Druckmanschette ausgeübt wird, „getrennt von der Druckmanschette“ bedeutet, den Druck selbst zu erfassen, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils außerhalb der Druckmanschette ausgeübt wird, und nicht etwa den Druck innerhalb der Druckmanschette (oder in einem mit dieser verbundenen Raum).
Die Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist als arterieller Drucksensor an dem Abschnitt der inneren Umfangsfläche der Druckmanschette angeordnet, der der Arterie des zu messenden Teils zugewandt sein soll und bildet die Blutdruckmessmanschette. Die derart eingerichtete Blutdruckmessmanschette wird getragen, indem sie das zu messende Teil (z.B. das Handgelenk) umgreift. In diesem Zustand empfängt die Druckmanschette zum Zeitpunkt der Blutdruckmessung von außen (z.B. von einem Hauptkörper eines Blutdruckmessgerätes) das Druckfluid und drückt das zu messende Teil. Dabei drückt die Druckmanschette das zu messende Teil durch den arteriellen Drucksensor. Getrennt von der Druckmanschette erfasst der arterielle Drucksensor den Druck, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils durch die Druckmanschette ausgeübt wird. Mit anderen Worten, der arterielle Drucksensor erfasst den Druck selbst, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils außerhalb der Druckmanschette ausgeübt wird, nicht den Druck in der Druckmanschette (oder den mit dieser verbundenen Raum). Basierend auf einer Ausgabe des arteriellen Drucksensors wird nach einem bekannten Verfahren ein Blutdruckmesswert erhalten.
Insbesondere, wenn die Druckmanschette das zu messende Teil zum Zeitpunkt der Blutdruckmessung in der Sensoranordnung drückt, stimmt der Druck des Druckübertragungsfluids, welches über die Folie gegenüber dem arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils angeordnet ist, mit demjenigen Druck überein, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird. Daher kann der Drucksensor den Druck des Druckübertragungsfluids als den Druck erfassen, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird.
Somit ist die Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung geeignet, als arterieller Drucksensor den Druck selbst zu erfassen, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird. Selbst wenn die Druckmanschette zum Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung stark in Dickenrichtung aufgeweitet wird, und ein Druckverlust durch das Einstellen einer Manschettenbreite (gleich einer Breitenrichtung der Druckmanschette in natürlichem Zustand (dasselbe wie unten)) auf eine kleine Abmessung (z.B. etwa 25 mm) entsteht, kann der Blutdruck genau gemessen werden.
Außerdem kann die Ausgabe des arteriellen Drucksensors (d.h. ein Ausgangssignal des Drucksensors) von einem Erfassungssystem der gleichen Art wie ein Druckerfassungssystem verarbeitet werden, das auf einem bekannten schwingungstechnischen Verfahren basiert. Daher kann das Blutdruckmessgerät mit der Blutdruckmessmanschette einfach gestaltet werden.
Außerdem ist bei einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung das Plattenelement mit einer flachen Form entlang einer Längsrichtung eines Handgelenks, das als das zu messende Teil dient, auf einer Seite gegenüber dem zu messenden Teil entlang der Folie angeordnet.
Dehnt sich die Druckmanschette zum Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung stark in Dickenrichtung aus und kommt ihr Querschnitt aus einer flachen elliptischen Form dann einer Kreisform nahe, wie sie ist, wenn das Plattenelement nicht vorhanden ist, so trägt durch die Einstellung der Manschettenbreite auf eine kleine Abmessung (z.B. ca. 25 mm) nur ein Teil des Querschnitts nahe der Kreisform der Manschette, der in Breitenrichtung der Manschette mit dem Handgelenk in Kontakt ist, zur Kompression bei. Dadurch wird ein Kompressionsbereich in Handgelenklängsrichtung (entsprechend der Breitenrichtung der Manschette) schmaler, und es besteht die Möglichkeit, dass der arterielle Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils nicht effektiv gedrückt werden kann. Bei der Sensoranordnung dieser Ausführungsform ist das Plattenelement mit der flachen Form entlang der Längsrichtung des Handgelenks, das als zu messendes Teil dient, auf der Seite gegenüber dem zu messenden Teil entlang der Folie angeordnet. Daher ist bei diesem Plattenelement der Kompressionsbereich weit in Längsrichtung des Handgelenks sichergestellt. Dadurch kann der Blutdruck genauer gemessen werden.
Hierbei ist zu beachten, dass das „Druckübertragungsfluid “ wünschenswerterweise etwa ein inkompressibles Fluid wie Wasser oder Silikonöl ist. In diesem Fall kann auch bei einer Kompression der Druckmanschette, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübte Druck ohne Druckverlust auf den Drucksensor übertragen werden, da das Druckübertragungsfluid im Wesentlichen keine (jedenfalls aber nur eine vernachlässigbare) Volumenänderung aufweist.
Außerdem ist zu beachten, dass der arterielle Drucksensor vorzugsweise an einem Abschnitt der inneren Umfangsfläche der Druckmanschette angebracht ist, der der Arterie des zu messenden Teils zugewandt sein soll, um nicht von der Druckmanschette abzufallen.
Bei der Sensoranordnung einer Ausführungsform weist das Plattenelement ein Durchgangsloch auf, durch das das Druckübertragungsfluid fließen kann.
Bei der Sensoranordnung dieser Ausführungsform weist das Plattenelement das Durchgangsloch auf, durch das das Druckübertragungsfluid fließen kann. Daher kann der Drucksensor den Druck, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird, als den Druck des Druckübertragungsfluids durch das Durchgangsloch erfassen. Mithin verhindert das Vorhandensein des Plattenelements nicht die Erfassung des Drucks durch den Drucksensor.
Bei der Sensoranordnung einer Ausführungsform beinhaltet das Plattenelement ein Leitungssubstrat, an dem ein piezoresistiver Drucksensor als Drucksensor angeordnet ist.
Bei der Sensoranordnung dieser Ausführungsform beinhaltet das Plattenelement das Leitungssubstrat, an dem der piezoresistive Drucksensor als Drucksensor montiert ist. Somit wird die Ausgabe des piezoresistiven Drucksensors als elektrisches Signal vom Leitungssubstrat über eine Leitung ausgegeben. Im Vergleich zu einem Fall, in dem der Druck über eine Rohrleitung übertragen wird, kann daher die Ausgabe von der Sensoranordnung zum Beispiel zum Hauptkörper des Blutdruckmessgerätes mit einer einfachen Konfiguration und platzsparend realisiert werden.
Bei der Sensoranordnung einer Ausführungsform erstreckt sich eine Leitung zum Ausgeben einer Ausgabe des piezoresistiven Drucksensors als elektrisches Signal vom Leitungssubstrat.
Bei der Sensoranordnung dieser Ausführungsform erstreckt sich die Leitung zum Ausgeben einer Ausgabe des piezoresistiven Drucksensors als elektrisches Signal vom Leitungssubstrat. Dadurch sind Verdrahtungsarbeiten von der Sensorbaugruppe etwa zum Hauptkörper des Blutdruckmessgeräts einfach durchzuführen.
Bei einer Ausführungsform weist die Sensoranordnung auf:

einen flexiblen Schlauch, der einen Teil der Außenwand der Fluidkammer bildet und sich zu einer Seite gegenüber der Folie in Bezug auf das Plattenelement erstreckt,
wobei der Drucksensor an einer Spitze des flexiblen Schlauches angeordnet ist.

Bei der Sensoranordnung dieser Ausführungsform vergrößert sich ein Freiheitsgrad bei der Anordnung des Drucksensors. So ist es beispielsweise möglich, den Drucksensor im Hauptkörper des Blutdruckmessgerätes an der Blutdruckmessmanschette unterzubringen. In diesem Fall ist es möglich, die Ausdehnung der Blutdruckmessmanschette in Dickenrichtung zu reduzieren.
Bei der Sensoranordnung einer Ausführungsform weist das Plattenelement Steifigkeit auf.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet „Steifigkeit“ nicht vollständige Steifigkeit, sondern Steifigkeit in einem solchen Maße, dass die Durchbiegung bei Einsatz der Blutdruckmessmanschette ignoriert werden kann.
Bei der Sensoranordnung dieser Ausführungsform weist das Plattenelement Steifigkeit auf. Daher kann mit diesem Plattenelement der Kompressionsbereich in Handgelenklängsrichtung (entsprechend der Breitenrichtung der Manschette) sehr zuverlässig sichergestellt werden.
Bei der Sensoranordnung einer Ausführungsform ist bezüglich des Plattenelements eine Abmessung in Umfangsrichtung entlang eines Umfangs eines als zu messendes Teil dienenden Handgelenks in einem Bereich von 15 mm bis 100 mm und eine Abmessung in Breitenrichtung entlang einer Längsrichtung des Handgelenks in einem Bereich von 20 mm bis 30 mm eingestellt.
Bei der Sensoranordnung einer Ausführungsform kann das Plattenelement den arteriellen Durchgangsabschnitt des Handgelenks (z.B. den Abschnitt, durch den die Radialarterie verläuft) geeignet drücken.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Aus dem Vorgesagten wird ersichtlich, dass sich die Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung eignet, um getrennt von der Druckmanschette, die das zu messende Teil drückt, den Druck zu erfassen, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils durch die Druckmanschette ausgeübt wird.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild eines Blutdruckmessgerätes mit einer Blutdruckmessmanschette zeigt, welches eine Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine Ansicht, die eine Querschnittsstruktur des Blutdruckmessgerätes in einem Tragezustand am linken Handgelenk zeigt.
3A ist eine geschnittene Ansicht, die eine Druckmanschette und eine Sensoranordnung in einem entfalteten Zustand zeigt, die einen Teil der Blutdruckmessmanschette bildet. 3B ist eine Ansicht, die die Druckmanschette und die Sensoranordnung in der 3A von unten betrachtet zeigt. 3C ist eine Ansicht, die einen Querschnitt entlang einer Linie C-C in 3B zeigt.
4 ist eine Ansicht, die eine Struktur der Sensoranordnung im Detail zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Blockkonfiguration eines Steuersystems des Blutdruckmessgerätes zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betriebsablauf zeigt, wenn das Blutdruckmessgerät eine Blutdruckmessung durchführt.
7 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein arterieller Durchgang des linken Handgelenks, das als zu messendes Teil dient, durch die Druckmanschette über die Sensoranordnung gedrückt wird.
8B ist ein Diagramm, das eine Druckverteilung entlang einer Manschettenbreite zeigt, wenn der arterielle Durchgangsabschnitt des linken Handgelenks, das als zu messender Teil dient, von der Blutdruckmessmanschette gedrückt wird. 8A ist ein Diagramm, das eine Druckverteilung entlang der Manschettenbreite zeigt, wenn die Sensoranordnung im Vergleich zu 8B in der Blutdruckmessmanschette weggelassen wird.
9A ist ein Diagramm, das eine Pulswellenform zeigt, die unter Verwendung einer Ausgabe eines zweiten Drucksensors beobachtet wird, der den Druck der Druckmanschette erfasst. 9B ist ein Diagramm, das eine Pulswellenform darstellt, die unter Verwendung einer Ausgabe eines ersten Drucksensors, der in der Sensoranordnung enthalten ist, beobachtet wird.
10A ist eine Grafik, die Messfehler des maximalen Blutdrucks (systolischer Blutdruck) zeigt, die unter Verwendung der Ausgaben des zweiten Drucksensors und des ersten Drucksensors für verschiedene Personen mit unterschiedlichen Umfangslängen der Handgelenke berechnet wurden. 10B ist eine Grafik, die einen Messfehler des minimalen Blutdrucks (diastolischer Blutdruck) zeigt, der unter Verwendung der Ausgaben des zweiten Drucksensors und des ersten Drucksensors für verschiedene Personen mit unterschiedlichen Umfangslängen der Handgelenke berechnet wird.
11 ist eine Ansicht, die im Detail eine Struktur einer Sensoranordnung eines von der oben beschriebenen Sensoranordnung modifizierten Beispiels zeigt.
12 ist eine Ansicht, die eine Querschnittsstruktur eines Blutdruckmessgerätes mit einer Blutdruckmessmanschette einschließlich der Sensoranordnung des modifizierten Beispiels in einem Zustand des Tragens am linken Handgelenk zeigt.

BESCHREBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren ausführlich beschrieben.
(Konfiguration des Blutdruckmessgeräts)
1 zeigt eine Erscheinungsform eines Blutdruckmessgerätes (im Ganzen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht. Weiterhin zeigt 2 eine Querschnittsstruktur des Blutdruckmessgerätes 1 in einem getragenen Zustand (nachfolgend „Tragezustand“ genannt) an einem linken Handgelenk 90 als zu messendes Teil.
Wie in diesen Figuren zu erkennen, beinhaltet das Blutdruckmessgerät 1 im Wesentlichen eine Blutdruckmessmanschette 20, die um das linke Handgelenk 90 des Benutzers gelegt wird, und einen Hauptkörper 10, der fest mit der Manschette 20 verbunden ist.
Wie in 1 deutlich zu sehen ist, weist die Manschette 20 eine längliche bandartige Form auf, die das linke Handgelenk 90 entlang einer Umfangsrichtung umgibt, und weist eine innere Umfangsfläche 20a auf, die mit dem linken Handgelenk 90 in Kontakt gebracht werden soll, und eine äußere Umfangsfläche 20b auf einer der inneren Umfangsfläche 20a gegenüberliegenden Seite. In diesem Beispiel wird eine Breite der Manschette 20 (eine Manschettenbreite) auf 25 mm eingestellt.
Der Hauptkörper 10 ist derart angeordnet, dass er integral an einem im Wesentlichen mittleren Teil zwischen einem Ende 20e und einem anderen Ende 20f in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsfläche 20b der Manschette 20 befestigt ist. In diesem Beispiel entspricht der Teil, an dem der Hauptkörper 10 angeordnet ist, einer Fläche einer Handinnenseite (eine Fläche an einer Handflächenseite) des linken Handgelenks 90 im Tragezustand (siehe 2). Es ist zu beachten, dass in 2 eine Speiche 93, eine Elle 94, eine Radialarterie 91, eine Ulnararterie 92 und eine Sehne 96 des linken Handgelenks 90 dargestellt sind.
Wie in 1 deutlich zu sehen ist, weist der Hauptkörper 10 eine dreidimensionale Form mit einer Dicke in einer Richtung senkrecht zur äußeren Umfangsfläche 20b der Manschette 20 auf. Der Hauptkörper 10 ist klein und dünn geformt, um die täglichen Aktivitäten des Benutzers nicht zu stören. In diesem Beispiel weist der Hauptkörper 10 eine trapezförmige Kontur auf, die aus der Manschette 20 nach außen ragt, wie in 2 deutlich zu sehen ist.
Wie in 1 dargestellt, ist auf einer Oberseite (einer Fläche, die am weitesten von der äußeren Umfangsfläche 20b der Manschette 20b entfernt ist) 10a des Hauptkörpers 10 eine Bedieneinheit 52 zur Eingabe einer Anweisung des Benutzers vorgesehen. Auf einer Seitenfläche (eine Seitenfläche auf einer Oberseite in 1) 10f des Hauptkörpers 10 ist eine Anzeigeeinheit 50 vorgesehen, die einen Bildschirm bildet.
Eine Ausrichtungsmarkierung 29, die sich in Breitenrichtung entlang der Seitenfläche 10f des Hauptkörpers 10 erstreckt, ist auf der äußeren Umfangsfläche 20b der Manschette 20 vorgesehen. Diese Ausrichtungsmarkierung 29 dient zum Ausrichten eines Umfangs für das linke Handgelenk 90, wenn das Blutdruckmessgerät 1 am linken Handgelenk 90 getragen wird.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Manschette 20 in diesem Beispiel ein Außengewebe 23, einen Wickler 22, der entlang einer inneren Umfangsfläche des Außengewebes 23 angebracht ist, eine Druckmanschette 21, die an einer inneren Umfangsfläche des Wicklers 22 angebracht ist, und eine Sensoranordnung 40 als arteriellen Drucksensor der inneren Umfangsfläche 20a der Druckmanschette 21 (das heißt, der inneren Umfangsfläche der gesamten Manschette 20).
In diesem Beispiel besteht das Außengewebe 23 aus einem im Wesentlichen nicht dehnbaren Gewebe und bildet die äußere Umfangsfläche 20b der Manschette 20. Im Tragezustand ist das Außengewebe 23 so eingerichtet, dass sich das eine Ende 20e als innere Umfangsseite und das andere Ende 20f als äußere Umfangsseite in Umfangsrichtung überlappen. Ein Klettverschluss 24 mit einer großen Anzahl von feinen Haken ist an einer Außenfläche eines Abschnitts des Außengewebes 23 befestigt, der sich vom Hauptkörper 10 bis zum Ende 20e an einer Seite erstreckt. Eine Innenfläche des Außengewebes 23 weist eine große Anzahl von feinen Schlaufen auf, die in diese Haken eingreifen können. Dadurch können das einseitige Ende 20e (die innere Umfangsseite) und das gegenüberliegende Ende 20f (die äußere Umfangsseite) des Außengewebes 23 sicher in einem Zustand der Überlappung fixiert werden. Beachten Sie, dass das Außengewebe 23 nicht nur aus Gewebe, sondern auch aus einer oder mehreren Harzschichten bestehen kann.
Der Wickler 22 besteht aus einem flexiblen Kunststoffmaterial. Der Wickler 22 hält eine Form der Manschette 20 (einschließlich der Druckmanschette 21) in einem natürlichen Zustand in kreisförmiger Form aufrecht und erleichtert so das Tragen der Manschette 20 am linken Handgelenk 90. Der Wickler 22 und die im Folgenden ausführlich zu beschreibende Druckmanschette 21 sind so eingestellt, dass sie Abmessungen aufweisen, dass sie das linke Handgelenk 90 in Umfangsrichtung umgreifen. Zu beachten ist hierbei, dass der Wickler 22 auch entfallen kann.
3A zeigt einen Querschnitt der Druckmanschette 21 und der Sensoranordnung 40 im entfalteten Zustand. 3B zeigt die Druckmanschette 21 und die Sensoranordnung 40 aus der 3A von unten gesehen. 3C zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie C-C in 3B.
Wie aus den 3A und 3B ersichtlich, hat die Druckmanschette 21 eine bandartige Form, die in einer Richtung (einer Y-Richtung) als Ganzes verlängert ist, und weist drei in Dickenrichtung gestapelte Fluidsäcke 21A, 21B und 21C auf. Jeder der Fluidsäcke 21A, 21B und 21C wird gebildet, indem zwei dehnbare und zusammenziehbare Polyurethanbogen (Dicke t = 0,15 mm) einander zugewandt und deren Umfangskanten 21Am, 21Bm und 21Cm verschweißt werden. In diesem Beispiel wird eine Breite der Umfangskante (ein geschweißter Abschnitt) 21Am, 21Bm, 21Cm auf 3 mm eingestellt.
Wie in 3A dargestellt, werden die im Wesentlichen zylindrischen Nippel 75 und 76 am Fluidsack 21A befestigt, indem sie in die Polyurethanbogen eindringen, die sich im Tragezustand an der äußeren Umfangsseite befindet. Durch diese Nippel 75 und 76 kann Druckfluid (in diesem Beispiel Luft) seitens des Hauptkörpers 10 zugeführt oder abgesaugt werden. Weiterhin kann das Druckfluid (in diesem Beispiel Luft), wie aus den 3B und 3C ersichtlich, zwischen dem Fluidsack 21A und dem angrenzenden Fluidsack 21B und zwischen dem Fluidsack 21B und dem angrenzenden Fluidsack 21C durch eine Vielzahl von (in diesem Beispiel vier) Löchern 21o und 21o' strömen. Infolgedessen dehnen sich die gestapelten drei Fluidbeutel 21A, 21B und 21C aus, wenn die Druckmanschette 21 im Tragezustand das Druckfluid seitens des Hauptkörpers 10 durch die Nippel 75 und 76 aufnimmt, so dass sie das linke Handgelenk 90 insgesamt zusammendrücken.
In diesem Beispiel sind die Abmessungen der Fluidsäcke 21A, 21B und 21C in Breitenrichtung (X-Richtung) gleich und werden auf 25 mm eingestellt. Mit anderen Worten, eine Abmessung in Breitenrichtung der Druckmanschette 21 (entsprechend: die Manschette 20) (eine Breitenabmessung der Manschette) wird auf 25 mm eingestellt.
Eine Abmessung in Y-Richtung des Fluidsacks 21A auf der Außenumfangsseite ist im Tragezustand größer eingestellt als die Abmessungen in Y-Richtung der verbleibenden Fluidsäcke 21B und 21C. Ein Abschnitt 21Ax des Fluidsacks 21A, der die Fluidsäcke 21B und 21C in Y-Richtung kreuzt, wird durch eine Schweißlinie 21Am', die sich in Breitenrichtung (X-Richtung) erstreckt, verschlossen. Dieses 21Ax entspricht einer Rückseitenfläche des linken Handgelenks 90 (eine Fläche auf einem Handrücken) im Tragezustand. In diesem Beispiel ist die Abmessung in Y-Richtung des Fluidsacks 21A auf 185 mm und die Abmessung in Y-Richtung der Fluidsäcke 21B und 21C auf 135 mm eingestellt.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die Sensoranordnung 40 in einer Reihenfolge beginnend an einer Seite, die an der inneren Umfangsfläche 20a der Druckmanschette 21 befestigt ist, einen ersten Drucksensor 46, ein flaches Leitungssubstrat 41, eine flache Verstärkungsplatte 42, die entlang des Leitungssubstrats 41 angeordnet ist, ein Verbindungselement 43 und eine Folie 45.
Der erste Drucksensor 46 umfasst einen handelsüblichen piezoresistiven Drucksensor. Der erste Drucksensor 46 weist einen im Wesentlichen rechteckigen quaderförmigen Hauptteil 46b auf, der einen piezoresistiven Körper enthält, einen im Wesentlichen zylindrischen Einführungsrohrteil 46a zum Führen eines Fluids zum Hauptteil 46b und die vom Hauptteil 46b vorstehenden und mit dem Leitungssubstrat 41 verbundenen Leiteranschlüsse 46c und 46d.
Die Verdrahtung (nicht dargestellt) für den ersten Drucksensor 46 ist auf dem Leitungssubstrat angeordnet. Ein kreisförmiges Durchgangsloch 41o ist im Wesentlichen in der Mitte des Leitungssubstrats 41 vorgesehen. Eine Leitung 71 (siehe 2) zum Ausgeben einer Ausgabe des ersten Drucksensors 46 als elektrisches Signal an die Seite des Hauptkörpers 10 erstreckt sich vom Leitungssubstrat 41. Dadurch sind Verdrahtungsarbeiten von der Sensoranordnung 40 zum Hauptkörper 10 einfach durchzuführen. Zu beachten ist, dass, wenn an einer Spitze der Leitung 71 und/oder im Hauptkörper 10 ein Stecker für die Verdrahtung vorgesehen ist, die Verdrahtungsarbeiten leichter durchgeführt werden können. Weiterhin kann in diesem Beispiel die Ausgabe der Sensoranordnung 40 zum Hauptkörper 10 hin mit einer einfachen Konfiguration und Platzersparnis erreicht werden, verglichen mit einem Fall, in dem der Druck über Rohrleitungen übertragen wird.
In dem Beispiel besteht die Verstärkungsplatte 42 aus einem starren Hartharz mit einer Dicke von etwa 1 mm und ist dazu vorgesehen, die Steifigkeit der Sensoranordnung 40 als Ganzes zu erhöhen. Ein kreisförmiges Durchgangsloch 42o ist im Wesentlichen in der Mitte der Verstärkungsplatte 42 konzentrisch zum Durchgangsloch 41o des Leitungssubstrats 41 vorgesehen.
Das Verbindungselement 43 umfasst einen Plattenteil 43a, der entlang der Verstärkungsplatte 42 befestigt ist, und einen im Wesentlichen zylindrischen Verbindungsrohrteil 43b, der sich im Wesentlichen von einer Mitte des Plattenteils 43a zu einer Außenfläche (einer Oberseite in 4) des Leitungssubstrats 41 durch das Durchgangsloch 42o der Verstärkungsplatte 42 und das Durchgangsloch 41o des Leitungssubstrats 41 erstreckt. Auf einer Oberfläche des Plattenteils 43a des Verbindungselements 43 auf der Folienseite 45 steht ein Abstandshalter 44 zum Sichern eines Spaltes zwischen dem Plattenteil 43a und der Folie 45 vor. In diesem Beispiel sind, wie in 3B dargestellt, acht Abstandshalter 44 radial angeordnet.
Wie in 4 dargestellt, besteht die Folie 45 in diesem Beispiel aus einem Polyurethanbogen (Dicke t = 0,15 mm). Eine Umfangskante 45m der Folie 45 ist mit einer Umfangskante des Plattenteils 43a des Verbindungselements 43 verschweißt.
Der Einführungsrohrteil 46a des ersten Drucksensors 46 ist fluiddicht (in diesem Beispiel flüssigkeitsdicht) in das Verbindungsrohrteil 43b des Verbindungselements 43 eingebaut.
Infolgedessen besteht eine abgedichtete Fluidkammer 48 aus der Folie 45, dem Verbindungselement 43 und dem Einführungsrohrteil 46a und dem Hauptteil 46b des ersten Drucksensors 46. In dieser Fluidkammer 48 ist ein Druckübertragungsfluid 49 untergebracht. Das Fluid 49 ist ein inkompressibles Fluid, das in diesem Beispiel aus Wasser oder Silikonöl besteht.
Wie in 2 dargestellt, ist das Fluid 49 im Tragezustand gegenüber einem arteriellen Durchgangsabschnitt (ein Abschnitt, durch den die Radialarterie 91 verläuft) 90a des linken Handgelenks 90 mittels der Folie 45 angeordnet, die einen Teil einer Außenwand der Fluidkammer 48 bildet. Der erste Drucksensor 46 erfasst den Druck, der auf den Arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 ausgeübt wird mittels der Folie 45 und des Fluids 49.
In diesem Beispiel bilden das Leitungssubstrat 41, die Verstärkungsplatte 42 und der Plattenteil 43a des Verbindungselements 43, das in der Sensoranordnung 40 enthalten ist, je ein Plattenelement mit einer flachen Form. Für diese Plattenelemente 41, 42, 43a ist eine Abmessung in Umfangsrichtung (die Y-Richtung in 3) entlang des Umfangs des linken Handgelenks 90 bevorzugt in einem Bereich zwischen 15 mm bis 30 mm einzustellen. Weiterhin wird bevorzugt eine Abmessung in Breitenrichtung (die X-Richtung in 3) entlang einer Längsrichtung des linken Handgelenks 90 in einem Bereich zwischen 20 mm bis 25 mm eingestellt. Infolgedessen können diese Plattenelemente 41, 42, 43a den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 angemessen drücken.
Hierbei ist zu beachten, dass die Verstärkungsplatte 42 entfallen kann, wenn man ein Plattenmaterial des Leitungssubstrats 41 als starres Hartharz (z.B. Glas-Epoxidmaterial) vorsieht. Dadurch ist es möglich, die Erstreckung der Sensoranordnung 40 (und damit der Manschette 20) in Dickenrichtung zu reduzieren.
Darüber hinaus weisen das Leitungssubstrat 41 und die Verstärkungsplatte 42 die Durchgangslöcher 41o bzw. 42o auf, und der diese Durchgangslöcher 41o, 42o durchgreifende Verbindungsrohrteil 43b des Verbindungselements 43 fungiert als ein Durchgangsloch, durch das das Fluid 49 fließen kann. Dementsprechend kann der erste Drucksensor 46 auch dann, wenn der erste Drucksensor 46 wie in diesem Beispiel bezüglich der Plattenelemente 41, 42, 43a auf der der Folie 45 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, den auf den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 ausgeübten Druck als Druck des Fluids 49 durch die Durchgangslöcher 41o, 42o und das Verbindungsrohrteil 43b erfassen. Entsprechend verhindert das Vorhandensein der Plattenelemente 41, 42, 43a nicht die Erfassung des Drucks durch den ersten Drucksensor 46.
Wie in 2 dargestellt, ist an der Manschette 20 ein Befestigungselement 80 zwischen dem Außengewebe 23 und dem Wickler 22 im Wesentlichen an einem mittleren Teil zwischen dem einen Ende 20e und dem anderen Ende 20f in Umfangsrichtung angeordnet. Das Befestigungselement 80 ist ein plattenförmiges Element, das entlang des Wicklers 22 gebogen ist, und weist Haken 81, 82 auf, die in der Nähe beider Enden in Umfangsrichtung der Platte nach außen ragen. Der Hauptkörper 10 ist integral an der Manschette 20 befestigt, indem er mit diesen Haken 81, 82 in Eingriff gebracht wird. So ist es einfach, das Blutdruckmessgerät 1 immer am Handgelenk zu tragen.
Die Nippel 75, 76 der Druckmanschette 21 durchdringen den Wickler 22, das Befestigungselement 80 und das Außengewebe 23 und ragen nach außen (die Seite des Hauptkörpers 10). Die Nippel 75, 76 sind fluiddicht (in diesem Beispiel luftdicht) an den Luftleitungen 38, 39 des Hauptkörpers 10 montiert.
Zu beachten ist, dass bei der Befestigung des Hauptkörpers 10 an der Manschette 20 die sich von der Sensoranordnung 40 erstreckende Leitung 71 die Druckmanschette 21, den Wickler 22 und das Außengewebe 23 umgeht und innerhalb des Hauptkörpers 10 verbunden ist.
5 zeigt eine Konfiguration des Blutdruckmessgerätes 1 in Blockform. Als Blutdruckmesselement zur Durchführung der Blutdruckmessung sind neben der Anzeigeeinheit 50 und der vorstehend beschriebenen Bedieneinheit 52 am Hauptkörper 10 des Blutdruckmessgerätes 1 eine CPU (Zentraleinheit) 100 als Steuereinheit, ein Speicher 51 als Speichereinheit, eine Kommunikationseinheit 59, ein zweiter Drucksensor 31, eine Pumpe 32, ein Ventil 33, ein Schwingkreis 310 zur Umwandlung eines Ausgangssignals des zweiten Drucksensors 31 in eine Frequenz und ein Pumpenantriebskreis 320 zur Ansteuerung der Pumpe 32 montiert. Darüber hinaus ist am Hauptkörper 10 ein Schwingkreis 460 zum Umwandeln eines Ausgangssignals des ersten Drucksensors 46 der Sensoranordnung 40 in eine Frequenz und eine Batterie 53 angeordnet.
In diesem Beispiel besteht die Anzeigeeinheit 50 aus einem organischen EL-Display (Elektrolumineszenz) und zeigt Informationen zur Blutdruckmessung an, wie beispielsweise ein Blutdruckmessergebnis und andere Informationen gemäß einem Steuersignal der CPU 100. Zu beachten ist, dass die Anzeigeeinheit 50 nicht auf die organische EL-Anzeige beschränkt ist und aus einer anderen Art von Anzeigeeinheit wie beispielsweise einem LCD (Liquid Crystal Display) bestehen kann.
In diesem Beispiel besteht die Bedieneinheit 52 aus einem Drucktaster und gibt an die CPU 100 ein Betriebssignal, das einer Anweisung zum Starten oder Stoppen der Blutdruckmessung durch einen Benutzer entspricht. Zu beachten ist, dass die Bedieneinheit 52 nicht auf den Drucktaster beschränkt ist und beispielsweise ein drucksensitiver (Widerstandstyp) oder ein Näherungsschalter (Kapazitätstyp) vom Touchpaneltyp sein kann. Weiterhin kann ein Mikrofon (nicht dargestellt) bereitgestellt werden und eine Anweisung zum Starten der Blutdruckmessung kann durch die Stimme des Benutzers eingegeben werden.
Der Speicher 51 speichert nicht-flüchtige Daten eines Programms zur Steuerung des Blutdruckmessgerätes 1, Daten zur Steuerung des Blutdruckmessgerätes 1, Einstelldaten zur Einstellung verschiedener Funktionen des Blutdruckmessgerätes 1, Daten über ein Messergebnis eines Blutdruckwertes, etc. Weiterhin wird der Speicher 51 bei der Programmausführung als Arbeitsspeicher oder dergleichen verwendet.
Die CPU 100 führt verschiedene Funktionen als Steuereinheit gemäß dem im Speicher 51 gespeicherten Programm zur Steuerung des Blutdruckmessgerätes 1 aus. Wenn beispielsweise eine Blutdruckmessfunktion ausgeführt wird, steuert die CPU 100 die Pumpe 32 (und das Ventil 33) basierend auf einem Signal des zweiten Drucksensors 31 als Reaktion auf eine Anweisung, die Blutdruckmessung von der Bedieneinheit 52 aus zu starten. Weiterhin steuert die CPU 100 in diesem Beispiel, basierend auf einem Signal des ersten Drucksensors 46, die Berechnung eines Blutdruckwerts.
Die Kommunikationseinheit 59 wird von der CPU 100 gesteuert, um vorbestimmte Informationen über ein Netzwerk 900 an eine externe Vorrichtung zu übertragen oder Informationen von einer externen Vorrichtung über das Netzwerk 900 zu empfangen und die Informationen an die CPU 100 weiterzugeben. Die Kommunikation über dieses Netzwerk 900 kann entweder drahtlos oder drahtgebunden erfolgen. In dieser Ausführungsform ist das Netzwerk 900 das Internet, aber nicht darauf beschränkt, es kann eine andere Art von Netzwerk sein, wie beispielsweise ein Krankenhaus-LAN (Local Area Network), oder es kann eine Eins-zu-Eins-Kommunikation über ein USB-Kabel oder dergleichen sein. Die Kommunikationseinheit 59 kann einen Mikro-USB-Anschluss beinhalten.
Die Pumpe 32 und das Ventil 33 sind über das Luftrohr 39 mit der Druckmanschette 21 verbunden, und der zweite Drucksensor 31 ist über das Luftrohr 38 mit der Druckmanschette 21 verbunden. Beachten Sie, dass die Luftrohre 39, 38 ein einziges gemeinsames Rohr sein können. Der zweite Drucksensor 31 erfasst den Druck innerhalb der Druckmanschette 21 über das Luftrohr 38. In diesem Beispiel ist die Pumpe 32 eine piezoelektrische Pumpe und fördert Luft als Druckfluid durch das Luftrohr 39 in die Druckmanschette 21, um den Druck in der Druckmanschette 21 (Manschettendruck) zu erhöhen. Das Ventil 33 ist an der Pumpe 32 angeordnet, und das Öffnen und Schließen des Ventils 33 wird gemäß dem Ein- und Ausschalten der Pumpe 32 gesteuert. Mit anderen Worten schließt sich das Ventil 33, wenn die Pumpe 32 eingeschaltet wird, um Luft in der Druckmanschette 21 einzuschließen, und wenn die Pumpe 32 ausgeschaltet wird, öffnet sich das Ventil 33, so dass die Luft in der Druckmanschette 21 über das Luftrohr 39 an die Atmosphäre abgegeben wird. Zu beachten ist, dass das Ventil 33 die Funktion eines Rückschlagventils hat und die Abluft nicht nach hinten strömt. Der Pumpensteuerkreis 320 treibt die Pumpe 32 basierend auf einem Steuersignal der CPU 100 an.
Der zweite Drucksensor 31 ist in diesem Beispiel ein piezoresistiver Drucksensor und erfasst über das Luftrohr 39 den Druck in der Manschette 20 (die Druckmanschette 21), und gibt den Druck in zeitlicher Abfolge aus, wobei der Atmosphärendruck in diesem Beispiel auf eine Referenz (Null) eingestellt ist. Der Schwingkreis 310 schwingt basierend auf einem elektrischen Signalwert, der auf einer Änderung des elektrischen Widerstands aufgrund einer piezoresistiven Wirkung des zweiten Drucksensors 31fusst, und gibt ein Frequenzsignal mit einer Frequenz aus, die dem elektrischen Signalwert des zweiten Drucksensors 31 entspricht, an die CPU 100 aus. In diesem Beispiel wird die Ausgabe des zweiten Drucksensors 31 verwendet, um den Druck in der Druckmanschette 21 zu steuern.
Wie der Schwingkreis 310 schwingt der Schwingkreis 460, der die Ausgabe des ersten Drucksensors 46 der Sensoranordnung 40 empfängt, basierend auf einem elektrischen Signalwert, der auf einer Änderung des elektrischen Widerstands aufgrund einer piezoresistiven Wirkung des ersten Drucksensors 46 beruht und gibt ein Frequenzsignal mit einer Frequenz entsprechend dem elektrischen Signalwert des ersten Drucksensors 46 an die CPU 100 aus. In diesem Beispiel wird die Ausgabe des ersten Drucksensors 46 verwendet, um Blutdruckwerte (einschließlich systolischem Blutdruck und diastolischem Blutdruck) mittels eines schwingungstechnischen Verfahrens zu berechnen. Die Ausgabe des ersten Drucksensors 46 kann von einem Detektionssystem der gleichen Art wie ein Druckerfassungssystem auf der Grundlage des bestehenden schwingungstechnischen Verfahrens verarbeitet werden. Daher kann das Blutdruckmessgerät 1 einfach gestaltet werden.
Die Batterie 53 versorgt die am Hauptkörper 10 angeordneten Elemente mit Strom, in diesem Beispiel die Elemente mit der CPU 100, dem zweiten Drucksensor 31, der Pumpe 32, dem Ventil 33, der Anzeigeeinheit 50, dem Speicher 51, der Kommunikationseinheit 59, den Schwingkreisen 310, 460 und dem Pumpenantriebskreis 320. Die Batterie 53 versorgt auch den ersten Drucksensor 46 der Sensoranordnung 40 über die Leitung 71 mit Strom.
(Durchführung der Blutdruckmessung)
Wenn das Blutdruckmessgerät 1 am linken Handgelenk 90 in einem Zustand getragen wird, in dem der Eingriff zwischen der einen Seite 20e (der inneren Umfangsseite) und der anderen Seite 20f (der äußeren Umfangsseite) der Manschette 20 freigegeben wird, legt ein Benutzer eine linke Hand durch die Manschette 20 in eine Richtung, die durch einen Pfeil A in 1 angezeigt wird. Anschließend stellt der Benutzer, wie in 2 dargestellt, eine Winkellage der Manschette 20 um das linke Handgelenk 90 ein, um die Ausrichtungsmarkierung 29 (siehe 1) der Manschette 20 auf der durch das linke Handgelenk 90 verlaufenden Radialarterie 91 zu positionieren. Infolgedessen kommt die Sensoranordnung 40 mit dem arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 in Kontakt. In diesem Zustand stellt der Benutzer eine Ringlänge der Manschette 20 so ein, dass sie genau einer Umfangslänge seines linken Handgelenks 90 entspricht, und fixiert die eine Seite 20e (die innere Umfangsseite) und die andere Seite 20f (die äußere Umfangsseite) der Manschette 20 durch den Klettverschluss 24. Auf diese Weise wird das Blutdruckmessgerät 1 am linken Handgelenk 90 getragen. 6 zeigt einen Betriebsablauf, wenn das Blutdruckmessgerät 1 die Blutdruckmessung durchführt. Wenn der Benutzer den Druckschalter als Bedieneinheit 52 am Hauptkörper 10 (Schritt S1) drückt, initialisiert die CPU 100 einen Verarbeitungsspeicherbereich (Schritt S2). Darüber hinaus schaltet die CPU 100 die Pumpe 32 über den Pumpenantriebskreis 320 ab, öffnet das Ventil 33 und saugt die Luft in die Druckmanschette 21. Anschließend werden der zweite Drucksensor 31 und der ersten Drucksensor 46 gesteuert auf 0 mmHg eingestellt.
Anschließend schaltet die CPU 100 über den Pumpenantriebskreis 320 die Pumpe 32 ein, schließt das Ventil 33 und beginnt mit dem Druckbeaufschlagen der Druckmanschette 21 (Schritt S3). Während der Druck Pb (siehe 7) der Druckmanschette 21 durch den zweiten Drucksensor 31 überwacht wird, wird die Pumpe 32 in einem Druckbeaufschlagungsvorgang über den Pumpenantriebskreis 320 angetrieben, um Luft an die Druckmanschette 21 zu leiten. Dadurch wird die Druckmanschette 21 aufgeweitet und allmählich der Druck Pb aufgebaut. Weiter überwacht in diesem Druckbeaufschlagungsvorgang die CPU 100 den Druck Pa (siehe 7) des arteriellen Durchgangsabschnitts 90a des linken Handgelenks 90 durch den ersten Drucksensor 46 der Sensoranordnung 40, um die Blutdruckwerte zu berechnen, und erfasst ein Pulswellensignal als Schwankungskomponente.
Zu diesem Zeitpunkt stimmt in der Sensoranordnung 40 der Druck des inkompressiblen Fluids 49, das mittels der Folie 45 gegenüber dem arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 angeordnet ist, mit dem Druck Pa überein, der auf den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 angewendet wird. Da das inkompressible Fluid 49 im Wesentlichen keine (jedenfalls nur eine vernachlässigbare) Volumenänderung aufweist, kann der auf den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 angewandte Druck Pa ohne Druckverlust auf den ersten Drucksensor 46 übertragen werden. Daher kann der erste Drucksensor 46 den Druck des Fluids 49 als denjenigen Druck erfassen, der auf den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 ausgeübt wird.
Anschließend wendet die CPU 100 in Schritt S4 in 6 einen bekannten Algorithmus nach dem schwingungstechnischen Verfahren basierend auf dem an dieser Stelle erfassten Pulswellensignal an, um die Blutdruckwerte (systolischer Blutdruck SBP und diastolischer Blutdruck DBP) zu berechnen.
Können die Blutdruckwerte auf diese Weise berechnet werden (JA in Schritt S5), stoppt die CPU 100 die Pumpe 32, öffnet das Ventil 33 und gibt die in der Druckmanschette 21 befindliche Luft ab (Schritt S6). Abschließend wird ein Messergebnis der Blutdruckwerte auf der Anzeigeeinheit 50 (Schritt S7) angezeigt.
Auf diese Weise erfasst der erste Drucksensor 46 der Sensoranordnung 40 im Blutdruckmessgerät 1 getrennt von der Druckmanschette 21 den Druck Pa selbst, der auf den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90a aufgebracht wird. Selbst wenn sich die Druckmanschette 21 zum Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung stark in Dickenrichtung ausdehnt und ein Druckverlust durch die Einstellung einer kleinen Manschettenbreite (gleich der Breite der Druckmanschette 21 in einem natürlichen Zustand (genauso wie unten)) (z.B. ca. 25 mm) entsteht, kann der Blutdruck mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Weiter dehnt sich die Druckmanschette 21, wie in einem oberen Teil von 8A dargestellt, durch die Einstellung einer kleinen Manschettenbreite (z.B. ca. 25 mm) zum Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung stark in Dickenrichtung aus und ausgehend von einer elliptischen Form ist ihr Querschnitt einer Kreisform nahe. In diesem Fall trägt (wenn die Plattenelemente 41, 42, 43a nicht vorhanden sind) nur ein Teil des Querschnitts nahe der Kreisform der Druckmanschette 21, der mit dem linken Handgelenk 90 in Längsrichtung (entsprechend der X-Richtung, d.h. der Richtung der Manschettenbreite) des linken Handgelenks 90 in Kontakt steht, zur Kompression bei. Aus diesem Grund wird, wie in einem unteren Teil von 8A dargestellt, ein Kompressionsbereich (ein Bereich, in dem der Druck Pa hoch ist) Xw in Längsrichtung (die X-Richtung) des linken Handgelenks 90 verengt, und der arterielle Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 kann nicht effektiv komprimiert werden (die Radialarterie 91 kann nicht vollständig eingedrückt werden). Hierbei sind in diesem Blutdruckmessgerät 1, wie in einem oberen Teil von 8B dargestellt, die Plattenelemente 41, 42, 43a mit jeweils einer flachen Form in Längsrichtung (X-Richtung) des linken Handgelenks 90 als Teile der Sensoranordnung 40 auf einer dem linken Handgelenk 90 gegenüberliegenden Seite entlang der Folie 45 angeordnet. Darüber hinaus weist die Verstärkungsplatte 42 eine Steifigkeit auf. Daher ist der Druckbereich Xw, wie in einem unteren Teil von 8B dargestellt, durch diese Plattenelemente 41, 42, 43a in Längsrichtung (X-Richtung) des linken Handgelenks 90 weitgehend sichergestellt. Dadurch kann der Blutdruck genauer gemessen werden.
(Überprüfungsergebnis)
9A zeigt ein Pulswellensignal P2m, das unter Verwendung einer Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 beobachtet wird, der den Druck Pb der Druckmanschette 21 für ein bestimmtes Objekt erfasst. 9B zeigt ein Pulswellensignal P1m, das mit einer Ausgabe P1 des ersten Drucksensors 46, der in der Sensoranordnung 40 enthalten ist, für das Objekt gleichzeitig beobachtet wird. In jeder der 9A und 9B ist gleichzeitig für das Subjekt der systolische Blutdruck Psys, gemessen mit einem genauen Standard-Blutdruckmessgerät, dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t2, zu dem die Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 mit Psys in 9A übereinstimmt, ist das Pulswellensignal P2m noch nicht angeglichen. Das Pulswellensignal P2m gleicht sich zu einem Zeitpunkt von t ≈ 25s an. Wird also davon ausgegangen, dass die Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 zur Berechnung des Blutdruckwertes verwendet wird, wird der Blutdruckwert höher als der tatsächliche Blutdruck beobachtet, und ein Messfehler wird groß. Andererseits gleicht sich das Pulswellensignal P1m zu einem Zeitpunkt t1 an, an dem die Ausgabe P1 des ersten Drucksensors 46 mit Psys in 9B übereinstimmt. Durch die Verwendung der Ausgabe P1 des ersten Drucksensors 46, der in der Sensoranordnung 40 zur Berechnung des Blutdruckwertes enthalten ist, kann daher die Messgenauigkeit verbessert werden.
Weiterhin zeigt 10A Messfehler des maximalen Blutdrucks (systolischer Blutdruck), die unter Verwendung der Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 und der Ausgabe P1 des ersten Drucksensors 46 für verschiedene Personen mit unterschiedlichen Umfangslängen der linken Handgelenke 90 berechnet wurden. Ebenso zeigt 10B Messfehler bei minimalem Blutdruck (diastolischer Blutdruck), die unter Verwendung der Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 und der Ausgabe P1 des ersten Drucksensors 46 für verschiedene Personen mit unterschiedlichen Umfangslängen der linken Handgelenke 90 berechnet wurden. Hierbei ist (Messfehler) = (Blutdruckwert berechnet mit der Ausgabe P2 oder der Ausgabe P1) - (Blutdruckwert gemessen mit Standard-Blutdruckmessgerät). Wie aus 10A ersichtlich ist, sind im Vergleich zu den Messfehlern des maximalen Blutdrucks, der mit der Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 berechnet wurde (einzelne Daten werden durch ein Dreieck angezeigt), die Messfehler des maximalen Blutdrucks, der mit der Ausgabe P1 des ersten Drucksensors 46 berechnet wurde (einzelne Daten werden durch einen Kreis angezeigt), klein. Ebenso sind, wie aus 10B ersichtlich, im Vergleich zu den Messfehlern des minimalen Blutdrucks, der mit der Ausgabe P2 des zweiten Drucksensors 31 berechnet wurde (einzelne Daten werden durch ein Dreieck angezeigt), die Messfehler des minimalen Blutdrucks, der mit der Ausgabe P1 des Drucksensors 46 berechnet wurde (einzelne Daten werden durch einen Kreis angezeigt), klein.
Aus diesen Überprüfungsergebnissen kann der Blutdruckmessmanschette 20 und dem Blutdruckmessgerät 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bestätigt werden, dass der Blutdruck auch bei kleinen Manschettenbreiten (z.B. ca. 25 mm) genau gemessen werden kann.
(Modifiziertes Beispiel)
11 zeigt eine Struktur einer Sensoranordnung (gekennzeichnet durch die Bezugszeichen 40') eines modifizierten Beispiels, das ausgehend von der vorstehend beschriebenen Sensoranordnung 40 modifiziert wurde. Es ist zu beachten, dass in 11 den gleichen Bestandteilen wie in 4 die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind.
Die Sensoranordnung 40' umfasst, nacheinander gesehen ausgehend von einer Seite, die an der inneren Umfangsfläche 20a der Druckmanschette 21 befestigt ist, eine flache Verstärkungsplatte 42, eine Klebeschicht 42', eine Folie 45b, ein Verbindungselement 43' und eine Folie 45a.
In diesem Beispiel besteht die Verstärkungsplatte 42 aus einem starren Hartharz mit einer Dicke von etwa 1 mm und ist vorgesehen, um die Steifigkeit der Sensoranordnung 40' als Ganzes zu erhöhen. Ein kreisförmiges Durchgangsloch 42o ist im Wesentlichen in der Mitte der Verstärkungsplatte 42 vorgesehen.
Die Klebeschicht 42' ist zur Befestigung der Verstärkungsplatte 42 und der Folie 45b vorgesehen. Ein Durchgangsloch 42o' ist konzentrisch mit dem Durchgangsloch 42o der Verstärkungsplatte 42 im Wesentlichen in der Mitte der Klebeschicht 42' vorgesehen.
In diesem Beispiel besteht die Folie 45b aus einem Polyurethanbogen (Dicke t = 0,15 mm).
Das Verbindungselement 43' weist einen Plattenteil 43a' auf, der entlang der Verstärkungsplatte 42 befestigt ist, und einen im Wesentlichen zylindrischen Verbindungsrohrteil 43b', der sich etwa von einer Mitte des Plattenteils 43a' zu einer Außenfläche (eine Oberseite in 11) in Höhe der Verstärkungsplatte 42 durch das Durchgangsloch 42o der Verstärkungsplatte 42 erstreckt. Auf einer Oberfläche des Plattenteils 43a' des Verbindungselements 43' auf der Folienseite 45a steht ein Abstandshalter 44 zur Sicherung eines Spaltes zwischen dem Plattenteil 43a' und der Folie 45a vor.
In diesem Beispiel wird die Folie 45a in gleicher Weise wie die Folie 45b aus einem Polyurethanbogen (Dicke t = 0,15 mm) hergestellt. Eine Umfangskante 45m der Folie 45a ist mit einer Umfangskante der Folie 45b verschweißt. Die Folien 45a und 45b bilden einen Fluidsack 45'.
Ein Ende 72e eines länglichen zylindrischen flexiblen Rohres 72 ist fluiddicht (in diesem Beispiel flüssigkeitsdicht) um den Verbindungsrohrteil 43b' des Verbindungselements 43' herum durch das Durchgangsloch 42o der Verstärkungsplatte 42 und das Durchgangsloch 42o' der Klebeschicht 42' angebracht.
Der flexible Schlauch 72 ist in einer Richtung gegenüber der Folie 45a in Bezug auf die Verstärkungsplatte 42 verlängert. Ein weiteres Ende (eine Spitze) 72f des flexiblen Schlauches 72 ist fluiddicht (in diesem Beispiel flüssigkeitsdicht) um das Einführungsrohrteil 46a des ersten Drucksensors 46 angeordnet. Dieser flexible Schlauch 72 erhöht den Freiheitsgrad bei der Anordnung des ersten Drucksensors 46.
Bei einer solchen Konfiguration besteht eine abgedichtete Fluidkammer 48' aus der Folie 45a, dem Verbindungselement 43', dem flexiblen Schlauch 72 und dem Einführungsrohrteil 46a und dem Hauptteil 46b des ersten Drucksensors 46. In dieser Fluidkammer 48' ist das Druckübertragungsfluid 49 untergebracht. Das Fluid 49 ist ein inkompressibles Fluid, das in diesem Beispiel aus Wasser oder Silikonöl besteht.
12 zeigt ein Blutdruckmessgerät 1' mit einer Manschette 20', die die Sensoranordnung 40' in einem Zustand des Tragens am linken Handgelenk 90 umfasst. In diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass im Hauptkörper 10 ein Raum zur Aufnahme des ersten Drucksensors 46 und ein Stecker (nicht dargestellt) vorgesehen sind, an den die Leiteranschlüsse 46c, 46d angeschlossen sind. Weiterhin werden bei der Befestigung des Hauptkörpers 10 an der Manschette 20' der erste Drucksensor 46 und der mit dem ersten Drucksensor 46 verbundene flexible Schlauch 72 durch Durchgangslöcher, die zuvor in der Druckmanschette 21, dem Wickler 22 und dem Außengewebe 23 vorgesehen waren, in den Hauptkörper 10 geführt (oder durch Umgehen der Druckmanschette 21, des Wicklers 22 und des Außengewebes 23). Der erste Drucksensor 46 ist im Hauptkörper 10 untergebracht, und die Leiteranschlüsse 46c und 46d sind mit dem Stecker verbunden.
Wie aus 12 deutlich ersichtlich ist, ist das Fluid 49 im Tragezustand mittels der Folie 45a gegenüber dem arteriellen Durchgangsabschnitt 90a (in diesem Beispiel der Abschnitt, durch den die Radialarterie 91 verläuft) des linken Handgelenks 90 angeordnet, die einen Teil einer Außenwand der Fluidkammer 48' bildet. Der erste Drucksensor 46 erfasst den Druck, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 mittels der Folie 45a und des Fluids 49 ausgeübt wird.
In diesem Beispiel bilden die Verstärkungsplatte 42 und das Plattenteil 43a' des Verbindungselements 43', die in der Sensoranordnung 40' enthalten sind, ein Plattenelement mit einer flachen Form. Infolgedessen können diese Plattenelemente 42, 43a' den arterieller Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 entsprechend drücken.
Weiterhin weisen die Verstärkungsplatte 42 und die Klebeschicht 42' die Durchgangslöcher 42o, 420' bzw. 42o' auf, und der Verbindungsrohrteil 43b' des Verbindungselements 43', welcher diese Durchgangslöcher 42o, 42o' durchläuft, wirkt als Durchgangsloch, durch das das Fluid 49 fließen kann. Somit kann der erste Drucksensor 46 auch in einem Fall, in dem der erste Drucksensor 46 im Hauptkörper 10 wie in diesem Beispiel angeordnet ist, den Druck, der der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 ausgeübt wird, als Druck des Fluids 49 durch die Durchgangslöcher 42o, 42o', den Verbindungsrohrteil 43b' und durch den flexiblen Schlauch 72 erfassen. Daher verhindert das Vorhandensein der Plattenelemente 42, 43a' nicht das Erfassen des Drucks durch den ersten Drucksensor 46.
Im Blutdruckmessgerät 1' sowie im vorstehend beschriebenen Blutdruckmessgerät 1' erfasst der erste Drucksensor 46 den Druck Pa selbst, der getrennt von der Druckmanschette 21 auf den arteriellen Durchgangsabschnitt 90a des linken Handgelenks 90 ausgeübt wird. Selbst wenn sich die Druckmanschette 21 zum Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung stark in Dickenrichtung ausdehnt und durch die Einstellung einer kleinen Manschettenbreitenabmessung (z.B. ca. 25 mm) ein Druckverlust entsteht, kann der Blutdruck genau gemessen werden.
Darüber hinaus ist es bei dem Blutdruckmessgerät 1' möglich, eine Dickenausdehnung der Sensoranordnung 40' (entsprechend der Manschette 20') zu reduzieren, da die Sensoranordnung 40' nicht den ersten Drucksensor 46 und das Leitungssubstrat beinhaltet.
Die vorstehend beschriebene Sensoranordnung 40 beinhaltet integral die Plattenelemente 41, 42, 43a, und die Sensoranordnung 40' beinhaltet integral die Plattenelemente 42, 43a', sind aber jeweils nicht darauf beschränkt. Getrennt von der Sensoranordnung 40, 40' kann ein Plattenelement mit einer flachen Form entlang einer Längsrichtung des linken Handgelenks 90 zwischen der Sensoranordnung 40 und der Druckmanschette 21 vorgesehen werden. Auch bei einem solchen Plattenelement ist ein Kompressionsbereich in Bezug auf die Längsrichtung des Handgelenks weitgehend sichergestellt. Dadurch kann der Blutdruck genauer gemessen werden.
Überdies ist das Druckübertragungsfluid 49 in der obigen Ausführungsform ein inkompressibles Fluid, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise das Druckübertragungsfluid 49 ein kompressibles Gas wie Luft sein.
Weiterhin wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Drucksteuerung der Druckmanschette 21 über die Ausgabe des zweiten Drucksensors 31 durchgeführt, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Nicht nur die Berechnung des Blutdruckwertes, sondern auch die Druckregelung der Druckmanschette 21 kann über die Ausgabe des ersten Drucksensors 46 erfolgen. In diesem Fall können der zweite Drucksensor 31 und der Schwingkreis 310 entfallen. Dadurch ist es möglich, die Größe und die Kosten des Blutdruckmessgerätes 1, 1' zu reduzieren.
Weiterhin wird in der obigen Ausführungsform davon ausgegangen, dass das Blutdruckmessgerät 1, 1' am linken Handgelenk 90 zu tragen ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So wird beispielsweise in davon ausgegangen, dass ein Benutzer eine rechte Hand von einer Seite gegenüber dem Pfeil A durch die Manschette 20 führt. So kann das Blutdruckmessgerät 1, 1' bequem von Linkshändern bedient werden. Darüber hinaus kann das zu messende Teil ein anderes Teil als das Handgelenk sein (z.B. ein Oberarm).
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und verschiedene Modifikationen sind möglich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die oben beschriebenen Mehrfachausführungen können separat verwirklicht werden, es sind aber auch Kombinationen der Ausführungsformen möglich. Außerdem können auch die verschiedenen Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen separat verwirklicht werden, es sind aber auch Kombinationen der Merkmale in den verschiedenen Ausführungsformen möglich.
Bezugszeichenliste

1, 1': Blutdruckmessgerät
10: Hauptkörper
20, 20': Blutdruckmessmanschette
21: Druckmanschette
40, 40': Sensoranordnung
41: Leitungssubstrat
42: Verstärkungsplatte
45, 45a, 45b: Folie
48, 48': Fluidkammer
49: Druckübertragungsfluid
71: Leitung
72: flexibler Schlauch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013215397 A [0002, 0003]

Claims

Sensoranordnung in einer Blutdruckmessmanschette, die eine Druckmanschette umfasst, die bandartig um ein zu messendes Teil gewickelt ist, und der ein Druckfluid zum Drücken des zu messenden Teils zugeführt wird, und einen arteriellen Drucksensor, der an einem Abschnitt einer inneren Umfangsfläche der Druckmanschette angeordnet ist, und der einer Arterie des zu messenden Teils zugewandt sein soll, um getrennt von der Druckmanschette den Druck zu erfassen, der auf einen arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils durch die Druckmanschette ausgeübt wird, wobei die Sensoranordnung den arteriellen Drucksensor durch eine Vielzahl von Elementen einrichtet, wobei die Sensoranordnung aufweist: eine Fluidkammer; ein Druckübertragungsfluid, das in der Fluidkammer untergebracht ist und über eine Folie, die einen Teil einer Außenwand der Fluidkammer bildet, dem arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils zugewandt ist; und einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks des Druckübertragungsfluids als denjenigen Druck, der auf den arteriellen Durchgangsabschnitt des zu messenden Teils ausgeübt wird, wobei ein Plattenelement mit einer flachen Form entlang einer Längsrichtung eines Handgelenks, das als das zu messende Teil dient, auf einer Seite gegenüber dem zu messenden Teil entlang der Folie angeordnet ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei das Plattenelement ein Durchgangsloch aufweist, durch das das Druckübertragungsfluid strömen kann.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Plattenelement ein Leitungssubstrat beinhaltet, auf dem ein piezoresistiver Drucksensor als Drucksensor angeordnet ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 3, wobei sich von dem Leitungssubstrat zum Ausgeben eines Ausgangssignals des piezoresistiven Drucksensors als elektrisches Signal eine Leitung erstreckt.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: ein flexibles Rohr, das einen Teil der Außenwand der Fluidkammer bildet und sich zu einer Seite gegenüber der Folie in Bezug auf das Plattenelement erstreckt, wobei der Drucksensor an einer Spitze des flexiblen Rohres angeordnet ist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Plattenelement eine Steifigkeit aufweist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bezüglich des Plattenelements eine Abmessung in Umfangsrichtung entlang eines Umfangs eines als zu messendes Teil dienenden Handgelenks in einem Bereich von 15 mm bis 100 mm und eine Abmessung in Breitenrichtung entlang einer Längsrichtung des Handgelenks in einem Bereich von 20 mm bis 30 mm eingestellt ist.