JP2021501658A - 非侵襲的な血圧測定装置 - Google Patents

Abstract

非侵襲的な血圧測定のための装置は、指などの身体の一部の周りに配置される圧力カフを備える。圧力カフは、身体の一部を包む内袋と、身体の一部を通して光を送るための光源と、身体の一部を通過した光を検出し、検出された光の量に応じて信号を提供する光検出器と、内袋と流体接続し、流体を内袋に供給する第１流体リザーバーと、内袋と流体接続し、内袋から流体を受け取る第２流体リザーバーと、第１流体リザーバーと第２流体リザーバーとの間に差圧を生成するための圧力発生器と、流体リザーバーと内袋との間に位置する可変流れ抵抗と、可変流れ抵抗を制御し、身体の一部の内部の血圧を決定するように配置されたコントローラーとを備える。

Description

本発明は、非侵襲的血圧測定のための指カフに関する。

圧力カフが指などの身体の四肢の周りに置かれ、血圧を測定することは数年前から知られている。例えば、特許文献１は、圧力カフ内の流体の圧力は、制御ループによって制御される圧力バルブによってプレチスモグラフの信号に基づいて制御されることが記載されている。

既知のシステムでは、周囲の空気が加圧されて圧力カフに供給され、圧力カフ内の圧力が増加する。カフ内の圧力を下げるため、カフ内の空気は、再び外気に放出される。これらのシステムは実際に機能するが、比較的大規模であり、周囲との間で大量の空気を送り込み、送り出す必要がある。

欧州特許出願公開第０ ０４８ ０６０号明細書

したがって、本発明の目的は、非侵襲的な血圧測定のための改良された装置を提供することである。

本発明は、非侵襲的血圧測定のための装置を提供し、装置は、指などの身体の一部の周りに配置するための圧力カフであって、カフは、身体の一部に圧力を加えるための内袋と、身体の一部を流れる血液の量に基づく信号を提供するための容積決定ユニットであって、例えば、身体の一部を通る光を送るための光源、および身体の一部を通過した光を検出し、検出された光の量に応じた信号を提供する光検出器である、容積決定ユニットとを備える圧力カフと、内袋と流体接続し、流体を内袋に供給する第１流体リザーバーと、内袋と流体接続し、内袋から流体を受け取る第２流体リザーバーと、第１流体リザーバーと第２流体リザーバーとの間に差圧を生成するための圧力発生器と、流体リザーバーと内袋の間に位置する可変流れ抵抗と、信号に基づいて可変流れ抵抗を制御するように配置されたコントローラーと、を備える。コントローラーはさらに、身体の一部の内部の血圧を測定するように構成することができる。

周囲空気を加圧および放出する代わりに、本発明による装置は、略閉鎖システムを利用することを提案するものである。圧力発生器は、空気タンクなどの２つの流体リザーバー間に差圧を生成する。周囲圧力と比較して、一方の流体リザーバーは正圧であり、他方のリザーバーは負圧である。２つのリザーバーは、バルブやフラッパーなどの可変流れ抵抗を介して、圧力カフの膨張式内袋に接続されている。２つのリザーバーは、それぞれ独自の可変流れ抵抗を介して、膨張式内袋に接続することもできる。

可変流れ抵抗は、例えば、流体を内袋に供給する必要がある場合に、内袋と正圧リザーバーとの接続を開く。内袋内の圧力を下げる場合、可変流れ抵抗により、正圧リザーバーとの接続が閉じられ、内袋と負圧リザーバーとの接続が開かれる。内袋と（負）圧力リザーバーの圧力差により、流体が内袋から負圧リザーバーに能動的に吸い込まれる。内袋からの空気が周囲に受動的に排出される従来技術と比較すると、流体リザーバーと内袋との圧力差が内袋と周囲との圧力差よりも大きいため、内袋から負圧リザーバーへの能動的な移送は、非常に速く行われる。

このようにして正のリザーバーから負のリザーバーに移動する流体は、ポンプによって戻され、２つのリザーバー間の圧力差が所定の値に保たれる。流体は、例えば、気体または空気のような気体混合物、または水のような液体であってもよい。

可変流れ抵抗は、流体リザーバーと内袋との間の接続を完全に開閉するように構成されてもよい。これにより、接続を個別に制御できる。

可変流れ抵抗が、リザーバーと内袋との間の接続を部分的にのみ開閉することも可能である。可変流れ抵抗は、流体の流れ抵抗を調整することで内袋内の圧力を制御する。第１流体リザーバーと内袋の接続を部分的に閉じ、内袋と第２流体リザーバーの接続を開くと、内袋から第２リザーバーへ流れ易くなる一方で、第１リザーバーから内袋へ流れにくくなる。これにより、内袋から流体が流れ、内袋内の圧力が低下する。逆も同様である。

圧力カフの信号、通常は光検出器の信号は、身体の一部の血管内の血液の容積を表す。血液が多ければ多いほど、光源からの光がより多く散乱され、その結果、信号が低くなる（逆も同様）。すべての心拍の間、血液は身体の一部の血管を通過し、血管を拡張させることで、より多くの血液を血管に流す。これにより、血管の容積が増加し、信号が減少する。

圧力カフのカフ圧は、信号、つまり血管内の血液の量が一定に保たれるようにコントローラーによって制御される。血管壁にかかる圧力は、圧力カフによってかかる圧力によって継続的に相殺され、その結果血管の直径が一定になり、血管の負荷が下がる。圧力カフによって加えられる対向圧は、血管内の実際の血圧の測定値であり、継続的な非侵襲的な血圧測定を可能にする。

光源は、少なくとも１つのＬＥＤ、赤外線（ＩＲ）ＬＥＤおよび／またはそれらの任意の組み合わせを含み得、そして受光器は、少なくとも１つのフォトダイオードを含み得る。光源は、相互に異なる波長のＬＥＤの組み合わせで構成することもできる。

本発明による装置を使用することにより、ポンプで送られる流体の量が減少する。この減少した空気量により、従来技術と比較してより小さいサイズのポンプを使用することができ、それにより、より少ないエネルギーを使用することができる。したがって、提案された発明は、従来技術と比較してより効率的である。

装置は、可変流れ抵抗と内袋との間に配置された圧力センサーを含み得る。圧力センサーは、内袋内の圧力を感知し、これは血管内の実際の血圧の測定値である。センサーは、コントローラーに接触している。

圧力発生器は、第１流体リザーバーと第２流体リザーバーとの間に少なくとも１５０ｍｍＨｇ、特に少なくとも２００ｍｍＨｇの圧力差を生成するように構成されてもよい。第１流体リザーバーは、例えば平均動脈圧より約１００ｍｍＨｇ高く、第２流体リザーバーは、例えば平均動脈圧より約１００ｍｍＨｇ低くてもよい。このようにして、圧力発生器は、患者のさまざまな動脈圧に対抗し、圧力変化に比較的迅速に反応することができる。

圧力発生器はまた、測定された収縮期および拡張期血圧に応じて、第１および第２流体リザーバーの間に圧力差を生成するように構成されてもよく、例えば、圧力差は、収縮期圧力より上の所定圧力と拡張期血圧より下の所定圧力との間に生成される。所定の圧力は、例えば、測定された収縮期血圧および／または拡張期血圧、ならびに測定された心拍数に依存することができる。

圧力発生器は、測定された血圧に応じて、第１流体リザーバーと第２流体リザーバーとの間に圧力差を生成するように構成され得る。圧力発生器は、例えば、一方のリザーバーから空気を吸い込み、他方のリザーバーに空気を吹き込むポンプとすることができる。内袋内の圧力と流体リザーバー内の圧力の差により、流体が内袋に流入および内袋から流出する速度が決定する。リザーバー内の圧力が内袋の圧力に対して一定の圧力に保たれている場合、リザーバーと内袋の間の圧力差が同じに保たれるため、内袋から出入りする流体の流れも一定に保たれる。これにより、反応速度が測定された身体の一部の圧力差から独立している、より予測可能なシステムが可能になる。リザーバーは、測定された最低血圧または最高血圧、または平均血圧に関連する圧力に維持することもできる。

第１および／または第２流体リザーバーは、リザーバー内の圧力が所定の圧力に達した場合に、第１および／または第２流体リザーバーへの、または第１および／または第２流体リザーバーからの周囲空気の供給を調整するバルブを含むことができる。例えば、第１流体リザーバー内の圧力がしきい値を超えると、第１リザーバーのバルブが開いて、過剰な圧力が周囲に放出される。例えば、第２流体リザーバー内の圧力がしきい値を下回ると、第２リザーバーのバルブが開き、周囲からの空気が第２リザーバーに流入できるようになる。これにより、リザーバー内の不要な圧力の増加を回避できる。第１および／または第２流体リザーバーは、他の流体の流れとは独立して、流体リザーバー内の圧力を調整するために、別個のポンプまたは圧力生成手段を備えていてもよい。

有利には、圧力カフおよび可変流れ抵抗は、着用可能な手首ユニットなどのモバイル装置に配置される。本発明による装置は、典型的には、例えば人差し指または中指などの患者の指の動脈内の血圧を決定するために使用される。モバイル機器を比較的指に近づけることで、ユニットを快適に装着することができる。モバイル装置は、対象物の上ではなく、対象物の近くに配置することもできる。

第１および第２流体リザーバーは、着用可能な手首ユニットなどのモバイル装置に配置されてもよい。本発明による装置内部の流体の容積は、装置の実質的に閉じた性質のために減少してもよいため、リザーバーを比較的小さくすることができる。これにより、リザーバーに必要な容積と重量が減少し、ユニットの着用者に大きな負担をかけることなく、リザーバーを着用可能な手首ユニットに配置することができる。圧力発生器をモバイル装置に配置することもできる。

本発明による装置は、決定された血圧を表示するためのモニターをさらに含むことができる。第１および／または第２流体リザーバーをモニターに配置することができる。リザーバーを手首ユニットではなくモニター内に配置することで、手首ユニットの重量を低減でき、手首ユニットの着用者の負担を軽減することができる。圧力発生器をモニターに配置することも可能である。

本発明は、以下の図に示される非限定的な実施例によって説明される。

本発明に係る装置をブロック図で概略的に示す。 本発明によるカフ圧を概略的に示す。 本発明による装置を概略的に示す。

図１は、指などの身体の一部の周りに配置するための、圧力カフ（２）を含む、非侵襲的な血圧測定のための装置（１）を概略的に示している。カフ（２）は、可変流れ抵抗（３）に接続されており、可変流れ抵抗（３）は、カフ（２）、第１流体リザーバー（４）、および第２流体リザーバー（５）間の液体の流れを制御する。第１流体リザーバー（４）と第２流体リザーバー（５）の間には、圧力発生器（６）によって圧力差が生じる。カフ（２）は、膨張式内袋（７）を備える。

可変流れ抵抗（３）は、例えば、バルブまたはフラッパー（３）によって形成される。流れ抵抗（３）がカフ（２）の内袋（７）と第２流体リザーバー（５）の間の液体接続を完全に閉じると、内袋（７）は、第１流体リザーバー（４）にのみ接続される。逆も同じである。第１流体リザーバー（４）が比較的高圧の場合、これにより、第１リザーバー（４）から内袋（７）への流体の流れが発生し、内袋を膨張させる。

実際には、可変流れ抵抗（３）は、内袋（７）と流体リザーバー（４、５）の間の接続を部分的にのみ閉じることができる。部分的に閉鎖すると、一方のリザーバー（４、５）からの流れの抵抗が増加し、他方のリザーバー（５、４）からの流れの抵抗が減少する。接続を完全に閉じないことで、リザーバー（４、５）内に流体が流れる可能性があるため、リザーバー（４、５）内に不要な圧力が蓄積することを防ぐ。

図２は、指などの身体の一部の周りに巻かれる膨張式内袋（７）、光源（８）および光検出器（９）を備える圧力カフ（２）を概略的に示す。内袋（７）には、ライン（１０）を介して流体を供給することができる。内袋（７）内の圧力を上げると、内袋壁（１１）が拡張し、内袋（７）の身体の一部（図示せず）に圧力がかかる。外側では、内袋（７）は、剛性または半剛性のハウジング（１２）で囲まれているため、内袋（７）は、膨張すると実質的に内側に拡張する。

図３は、本発明による装置（１）を概略的に示し、可変流れ抵抗（３）に接続された図２の圧力カフ（２）を含み、カフ（２）、第１流体リザーバー（４）および第２流体リザーバー（５）間の流体の流れを制御する。第１流体リザーバー（４）と第２流体リザーバー（５）の間には、圧力発生器（６）によって圧力差が生じる。カフ（２）は、膨張式内袋（７）を備える。

可変流れ抵抗（３）は、例えば、バルブまたはフラッパー（３）によって形成される。流れ抵抗（３）がカフ（２）の内袋（７）と第２流体リザーバー（５）の間の液体接続を完全に閉じると、内袋（７）は、第１流体リザーバー（４）にのみ接続される。逆も同じである。第１流体リザーバー（４）が比較的高圧の場合、これにより、第１リザーバー（４）から内袋（７）への流体の流れが発生し、内袋を膨張させる。

図３はさらに、内袋（７）内の圧力を決定するための、可変流れ抵抗（３）と内袋（７）との間に配置された圧力センサー（１３）を示す。第１流体リザーバー（４）には第１バルブ（１４）が設けられ、第２流体リザーバー（５）には第２バルブ（１５）が設けられ、リザーバー内の圧力上昇を制限する。図３は、光検出器（９）の信号に基づいて流れ抵抗（３）を制御できるコントローラー（１６）をさらに概略的に示す。コントローラー（１６）をシステムの他の要素に接続して、光検出器（９）または他の測定システムの信号に基づいてこれらの要素を制御することもできる。

本発明がここに示され説明された例示的な実施形態に限定されないことは明らかであるが、添付の請求項の範囲内で、この分野の当業者には自明である多くの変形が可能である。

１ 装置
２ 圧力カフ
３ 可変流れ抵抗
４ 第１流体リザーバー
５ 第２流体リザーバー
６ 圧力発生器
７ 膨張式内袋
８ 光源
９ 光検出器
１０ ライン
１１ 内袋壁
１２ ハウジング
１３ 圧力センサー
１４ 第１バルブ
１５ 第２バルブ
１６ コントローラー

Claims (10)

1. 非侵襲的な血圧測定のための装置であって、
   ａ）指などの身体の一部の周囲に配置される圧力カフであって、前記圧力カフは、
   ａ．前記身体の一部に圧力を加えるための内袋と、
   ｂ．前記前記身体の一部を通り流れる血液の量に基づく信号を提供するための容積決定ユニットであって、例えば
   ｉ．前記身体の一部を通して光を送るための光源、および
   ｉｉ．前記身体の一部を通った光を検出し、検出された光の量に応じて信号を提供するための光検出器
   を備える、容積決定ユニットと、
   を備える圧力カフと、
   ｂ）前記内袋と流体接続し、前記内袋に流体を供給する第１流体リザーバーと、
   ｃ）前記内袋を流体接続し、前記内袋から流体を受け入れる第２流体リザーバーと、
   ｄ）前記第１および第２流体リザーバーの間に差圧を生成するための圧力発生器と、
   ｅ）前記リザーバーおよび前記内袋の間の流れを変化させるために前記流体リザーバーおよび前記内袋の間に配置される可変流れ抵抗と、
   ｆ）前記信号に基づいて前記可変流れ抵抗を制御するよう構成されたコントローラーと、
   を備える装置。
2. 前記内袋内の圧力を決定するために前記可変流れ抵抗および前記内袋の間に配置された圧力センサーをさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記圧力発生器が、前記第１および第２流体リザーバーの間に少なくとも１５０ｍｍＨｇ、特に少なくとも２００ｍｍＨｇの差圧を、または測定された収縮期血圧および拡張期血圧に応じた差圧を生成するよう構成されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記圧力発生器が、測定された血圧に応じて前記第１および第２流体リザーバー間の差圧を生成するよう構成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第１および／または第２流体リザーバーが前記リザーバー内の圧力が所定の圧力に達する場合に、前記第１および／または第２流体リザーバーへの、または前記第１および／または第２流体リザーバーからの周囲空気の供給を調整するためのバルブを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記第１および／または第２流体リザーバーが前記流体リザーバー内の圧力を調整するためのポンプを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記圧力カフおよび前記可変流れ抵抗が着用可能な手首ユニットに配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記第１および第２流体リザーバーが前記着用可能な手首ユニットに配置されている、請求項７に記載の装置。
9. 決定された血圧を表示するためのモニターをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記第１および／または第２流体リザーバーがモニターに配置されている、請求項９に記載の装置。

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