JP4516002B2 - 光電式生体情報測定装置の指先クリップ - Google Patents

光電式生体情報測定装置の指先クリップ Download PDF

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Description

本発明は、指先を挿入して挟むことにより、血液中の酸素濃度などの成分を測定する光電式生体情報測定装置の指先クリップに関するものである。
血液中の酸素濃度などの成分を測定するパルスオキシメータの検出端として、指先を挿入して挟持する指先クリップが用いられている。
図16は従来の指先クリップの例を概略的に示している(例えば、特許文献1参照)。
この指先クリップは、指先挿入部5を挟んで対向する第1、第2の一対の挟持部材1、2と、指先挿入方向Sの先端側に配され、第1、第2の挟持部材1、2を指先挿入部5を開閉する方向に回動自在に連結する軸3と、第1、第2の挟持部材1、2を指先挿入部5を閉じる方向に付勢する閉バネ4と、第1、第2の挟持部材1、2の一方に設けられた発光部(LED)6、及び、他方に設けられ、発光部6から照射され指先を通過した光を受光する受光部(フォトダイオード)7と、を具備しており、図17に示すように、発光部6と受光部7との間に指先Mを挿入して、閉バネ4の力で挟持するように構成されている。この状態で、発光部6から発する光を、指先Mの血管内を流れる血液を通して、受光部7で受光することにより、受光部7の出力に基づいて血液中の成分を測定することができる。
図18は別の従来の指先クリップの例を示している(例えば、特許文献2参照)。
この指先クリップは、指先Mを挟む第1、第2の挟持部材201、202を、指先挿入方向の先方側に設けた係合部203、204により開閉方向の遊びを持たせて係合し、両挟持部材201、202を、湾曲形成した閉バネ205で閉じ方向に付勢したものである。この指先クリップを使用する場合は、(a)に示すように挟持部材201、202の先端側を摘んで手元側を開いて指先Mを挿入し、奥まで入れたら手を離す。そうすると、指先Mの太さに応じて係合部203、204が開方向に変位し、その状態でバネ205の力で挟持部材201、202が指先Mを挟む。
実用新案登録第2574628号公報 特表平10−502268号公報
ところで、指の太さには個人差があり、図16に示した指先クリップのように、1つの軸3と1つの閉バネ4だけで挟持部材1、2を閉方向に付勢する構造では、指全体に挟持部材1、2をフィットさせることは難しい。例えば、図17(a)に示すように、指の太い人は、指先Mの先端側だけがきつくなり、根元側がゆるくなってしまう。先端側がきつくなりすぎると血行の妨げになり、根元側がゆるくなりすぎると、外光Bの影響を受けやすくなり、正しい測定の障害となる。また、(b)に示すように、指の細い人は、その逆となり、指先Mの先端部の隙間からの発光部6の光の回り込みによる影響を受けやすくなる。また、発光部6からの光Aがずれて受光部7に入射する可能性もある。これらの問題は、発光部6と受光部7が逆についている場合も同様である。
また、図18に示したものは、両挟持部材201、202を連結する係合部203、204に開閉方向の遊びを持たせているので、図17(a)、(b)に示した問題は幾分かは改善されると思われるが、いずれにせよ、バネ205で各挟持部材201、202を押圧する点が1箇所だけであるから、必ずしもフィットした装着ができない場合がある。特に指先側にはバネ205の付勢力が作用しにくいので、指先側に隙間ができやすく、場合によっては測定の信頼性を損なうおそれがある。
本発明は、上記事情を考慮し、指先の全体を安定した状態で挟むことができて、良好なフィット性を発揮することができ、測定の信頼性を高めることのできる光電式生体情報測定装置の指先クリップを提供することを目的とする。
請求項1の発明の光電式生体情報測定装置の指先クリップは、指先挿入部を挟んで対向し、指先挿入部を開閉する方向に相対変位自在とされた一対の挟持部材と、基端側が前記一対の挟持部材のうちの一方の挟持部材に固定されると共に、先端側が他方の挟持部材に係合されることで、前記両挟持部材を連結すると共に他方の挟持部材を一方の挟持部材に向けて付勢する閉バネと、前記指先挿入部に挿入されて前記一対の挟持部材に挟持された指先に対し光を照射する発光部、及び、該発光部より照射され指先を透過した光または指先から反射した光を受光する受光部と、を有し、前記閉バネは、その基端側を前記一方の挟持部材に固定した固定点よりも指先挿入方向の手前側の、指先挿入方向に離間した少なくとも2点で、前記他方の挟持部材を押圧していることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記閉バネを、先端側を鋭角のL字形に屈曲させた線バネで構成し、そのL字形に屈曲させた屈曲部を第1の押圧点とし、その屈曲部よりも更に先端側に延出した点を第2の押圧点とし、前記第1の押圧点で、前記他方の挟持部材上の指先挿入方向に離間した2点のうちの指先挿入方向手前側の1点を押圧し、前記第2の押圧点で、それよりも指先挿入方向先方側の1点を押圧したことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記線バネよりなる閉バネの基端側にコイル状に巻いたループ部を形成し、そのループ部より延び出した線材の端部を固定端として、その固定端を、前記一方の挟持部材上に形成したブラケットに係合させると共に、前記ループ部を、前記ブラケット上に突設した軸部に嵌め込み、それにより、前記ループ部の捩りバネ性を確保した状態で、閉バネの基端側を一方の挟持部材上のブラケットに固定したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記ループ部と前記屈曲部の間に、該屈曲部と同じ面内で屈曲した第2の屈曲部を有することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記指先挿入部を開閉する方向と交差する方向への前記両挟持部材の相対変位を規制する規制手段を備えることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記規制手段の1つとして、前記両挟持部材間に、前記指先挿入部を開閉する方向への挟持部材の平行移動を案内するガイド機構を設け、このガイド機構として、一方の挟持部材側に凸部を設けると共に、他方の挟持部材側に前記凸部のスライド係合するガイド溝を設けたことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項6に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記一方の挟持部材に、前記他方の挟持部材に向けて突出し且つ前記閉バネの基端側を固定するためのブラケットを形成し、そのブラケットに前記凸部としての軸部を突設して、その軸部を、他方の挟持部材側に形成したガイド溝にスライド自在且つ揺動自在に嵌合させると共に、前記軸部に前記閉バネの基端側に形成したループ部を嵌め込んで固定したことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項7に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記他方の挟持部材の左右の外側面に、局部的な膨らみを設けることによって、指で当該他方の挟持部材をつまむためのグリップ部を形成し、それら左右の各グリップ部の内側に前記ガイド溝を形成したことを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項8に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記他方の挟持部材を、前記一方の挟持部材との間に指先挿入部を形成し且つ前記閉バネによる押圧力を受ける本体と、該本体の上面に被せるカバーとで構成し、前記グリップ部を、前記カバーを前記本体に被せたときに本体の外側面に重なるカバー側の突片として形成し、その突片の内側面に、前記カバーを本体に被せたときに本体側の切欠溝とスライド嵌合する嵌合部と、前記ガイド溝とを形成したことを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項8または9に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記一対の挟持部材に、前記指先挿入部としての略円柱状空間を形成する凹面壁を互いに対向させて形成し、前記グリップ部を形成した他方の挟持部材側の凹面壁にクッション材を張り付け、前記一方の挟持部材の凹面壁を平滑面としたことを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項8〜10のいずれかに記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、前記グリップ部を形成した他方の挟持部材を指の甲側に当てるもの、その反対の前記一方の挟持部材を指の腹側に当てるものとし、指の甲側に当てる他方の挟持部材の上面に測定結果等を電子表示する表示部を設けたことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、閉バネにより、指先挿入方向に離間した少なくとも2点で他方の挟持部材を一方の挟持部材に向けて押圧しているので、従来のように1点だけに押圧力を作用させる場合と比べて、他方の挟持部材の広い範囲を一方の挟持部材へ向けてバランスよく押し付けることができる。従って、指の太さに関係なく、指先の先端側と根元側に安定した状態で挟持部材をフィットさせることができ、外光による影響や光漏れの影響をあまり受けずに、精度良く指先からの生体情報を測定することができる。
特に閉バネの押圧力を他方の挟持部材に作用させる点を、閉バネの固定点よりも指先挿入方向の手前側に設定しているので、前記固定点よりも指先挿入方向の先方側の挟持部材の寸法を短く設定することができ、コンパクト化に寄与することができる。また、固定点よりも指先挿入方向の手前側に押圧点を設定していることにより、1個の連続した閉バネに2つの押圧点を設定する場合に有利になり、構成の単純化を図ることができて、加工が容易になる。
請求項2の発明によれば、前記閉バネを、先端側を鋭角のL字形に屈曲させた線バネで構成し、そのL字形に屈曲させた屈曲部を第1の押圧点とし、その屈曲部よりも更に先端側に延出した点を第2の押圧点とし、第1の押圧点で、他方の挟持部材上の指先挿入方向に離間した2点のうちの指先挿入方向手前側の1点を押圧し、第2の押圧点で、それよりも指先挿入方向先方側の1点を押圧するようにしたので、主に閉バネの固定点から第1の押圧点までの長さの設定により、第1の押圧点に作用させる押圧力を決めることができるし、また、主に第1の押圧点から第2の押圧点までの長さの設定により、第2の押圧点に作用させる押圧力を決めることができる。つまり、1本の線バネを使用するものの、第1、第2の押圧点に作用させる押圧力を、それぞれほぼ独立して設定することができるため、押圧バランスを決める上で設計がやりやすい。
請求項3の発明によれば、線バネよりなる閉バネの基端側にコイル状に巻いたループ部を形成し、そのループ部より延び出した線材の端部を固定端として、その固定端を、一方の挟持部材上に形成したブラケットに係合させると共に、ループ部を、ブラケット上に突設した軸部に嵌め込み、それにより、ループ部の捩りバネ性を確保した状態で、閉バネの基端側を一方の挟持部材上のブラケットに固定したので、ループ部の捩りバネ力を、前記第1の押圧点と第2の押圧点に作用させる押圧力の一部として利用することができる。従って、ループ部の巻き量を加減することによって、他方の挟持部材に付与する押圧力の大きさを、大きな範囲で簡単に調整することができる。
請求項4の発明の発明によれば、ループ部と屈曲部の間に、該屈曲部と同じ面内で屈曲した第2の屈曲部を設けたので、閉バネのバネ力をより有効に押圧点に作用させることができるようになる。また、第2の屈曲部を設けたことにより、閉バネの形状や寸法を決める際の設計自由度が広がり、固定点と押圧点の位置関係を、コンパクト化に有利な条件で設定することができる。例えば、閉バネの固定点の高さを低く設定することで、閉バネの基端側を固定しているブラケットの高さを低くすることができて、コンパクト化を有利に進めることができるようになる。
請求項5の発明によれば、指先挿入部を開閉する方向と交差する方向への両挟持部材の相対変位を規制する規制手段を備えたので、前後左右への挟持部材同士のズレを防止することができ、挟持部材を適正な姿勢で指先にフィットさせることができる。
請求項6の発明によれば、前記規制手段の1つとして、両挟持部材間に、指先挿入部を開閉する方向への挟持部材の平行移動を案内するガイド機構を設けたので、挟持部材が開閉する際の動作をスムーズに行うことができる。また、そのガイド機構として、一方の挟持部材側に凸部を設けると共に、他方の挟持部材側に凸部のスライド係合するガイド溝を設けたので、簡略な構成で開閉動作の安定化を図ることができる。
請求項7の発明によれば、一方の挟持部材にブラケットを形成し、そのブラケットに前記凸部としての軸部を突設し、その軸部を、他方の挟持部材側に形成したガイド溝にスライド自在且つ揺動自在に嵌合させ、軸部に閉バネの基端側に形成したループ部を嵌め込んで固定したので、ガイド機構しての凸部と閉バネの支持点とを共通化することができ、構成の単純化が図れる。また、軸部をガイド溝に係合させることで、挟持部材を揺動自在としているので、指先の形状に応じて挟持部材を確実にフィットさせることができる。
請求項8の発明によれば、他方の挟持部材の左右の外側面に、局部的な膨らみを設けることによって、指で当該他方の挟持部材をつまむためのグリップ部を形成し、それら左右の各グリップ部の内側に前記ガイド溝を形成したので、そのグリップ部を設けた部分だけを除いて、挟持部材の他の部分の幅を小さくすることができる。つまり、挟持部材の主たる部分の幅を大きくすることなく、ガイド機構部分を作るスペースを容易に確保することができる。
請求項9の発明によれば、他方の挟持部材を本体とカバーで構成し、グリップ部を、カバーを本体に被せたときに本体の外側面に重なるカバー側の突片として形成し、その突片の内側面に、カバーを本体に被せたときに本体側の切欠溝とスライド嵌合する嵌合部と、ガイド溝とを形成したので、カバーを被せたときに初めて、ガイド溝と軸部とを係合させることができる。従って、カバーを被せない前段階では、ブラケット及び軸部をあまり拘束しないで済み、ブラケットや軸部に閉バネの基端側を組み付ける際の作業がやりやすくなる。また、カバーを本体に被せた段階では、軸部にカバー側のガイド溝が確実に係合するので、精度よく挟持部材の動きを案内することができる。
請求項10の発明によれば、グリップ部を形成した他方の挟持部材側の凹面壁にクッション材を張り付けると共に、一方の挟持部材の凹面壁を平滑面としてあるので、グリップ部をつまんで他方の挟持部材を持ち上げながら、測定する方の指先で一方の挟持部材を押し下げつつ、そのまま平滑な凹面壁に指先を滑らせて適正位置まで挿入することができる。従って、敢えて挟持部材を開いた状態にした上で、測定する指先を挿入するという面倒な手順を踏む必要がなく、指先を滑らせながら簡単に測定位置まで挿入することができる。そして挿入した状態では、片方の凹面壁のクッション材の働きにより、安定した状態で柔らかく指先を挟むことができる。つまり、無理矢理に指先を挿入しようとした場合でも、うまく挿入することができるし、確実に指にフィットさせることができる。
請求項11の発明によれば、グリップ部を形成した他方の挟持部材を指の甲側に当てるものとし、その反対の一方の挟持部材を指の腹側に当てるものとし、指の甲側に当てる他方の挟持部材の上面に測定結果等を電子表示する表示部を設けたので、指先の腹側で一方の挟持部材を押し下げつつ、そのまま平滑な凹面壁に指先の腹を滑らせることで、指先を適正な位置まで容易に挿入することができる。また、挿入した状態で、手の甲側に表示部が位置するので、表示部が見やすく、測定しやすい。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1(a)は本発明の実施形態の指先クリップを要部の位置で切った断面図であり、(a)は水平断面図、(b)は横断面、(c)は側断面図である。図2は実施形態の指先クリップの外観図であり、(a)は平面図、(b)は指先挿入側から見た正面図、(c)は側面図である。図3は実施形態の指先クリップに使用する閉バネの側面図であり、(a)は組み付け前の自由状態での形態を示す側面図、(b)は組み付け時の形態を示す側面図である。図4は閉バネの変形の仕方を場合分けして示す側面図である。図5は実施形態の指先クリップを構成する挟持部材の概略的な分解側面図、図6はその要部の拡大側面図、図7は図6と同じ要部を水平方向に沿った面で切った断面図であり、(a)は上側挟持部材の本体にカバーを組み付ける前の状態を示す断面図、(b)は組み付けた状態を示す断面図である。
本実施形態の指先クリップは、光電式生体情報測定装置(例えば、パルスオキシメータ)の指先クリップであり、図1に示すように、指先挿入部5を挟んで対向し、指先挿入部5を開閉する方向に相対変位自在とされた第1、第2の上下一対の挟持部材1、2と、下側の挟持部材2上の指先挿入方向〔図1(b)の左から右へ向かう方向〕の中間部に、上側の挟持部材1に向けて立設された左右一対のブラケット11と、基端側がブラケット11に固定されると共に、先端側が上側の挟持部材1に係合されることで、両挟持部材1、2を連結すると共に、上側の挟持部材1を下側の挟持部材2に向けて付勢する左右一対の閉バネ20と、上側と下側の挟持部材1、2の一方に設けられた発光部6、及び、他方に設けられ、発光部6から照射され、上側と下側の挟持部材1、2で挟持された指先Mを透過した光を受光する受光部7と、を具備している。なお、パルスオキシメータの場合は、発光部6は、赤外光と赤色光を出射する機能を有している。
閉バネ20は、その基端側をブラケット11に固定した固定点よりも指先挿入方向の手前側の、指先挿入方向に離間した少なくとも2点で、上側の挟持部材1を押圧している。図1では、その2点を、押圧力FAが作用する点と、押圧力FBが作用する点として示してある。
より具体的に説明すると、左右の各閉バネ20は、先端側を鋭角のL字形に屈曲させた線バネで構成されており、そのL字形に屈曲させた屈曲部20dを第1の押圧点21とし、その屈曲部20dよりも更に先端側に延出した端末点20eを第2の押圧点22とし、第1の押圧点21で、上側の挟持部材1上の指先挿入方向に離間した2点のうちの指先挿入方向手前側の1点を力FAで押圧し、第2の押圧点22で、それよりも指先挿入方向先方側の1点を力FBで押圧している。押圧力FA、FBの反力FCは、下側の挟持部材2に突設したブラケット11で受けている。
従って、それらの押圧力FA、FBによって、挟持部材1、2は、指先挿入部5を閉じる方向に付勢されている。なお、力FA、FB、FCは、挟持部材1、2の相互の状態に応じて変化する量である。また、閉バネ20上の第1の押圧点21と第2の押圧点22の間は直線状になっており、その直線部分23の全体が上側の挟持部材1を下向きに押圧している。
図1及び図3に示すように、線バネよりなる閉バネ20の基端側には、コイル状に巻いたループ部20aが形成されており、そのループ部20aより延び出した線材の端部が固定端20bとしてブラケット11に係合されると共に、ループ部20aがブラケット11の側面に突設した円柱突起状の軸部12に嵌め込まれている。そしてそれにより、ループ部20aの捩りバネ性を確保した状態で、閉バネ20の基端側が上側の挟持部材1上のブラケット11に固定されている。なお、下側の挟持部材2に突設されたブラケット11は、上側の挟持部材1の底板に形成した切欠部1kより上側の挟持部材1の内部に挿入されている。
閉バネ20は、自由状態で図3(a)に示すように作られ、組み付け状態で図3(b)に示すような形態となるものであって、基端側にループ部20aを有し、先端側が鋭角のL字形に屈曲形成され、その先端側の第1の屈曲部20dと基端側のループ部20aとの間の、ループ部20aに近い位置に、第1の屈曲部20dと同じ面内で略直角に屈曲した第2の屈曲部20cを有している。
この閉バネ20に発生するバネ力は、主として、ループ部20aの捩りと、第2の屈曲部20cの曲げと、第1の屈曲部20dの曲げと、全体の撓み等で決まり、図3(b)に示す形態で組み付けられた際の第1の押圧点21による押圧力FA(図1参照)は、初期状態において与えられたループ部20aの巻き量や、第2の屈曲部20cの曲げ角αや、第2の屈曲部20cから第1の屈曲部20dまでの長さLA等によって決まる。また、第2の押圧点22による押圧力FB(図1参照)は、主に第1の屈曲部20dの曲げ角βや第1の屈曲部20cから端末点20eまでの長さLBの設定によって決まる。
例えば、この閉バネ20を設計する場合は、基端側を固定点として、第2の屈曲部20cの曲げ角度αと、第2の屈曲部20cから第1の屈曲部20dまでの長さLAを決めることで、第1の押圧点21の押圧力FAを決めることができる。次いで、第1の屈曲部20dの曲げ角度βと、その先の直線部分23の長さLBを決めることで、第2の押圧点22の押圧力FBを決めることができる。この場合、第2の押圧点22を、第1の押圧点21となる屈曲部20dの更に先端側に配置しているので、第2の押圧点22の押圧力FBを決める際には、第1の押圧点21の押圧力FAへの影響を最小限に抑えることができる。
また、本実施形態の指先クリップには、指先挿入部5を開閉する方向と交差する方向への両挟持部材1、2の相対変位を規制する規制手段が備わっている。その規制手段の1つとして、両挟持部材1、2の間には、指先挿入部5を開閉する方向への挟持部材1、2の平行移動を案内するガイド機構が設けられている。このガイド機構は、下側の挟持部材2のブラケット11の側面に凸部として設けられた短円柱状の軸部12と、上側の挟持部材1に設けられ、前記軸部12がスライド係合するガイド溝13とから構成されている。この場合の軸部12は、閉バネ20の基端側のループ部20aの支持部を兼ねるものであり、その軸部12が、ガイド溝13にスライド自在且つ揺動自在に嵌合することで、ガイド機構が構成されている。
また、この実施形態の指先クリップでは、図1、図2に示すように、上側の挟持部材1のガイド溝13を設ける位置の左右の外側面に、局部的な膨らみを設けることによって、指で当該挟持部材1をつまみやすくするためのグリップ部80が形成されており、これら左右の各グリップ部80の内側面に、上下方向に沿ったガイド溝13が形成されている。
この場合、図5、図6に示すように、上側の挟持部材1は、下側の挟持部材2との間に指先挿入部5を形成し且つ閉バネ20による押圧力を受ける本体1Aと、本体1Aの上面に被せるカバー1Bとで構成されており、グリップ部80は、カバー1Bを本体1Aに被せたときに本体1Aの外側面に重なるカバー1B側の突片として形成されている。そして、その突片として設けられたグリップ部80の内側面に、カバー1Bを本体1Aに被せたときに本体1A側の切欠溝101とスライド嵌合する嵌合部103と、前記ガイド溝13とが形成されている。切欠溝101の幅は、ガイド溝13にスライド係合する軸部12より十分に大きく設定されており、図7に示すように、この切欠溝101にグリップ部80の内面の嵌合部103を嵌めることで、ガイド溝13と軸部12が嵌まり合っている。
このように、ガイド溝13を設ける側の挟持部材1の左右の外側面に、局部的な膨らみによるグリップ部80を形成し、それら各グリップ部80の内側面にガイド溝13を形成しているので、そのグリップ部80を設けた部分だけを除いて、挟持部材1の他の部分の幅を小さくすることができる。つまり、挟持部材1の主たる部分の幅を大きくすることなく、軸部12とガイド溝13よりなるガイド機構を作るスペースを容易に確保することができ、指先クリップの小型化に寄与することができる。
なお、グリップ部80は、2本の指で挟持部材1をつまみやすくするために設けるものであるから、指先にフィットして、滑りにくい形状にするのが望ましい。例えば、外側面に滑り止め用に小さな凹凸を付けるとか、外側面を僅かな曲率の凸曲面にするとかの工夫を施しておくのがよい。
また、図1(c)に示すように、上下の挟持部材1、2には、指先挿入部5としての略円柱状空間を形成するための凹面壁31、32が互いに対向して形成されており、グリップ部80を形成した上側の挟持部材1側の凹面壁31には、ゴムや柔らかい樹脂あるいは発泡材等からなるクッション材(図示略)が接着により張り付けられている。但し、下側の挟持部材2の凹面壁32だけは、樹脂成形したままの平滑面として残してある。また、グリップ部80を形成した上側の挟持部材1が指の甲側に当てるもの、その反対の下側の挟持部材2が指の腹側に当てるものとされており、指の甲側に当てる上側の挟持部材1の上面に、測定結果等を電子表示するための表示部90が設けられている。
次に作用を説明する。
この指先クリップは、ブラケット11で基端側を保持した閉バネ20の先端側により、指先挿入方向に離間した少なくとも2点で上側の挟持部材1を下側の挟持部材2に向けて押圧しているので、従来のように1点だけに押圧力を作用させる場合と比べて、上側の挟持部材1の広い範囲を、下側の挟持部材2へ向けてバランスよく押し付けることができる。
例えば、図4(a)の閉じた状態から(b)のように上側の挟持部材1をやや開いた状態にした場合、また(c)のようにより大きく開いた状態にした場合、また(d)のように指先側が多く開いた状態にした場合のいずれの場合にも、第1の押圧点21と第2の押圧点22に矢印FA、FBで示す独立した押圧力を働かせることができるので、指先に対し挟持部材1をうまくフィットさせることができる。従って、指の太さに関係なく、指先の先端側と根元側に安定した状態で挟持部材1、2をフィットさせることができて、外光による影響や光漏れの影響をあまり受けずに、精度良く指先からの生体情報を測定することができる。
図8は指先クリップの指先に対するフィット性を示す説明図である。
指先Mを上下の挟持部材1、2で挟んだとき、(a)のように左右同じバランスで指先Mを挟むのが最も望ましい形であるが、(b)、(c)に示すように、挟持部材1、2が傾いた形で指先Mを挟むこともある。このように左右に傾いた形になった場合にも、左右の閉バネ20がバランスよく支持するので、無理なく安定して指先Mを挟むことができ、指先Mの挿入位置の横ズレにも柔軟に対応することができる。従って、発光部6と受光部7に対し、指先Mを適正に位置決めすることができる。
なお、図8(b)、(c)のように挟持部材1、2が左右方向に相対的に傾いた場合、図10(a)に示すように発光部6の光軸と受光部7の光軸がずれることで感度の悪化が懸念されるが、図10(b)に示すように、指先Mの内部では照射された光が十分に拡散されるため、受光感度にはほとんど影響がない。つまり、多少の光軸のずれは、測定精度にほとんど影響を与えるものではない。
図9は指先クリップの指先に対する別のフィット性を示す説明図である。
指先Mを上下の挟持部材1、2で挟んだとき、指先の太さの変化(傾斜またはテーパともいう)の大きさによって挟み方が異なることがある。そのような場合、前記の指先クリップでは、挟持部材1、2が相互に自由な動きをすることができるので、(a)〜(c)のように、指先Mの形状の違いに応じて柔軟に対応することができる。つまり、挟持部材1、2の相互の角度が自由に変化することによって、無理なく確実に指先Mを挟むことができる。従って、発光部6と受光部7に対し、指先Mを適正に位置決めすることができる。
特に本発明の実施形態の場合、閉バネ20の押圧力を上側の挟持部材1に作用させる点(押圧点)を、閉バネ20の固定点(ブラケット11の位置)よりも指先挿入方向の手前側に設定しているので、前記固定点よりも指先挿入方向の先方側の挟持部材1、2の寸法を短く設定することができ、コンパクト化に寄与することができる。また、前記固定点よりも指先挿入方向の手前側に押圧点21、22を設定しているので、連続した1本の閉バネに2つの押圧点を設定する場合に構成の単純化を図ることができて、加工が容易になる。
また、前記閉バネ20を、先端側を鋭角のL字形に屈曲させた線バネで構成し、そのL字形に屈曲させた屈曲部20dを第1の押圧点21とし、その屈曲部20dよりも更に先端側に延出した点を第2の押圧点22とし、第1の押圧点21で、上側の挟持部材1上の指先挿入方向に離間した2点のうちの指先挿入方向手前側の1点を押圧し、第2の押圧点22で、それよりも指先挿入方向先方側の1点を押圧するようにしたので、主に閉バネ20の固定点から第1の押圧点21までの長さLA(図3参照)の設定により、第1の押圧点21に作用させる押圧力FAを決めることができるし、主に第1の押圧点21から第2の押圧点22までの長さLB(図3参照)の設定により、第2の押圧点22に作用させる押圧力FBを決めることができる。つまり、1本の線バネを使用するものの、第1、第2の押圧点21、22に作用させる押圧力を、それぞれほぼ独立して設定することができ、押圧バランスを決める上での設計がやりやすい。
また、線バネよりなる閉バネ20の基端側にコイル状に巻いたループ部20aを形成し、そのループ部20aより延び出した線材の端末部を固定端20bとして、その固定端20bを、下側の挟持部材2上に形成したブラケット11に係合させると共に、ループ部20aを、ブラケット11上に突設した軸部12に嵌め込み、それにより、ループ部20aの捩りバネ性を確保した状態で、閉バネ20の基端側を下側の挟持部材2上のブラケット11に固定しているので、ループ部20aの捩りバネ力を、第1の押圧点21と第2の押圧点22に作用させる押圧力FA、FBの一部として利用することができる。従って、ループ部20aの巻き量を加減することによって、上側の挟持部材1に付与する押圧力FA、FBの大きさを、大きな範囲で簡単に調整することができる。
また、ループ部20aと屈曲部20dの間に、該屈曲部20dと同じ面内で屈曲した第2の屈曲部20cを設けているので、閉バネ20のバネ力をより有効に押圧点21、22に作用させることができるようになる。さらに、第2の屈曲部20cを設けたことにより、閉バネ20の形状や寸法を決める際の設計自由度が広がり、固定点(ブラケット11で保持した部分)と押圧点21、22の位置関係を、コンパクト化に有利な条件で自由に設定することができる。例えば、閉バネ20の固定点の高さを低く設定することで、閉バネ20の基端側を固定しているブラケット11の高さを低くすることができて、コンパクト化を有利に進めることができるようになる。
また、指先挿入部5を開閉する方向と交差する方向への両挟持部材1、2の相対変位を規制するガイド機構(軸部12とガイド溝13)を備えるので、前後左右への挟持部材1、2同士のズレを防止することができ、挟持部材1、2を適正な姿勢で指先Mにフィットさせることができる。特にガイド機構は、指先挿入部5を開閉する方向への挟持部材1、2の平行移動を案内するものであるから、挟持部材1、2が開閉する際の動作をスムーズに行うことができる。また、そのガイド機構を軸部12とガイド溝13で構成したので、簡略な構成で開閉動作の安定化を図ることができる。
また、下側の挟持部材1にブラケット11を形成し、そのブラケット11に軸部12を突設し、その軸部12を、上側の挟持部材1側に形成したガイド溝13にスライド自在且つ揺動自在に嵌合させ、軸部12に閉バネ20の基端側に形成したループ部20aを嵌め込んで固定しているので、ガイド機構しての軸部12と閉バネ20の支持点とを共通化することができ、構成の単純化が図れる。また、軸部12をガイド溝13に係合させることで、挟持部材1、2を揺動自在としているので、指先Mの形状に応じて挟持部材1、2を確実にフィットさせることができる。
また、上述したように、上側の挟持部材1の左右の外側面にグリップ部80を形成し、各グリップ部80の内側面に前記ガイド溝13を形成したので、挟持部材1の主たる部分の幅を大きくすることなく、ガイド機構を作るスペースを容易に確保することができる。
特に、上側の挟持部材1を本体1Aとカバー1Bで構成し、グリップ部80を、カバー1Bを本体1Aに被せたときに本体1Aの外側面に重なるカバー1B側の突片として形成し、その突片の内側面に、カバー1Bを本体1Aに被せたときに本体1A側の切欠溝101とスライド嵌合する嵌合部103と、ガイド溝13とを形成したので、カバー1Bを被せたときに初めて、ガイド溝13と軸部12とを係合させることができる。従って、カバー1Bを被せない前段階では、ブラケット11及び軸部12をあまり拘束しないで済み、ブラケット11や軸部12に閉バネ20の基端側を組み付ける際の作業がやりやすくなる。また、カバー1Bを本体1Aに被せた段階では、軸部12にカバー1B側のガイド溝13が確実に係合するので、精度よく挟持部材1、2の動きを案内することができる。
また、グリップ部80を形成した上側の挟持部材1側の凹面壁31にクッション材を張り付けると共に、下側の挟持部材2の凹面壁32を平滑面としてあるので、グリップ部80をつまんで上側の挟持部材1を持ち上げながら、測定する方の指先Mで下側の挟持部材2を押し下げつつ、そのまま平滑な凹面壁32に指先Mを滑らせて適正位置まで挿入することができる。従って、敢えて挟持部材1、2を開いた状態にした上で、測定する指先Mを挿入するという面倒な手順を踏む必要がなく、指先Mを滑らせながら簡単に測定位置まで挿入することができる。そして、挿入した状態では、片方の凹面壁31のクッション材の働きにより、安定した状態で柔らかく指先Mを挟むことができる。つまり、無理矢理に指先Mを挿入しようとした場合でも、うまく挿入することができるし、確実に指先Mに挟持部材1、2をフィットさせることができる。
また、本実施形態の指先クリップの場合、構造自体で挟持部材1、2を指先Mにフィットさせるので、クッション材を張り付けるに当たっても、滑り止め程度の薄いクッション材を設けるだけで十分である。従って、クッション材を薄くできることから、クッション材を設けた側のセンサ(ここでは発光部6)と指との間の距離を最小限にすることができ、センサの感度アップを図ることができる。また一方で、発光輝度を下げて、低消費電力化を図ることもできる。
また、グリップ部80を形成した上側の挟持部材1を指の甲側に当てるものとし、その反対の下側の挟持部材2を指の腹側に当てるものとし、指の甲側に当てる上側の挟持部材1の上面に測定結果等を電子表示する表示部90を設けたので、指先Mの腹側で下側の挟持部材2を押し下げつつ、そのまま平滑な凹面壁32に指先Mの腹を滑らせることで、指先Mを適正な位置まで容易に挿入することができる。また、挿入した状態で、手の甲側に表示部90が位置するので、表示部が見やすく、測定しやすい。
なお、上の説明では、クッション材を上側の挟持部材1の凹面壁31に張り付けたが、反対に、下側の挟持部材2の凹面壁32にクッション材を張り付けてもよい。その場合は、上側の挟持部材1の平滑な凹面壁31に対して指先を滑らせながら挿入すればよい。ただし、その操作を行う場合は、下側の挟持部材2を指でつまむことになるので、操作性の点からは、下側の挟持部材2にグリップ部を設けるのが望ましい。
つまり、操作の点からは、指でつまむ側にグリップ部を設ければよいのであって、上側の挟持部材1にグリップ部を設けてもよいし、下側の挟持部材2にグリップ部を設けてもよいし、両方の挟持部材1、2にグリップ部を設けてもよい。しかし、ガイド溝13を覆い隠すという点では、ガイド溝13を設けた側にグリップ部80が設けてある方が都合がよい。
また、発光部6と受光部7の配置は上記と逆であってもよい。また、必ずしも各挟持部材1、2の一方に発光部6を設け、他方に受光部7を設けることに限定されるものでもない。要するに、挟持部材1、2で指先を挟持した際に、発光部6から指先に向けて光を出射し、受光部7がその光を指先を介して受光できる関係であればよい。
例えば、図11(a)、(b)に示すように、上側(指の甲側)の挟持部材1または下側(指の腹側)の挟持部材2に発光部6と受光部7を縦並びに(指先挿入方向に並べて)設けてもよいし、図12(a)、(b)に示すように、上側の挟持部材1または下側の挟持部材2に発光部6と受光部7を横並び(指先挿入方向と交差する方向に並べて)に設けてもよい。このように発光部6と受光部7を同じ挟持部材1、2側に設けた場合、受光部7は、発光部6から照射された光の指からの反射光や拡散光を受光して信号を出力することになる。
次に本発明の別の実施形態を図13を用いて説明する。
この実施形態の指先クリップは、本発明の原理的な構成を示すもので、閉バネ20の基端部を、前記実施形態のような軸部を介さずに、ブラケット11に固定している。ブラケット11にはガイド機構を構成する軸部がなく、従って上側の挟持部材1にガイド溝は設けられていない。つまり、本発明にとって、軸部やガイド溝は、必須の構成要件ではないということを意味している。
上下の挟持部材1、2を連結するのは、あくまで閉バネ20であり、閉バネ20の先端側の係合構造により、上側の挟持部材1の動きを規制している。つまり、閉バネ20の先端部が上側の挟持部材1の溝状部分1mに係合することで、上側の挟持部材1を前後方向(指先挿入方向)及び左右方向(指先挿入方向と直交する水平方向)に移動規制している。上側の挟持部材1が動くことができるのは、閉バネ20を撓ませながらの上下方向だけであり、上側の挟持部材1は、上下方向に平行移動が可能であり、また、上下方向に若干の揺動が可能となっている。ブラケット11は、単に閉バネ20の基端部を支持するためだけに設けてあり、上下の挟持部材1、2を回動可能に連結するような役目を持つものではない。
その他の点は、前記実施形態と同様であり、閉バネ20の先端側の第1の押圧点21と第2の押圧点22は、指先挿入方向に離間した2点で、上側の挟持部材1を力FA、FBで押圧している。
この実施形態の場合も、構成が同じ点において、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
図14は本発明の比較例(本発明には含まれない)としての指先クリップを示している。この比較例では、(a)に示すように、指先挿入方向に離間した2つの閉バネ121、122で、上下の挟持部材1、2を閉方向に付勢している。
上下の挟持部材1、2が平行移動して開くと、(b)、(c)に示すように2つの閉バネ121、122のバネ力によって、上下の挟持部材1、2に指先挿入方向の広い範囲にわたって閉方向の付勢力が作用する。また(d)、(e)に示すように挟持部材1、2が傾斜した状態になっても、上下の挟持部材1、2に指先挿入方向の広い範囲にわたってバランスよく閉方向の付勢力が作用する。従って、本発明と同様に、挟持部材1、2を指先Mにうまくフィットさせることができると思われる。
しかしながら、この比較例の場合、2つの押圧点に押圧力を作用させるために、2つの閉バネ121、122を用いており、部品点数が増えてしまい、構成が複雑になるという欠点がある。
この点、本発明は、図13に例を示すように、閉バネ20の固定点(ブラケット11のある部分)よりも指先挿入方向の手前側に、閉バネ20の2つの押圧点21、22を設けているので、閉バネ20を1つの線バネによって簡単に構成することができる。従って、指先クリップの構造の簡略化に資するところが大きく、大幅なコストダウンに貢献できる。
図15は本発明の別の比較例(本発明には含まれない)として示す指先クリップを示している。この比較例では、(a)に示すように、天秤型の閉バネ20の中間ループ部128をブラケット11の軸部12で支持しており、閉バネ20の一端側126に設けた第1の押圧点126aにより、ブラケット11よりも指先挿入方向の手前側で、上側の挟持部材1を押圧している。また、閉バネ20の他端側127に設けた第2の押圧点127aにより、ブラケット11よりも指先挿入方向の先方側で、上側の挟持部材1を押圧している。各押圧点126a、127aには、下向きの力FA、FBが作用しており、上側の挟持部材1を指先挿入方向の広い範囲にわたりバランスよく押圧している。
従って、本発明と同様に、挟持部材1、2を指先Mにうまくフィットさせることができると思われる。
しかしながら、この閉バネ125は、図15(b)に示すように、ブラケット11の軸部12に嵌合するループ部128の両側に、それぞれに必要な押圧力を発生するバネ部分(一端側126、他端側127)を設けた天秤型のものであるため、片方のバネ部分(例えば、一端側126)の押圧力を変えると、他方のバネ部分(例えば、他端側127)押圧力にも影響が出てしまい、押圧力の調整が難しく、そのためバネの加工に手間がかかるという問題がある。また、ブラケット11を挟んだ先方側と手前側で押圧力を加えるので、ブラケット11の先方側の寸法を短縮するのが難しいという問題もある。
この点、本発明は、図13に例を示したように、閉バネ20の固定点(ブラケット11のある部分)よりも指先挿入方向の手前側に閉バネ20の2つの押圧点21、22を設定しているので、2つの押圧点21、22を、例えば、1本の線バネの先端を鋭角のL字形に屈曲させることで容易に作ることができる。しかも、上述したように第1、第2の押圧点21、22の押圧力の設定がそれぞれ独立して簡単にできる。従って、コストダウンに寄与するところが大である。
(a)は本発明の実施形態の指先クリップを要部の位置で切った断面図であり、(a)は水平断面図、(b)は横断面、(c)は側断面図である。 実施形態の指先クリップの外観図であり、(a)は平面図、(b)は指先挿入側から見た正面図、(c)は側面図である。 実施形態の指先クリップに使用する閉バネの側面図であり、(a)は組み付け前の自由状態での形態を示す側面図、(b)は組み付け時の形態を示す側面図である。 前記閉バネの変形の仕方を場合分けして示す側面図である。 実施形態の指先クリップを構成する挟持部材の概略的な分解側面図である。 図5の要部の拡大側面図である。 図6と同じ要部を水平方向に沿った面で切った断面図であり、(a)は上側挟持部材の本体にカバーを組み付ける前の状態を示す断面図、(b)は組み付けた状態を示す断面図である。 (a)〜(c)は、実施形態の指先クリップのフィット性についての説明用の横断面図である。 (a)〜(c)は、実施形態の指先クリップのフィット性についての別の説明用の縦断面図である。 (a)は発光部と受光部の光軸がずれた場合の例を示す図、その場合の問題がないことを示す図である。 (a)、(b)は発光部と受光部の別の配置例を示す図である。 (a)、(b)は発光部と受光部の更に別の配置例を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す断面図であり、(a)は閉じた状態の断面図、(b)は細い指先を挿入した場合の断面図、(c)は多少太めの指先を挿入した場合の断面図、(d)は上側の挟持部材が斜めに傾くような指先を挿入した場合の断面図である。 本発明の比較例の指先クリップを示す図で、(a)は閉じた状態の側面図、(b)〜(e)は開いた状態の側面図である。 (a)は本発明の更に別の比較例の指先クリップを示す図、(b)はそれに使用する閉バネの側面図である。 従来例の指先クリップの側面図(a)及び正面図(b)である。 従来の指先クリップを指の太い人に適用した場合(a)と指の細い人に適用した場合(b)を比べて示す図である。 他の従来の指先クリップの装着途中の状態(a)及び装着後の状態(b)を示す図である。
符号の説明
M 指先
1 第1の挟持部材(他方の挟持部材)
1A 本体
1B カバー
2 第2の挟持部材(一方の挟持部材)
5 指先挿入部
6 発光部
7 受光部
11 ブラケット
12 軸部(ガイド機構)
13 ガイド溝(ガイド機構)
20 閉バネ
20a ループ部
20b 固定端
20c 第2の屈曲部
20d 第2の屈曲部
20e 端末部
21 第1の押圧点
22 第2の押圧点
31,32 凹面壁
80 グリップ部
90 表示部
101 切欠溝
103 嵌合部

Claims (11)

  1. 指先挿入部を挟んで対向し、指先挿入部を開閉する方向に相対変位自在とされた一対の挟持部材と、
    基端側が前記一対の挟持部材のうちの一方の挟持部材に固定されると共に、先端側が他方の挟持部材に係合されることで、前記両挟持部材を連結すると共に他方の挟持部材を一方の挟持部材に向けて付勢する閉バネと、
    前記指先挿入部に挿入されて前記一対の挟持部材に挟持された指先に対し光を照射する発光部、及び、該発光部より照射され指先を透過した光または指先から反射した光を受光する受光部と、を有し、
    前記閉バネは、その基端側を前記一方の挟持部材に固定した固定点よりも指先挿入方向の手前側の、指先挿入方向に離間した少なくとも2点で、前記他方の挟持部材を押圧していることを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  2. 請求項1に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記閉バネを、先端側を鋭角のL字形に屈曲させた線バネで構成し、そのL字形に屈曲させた屈曲部を第1の押圧点とし、その屈曲部よりも更に先端側に延出した点を第2の押圧点とし、前記第1の押圧点で、前記他方の挟持部材上の指先挿入方向に離間した2点のうちの指先挿入方向手前側の1点を押圧し、前記第2の押圧点で、それよりも指先挿入方向先方側の1点を押圧したことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  3. 請求項2に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記線バネよりなる閉バネの基端側にコイル状に巻いたループ部を形成し、そのループ部より延び出した線材の端部を固定端として、その固定端を、前記一方の挟持部材上に形成したブラケットに係合させると共に、前記ループ部を、前記ブラケット上に突設した軸部に嵌め込み、それにより、前記ループ部の捩りバネ性を確保した状態で、閉バネの基端側を一方の挟持部材上のブラケットに固定したことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  4. 請求項3に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記ループ部と前記屈曲部の間に、該屈曲部と同じ面内で屈曲した第2の屈曲部を有することを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記指先挿入部を開閉する方向と交差する方向への前記両挟持部材の相対変位を規制する規制手段を備えることを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  6. 請求項5に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記規制手段の1つとして、前記両挟持部材間に、前記指先挿入部を開閉する方向への挟持部材の平行移動を案内するガイド機構を設け、このガイド機構として、一方の挟持部材側に凸部を設けると共に、他方の挟持部材側に前記凸部のスライド係合するガイド溝を設けたことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  7. 請求項6に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記一方の挟持部材に、前記他方の挟持部材に向けて突出し且つ前記閉バネの基端側を固定するためのブラケットを形成し、そのブラケットに前記凸部としての軸部を突設して、その軸部を、他方の挟持部材側に形成したガイド溝にスライド自在且つ揺動自在に嵌合させると共に、前記軸部に前記閉バネの基端側に形成したループ部を嵌め込んで固定したことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  8. 請求項7に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記他方の挟持部材の左右の外側面に、局部的な膨らみを設けることによって、指で当該他方の挟持部材をつまむためのグリップ部を形成し、それら左右の各グリップ部の内側に前記ガイド溝を形成したことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  9. 請求項8に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記他方の挟持部材を、前記一方の挟持部材との間に指先挿入部を形成し且つ前記閉バネによる押圧力を受ける本体と、該本体の上面に被せるカバーとで構成し、前記グリップ部を、前記カバーを前記本体に被せたときに本体の外側面に重なるカバー側の突片として形成し、その突片の内側面に、前記カバーを本体に被せたときに本体側の切欠溝とスライド嵌合する嵌合部と、前記ガイド溝とを形成したことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  10. 請求項8または9に記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記一対の挟持部材に、前記指先挿入部としての略円柱状空間を形成する凹面壁を互いに対向させて形成し、前記グリップ部を形成した他方の挟持部材側の凹面壁にクッション材を張り付け、前記一方の挟持部材の凹面壁を平滑面としたことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
  11. 請求項8〜10のいずれかに記載の光電式生体情報測定装置の指先クリップであって、
    前記グリップ部を形成した他方の挟持部材を指の甲側に当てるもの、その反対の前記一方の挟持部材を指の腹側に当てるものとし、指の甲側に当てる他方の挟持部材の上面に測定結果等を電子表示する表示部を設けたことを特徴とする光電式生体情報測定装置の指先クリップ。
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