JP2000516121A

JP2000516121A - 血圧等の流体圧力の測定

Info

Publication number: JP2000516121A
Application number: JP10510687A
Authority: JP
Inventors: ジェイサーダット，レイモンド; エイチサーベンツ，エドウィン; ピースコータス，ジェイムズ
Original assignee: マノメトアールエックスグループリミテッド
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 2000-12-05
Also published as: AU6854996A; EP0923334A1; CA2264015A1; CN1234731A; AU742333B2; CN1160019C; EP0923334A4

Abstract

(57)【要約】血圧測定に適した回路及びセンサー２０５０を説明する。本発明のセンサー２０５０は、中空室１０１９の開口を覆う柔軟な圧電材料１０１３を有する。中空室１０１９には非電気伝導性弾性材料をが入れられ、ポンプで中空室１０１９を加圧する必要はない。柔軟な環境における流体の圧力変動測定用センサーアレイ及び回路を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】血圧等の流体圧力の測定発明の詳細な説明発明の属する技術分野本発明は、血圧のような、ポンプ作用により柔軟な環境に収められた柔軟な管を通って流れる流体の圧力の測定に関する。発明の背景血液は、心臓から動脈、毛細血管及び静脈と循環して心臓に戻り、再循環する。心臓から出て行くときに、血液は、例えば正常範囲が約１２０ｍｍＨｇの、心臓が収縮するときの最高（収縮期）血圧、及び心臓が弛緩するときの例えば正常範囲が約８０ｍｍＨｇの最低（拡張期）血圧をもつ。高血圧は腎臓疾患あるいは妊娠中毒症のような問題の指標であることがあり、また低血圧はショックの指標であることがあるので、血圧の測定は重要である。測定は通常、多くは水銀が入った透明管である測定具に接続された、ふくらますことのできるマンシェットを有する器具である血圧計によりなされる。マンシェットは四肢のどれかに巻きつけられ、動脈を圧迫して血流が停止するまでふくらまされる。これにより前記動脈の血流は一時的に遮断され、前記管内の水銀は上昇する。マンシェットを徐々にしぼませるにつれて、管内の水銀は下降する。聴診器により、診察者はマンシェット内の圧力が前記動脈内の圧力より低くなったばかりであることを示す、血流の流れ始めに聞き耳を立てる。血流が戻った時点で、水銀の高さが記録される。拍動音が消え血流がより着実に流れるようになるまで、さらにマンシェットはゆっくりとしぼまされる。拍動音が消える点が拡張期の読み値を与える。このような器具は心地が悪く、圧力の読み値を、連続的ではなく、最高と最低に限定し、多くの時問を要する。さらに、マンシェットを着けることができるところが、四肢のマンシェットを巻ける場所に限られる。さらにまた、マンシェットは被験体の生理学に敏感であり、四肢が平均的か、小さいか、大きいかにより大きさを変える必要があり、また被験体の身体により異なる四肢の部位によって変わる。拡張期及び収縮期血圧は連続的に変化する圧力曲線の概略を表す。連続する血圧の全てを正確に得る２つの方法は、外科手術による動脈中へのセンサーの挿入、あるいは血液がある特定の点を通るときの一連のエコーのドップラー（音）を用いた測定である。外科的方法は侵襲性であり、麻酔及び感染を含む外科手術の好ましくないリスクの全てをともなう。ドップラー装置は外科手術で挿入される圧力センサーに等しい正確を有すると考えられるが、得られるデータを受け取り、解析し、記録し、報告するための大きな支援装置を必要とするという限界がある。外科手術で挿入されるセンサーはまた、稼働寿命がわずか数ヶ月であり、しかも再使用できるようには考えられていない。ドップラー装置では、機能を最大に発揮するためには導電性軟膏の塗布が必要である。心臓組織においては、細胞の特定のクラスター内で電荷が連続的に発生し、ファンデグラフ起電機における電気的昇圧と同様に各クラスターに電気的ポテンシャルを蓄積する。蓄積された電荷が各クラスターの蓄積容量をこえると、クラスターは（理想的には）同時に放電し、心筋を収縮させる。心筋が収縮すると、たまっている流体（すなわち心臓室内の血液）は柔軟な管（すなわち動脈）を強制的に通過させされ、さらに動脈のパイプライン及び毛細血管を通過させられて、最終的には静脈系を通って前記心臓室に戻る。これは市営水道において水を循環させる往復型ポンプシステムと機械的に相似していて、回転型循環ポンプとは区別される。心電計は心臓における電荷の蓄積及び放電を測定するが、血圧は測定しない。収縮するたびに、心臓は血液に圧力を発生させて他の組織に包まれた閉じた環境の動脈系に強制的に入れ、その結果動脈血管壁に流体圧力を加えて、動脈血管に沿ったところのそれぞれに内包力をつくりだす。圧電気は、対称中心を欠いたある種の結晶が示す、機械的応力と静電圧との間の可逆的関係である。例えば、石英のような圧電結晶に圧力を加えると、正及び負の電荷が結晶の対向面に現われる。圧力を引張り方向に変えると、前記電荷の符号は反転する。圧電系は、わずかな圧力変化にも敏感であり、また表示用に容易に増幅される電気的出力を有するので、センサーとして用いられる。血圧は本質的に、柔軟な環境に包まれた柔軟な管の中で変化する圧力であり、流体は変化する圧力により前記管を通して動かされる。圧電結晶は機械的応力に応答するので、圧電結晶による血圧の非侵襲的な測定が試みられてきた。そのような装置が米国特許第４，２６９，１９３号に開示されている。しかし、動脈を圧迫するのにガスあるいは空気が用いられ、トランスデューサは動脈に加えられる力を検知できなければならない。このアレイは、作製し使用するのが比較的困難で高価な、分離された長方形のシリコンチップを用いる。さらに、この装置は満足できるものではないことが後になってわかった。米国特許第５，０３３，４７１号は、本体と離れたマンシェットは用いない血圧測定手段を開示し、脈拍波動の検出に圧電センサーを使用できるかもしれないと述べている。しかし、圧力を加えるためのポンプはやはり必要である。結晶以外にも、圧電特性を示すか、あるいはそのような特性を示すように加工できる材料が知られている。このような材料は音波センサーに用いられている。米国特許第４，５７８，６１３号には、曲面のまわりに直交する向きに引き伸ばされた２枚の箔をもった電気音響装置が開示されている。この箔は曲げられた表面に方向性圧電作用が生じるように永久的に変性されている。第２の箔は直角方向の歪を測定する。提案されている用途は音響信号の増幅である。圧電材料は、プリチャージされた高分子膜をいっぱいに引き伸ばしたものである。米国特許第４，７３７，６７６号は、８０℃をこえる温度で使用できる、中空体内の機械的量を測定するための圧電トランスデューサを開示している。前記温度は、圧電高分子材料の多くが圧電効果をもたなくなる温度として与えられている。前記膜の金属部を支持する材料は柔軟であり、トランスデューサを形成する。本明細書に参照として含まれる、米国特許４，８３３，６５９号は、信号を減衰させるために圧電膜の間に固体材料をもつソナー装置を示している。米国特許第４，７８２，４６９号及び第５，１５９，２２８号には、衝撃波に耐えるように設計された超音波探知用圧電センサーが開示されている。小形で再使用ができ、動脈のような柔軟な環境の中の柔軟な導管内の動圧を外部から測定でき、いろいろな部位で使用でき、人間へのあるいは獣医学での使用において直接かつ連続的に動脈血圧をモニターし、さらに製造にそれほど費用がかからない、適切な圧電センサー及び装置が求められている。また、少なくとも前記挿入センサー及び前記ドップラー装置に等しい測定能力を有する装置で、動脈血管系に沿った各点で圧力を測定し測定値を処理して定量的データにする、小形の装置が求められている。前記能力への要求を実現する技術の現状及び前記能力を有する血圧測定装置の欠如が、米国国防省の先端研究プロジェクト局（ＡＲＰＡ）及び他局からの、１９９３年５月付の小規模ビジネス技術革新調査（ＳＢＩＲ）プログラム要請の、 “防衛技術の転換、再投資、及び移転の援助”の１９頁に次のように表明されている。“目的：トラウマ症状の治療を早めるための先端センサー技術及び情報技術。最重点項目（１）非侵襲性センシング、（２）検査室でのポータブルな検査、及び（３）医療用影像装置。報告：傷害現場／戦場において、全身の反応の検査計画を立て実行するための決断を支援するためにタイムリーな医療情報が求められている。処置が１時間より遅れた場合、生存率は劇的に減少する。（中略）傷害を受けるかあるいは病気にかかる前であっても、継続的に情報を入手しこの情報を伝える、生命徴候及び身体化学の非侵襲性センシング（中略）；及び、現場でまた遠隔使用もできる、先端的、機動的、低電力医療影像装置が求められている。”発明の概要本発明のセンサーは、２枚の柔軟な金属層（１枚は正極側、もう１枚は負極側）の間にサンドイッチされた柔軟な非電気伝導性フィルムを有する。１枚の金属層は正の、もう１枚の金属層は負の電気出力端に接続される。中性の非電気伝導性外囲器が前記サンドイッチの外周を囲み、前記フィルムのまわりに密閉された中空室を形成する。前記中空室には、空気のような、非電気伝導性で、圧縮可能な、弾性材料が入っている。前記センサーの中性保護層が、直接前記柔軟な環境の表面に載る。前記中空室を加圧するためのポンプは必要としない。柔軟な環境内の連続圧力及び圧力変動の測定のための、小型化に適した回路が与えられる。図面の簡単な説明図１は、本発明に従うセンサーの実施の形態の１つの断面図である。図２は、血圧測定に用いるセンサーアレイの上面図である。図３は、図２に示したセンサーアレイで用いる回路のブロック図である。図４Ａ〜４Ｈは、図３の回路の詳細である。図５Ａ及び５Ｂは、頸動脈からの出力である。図６Ａ及び６Ｂは、こめかみの動脈からの出力である。図７は、右及び左のこめかみの血圧の測定具を示す。望ましい実施の形態の詳細な説明図１のセンサー２０５０は、圧電特性を有する（すなわち機械的応力がかかると２つの面のそれぞれに電荷を分離する）、柔軟な非電気伝導性フィルム１０１３，あるいはエイ・エム・ピー社（ＡＭＰ，Ｉｎｃ．）のカイナー・ピエゾ・フィルム（ＫＹＮＡＲＰＩＥＺＯＦＩＬＭ）のようなその他の柔軟な非電気伝導性材料を有する。この膜は、前記分離された電荷を集め正及び負出力端１０２１及び１０２２に送る、柔軟な上部及び下部電気伝導性金属層１０１１及び１０１５にサンドイッチされている。金属層１０１１及び１０１５は、例えばＮｉＣｕ合金のスパッタリングにより、あるいは銀のような金属のシルクスクリーン印刷により形成できる。大規模量産に対しては、非導電性材料に薄く被膜する、既知のいかなる方法も用いることができる。そのような方法のいくつかは、集積回路及びマイラー（ＭＹＬＡＲ）のような金属化フィルムの製造に用いられている。非電気伝導性材料１０１７が、前記フィルム１０１３，金属層１０１１及び１０１５，並びに出力端１０２１及び１０２２の外囲器に用いられる。さらに前記外囲器は、非電気伝導性の空気、ガス、あるいはその他の弾性成分で満たされた中央室１０１９を有する。前記室１０１９内の圧力は比較的一定なので、ポンプを必要としない。前記下部電極層は、望ましくは、例えばアルコール拭きにより消毒できる材料の、中性層１００９で保護されている。そのような材料の１つはクロム（電気抵抗率＝１２．９μΩ−ｃｍ）である。前記センサーは、皮膚のような柔軟な環境１００１の表面１００７に置かれる。前記環境の中には、動脈のような、それを通して流体（ガスまたは液体）１００５、例えば血液が流れる管１００３がある。前記管１００３の中で流体１００５が脈動すると、前記フィルム１０１３に変動する圧力が加わり、前記正及び負出力端１０２１及び１０２２の間に測定可能な電気的ポテンシャルの差（電圧）が生じる。図２に示すように、血圧測定のため、センサーのアレイ（図の例では７個）が非電気伝導性容器２００２内にある。前記容器は各センサーを他のセンサーからの影響を絶縁する支持材料で作られる。各センサーの出力端は、図４に示す回路の入力端ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６及びｓ７に接続される。前記容器は、テープ止め、（ベルクロ（ＶＥＬＣＲＯ）商標のファスナーを用いる）フック−ループ閉じベルト、弾性があるかまたはＵ字形のバンド２０５２への取付、あるいは、例えば動脈をゆがめないようにしての手持ちを含む、様々な方法で被験体の選ばれた位置に保持することができる。図７は、左及び右の頸動脈あるいはこめかみの血圧測定に容易に用い得る構成を示す。両側を同時に測定できるので、不均衡が簡単に検出される。図３の回路は、図７に描かれたような複式アレイでの使用に適している。親タイミング回路３０００は、右及び左用論理ゲート４１００及び４２００に進む信号に分けられる出力を有する。右及び左用センサーアレイ２１００及び２２００並びに論理ゲート４１００及び４２００の出力は、右及び左用シーケンサ５１００及び５２００により処理されて逐次出力になる。この逐次出力は、右及び左用フィルタ６１００及び６２００から増幅器−ドライバ７１００及び７２００を通過し、次いで表示装置８０００に至る。前記親タイミング回路は、１ピンが接地され、８ピンが電圧源に接続され、４ピンが主リセットで、７，６，及び２ピンがそれぞれ放電、閾値、及びトリガ信号線に接続されている５５５タイマ３００２により制御される。前記主リセットは、３本の信号線３００６，３００８，及び３０１０に与えられる回路供給電圧３００４である。中央の信号線３００８には、抵抗器３０１２，接地コンデンサ３０１４及びスイッチ３０１６がある。このスイッチ３０１６を閉じると、回路がはたらきはじめる。１．３ＭΩの抵抗器３０１８が信号線３００６にあって回路供給電圧３００４を放電用７ピンに接続し、７２ＫΩの抵抗器３０２０が信号線３０２２にあって、放電用の７ピンとトリガ用の２ピンを接続している。前記抵抗器３０２０とトリガ用の２ピンとの間には前記信号線３０２２を閾値用の６ピンを接続する信号線がある。信号線３０２２は１０μ（Ｍ）Ｆのコンデンサ３０２４を介して接地され、また３２４増幅器３０２６の正入力に分岐している。抵抗器３０２８は供給電圧と前記増幅器３０２６の負入力の間に接続され、この負入力信号線は別の抵抗器３０３０を介して接地されている。前記親タイミング制御出力は、前記５５５タイマの３ピンからでて前記右及び左用論理ゲート４１００及び４２００に分岐する信号線３０３２を通る。前記増幅器３０２６の出力は、前記論理ゲート４１００及び４２００並びに分岐信号線３０３４の先の逐次化回路５１００及び５２００に流れる。上記構成により、前記親タイマー３０００は前記回路が起動されるたびに、あるいは電源が遮断された場合に、前もって定められた出発値に回路を設定し、自動センサー選択過程を開始することができる。前記親タイミング回路３０００に続く右及び左用回路は本質的に同じであり、この回路は１ないし数台のセンサーアレイに容易に適合させることができる。右用論理ゲート４１００は、１００ＫΩの抵抗器４１０４を介して前記供給電圧に接続される、前記親回路を無効にするための手動スイッチ４１０２を有している。この手動スイッチ４１０２及び前記増幅器３０２６の出力は、４０４４ＭＯＳ −ＳＲ（セットーリセット）フリップフロップ４１０６の入力である。前記５５５タイマ３００２の出力及び左用フリップフロップ４２０６を接続している信号線の出力は、手動及び自動モードのいずれかを選択するために、第１の４０１１ＮＡＮＤゲート４１０８に与えられる。前記第１のＮＡＮＤゲート４１０８及び前記ＳＲフリップフロップ４１０６の出力は、第２の４０１１ＮＡＮＤゲート４１１０の入力になる。前記論理ゲート４１００はまた、１００ＫΩの抵抗器４１１１を介して前記供給電圧に接続される手動スイッチ４１１２による手動クロックも有している。ノーマリーオープンの親スイッチ４００２が、閉じられたときには、１００ＫΩの抵抗器４００４を通過してくる入力を接地する。この入力は、分岐信号線３０３４からの入力とともに、親ＳＲフリップフロップ４００６に入る。前記親フリップフロップ４００６の出力は、マルチプレクサーカウンタ回路５１００及び５２００に与えられる。前記右用スイッチ４１１２が閉じられると電流は接地に流れ、変形フリップフロップの第１の４０１１ＮＡＮＤゲート４１１４への入力はロー（ｌｏｗ）に落ちる。前記スイッチ４１１２が開かれると、前記入力はハイ（ｈｉｇｈ）になる。４０２３−３入力ＮＡＮＤゲート４１１６は、ハイとローの間を交互する前記増幅器３０２６からの入力、前記第１のＮＡＮＤゲート４１１４からの入力、及び自動クロック条件の下では抵抗器４１１８を通り共通接続入力を通して第２の４０１１ＮＡＮＤゲート４１２０に入るために前記ＮＡＮＤゲート４１１４の直接出力より低い入力、を有する。自動クロック条件では両入力ともローであるはずだから、前記ＮＡＮＤゲート４１２０の出力はハイである。しかし前記手動スイッチ４１１２を閉じると、コンデンサ４１２２がすでに放電状態にあり、抵抗器４１１８を介して充電されて前記４０２３ゲート４１１６の入力をローに変えるので、出力の大きさに変化が生じる。ダイオード４１２４が、アノードを前記コンデンサ４１２２側にして、前記抵抗器４１１８に並列接続されている。前記手動スイッチ４１１２にモーメンタリスイッチを選ぶことにより、ワンショット効果が得られる。すなわち、前記スイッチ４１１２を閉じるたびに１つのパルスだけが出力され、アレイからセンサーを手動で選ぶことができるようにする。前記４０２３ＮＡＮＤゲート４１１６及び第２のＮＡＮＤゲート４１１０の出力は、出力が自動交互信号あるいは手動で制御される交互信号である、終段の４０１１ＮＡＮＤゲート４１２６の入力になる。ＮＡＮＤゲート４１２６の出力は、前記シーケンサ５１００内の４５１６ＢＣＤ（２進化１０進数）カウンタ５１０２に与えられる。前記親タイマ３０００の出力はＮＡＮＤゲート５１０４のポートの１つに与えられ、その出力は前記カウンタ５１０２のリセットピンに接続される。カウンタ５１０２のＤ出力ピンは共通接続により別のＮＡＮＤゲート５１０５に接続され、ＮＡＮＤゲート５１０５の出力は前記ＮＡＮＤゲート５１０４のもう１つのポートに接続される。前記カウンタは７までカウントする（前記アレイ内の各センサーをサンプリングする）ように設定され、カウントを繰り返す。前記カウンタの出力はＭＣ１４０９７マルチプレクサ５１０６及び４５１１ＢＣＤ−７セグメントデコーダ・ドライバ５１０８に与えられる。ドライバ５１０８は７セグメント数字表示器５１０９を操作し、よってある与えられた時点でサンプリングされているセンサを表示する。前記マルチプレクサ５１０６は前記カウンタ５１０２の出力を受けて、対応するセンサー（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，またはｓ７）の出力をサンプリングし、また前記左用手動無効化スイッチ４２０２により制御される前記左用ＳＲフリップフロップ４２０６からの入力を受ける。前記マルチプレクサ５１０６の出力は前記回路のフィルタ６１００に与えられる。フィルタの第１の素子はＯＰ−１５バッファ増幅器６１０２である。次いで信号は低周波（すなわち１〜１００ｃｐｓ）を選択するバンドパスフィルタを通過する。このフィルタは図４に示すように、並列する１ＫΩの抵抗器６１０４，１００ＫΩの抵抗器６１０６，及び１μＦのコンデンサ６１０８を有する。前記抵抗器６１０４及び６１０６の間には１０μＦのコンデンサ６１１０があり、第２の抵抗器６１０６と前記１μ Ｆのコンデンサ６１０８の間には１０ＫΩの抵抗器６１１２がある。複数のセンサー２１５０及び電圧基準２１０２からなる前記センサーシステム２１００は、センサー２０５０への入力を供給し、システムが電圧変動を検知できるようにする。前記電圧基準２１０２はまた、２つの１ＫΩの抵抗器７１０２及び７１０４のそれぞれを通った後、アナログ増幅器７１０６及び７１０８に接続される。第１の抵抗器７１０２の出力は分岐信号線を介してＬＭ３２４演算増幅器７１０６の負入力、並びに並列接続された１ＫΩの抵抗器７１１０及び１μＦのコンデンサ７１１４により前記増幅器７１０６の出力に接続される回路に与えられる。前記バンドパスフィルタの上側の（コンデンサ６１１０及び抵抗器６１１２を含む）回路の出力は、前記増幅器７１０６の正入力である。前記第２の抵抗器７１０４の出力は、分岐信号線を介してＬＭ３２４演算増幅器７１０８の負入力、及び並列接続された２０ＫΩの抵抗器７１１２及び１μＦのコンデンサ７１１６により前記増幅器７１０８の出力に接続される回路に与えられる。前記第１の増幅器７１０６の出力は第２の増幅器７１０８の正入力である。第２の増幅器７１０８の出力は、ソフトウエアによる解析並びに表示及び／またはハードコピーの印刷のためコンピュータ８００２に与えられる。コンピュータ８００２は各センサーの出力を自動的サンプリングに従って示す。前記手動クロックスイッチ４１１２を用いると、診察者が１つのセンサーに集中するかあるいは選択速度を制御できるようになる。前記左用論理ゲート４２００は１００ＫΩの抵抗器４０５０を介して回路電圧に接続される手動スイッチ４２０２を有する。この手動スイッチ４２０２及び前記増幅器３０２６の出力は、４０４４−ＭＯＳＳＲ（セット−リセット）フリップフロップ４２０６への入力である。前記５５５タイマ３００２の出力及び前記右用フリップフロップ４１０６を接続している信号線の出力は４０１１ＮＡＮＤゲート４２０８に与えられる。４０１１ＮＡＮＤゲート４２０８及び前記ＳＲフリップフロップ４２０６の出力は４２１０の入力となる。前記論理ゲート４２００はまた、１００ＫΩの抵抗器４２１１を介して前記供給電圧に接続される手動スイッチ４２１２による手動クロックも有する。４０２３−３入力ＮＡＮＤゲート４２１６は、前記増幅器３０２６からの入力、ＮＡＮＤゲート４２１４のから入力及び、自動クロック条件の下では抵抗器４２２８を通り共通接続を通して第２の４０１１ＮＡＮＤゲート４２２０に入るので前記ＮＡＮＤゲート４２１４の直接出力より低い入力、を有する。ダイオード４２２４が、抵抗器４２２８を介して充電されると前記４０２３ゲート４２１６の入力をローに変えるコンデンサ４２２２をアノード側にして前記抵抗器４２２８に並列接続されている。前記４０２３ＮＡＮＤゲート４２１６及び第２のＮＡＮＤゲート４２１０の出力は終段４０１１ＮＡＮＤゲート４２２６の入力になる。ＮＡＮＤゲート４２２６の出力は、前記シーケンサ５２００内の４５１６ＢＣＤ（２進化１０進数）カウンタ５２０２に与えられる。前記親タイマ３０００の出力はＮＡＮＤゲート５２０４のポートの１つに与えられ、ＮＡＮＤゲート５２０４の出力は前記カウンタ５２０２のリセットピンに接続される。カウンタ５２０２のＤ出力ピンは別のＮＡＮＤゲート５２０５に共通接続により接続され、ＮＡＮＤゲート５２０５の出力は前記ＮＡＮＤゲート５２０４のもう１つのポートに接続される。前記カウンタ５２０２の出力はＭＣ１４０９７マルチプレクサ５２０６及び４５１１ＢＣＤ−７セグメントデコーダ・ドライバ５２０８に与えられる。ドライバ５２０８は７セグメント数字表示器５２０９を操作し、よってある与えられた時点でサンプリングされているセンサを表示する。前記マルチプレクサ５２０６は前記カウンタ５２０２の出力を受けて、対応するセンサー（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，またはｓ７）の出力をサンプリングし、また前記右用手動無効化スイッチ４１０２により制御される前記右用ＳＲフリップフロップ４１０６からの入力を受ける。前記マルチプレクサ５２０６の出力は前記回路のフィルタ６２００に与えられる。フィルタの第１の素子はＯＰ−１５バッファ増幅器６２０２である。次いで信号は低周波（すなわち１〜１００ｃｐｓ）を選択するバンドパスフィルタを通過する。このフィルタは図４に示すように、並列する１ＫΩの抵抗器６２０４，１００ＫΩの抵抗器６２０６，及び１μＦのコンデンサ６２０８を有する。前記抵抗器６２０４及び６２０６の間には１０μＦのコンデンサ６２１０があり、第２の抵抗器６２０６と前記１μＦのコンデンサ６２０８の間には１０ＫΩの抵抗器６２１２がある。複数のセンサー２２５０及び電圧基準２２０２からなる−前記センサーシステム２２００は、センサー２０５０への入力を供給し、システムが電圧変動を検知できるようにする。前記電圧基準２２０２はまた、２つの１ＫΩの抵抗器７２０２及び７２０４のそれぞれを通った後、アナログ増幅器７２０６及び７２０８に接続される。第１の抵抗器７２０２の出力は分岐信号線を介してＬＭ３２４演算増幅器７２０６の負入力、並びに並列接続された１ＫΩの抵抗器７２１０及び１μＦのコンデンサ７２１４により前記増幅器７２０６の出力に接続される回路に与えられる。前記バンドパスフィルタの上側の（コンデンサ６２１０及び抵抗器６２１２を通る）回路の出力は、前記増幅器７２０６の正入力である。前記第２の抵抗器７２０４の出力は、分岐信号線を介してＬＭ３２４演算増幅器７２０８の負入力、及び並列接続された２０ＫΩの抵抗器７２１２及び１μＦのコンデンサ７２１６により前記増幅器７２０８の出力に接続される回路に与えられる。前記第１の増幅器７２０６の出力は第２の増幅器７２０８の正入力となる。第２の増幅器７２０８の出力は、ソフトウエアによる解析並びに表示及び／またはハードコピーの印刷のためコンピュータ８００２に与えられる。データの連続出力により、被験体の選ばれた部位に置かれた複数のセンサーアレイにより同時に生成されるデータを比較できるようになる。今ではソフトウエアによるカーブの比較が可能なので、１つまたはそれ以上の標本カーブの記憶及びアクセスが可能であり、各アレイの中で最も望ましい類似点を有する前記センサーを自動的に選んで表示し、また診察者が目的を達成するために最適な位置にあるセンサーを選ぶことができるようになると思われる。カーブフィッティング・アルゴリズムは多くの書物で見られる。現在入手可能な、カーブの比較に適合させることができるプログラムは、マスキャッド（ＭＡＴＨＣＡＤ）及びテーブルカーブ（ＴＡＢＬＥＣＵＲＶＥ）という名で販売されている。テーブルカーブ・カーブフィッティング・ソフトウエアはジャンデル・サイエンティフィック（ＪａｎｄｅｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社の製品である。前記テーブルカーブ・ソフトウエアを適合させるために、“正常な”カーブを解析しｘ−ｙ座標の点で表せば、新しいカーブは全て、このｘ−ｙ座標点の組立により解析できる。連続するシーケンス毎の心筋の収縮における初圧のような、繰り返されるイベント間の時間間隔を、脈拍速度を得るために、また収縮と前記時間内の変動間の脈拍繰返し数並びに各脈動の強さを示すために測定することができる。本装置は、種々の部位における皮膚温度、並びに皮膚−内部温度相関及び近づける範囲にある目的の器官の内部温度の直接測定の両者による内部温度のような付加的な変数を測定するために、サーミスタのような別のセンサーと組み合わせることができる。図５Ａ及び５Ｂは、時期を変えて被験者の頸動脈の上にセンサー素子を置いてとられた、本発明の実用プロトタイプの実際の出力をそれぞれ示す。図６Ａ及び６Ｂは、時期を変えて被験者の左こめかみ動脈上にセンサー素子を置き、また右のこめかみ動脈上にも置くことによりとられた、本発明の実用プロトタイプの実際の出力をそれぞれ示す。本発明は広い範囲の方途に使用でき、血圧の連続測定を行うのに最低限の技量しか必要としない。前記センサーは、例えば核エネルギー施設における、工業用管内流の閉塞の検知を含む、圧差をともなう各種の用途に有用である。別の医療用途は、腫瘍のようなかたまりの位置のつきとめである。例えば手による胸部診察においては、圧力が加えられ、この圧力に対する抵抗に変化が感じられる。本発明により、センサーを浅い杯状のコップ内に配置し、圧力を加えてこのコップをいっぱいにし前記センサーと接触させて、抵抗の変化を図にして解析する。別のアレイを、潜在性及び進行性のヘルニア及び動脈瘤のような問題の探知に用いることができる。別のアレイを、潜在するかあるいは現存するホースの裂傷の探知に用いることができる。本発明は、ディーゼルエンジンでタンクから予備燃焼室に燃料油を運ぶ細いコンジットパイプを含む、パイプラインによる液体及びガスの輸送のような、ある源から別のところへポンプで送られる液体及びガスの圧力様態を測定できる。本発明により、拡張期、収縮期、及び平均血圧のようにデータを選択的に報告し表示することができ、さらに新生児のコロトコフ（Ｋｏｒｏｔｋｏｆｆ）Ｖのような特殊なコロトコフ部位についても同様である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ベンツ，エドウィンエイチサーアメリカ合衆国ロードアイランド州 02908 プロヴィデンスホイットフォードアヴェニュー 283 (72)発明者スコータス，ジェイムズピーアメリカ合衆国フロリダ州 33418 パームビーチガーデンズバーバラストリート 6293

Claims

【特許請求の範囲】１．圧電センサーにおいて、ただ１つの開口を有する中空室を有する外囲器と、第１と第２の面を有し、前記開口を覆う柔軟な圧電材料と、前記中空室内の圧縮可能な流体と、前記第１の面の電荷を測定する手段、を含むことを特徴とするセンサー。２．前記第２の面の電荷を測定する手段をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のセンサー。３．前記柔軟な圧電材料上の、電気的に中性で、柔軟な保護被覆をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２項記載のセンサー。４．前記材料が、導電層を有する柔軟な非導電性フィルムをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２項記載のセンサー。５．前記導電層が金属層であることを特徴とする請求の範囲第４項記載のセンサー。６．前記材料が、第２の導電層をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第４項記載のセンサー。７．柔軟な環境内の圧力変化の表面測定装置において、少なくとも１つの圧電センサーを含み、前記センサーは、外囲器内にある単一の開口を有する中空室と、第１の面とと第２の面を有し、前記開口を覆う柔軟な圧電材料と、前記中空室内の圧縮可能な流体と、前記第１及び第２の面の電荷を測定する手段と、前記第１及び第２の測定手段の出力を報告する手段、を含むことを特徴とする装置。８．第１の圧電センサーアレイをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。９．前記報告手段が、ビデオスクリーン及びプリンタからなる群から選ばれる表示手段、をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。 10．前記出力を時間の関数として報告する手段をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。 11．柔軟な環境内の圧力変化の表面測定装置において、第１の圧電センサーアレイを含み、前記センサーは、外囲器内にある単一の開口を有する中空室と、第１の面とと第２の面を有し、前記開口を覆う柔軟な圧電材料と、前記中空室内部の圧縮可能な流体と、前記第１及び第２の面の電荷を測定する手段と、前記測定手段の出力を報告する手段、を含み、前記出力報告手段は、ビデオスクリーン及びプリンタからなる群から選ばれる表示手段と、前記出力を時間の関数として報告する手段と、前記環境の表面温度を測定し、報告する手段、をさらに含むことを特徴とする装置。 12．前記報告手段が信号処理器をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。 13．前記信号処理器が、信号を識別する手段と、信号を増幅する手段と、信号を選択する手段、をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。 14．前記信号処理器が、繰り返されるイベント間の時間間隔を決定し、報告する手段、をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。 15．第２のセンサーアレイをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。 16．前記第１及び第２のセンサーアレイが、Ｕ字形のバンドの末端に位置していることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の装置。 17．柔軟な環境内の圧力変化の表面測定方法において、圧縮可能な流体が入った中空室のただ１つの開口を覆う柔軟な圧電材料を有するセンサーを前記柔軟な環境の表面上に置き、前記材料の電荷を測定し、前記電荷の変化のデータを報告する、ステップを含むことを特徴とする方法。 18．前記方法が時問を測定するステップをさらに含み、前記報告ステップが前記電荷の変化を時間の関数として報告するステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１７項記載の方法。 19．柔軟な環境内の圧力変化の表面測定方法において、圧縮可能な流体が入った中空室のただ１つの開口を覆う柔軟な圧電材料を有するセンサーを前記柔軟な環境の表面上に置き、前記材料の電荷を測定し、前記電荷の変化のデータを報告し、前記表面の温度を測定し、前記温度測定値を報告する、ステップを含むことを特徴とする方法。 20．前記報告ステップが、電気信号を識別し、前記信号を増幅し、報告するために信号を選択する、ステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第１８項記載の方法。 21．前記選択された信号を標本信号と比較するステップをさらに含むことを特徴とする請求の範囲第２０項記載の方法。