JPH0761318B2 - 生体圧迫装置およびこれに用いる非常開放弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生体圧迫装置およびこれに用いる非常開放弁、
特に脈波や血圧値を測定するために縛帯によって生体を
圧迫する装置およびこれに用いる非常開放弁に関する。

〔従来の技術〕

血圧あるいは脈波を非観血的に測定する装置として、縛
帯を上肢あるいは下肢に装着し、血管を圧迫した状態で
所望の測定を行う装置が広く用いられている。このよう
な装置は、一般にエアポンプと空気のリーク手段を備え
ている。測定開始時にはエアポンプから加圧管を通じて
縛帯内に空気を送り、縛帯の圧力を上昇させて生体を圧
迫し、十分に圧迫した状態からリーク手段によって空気
を少しずつリークさせて縛帯の圧力を少しずつ減少さ
せ、縛帯が所定の圧力値にあるときの生体の状態を測定
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の生体圧迫装置は、従来は主に医療従事者のいる病
院などで用いられていたが、最近では小型、軽量化が図
られ、24時間生体に装着して長期間にわたる携帯測定を
行いうる装置も普及しはじめている。このように、24時
間装着するような装置では、たとえば１時間おきに所望
の測定を自動的に行い、測定結果を蓄積しておくことが
できる。

ところが、このように24時間装着したままで用いる生体
圧迫装置には、故障した場合に重大な事故につながる危
険がある。すなわち、装置の故障により、リーク手段に
よる減圧動作が正常に行われなかったとすると、縛帯に
より生体は圧迫され、動脈が阻血されたままの状態とな
る。病院などでの測定であれば、このような場合、縛帯
をはずすなどの対処が直ちにとれるが、24時間装着した
ままの測定では、十分な対処ができなくなる。患者の意
識がある場合は致命的な事態は避けられようが、患者は
就寝時もこの装置を着用したままであり、睡眠中にこの
ような事故が発生すると、阻血により抹消組織が損傷す
るおそれがある。特に、知覚反応の低下した高齢者や、
薬物投与による意識抑制下にある患者にとっては、就寝
時に限らずこのような重大事故が発生する可能性があ
る。

そこで本発明は、故障時にも安全性の高い生体圧迫装置
およびこれに用いる非常開放弁を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本願第１の発明は、生体圧迫装置において、 生体を圧迫する縛帯に空気を送るための加圧管と、 この加圧管に空気を供給するエアポンプと、 加圧管内の空気をリークさせるリーク手段と、 加圧管内の圧力を測定するセンサ部と、 このセンサ部による圧力の測定値を入力しながら、所定
の測定手順にしたがってエアポンプおよびリーク手段を
制御し、生体圧迫下における所望の測定動作を行う測定
制御部と、 非常時に加圧管の一部を破壊することにより、この加圧
管を開放して圧力を下げる非常開放弁と、 測定制御部が、測定開始後、所定時間経過しても測定完
了を示す信号を出力しない場合に、非常開放弁を動作さ
せる安全制御部と、 を設けたものである。

本願第２の発明は、上述の生体圧迫装置において、 測定動作を行うための第１の電源手段と、 非常開放動作を行うための第２の電源手段と、 第１の電源手段を有効に接続する電源制御部と、 を更に設け、 測定制御部が測定を開始する前に、安全制御部が第１の
電源手段および第２の電源手段について、それぞれ所定
の電圧値を供給することが可能であるか否かを判断し、
両方ともに可能である場合に、電源制御部が第１の電源
手段を有効に接続するように構成したものである。

本願第３の発明は、上述の生体圧迫装置において、 安全制御部内にタイマを設け、このタイマは測定制御部
が測定を開始した時点でカウントを開始し、測定完了を
示す信号が出力された時点でカウントを停止するように
構成し、 非常開放弁が、タイマのカウント値が所定値に達したと
きに動作するように構成したものである。

本願第４の発明は、生体を圧迫する縛帯に空気を送って
加圧する加圧管を、非常時に開放して管内圧力を下げる
非常開放弁において、 加圧管に連結され、熱で溶融する材質からなる非常時開
放管と、 非常時開放管を熱によって溶断するための抵抗体と、 抵抗体を発熱させるために電流を供給する電流供給手段
と、 低抗体を非常時開放管に押圧する押圧手段と、 を設けたものである。

〔作 用〕

本願第１の発明によれば、安全制御部の働きにより、加
圧管は測定開始後所定時間経過すると自動的に非常開放
弁によって開放される。したがって、装置の故障によ
り、縛帯が生体を圧迫した状態のままとなっても、所定
時間経過によりこの圧迫状態は解かれることになる。

本願第２の発明によれば、更に電源電圧の事前チェック
が行われる。すなわち、測定動作を行うための第１の電
源手段と、非常開放動作を行うための第２の電源手段
と、の双方ともに正常な電圧の供給が可能な場合にの
み、第１の電源手段が有効に接続される。したがって、
第１の電源手段の電圧が所定値以下であり、正常な測定
動作が期待できない場合は、第１の電源手段は接続され
ず、測定は全く行われない。また、第２の電源手段の電
圧が所定値以下であり、正常な非常開放動作が期待でき
ない場合にも、第１の電源手段は接続されず、測定は全
く行われない。こうして、電源電圧の低下による事故を
未然に防ぐことができる。

本願第３の発明によれば、安全制御部内に設けられたタ
イマにより、測定後の所定時間の経過を測定することが
できる。そして所定時間経過後に縛帯圧が低下していな
かった場合には、非常開放動作が行われる。

本願第４の発明によれば、非常時には抵抗体に電流を流
すことにより、対抗体を発熱させることができる。抵抗
体は熱で溶融する非常時開放管に押圧されているため、
発熱によりこの非常時開放管が溶融して開放し、加圧管
内の圧力が低下する。

〔実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例に係る生体圧迫装置の構成を示す
ブロック図である。この装置は、測定装置100（一点鎖
線で示す）、安全装置200（二点鎖線で示す）、そして
縛帯300の３つの部分から構成されている。もっとも、
測定装置100と安全装置200とは、同じ筐体内に収納され
装置としては一体となっている。縛帯300からは、加圧
管310が導出されており、この加圧管310は測定装置100
および安全装置200内へと伸びている。測定装置100は、
中枢としての機能を有するCPUをもった測定制御部110、
測定結果などを記憶するためのメモリ120、測定結果を
表示するディスプレイ130、加圧管310内の圧力を測定す
るセンサ部140、加圧管310に空気を供給するエアポンプ
150、加圧管310内の空気をリークさせるリーク弁160、
そしてこのリーク弁160を動作させるステッピングモー
タ170を有する。また、測定動作に必要な電力を供給す
る第１の電池V1と、スイッチS1とを有する。一方、安全
装置200は、中枢としての機能を有するCPUをもった安全
制御部210と、非常時に加圧管310を開放するための非常
開放弁220、第１の電池V1からの電力供給を制御する電
源制御部230、電源の状態を表示する発光ダイオード24
1,242を有する。また、非常開放動作に必要な電力を供
給する第２の電池V2と、スイッチS2とを有する。

この図で、矢印を付した実線は信号電流の流れを示し、
矢印のない実線は電源の経路を示す。また、加圧管310
内にはドットを付して空気が充填されている状態を示
す。まず、電源の経路から説明する。スイッチS1および
S2は機械的に連動しており、オペレータの電源投入操作
により、両方が同時にONとなる。これにより、第２の電
池V2からの電源電圧は、安全制御部210に供給される。
一方、第１の電池V1からの電源電圧は、測定制御部110
に供給されるとともに、安全制御部210にも与えられ
る。安全制御部210は第２の電池V2からの供給電圧によ
って動作する。安全制御部210に第１の電池V1からの電
源電圧が与えられているのは、第１の電池V1の電圧値を
チェックするためである。エアポンプ150およびステッ
ピングモータ170にも、第１の電池V1からの電源電圧が
供給されるが、これらは電源制御部230を介して供給さ
れるようになっている。

続いて信号電流の流れを説明する。測定制御部110は、
センサ部140からの測定圧力信号を入力する。センサ部1
40は、加圧管310に接続された圧力センサと、この圧力
センサの出力を増幅するアンプと、このアンプから出力
されるアナログ信号をデジタル信号に変換するD/A変換
器とを有する。したがって、測定制御部110は、加圧管3
10内の圧力測定値、すなわち縛帯300内の圧力測定値
を、デジタル値として取り込むことができ、取り込んだ
測定値をメモリ120に記憶させたり、ディスプレイ130に
表示させたりすることができる。測定制御部110は、ROM
に保存されたプログラムに基づいて所定の測定手順を実
行する。この測定手順にしたがって、エアポンプ150に
動作指示を与えたり、ステッピングモータ170に動作指
示を与えたりする。また、測定制御部110は、安全制御
部210に対して、測定開始を示す信号と測定完了を示す
信号とを与える。安全制御部210も、ROMに保存されたプ
ログラムに基づいて所定の安全動作を実行する。たとえ
ば、第１の電池V1および第２の電池V2の電圧チェック、
チェック結果の発光ダイオード241,242への表示、電源
制御部230への指示、非常開放弁220への指示、内蔵して
いるタイマーの動作制御、などを行う。電源制御部230
内にはリレーが内蔵されており、安全制御部210からの
指示により、第１の電池V1をエアポンプ150およびステ
ッピングモータ170に対して、接続するか遮断するかの
制御を行う。また、非常開放弁220は、安全制御部210か
らの指示を受けて、加圧管310を開放し圧力を大気圧ま
で減少させる機能を有する。

続いて、測定制御部110の行う測定手順を簡単に説明す
る。第２図はこの測定手順を説明するグラフで、横軸は
時間（sec）、縦軸は縛帯内圧力（mmHg）を示す。この
例では、３つの測定モードが用意されている。いずれの
モードでも、測定開始直後は図の実線で示すように、圧
力を徐々に上昇させてゆく。すなわち、測定制御部110
はエアポンプ150に対して動作指示を与え、加圧管310へ
空気を送り圧力を高めてゆく。そして圧力が所定値に達
したら、エアポンプ150を停止し、ステッピングモータ1
70を一定速度で動作させる指示を与える。これによりリ
ーク弁160が徐々に開いてゆき、加圧管310内の空気がリ
ークし、圧力は低下してゆくことになる。必要があれ
ば、リーク弁160を途中で閉じ、所定の圧力を維持させ
ることもできる。一般に、この圧力を減少させてゆく過
程で、脈波の測定や血圧測定が行われる。この例では、
Ｌモード、Ｍモード、Ｈモードの３つの測定モードが用
意されており、第２図では各モードにおける減圧動作を
それぞれ点線、破線、一点鎖線で示す。Ｌモードでは、
点L1まで圧力を上昇させたら、その時点で圧力減少の動
作に入り、点L1〜L2までで測定手順を終える。同様にＭ
モードでは点M1〜M2まで、Ｈモードでは点H1〜H2までで
測定手順を終える。測定手順を終えた時点で、リーク弁
160は全開の状態となり、圧力は大気圧まで低下する。
この例では、Ｌモード、Ｍモード、Ｈモードの測定手順
は、測定開始後それぞれ時間T1、T2,T3だけ経過すると
終わることになる。

したがって、正常な測定動作が行われている限り、測定
開始後から時間T3だけ経過すれば、測定手順は終了して
おり、圧力は大気圧にまで低下しているはずである。と
ころが、リーク弁160やステッピングモータ170に異常が
生じたり、測定制御部110が故障した場合、縛帯の減圧
手順がうまく行われないことがある。この場合、第２図
のグラフで点L1〜L2、M1〜M2,H1〜H2に至る代わりに、
圧力が低下せず、点L1〜L3、M1〜M3,H1〜H3に至るよう
な事態が生じる。あるいは、最大圧力値まで上昇しつづ
けて点E1にまで達し、点E2に至るような事態が生じるこ
ともある。このような場合、そのまま放置しておけば、
生体は圧迫を受けた状態のままとなり、抹消組織の損傷
などの事故に発展することは前述したとおりである。そ
こで、本発明の装置では、最大測定時間T3に、所定の余
裕時間STを加えた限界時間TLを予め定義しておき、この
限界時間TLを経過しても測定手順が終了していなかった
場合に、非常開放弁220を動作させ加圧管310を強制的に
開放し、縛帯圧を大気圧にまで下げている。

以下、この装置の動作について詳述する。第３図はこの
動作を説明するタイムチャートである。チャート上段は
測定制御部110が安全制御部210に対して与える信号パル
スを示し、チャート下段は電源制御部230がエアポンプ1
50およびステッピングモータ170に供給する電圧を示
す。いま、この装置が１時間おきに１回の測定を行うよ
うにプログラムされているものとし、患者が縛帯を着用
し、スイッチS1,S2をONにして就寝した場合の動作を一
例として説明する。測定制御部110は、はじめに時刻t1
において、測定開始を示す信号を安全制御部210に与え
る。安全制御部210は、この信号を受けると、第１の電
池V1および第２の電池V2が、所定の基準電圧以上の電圧
を供給しているか否かをチェックする。この例では、第
１の電池V1に対する基準電圧を4V、第２の電池V2に対す
る基準電圧を4,5Vとしている。第２の電池V2は非常開放
動作に用いられる電池であるため、これに対する基準電
圧は、非常開放弁220を駆動させるのに十分な電圧とな
るようにやや高めに設定しておくのが安全性を確保する
上で好ましい。ここで、両方の電池ともに基準電圧以上
であれば、安全制御部210は電源制御部230に対して電源
線を接続するように指示する。すなわち、第３図の時刻
t2において、エアポンプ150およびステッピングモータ1
70へ、第１の電池V1から電圧が供給されることになる。
いずれか一方の電池でも基準電圧に達していない場合
は、第１の電池V1からの電圧は供給されない。このよう
な制御は、安全な動作を確保する上で非常に有効であ
る。すなわち、第１の電池V1の電圧が基準電圧に達して
いなければ、減圧動作時にステッピングモータ170が十
分作用せず、リーク動作がうまく行われない可能性があ
る。また、第２の電池V2の電圧が基準電圧に達していな
ければ、リーク動作に異常が生じた場合に非常開放弁が
動作しなくなる可能性がある。いずれの場合にも、エア
ポンプ150を動作させて圧力を増加させることは危険で
ある。この装置では、このような場合、エアポンプ150
には電源が接続されないので、測定制御部110がエアポ
ンプ150に動作指示を与えても、エアポンプ150は動作し
ない。測定制御部110内のプログラムに、所定時間エア
ポンプを動作させても圧力の増加が認められない場合
は、異常発生と判断するルーチンを組み込んでおけば、
その時点ですべての動作を停止することもできる。な
お、第１の電池V1および第２の電池V2の電圧が異常であ
る場合には、それぞれ発光ダイオード241および242が点
灯して異常を報知する。両方の電池が正常であれば、時
刻t2において第１の電池V1が接続され、測定が開始され
る。このとき、安全制御部210に内蔵されているタイマ
ーがカウントを開始する。測定が正常に行われると、所
定時間後、たとえばモードＭの動作であれば時間T2が経
過した時刻t3に、測定制御部110は測定完了を示す信号
を安全制御部210に与える。すなわち、正常に動作して
いれば、モードL,M,Hでは、それぞれ点L2,M2,H2に達し
たときに、測定完了である旨の認識がなされる。この認
識はたとえば、センサ部140からの圧力値が所定値以下
になったということにより行うことができる。安全制御
部210は、この測定完了を示す信号を受け取ると、タイ
マーのカウントを停止し、タイマーを初期値にリセット
する。そして、電源制御部230に対して、電源を遮断す
るよう指示する。これにより、時刻t4で電源が遮断され
ることになる。

さて、以上が１回目の測定である。測定制御部110は内
蔵クロックにより、それから１時間が経過したことを確
認すると、２回目の測定動作を開始する。すなわち、時
刻t5において再び測定開始を示す信号を出力する。電池
が正常であれば、再び第１の電源V1が時刻t6で接続さ
れ、２回目の測定が開始する。安全制御部210のタイマ
ーはカウントを開始する。ところが、ここで何らかの異
常が発生し、リーク弁160が正常に動作しなかったとす
る。この場合、前述のように、第２図における点L3,M3,
H3,あるいはE2に至ることになる。測定制御部110は、圧
力が所定値以下まで低下していないため、測定手順が終
了したことを認識しない。したがって、測定完了を示す
信号は出力されず、タイマーはカウントを継続する。や
がて、時刻t7に達すると、タイマーのカウント値が限界
時間TLに等しくなる。すると、安全制御部210は、非常
時であると判断し、非常開放弁220に対して動作指示を
与えるとともに、電源制御部230に対して電源を遮断す
る指示を与える。非常開放弁220の動作により、加圧管3
10は開放され、縛帯内の圧力は大気圧まで低下する。ま
た、エアポンプ150およびステッピングモータ170は動作
を停止する。こうして、異常が発生しても縛帯圧は自動
的に大気圧に戻され、危険は避けられる。なお、限界時
間TLが経過するまで、生体は圧迫されたままの状態にな
るが、この限界時間TLは比較的短い時間（この実施例で
は２分）であるため、生体への危険は全くない。

最後に、非常開放弁220の具体的実施例を説明する。第
４図はこの非常開放弁220の上面図、第５図はこれを切
断線Ａ−Ａで切った側断面図である。２枚の支持板11お
よび12の間に、２枚の板ばね21および22が挟まれ、ねじ
23および24によって固定されている。板ばね21および22
の図の右端には、端子21aおよび22aが設けられており、
左端は抵抗体30を包むように曲げられている。抵抗体30
は、この実施例では直径0.2mmのニクロム線であり、そ
の両端が板ばね21および22によって支持されていること
になる。板ばね21および22は導電体の材料からなり、端
子21aおよび22aの間に電圧を印加すれば、抵抗体30に電
流が流れ、抵抗体30は発熱するようになっている。図の
左方に示す非常時開放管40は、図外左方において第１図
に示す加圧管310に接続されている。この非常時開放管4
0は、熱で溶融する材質よりなり、本体部41、くびれ部4
2、先端部43からなる。この実施例では、デュポン社製
のナイロン繊維（商品名:Nylon6（融点200℃）、あるい
はNylon6.6（融点220℃））の内部をドリルでくりぬい
て中空にして用いている。外径は、本体部41において4m
m、くりぬき部42において3.6mm、内径は3mmである。く
りぬき部42は、抵抗体30をこの位置に保持する機能を果
たす。また、抵抗体30は板ばね21,22により第５図下方
に押圧されている。

安全制御部210は、非常開放弁220を動作させるときがき
たら、第２の電源V2からの電圧を、２つの端子21aおよ
び22aに印加する。これにより、抵抗体30が発熱するこ
とになる。前述のように、非常時開放管40は熱で溶融す
る材質でできているため、発熱した抵抗体30は板ばね2
1,22によって押圧されながら、非常時開放管40のくびれ
部42を溶融する。第６図はこのときの状態を示した側断
面図である。これにより、溶融部から空気がリークし、
加圧管310および縛帯300が大気圧にまで開放される。

このように、この非常開放弁220は、構造が単純であ
り、かつ、確実な動作が期待でき、本願にかかる生体圧
迫装置に用いる非常開放弁として非常に適している。な
お、抵抗体30の発熱による可燃物への引火を防ぐため、
発熱時間はできるだけ短くするようにし、非常開放弁の
周囲は空気のリーク孔を除いてできるだけ機密状態にな
るようにするのが好ましい。

なお、上述の非常開放弁は一実施例として述べたもので
あり、本発明の生体圧迫装置には、他の非常開放弁を用
いてもかまわない。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、安全制御部の働きによ
り、測定開始後所定時間が経過すると加圧管が自動的に
開放されるため、装置の故障により縛帯が生体を圧迫し
た状態のままとなっても、所定時間経過後には圧迫状態
は解かれることになり、故障時にも安全性の高い装置が
提供できる。また、電源電圧の事前チェックが行われる
ため、電源電圧の低下による事故を未然に防ぐこともで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る生体圧迫装置の構成を
示すブロック図、第２図は第１図に示す装置による測定
手順を示すグラフ、第３図は第１図に示す装置の動作を
説明するタイムチャート、第４図は第１図に示す装置に
適した非常開放弁の一実施例の上面図、第５図は第４図
の非常開放弁の側断面図、第６図は第５図に示す非常開
放弁の動作状態を示す側断面図である。 11,12……支持板、21,22……板ばね、21a,22a……端
子、23,24……ねじ、30……抵抗体、40……非常時開放
管、41……本体部、42……くびれ部、43……先端部、24
1,242……発光ダイオード、160……リーク弁、310……
加圧管、V1……第１の電源、V2……第２の電源、S1,S2
……スイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体を圧迫する縛帯に空気を送るための加
   圧管と、 前記加圧管に空気を供給するエアポンプと、 前記加圧管内の空気をリークさせるリーク手段と、 前記加圧管内の圧力を測定するセンサ部と、 前記センサ部による圧力の測定値を入力しながら、所定
   の測定手順にしたがって前記エアポンプおよび前記リー
   ク手段を制御し、生体圧迫下における所望の測定動作を
   行う測定制御部と、 非常時に前記加圧管の一部を破壊することにより、前記
   加圧管を開放して圧力を下げる非常開放弁と、 前記測定制御部が、測定開始後、所定時間経過しても測
   定完了を示す信号を出力しない場合に、前記非常開放弁
   を動作させる安全制御部と、 を備えることを特徴とする生体圧迫装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の生体圧迫装置において、
   測定動作を行うための第１の電源手段と、 非常開放動作を行うための第２の電源手段と、前記第１
   の電源手段を有効に接続する電源制御部と、 を設け、 測定制御部が測定を開始する前に、安全制御部が前記第
   １の電源手段および前記第２の電源手段について、それ
   ぞれ所定の電圧値を供給することが可能であるか否かを
   判断し、両方ともに可能である場合に、前記電源制御部
   が第１の電源手段を有効に接続することを特徴とする生
   体圧迫装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の生体圧迫装置において、
   安全制御部内にタイマが設けられ、このタイマは測定制
   御部が測定を開始した時点でカウントを開始し、測定完
   了を示す信号が出力された時点でカウントを停止するよ
   うに構成され、 非常開放弁は、前記タイマのカウント値が所定値に達し
   たときに動作するように構成されていることを特徴とす
   る生体圧迫装置。
4. 【請求項４】生体を圧迫する縛帯に空気を送って加圧す
   る加圧管を、非常時に開放して管内圧力を下げる非常開
   放弁であって、 前記加圧管に連結され、熱で溶融する材質からなる非常
   時開放管と、 前記非常時開放管を熱によって溶断するための抵抗体
   と、 前記低抗体を発熱させるために電流を供給する電流供給
   手段と、 前記低抗体を前記非常時開放管に押圧する押圧手段と、 を備えることを特徴とする非常開放弁。