JP6904746B2

JP6904746B2 - センサ

Info

Publication number: JP6904746B2
Application number: JP2017063083A
Authority: JP
Inventors: 信義渡邊; 貴大阿部; 秀輝藤崎; 久珠杉山
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2018164602A; US20180279890A1; US11045098B2; EP3381357A1

Description

本発明は、被検者の血中吸光物質濃度を取得するためのプローブと、当該被検者の非観血血圧を取得するためのカフを備えているセンサに関する。

特許文献１は、被検者の指先に装着されるプローブを開示している。当該プローブは、発光素子と受光素子を備えている。受光素子は、発光素子から出射され、指先の被検者組織を透過した光を受ける受光面を有している。受光素子は、受光面で受けた光の強度に応じた信号を出力するように構成されている。発光素子から出射される光の波長は、血液中の物質により吸収される波長として定められる。拍動に応じて指先の血液の体積が変化するため、受光面で受ける光の強度も変化する。受光素子から出力される信号は、脈拍や動脈血酸素飽和度といった生体情報を算出するために用いられる。動脈血酸素飽和度は、血中吸光物質濃度の一例として、血液中の酸素の割合を示す指標として用いられている。

特開２００７−０２９７０２号公報

被検者の血中吸光物質濃度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合、非観血血圧を取得するためのカフは、当該被検者の上腕に巻き付けられることが一般的である。この場合、プローブから信号を取り出すためのケーブルが被検者の指先から引き出され、カフに空気を送るためのチューブが当該被検者の上腕から引き出される。被検者の身体の離れた場所からケーブルやチューブが引き出される状態は、当該被検者と医療従事者の双方に煩わしさを与えうる。

本発明は、被検者の血中吸光物質濃度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさを抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するための一態様は、センサであって、
被検者の血中吸光物質濃度を取得するためのプローブと、
前記被検者の非観血血圧を取得するためのカフと、
を備えており、
前記プローブは、前記被検者の指の第一部分に装着されるように構成されており、
前記カフは、前記第一部分よりも末梢側に位置する前記指の第二部分に装着されるように構成されている。

このような構成によれば、被検者の血中吸光物質濃度を取得するためのプローブと、当該被検者の非観血血圧を取得するためのカフが、ともに被検者の指に装着される。これにより、プローブに接続されるケーブルとカフに接続されるチューブを、ともに被検者の指から引き出せる。被検者の身体の離れた場所からケーブルやチューブが引き出される状態を回避できるため、被検者の血中吸光物質濃度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさを抑制できる。

プローブによる被検者の血中吸光物質濃度の取得は、当該被検者の脈動に伴うプローブが装着された指の血液の体積変化に基づいている。上記の構成によれば、カフが装着される指の第二部分は、プローブが装着される指の第一部分よりも末梢側に位置している。そのため、非観血血圧の取得のためにカフが指の第二部分を圧迫しても、プローブが血中吸光物質濃度を取得するために必要である指の第一部分における動脈の拍動が阻害されない。したがって、被検者の血中吸光物質濃度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、取得される血中吸光物質濃度の正確性の低下を抑制できるだけでなく、血中吸光物質濃度を連続して測定できる。

上記の目的を達成するための一態様は、センサであって、
被検者の血中吸光物質濃度を取得するためのプローブと、
前記被検者の非観血血圧を取得するためのカフと、
を備えており、
前記プローブは、前記被検者の第一の指に装着されるように構成されており、
前記カフは、前記被検者の第二の指に装着されるように構成されている。

このような構成によれば、被検者の血中吸光物質濃度を取得するためのプローブと、当該被検者の非観血血圧を取得するためのカフが、ともに被検者の指に装着される。これにより、プローブに接続されるケーブルとカフに接続されるチューブを、ともに被検者の手または足から引き出せる。被検者の身体の離れた場所からケーブルやチューブが引き出される状態を回避できるため、被検者の血中吸光物質濃度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさを抑制できる。

プローブによる被検者の血中吸光物質濃度の取得は、当該被検者の脈動に伴うプローブが装着された指の血液の体積変化に基づいている。上記の構成によれば、プローブとカフは、異なる指に装着されることによって、異なる末梢血管上に配置される。そのため、非観血血圧の取得のためにカフが第二の指の末梢血管を圧迫しても、プローブが血中吸光物質濃度を取得するために必要である第一の指の動脈の拍動が阻害されない。したがって、被検者の血中吸光物質濃度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、取得される血中吸光物質濃度の正確性の低下を抑制できるだけでなく、血中吸光物質濃度を連続して測定できる。

第一実施形態に係るセンサの被検者への装着状態を示している。図１のセンサにおけるプローブの構成を示している。図１のセンサにおけるカフの構成を示している。第二実施形態に係るセンサの被検者への装着状態を示している。第三実施形態に係るセンサの被検者への装着状態を示している。図５のセンサにおけるプローブの構成を示している。第四実施形態に係るセンサの被検者への装着状態を示している。第五実施形態に係るセンサの被検者への装着状態を示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。図１は、第一実施形態に係るセンサ１０が被検者の手指１００に装着された状態を示している。

センサ１０は、プローブ１１とカフ１２を備えている。プローブ１１は、被検者の動脈血酸素飽和度（血中吸光物質濃度の一例）を取得するための器具である。カフ１２は、当該被検者の非観血血圧を取得するための器具である。

図２は、プローブ１１の構成を模式的に示している。（Ａ）は（Ｂ）における矢印IIAの方向から見た構成を示している。（Ｂ）は（Ａ）における矢印IIBの方向から見た構成を示している。

図２の（Ｂ）に示されるように、プローブ１１は、発光素子１１１、受光素子１１２、および支持体１１３を備えている。

発光素子１１１は、赤色光および赤外光を出射するように構成されている。発光素子１１１は、例えば、当該所定の波長の光を出射可能な半導体発光素子である。半導体発光素子の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、有機ＥＬ素子が挙げられる。

受光素子１１２は、被検者の生体組織を透過または反射した光を受ける受光面を有している。受光素子１１２は、受光面が受けた光の強度に応じた強度信号を出力するように構成されている。プローブ１１が装着された生体組織中の血液の体積は、被検者の脈動によって変化する。したがって、受光面が受ける光の強度が変化し、受光素子１１２が出力する強度信号も変化する。

受光素子１１２は、例えば、上記所定の波長に感度を有する光センサである。光センサの例としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタが挙げられる。

発光素子１１１と受光素子１１２は、ベルト状の支持体１１３に支持されている。支持体１１３は、面ファスナーを形成するフック面１１３ａとループ面１１３ｂを有している。プローブ１１は、支持体を手指１００に巻き付けて使用するように構成されている。フック面１１３ａがループ面１１３ｂの適当な位置に固定されることにより、発光素子１１１と受光素子１１２が手指１００に密着する。

センサ１０は、ケーブル１３をさらに備えている。ケーブル１３の一端は、プローブ１１に接続されている。ケーブル１３の他端は、不図示の生体情報測定装置に接続される。ケーブル１３は、発光素子１１１および受光素子１１２に電力を供給するための給電線や受光素子１１２から出力された強度信号を伝達する信号線などを含みうる。ケーブル１３は、プローブ１１と不可分に一体化されていてもよいし、プローブ１１に対して着脱可能でもよい。

図３の（Ａ）は、カフ１２の構成を模式的に示す断面図である。カフ１２は、ケース１２１、環状の袋体１２２、通気路１２３を備えている。ケース１２１は、有底の穴１２１ａを有している。袋体１２２は、穴１２１ａ内に収容されている。袋体１２２の外周面は、穴１２１ａの内周面に固定されている。通気路１２３は、袋体１２２の内部と連通している。

カフ１２の使用時においては、被検者の手指１００が穴１２１ａ内に挿入される。このとき、袋体１２２の内周面が手指１００を包囲する。

図１に示されるように、センサ１０は、チューブ１４をさらに備えている。図３の（Ａ）に示されるように、チューブ１４の一端は、カフ１２の通気路１２３に接続されている。チューブ１４の他端は、不図示の生体情報測定装置に接続される。チューブ１４は、カフ１２と不可分に一体化されていてもよいし、カフ１２に対して着脱可能でもよい。

チューブ１４は、カフ１２に空気を送るためのものである。具体的には、不図示の生体情報測定装置における血圧測定動作に基づいて、通気路１２３を通じて袋体１２２の内部に送られる空気の量が調節される。これにより、被検者の非観血血圧を取得するために袋体１２２が手指１００を圧迫する力が調節される。

図１に示されるように、プローブ１１は、手指１００の根元部分１００ａに装着される。換言すると、図２を参照して説明したプローブ１１の形状や寸法は、手指１００の根元部分１００ａ（指の第一部分の一例）に装着されるように構成されている。

他方、カフ１２は、手指１００の指先部分１００ｂに装着される。換言すると、図３の（Ａ）を参照して説明したカフ１２の形状や寸法は、手指１００の指先部分１００ｂ（指の第二部分の一例）に装着されるように構成されている。指先部分１００ｂは、根元部分１００ａよりも末梢側に位置する部分として定義される。

本実施形態においては、被検者の動脈血酸素飽和度を取得するためのプローブ１１と、当該被検者の非観血血圧を取得するためのカフ１２が、ともに被検者の手指１００に装着される。これにより、図１に示されるように、プローブ１１に接続されるケーブル１３とカフ１２に接続されるチューブ１４を、ともに被検者の手指１００から引き出せる。被検者の身体の離れた場所からケーブルやチューブが引き出される状態を回避できるため、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさを抑制できる。

前述のように、プローブ１１による被検者の動脈血酸素飽和度の取得は、当該被検者の脈動に伴うプローブ１１が装着された手指１００の血液の体積変化に基づいている。本実施形態においては、カフ１２が装着される手指１００の部分は、プローブ１１が装着される手指１００の部分よりも末梢側に位置している。そのため、非観血血圧の取得のためにカフ１２の袋体１２２が指先部分１００ｂを圧迫しても、プローブ１１が動脈血酸素飽和度を取得するために必要である根元部分１００ａにおける動脈の拍動が阻害されない。したがって、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、取得される動脈血酸素飽和度の正確性の低下を抑制できるだけでなく、動脈血酸素飽和度を連続して測定できる。

本実施形態においては、図３の（Ａ）に示されるように、カフ１２は、被検者の手指１００が挿入される有底の穴１２１ａが形成されたケース１２１を備えている。しかしながら、図３の（Ｂ）に示される変形例に係るカフ１２Ａのような構成が採用されうる。カフ１２Ａは、ケース１２１Ａを有している。ケース１２１Ａは、被検者の手指１００の指先が通過可能な貫通穴１２１ｂを有している。カフ１２の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の参照符号が付与されている。

図４は、第二実施形態に係るセンサ２０が被検者の手指１００に装着された状態を示している。第一実施形態に係るセンサ１０における構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

センサ２０は、プローブ１１とカフ１２Ａを備えている。被検者の手指１００は、人差し指１０１と中指１０２を含んでいる。プローブ１１は、被検者の人差し指１０１（第一の指の一例）に装着されている。カフ１２Ａは、当該被検者の中指１０２（第二の指の一例）に装着されている。

本実施形態においても、被検者の動脈血酸素飽和度を取得するためのプローブ１１と、当該被検者の非観血血圧を取得するためのカフ１２Ａが、ともに被検者の手指１００に装着される。これにより、図４に示されるように、プローブ１１に接続されるケーブル１３とカフ１２Ａに接続されるチューブ１４を、ともに被検者の手から引き出せる。被検者の身体の離れた場所からケーブルやチューブが引き出される状態を回避できるため、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさを抑制できる。

前述のように、プローブ１１による被検者の動脈血酸素飽和度の取得は、当該被検者の脈動に伴うプローブ１１が装着された手指１００の血液の体積変化に基づいている。本実施形態においては、プローブ１１とカフ１２Ａは、異なる指に装着されることによって、異なる末梢血管Ｖ上に配置される。そのため、非観血血圧の取得のためにカフ１２Ａの袋体１２２が中指１０２の末梢血管を圧迫しても、プローブ１１が動脈血酸素飽和度を取得するために必要である人差し指１０１の動脈の拍動が阻害されない。したがって、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、取得される動脈血酸素飽和度の正確性の低下を抑制できるだけでなく、動脈血酸素飽和度を連続して測定できる。

本実施形態においては、プローブ１１が人差し指１０１に装着され、カフ１２Ａが中指１０２に装着されている。しかしながら、装着される手指が相違していれば、プローブ１１とカフ１２Ａが装着される手指は、それぞれ任意に定められうる。また、カフ１２Ａに代えて、図３の（Ａ）に示されるカフ１２が使用されうる。

図２の（Ｂ）に示されるように、上記の各実施形態において、プローブ１１の支持体１１３は、開口部１１３ｃを有する空間１１３ｄを区画している。プローブ１１が被検者の手指１００に装着されるとき、当該手指１００は、方向Ｄ１に沿って開口部１１３ｃから空間１１３ｄに進入可能である。方向Ｄ１は、図２の（Ａ）に示される手指１００の延びる方向Ｄ２と交差する向きである。

このような構成によれば、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、プローブ１１の手指１００への装着作業を容易にできる。特に図１に示される例のようにカフ１２がプローブ１１よりも末梢側に装着される場合に、その効果が顕著である。プローブ１１の装着に際してカフ１２との装着順序を意識したり、カフ１２を一旦取り外したりする必要がない。

図２の（Ｂ）に示されるように、支持体１１３は、第一支持部１１３ｅと第二支持部１１３ｆを含んでいる。第一支持部１１３ｅは、少なくとも発光素子１１１と受光素子１１２を支持している部分を含んでいる。第二支持部１１３ｆは、第一支持部１１３ｅを手指１００に固定するための部分を少なくとも含んでいる。第二支持部１１３ｆは、第一支持部１１３ｅよりも高い柔軟性を有している。換言すると、第一支持部１１３ｅは、第二支持部１１３ｆよりも堅固である。

このような構成によれば、発光素子１１１と受光素子１１２をより堅固な部分で支持しているため、手指１００に対する発光素子１１１と受光素子１１２の位置ずれを抑制しやすい。他方、より柔軟性の高い第二支持部１１３ｆで第一支持部１１３ｅを手指１００に対して固定するため、発光素子１１１と受光素子１１２の手指に対する密着性を高めることができる。したがって、取得される動脈血酸素飽和度の正確性を向上できる。

支持体１１３のうち少なくとも第一支持部１１３ｅは、形状記憶樹脂、形状記憶合金、形状記憶セラミックのような形状記憶物質によって形成されうる。形状記憶の基準となる温度は、常温でもよいし、体温でもよい。

このような構成によれば、支持体１１３により区画される空間１１３ｄを、手指１００の受容に適した形状に維持できる。これにより、手指１００に対する発光素子１１１と受光素子１１２の密着性を高めることができる。したがって、取得される動脈血酸素飽和度の正確性を向上できる。

図５は、第三実施形態に係るセンサ３０が被検者の手指１００に装着された状態を示している。第一実施形態に係るセンサ１０における構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

センサ３０は、プローブ１１Ａとカフ１２を備えている。プローブ１１Ａは、被検者の動脈血酸素飽和度を取得するための器具である。

図６は、プローブ１１Ａの構成を模式的に示している。（Ａ）は（Ｂ）における矢印VIAの方向から見た構成を示している。（Ｂ）は（Ａ）における矢印VIBの方向から見た構成を示している。

プローブ１１Ａは、支持体１１３Ａを備えている。支持体１１３Ａは、チューブ支持部１１３ｇを備えている。チューブ支持部１１３ｇは、カフ１２に空気を送るためのチューブ１４を支持している。なお、支持体１１３のループ面１１３ｂに対向するチューブ支持部１１３ｇの面に面ファスナーを形成するフック面を形成することにより、チューブ支持部１１３ｇは、支持体１１３Ａに対して着脱可能な構造としてもよい。

このような構成によれば、図５に示されるように、被検者の動脈血酸素飽和度を取得するために手指１００に装着されるプローブ１１Ａを、カフ１２に接続されているチューブ１４の固定具として機能させうる。これにより、手指１００の異なる箇所から引き出されるケーブル１３とチューブ１４の引き出し方向を揃えることが容易になる。したがって、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさをさらに抑制できる。

チューブ支持部１１３ｇは、チューブ１４に対して不動とされてもよいし、チューブ１４に沿って摺動可能とされてもよい。後者の場合、カフ１２との一体性を維持しつつ、プローブ１１の装着位置を適切に調節できる。したがって、取得される動脈血酸素飽和度の正確性の低下を抑制できる。

図７は、第四実施形態に係るセンサ４０が被検者の手指１００に装着された状態を示している。第二実施形態に係るセンサ２０および第三実施形態に係るセンサ３０における構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

センサ４０は、プローブ１１Ａとカフ１２Ａを備えている。プローブ１１Ａのチューブ支持部１１３ｇは、カフ１２Ａに空気を送るためのチューブ１４を支持している。

このような構成によれば、被検者の動脈血酸素飽和度を取得するために手指１００に装着されるプローブ１１Ａを、カフ１２Ａに接続されているチューブ１４の固定具として機能させうる。これにより、異なる手指から引き出されるケーブル１３とチューブ１４の引き出し方向を揃えることが容易になる。したがって、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさをさらに抑制できる。

図８は、第五実施形態に係るセンサ５０が被検者の手指１００に装着された状態を示している。第一実施形態に係るセンサ１０における構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。

センサ５０は、プローブ１１とカフ１２Ｂを備えている。プローブ１１は、被検者の中指１０２（第一の指の一例）に装着されている。カフ１２Ｂは、当該被検者の人差し指１０１（第二の指の一例）に装着されている。

カフ１２Ｂは、被検者の非観血血圧を取得するための器具である。カフ１２Ｂの基本的な構成は、図３の（Ａ）に示されるカフ１２または図３の（Ｂ）に示されるカフ１２Ａと同様でありうる。カフ１２Ｂは、ケーブル支持部１２４を備えている点においてカフ１２およびカフ１２Ａと異なる。ケーブル支持部１２４は、プローブ１１に接続されているケーブル１３を支持している。

このような構成によれば、非観血血圧を取得するために手指１００に装着されるカフ１２Ｂを、プローブ１１に接続されているケーブル１３の固定具として機能させうる。これにより、異なる手指から引き出されるケーブル１３とチューブ１４の引き出し方向を揃えることが容易になる。したがって、被検者の動脈血酸素飽和度と非観血血圧の測定が同時に行なわれる場合において、当該被検者と医療従事者の双方に与える煩わしさをさらに抑制できる。

上記の各実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

上記の各実施形態においては、動脈血酸素飽和度を取得するためのプローブと非観血血圧を取得するためのカフは、被検者の手指に装着されている。しかしながら、プローブとカフは、被検者の足指に装着される構成とされてもよい。

上記の各実施形態においては、プローブは、動脈血酸素飽和度を取得するために使用されている。しかしながら、プローブは、血中吸光物質である一酸化炭素ヘモグロビンやメトヘモグロビンなどの濃度を取得するための構成を備えうる。

上記の各実施形態においては、発光素子１１１は、赤色光および出射光を出射するように構成されている。しかしながら、発光素子１１１は、さらに青色光、緑色光、橙色光、赤橙色光などを出射するよう構成されてもよい。

１０、２０、３０、４０、５０：センサ、１１、１１Ａ：プローブ、１１１：発光素子、１１２：受光素子、１１３、１１３Ａ：支持体、１１３ｃ：開口部、１１３ｄ：空間、１１３ｅ：第一支持部、１１３ｆ：第二支持部、１１３ｇ：チューブ支持部、１２、１２Ａ、１２Ｂ：カフ、１２４：ケーブル支持部、１３：ケーブル、１４：チューブ

Claims

被検者の血中吸光物質濃度を取得するためのプローブと、
前記被検者の非観血血圧を取得するためのカフと、
を備えており、
前記プローブは、前記被検者の指の第一部分に装着されるように構成されており、
前記カフは、前記第一部分よりも末梢側に位置する前記指の第二部分に装着されるように構成されている、
センサ。
前記カフに空気を送るチューブを備えており、
前記プローブは、発光素子、受光素子、および当該発光素子と当該受光素子を支持している支持体を備えており、
前記チューブは、前記支持体に支持されている、
請求項１に記載のセンサ。
前記プローブは、発光素子、受光素子、および当該発光素子と当該受光素子を支持している支持体を備えており、
前記支持体は、開放部を区画するように湾曲した形状を有している、
請求項１または２に記載のセンサ。
前記支持体は、
前記発光素子と前記受光素子を支持している第一支持部と、
前記第一支持部よりも高い柔軟性を有するとともに前記指の第一部分に前記第一支持部を固定するための第二支持部と、
を含んでいる、
請求項３に記載のセンサ。
前記支持体は、形状記憶物質からなる、
請求項３または４に記載のセンサ。