JP2023092260A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧迫対象物に対する圧迫および減圧が十分か否かを容易に把握すること。【解決手段】直接または間接にペットボトル２に取り付けられる開口部を備える筐体１１と、ペットボトル２に取り付けられた状態でペットボトル２および筐体１１内の少なくとも一部が気密に保たれ、ペットボトル２に対する圧力を検出する検出部１２と、検出部１２が検出した圧力に応じて異なる発光パターンを有する発光部１３と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は計測装置に関する。

心臓マッサージ（胸骨圧迫）においては、圧迫部位となる心臓の上部にある胸骨の位置の把握に加え、胸骨を圧迫する際の適切な深さや力のいれ具合も重要な要素の１つである。例えば、心臓に模したゴム風船等を配置しても実際の適切な深さや力の入れ具合とは異なるのが現状である。
また、ゴム風船は圧迫部位への固定が難しく、また、必ずしも身近にあるものとは言えず、準備が大変である。
このため、ペットボトルを用いて、胸骨を圧迫する際の適切な深さや力の入れ具合を容易に訓練する方法が知られている。

実用新案登録第３２０７７０４号公報

心臓マッサージ（胸骨圧迫）においては、圧迫のみならず、十分に減圧を行うことが大切である。
ペットボトルを用いて胸骨を圧迫する訓練を行う場合、圧迫や減圧が十分に行われていることを確認することが難しいという問題がある。
また、センサを配置したり、コンピュータの制御により圧迫や減圧を確認したりする場合、コストがかかるという問題がある。
１つの側面では、本発明は、圧迫対象物に対する圧迫および減圧が十分か否かを容易に把握できる装置を目的とする。

上記目的を達成するために、開示の計測装置が提供される。この計測装置は、直接または間接に圧迫対象物に取り付けられる開口部を備える筐体と、圧迫対象物に取り付けられた状態で圧迫対象物および筐体内の少なくとも一部が気密に保たれ、圧迫対象物に対する圧力を検出する検出部と、検出部が検出した圧力に応じて異なる発光パターンを有する発光部と、を有している。

１態様では、圧迫対象物に対する圧迫および減圧が十分か否かを容易に把握できる。

第１の実施の形態の訓練システムを示す図である。 実施の形態の検出装置の側面から見たときの模式図である。 実施の形態の検出装置を外側から内側に向かって見たときの模式図である。 実施の形態の検出装置を内側から外側に向かって見たときの模式図である。 図３における検出装置の一部の部品をばらしたときの構造を説明する図である。 ダイヤフラムを止める防水仕切りねじを説明する図である。 検出装置の使用方法の一例を説明する図である。 ダイヤフラムに一定以上の圧力が加わったときの検出部を説明する図である。 第２の実施の形態の検出装置を示す図である。 ペットボトルが筐体に接続されたときの検出装置を説明する図である。

以下、実施の形態の訓練システムを、図面を参照して詳細に説明する。

以下の図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲等に限定されない。
実施の形態において単数形で表される要素は、文面で明らかに示されている場合を除き、複数形を含むものとする。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態の訓練システムを示す図である。

実施の形態の訓練システム１００は、心肺蘇生法（ＣＰＲ：CardioPulmonary Resuscitation）の訓練において、検出装置１を用いて圧迫および減圧が十分に行われているかのフィードバックを実現するシステムである。

実施の形態の訓練システム１００は、検出装置１と、ペットボトル２を有している。ペットボトル２は、心肺蘇生法の訓練の際、人体を代用する圧迫対象物の一例である。検出装置１に連結する圧迫対象物はペットボトルに限定されない。

ペットボトル２は、押したときの圧力、反発力、変形量、荷重、加速度等が実際に人体の胸部を押圧したときのものに近くなるように設計されている。もちろん既製のペットボトルを活用してもよい。

ペットボトル２には内部圧力を適正な値に調整するために入れる水の量を示すラインが記載されていても良い。内容物の有無は特に限定されない。ペットボトル２の容積としては例えば４５０ｍｌ～２０００ｍｌ程度である。

検出装置１の利用者がペットボトル２を圧迫することにより、検出装置１は、その圧迫を検出する。また、利用者がペットボトル２を圧迫する力を弱めると、検出装置１は、その減圧を検出する。
図２～図５は、実施の形態の検出装置の構造を説明する模式図である。

図２は、実施の形態の検出装置の側面から見たときの模式図である。以下の説明では、図２における紙面左側から右側を内側、紙面右側から左側を外側と言う。図３は、実施の形態の検出装置を外側から内側に向かって見たときの模式図であり、図４は、実施の形態の検出装置を内側から外側に向かって見たときの模式図である。図５は、図３における検出装置の一部の部品をばらしたときの構造を説明する図である。なお、図３～図５では、一部の部品の表記を省略している。
以下の説明において、図２を中心に検出装置１の構造を説明し、図３、図４、図５を補足的に用いて説明する。
検出装置１は、筐体１１と、検出部１２と、発光部１３とを有している。
筐体１１は、ペットボトルの蓋（キャップ）のような筒状（図２では円筒状）をなしており、一端部がペットボトル２と接続可能なネジ口を有している。

この筐体１１のネジ口はペットボトル２の飲み口に取り付けることができる。なお、筐体１１の端部の径と異なる径のペットボトルの飲み口に取り付けられるように、図示しない連結器具を介してペットボトル２の飲み口に取り付けられるようになっていてもよい。

検出部１２は、電池収容部１２１と、端子１２２ａと、導線１２２ｂと、接触端子１２２ｃと、接触端子１２２ｄと、メインスイッチ１２３と、陰極板１２４と、基板１２５とを有している。

電池収容部１２１には例えばボタン電池３１、３２が収容される。収容される電池の種類や数は図示したものに限定されない。電池収容部１２１にボタン電池３１、３２が収容されると、ボタン電池３１の＋極は端子１２２ａ、導線１２２ｂ、接触端子１２２ｃ、メインスイッチ１２３、および接触端子１２２ｄを介して、基板１２５に設けられたプラス端子１２５ａに接続される。ボタン電池３２の－極は、陰極板１２４を介して基板１２５に設けられたマイナス端子（図示せず）に接続される。なお、図３ではボタン電池３１、３２の図示を省略している。

基板１２５には発光部１３が実装されている。発光部１３は、白色ＬＥＤ１３ａと赤色ＬＥＤ１３ｂとを有している。白色ＬＥＤ１３ａおよび赤色ＬＥＤ１３ｂは、発光素子の一例である。
また、検出部１２には、Ｌｏｗ側端子１３０ａおよびＨｉｇｈ側端子１３０ｂが設けられている。
Ｌｏｗ側端子１３０ａは、メインスイッチ１２３、接触端子１２２ｅおよび導線１２５ｂを介して基板１２５に電気的に接続される
Ｈｉｇｈ側端子１３０ｂは、基板１２５に配置されている。
Ｌｏｗ側端子１３０ａに通電されると、赤色ＬＥＤ１３ｂが発光する。Ｈｉｇｈ側端子１３０ｂに通電されると、白色ＬＥＤ１３ａが発光する。

図５に示すように、メインスイッチ１２３は、把持部１２３ａとスイッチ板１２３ｂとを有している。スイッチ板１２３ｂは白色ＬＥＤ１３ａおよび赤色ＬＥＤ１３ｂの光を遮らない部位に配置される。把持部１２３ａはスイッチ板１２３ｂに取り付けられており、利用者が把持部１２３ａを把持することにより、スイッチ板１２３ｂを紙面左右方向に移動させることができる。
スイッチ板１２３ｂには、導電性を有する導電部１２３ｃと導電部１２３ｄとが設けられている。

図２は、スイッチ板１２３ｂが奥まで押し込まれたときのスイッチ板１２３ｂの位置を示している。図５は、スイッチ板が押し込まれていない状態を説明する図である。なお、図５では一部の部材の図示を省略している。

図５に示すように、スイッチ板１２３ｂが奥まで（図２に示す位置まで）押し込まれていない状態では、Ｌｏｗ側端子１３０ａは赤色ＬＥＤ１３ｂのプラス端子と導通していない。本実施の形態ではスイッチ板１２３ｂが奥まで押し込まれることにより、スイッチ板１２３ｂがＬｏｗ側スイッチ１３０ａに当接する。これによりＬｏｗ側端子１３０ａはスイッチ板１２３ｂを介して接触端子１２２ｅと導通する。

また、検出部１２は、ダイヤフラム１２６と、乱反射レンズ１２７とを有している。基板１２５にはダイヤフラム１２６を支持する円筒状の支持部材１２５ｃが実装されている。

ダイヤフラム１２６は、圧力センサの一例である。ダイヤフラム１２６は光透過性を有し、例えばゴム等で形成され可撓性を有している。本実施の形態のダイヤフラム１２６は複数の層が重なり合って形成されており、例えばペットボトル２が検出装置１に取り付けられた状態でペットボトル２が押圧されると、中央部が外側に向かって歪むようになっている。ダイヤフラム１２６は、他の部材（例えばメインスイッチ１２３等）と干渉しない位置に配置されている。
ダイヤフラム１２６の中央部には、軸１２６ａが配置されている。
図６は、ダイヤフラムを止める防水仕切りねじを説明する図である。

図６に示すように、ダイヤフラム１２６は防水性を備える円環状の仕切りねじ（全ねじ）１２８により支持部材１２５ｃに留めつけられている。仕切りねじ１２８の径はダイヤフラム１２６の最外層の径より小さくなっており、仕切りねじ１２８は、ダイヤフラム１２６の最外層に留めつけられている。

乱反射レンズ１２７は、白色ＬＥＤ１３ａおよび赤色ＬＥＤ１３ｂから照射された光をペットボトル２側に乱反射させる部位に配置されている。これにより、乱反射レンズから発せられた光はペットボトル２に当たり反射する。
図２に示すように、外側から内側に向かって、陰極板１２４、基板１２５、陽極板１２９がこの順に配置されている。
陽極板１２９は、白色ＬＥＤ１３ａと赤色ＬＥＤ１３ｂとの発光を切り替えるスイッチ板としての役割を果たす。
本実施の形態の陽極板１２９の中央部分は軸１２６ａと接着されている。なお、接着されていなくてもよい。
陽極板１２９の一方の端部は基板１２５のプラス端子１２５ａに接続されている。
ダイヤフラム１２６に圧力がかかっていない初期状態（図２に示す状態）において、陽極板１２９は、Ｌｏｗ側端子１３０ａに接触している。

また、図示していないが、内部圧力を適正な値に調整するためにペットボトル２に水を入れる場合がある。この場合、検出部１２側に水が入らないように、筐体１１の内部に水を通さない膜を配置するようにしてもよい。
次に、検出装置１の使用方法の一例を説明する。
図７は、検出装置の使用方法の一例を説明する図である。
訓練者（使用者）は、ペットボトル２を検出装置１の筐体１１に接続する。

ペットボトル２に検出装置１が取り付けられることでダイヤフラム１２６と筐体１１によって形成される空間およびペットボトル２内の空間が気密に保たれる。この状態では、ペットボトル２内の空気圧と外気圧は等しくなる。

他方、筐体１１内のダイヤフラムを介して左側（外側）は気密に保たれておらず、外気圧と等しい。筐体１１内のダイヤフラムを介して左側が防水性を備えていてもよい。

訓練の際には訓練者は把持部１２３ａを把持することにより、スイッチ板１２３ｂを移動させて奥まで押し込む。これにより、端子１２２ａ、導線１２２ｂ、接触端子１２２ｃ、導電部１２３ｃ、接触端子１２２ｄ、プラス端子１２５ａ、陽極板１２９、Ｌｏｗ側端子１３０ａ、導電部１２３ｄ、接触端子１２２ｅ、導線１２５ｂを経由して電流が流れ赤色ＬＥＤ１３ｂが発光する。図７に示すように、測定装置１に正対し、適切な圧力および深さでペットボトル２を圧迫する動作を繰り返し実行する。

訓練者がペットボトル２を圧迫することで、心臓マッサージに近い感触を選ることができる。圧迫方法は、一般的に知られている方法と同じである。一例を示せば、一方の手をペットボトル２の中央部に配置する。そして、他方の手をその上に重ねる。このとき、両手の指を交互に組んでもよい。そして、肘をまっすぐに伸ばして手の付け根部分に体重をかけ、ペットボトルが適切な深さまで凹むよう（ペットボトルが４０mm～６０mm程度凹むまで）圧迫する。１分間に約１００～１２０回程度のテンポで圧迫する。絶え間なく（例えば３０回連続で）圧迫する（ただしこれらの数値は最新の心肺蘇生ガイドラインに準拠し変更するものとする）。
これにより、より実際に近い感覚で心臓マッサージの訓練を行うことができる。
次に、訓練時の検出部１２の動作を説明する。

訓練者がペットボトル２を圧迫することで、ダイヤフラム１２６に圧力が加わる。これによりダイヤフラム１２６が図１中左方向（外側）に歪む。これにより、軸１２６ａが陽極板１２９を外側に押圧する。一定以上の圧力がダイヤフラム１２６に加わることで陽極板１２９が外側に移動する。これにより陽極板１２９がＬｏｗ側端子１３０ａから離間し、Ｈｉｇｈ側端子１３０ｂに接触する。
図８は、ダイヤフラムに一定以上の圧力が加わったときの検出部を説明する図である。

ダイヤフラム１２６に一定以上の圧力が加わると、陽極板１２９がＬｏｗ側端子１３０ａから離間し赤色ＬＥＤ１３ｂが消灯する。陽極板１２９がＨｉｇｈ側端子１３０ｂに接触すると、白色ＬＥＤ１３ａのプラス端子に電力が供給され白色ＬＥＤ１３ａが発光する。訓練者は、赤色から白色への色の変化を視覚的に捉えることにより、訓練において圧迫および減圧が正しく行われているか否かを容易に確認することができる。また、乱反射レンズ１２７を設けることにより、白色ＬＥＤ１３ａおよび赤色ＬＥＤ１３ｂの発光が乱反射してペットボトル２の壁部に当たることから、訓練者はより明確に赤色から白色への色の変化を視覚的に捉えることができる。

心臓マッサージにおいては、圧迫のみならず、減圧することが大切である。検出装置１によれば、訓練者は、圧迫および減圧が正しく行われていること、すなわち、心臓マッサージの訓練が一定の精度でできていることを容易に確認することができる。

なお、図示していないが、圧迫および減圧が十分に行われていることを、音を用いて訓練者に報知するようにしてもよい。圧迫および減圧のいずれか一方が十分に行われていない場合は、それぞれ異なる報知方法を用いて訓練者に報知するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では白色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤを使用したが、発光する色や発光パターンは実施の形態のものに限定されない。例えば、別の色のＬＥＤを用いても良いし、圧迫が十分に行われているときに消灯するようにしてもよいし、減圧が十分に行われているときに消灯するようにしてもよい。すなわち、所定の条件を満たした場合に点灯するようにしてもよいし点滅するようにしてもよいし消灯するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態の検出装置１によれば、直接または間接にペットボトル２に取り付けられる開口部を備える筐体１１と、ペットボトル２に取り付けられた状態でペットボトル２および筐体１１内の少なくとも一部が気密に保たれ、ペットボトル２に対する圧力を検出する検出部１２と、検出部１２が検出した圧力に応じて異なる発光パターンを有する発光部１３と、を有する。このように、荷重とリニアに変化するペットボトル内の気圧に注目して、ペットボトル２内の気圧と筐体１１内の気圧差をダイヤフラム弁という形にして板バネ型の陽極板１２９を設けることにより、上限下限の圧力に達したときに訓練者に通知するというセンサを簡単に実現した。これにより、ペットボトル２に対する圧迫および減圧が十分か否かを容易に把握できる。例えば、ペットボトル２への圧迫が不十分であれば、光が赤色から白色に変わらないのでペットボトル２への圧迫が不十分であることが容易に分かる。また、圧迫から開放が不十分であれば（戻りきっていなければ）光が白色から赤色に変わらないので戻りきっていないことが容易に分かる。

また、外の大気圧との、変化する大気圧との差によって、中にかける圧力が決まるという構造にすることにより、キャリブレーションが不要である。つまり、かけた力に相関関係のある気圧変化が出たときだけ光るようにした。
また、複雑なセンサを使用しておらず、回路構成が比較的簡易である。

なお、訓練者がペットボトル２を押しすぎてダイヤフラム１２６が電極板１２９を押圧する力が大きくなりすぎないように、電極板１２９を曲がらない構造にしてもよいし、一定以上の加圧を逃がすような機構になっていてもよいし、訓練者に過圧を報知するために図示しない別のＬＥＤを光らせるようになっていてもよい。

また、本実施の形態では、白色ＬＥＤ１３ａと赤色ＬＥＤ１３ｂの２色のＬＥＤを使用したが、これに限らず、３以上の複数の段階を検出するようにしてもよい。例えば、（１）気圧が０、（２）加圧開始、（３）加圧十分、（４）加圧過剰の４つの段階を検出するようにしてもよい。
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態の検出装置について説明する。
以下、第２の実施の形態の検出装置について、前述した第１の実施の形態検出装置１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９は、第２の実施の形態の検出装置を示す図である。
図９に示す第２の実施の形態の検出装置１ａは、メインスイッチの構成が第１の実施の形態と異なり、それ以外は第１の実施の形態と同様である。

第２の実施の形態のスイッチ板１２３ｂは、挿入式ではなく予め筐体１１内に設置され固定されている。そして、検出装置１ａでは接触端子１２２ｃは存在せず導線１２２ｂは直接導電部１２３ｃに接続されている。また、導電部１２２ｄは導電部１２３ｃの近傍に配置されている。ペットボトル２が筐体１１に接続されていない状態では、導電部１２３ｃと導電部１２２ｄとは離間している。
図１０は、ペットボトルが筐体に接続されたときの検出装置を説明する図である。

ペットボトル２が筐体１１に接続されたとき導電部１２３ｃがペットボトル２により押圧されることで図１０中左側に傾き導電部１２２ｄと接触する（導電部１２３ｃがたわんでもよい）。これにより、端子１２２ａ、導線１２２ｂ、導電部１２３ｃ、接触端子１２２ｄ、プラス端子１２５ａ、陽極板１２９、Ｌｏｗ側端子１３０ａ、導電部１２３ｄ、接触端子１２２ｅ、導線１２５ｂを経由して電流が流れ赤色ＬＥＤ１３ｂが発光する。これにより、圧力の検出が可能となる。
第２の実施の形態の検出装置１ａによれば、第１の実施の形態の検出装置１と同様の効果が得られる。
そして、第２の実施の形態の検出装置１ａによれば、ペットボトル２を筐体１１に接続するという簡易な操作で圧力の検出が可能となる。

以上、本発明の計測装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。例えば、適切な圧力であることを測る方法としてダイヤフラムを用いる代わりに圧力を測定する回路（半導体チップ）を用いて圧力の変化を数値で測定してもよい。適切な圧力であることをフィードバックする方法として白色ＬＥＤ１３ａ、赤色ＬＥＤ１３ｂを光らせる代わりにＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信手段やケーブル等の有線でスマートフォンやＰＣ（Personal Computer)等の情報端末装置に接続し、アプリケーション上で圧力を数値やグラフや色等で表示して訓練者に情報をフィードバックしてもよい。

また、単色のＬＥＤを使用する代わりに、例えば多色のＬＥＤを使用して圧迫および減圧に応じて色を変化させ、色の変化で訓練者に情報をフィードバックしてもよいし、ＬＥＤの数は増やしてもよい。
また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
また、本発明は、前述した各実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

１、１ａ 検出装置
２ ペットボトル
１１ 筐体
１２ 検出部
１３ 発光部

Claims (4)

1. 直接または間接に圧迫対象物に取り付けられる開口部を備える筐体と、
   前記圧迫対象物に取り付けられた状態で前記圧迫対象物および前記筐体内の少なくとも一部が気密に保たれ、前記圧迫対象物に対する圧力を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した圧力に応じて異なる発光パターンを有する発光部と、
   を有することを特徴とする計測装置。
2. 前記検出部は、圧迫対象物が圧迫されることにより変形する可撓性の部材を有し、前記部材の変形に応じて前記発光部に電力を供給する導電部材の位置を変えて前記発光部への通電を切り替える請求項１に記載の計測装置。
3. 前記圧迫対象物がペットボトルである請求項１に記載の計測装置。
4. 前記圧迫対象物が前記筐体に取り付けられることにより圧力の検出が可能となる請求項１ないし３に記載の計測装置。

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