JP2005160621A

JP2005160621A - 圧脈波センサ及び圧脈波計測装置

Info

Publication number: JP2005160621A
Application number: JP2003401541A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Katano; 智己片野; Toshimichi Ishiguro; 稔道石黒
Original assignee: Chunichi Denshi Co Ltd
Current assignee: Chunichi Denshi Co Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-01
Also published as: JP3961476B2

Abstract

【課題】生体動脈が動脈押圧部の押圧面からずれにくく圧脈波を正確に検出可能で、しかも、装置の小型化を図ることができる圧脈波センサを提供するとともに、頚動脈をも計測可能な圧脈波計測装置を提供すること。
【解決手段】圧脈波センサ１は、生体動脈２０１の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサ１において、感圧素子１１と、感圧素子１１の片面１１ａの中央部に取り付けられる、生体動脈２０１を押圧する動脈押圧部１２と、感圧素子１１の片面１１ａに、動脈押圧部１２を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台１３，１３と、感圧素子１１が取り付けられる、中央部に空隙１４ａを有する緩衝板１４と、緩衝板１４が取り付けられる台座１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体動脈の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサ、ならびに、圧脈波センサと、この圧脈波センサを生体に装着するための固定具とからなる圧脈波計測装置に関する。

特許文献１に圧脈波センサ及び圧脈波計測装置が記載されている。この文献記載の圧脈波センサは、生体の動脈を押圧する動脈押圧部と、この動脈押圧部を一方の面に取り付けた可撓性の固定板と、この固定板の他方の面に取り付けた感圧素子と、固定板を支持する固定板支持部とを備え、生体動脈の圧脈波を、動脈押圧部を介して固定板の撓みとして捉え、この固定板の撓みに伴って撓んだ感圧素子から撓みの度合いに対応した電圧信号を出力するよう構成されている。また、この文献記載の圧脈波計測装置は、固定具として面ファスナを有するベルトを備えて構成されている。
特開２００２−２２４０６４公報

しかし、上記従来技術の圧脈波センサによると、生体動脈が動脈押圧部の押圧面からずれやすく、ずれた場合には、感圧素子の撓み方がずれていない場合の撓み方とは異なるようになり、圧脈波を正確に検出できなくなるとともに、長時間連続して計測を行ったときの圧脈波の変化を監視した場合に、圧脈波自体の変化なのか、ずれによる変化なのか判別できないという問題がある。また、感圧素子が固定板に全面固定されているため、感圧素子の動きが妨げられ、そのため、比較的大きな感圧素子を使用しないと感度の良い検出が行えず、装置の小型化が困難になるという問題がある。

また、上記従来技術の圧脈波計測装置によると、ベルトを手首に巻き付ける方式であるため、首の頚動脈を計測するための圧脈波計測装置としては、ベルト全体で首を絞めることとなり使用できないという問題がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、生体動脈が動脈押圧部の押圧面からずれにくく圧脈波を正確に検出可能で、しかも、装置の小型化を図ることができる圧脈波センサを提供するとともに、頚動脈をも計測可能な圧脈波計測装置を提供することを目的とする。

本発明の圧脈波センサは、生体動脈の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサにおいて、感圧素子と、該感圧素子の片面の中央部に取り付けられる、生体動脈を押圧する動脈押圧部と、前記感圧素子の前記片面に、前記動脈押圧部を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台と、前記感圧素子が取り付けられる、中央部に空隙を有する緩衝板と、該緩衝板が取り付けられる台座とを備えることを特徴とする。

本発明の圧脈波センサによると、緩衝板の中央部に空隙があるため、感圧素子の撓み方が一定になり、換言すると、力が空隙部に集中し、また、緩衝板のクッション性により感圧素子は中央部（圧力が加わっている部位）に無理な力が加わらずに引っ張られるようになるため、安定した高感度の出力を得ることができる。また、感圧素子の中央部に力が集中するため、感圧素子の大きさによらずに感度を高く保つことができ、感圧素子の小型化及びセンサの低コスト化が可能になる。また、空隙部の高さは、感圧素子の撓み量以上あればよいため、緩衝板の薄肉化、ひいては、センサの小型化及び低コスト化が可能になる。

また、本発明の圧脈波センサによると、生体動脈が動脈固定台の対向位置にあると、感圧素子は反応しないため誤検出を防止することができる。また、動脈固定台の動脈押圧部側の面を傾斜面で構成させるようにすると、生体動脈が動脈押圧部からずれにくくなる。また、生体動脈以外の皮膚が感圧素子と接触することがないため、体動ノイズの影響を受けにくくなる。なお、動脈固定台を設けない場合には、動脈押圧部から生体動脈がずれていても感圧素子が反応し、体動ノイズを含んだ出力となる。

また、本発明の圧脈波計測装置は、生体動脈の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサと、該圧脈波センサを生体に装着するための固定具とからなる圧脈波計測装置において、前記圧脈波センサは、感圧素子と、該感圧素子の片面の中央部に取り付けられる、生体動脈を押圧する動脈押圧部と、前記感圧素子の前記片面に、前記動脈押圧部を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台と、前記感圧素子が取り付けられる、中央部に空隙を有する緩衝板と、該緩衝板が取り付けられる台座とを備え、前記固定具は鬱血防止用台座を有することを特徴とする。

本発明の圧脈波計測装置によると、センサの上述したような効果の他、固定具に鬱血防止用台座を設けたことにより、鬱血による生体への悪影響（動脈拍動の阻害）を防止することができる。

さらに、前記固定具に、前記圧脈波センサの位置を生体動脈の走行方向と直交する方向へ微調整可能にする位置調整手段を設けるとともに、前記圧脈波センサの生体動脈に対する押圧力を微調整可能にする加圧力調整手段を設けることにより、生体動脈に対して動脈押圧部を正確に対向配置させることができるとともに、生体動脈に対する適切な押圧力を得ることが可能になる。また、加圧力調整手段を設けたことにより、頚動脈の計測も可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る圧脈波センサの分解斜視図、図２は、同圧脈波センサの断面図、図３は、本発明の一実施形態に係る圧脈波計測装置の断面図、図４及び図５は、それぞれ圧脈波センサの動作説明図、図６は、他の実施形態に係る圧脈波計測装置の断面図、図７は、さらに他の実施形態に係る圧脈波計測装置の要部の平面図及び断面図、図８〜図１０は、それぞれ実施形態に係る圧脈波計測装置の使用例を表した斜視図を示す。

図１及び図２において、本実施形態に係る圧脈波センサ１は、感圧素子１１と、感圧素子１１の片面１１ａの中央部に取り付けられる、生体２００の生体動脈２０１を押圧する動脈押圧部１２と、感圧素子１１の片面１１ａに、動脈押圧部１２を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台１３，１３と、感圧素子１１が取り付けられる、中央部に空隙１４ａを有する緩衝板１４と、緩衝板１４が取り付けられる台座１５とを備える。

感圧素子１１は、圧電セラミックスからなり、動脈押圧部１２よりも十分に大きなサイズ例えばΦ１３〜２０ｍｍを有する。

動脈押圧部１２は、血管の径に応じたサイズ例えばΦ３〜５ｍｍを有し、高さは動脈固定台１３と同じ高さ例えば２〜３ｍｍであり、材質は生体に痛みを感じさせない材質例えばゴムであり、感圧素子１１に接着固定される。

動脈固定台１３は、撓みの少ない材質例えばアクリル板からなり、動脈押圧部１２側の面１３ａは生体動脈２０１が動脈押圧部１２からずれないように傾斜角度３０〜６０度の傾斜面で構成され、高さは動脈押圧部１２と同じ高さ例えば２〜３ｍｍであり、動脈固定台１３間の間隔は動脈押圧部１２よりも広くて例えば４〜６ｍｍであり、感圧素子１１に接着固定される。

緩衝板１４は、感圧素子１１の直径以上の大きさを有し、中央部の空隙１４ａの直径は感圧素子１１の直径よりも小さくかつ動脈押圧部１２の直径以上例えばΦ３〜７ｍｍであり、高さは感圧素子１１が撓んだときに台座１５に着かない程度の高さ例えば１ｍｍであり、材質は感圧素子１１が撓んだとき感圧素子１１が中央へ向かって動くことを妨げない材質例えばゴムであり、感圧素子１１の外周部のみが接着固定される。

台座１５は、緩衝板１４とほぼ同じ大きさを有し、材質は撓みの少ない硬い材質例えばアクリル板からなり、厚みは台座１５を押したときに感圧素子１１が反応しないような厚み例えば３〜５ｍｍである。

上記構成の圧脈波センサ１は、図３に示すように、固定具２とともに圧脈波計測装置１００を構成する。

図３において、圧脈波計測装置１００は、圧脈波センサ１と、この圧脈波センサ１を生体２００に装着するための固定具２とから構成される。固定具２は、ベルト２１と、ベルト２１の実効長を調節可能にする面ファスナ２２と、ベルト２１の内面に適宜間隔で固着された鬱血防止用台座２３とを備える。圧脈波センサ１は、ベルト２１の内面の適宜位置に台座１５が固着されることによって固定具２に取り付けられている。

この圧脈波計測装置１００の生体２００への装着方法は、生体２００の周囲にベルト２１を配し、圧脈波センサ１の動脈押圧部１２を生体動脈２０１に押圧させた状態でベルト２１の実効長を決定し、面ファスナ２２によってベルト２１の両端部を結合するようにして圧脈波計測装置１００を生体２００に装着する。

この装着時あるいは計測時、生体動脈２０１の位置がずれても動脈固定台１３の傾斜面１３ａが支えとなり、生体動脈２０１の中心位置はほぼずれることなく動脈押圧部１２で押圧される（図４参照）。

また、計測時、感圧素子１１は動脈押圧部１２に生体動脈２０１の圧力が加わることによって撓み、撓みの度合いに応じた電圧信号を出力するようになる。この感圧素子１１の撓み方は、緩衝板１４の中央部に空隙１４ａがあるため、この空隙１４ａに向かって撓むようになる。その際、感圧素子１１はその中心部へ向かって引っ張られるようになるが、緩衝板１４がゴムで構成されているため、緩衝板１４の弾性変形により感圧素子１１は無理なく中心部へ向かって引っ張られるようになる（図５参照）。

また、計測時、適宜間隔で設けた鬱血防止用台座２３が生体２００と接触するに止まり、生体２００の全周がベルト２１によって締め付けられることにはならない。

以上説明したように、本実施形態の圧脈波センサ１は、生体動脈２０１の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサ１において、感圧素子１１と、感圧素子１１の片面１１ａの中央部に取り付けられる、生体動脈２０１を押圧する動脈押圧部１２と、感圧素子１１の片面１１ａに、動脈押圧部１２を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台１３，１３と、感圧素子１１が取り付けられる、中央部に空隙１４ａを有する緩衝板１４と、緩衝板１４が取り付けられる台座１５とを備える。

本実施形態の圧脈波センサ１によると、緩衝板１４の中央部に空隙１４ａがあるため、感圧素子１１の撓み方が一定になり、換言すると、力が空隙１４ａに集中し、また、緩衝板１４のクッション性により感圧素子１１は中央部（圧力が加わっている部位）に無理な力が加わらずに引っ張られるようになるため、安定した高感度の出力を得ることができる。また、感圧素子１１の中央部に力が集中するため、感圧素子１１の大きさによらずに感度を高く保つことができ、感圧素子１１の小型化及びセンサ１の低コスト化が可能になる。また、空隙１４ａの高さは、感圧素子１１の撓み量以上あればよいため、緩衝板１４の薄肉化、ひいては、センサ１の小型化及び低コスト化が可能になる。

また、本実施形態の圧脈波センサ１によると、生体動脈２０１が動脈固定台１３の対向位置にあると、感圧素子１１は反応しないため誤検出を防止することができる。また、動脈固定台１３の動脈押圧部１２側の面を傾斜面１３ａで構成させたため、生体動脈２０１が動脈押圧部１２からずれにくくなる。また、生体動脈２０１以外の皮膚が感圧素子１１と接触することがないため、体動ノイズの影響を受けにくくなる。

また、本実施形態の圧脈波計測装置によると、固定具２に鬱血防止用台座２３を設けたことにより、鬱血による生体への悪影響（動脈拍動の阻害）を防止することができる。

図６に示す他の実施形態に係る圧脈波計測装置１００は、固定具２として、上記のようなベルト２１の代わりに通常の洗濯バサミのような弾性クリップ２５を用いたことを特徴としている。この圧脈波計測装置１００は、弾性クリップ２５の操作部２５ａを手などで操作することによって生体２００への装着、脱離を行う。装着時に動脈押圧部１２が生体動脈２０１を適切な押圧力で押圧するように、弾性クリップ２５の弾性力は予め設定されている。

図７（Ａ），（Ｂ）に示す、さらに他の実施形態に係る圧脈波計測装置１００は、固定具２に、圧脈波センサ１の位置を生体動脈２０１の走行方向と直交する方向へ微調整可能にする位置調整手段３０を設けるとともに、圧脈波センサ１の生体動脈２０１に対する押圧力を微調整可能にする加圧力調整手段４０を設けたことを特徴としている。ここで、位置調整手段３０は、ベルト２１に設けられた長溝３１と、圧脈波センサ１の台座１５に垂直に設けられ、長溝３１に挿通可能な雄ねじ部３２と、雄ねじ部３２に螺合されるナット部３３とにより構成され、長溝３１に対する雄ねじ部３２の位置を調整することによって圧脈波センサ１の位置を調整することができる。また、加圧力調整手段４０は、上記雄ねじ部３２及びナット部３３の他に、雄ねじ部３２に外嵌されるスプリング３４を備え、雄ねじ部３２に対するナット部３３の位置を調整することによってスプリング３４の弾性力を調整し、これにより、圧脈波センサ１の生体動脈２０１に対する押圧力を調整することができる。

この圧脈波計測装置１００によると、位置調整手段３０及び加圧力調整手段４０を設けたことにより、生体動脈２０１に対して動脈押圧部２０１を正確に対向配置させることができるとともに、生体動脈２０１に対する適切な押圧力を得ることが可能になる。また、加圧力調整手段４０を設けたことにより、頚動脈の計測も可能となる。

このような位置調整手段３０及び加圧力調整手段４０を備えた圧脈波計測装置１００は、例えば、図８に示すように、図３図示のベルト式として生体２００の手首に装着して使用され、あるいは、図９に示すように、図６図示のクリップ式として生体２００の手首に装着して使用され、あるいは、図１０に示すように、載置台３００に予め取り付けられた固定式として、載置台に乗せた手の手首に装着されて使用される。

本発明の一実施形態に係る圧脈波センサの分解斜視図である。同圧脈波センサの断面図である。本発明の一実施形態に係る圧脈波計測装置の断面図である。圧脈波センサの動作説明図である。圧脈波センサの動作説明図である。他の実施形態に係る圧脈波計測装置の断面図である。さらに他の実施形態に係る圧脈波計測装置の要部の平面図及び断面図である。実施形態に係る圧脈波計測装置の使用例を表した斜視図である。実施形態に係る圧脈波計測装置の使用例を表した斜視図である。実施形態に係る圧脈波計測装置の使用例を表した斜視図である。

符号の説明

１圧脈波センサ
１１感圧素子
１２動脈押圧部
１３動脈固定台
１３ａ傾斜面
１４緩衝板
１４ａ空隙
１５台座
２固定具
２３鬱血防止用台座
３０位置調整手段
４０加圧力調整手段
１００圧脈波計測装置
２００生体
２０１生体動脈

Claims

生体動脈の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサにおいて、
感圧素子と、該感圧素子の片面の中央部に取り付けられる、生体動脈を押圧する動脈押圧部と、前記感圧素子の前記片面に、前記動脈押圧部を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台と、前記感圧素子が取り付けられる、中央部に空隙を有する緩衝板と、該緩衝板が取り付けられる台座とを備えることを特徴とする圧脈波センサ。
生体動脈の圧脈波を体表から電気信号として検出するための圧脈波センサと、該圧脈波センサを生体に装着するための固定具とからなる圧脈波計測装置において、
前記圧脈波センサは、感圧素子と、該感圧素子の片面の中央部に取り付けられる、生体動脈を押圧する動脈押圧部と、前記感圧素子の前記片面に、前記動脈押圧部を挟んで動脈走行方向へ互いに平行に取り付けられる一対の動脈固定台と、前記感圧素子が取り付けられる、中央部に空隙を有する緩衝板と、該緩衝板が取り付けられる台座とを備え、
前記固定具は鬱血防止用台座を有する
ことを特徴とする圧脈波計測装置。
前記固定具は、前記圧脈波センサの位置を生体動脈の走行方向と直交する方向へ微調整可能にする位置調整手段を有するとともに、前記圧脈波センサの生体動脈に対する押圧力を微調整可能にする加圧力調整手段を有することを特徴とする請求項２記載の圧脈波計測装置。