JP2013507210A - インフレータブル圧力パッドにおける圧力制御用装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、フィンガーカフ内の圧力をコントロールするための装置であって、フィンガーカフと流体接続する第１チャンバと、第１チャンバの壁の少なくとも一部をなす可動壁部と、空気を第１チャンバとフィンガーカフとに供給する空気供給装置と、第１チャンバ内の圧力を検知する圧力センサと、を含む装置に関する。本発明は、また、血圧測定装置に関する。

Description

本発明は、指の加圧帯（カフ、cuff）等のインフレータブル圧力パッドにおける圧力制御用装置に関する。

そのような装置は、たとえば、国際公開第００／５９３６９号パンフレットから知られている。

前文に係る装置は、典型的には、プレチスモグラフィー（体積記録、変動記録、plethysmography）を実行することにより、非侵襲的に、血圧を測定するのに用いられる。この目的のため、指の加圧帯が、患者の指の回りに配置される。この指の加圧帯は、赤外線の光源と、赤外線センサと、インフレータブルブラダー（空気注入式袋、拡張袋、inflatable bladder）と、を有している。赤外線は、動脈が存在している指を通して送られる。赤外線センサは、その赤外線を受け取るようになっている。当該センサによって検知される赤外線の量は、動脈の直径に反比例し、動脈内の圧力の指標となる。

指の加圧帯内に存在するブラダーを膨張させることにより、圧力が、指の動脈に作用する。もし、その圧力が十分に高い場合には、それは、動脈を圧縮し、センサにより検知される光量は、増加するであろう。インフレータブルブラダーにおいて、動脈を圧縮するのに必要な圧力の量は、血圧に依存する。

さて、指の動脈の直径が一定になるように、インフレータブルブラダー内の圧力を制御することにより、血圧を詳細にモニターすることができる。なぜなら、インフレータブルブラダー内の圧力は、血圧に、直接、関連しているからである。

従来技術に係る、指の加圧帯内の圧力を制御するための装置は、空気（エアー）を絶え間なく供給するポンプを用いており、少なくとも、各瞬間において、その圧力は、その指の加圧帯内において、上昇することを要する。インレットバルブとアウトレットバルブとが備えられており、これらにより、指の加圧帯のインフレータブルブラダーに、ポンプからの空気を供給して、その圧力を上昇させると共に、空気を排出して、その圧力を減少させるようになっている。各心臓の鼓動に対応して血圧が上下する時、そのポンプは、絶え間なく、ポンプ作用を行い、そして、空気は、絶え間なく、排出される。バッファー（緩衝装置）を設けて、そのポンプを休ませることは出来る。

上記従来技術に係る装置は、ポンプが連続的に動作する結果として、エネルギー消費が大きいという不都合を有しており、また、ポンプによるノイズと空気の規則的な排出によるノイズの不都合を有している。これは、特に、たとえば、外来患者への使用（ambulatory use）などの適用に対して、また、静かな診察室（診療室、検査室）での適用に対して、好ましくなく、また、睡眠時に測定（計測）を行うときに、好ましくない。

国際公開第００／５９３６９号パンフレット

本発明の１つの目的は、上記不都合を減じるか、若しくは、防止することである。

この目的は、本発明に係る装置であって、インフレータブル圧力パッドと流体接続する第１のチャンバと、第１のチャンバの壁の少なくとも一部をなす可動壁部と、空気を第１のチャンバとインフレータブル圧力パッドとに供給するための空気供給装置と、第１のチャンバ内の圧力を検知するための圧力センサと、を備えた、装置、によって、達成される。

本発明に係る上記装置により、血圧プロフィールは、より効率的に追従（追跡、followed）されることができる。何故なら、該プロフィールの高周波部分（高頻度部分、高頻発部分、high frequency part）は、可動壁部をもって、与えられるからである。更に、空気を供給するために絶え間なくポンプを作動させる必要は、最早、なく、或いは、インフレータブル圧力パッド内における圧力の低下が所望される時に直ちに空気を排出する必要は、最早、ない。

本発明に係る装置により、第１のチャンバと、指の加圧帯（フィンガーカフ）の如く接続されたインフレータブル圧力パッドと、に、平均血圧に実質的に等しい圧力になるまで、空気が供給される。たとえば、心臓の鼓動に起因する実際の血圧に追従するべく平均血圧の辺りのあらゆる所望の変動は、第１のチャンバの容積の増減を生じさせ従って該チャンバ内の圧力の各増減を生じさせる上記可動壁部の移動により、もたらされる。従って、本発明に係る装置により、血圧の変動に追従するために、空気を供給したり排出したりすることは、最早、必要ない。しかしながら、たとえば、漏れが生じた時に、血圧プロフィールの低周波成分（コンポーネント）に追従することを助ける（補助する）ために、空気の供給を制御することは、所望され得る。その可動壁は、少なくとも常に、圧力プロフィールの高周波部分に追従するために、用いられる。

本発明に係る装置の１実施形態は、上記可動壁部を移動させるためのアクチュエータを備える。このアクチュエータは、好ましくは、電磁石であるが、しかし、また、機械的な伝動装置を有するモーターや、或いは、適切な伝動装置を有する圧電素子、であることができる。

本発明に係る装置の好ましい１実施形態は、第２のチャンバを備え、上記可動壁部は、該第２のチャンバの壁の少なくとも一部である。可動壁の反対側の第２のチャンバをもって、圧力差を生じさせる該壁の移動でエネルギーが放出される（energy is put）ように、該可動壁に対して反作用力（counterforce）を与えることが可能である。

上記反作用力は、バネで発生させることが可能である。しかし、好ましくは、空気供給装置が、また、上記第２のチャンバに接続され、これにより、該第２のチャンバに空気が供給される。第１のチャンバと第２のチャンバとの両方において、その圧力が、平均血圧のレベルにまで上昇した時、該平均圧力に対する圧力の変動を生じさせるために、上記壁を移動させるためのエネルギーだけが必要となる。

更に、他の実施形態において、本発明に係る装置は、上記第１のチャンバと上記第２のチャンバとの間に配置されたバイパスチャネルを備え、上記空気供給装置は、第１のチャンバと第２のチャンバのいずれか一方に、直接、接続されており、そして、上記バイパスチャネルは、制限（限定、拘束、restriction）を有する。

上記バイパスチャネルにより、上記２つのチャンバ間の圧力は、均等化（等しく）されるであろう。上記可動壁部を移動させることにより、第１のチャンバ内の圧力を速やかに相違させることができるようにするために、バイパスチャネルには、制限（限定、拘束、restriction）が設けられる。これは、両方のチャンバにおける圧力の上記均等化において遅延を与え、これにより、上記第１のチャンバにおいて、短期間の圧力差（short pressure differences）を許容する。

上記制限（限定、拘束、restriction）は、上記遅延が、平均血圧に対する血圧の圧力変動に追従するために必要な圧力差を提供するのに十分長くなるように、選択されるべきである。

本発明に係る装置の好ましい１実施形態において、上記可動壁部は、可動自在の膜（メンブレイン）である。可動自在の膜は、簡単な解決策を与えながらも、可動壁部の気密性を確保する。

本発明に係る装置の他の実施形態において、上記可動壁部は、プランジャである。当該プランジャの移動部の隙間（クリアランス）は、プランジャ自体において、バイパスチャネルが与えられるように、選択されることができる。

本発明は、更に、血圧測定装置であって、指の加圧帯等のインフレータブル圧力パッドであって、赤外線の光源と、赤外線センサと、プレチスモグラフィーを実行するためのインフレータブルブラダーと、を有する、インフレータブル圧力パッドと、本発明に係る、インフレータブル圧力パッド内の圧力を制御するための装置であって、該装置の上記第１のチャンバが、インフレータブル圧力パッドのインフレータブルブラダーに流体接続している、装置と、空気を第１のチャンバに供給することにより、そして、上記赤外線センサの一定の信号を維持するために上記可動壁部を移動させることにより、インフレータブルブラダー内の圧力を制御するための制御手段と、を備えた、血圧測定装置に関する。

本発明に関する、これらの、及び、他の、利点や特徴は、添付図面との関連において、明らかにされる。上記制御手段は、その可動壁の限定されたストロークを考慮に入れて、加圧帯の圧力を制御すべきである。好ましい構成において、これは、加圧帯の圧力の高周波成分を提供するべく上記可動壁を作動させると共に、加圧帯の圧力の低周波成分を提供するべく空気供給装置を作動させる、制御手段により、実現される。

指の加圧帯（カフ、cuff）が装着された手と、血圧を測定するための装置と、を示す図である。 本発明に係る、指の加圧帯内の圧力を制御するための装置の１実施形態を概略的に示す図である。 患者の血圧のダイヤグラム（グラフ）である。

図１において、人差し指２の回りで指の加圧帯（カフ、cuff）３が支持されている、手１が示されている。この指の加圧帯３は、血圧測定装置４に接続されている。

図２は、上記指の加圧帯３内の圧力を制御するための装置の１実施形態を示す概略図である。この指の加圧帯３は、剛体の、或いは半剛体の、アウタースリーブ５と、該アウタースリーブ５内に配置されたインフレータブルブラダー（空気注入式袋、拡張袋、inflatable bladder）６と、を有している。当該加圧帯３は、更に、赤外線ＬＥＤ７と、赤外線センサ８と、を有している。指２を通過してセンサ８で検知される赤外線の量は、指２の動脈の直径に、反比例する。その動脈の直径は、順に、動脈内の血圧の指標となる（血圧を示す）。

上記インフレータブルブラダー６は、ライン９を通して、該ブラダー６内の圧力を制御（コントロール）するための装置１０に接続されている。圧力センサ１１がライン９に配置されており、これにより、その測定値が、コントローラに供給されるようになっている。

上記装置１０は、第１チャンバ１３と第２チャンバ１４とを備えたハウジング１２を有している。このハウジング１２は、膜（メンブレイン）１５により、当該２つのチャンバ１３，１４に分割（分離、隔離）されている。この膜は、コイル１７により作動せしめられるロッド１６を有するアクチュエータにより、移動自在になっている。

膜１５を移動させることにより、第１チャンバ１３の容積を変化させることができ、従って、第１チャンバ１３内の圧力を変更することができる。

上記装置１０は、更に、エアーポンプ１８を有している。このポンプ１８は、バルブ１９とライン２０とを介して、第２チャンバ１４に接続されている。このライン２０は、また、排気バルブ２１と圧力センサ２２とを有している。

上記第１チャンバ１３と第２チャンバ１４との間には、バイパスチャネル２３が設けられている。このバイパスチャネル２３は、上記２つのチャンバ間の空気の流れ（エアーフロー）を制限（限定、拘束）するように、構成されている。或いは、（不図示の）独立した（異なる）付加的な制限（限定、拘束）がこのチャネル２３に付加され、所望の制限（限定、拘束）が与えられる。

上記装置１０の動作において、ポンプ１８に電圧が加えられ、且つ、バルブ１９が開かれ、これにより、空気は、第２チャンバ１４にポンプで送り込まれる。バイパスチャネル２３を介して、空気は、また、第１チャンバ１３にも供給される。上記センサ１１により計測された圧力が、平均血圧Ｐ_ａｖｇに達したとき、バルブ１９は閉じられる。患者の血圧は、概略的に、図３に示されている。上記システム（装置）内で、高い圧力の乱れ（high pressure disturbances）を生じることなく、ポンプ１８が、十分迅速に、起動と停止を行うことができる場合には、バルブ１９は、省略（discarded）されることができる。

次いで、その血圧測定装置の制御手段は、赤外線センサ８により、上記動脈の直径を計測（測定）する。もし、その直径が小さくなる場合には、上記ブラダー６内及び第１チャンバ１３内の圧力は、減少させる必要があり、一方、その直径が大きくなる場合には、その圧力は、増加させる必要がある。上記平均血圧Ｐ_ａｖｇに対するこれらの圧力変動を達成するために、上記膜１５が、アクチュエータ１６，１７により、移動せしめられる。第１チャンバ１３の容積を減じることにより、その圧力は増加し、一方、該第１チャンバ１３の容積を増大させることにより、その圧力は減じる。

結果的に、本発明をもって、指の加圧帯に対する圧力の変動と必要とされる（所要の）平均圧力とが、ポンプ１８から絶え間なく空気を供給したり空気を排出したりする必要なしに、達成され得る。これは、エネルギー消費を減じると共に、発生するノイズを減じる。

Claims (8)

1. 指の加圧帯等のインフレータブル圧力パッド内の圧力を制御するための装置にして、
   インフレータブル圧力パッドと流体接続する第１のチャンバと、
   第１のチャンバの壁の少なくとも一部をなす可動壁部と、
   空気を第１のチャンバとインフレータブル圧力パッドとに供給するための空気供給装置と、
   第１のチャンバ内の圧力を検知するための圧力センサと、を備えた、装置。
2. 上記可動壁部を移動させるためのアクチュエータを備えた、請求項１記載の装置。
3. 第２のチャンバを備え、
   上記可動壁部は、第２のチャンバの壁の少なくとも一部である、請求項１又は２記載の装置。
4. 上記空気供給装置は、また、上記第２のチャンバに接続されており、これにより、第２のチャンバに空気が供給されるようになっている、請求項３記載の装置。
5. 上記第１のチャンバと上記第２のチャンバとの間に配置されたバイパスチャネルを備え、
   上記空気供給装置は、第１のチャンバと第２のチャンバの一方に、直接、接続されており、
   上記バイパスチャネルは、制限を有する、請求項３記載の装置。
6. 上記可動壁部は、可動自在の膜である、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 上記可動壁部は、プランジャである、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 血圧測定装置にして、
   指の加圧帯等のインフレータブル圧力パッドであって、赤外線の光源と、赤外線センサと、プレチスモグラフィーを実行するためのインフレータブルブラダーと、を有する、インフレータブル圧力パッドと、
   請求項１〜７のいずれかに記載の装置であって、該装置の上記第１のチャンバが、インフレータブル圧力パッドのインフレータブルブラダーに流体接続している、装置と、
   空気を第１のチャンバに供給し、上記赤外線センサの一定の信号を維持するために上記可動壁部を移動させることにより、インフレータブルブラダー内の圧力を制御するための制御手段と、を備えた、血圧測定装置。

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