JP6045859B2 - パルスオキシメータプローブ - Google Patents

Description

本発明は、パルスオキシメータプローブに関する。

パルスオキシメータは、光によって非観血的に動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を計測するための医療機器であり、パルスオキシメータプローブは、その計測のために通常は指、足趾又は耳朶等の部位に装着されるよう構成されている（例えば特許文献１〜５参照）。このプローブには、装着部位に向けて例えば赤色光又は赤外光を発光する発光素子（例えば発光ダイオード）と、装着部位を透過し又は装着部位から反射した光を検出する受光素子（例えばフォトダイオード）と、が設けられている。パルスオキシメータは、透過光又は反射光の検出信号を用いて動脈血酸素飽和度の計測処理を行う信号処理回路を有し、この回路において、動脈血の脈拍に同期する光検出レベルの変動を赤色光の場合と赤外光の場合とで対比し、その比から動脈血酸素飽和度を算出する。なお、信号処理回路が内蔵されるパルスオキシメータ本体は、パルスオキシメータプローブと一体の場合もあるが、別体の場合もある。後者の場合、パルスオキシメータプローブは、ケーブルを介してパルスオキシメータ本体に接続される。

特開平７−１５５３１１号公報 特開平７−２３６６２５号公報 特開平１１−１８８０１９号公報 特開２００４−３２９６０７号公報 特開２００９−６６１１９号公報

動脈血酸素飽和度の計測精度を確保するには、パルスオキシメータプローブにおいては、適度な強度で装着部位を保持して装着部位とプローブとの間或いは発光素子と受光素子との間の位置ズレを防ぐ装着安定性、及び外光の乱入を抑制する遮光性が重要である。

特に近年では、慢性呼吸不全患者のリハビリ等において歩行中に動脈血酸素飽和度計測を行うことが想定されており、そのため、装着安定性を向上させ、そして、装着安定性の向上により歩行中の計測でも遮光性を良好に維持することが、求められている。

パルスオキシメータプローブが例えば指に装着されるタイプの場合、その装着安定性は、被検者の指の太さに依存することが多い（通常、指が細いと装着安定性が低下する）。よって、パルスオキシメータプローブは、装着安定性が被検者の指の太さによって変化しないように構成されることが望ましい。

例えば特許文献２に記載されているクリップ式のパルスオキシメータプローブでは、被検者の指の太さにかかわらず指への接触圧を適度に確保することを目的として、一対のアームで指を挟む際に指と接触する表面層に、弾性をもつ軟質部材が配置されている。

一般に、指を上下から（つまり指の爪側及び腹側から）挟む構成を採るクリップ式のパルスオキシメータプローブには、左右方向の位置ズレを抑制する力が比較的弱いという問題がある。この点につき、特許文献２記載のパルスオキシメータプローブでは、表面層が指形状に合わせてアーム長手方向に沿って凹状となっているほか、弾性をもっていることから、上下方向だけでなく左右方向においても指を支持することができる。

しかしながら、挟む指が太い場合を考慮すると、指形状に合わせた凹部を深くすることは望ましくなく、よって凹部は浅く形成する必要がある。また、挟む指が細くなるほど、左右方向における凹部から指への接触圧は弱くなる。したがって、表面層において単に指の湾曲形状に合わせた凹部を形成するだけでは、装着安定性の向上に一定の限界がある。

本発明の目的は、装着安定性を向上させることができるパルスオキシメータプローブを提供することである。

本発明に係るパルスオキシメータプローブは、
被検者の指を挟むように構成された第１及び第２アームを有するクリップ式のパルスオキシメータプローブであって、
前記第１及び第２アームはいずれも、前記指と接触する表面層として、弾性を有する樹脂材料からなる表面部材を有し、
前記表面部材のうち、前記第１アームに配置された第１表面部材は、
前記第１及び第２アームの長手方向に沿って延在する第１凹部と、
前記第１凹部の左右両端部に、前記第１凹部の延在する前記長手方向に亘って立設された一対の第１壁部と、
を有し、
前記一対の第１壁部のそれぞれの少なくとも一部が、前記第１凹部側に傾けられ、前記第１凹部に侵入する前記指に外側に押し広げられる。

本発明によれば、装着安定性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係るパルスオキシメータプローブの外観を示す図 同プローブを指挿入口側から見た図 同プローブの指挿入口を開いた状態を示す図 同プローブの下アームにおける表面部材を上から見た図 図４に示す表面部材上に指を載せた状態を示す図 同プローブの上下アームにおける一体型の表面部材を示す図 同プローブの表面部材における第１及び第２壁部の関係を示す図 同プローブの表面部材における素子周囲領域及び残余領域の関係を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るパルスオキシメータプローブ（以下、単に「プローブ」という）の外観を示す図であり、（ａ）は上から見た図、（ｂ）は左から見た図、（ｃ）は下から見た図、（ｄ）は指挿入口を示す斜視図、（ｅ）は開閉操作部を示す斜視図である。

図１に示すプローブ１は、パルスオキシメータ本体（図示せず）に接続可能なコネクタ２を備えたケーブル３付きのタイプである。

プローブ１は、上アーム１１（第２アーム）と下アーム１２（第１アーム）とを含む一対のアームを有するクリップ式のプローブである。上アーム１１及び下アーム１２の各後端部１１ａ、１２ａは、クリップの開閉を操作するための開閉操作部１３を構成する。上アーム１１及び下アーム１２は、ヒンジ部１４にて互いに揺動可能に連結されているため、ユーザ（検査者、被検者自身であっても良い。）が開閉操作部１３をつまむと、上アーム１１及び下アームの各前端部１１ｂ、１２ｂ側が開く。これにより、指挿入口１５側から被検者の指を上アーム１１及び下アーム１２の間に挿入することが可能となる。また、上アーム１１及び下アームの各前端部１１ｂ、１２ｂ側が開いたときに、これらを閉じさせる復帰力が働くように、ヒンジ部１４にはコイルばね（図示せず）が巻設されている。よって、上アーム１１及び下アーム１２の間に被検者の指を挿入した後、ユーザが開閉操作部１３を放すと、コイルばねの力により上アーム１１及び下アームの各前端部１１ｂ、１２ｂ側が閉じ、被検者の指が挟持される。

なお、指挿入口１５に指を挿入するときは、指の爪側を上アーム１１に向け、指の腹側を下アーム１２に向ける。よって、上アーム１１及び下アーム１２は、被検者の指をその指の爪側及び腹側から挟むに適した構成となっている。

図２は、プローブ１を指挿入口１５側から見た図である。上アーム１１及び下アーム１２にはそれぞれ、発光素子２１（例えば発光ダイオード）及び受光素子２２（例えばフォトダイオード）が埋設されている。発光素子２１は、挟まれた指に向けて赤色光又は赤外光を発光するものであり、受光素子２２は、挟まれた指を透過した赤色光又は赤外光を検出するものである。なお、発光素子２１を下アーム１２に埋設し、受光素子２２を上アーム１１に埋設しても良い。また、透過型でなく反射型の場合は、発光素子２１及び受光素子２２を両方とも上アーム１１に埋設しても良いし、下アーム１２に埋設しても良い。

上アーム１１及び下アーム１２の各主部３１、３２は、比較的硬質のプラスチック成形体である一方、上アーム１１及び下アーム１２において、挟まれた被検者の指と接触する表面層は、比較的軟質の部材である表面部材４１、４２が設けられている。表面部材４１、４２は、例えばシリコンゴム等、弾性を有する樹脂材料から形成されている。

上アーム１１に配置された表面部材４１（第２表面部材）及び下アーム１２に配置された表面部材４２（第１表面部材）はいずれも、挟まれる指の形状に合わせて湾曲する凹部４１ａ（第２凹部）及び凹部４２ａ（第１凹部）を有する。この凹部４１ａ、４２ａは、アーム長手方向に沿って延在している。そして、上アーム１１の表面部材４１は、凹部４１ａの左右両端部４１ｂから下方側に立設された一対の壁部４１ｃ（第２壁部）をさらに有し、下アーム１２の表面部材４２は、凹部４２ａの左右両端部４２ｂから上方側に立設された一対の壁部４２ｃ（第１壁部）をさらに有する。

プローブ１の指挿入口１５を開いた状態を示す図３から分かるように、上アーム１１において形成された壁部４１ｃ及び下アーム１２において形成された壁部４２ｃはそれぞれ、凹部４１ａ、４２ａに沿ってアーム長手方向に延設されている。したがって、壁部４１ｃによって上アーム１１側（発光素子２１側）の遮光性（つまり外光乱入防止）を確保し、壁部４２ｃによって下アーム１２側（受光素子２２側）の遮光性を確保することができる。

また、図２に示すように、下アーム１２において形成された壁部４２ｃは、凹部４２ａ側に湾曲して傾けられている。

ただし、壁部４２ｃの先端部４２ｊ（図４参照）は、指挿入口１５が閉じているとき、つまり上アーム１１及び下アーム１２に指が挟まれていないときに、受光素子２２が発光素子２１に対して露出されるように形成されている。より具体的には、図２及び４から分かるように、発光素子２１から受光素子２２への光路の空間（或いは受光素子２２の真上の空間）に壁部４２ｃの先端部４２ｊが全く入らないように、先端部４２ｊが形成されている。よって、動脈血酸素飽和度計測中にプローブ１が指から外れた場合に、受光素子２２での光検出レベルを極度に上昇させ、この現象からプローブ外れを容易に検出することができると共に、壁部４２ｃがこれを妨げることを防ぐことができる。

前述のとおり、壁部４２ｃが凹部４２ａ側に傾けられているため、表面部材４２の表面４２ｆ（図４参照）上を滑らせるようにして指挿入口１５側からヒンジ部１４側へ指を挿入（図５参照）させると、進入する指によって壁部４２ｃが外側に押し広げられる。このとき、壁部４２ｃがその弾性により元の位置に戻ろうとする復帰力が発生する。この力は、壁部４２ｃと接触している指を左右から支持する力として働くこととなるため、指を左右方向にずれにくくすることができる。壁部４２ｃが指に密着することで、指の挿抜方向（言い換えればアーム長手方向）での指の位置ズレも生じにくくすることができる。すなわち、プローブ１の装着安定性を向上させることができる。また、これにより外光の乱入も安定的に抑制させることができるようになることもあり、結果として動脈血酸素飽和度の計測精度を著しく向上させることができる。

なお、表面部材４２の奥側端部４２ｅ（図４参照）には、それ以上の指の進入を阻止する壁部が形成されているため、挿入された指の位置決めを行うことができる。

凹部４１ａの左右両端部４１ｂから下方に延在する壁部４１ｃは、図２に示すように、凹部４２ａの左右両端部４２ｂから上方に延在する壁部４２ｃの外側に配置されている。そのため、壁部４２ｃによる指の支持が壁部４１ｃで妨げられることはない。

指の挿抜時に指を滑らせる表面部材４２の表面４２ｆは、その表面粗さによって、光学素子（本実施の形態では受光素子２２）が埋設されている素子埋設部４２ｄの周囲に位置する素子周囲領域４２ｇと、その他の領域である残余領域４２ｈと、に区分されている。なお、素子埋設部４２ｄは、表面部材４２に形成された凹陥部に受光素子２２を載置し、透明封止材４４（図８参照）でこれを封止することにより、受光素子２２を下アーム１２に埋設したものである。

残余領域４２ｈの表面粗さは比較的大きくなっている一方、素子周囲領域４２ｇの表面粗さは比較的小さくなっている。そのため、表面４２ｆ上で指を滑らせる際、残余領域４２ｈが指に密着しにくいので、指の挿抜時に表面４２ｆから生じる抵抗を抑え、指の滑りを良好とすることができる。そして、指先が奥側端部４２ｅに到達するまで指が挿入されたときには、素子周囲領域４２ｇが指に密着するので、指先の位置ズレを抑制することができる。また、密着性のある領域が素子埋設部４２ｄの周囲だけに限定することで、指に密着する範囲を狭くすることができるので、指の不快感も抑制することができる。

この効果を高めるために、同様の表面加工が、上アーム１１に配置される表面部材４１にも施されることが好ましい。すなわち、表面部材４１の表面４１ｆは、光学素子（本実施の形態では発光素子２１）が埋設されている素子埋設部４１ｄの周囲に位置する素子周囲領域４１ｇでは比較的小さい表面粗さを有し、残余領域４１ｈでは比較的大きい表面粗さを有する（図６参照）。

なお、上記の表面粗さは、例えば、表面部材４１、４２の成形用金型において素子周囲領域４１ｇ、４２ｇに対応する部分には鏡面加工を施すと共に残余領域４１ｈ、４２ｈに対応する部分にはシボを施しておき、鏡面及びシボを樹脂材料に転写することで実現可能である。

また、図６に示すように、表面部材４１、４２は、それぞれの奥側端部４１ｅ、４２ｅを帯状連結部材４３で連結させることにより、互いに一体化されていることが好ましい。

以下、本実施の形態の変形例について説明する。

図７は、第１壁部と第２壁部との関係を示す図であり、（ａ）は上記実施の形態における第１壁部と第２壁部との構成上の関係を概略的に示す図であり、（ｂ）はその第１変形例を示す図であり、（ｃ）はその第２変形例を示す図であり、（ｄ）はその第３変形例を示す図である。

上記実施の形態では、図７（ａ）に示すように、第１壁部としての壁部４２ｃは下アーム１２の表面部材４２に設けられており、第２壁部としての壁部４１ｃは上アーム１１の表面部材４１に設けられている。記述のとおり、壁部４２ｃは内側つまり凹部４２ａ側に傾けられているのに対し、壁部４１ｃは壁部４２ｃよりも外側に配置されている。

第１変形例では、図７（ｂ）に示すように、壁部４１ｃよりも外側に配置される第２壁部としての壁部４２ｉが、下アーム１２の表面部材４２に設けられている。ここで、第１変形例では、壁部４２ｃを備えた層と壁部４２ｉを備えた層とが別々に成形された後、これらが相互に貼り合わせられることで、一体の表面部材４２が形成されている。しかし、第２変形例として図７（ｃ）に示すように、壁部４２ｃ、４２ｉは一体的に成形されても良い。また、第３変形例として図７（ｄ）に示すように、壁部４２ｃの先端部４２ｊからさらに壁部４２ｉが延在するように、壁部４２ｃ、４２ｉが連結されていても良い。いずれの場合も、第２壁部が第１壁部よりも外側に配置されているため、第１壁部による指の支持が第２壁部によって妨げられることはない。

なお、上アーム１１の表面部材４１が第１壁部の構成を有し、下アーム１２の表面部材４２が第２壁部の構成を有するように、各表面部材４１、４２を成形しても良い。

図８は、素子周囲領域と残余領域との関係を示す図であり、（ａ）は上記実施の形態における素子周囲領域と残余領域との構成上の関係を概略的に示す図であり、（ｂ）はその第１変形例であり、（ｃ）はその第２変形例である。

上記実施の形態では、図８（ａ）に示すように、表面部材４２の表面４２ｆは、素子周囲領域４２ｇと残余領域４２ｈとが均一の高さとなるように加工されている。

これに対し、第１変形例では、図８（ｂ）に示すように、表面４２ｆに段差４２ｋが形成されており、素子周囲領域４２ｇが残余領域４２ｈに対して突出するようになっている。これにより、指が挿入されたときに素子周囲領域４２ｇを指に密着させやすくすることができる。

一方、第２変形例では、図８（ｃ）に示すように、表面４２ｆには、素子周囲領域４２ｇが残余領域４２ｈに対して陥没するような段差４２ｋが形成されている。これにより、指先の挿入空間を拡大させることができるので、指先の挿入を容易にすることができる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ パルスオキシメータプローブ
２ コネクタ
３ ケーブル
１１ 上アーム
１１ａ、１２ａ 後端部
１１ｂ、１２ｂ 前端部
１２ 下アーム
１３ 開閉操作部
１４ ヒンジ部
１５ 指挿入口
２１ 発光素子
２２ 受光素子
３１、３２ 主部
４１、４２ 表面部材
４１ａ、４２ａ 凹部
４１ｂ、４２ｂ 左右両端部
４１ｃ、４２ｃ、４２ｉ 壁部
４１ｄ、４２ｄ 素子埋設部
４１ｅ、４２ｅ 奥側端部
４１ｆ、４２ｆ 表面
４１ｇ、４２ｇ 素子周囲領域
４１ｈ、４２ｈ 残余領域
４２ｊ 先端部
４２ｋ 段差
４３ 帯状連結部材
４４ 透明封止材

Claims (8)

1. 被検者の指を挟むように構成された第１及び第２アームを有するクリップ式のパルスオキシメータプローブであって、
   前記第１及び第２アームはいずれも、前記指と接触する表面層として、弾性を有する樹脂材料からなる表面部材を有し、
   前記表面部材のうち、前記第１アームに配置された第１表面部材は、
   前記第１及び第２アームの長手方向に沿って延在する第１凹部と、
   前記第１凹部の左右両端部に、前記第１凹部の延在する前記長手方向に亘って立設された一対の第１壁部と、
   を有し、
   前記一対の第１壁部のそれぞれの少なくとも一部が、前記第１凹部側に傾けられ、前記第１凹部に侵入する前記指に外側に押し広げられる、
   パルスオキシメータプローブ。
2. 前記表面部材のうち、前記第２アームに配置された第２表面部材は、
   前記第１凹部に対向するよう前記長手方向に沿って延在する第２凹部と、
   前記第２凹部の左右両端部に、前記第２凹部の延在する前記長手方向に沿って立設された一対の第２壁部と、
   を有し、
   前記一対の第２壁部は、前記一対の第１壁部の外側に配置されている、
   請求項１に記載のパルスオキシメータプローブ。
3. 前記第１表面部材は、
   前記第１凹部の左右両端部に、前記第１凹部の延在する前記長手方向に沿って立設された一対の第２壁部を有し、
   前記一対の第２壁部は、前記一対の第１壁部の外側に配置されている、
   請求項１に記載のパルスオキシメータプローブ。
4. 前記第１及び第２アームの一方に埋設された発光素子と、
   前記第１及び第２アームの他方に埋設された受光素子と、を有し、
   前記一対の壁部の先端部は、前記第１及び第２アームに前記指が挟まれていないときに前記受光素子を前記発光素子に対して露出させるように形成されている、
   請求項１に記載のパルスオキシメータプローブ。
5. 前記第１アームに埋設された発光素子又は受光素子である光学素子を有し、
   前記第１凹部の表面のうち前記光学素子の周囲に位置する素子周囲領域は、当該表面の残余領域に比べて小さい表面粗さを有する、
   請求項１に記載のパルスオキシメータプローブ。
6. 前記第２アームに埋設された発光素子又は受光素子である光学素子を有し、
   前記表面部材のうち、前記第２アームに配置された第２表面部材は、
   前記第１凹部に対向するように前記長手方向に沿って延在する第２凹部を有し、
   前記第２凹部の表面のうち前記光学素子の周囲に位置する素子周囲領域は、当該表面の残余領域に比べて小さい表面粗さを有する、
   請求項１に記載のパルスオキシメータプローブ。
7. 前記素子周囲領域は前記残余領域に対して突出している、
   請求項５又は６に記載のパルスオキシメータプローブ。
8. 前記素子周囲領域は前記残余領域に対して陥没している、
   請求項５又は６に記載のパルスオキシメータプローブ。

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