JP6688104B2 - パルスフォトメトリ用プローブ - Google Patents
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Description
本発明は、パルスフォトメトリ用プローブに関する。
患者の生体組織（例えば、手指や手足の甲等）に巻き付けることで生体組織中の血管の生体情報（例えば、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）等）を測定可能なパルスオキシメータプローブが知られている。
例えば、特許文献１は、フレキシブルな透明層と、当該透明層に積層された金属層と、当該金属層に搭載された発光素子及び受光素子と、当該金属層に積層された白色層と、当該白色層に積層された接着層からなるテープ型のパルスオキシメータプローブを開示している。
しかしながら、特許文献１に開示されているパルスオキシメータプローブでは、患者の生体組織に当該プローブを巻き付けることで、ＳｐＯ２が測定される。当該プローブが患者の生体組織に巻き付けられた状態では、発光素子から発生した熱が接着層を介して手指の一部に集中してしまい、患者に不快感を与えてしまう虞がある。例えば、患者が低温熱傷を負う虞がある。
さらに、パルスオキシメータプローブ等のパルスフォトメトリ用プローブにおいて、厚い生体組織中の血管から得られる生体情報の測定精度を向上させるために、高出力な光を出射可能な発光素子を当該プローブに搭載することが求められている。このような発光素子が特許文献１に開示されたテープ型のパルスオキシメータプローブに搭載された場合、発光素子から発生した熱が生体組織の一部に集中してしまうため、発光素子から発生した熱の問題が増々顕著となってしまう。
本発明は、発光素子から発生する熱が患者の生体組織の一部に集中して伝わることを防止可能なパルスフォトメトリ用プローブを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るパルスフォトメトリ用プローブは、
患者の生体組織と接触する接触面を有する保持部材と、
前記保持部材内に配置された発光部と、
前記保持部材内に配置されると共に、前記発光部から出射された光を受光するように構成された受光部と、
前記接触面と前記発光部との間に設けられ、開口部を有するスペーサと、
を備え、
前記発光部の発光面と前記接触面との間には、前記開口部によって規定された空気層が設けられている。
患者の生体組織と接触する接触面を有する保持部材と、
前記保持部材内に配置された発光部と、
前記保持部材内に配置されると共に、前記発光部から出射された光を受光するように構成された受光部と、
前記接触面と前記発光部との間に設けられ、開口部を有するスペーサと、
を備え、
前記発光部の発光面と前記接触面との間には、前記開口部によって規定された空気層が設けられている。
本発明によれば、発光素子から発生する熱が患者の生体組織の一部に集中して伝わることを防止可能なパルスフォトメトリ用プローブを提供することができる。
以下、本発明の実施形態（以下、本実施形態という。）について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。
また、本実施形態の説明では、説明の便宜上、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向について適宜言及する。これらの方向は、図１に示すパルスフォトメトリ用プローブ１（以下、単にプローブ１という。）について設定された相対的な方向である。ここで、Ｘ軸方向は、＋Ｘ方向（矢印の方向）と−Ｘ方向を含む方向である。Ｙ軸方向は、＋Ｙ方向（矢印の方向）と−Ｙ方向を含む方向である。Ｚ軸方向は、＋Ｚ方向（矢印の方向）と−Ｚ方向を含む方向である。また、＋Ｚ方向を上方向と、−Ｚ方向を下方向として規定する。
図１は、本実施形態に係るプローブ１を示す断面図である。プローブ１は、生体組織である患者の手指Ｆに巻き付けられている。尚、図１では、プローブ１の断面図が示されている一方で、説明の便宜上、手指Ｆについては断面図ではなく側面図が示されている。また、プローブ１は患者の手指Ｆだけでなく患者の足指もしくは手足の甲に巻き付けられてもよい。プローブ１は、例えば、患者の生体組織に巻き付けられることで動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定可能なパルスオキシメータプローブ（使い捨てタイプ）等である。プローブ１は、保持部材２と、発光部３と、受光部４と、スペーサ５と、放熱層７と、透明部材８とを備える。
保持部材２は、上部シート２１と、下部シート２２と、粘着テープ２３とを備える。上部シート２１と下部シート２２は、同一材料により構成されていてもよく、例えば、可撓性樹脂材料により構成されている。上部シート２１が下部シート２２に接合されており、上部シート２１と下部シート２２によって、後述する発光部３や受光部４等の構成部品を収容するための収容空間Ｓが形成されている。粘着テープ２３は、下部シート２２の底面上に配置されており、プローブ１の使用時において患者の手指Ｆに接触する。粘着テープ２３は、患者の手指Ｆと接触する接触面２４を有する。
発光部３は、保持部材２の収容空間Ｓ内に配置されており、サブマウント基板３１と、２つの発光素子３４と、２つの発光素子３４を覆うレンズ３２とを備える。２つの発光素子３４は、Ｙ軸方向に並列した状態でサブマウント基板３１に搭載されている（図３参照）。図１に示すように、プローブ１を使用する際には、発光部３の発光面３３（尚、発光面３３はレンズ３２の表面に相当する。）が手指Ｆの爪Ｎに対向配置することが好ましい。発光素子３４は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。例えば、プローブ１がパルスオキシメータプローブである場合、２つの発光素子３４のうち一方は、赤色光を発光する赤色光ＬＥＤとなる一方、２つの発光素子３４のうち他方は、赤外光を発光する赤外光ＬＥＤとなる。発光素子３４は、ケーブル１０から供給される電気信号によって駆動する。尚、発光素子３４の数は特に限定されず、１または３以上でもよい。また、発光素子３４の発光波長も特に限定されない。
受光部４は、保持部材２の収容空間Ｓ内に配置されている。受光部４は、発光部３の発光素子３４から出射されると共に、手指Ｆを透過した光を受光するように構成されると共に、受光面４１を有する。受光部４は、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）である。受光部４の数は特に限定されない。例えば、プローブ１がパルスオキシメータプローブである場合、受光部４は、赤色光ＬＥＤから出射された赤色光を受光すると共に、赤外光ＬＥＤから出射された赤外光を受光する。受光部４から出力された電気信号は、ケーブル１１に出力される。プローブ１が使用される前の状態（つまり、プローブ１が手指Ｆに巻き付けられる前）において、発光部３と受光部４は、所定方向（例えば、Ｙ軸方向）に並列している。
手指Ｆの血管内を流れる血液中に含まれる酸化ヘモグロビンは、赤外光に対する光吸収量が大きい一方、血液中に含まれる還元ヘモグロビンは、赤色光に対する光吸収量が大きい。このため、発光部３から出射されて、手指Ｆ（特に、手指Ｆの血管）を透過した赤外光と赤色光の光量の変化を受光部４によって検出することで、ＳｐＯ２を測定することができる。
スペーサ５は、Ｚ軸方向において、粘着テープ２３の接触面２４と発光部３のサブマウント基板３１との間に配置されている。スペーサ５は、サブマウント基板３１と接触しており、例えば、樹脂材料によって形成されている。スペーサ５は、スペーサ５を厚さ方向において貫通する開口部５１を有する。また、図３に示すように、各発光素子３４は開口部５１から露出している。Ｚ軸方向における発光部３の発光面３３と粘着テープ２３の接触面２４との間には、開口部５１によって規定された空気層６が設けられている。
放熱層７は、Ｚ軸方向においてスペーサ５と粘着テープ２３の接触面２４との間に設けられている。特に、放熱層７は、スペーサ５の底面上に形成されており、Ｚ軸方向においてスペーサ５と下部シート２２との間に設けられている。放熱層７は、例えば、金属材料又は炭素材料により形成されている。放熱層７の熱伝導率は、スペーサ５の熱伝導率よりも高い。
透明部材８は、Ｚ軸方向において粘着テープ２３の接触面２４と発光部３との間に設けられている。特に、透明部材８は、発光部３の発光面３３に対向配置されていると共に、下部シート２２に形成された貫通孔２２ａ内に設けられている。
透明部材８は、発光素子３４から出射された光を透過させるように構成され、保持部材２（特に、下部シート２２）よりも固い透明樹脂材料により形成されている。
透明部材８は、発光素子３４から出射された光を透過させるように構成され、保持部材２（特に、下部シート２２）よりも固い透明樹脂材料により形成されている。
次に、図２を参照して発光素子３４から発生した熱が患者の手指Ｆにどのように伝わるかについて説明する。図２は、発光素子３４から発生した熱が手指Ｆに伝わる様子を示す模式図である。図中に示す矢印は、熱が伝わる様子を模式的に示したものである。図２に示すように、発光素子３４が光を出射している間、発光素子３４から発生した熱の大部分は、サブマウント基板３１と、スペーサ５と、放熱層７と、下部シート２２と、粘着テープ２３を介して手指Ｆに伝わる。一方、発光素子３４から発生した熱の一部は、空気層６と、透明部材８と、粘着テープ２３を介して手指Ｆに伝わる。このように、発光素子３４から発生する熱が手指Ｆの一部に集中して伝わることを防止することができる。特に、従来のように、発光部３の発光面３３と粘着テープ２３との間に空気層が設けられていない場合、発光素子３４から発生した熱の大部分が手指Ｆの発光素子３４に対向する部分に集中してしまうため、患者が低温熱傷を負ってしまう可能性があった。一方、本実施形態によれば、発光部３の発光面３３と透明部材８との間に十分な空気層６が設けられているので、発光素子３４から発生する熱の大部分がスペーサ５を介して分散して伝わるため、患者の低温熱傷を防止することが可能となる。
また、本実施形態によれば、スペーサ５と下部シート２２との間に放熱層７を設けたので、発光素子３４から発生した熱をより効率的に手指Ｆに分散して伝えることが可能となる。
また、放熱層７が金属材料により形成されている場合、発光素子３４から出射された発散光の一部が放熱層７により反射される。一方、放熱層７が炭素材料（例えば、カーボンブラック等）により形成されている場合、発散光の一部が放熱層７によって吸収される。このように、放熱層７が金属材料又は炭素材料により形成されている場合、発光素子３４から出射された平行光及び発散角が小さい出射光のみを受光部４に入射させることができるので、ＳｐＯ２等の生体情報の測定精度を向上させることができる。
また、透明部材８が粘着テープ２３と発光素子３４との間に設けられることで、手指Ｆの一部が空気層６側に食い込むことで、発光素子３４と手指Ｆの一部との間の距離が小さくなることを防止することができる。これにより、空気層６側に食い込んだ手指Ｆの一部に発光素子３４から発生した熱が集中して伝わることを防止できる。
次に、図４を参照して本実施形態の変形例に係るパルスフォトメトリ用プローブ１Ａ（以下、単にプローブ１Ａという。）について説明する。図４は、プローブ１Ａを示す断面図である。図４に示すように、プローブ１Ａは、スペーサ５がスペーサ５ａに置換されている点及び放熱層７が設けられていない点で図１に示すプローブ１と相違する。以下の説明では、スペーサ５ａについてのみ言及する。
スペーサ５ａは、金属材料により形成されている点でスペーサ５とは相違する。スペーサ５ａが高い熱伝導率を有する金属材料により形成されているので、放熱層７を設けなくても発光素子３４から発生した熱を効率的に手指Ｆに分散して伝えることができる。
以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
１，１Ａ：パルスフォトメトリ用プローブ（プローブ）
２：保持部材
３：発光部
４：受光部
５，５ａ：スペーサ
６：空気層
７：放熱層
８：透明部材
１０，１１：ケーブル
２１：上部シート
２２：下部シート
２２ａ：貫通孔
２３：粘着テープ
２４：接触面
３１：サブマウント基板
３２：レンズ
３３：発光面
３４：発光素子
４１：受光面
５１：開口部
Ｆ：手指
Ｎ：爪
２：保持部材
３：発光部
４：受光部
５，５ａ：スペーサ
６：空気層
７：放熱層
８：透明部材
１０，１１：ケーブル
２１：上部シート
２２：下部シート
２２ａ：貫通孔
２３：粘着テープ
２４：接触面
３１：サブマウント基板
３２：レンズ
３３：発光面
３４：発光素子
４１：受光面
５１：開口部
Ｆ：手指
Ｎ：爪
Claims (8)
- 患者の生体組織と接触する接触面を有する保持部材と、
前記保持部材内に配置された発光部と、
前記保持部材内に配置されると共に、前記発光部から出射された光を受光するように構成された受光部と、
前記接触面と前記発光部との間に設けられ、開口部を有するスペーサと、
前記スペーサと前記接触面との間に設けられ、前記スペーサの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する放熱層と、
を備え、
前記発光部の発光面と前記接触面との間には、前記開口部によって規定された空気層が設けられている、パルスフォトメトリ用プローブ。 - 前記放熱層は、金属材料又は炭素材料により形成されている、請求項１に記載のパルスフォトメトリ用プローブ。
- 患者の生体組織と接触する接触面を有する保持部材と、
前記保持部材内に配置された発光部と、
前記保持部材内に配置されると共に、前記発光部から出射された光を受光するように構成された受光部と、
前記接触面と前記発光部との間に設けられ、開口部を有するスペーサと、
を備え、
前記発光部の発光面と前記接触面との間には、前記開口部によって規定された空気層が設けられ、
前記スペーサは、金属材料により形成されている、パルスフォトメトリ用プローブ。 - 患者の生体組織と接触する接触面を有する保持部材と、
前記保持部材内に配置された発光部と、
前記保持部材内に配置されると共に、前記発光部から出射された光を受光するように構成された受光部と、
前記接触面と前記発光部との間に設けられ、開口部を有するスペーサと、
を備え、
前記発光部の発光面と前記接触面との間には、前記開口部によって規定された空気層が設けられ、
前記発光部は、
サブマウント基板と、
前記サブマウント基板に配置された発光素子と、
前記発光素子を覆うレンズと、
を有し、
前記スペーサは、前記サブマウント基板に接触している、
パルスフォトメトリ用プローブ。 - 前記接触面と前記発光部との間に設けられ、前記保持部材よりも固い透明部材をさらに備える、請求項１から４のうちいずれか一項に記載のパルスフォトメトリ用プローブ。
- 前記保持部材は、上部シートと、前記上部シートに接合された下部シートとを有し、
前記発光部及び前記受光部は、前記上部シートと前記下部シートとによって形成された収容空間内に配置される、請求項１から５のうちいずれか一項に記載のパルスフォトメトリ用プローブ。 - 前記上部シートと前記下部シートは、可撓性樹脂材料により形成されている、
請求項６に記載のパルスフォトメトリ用プローブ。 - 前記保持部材は、前記下部シートに配置された粘着テープをさらに有し、
前記粘着テープは、前記接触面を有する、
請求項６又は７に記載のパルスフォトメトリ用プローブ。
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