JP2019141343A

JP2019141343A - センサモジュール固定器具

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Publication number: JP2019141343A
Application number: JP2018028715A
Authority: JP
Inventors: 紘典沼本; Hironori Numamoto
Original assignee: Nipro Corp
Current assignee: Nipro Corp
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2038-02-21
Also published as: JP7053990B2

Abstract

【課題】血圧を測定するためのセンサモジュールを測定部位に容易に装着できるようにする。【解決手段】センサモジュール固定器具１００は、第１アーム１０１及び第２アーム１０２と、第１アーム１０１と第２アーム１０２とを固定端において回動可能に接続するヒンジ部１０３とを備えている。第１アーム１０１は、標的血管の拍動による上下動に基づいて血圧を測定するセンサモジュール２００が取り付けられる開口部１０１ａを有し、ヒンジ部１０３は、第１アーム１０１の自由端と第２アーム１０２の自由端との間隔が小さくなる方向にのみ回転するワンウエイクラッチを有する。開口部１０１ａに取り付けられたセンサモジュール２００は、第１アーム１０１及び第２アーム１０２に挟み込まれた測定部位３００に対し相対的に静止した状態となり、測定面が標的血管直上の皮膚表面と当接する。【選択図】図１

Description

本開示はセンサモジュール固定器具に関し、特に血圧測定用のセンサモジュールを被検者の体表面に固定する固定器具に関する。

一般的な血圧を測定は、まずカフと呼ばれる圧迫部を膨らませて腕の動脈を完全に押し潰し、動脈血流を一旦止める。その後、カフの圧を徐々に弱め、動脈血流が再開する圧力を測定する。動脈血流の再開は、動脈血流に由来する雑音（コロトコフ音）又は動脈上の皮膚振動により検出する。

血液透析の際のリスク管理等において、透析療法中に継続して血圧を測定することが求められる場合がある。しかし、カフにより血流を止める方法は、腕を固定して強く圧迫するため、長時間の継続的な測定には不向きである。指先等に装着して血圧を測定する小型の装置は存在するが、このような装置は測定精度が低く、血液透析のリスク管理に使用するには問題がある。

血流を止めることなく血圧を測定する方法として、血管壁の圧力変動を測定する方法が検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。この場合、腕の動脈上の皮膚に圧力センサを設置し、可撓性の袋等を膨らませることにより動脈を潰さない程度の圧力を加える。これにより動脈圧（血圧）の変動がセンサに伝わるため、血圧を連続的に測定することができる。

国際公開２００４／０６９０４９号

しかしながら、可撓性の袋を膨らませて適切な圧力を加えるためには、細かな調整が必要であり、何らかの圧力測定手段を用いて適切な圧力が加えられているかどうかを毎回測定する必要がある。また、袋を膨らませるためのコンプレッサ等が必要であり、装置が大がかりになる。

本開示の課題は、血圧を測定するセンサを測定部位に容易に装着できるようにすることである。

本開示のセンサモジュール固定器具の一態様は、標的血管が含まれる測定部位を挟み込む第１アーム及び第２アームと、第１アームと第２アームとを固定端において回動可能に接続するヒンジ部とを備え、第１アームは、標的血管の拍動による上下動に基づいて血圧を測定するセンサモジュールが取り付けられる開口部を有し、ヒンジ部は、第１アームの自由端と第２アームの自由端との間隔が小さくなる方向にのみ回転するワンウエイクラッチを有し、開口部に取り付けられたセンサモジュールは、第１アーム及び第２アームに挟み込まれた測定部位に対し相対的に静止した状態となり、測定面が標的血管直上の皮膚表面と当接する。

このような構成とすることにより、大きな圧力を加えることなく、センサモジュールを測定部位に対して相対的に静止した状態で測定部位に固定することができる。このため、標的血管の拍動による上下動の大きさをセンサモジュールに精度良く伝達して、高精度の血圧測定を連続して行うことが可能となる。

センサモジュール固定器具の一態様において、センサモジュールは、センサ取り付け部を介して開口部に取り付けられ、開口部は、長軸が第１アームの自由端と固定端とを結ぶ方向に延び、センサ取り付け部は、長軸方向にスライド可能に開口部に取り付けることができる。このような構成とすることにより、様々な被検者に対応することが容易となる。

センサモジュール固定器具の一態様において、第２アームの幅は、第１アームの幅よりも広くすることができる。このような構成とすることにより、測定部位により安定してセンサモジュールを固定することができる。

センサモジュール固定器具の一態様において、センサモジュールは、歪みセンサと、剛体である伝達部材と、歪みセンサ及び伝達部材を収容するケースとを有し、伝達部材は、上端が歪みセンサと接し、下端がケースの底面から露出し、上下方向に移動可能で且つ水平方向の移動が規制されるようにケース内に保持され、伝達部材の下端は測定面とすることができる。このような構成とすることにより、標的血管の拍動による上下動を精度良く検出し、正確な血圧測定を行うことが可能となる。

本開示の血圧測定装置の一態様は、本開示のセンサモジュール固定器具と、開口部に着脱可能に取り付けられるセンサモジュールとを備えている。このような血圧測定装置により、長時間の継続した血圧測定が容易に且つ正確に行うことが可能となる。

本開示のセンサモジュール固定器具によれば、血圧を測定するためのセンサモジュールを測定部位に容易に装着できる。

一実施形態に係るセンサモジュール固定器具を示す斜視図である。一実施形態に係るセンサモジュール固定器具を示す断面図である。センサモジュール固定器具に取り付けるセンサモジュールの一例を示す断面図である。センサモジュール固定器具の変形例を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のセンサモジュール固定器具１００は、血圧測定用のセンサモジュール２００を被検者の前腕等の測定部位３００に固定することができ、測定部位３００を挟み込む第１アーム１０１及び第２アーム１０２を備えている。

第１アーム１０１と第２アーム１０２とは、ヒンジ部１０３により固定端において互いに接続されており、第１アーム１０１と第２アーム１０２とは、ヒンジ部１０３を回転軸として互いに回動させることができる。ヒンジ部１０３は、ワンウエイクラッチを有し、制限状態とした場合には、第１アーム１０１及び第２アーム１０２の固定端と反対側の端部である自由端を互いに接近する方向にのみ回転させることができ、開放状態とした場合には、双方向に回転させることができる。

第１アーム１０１は、血圧測定用のセンサモジュール２００が取り付けられる開口部１０１ａを有している。第１アーム１０１及び第２アーム１０２は、測定部位３００の標的血管３０１が開口部１０１ａの位置と重なるようにして測定部位３００を挟み込むことができる。

開口部１０１ａには、センサ取り付け部１０５を介してセンサモジュール２００が取り外し可能に取り付けられる。開口部１０１ａは長軸が第１アームの固定端側と自由端側とを結ぶ方向に延びる平面略長方形状であり、センサ取り付け部１０５は、長軸方向にスライド可能に開口部１０１ａに取り付けられている。具体的には、開口部１０１ａの側壁にスライド凸部１０１ｂが設けられており、センサ取り付け部１０５の側面に設けられた溝部がスライド凸部１０１ｂと係合している。なお、開口部１０１ａの側壁にスライド溝部を設け、センサ取り付け部１０５の側面に凸部を設けることもできる。

センサ取り付け部１０５は、上下に貫通する取り付け孔１０５ａを有しており、センサモジュール２００は、取り付け孔１０５ａに取り外し可能に挿入される。センサモジュール２００の側面には、突起を有する可撓片２００ａが設けられており、大きな力を加えることなく、取り付け孔１０５ａに取り外し可能に挿入することができる。

測定部位３００の形状及び測定部位３００における標的血管３０１の位置は、被検者によって異なっている。センサモジュール２００をセンサ取り付け部１０５を介して開口部１０１ａに移動可能に取り付けることにより、様々な被検者に対応することが可能となる。但し、センサモジュール２００を開口部１０１ａに直接取り付ける構成とすることもできる。また、センサモジュール２００を移動できないように開口部１０１ａに固定することもできる。

開口部１０１ａに取り付けられるセンサモジュール２００は、標的血管３０１の拍動による上下動に基づいて血圧を測定することができる。具体的な構成の例を挙げると、図３に示すように、歪みセンサ２０１と、伝達部材２０３と、歪みセンサ２０１及び伝達部材２０３を収容するケース２０５とを有している。伝達部材２０３は、測定部位３００に存在する標的血管３０１の上下動を歪みセンサ２０１に伝達する剛体である。伝達部材２０３は、上端が歪みセンサ２０１と接し、下端がケース２０５の底面から露出し、測定部位３００と当接する測定面となる。

ケース２０５が測定部位３００に対して相対的に静止した状態で測定面が標的血管３０１の直上を覆う皮膚と接するようにすれば、脈拍による標的血管３０１の上下動に応じて、伝達部材２０３も上下動して、歪みセンサ２０１に力が伝達される。これにより、歪みセンサ２０１に歪みが生じ、歪みの大きさに応じた信号が出力される。伝達部材２０３を持ち上げるために必要な圧力と、歪みセンサ２０１の出力との相関をあらかじめ測定しておくことにより、歪みセンサ２０１の信号値から血圧を求めることができる。

このようなセンサモジュール２００により血圧を測定する際には、ケース２０５の位置が拍動により動かず且つ伝達部材２０３の上下動を阻害しない一定の力で固定することが重要となる。測定部位３００に巻き付けたベルト等によりケース２０５を固定する場合、締め付ける力が弱すぎると、標的血管３０１の拍動により伝達部材２０３だけでなくケース２０５も上下動してしまう。一方、締め付ける力が強すぎると血管に圧力が加わり正確な血圧を測定することができない。ベルト等の可撓性の部材によりセンサモジュールを測定部位３００に固定しようとすると、ベルトも測定部位３００も変形するため、締め付ける力を正確に調整することは困難である。

本実施形態のセンサモジュール固定器具１００は、硬質の第１アーム１０１と第２アーム１０２とがワンウエイクラッチを有するヒンジ部１０３を介して接続されている。ヒンジ部１０３を制限状態として第１アーム１０１と第２アーム１０２とを、それぞれ測定部位３００の互いに反対側の面に当接させる。硬質の第１アーム１０１及び第２アーム１０２はほとんど変形しないため、測定部位３００を軽く挟み込むだけで、血管の拍動によるケース２０５の上下動はほとんど生じない。このため、正確な血圧測定を容易に行うことが可能となる。

第１アーム１０１及び第２アーム１０２は、ある程度硬質の部材により形成することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、硬質塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド及びポリエーテルスルホン等の樹脂により形成することができる。

本実施形態のセンサモジュール固定器具１００は、開口部１０１ａ又はセンサ取り付け部１０５の取り付け孔から、測定部位３００の標的血管３０１の位置を視認しながら、第１アーム１０１と第２アーム１０２との間隔を小さくしていくことができる。このため、センサモジュール２００を正確に標的血管３０１の上に配置することが容易となる。標的血管３０１の位置は、シャント血管の場合には皮膚表面から容易に視認できる。通常の動脈のように皮膚表面からの目視が困難な場合には、あらかじめ標的血管３０１の位置を示すマーカーを皮膚表面につけておくことにより位置を視認することができる。

第１アーム１０１及び第２アーム１０２は、測定部位３００の形状に合わせて曲面状にすることが好ましい。例えば、測定部位３００が前腕である場合には、第１アーム１０１と第２アーム１０２との間にできる空間の断面が略楕円形状となるようにすることが好ましい。例えば、長軸が６０ｍｍ程度で短軸が４５ｍｍ程度の楕円形の空間ができるようにすれば、一般的な多くの被検者の前腕に対応することが可能となる。なお、大きさは被検者や測定部位に応じて適宜変更することができる。

第１アーム１０１及び第２アーム１０２の幅は、特に限定されず、センサモジュール２００を取り付けることができればよく、器具を小型化する観点からは、第１アーム１０１と第２アーム１０２との幅をほぼ同じにすることが好ましい。しかし、図４に示すように、第２アーム１０２の幅を第１アーム１０１の幅よりも大きくしてもよい。このような構成とすることにより、測定部位３００と第２アーム１０２との当接面を大きくできるので、センサモジュール固定器具１００の位置をさらに安定させることができる。なお、第１アーム１０１及び第２アーム１０２の幅とは、固定端と自由端とを結ぶ方向に交差する方向の長さである。

ヒンジ部１０３に設けるワンウエイクラッチは、例えば、内輪と外輪とを有し、外輪が内輪に対し一方向に回転でき他方向にはロックがかかり回転しないような構成のものを用いることができる。この場合、第２アーム１０２を内輪に固定し、制限状態においては第１アーム１０１を外輪に係合させる。これにより、第１アーム１０１は、ワンウエイクラッチにより、第２アーム１０２に接近する方向にのみ移動する。一方、解除状態においては第１アーム１０１と外輪とを独立させる。これにより、第１アーム１０１は、第２アームから遠ざかる方向にも移動できる。

この他、例えば第１アーム１０１は外輪に固定し、第２アーム１０２を内輪に固定し、制限状態においては内輪と外輪とが係合して一方向にしか回転せず、解除状態においては内輪と外輪との係合を解除して双方向に回転する構成とすることもできる。

センサモジュール２００に用いる歪みセンサ２０１は、特に限定されないが、図３に示すような、歪みゲージ２１１を板バネ２１２の表面に貼り付けたものを用いることができる。この場合、板バネ２１２に生じる歪みの大きさを、板バネ２１２に貼り付けられた歪みゲージ２１１により測定できる。

歪みゲージ２１１は、できるだけ高感度で低消費電力のものが好ましい。例えば、ゲージ率が２以上、好ましくは５以上、より好ましくは１０以上、さらに好ましくは２０以上の歪ゲージを用いることができる。例えば、金属抵抗歪ゲージ、半導体歪ゲージ、及び磁歪効果型歪ゲージ等を用いることができる。中でも、半導体ピエゾ抵抗素子を用いた半導体歪みゲージは高感度で低消費電力であり好ましい。

なお、このような構成に限らず、ダイアフラム等と歪みゲージとを組み合わせた構成のセンサ又は光ファイバ式のセンサ等を用いることもできる。

伝達部材２０３は、標的血管３０１の上下動を、歪みセンサ２０１に伝達できればどのような構成としてもよく、例えば円柱状又は角柱状とすることができる。伝達部材２０３の材質は特に限定されず、標的血管３０１の上下動を歪みセンサ２０１に伝達できる程度の剛性を有していればよい。伝達部材２０３は、標的血管３０１の上下動の障害とならないように、できるだけ軽い方がよい。伝達部材２０３は、例えば、硬質樹脂の成形体等とすることができる。軽くするために、伝達部材２０３の内部を中空にすることもできる。

本実施形態において、測定面である伝達部材２０３の底面を半球面とした。このような構成とすることにより、動脈を対象とした血圧測定が容易となる。

歪みセンサ２０１が板バネ２１２を用いたセンサである場合、標的血管３０１の上下動を板バネ２１２に正確に伝えるために、伝達部材２０３と板バネ２１２との接触面積を小さくすることが好ましい。例えば、伝達部材２０３の上端部に突起を設けることができる。突起は中心部に点状に設けることも、径方向に横切るリッジ状に設けることもできる。但し、伝達部材２０３と歪みセンサ２０１との当接部の構成は、歪みセンサ２０１の構成に応じて決定すればよい。

センサモジュール２００は、歪みセンサ２０１を駆動する駆動部２３１を有していてもよい。駆動部２３１は、使用する歪みセンサ２０１の種類に応じて適切な回路を選択すればよい。抵抗変化を生じる歪センサの場合には、例えばホイートストンブリッジ回路を用いることができる。

駆動部２３１は、歪みセンサ２０１から受け取った信号を、血圧の値に変換する信号処理部を含んでいてもよい。得られた血圧の値は、出力端子から外部の処理装置に出力することができる。但し、歪みセンサ２０１の信号を血圧に変換せず出力し、外部の処理装置において信号処理を行うこともできる。駆動部２３１と外部の処理装置とは、有線又は無線により接続することができる。なお、駆動部２３１はセンサモジュール２００の外部に設けることもできる。

本実施形態のセンサモジュール固定器具１００を用いることにより、血圧測定用のセンサモジュール２００を標的血管３０１の上に簡単に装着して血圧を連続的に測定することができる。

例えば、まず台等の上に第２アーム１０２を配置し、第２アーム１０２の上に測定部位３００を配置する。この後、ヒンジ部１０３を制限状態として、第１アーム１０１が測定部位３００と接するまで、第１アーム１０１を第２アーム１０２に接近させる。この際に、標的血管３０１自体又はその位置を示すマーカー等を開口部１０１ａから視認しながら第１アーム１０１を移動させることができる。これにより、開口部１０１ａが標的血管３０１と重なるようにして、センサモジュール固定器具１００により測定部位３００を挟み込むことが容易にできる。続いて、取り付け孔１０５ａの中心部に標的血管３０１が位置するように、取り付け部１０５をスライドさせる。この後、取り付け孔１０５ａにセンサモジュール２００を取り付ける。このようにすれば、センサモジュール２００の測定面を標的血管３０１直上の皮膚表面に当接させることが容易にできる。

ワンウエイクラッチにより、第１アーム１０１は第２アーム１０２から遠ざかる方向に移動しないため、大きな圧力を加えることなくセンサモジュール２００の位置を測定部位に対して相対的に静止した状態で固定できる。このため、標的血管３０１の拍動による上下移動の大きさを伝達部材２０３を介して精度良く歪みセンサ２０１に伝達することができ、正確な血圧測定が可能となる。また、測定部位３００を大きな力で圧迫することがないため、被検者の負担が小さく、連続して血圧測定を行うことが容易となる。

測定終了後は、ヒンジ部１０３を開放状態として、第１アーム１０１と第２アーム１０２との感覚を拡げれば、センサモジュール固定器具１００を容易に取り外すことができる。

本実施形態のセンサモジュール固定器具１００は、前腕の動脈を標的血管３０１とする血圧測定に用いることができる。また、標的血管３０１を、前腕に設けられたシャント血管の吻合部とすることもできる。シャント血管により血圧を測定する場合は、伝達部材２０３の底面を平坦面とし、シャント血管上の隆起した皮膚の表面と、測定面とを面接触させることが好ましい。これにより、シャント血管の上下動を正確に伝達することができる。

なお、本実施形態のセンサモジュール固定器具１００を装着する血圧の測定部位３００は、前腕に限らず、上腕、大腿部及び下腿部等の体の他の部分とすることができる。

本開示のセンサモジュール固定器具は、血圧を測定するためのセンサモジュールを測定部位に容易に装着でき、特に連続的な血圧測定を行う血圧測定装置等として有用である。

１００センサモジュール固定器具
１０１第１アーム
１０１ａ開口部
１０１ｂスライド凸部
１０２第２アーム
１０３ヒンジ部
１０５センサ取り付け部
１０５ａ取り付け孔
２００センサモジュール
２００ａ可撓片
２０１センサ
２０３伝達部材
２０５ケース
２１１ゲージ
２１２板バネ
２３１駆動部
３００測定部位
３０１血管

Claims

標的血管が含まれる測定部位を挟み込む第１アーム及び第２アームと、前記第１アームと前記第２アームとを固定端において回動可能に接続するヒンジ部とを備え、
前記第１アームは、前記標的血管の拍動による上下動に基づいて血圧を測定するセンサモジュールが取り付けられる開口部を有し、
前記ヒンジ部は、前記第１アームの自由端と前記第２アームの自由端との間隔が小さくなる方向にのみ回転するワンウエイクラッチを有し、
前記開口部に取り付けられたセンサモジュールは、前記第１アーム及び前記第２アームに挟み込まれた前記測定部位に対し相対的に静止した状態となり、測定面が前記標的血管直上の皮膚表面と当接する、センサモジュール固定器具。
前記センサモジュールは、センサ取り付け部を介して前記開口部に取り付けられ、
前記開口部は、長軸が前記第１アームの自由端と固定端とを結ぶ方向に延び、
前記センサ取り付け部は、長軸方向にスライド可能に前記開口部に取り付けられている、請求項１に記載のセンサモジュール固定器具。
前記第２アームの幅は、前記第１アームの幅よりも広い、請求項１又は２に記載のセンサモジュール固定器具。
前記センサモジュールは、歪みセンサと、剛体である伝達部材と、前記歪みセンサ及び前記伝達部材を収容するケースとを有し、
前記伝達部材は、上端が前記歪みセンサと接し、下端が前記ケースの底面から露出し、上下方向に移動可能で且つ水平方向の移動が規制されるように前記ケース内に保持され、
前記伝達部材の下端は前記測定面となる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサモジュール固定器具。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサモジュール固定器具と、
前記開口部に着脱可能に取り付けられるセンサモジュールとを備えている、血圧測定装置。