JP2513216Y2 - 脈波検出用プロ―ブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は生体内の動脈から発生する圧脈波を検出する
ために用いられる脈波検出用プローブに関するものであ
る。

従来の技術 生体の動脈内において周期的に発生する圧力変動波、
すなわち圧脈波は血圧値だけでなく循環器の作動状態を
反映しているため、血圧値の測定あるいは循環器の診断
などのために生体動脈内の圧脈波を非観血的に検出する
ことが望まれる。

これに対し、生体の皮膚直下の動脈に発生する圧脈波
を非観血的に検出するためにその動脈の真上を皮膚上か
ら押圧する型式の脈波検出装置が提案されている。たと
えば、米国特許第4423738号に記載されている脈波検出
装置がそれである。このような形式の脈波検出装置にお
いては、通常、生体に装着されるプローブは、半導体基
板を有する脈波センサと、この脈波センサの半導体基板
を生体の動脈上に押圧する押圧手段とを備えて構成され
ており、その半導体基板の押圧面には、複数の凹陥部が
局所的に形成されることによって薄肉部が形成され且つ
この薄肉部に発生する歪を検出して電気信号に変換する
ために例えばピエゾ抵抗素子から成るブリッジ（感圧素
子）が各薄肉部においてそれぞれ設けられている。それ
ら複数の感圧素子から出力された信号は、通常、上記半
導体基板が取り着けられている配線基板に設けられた種
々の能動素子により処理される。たとえば、マルチプレ
クサにより信号が多重化されるとともにその多重化され
た信号がプリアンプにより増幅されるのである。そし
て、それらの能動素子により処理された信号は脈波検出
装置本体へ出力され、その装置本体に設けられたA/D変
換器によりデジタル信号に変換されてからコンピュータ
により解析される。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記のように構成された従来の脈波検
出装置においては、脈波検出用プローブと脈波検出装置
本体との間の配線本数を少なくするために、上記マルチ
プレクサやプリアンプなどの能動素子が脈波センサの配
線基板の半導体基板側とは反対側の面に取り着けられる
ため、脈波センサの高さ（厚さ）寸法が大きくなり、そ
れに伴って脈波検出用プローブの高さ寸法が大きくなる
ことが避けられなかった。このように生体に装着される
脈波検出用プローブの高さ寸法が大きくなると、外部接
触や生体の体動の影響を受ける機会が多くなり、脈波検
出が大きな影響を受けるため、脈波検出用プローブの高
さ寸法を小さくするために脈波センサの高さ寸法をでき
るだけ小さくすることが望まれていた。

本考案は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、脈波センサの高さを低く
し得て外部接触や生体の体動の影響を受ける機会が少な
い高さの低い脈波検出用プローブを提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 斯る目的を達成するための本考案の要旨とするところ
は、生体の表面に装着される長手状のハウジングと、そ
のハウジング内にその長手方向に並行な一軸方向に移動
可能に設けられたセンサケースと、そのセンサケース内
に設けられたダイアフラムと、そのセンサケース内にお
いてダイアフラムに固定され、感圧素子が設けられた押
圧面を有する脈波センサとを備え、そのダイアフラムを
膨張させることによって、前記脈波センサを前記一軸方
向と垂直方向に前記生体に向かって押圧することにより
前記感圧素子から出力される電気信号に基づいて生体内
の動脈から発生する圧脈波を検出する脈波検出用プロー
ブにおいて、前記感圧素子から出力される電気信号を処
理するための能動素子を、前記ハウジングの側壁に取り
着けたことにある。

作用および考案の効果 このようにすれば、感圧素子から出力される電気信号
を処理するための能動素子がハウジングの側壁に取り着
けられるので、その能動素子を脈波センサの配線基板の
半導体基板側とは反対側の面に取り着ける従来の場合に
比べて、その能動素子の分だけ脈波センサの高さ寸法を
小さくし得て脈波検出用プローブの高さを低くすること
が可能となる。したがって、外部接触や生体の体動の影
響を受ける機会が少なくなり、脈波検出が一層安定化さ
れる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本考案の一実施例である脈波検出用プローブ
８を示す図であって、10はハウジングである。ハウジン
グ10は、第１図および第２図に示すように、樹脂製であ
って全体として容器状を成し、長手方向の側面の基本形
状が三日月状に形成されているとともに、底壁の幅方向
中間部が長手方向に沿って所定形状に突き出した形状と
されており、その開口端が生体の手首等の表面12に対向
する状態で装着バンド14により手首等に着脱可能に取り
付けられるようになっている。

第１図および第３図に詳しく示すように、複数のギア
が順次噛み合わされて成る減速ギアユニット16をハウジ
ング10に固定するために、断面Ｌ字形の樹脂製の支持プ
レート18がねじ部材20により減速ギアユニット16の金属
製の枠部材22に固定されており、支持プレート18の一面
から突き出す一対のブラケット24（一方のみ図示）がね
じ部材26によりハウジング10の相対向する三日月状の側
壁28,30に固定されている。減速ギアユニット16の枠部
材22には駆動モータ32が固定されているとともに、ハウ
ジング10の前記側壁28,30と直角に位置する一方の側壁3
4と枠部材22との間には、側壁34のハウジング10幅方向
中央に位置する部分に嵌め着けられた偏心軸受36および
枠部材22のハウジング10幅方向中央に位置する部分に嵌
め着けられた樹脂製の軸受38を介して、送りねじ40の両
端部がそれぞれ回転可能に支持されており、駆動モータ
32の出力軸42と送りねじ40とが減速ギアユニット16を介
して作動的に連結されている。これにより、駆動モータ
32により送りねじ40が回転駆動されるようになってい
る。

押圧装置44は、第１図および第３図に示すように、送
りねじ40に螺合された螺合部材46およびその螺合部材46
の下側にダイアフラム48を介して固定された角筒状部材
50とから構成されており、それら螺合部材46とダイアフ
ラム48とによって圧力室52が形成されている。ダイアフ
ラム48の中央部であって圧力室52側と反対側の面には脈
波センサ54が固定されており、圧力室52に図示しない圧
力調節装置から所定の圧力が供給されると、脈波センサ
54が圧力室52の圧力に応じた押圧力で生体の表面12に向
かって押圧されるようになっている。脈波センサ54の押
圧面56には後述のように複数の感圧素子78が配列されて
おり、動脈58をその壁の一部が平坦になるように押圧し
た状態で、その感圧素子78により動脈58から心拍に同期
して発生する圧脈波が検出されるようになっている。

上記押圧装置44は、外周形状が四角形状を成してお
り、互いに反対側に位置する一対の側面には、第３図に
示すように、案内溝60がそれぞれ設けられている。一
方、ハウジング10の側壁28,30の内壁面であって上記両
案内溝60と対応する位置には、第１図および第３図に示
すように、ガイドレール62がそれぞれ設けられており、
押圧装置44はその案内溝60およびガイドレール62により
動脈58と略直交する方向においてがたつきなく直線的に
案内されるようになっている。なお、押圧装置44の移動
ストロークは、その押圧装置44の角筒状部材50と支持プ
レート18および両ガイドレール62の支持プレート18側と
反対側の端部にそれぞれ突設された突起64（第１図にお
いて一方のみ図示）との当接により規制されるようにな
っている。

上記脈波センサ54は、第４図に示すように、導体が積
層配線されたセラミック基板66と、セラミックあるいは
樹脂などの電気的絶縁材料から構成されてセラミック基
板66に接着されたスペーサ68と、そのソペーサ68により
支持されて生体の表面12に押圧される押圧板70とを備え
ている。押圧板70は、第５図の斜視図に示すように、比
較的剛性の高いバックアップ板72と、このバックアップ
板72の一面に接着されたシリコン単結晶板等から成る半
導体基板74とから構成されている。バックアップ板72に
は、スペーサ68およびセラミック基板66の中央穴（図示
せず）を通して半導体基板74の裏面（非押圧側の面）に
大気圧を導くための図示しない２本の貫通穴が設けられ
ている。

上記半導体基板74は、300ミクロン程度の厚みを備え
ており、その裏面に図示しない長手状の凹陥部が形成さ
れることにより、第５図に示すように、厚みが数乃至十
数ミクロンの薄肉部76が長手状に形成されている。この
薄肉部76には、たとえば本出願人が先に出願した特願平
２−2293号の明細書および図面に記載されているよう
に、不純物の拡散あるいは注入などの良く知られた半導
体製造手法を用いて形成された４つの歪抵抗素子を有す
るブリッジから成り、接触圧を検知するための複数の感
圧素子78が一方向に沿って所定間隔毎に配列されてい
る。脈波センサ54は、これら感圧素子78が動脈58の真上
に位置し且つそれらの配列方向が動脈58と直交する姿勢
で生体の表面12に押圧され、これにより、各感圧素子78
（ブリッジ）からは、薄肉部76に加えられた歪に対応し
た電気信号、すなわち前記圧脈波を表す脈波信号が出力
される。前記半導体基板74の端子は、セラミック基板66
に設けられ端子列と所定の間隔の導線パターンを備えた
フレキシブルフラットケーブル80により接続されてお
り、そのフレキシブルフラットケーブル80および半導体
基板74等は比較的軟質の樹脂82によりコーティングされ
ている。なお、第４図において、84は、脈波センサ54の
生体表面12への押込み量を調節するために設けられた比
較的硬質の樹脂である。

上記ハウジング10の側壁34の内壁面に固定された基板
86上には、第１図に示すように、上記感圧素子78を構成
するブリッジの電源電圧を発生させるブリッジ電源回路
88,セラミック基板66の端子列と図示しないフレキシブ
ルフラットケーブルを介して接続されたマルチプレクサ
90,およびそのマルチプレクサ90から出力された信号を
増幅するプリアンプ92が固着されている。

第６図は、本実施例の脈波検出用プローブ８を含む脈
波検出装置の電気的構成を示すブロック線図である。図
において、半導体基板74の各感圧素子78から出力された
脈波信号は、マルチプレクサ90により所定の周期で時分
割されて多重化された後、プリアンプ92により増幅さ
れ、装置本体94に設けられたデマルチプレクサ96により
各感圧素子78に対応した複数のチャンネルのアナログ信
号に戻される。本実施例においては、上記マルチプレク
サ90およびプリアンプ92が能動素子に相当する。そし
て、それらアナログ信号はアンプ98により増幅された
後、A/D変換器100によりデジタル信号化されて演算制御
ユニット102へ供給される。この演算制御ユニット102
は、CPU、ROM、RAM、入出力インタフェースなどからな
る所謂マイクロコンピュータにより構成されている。CP
Uは、RAMの記憶機能を利用しつつROMに予め記憶された
プログラムに従って入力信号を処理し、駆動モータ32を
駆動するモータ駆動回路104を脈波センサ54が動脈58の
真上に位置するように制御する一方、脈波センサ54は動
脈58を平坦に押圧するように図示しない圧力調節装置を
制御して圧力室52内の圧力を調節する。また、前記複数
のチャンネルの脈波信号のうち動脈58の真上の中央に位
置する感圧素子78から出力された最適の信号を選択し、
その信号に基づいて脈波形を表示器106に表示するとと
もに、その脚波形の上ピーク値および下ピーク値に基づ
いて最高血圧値および最低血圧値を決定し、それらの血
圧値を表示器106に表示する。

ここで、第７図は従来の脈波検出用プローブの脈波セ
ンサ110を示している。図において、本考案の実施例と
略同様の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略
する。セラミック基板66の半導体基板74側と反対側の面
には、ブリッジ電源回路88,マルチプレクサ90,およびプ
リアンプ92が固定されているとともに、それらブリッジ
電源回路88,マルチプレクサ90,およびプリアンプ92を覆
うカバー部材112がセラミック基板66に固着されてお
り、脈波センサ110はこのカバー部材112の中央部におい
てダイアフラム48に固着されるようになっている。この
ため、脈波センサ110の高さ（厚み）寸法が大きくなっ
て脈波検出用プローブの高さ寸法が大きくなることが避
けられず、これにより、脈波検出用プローブが外部接触
や生体の体動の影響を受ける機会が多くなって脈波検出
が大きな影響を受ける虞があった。

これに対し、本実施例の脈波検出用プローブ８におい
ては、ブリッジ電源回路88,マルチプレクサ90,およびプ
リアンプ92が脈波センサ54ではなくハウジング10に取り
着けられているので、従来の脈波センサ110の場合に比
べて、それらブリッジ電源回路88,マルチプレクサ90,お
よびプリアンプ92を覆うカバー部材112の分だけ脈波セ
ンサ54の高さ寸法を小さくすることができる。しかも、
ブリッジ電源回路88,マルチプレクサ90,およびプリアン
プ92はハウジング10の側壁34に取り着けられているの
で、従来の脈波センサ110を備えた脈波検出用プローブ
の場合に比べて、脈波検出用プローブ８の高さ（ハウジ
ング10の高さ）を一層低くすることができる。したがっ
て、脈波検出時において、脈波検出用プローブ８が外部
接触や生体の体動の影響を受ける機会が少なくなり、脈
波検出が一層安定化されるのである。

また、従来の脈波センサ110においては、能動素子と
してのマルチプレクサ90およびプリアンプ92が設けられ
ているセラミック基板66の面には導線が存在しているの
で、それらの能動素子を電気的にシールドし難く、皮膚
に生じた静電気によるノイズや手術中等における電気メ
スの使用による高周波数のノイズが能動素子へ直接入り
込む虞がある。本実施例によれば、能動素子はハウジン
グ10に設けられているため、たとえば、その能動素子を
金属ケースで囲ってその金属ケースを接地することによ
り、能動素子を容易に電気的にシールドすることができ
るため、上記のようなノイズが能動素子へ直接入り込む
のを好適に防止することが可能となる。

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本考案はその他の態様においても適用される。

また、前述の実施例では、脈波検出用プローブ８は能
動素子としてマルチプレクサ90およびプリアンプ92を備
えて構成されているが、必ずしもその必要はなく、たと
えば、プリアンプ92を設けることなく構成することもで
きるし、感圧素子78が一個だけ設けられる場合にはマル
チプレクサ92は不要である。

また、前述の実施例では、ブリッジ電源回路88と能動
素子とが共にハウジング10に取り着けられているが、必
ずしもその必要はなく、たとえば、ブリッジ電源回路88
は、装置本体94に設けられていてもよいし或いは脈波セ
ンサ54の高さがそれ程高くならない場合には脈波センサ
54に設けられていてもよい。

また、前述の実施例では、感圧素子78が長手状の薄肉
部76に所定間隔毎に設けられていたが、個々の独立した
凹陥部の薄肉部に感圧素子をそれぞれ設けてもよいし、
上記凹陥部が押圧面56側から形成され、その凹陥部内に
シリコンゴムなどのフィラーが充填されていてもよいの
である。

また、前述の半導体基板74にはシリコン単結晶板が用
いられていたが、ガリウム−砒素などの化合物半導体の
単結晶板が用いられてもよい。

また、前述の実施例では、感圧素子は半導体歪抵抗素
子を有して構成されているが、感圧ダイオードや感圧ト
ランジスタなどにて構成されてもよい。

なお、上述したのはあくまでも本考案の一実施例であ
り、本考案はその目的を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の脈波検出用プローブの縦断面を示す図
であって、生体への装着状態を示す図である。第２図は
本考案の一実施例である脈波検出用プローブを示す斜視
図である。第３図は第２図の脈波検出用プローブの横断
面を示す図である。第４図は第１図の脈波センサを詳し
く示す要部断面図である。第５図は第４図の押圧板を示
す斜視図である。第６図は第２図の脈波検出用プローブ
を含む脈波検出装置の電気的構成を説明するブロック線
図である。第７図は従来の脈波センサを示す図であっ
て、第４図に相当する図である。 8:脈波検出用プローブ 10:ハウジング 12:表面 34:側壁 48:ダイアフラム 50:角筒状部材（センサケース） 54:脈波センサ 56:押圧面 58:動脈 78:感圧素子 90:マルチプレクサ（能動素子） 92:プリアンプ（能動素子）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】生体の表面に装着される長手状のハウジン
   グと、該ハウジング内にその長手方向に並行な一軸方向
   に移動可能に設けられたセンサケースと、該センサケー
   ス内に設けられたダイアフラムと、該センサケース内に
   おいてダイアフラムに固定され、感圧素子が設けられた
   押圧面を有する脈波センサとを備え、該ダイアフラムを
   膨張させることによって、該脈波センサを前記一軸方向
   と垂直方向に前記生体に向かって押圧することにより前
   記感圧素子から出力される電気信号に基づいて該生体内
   の動脈から発生する圧脈波を検出する脈波検出用プロー
   ブにおいて、 前記感圧素子から出力される電気信号を処理するための
   能動素子を、前記ハウジングの側壁に取り着けたことを
   特徴とする脈波検出用プローブ。