JP2007319343A - Pressure detecting device - Google Patents
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Description
本発明は圧力検出装置に関し、より詳しくは、生体に接触して外部から動脈の圧力の変化を検出する圧力検出装置に関する。 The present invention relates to a pressure detection device, and more particularly to a pressure detection device that detects a change in arterial pressure from the outside in contact with a living body.
従来より、血圧測定等、動脈の圧力変化を検出する場合は、上腕等をカフにより強く圧迫して動脈を閉塞させて測定する方法が一般的であり、これを自動化した装置も実用化されている。
また、人体の皮膚に検出部を接触させることで血圧を測定する、いわゆる非侵襲式の血圧測定装置が提案されている(例えば特許文献1、特許文献2)。
特許文献1の装置においては、検出部に複数の感圧素子を配列した圧力センサを使用して血圧を測定するようにしている。
他方、特許文献2の装置においては、検出部が備えるダイアフラムを介して得られる圧力の変動を圧力トランスデューサで検出するようにしている。
In addition, so-called non-invasive blood pressure measuring devices that measure blood pressure by bringing a detection unit into contact with the human skin have been proposed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
In the apparatus of Patent Document 1, the blood pressure is measured using a pressure sensor in which a plurality of pressure sensitive elements are arranged in the detection unit.
On the other hand, in the apparatus of
ところで、カフで圧迫する測定方法では、カフで絞めつけることに対する恐怖心等の心理的負担が伴うとともに、所定時間毎に繰り返し測定する場合には、圧迫により血管が潰され変形する危険性があった。
また、上述した特許文献1の装置においては、複数の感圧素子を配列した圧力センサを用いるので、血圧の検出のために複雑な制御を必要とするという欠点があった。
他方、特許文献2の装置においては、ダイアフラムを介して得られる圧力の変動を検出するようにしているので、検出装置が大型化するという欠点があった。
さらに、上記2件の特許文献においては、何れも空気圧によりセンサを生体に押圧させるので、空気が介在することで押圧力を高精度に制御することが困難であり、さらに、空気を封入する圧力室を設けなければならず、装置が大型化するという欠点があった。
By the way, the measurement method that compresses with a cuff involves a psychological burden such as fear of squeezing with the cuff, and there is a risk that the blood vessel may be crushed and deformed due to compression when it is repeatedly measured every predetermined time. It was.
In addition, the above-described device of Patent Document 1 uses a pressure sensor in which a plurality of pressure sensitive elements are arranged, and thus has a drawback of requiring complicated control for blood pressure detection.
On the other hand, the apparatus of
Further, in the above two patent documents, since the sensor is pressed against the living body by air pressure, it is difficult to control the pressing force with high accuracy due to the presence of air. The room had to be provided, and there was a disadvantage that the apparatus was enlarged.
上述した事情に鑑み、本発明は、検出部を備えた検出装置本体を生体に装着させるベルトと、上記検出部を生体に押し付ける押圧機構と、上記押圧機構の作動を制御する制御装置とを備えて、上記押圧機構によって上記検出部を生体に押し付けて該生体の外部から動脈の圧力変化を検出するようにした圧力検出装置であって、
上記検出部は、シート状に形成されて圧力の変化を検出する圧電センサと、シート状に形成されて上記押圧機構による押圧力を検出する歪みセンサとを備え、上記制御装置は、上記歪みセンサによる押圧力の検出結果に基づいて上記押圧機構の押圧力を一定に制御するようにしたものである。
In view of the circumstances described above, the present invention includes a belt for mounting a detection device body including a detection unit on a living body, a pressing mechanism that presses the detection unit against the living body, and a control device that controls the operation of the pressing mechanism. A pressure detection device that presses the detection unit against the living body by the pressing mechanism to detect a change in the pressure of the artery from the outside of the living body,
The detection unit includes a piezoelectric sensor that is formed in a sheet shape and detects a change in pressure, and a strain sensor that is formed in a sheet shape and detects a pressing force by the pressing mechanism, and the control device includes the strain sensor. The pressing force of the pressing mechanism is controlled to be constant based on the detection result of the pressing force.
このような構成によれば、小型であって、しかも圧力の測定時における生体への押圧力が小さな圧力検出装置を提供することができる。 According to such a configuration, it is possible to provide a pressure detection device that is small in size and has a small pressing force on the living body at the time of pressure measurement.
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1において1は生体としての人の動脈の圧力変化を検出して、血圧や脈波等を測定する圧力検出装置である。この圧力検出装置1は従来のものよりも小型で薄型に構成されており、例えば病院に入院中の患者の手首2に圧力検出装置1を常時装着しておくことで、手術後における患者の血圧を所定時間毎に測定できるようになっている。
圧力検出装置1は、人の手首2の幅よりも小さな寸法に設定した検出装置本体3と、この検出装置本体3の両側部に両端を連結され検出装置本体3を生体の所定部位に装着させるベルト4と、上記検出装置本体3による血圧等の測定結果を表示するモニタ5を備えた制御装置10を備えている。
この圧力検出装置1によって実際に人の血圧を測定する際には、上記ベルト4に人の手首2を通してから該手首2の橈骨動脈2A上の皮膚に検出装置本体3の検出部3Aを位置させて接触させるようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pressure detecting device that detects a change in the pressure of a person's artery as a living body and measures blood pressure, pulse wave, and the like. The pressure detection device 1 is smaller and thinner than the conventional one. For example, by always attaching the pressure detection device 1 to the
The pressure detection device 1 includes a detection device
When the human blood pressure is actually measured by the pressure detection device 1, the
検出装置本体3は、下面中央に開口部6Aを形成したケーシング6を備えており、該ケーシング6における開口部6Aの位置に上記検出部3Aを配置している。
本実施例においては、長方形のシート状をした圧電センサ7上にそれと同一形状のシート状の歪みセンサ8を重合させ、さらにその歪みセンサ8上に長方形の薄い支持板11を重合させて、それらを積層状態で一体に連結させている。上記両センサ7,8および支持板11とによって検出部3Aを構成している。
上記ケーシング6には、その内側から上記開口部6Aを閉鎖するようにしてゴム等の可撓性材料からなるシート部材12を配置し、その端部を上記開口部6Aの周囲でケーシング6に連結している。開口部6A内に位置するシート部材12の下面中央に上記検出部3Aの支持板11の上面を接着している。また、この検出部3Aの圧電センサ7の下面およびケーシング6の下面6B全域を覆ってゴム等の可撓性材料からなるシート状のカバー部材13をケーシング6に取付けてあり、上記圧電センサ7の下面とカバー部材13との重合部分は一体に接着している。
このように、本実施例では、検出部3Aは上下位置の2枚の可撓性材料からなるシート部材12とカバー部材13の間に挟まれてそれらと一体に接着されており、検出部3Aよりも外方側のシート部材12,カバー部材13が伸縮することで該検出部3Aは開口部6A内に出没できるようになっている。なお、下方のカバー部材13は省略しても良い。
本実施例の検出部3Aはシート状の可撓性部材に支持されているので、該検出部3Aが手首2の皮膚に押し当てられた際には、手首2の表面の凹凸に合わせて検出部3Aを容易に倣わせることができるようになっている。
The detection device
In this embodiment, a sheet-
The
Thus, in this embodiment, the
Since the
上記圧電センサ7は、手首2の皮膚を介して上記橈骨動脈2Aの圧力の変化を検出できるようになっており、圧電センサ7は、検出した圧力変化に応じた電圧値を制御装置10へ入力するようになっている。
本実施例においては、圧電センサ7から入力される各電圧値と対応する圧力値を予め圧力データとして求めておき、その圧力データを制御装置10に記憶するようにしている。そして、制御装置10は、実際に圧電センサ7から制御装置10へ検出した電圧値が入力されると、該電圧値と予め記憶した上記圧力データとを照らし合わせることで、入力された電圧値に対応する圧力の変化量や圧力値を求め、該求めた圧力を従来公知のオシロメトリック法やトノメトリ法などの処理方法によって最高血圧と最低血圧を算定し、または、脈波を求めるようにしている。
なお、シート状の圧電センサ7の基本構成は例えば特許第3694740号公報により公知である。
The
In this embodiment, the pressure value corresponding to each voltage value input from the
The basic configuration of the sheet-like
ところで、上記圧電センサ7によって検出する橈骨動脈2Aの圧力変動をもとにして上述したように血圧を算定するためには、検出部3Aの圧電センサ7を手首2の皮膚に対して常に一定の押圧力で押圧しておく必要がある。
そこで、本実施例においては、出力される電圧の変化により圧力の変化量を検出する上記圧電センサ7に対し、センサの歪み量に応じた圧力の絶対値を検出できる歪みセンサ8を検出部3Aに設けるとともに、ケーシング6内に検出部3Aを皮膚に押圧させる押圧機構14を設け、歪みセンサ8で検出した圧力を基にして制御装置10が押圧機構14の押圧力を一定に制御するようにしている。
図2にも示すように、押圧機構14は、ケーシング6内に配置した電気制御可能なアクチュエータとしてのDCモータ15と、このDCモータ15の駆動軸に一端を連結したレバー16と、このレバー16の他端に回転自在に取付けたローラ17とから構成されている。上記DCモータ15は上述した制御装置10によって作動を制御されるようになっている。
上記制御装置10によってDCモータ15が作動されると上記レバー16が揺動されて、そのレバー16に取付けたローラ17によって上記検出部3Aを手首2に向けて押圧するようになっている。そのため、検出部3Aを手首2の橈骨動脈2A上の皮膚に接触させた状態で制御装置10がDCモータ15を作動させると、ローラ17によって検出部3Aが手首2の皮膚に向けて押圧されるようになっている。なお、電気制御可能なアクチュエータとしては、上記DCモータ15のような回転式モータやサーボモータの他に、ボイスコイルモータ(リニアモータ)やプランジャ式のアクチュエータ、ピエゾ素子等、電気的に作動され制御される、応答性能の高い公知のアクチュエータを採用することができる。
検出部3Aが押圧されると、検出部3Aの歪みセンサ8によって上記押圧機構14のローラ17による押圧力が検出されて、該歪みセンサ8によって検出した押圧力が制御装置10へ入力される。
本実施例においては、上記歪みセンサ8による圧力の検出値(押圧力)をノイズを含んだ平均値として算出し、この平均値が一定圧に維持されるように、制御装置10によって上記DCモータ15をフィードバック制御するようにしている。このように制御装置10がDCモータ15の作動を制御することで、手首2の皮膚に対して検出部3Aを一定の押圧力で押圧させるようになっている。なお、この時の押圧力としては、指先で脈を計る程度の軽い圧力、例えば50g/cm2 程度の一定圧に設定している。
By the way, in order to calculate the blood pressure as described above based on the pressure fluctuation of the
Therefore, in the present embodiment, the
As shown in FIG. 2, the
When the
When the
In this embodiment, the pressure detection value (pressing force) by the
さらに、ケーシング上6には所要時に点灯される警告用LED18を設けている。手首2に検出部3Aを押し付けて血圧を測定する際に、上記歪みセンサ8による検出圧力が零の場合、或いは所定値よりも大きな場合には、制御装置10は上記警告用LED18を点灯するようになっている。
また、上述したようにして制御装置10が最高血圧および最低血圧を算定したら、その算定結果は制御装置10によってモニタ5に表示されるようになっている。
Further, a
Further, when the
以上のように構成した本実施例の圧力検出装置1によって人の血圧を測定する場合には、先ず検査対象となる人の手首2を上記ベルト4に通してから橈骨動脈2Aの箇所の皮膚を上記検出部3Aに下方側から接触させる(図1の状態)。
その際、検出部3Aは皮膚の表面の凹凸に倣うことができるので、カバー部材13を介して橈骨動脈2Aの箇所の皮膚に密着する。
そして、この状態において、制御装置10は所定の時間間隔毎に上記DCモータ15を作動させるので、上記ローラ17によって上記検出部3Aが押圧されて手首2の皮膚に押し当てられる。
このときのローラ17による検出部3Aへの押圧力は上記歪みセンサ8によって検出されて制御装置10へ入力されており、制御装置10は歪みセンサ8から入力される検出圧力をもとにしてローラ17の押圧力が一定となるように上記DCモータ15の作動を制御する。
このように、ローラ17によって上記検出部3Aが手首2に向けて、常に一定圧となるように押圧されている状態において、橈骨動脈2Aの圧力変動が圧電センサ7によって検出され、該圧電センサ7によって検出した圧力変動は電圧変動として制御装置10へ入力される。すると、制御装置10は、予め記憶した上記圧力データと圧電センサ7から入力された電圧値とを照らし合わせて、橈骨動脈2Aを流通する血液の圧力を求めるようになっており、その後、該血液の圧力をもとにしてオシロメトリックス法やトノメトリ法により最高血圧、最低血圧を算定して、それらをモニタ5に表示し、または、脈波を求めて表示するようになっている。
このように、制御装置10は所定の時間間隔毎に上述した押圧機構14によって検出部3Aを押圧するとともに、上述した処理を行って最高血圧および最低血圧や脈波を算定して、それらをモニタ5に表示するようになっている。
When measuring a person's blood pressure with the pressure detecting device 1 of the present embodiment configured as described above, first, the person's
At that time, the
In this state, since the
At this time, the pressing force applied to the
In this manner, in the state where the
As described above, the
上述したように、本実施例においては、検出部3Aはシート状の圧電センサ7と歪みセンサ8を積層して薄板状に構成されているので、小型で薄型であって、しかも測定時における皮膚への押圧力が小さな圧力検出装置1を提供することができる。そのため、患者の上腕にカフを強く巻回して血圧測定していた従来の血圧測定装置と比較して、本実施例の圧力検出装置1においては患者の心理的な負担を軽減することができ、さらには、繰り返して何度も測定することにより血管がつぶされて変形してしまうことの危険性が低減される。
また、本実施例においては、検出部3Aは、薄板状で手首2の皮膚に密着できるので、検出装置本体3の位置ずれを防止して、該検出装置本体3を手首2に装着した状態を長時間維持することができる。
なお、上記実施例においては、手首の橈骨動脈を検出対象としたが、首の頚動脈や足の付け根の大腿動脈、足の甲の足背動脈等、比較的硬い骨の付近にある動脈であれば同等に測定することが可能であり、ベルト4により検出対象とする各部位に検出部3Aを位置させて橈骨動脈の場合と同様に、動脈の圧力変化を検出することができる。
As described above, in this embodiment, the
In the present embodiment, the
In the above embodiment, the radial artery of the wrist is a detection target. It is possible to measure the same, and the
1…圧力検出装置 2…手首
2A…橈骨動脈 3…検出装置本体
7…圧電センサ 8…歪みセンサ
10…制御装置 14…押圧機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
上記検出部は、シート状に形成されて圧力の変化を検出する圧電センサと、シート状に形成されて上記押圧機構による押圧力を検出する歪みセンサとを備え、
上記制御装置は、上記歪みセンサによる押圧力の検出結果に基づいて上記押圧機構の押圧力を一定に制御することを特徴とする圧力検出装置。 A belt for attaching a detection device body including a detection unit to a living body, a pressing mechanism that presses the detection unit against the living body, and a control device that controls the operation of the pressing mechanism, and the detection unit is moved by the pressing mechanism. A pressure detecting device that is pressed against a living body and detects a pressure change of an artery from the outside of the living body,
The detection unit includes a piezoelectric sensor that is formed in a sheet shape and detects a change in pressure, and a strain sensor that is formed in a sheet shape and detects a pressing force by the pressing mechanism,
The said control apparatus controls the pressing force of the said press mechanism uniformly based on the detection result of the pressing force by the said distortion sensor, The pressure detection apparatus characterized by the above-mentioned.
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