JP6888380B2 - 生体情報測定用プローブ - Google Patents

Description

本発明は、手指、耳その他の生体部位に装着され、血中酸素飽和度、脈拍等の生体情報の光学測定に用いられる生体情報測定用プローブに関する。

脈拍や血中酸素飽和度等の生体情報を測定することで、被検者の身体の状態を客観的に観察することが可能である。この生体情報の測定において、人体の手指等に装着されるプローブを備えた光電脈波計やパルスオキシメータ等の光電脈波測定装置が用いられている。例えば、パルスオキシメータは、まず、被検者の手指等に装着されたプローブから異なる２波長の光（赤色光と赤外光）を投光し、生体（手指）を経由した光の光量変化を検出する。そして、検出された光量変化より得られる２波長脈波波形に基づいて、血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を求めるものである。

特許文献１には、センサエレメントを備えたプローブハウジングを、コネクタを介してケーブルに着脱可能にし、当該プローブハウジングを使い捨て部分とすることでコストダウンを図ったパルスオキシメータが記載されている。
このようなパルスオキシメータによると、被験者毎、測定毎に、被験者に接触するプローブハウジングを交換することで衛生性を保つことができる。

特開平５−２０００１８号公報

しかし、上掲の従来技術では、交換部であるプローブハウジングに、発光素子、受光素子、信号線、信号インターフェースが含まれている。

本発明は、生体部位に装着され、生体情報の光学測定に用いられる生体情報測定用プローブにおいて、被験者に接触する部分を交換容易にすることで衛生性を保ちつつ、交換部を極力少なくすることでコストダウンを図ることを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、生体部位に装着される発光素子及び受光素子を備え、当該発光素子から投光され当該生体部位を経由した光の当該受光素子により受光検出した信号に基づき、当該生体部位から生体情報を取得するための生体情報測定用プローブであって、
一方で前記発光素子及び前記受光素子に接続し、他方で測定装置本体に接続し信号を伝送するケーブルと、
前記生体部位に装着されるときに前記発光素子及び前記受光素子並びに前記ケーブルが直接生体部位に接触しないようにこれらを被覆するとともに、前記発光素子からの投光用の前記光を透過する透過部材と、前記受光素子への受光用の前記光を透過する透過部材とを有し、前記生体部位に装着されるときに当該生体部位への接触部となる外装体とを備え、
前記外装体は、前記ケーブルと、前記発光素子又は前記受光素子に対して着脱可能にされ、
前記外装体は、前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルが挿入されることにより取り付け可能され、抜出されることにより取り外し可能にされ、
前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルに前記外装体が正しく取り付けられた状態で、前記ケーブルの挿入方向の先端部を所定量突出させる開口が前記外装体に形成されている生体情報測定用プローブである。

請求項２記載の発明は、生体部位に装着される発光素子及び受光素子を備え、当該発光素子から投光され当該生体部位を経由した光の当該受光素子により受光検出した信号に基づき、当該生体部位から生体情報を取得するための生体情報測定用プローブであって、
一方で前記発光素子及び前記受光素子に接続し、他方で測定装置本体に接続し信号を伝送するケーブルと、
前記生体部位に装着されるときに前記発光素子及び前記受光素子並びに前記ケーブルが直接生体部位に接触しないようにこれらを被覆するとともに、前記発光素子からの投光用の前記光を透過する透過部材と、前記受光素子への受光用の前記光を透過する透過部材とを有し、前記生体部位に装着されるときに当該生体部位への接触部となる外装体とを備え、
前記外装体は、前記ケーブルと、前記発光素子又は前記受光素子に対して着脱可能にされ、
前記外装体は、折り曲げられて、前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルを表裏から被覆するシート状で、互いに粘着する粘着部を内側となる面に有する生体情報測定用プローブである。

請求項３記載の発明は、前記ケーブルは、前記測定装置本体に接続するためのコネクタを有する請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定用プローブである。

請求項４記載の発明は、前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルに前記外装体が正しく取り付けられた状態で、前記外装体の挿入口に一致する位置決め用のマーカーが前記ケーブルに付けられている請求項１に記載の生体情報測定用プローブである。

請求項５記載の発明は、前記発光素子に接続し前記外装体から延出するケーブル部分と、前記受光素子に接続し前記外装体から延出するケーブル部分とが並列に設けられ、前記外装体に形成された個別の挿入部に挿入されることにより前記外装体が取り付け可能され、個別に抜出されることにより前記外装体が取り外し可能にされた請求項１、請求項４に記載の生体情報測定用プローブである。

請求項６記載の発明は、前記外装体と前記ケーブルとに、位置決め用のマーカーが付けられている請求項２に記載の生体情報測定用プローブである。

請求項７記載の発明は、前記外装体には、折り曲げ位置を誘導する切込みが形成されている請求項２又は請求項６に記載の生体情報測定用プローブである。

請求項８記載の発明は、前記外装体は、前記粘着部より外側にプルタブ部を有する請求項２、請求項６及び請求項７のうちいずれか一に記載の生体情報測定用プローブである。

本発明によれば、生体部位に装着され、生体情報の光学測定に用いられる生体情報測定用プローブにおいて、発光素子、受光素子及びケーブルから分離して、生体部位への接触部となる外装体を交換することにより、衛生性を保ちつつ、交換部が少ないのでコストダウンを図ることができる。
また、発光素子や受光素子をケーブルから分離して交換しないので、発光素子や受光素子とケーブルとの間のコネクタが不要となり、コネクタをなくすことで、正常に接続されない接続不良の問題が解消する。
また、生体部位のサイズの個人差（例えば、指に装着するタイプであれば、指のサイズ（太さ））に合わせた外装体をあらかじめ用意しておくことで、被験者に合わせた最適なサイズのプローブを提供可能である。

本発明の第１実施形態に係る生体情報測定用プローブの断面図並びに測定対象の指及び測定装置本体の模式図である。 本発明の第１実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り外した状態の断面図(a)及び外装体を取り付けた状態の断面図(b)である。 本発明の第２実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り外した状態の断面図(a)及び外装体を取り付けた状態の断面図(b)である。 本発明の第３実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り外した状態の斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り付けた状態の断面図(a)及び先端面図(b)である。 本発明の第４実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り外した状態の斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り外した状態の平面図(a)及び外装体を取り付けた状態の平面図(b)である。 本発明の第５実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り付けた状態の先端部の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り外した状態の先端部の断面図である。 本発明の第６実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り付けた状態の平面図(a)及び外装体単体の展開平面図(b)である。 本発明の第７実施形態に係る生体情報測定用プローブの外装体を取り付けた状態の平面図である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図１に示すように第１実施形態のプローブ１Ａは、シリコーン等のエラストマーからなる外装体１１Ａに、発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４が挿入された形態であり、生体部位として指２に装着される。プローブ１Ａは、発光素子１２から投光され生体部位（２）を経由した光の受光素子１３により受光検出した信号に基づき、生体部位（２）から生体情報を取得するための生体情報測定用プローブである。
ケーブル１４は、一方で発光素子１２及び受光素子１３に接続し、他方で測定装置本体１０に接続し信号を伝送する。すなわち、測定装置本体１０から出力された発光電流信号を発光素子１２に伝送し、受光素子１３で変換された電気信号を測定装置本体１０に伝送する。ケーブル１４は、その基端に測定装置本体１０に接続するためのコネクタ１４Ｃを有する。
外装体１１Ａは、生体部位（２）に装着されるときに発光素子１２及び受光素子１３並びにケーブル１４が直接生体部位に接触しないようにこれらを被覆する。したがって、発光素子１２及び受光素子１３は、全体が外装体１１Ａ内に配置される。ケーブル１４は、発光素子１２及び受光素子１３の接続部位及びその近傍を含めた部分が外装体１１Ａ内に配置される。外装体１１Ａが生体部位（２）に本プローブ１Ａが装着されるときに当該生体部位（２）への接触部となる。外装体１１Ａがケーブル１４の基端側に向かってどの程度の範囲まで被覆するかは、図示例に限らず、衛生面を考慮して設計する。
なお、図１において、図示しないバンド、テープ、サック等により指２にプローブ１Ａを保持する。

図２に示すように、発光素子１２からの投光用の光３を透過する透過部材１５と、受光素子１３への受光用の光３を透過する透過部材１６とを有する。発光素子１２から出射した測定用の光３が透過部材１５を透過して生体部位（２）に入射し、生体部位（２）を経由した光３が透過部材１６を透過して受光素子１３に入射して受光される。外装体１１Ａを透明素材により形成し、透過部材１５，１６以外の部分を外乱光遮光のために着色して構成してもよい。

図２(a)に示すように、外装体１１Ａは、発光素子収容部１２Ｐ、受光素子収容部１３Ｐ、ケーブル収容部１４Ｐからなる挿入部１７が形成された内部構造を有する。挿入部１７の挿入口１７Ｉに、ケーブル１４の先端１８から挿入し、発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４が挿入されることにより外装体１１Ａに取り付け可能されている。ケーブル１４の先端１８が挿入部１７の終端１７Ｅに突き当たることより、発光素子１２がその収容部１２Ｐに、受光素子１３がその収容部１３Ｐに配置され、外装体１１Ａが正しく取り付けられた状態（図２(b)）となる。逆に、発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４が外装体１１Ａから抜出されることにより外装体１１Ａが取り外し可能にされている。
以上のようにして、外装体１１Ａは、ケーブル１４と、発光素子１２及び受光素子１３に対して着脱可能にされている。

発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４に外装体１１Ａが正しく取り付けられた状態（図２(b)）で、外装体１１Ａの挿入口１７Ｉに一致する位置決め用のマーカー１４Ｍがケーブル１４に付けられている。したがって、挿入不足や、正しく取り付けられた状態（図２(a)）からの押し込みが防止できる。

〔第２実施形態〕
図３に示す第２実施形態のプローブ１Ｂは、上記第１実施形態のプローブ１Ａの変形例である。
発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４に外装体１１Ｂが正しく取り付けられた状態（図３(b)）で、ケーブル１４の挿入方向の先端部１４Ｔを所定量突出させる開口１７Ｔが外装体１１Ｂに形成されている。
ケーブル１４の先端部１４Ｔを引っ張ることで挿入しやすくする。発光素子１２は先端側の開口１７Ｔには通らないような径とし、発光素子１２がその収容部１２Ｐに止まる構造とし、位置決めする。

〔第３実施形態〕
図４及び図５に示す第３実施形態のプローブ１Ｃは、上記第１実施形態のプローブ１Ａと同じく外装体の着脱は外装体への挿入式であるが、外装体１１Ｃを円筒状にした指輪型の装着形態であり、外装体の着脱を並列挿入式とした変形である。上記第１実施形態と同様の部分に同符号を付すが、その形状、構造等は図４及び図５に示す通りである。
発光素子１２に接続し外装体１１Ｃから延出するケーブル部分１４Ａと、受光素子１３に接続し外装体１１から延出するケーブル部分１４Ｂとが並列に設けられている。
これらの並列要素が外装体１１Ｃに形成された個別の挿入部１７Ａ，１７Ｂに挿入されることにより外装体１１Ｃが取り付け可能され、個別に抜出されることにより外装体１１Ｃが取り外し可能にされている。
挿入部１７Ａは、発光素子収容部１２Ｐと、これに連続したケーブル収容部１４ＡＰとからなり、終端１７ＡＥから挿入口１７ＡＩまで形成されている。
挿入部１７Ｂは、受光素子収容部１３Ｐと、これに連続したケーブル収容部１４ＢＰとからなり、終端１７ＢＥから挿入口１７ＢＩまで形成されている。
以上の構造によれば、発光素子１２及びケーブル部分１４Ａと、受光素子１３及びケーブル部分１４Ｂとを外装体１１Ｃに個別に挿入し、抜出すことにより、外装体１１Ｃが着脱可能である。そのため、それぞれの挿入量が短くなり、外装体１１Ｃの着脱が容易である。また、指輪型の装着形態を実現する円筒状の外装体１１Ｃに対して、第１形態のように直列的に発光素子１２、受光素子１３を挿入する形態を実現するときには、挿入部のケーブル収容部を直線的に形成できないので挿入が困難になるから、本実施形態が有効である。

〔第４実施形態〕
図６に示す第４実施形態のプローブ１Ｄは、上記第３実施形態のプローブ１Ｃの変形例である。
発光素子１２へのケーブル部分１４Ａに、接続、分離するコネクタ１４Ｄ１，１４Ｄ２を設けることで、発光素子１２を外装体１１Ｄに取り残し、外装体１１Ｄが、ケーブル１４と、受光素子１３に対して着脱可能にされ形態である。
図示しないが逆に、受光素子１３へのケーブル部分１４Ｂに、接続、分離するコネクタを設けることで、受光素子１３を外装体１１Ｄに取り残し、外装体１１Ｄが、ケーブル１４と、発光素子１２に対して着脱可能にされ形態を実施してもよい。
以上のように、外装体が、ケーブル１４と、発光素子１２又は受光素子１３に対して着脱可能にされた形態を実施できる。
発光素子１２及び受光素子１３のうちいずれか一方を交換したい場合、例えば測定用の光３を変更するために発光素子１２を交換する場合などに有効である。

〔第５実施形態〕
図７から図９に示すように第５実施形態のプローブ１Ｅは、外装体１１Ｅの装着を粘着式としたものである。
外装体１１Ｅは、折り曲げられて、発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４を表裏から被覆するシート状である。
外装体１１Ｅは、図７(b)、図８、及び図９に示すように、折り曲げられたとき、互いに粘着する粘着部３１，３２を内側となる面に有する。粘着部３１，３２は、一方の粘着部３１とこれに粘着する他方の粘着部３２のうち少なくともいずれか一方に粘着剤を塗設しておけばよい。片方のみに粘着剤でも塗設されていても、互いに粘着するからであり、また外装体１１Ｅを剥離しやすくなるからである。
粘着剤は発光素子１２、受光素子１３を覆う面には設けないか、発光素子１２、受光素子１３の外側の周縁部に設けることが好ましい。発光部及び受光部への塵の付着を防止できる。ケーブル１４に対して粘着剤が付着する部分を無くす又は少なくするように周縁部に限定して粘着剤を設けてもよい。

外装体１１Ｅとケーブル１４とに、位置決め用のマーカー３３，３４が付けられている。外装体１１Ｅ側のマーカー３３と、ケーブル１４側のマーカー３４とを合わせるように外装体１１Ｅを貼り合わせることで、外装体１１Ｅの位置決めが容易であり、発光素子１２と透過部材１５との位置決め、受光素子１３と透過部材１６との位置決めなどを適切にすることができる。

外装体１１Ｅには、折り曲げ位置を誘導する切込み３５，３６が両縁に形成されている。これにより折り曲げ位置を安定させることができる。
以上の粘着式の外装体１１Ｅによれば、外装体１１Ｅを剥離してケーブル１４等から取り外し、新しい外装体１１Ｅを粘着することでケーブル１４等に取り付けることができ、すなわち、外装体１１Ｅは着脱可能にされている。

〔第６実施形態〕
図１０に示す第６実施形態のプローブ１Ｆは、上記第５実施形態のプローブ１Ｅの変形例である。
外装体１１Ｆは、粘着部３１，３２より外側にプルタブ部３７を有する。プルタブ部３７は、外装体１１Ｆを構成するシート基材が、折り曲げ部３８から離れた縁において粘着部３１，３２より外側に延設された当該シート基材の端部により構成されている。プルタブ部３７は、図示例に限らず片側だけでもよい。
外装体１１Ｆをケーブル１４等から取り外すとき、プルタブ部３７を摘まんで引っ張ることで迅速に剥離することができる。

〔第７実施形態〕
なお、以上の第５、第６実施形態にあっては、発光素子１２と受光素子１３がストレートに配置されているが、図１１に示す第７実施形態のプローブ１ＧようにＬ字型の配置構成で実施することも可能である。この場合の外装体１１Ｇは、折り曲げて貼り合わせたときＬ字型になる。外装体１１Ｇに設けるプルタブ部３７は、適宜各直線部の端部に設けるなど、複数個所としてもよい。

以上の実施形態によれば、生体部位（２）に装着され、生体情報の光学測定に用いられる生体情報測定用プローブにおいて、発光素子１２、受光素子１３及びケーブル１４から分離して、生体部位（２）への接触部となる外装体１１を交換することにより、衛生性を保ちつつ、交換部が少ないのでコストダウンを図ることができる。
また、発光素子１２や受光素子１３をケーブル１４から分離して交換しないので、発光素子１２や受光素子１３とケーブル１４との間のコネクタが不要となり、コネクタをなくすことで、正常に接続されない接続不良の問題が解消する。
また、生体部位（２）のサイズの個人差（例えば、指２に装着するタイプであれば、指２のサイズ（太さ））に合わせた外装体をあらかじめ用意しておくことで、被験者に合わせた最適なサイズのプローブを提供可能である。例えば、径の異なる円筒状の外装体１１Ｃを用意する。
なお、以上の実施形態において、発光素子１２と受光素子１３の配置は入れ替えてもよい。

１Ａ プローブ
１Ｂ プローブ
１Ｃ プローブ
１Ｄ プローブ
１Ｅ プローブ
１Ｆ プローブ
１Ｇ プローブ
１０ 測定装置本体
１１Ａ 外装体
１１Ｂ 外装体
１１Ｃ 外装体
１１Ｄ 外装体
１１Ｅ 外装体
１１Ｆ 外装体
１１Ｇ 外装体
１２ 発光素子
１３ 受光素子
１４ ケーブル
１４Ｍ マーカー
１４Ｃ コネクタ
１４Ｄ１，１４Ｄ２ コネクタ
１４Ｐ ケーブル収容部
１５，１６ 透過部材
１７ 挿入部
１７Ｅ 終端
１７Ｉ 挿入口
３１，３２ 粘着部
３３，３４ マーカー
３７ プルタブ部

Claims (8)

1. 生体部位に装着される発光素子及び受光素子を備え、当該発光素子から投光され当該生体部位を経由した光の当該受光素子により受光検出した信号に基づき、当該生体部位から生体情報を取得するための生体情報測定用プローブであって、
   一方で前記発光素子及び前記受光素子に接続し、他方で測定装置本体に接続し信号を伝送するケーブルと、
   前記生体部位に装着されるときに前記発光素子及び前記受光素子並びに前記ケーブルが直接生体部位に接触しないようにこれらを被覆するとともに、前記発光素子からの投光用の前記光を透過する透過部材と、前記受光素子への受光用の前記光を透過する透過部材とを有し、前記生体部位に装着されるときに当該生体部位への接触部となる外装体とを備え、
   前記外装体は、前記ケーブルと、前記発光素子又は前記受光素子に対して着脱可能にされ、
   前記外装体は、前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルが挿入されることにより取り付け可能され、抜出されることにより取り外し可能にされ、
   前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルに前記外装体が正しく取り付けられた状態で、前記ケーブルの挿入方向の先端部を所定量突出させる開口が前記外装体に形成されている生体情報測定用プローブ。
2. 生体部位に装着される発光素子及び受光素子を備え、当該発光素子から投光され当該生体部位を経由した光の当該受光素子により受光検出した信号に基づき、当該生体部位から生体情報を取得するための生体情報測定用プローブであって、
   一方で前記発光素子及び前記受光素子に接続し、他方で測定装置本体に接続し信号を伝送するケーブルと、
   前記生体部位に装着されるときに前記発光素子及び前記受光素子並びに前記ケーブルが直接生体部位に接触しないようにこれらを被覆するとともに、前記発光素子からの投光用の前記光を透過する透過部材と、前記受光素子への受光用の前記光を透過する透過部材とを有し、前記生体部位に装着されるときに当該生体部位への接触部となる外装体とを備え、
   前記外装体は、前記ケーブルと、前記発光素子又は前記受光素子に対して着脱可能にされ、
   前記外装体は、折り曲げられて、前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルを表裏から被覆するシート状で、互いに粘着する粘着部を内側となる面に有する生体情報測定用プローブ。
3. 前記ケーブルは、前記測定装置本体に接続するためのコネクタを有する請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定用プローブ。
4. 前記発光素子、前記受光素子及び前記ケーブルに前記外装体が正しく取り付けられた状態で、前記外装体の挿入口に一致する位置決め用のマーカーが前記ケーブルに付けられている請求項１に記載の生体情報測定用プローブ。
5. 前記発光素子に接続し前記外装体から延出するケーブル部分と、前記受光素子に接続し前記外装体から延出するケーブル部分とが並列に設けられ、前記外装体に形成された個別の挿入部に挿入されることにより前記外装体が取り付け可能され、個別に抜出されることにより前記外装体が取り外し可能にされた請求項１、請求項４に記載の生体情報測定用プローブ。
6. 前記外装体と前記ケーブルとに、位置決め用のマーカーが付けられている請求項２に記載の生体情報測定用プローブ。
7. 前記外装体には、折り曲げ位置を誘導する切込みが形成されている請求項２又は請求項６に記載の生体情報測定用プローブ。
8. 前記外装体は、前記粘着部より外側にプルタブ部を有する請求項２、請求項６及び請求項７のうちいずれか一に記載の生体情報測定用プローブ。

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