JPS6329080A - エアポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、例えば電子血圧計に装備されるエアポンプ
であって、駆動源に超音波振動系を用いダイヤフラムを
往復動させることでカフ（腕帯）を加圧する電子血圧計
等のエアポンプに関する。

（ロ）従来の技術 第４図は、従来のに音（コロトコフ音）式電子血圧計の
回路構成を示すブロック図である。

カフ圧は、内部にに音検出用の血管音センサ（マイクロ
フォン）１１を内蔵しており、このカフ圧は、駆動回路
２０により作動する加圧ポンプ５、急速排気弁１８、微
速排気弁１４及び圧力センサ１５に連繋され、空気系が
構成されている。

加圧ポンプ５は、スタートスイッチのＯＮ操作があった
時、ＣＰＵ　（セントラルブロセッシングユニット）３
の指令に基づき、前記カフ圧を加圧してカフ圧に巻かれ
た動脈を圧迫し、被測定者の最高血圧以上に加圧して阻
血する。その後、カフ圧の空気が微速排気弁１４により
２乃至３ｗＨｇ／ｓｅｃ程度の緩やかな速度で微速排気
され減圧される。

前記血管音センサ１１は、微速排気時に検出したに音を
電気信号に変換し、検出器１２はこのに音信号を検知増
幅し、ＣＰＵ３に出力する。

上記圧力センサ１５は、圧電変換素子等を用いた電気的
圧力計で、常時、カフ１に加えられる圧力の変化を検出
し、その検出出力（カフ圧のアナログ量）は増幅器１６
で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３によってＣＰＵ３が取込
み易いデジタル値に変換される。前記ＣＰＵ３は、プロ
グラム及び測定データを記憶するメモリを内蔵する他、
Ａ／Ｄ変換器１３の切替えによりカフ圧データ、Ｋ音デ
ータを取り込む機能、加圧ポンプ５を０Ｎ１０ＦＦする
機能及びカフ圧データとに音データとから血圧を決定す
る機能等を備えている。更に、設定された血圧値はＣＰ
Ｕ３より出力され、表示器４に表示される。

この電子血圧計に装備される加圧ポンプ５は通常、第５
図で示す構造のものが使用されている。

加圧ポンプ５は、駆動モータ５３を直結するシリンダバ
レル５１を使用し、このモータ５３の回転軸５４先端に
カムシャフト５２を備え、このカムシャフト５２を介し
てダイヤフラム（ピストンロフト）５５を連接し、この
ダイヤフラム５５を前記バレル５１内に配備している。

カフ圧を加圧する際は、モータ５３を駆動させ、回転軸
５４の回転力をカムシャフト５２にて直動に変換し、ダ
イヤフラム５５を往復運動（上下動）させる。このダイ
ヤフラム５５がバレル５１を摺動することで、バレル５
１内の空気を圧縮し、吐出口５６からチューブを介して
カフ圧に圧送する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記加圧ポンプは、モータの回転運動を動力源としてポ
ンプを作動させる。従って、駆動時、ポンプ自体の振動
及び騒音が大きい不利がある。また、この騒音等を防止
するために防振・防音構造が付加されているが、これが
計器を大型化し、高価にする欠点があった。

殊に、回転モータを駆動源とするポンプからカフへ圧送
される気体に生じる脈動（空気振動周波数）は、Ｋ音の
周波数に近似している。このため、ポンプからカフへ直
接圧縮空気を送出すると、加圧ポンプによる空気振動が
カフ内の空気圧に伝播し、この振動周波数をセンサが検
知する。従って、カフ加圧時におけるに音検出信号には
、ポンプの振動周波数かに音信号に同調することとなり
、Ｋ音信号自体を判別し得ない。また、ポンプの脈動に
よる空気圧振動は、カフ内圧の微小な変化を招来し、脈
波信号のＳ／Ｎ比を悪化させる。この結果、カフ加圧時
点における脈波検出信号は明確な脈波波形を検出できな
い。このため、従来のいずれの血圧計においても、カフ
加圧時点には血圧測定をなし得ず、カフを最高血圧以上
に加圧し、動脈を阻血した後、微速排気の段階でに音を
検出した時点のカフ圧をＳ￥Ｓ　（最窩血圧）、Ｋ音消
失を検出した時点のカフ圧をＤＩＡ（最低血圧）として
血圧値を決定していた。

上記のように、従来の加圧ポンプを使用する血圧計にあ
っては、測定に際し必ずカフを最高血圧以上にまで加圧
しなければならず、測定に時間がかかり、欝血を生じさ
せる等の不利があった。

この発明は、従来のものが持つ、以上のような問題点を
解消させ、加圧ポンプによる空気圧振動がカフ内空気圧
に伝播せず、Ｋ音センサに対する空気圧振動の影響を阻
止して、カフ加圧時に血圧測定を実行できるようにした
電子血圧計等のエアポンプを提供することを目的とする
。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この目的を
達成させるために、この発明のエアポンプは、次のよう
な構成としている。

エアポンプは、一端部に超音波振動子を備え、他端部に
ダイヤフラムを備えたホーンと、このホーンのダイヤフ
ラムをヘッド開口部へ嵌着配備すると共に、ボトム側に
それぞれ逆止弁を備えた吐出口と吸気口とを設けたシリ
ンダバレルとから構成されている。

このような構成を有するエアポンプでは、ホーンの超音
波振動子に電源電圧を印加すると、超音波振動がホーン
を通じてダイヤプラムに伝導する。

この結果、ダイヤフラムが振動し、シリンダバレル内で
の一定振幅で往復動を繰返す。この時、ダイヤフラムが
シリンダバレルの空気室に対し進退するために、空気室
の圧が加減変化し、吸・排気を実行する。つまり、ダイ
ヤフラムがバレルのヘッド外方向へ移動する時は、バレ
ル内は減圧されて吸気弁が開口し、外の空気がバレル内
に吸入される。逆に、ダイヤフラムがバレルボトム側へ
移動する時は、バレル内の空気が圧縮されて排気弁が開
放し、圧縮空気は、例えばチューブを介してカフへ圧送
される。ところで、この圧送される空気には脈動が生じ
るが、この脈動は超音波振動子に対し印加された電気エ
ネルギ（電気振動）に等しい周波数である。従って、予
め印加する電気振動（周波数）をに音周波数と違えてお
くことで、脈動（周波数）を電気フィルタで除去すれば
、明瞭なに音を検出できるから、カフ加圧時に血圧を測
定し得る。

（ホ）実施例 第３図は、この発明に係る電子血圧計等のエアポンプの
具体的な一構成例（回路、空気圧系）を示すブロック図
である。　　− この図において、電子回路部分は前述（第４図）の従来
例のものと同様である。この発明の特徴は、カフェを加
圧する加圧ポンプ６にあり、駆動源に超音波振動系を用
い、超音波振動によってダイヤフラムを往復動させてカ
フェを加圧する点にある。

第１図は、この加圧ポンプ６の具体的な一実施例を示し
ている。

加圧ポンプ６は、インピーダンス整合器としてのホーン
７と、このホーン７の一端部に備えた超音波振動子７１
と、他端部に備えたダイヤフラム７２と、このダイヤフ
ラム７２をヘッド開口部に嵌着配備するシリンダバレル
８とから成る。

ホーン７は、ステンレス或いはアルミその他の金属資材
にて円柱状に形成され、この円柱長さの中央部には、外
方へ突出するフランジ片７５を突設し、このフランジ片
７５を介して一方を大径円柱部７３、他方を小径円柱部
７４としている。実施例のホーン７の長さしは、ホーン
の材質の音速をＣとし、振動子７１の共振周波数及び振
動子に印可する交流電圧の周波数をＦとした場合、Ｌ＝
Ｃ／２Ｆに設定しである。そして、この大径円柱部７３
の基端部に超音波振動子７１を取付け、また、小径円柱
部７４の先端部に小径円柱部より大なる面積を有するダ
イヤフラム７２を取付けている。

このホーン７は、前記フランジ片７５を計器・器体の適
所に取付け、ホーン７つまり超音波振動系を固定するこ
とで、振動及び騒音の発生を防止している。

上記超音波振動子７１は、電気システムから交流電源を
得、この電流エネルギを同じ周波数をもった機械的振動
に変換する振動子で１．実施例では圧電型の超音波変換
器を使用している。また、ダイヤフラム７２は薄板状の
金属板で、超音波振動子７１の機械振動を受けて一定振
幅内を往復動する所謂ピストンロンド作用を果たす。

前記シリンダバレル８は、ヘッド８１側を開口した筒体
で、ボトム８２側に吸気口８４及び吐出口８５を開口し
、この吸気口８４及び吐出口８５にそれぞれ逆止弁８６
．８７を配備している。

この逆止弁８６．８７は、所謂ダイヤフラム弁（開閉素
子に可撓性ダイヤフラムを用いた流体バルブ）であって
、実施例ではゴム或いは塩化ビニル等の弾性資材にて所
謂蝶型バルブに形成し、吸気口８４側の弁８６は、吸気
時のみ外気の侵入を許容する一方通行弁であり、吐出口
８５の弁８７は、排気時のみバレル８内空気の排気を許
容する一方通行弁に設定しである。

前記ダイヤフラム７２の外周縁は、このシリンダバレル
８の開ロヘソド部８１に嵌着して固定され、ダイヤフラ
ム７２とバレル８のボトム８２との間には一定容量の空
気室８３を形成している。

このような構成を有するエアポンプによって、例えば電
子血圧計のカフェを加圧する場合には、超音波振動子７
１にこの振動子の共振周波数Ｆの交流電圧を印加する。

この時、振動子７１が電流エネルギと同じ周波数を持っ
た機械振動に変換し、この振動をホーン７を通じてダイ
ヤフラム７２に伝達する。ここでホーン７は、インピー
ダンス整合作用を発揮する。つまり、接続された負荷の
外部インピーダンスが、電源の内部インピーダンス又は
伝送線路の波動インピーダンスと等しいという条件設定
のもとに、電源から負荷に最大のエネルギが与えられ、
反射と歪は最小となるように作用する。

第２図（Ａ）及び第２図（Ｂ）は、超音波振動系が伸縮
を繰返す（図示の矢印方向に伸縮する）ことで縦振動を
反復し、これにより、ダイヤフラム７２が、シリンダバ
レル８内を振幅Ａの範囲で往復動（上下動）し、空気室
８３の空気が吸・排気する状態を示している。つまり、
第２図（Ｂ）に示す超音波振動系の状態で空気室８３は
減圧され、吸気側の弁８６を介して外気が吸気口８４か
ら吸入される。逆に、第２図（Ａ）に示す超音波振動系
の状態で空気室８３が加圧され、空気室８３の空気が圧
縮されて排気側の弁８７を介して排気口８５からカフ圧
に圧送される。

ここにおいて、加圧ホーン６からカフ圧へ送り出される
流体の脈流（周波数）は、振動子７１に印加する電気エ
ネルギ（電気振動）と同じ周波数となる。従って、予め
この印加する電気振動をに音の周波数成分と真値に設定
することで、この脈動は電気フィルタによって容易に除
去し得る。

かくして、急速排気弁１８及び微速排気弁１４を閉成し
た状態で加圧ホーン６を作動させ、カフ圧を直線的に加
圧していく時、カフ加圧途中でＤＩＡが求められ（Ｋ音
センサかに音を検出した時点のカフ圧）、次にに音の消
失が検出された時点でＳＹＳが求められる。このように
、カフ加圧途中で血圧値が測定し得るため、余分な加圧
が解消され且つカフ加圧のための加圧値設定装置も不要
となる。

（へ）発明の効果 この発明では、以上のように、ホーンの一端部に備えた
超音波振動子により他端部に備えたダイヤフラムをシリ
ンダバレル内で往復動させ、バレル内の空気を圧縮して
カフに圧送させることとした。

この発明によれば、ポンプの駆動源に振動及び騒音の少
ない超音波振動系が使用され、この超音波振動系の機械
的振動によりダイヤフラムを往復動させカフを加圧する
。従って、従来のように駆動源にモータを使用するのに
比し、ポンプ自体に騒音や振動が殆どないから、防振・
防音用の機構が不要となり、安価で小型のポンプを提供
し得る。

また、この発明のポンプでは、超音波振動系を駆動源と
したから、ポンプによる空気圧振動の悪影響からカフの
に音センサを保護することができる。従っ″ｃ、に音セ
ンサは、ポンプによる空気振動周波数に妨害されること
なく、明瞭なに音のみを検出できるから、カフ加圧時に
血圧測定を実行できることとなり、従来のように最高血
圧値を大きく越える余分な加圧作業が解消され、測定時
、誤って欝血させる等の虞れが全くない。

しかも、この発明では、カフ加圧時に血圧を測定できる
ようにしたから、電子血圧計に使用する場合、カフを加
圧するための特別な加圧値設定装置を計器に装備させる
必要がなく、安価で迅速且つ精度の高い血圧計が提供で
きる等、発明目的を達成した優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例エアポンプを示す断面図、第２図（Ａ
）及び第２図（Ｂ）は、超音波振動系の作動状態を示し
、第２図（Ａ）は、空気を排気する場合の説明図、第２
図（Ｂ）は、空気を吸気する場合の説明図、第３図は、
実施例エアポンプを使用した電子血圧計の回路構成例を
示すブロック図、第４図は、従来の電子血圧計の回路構
成を示すブロック図、第５図は、従来の電子血圧計に使
用されるエアポンプを示す断面図である。 ６：エアポンプ、　　　　７：ホーン、８ニジリンダバ
レル、　７１：超音波振動子、７２：ダイヤフラム、　
８３：空気室、８４：吸気口、　　　　　８５：吐出口
、８６・８７：逆止弁。 特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社（ほか１
名） 代理人　　　　　弁理士　　中　村　茂　信９ｇ１図 ８６二庄上甘 ｓ　２図（Ａ’） 第　２　図（日）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端部に超音波振動子を備え、他端部にダイヤフ
   ラムを備えたホーンと、このホーンのダイヤフラムをヘ
   ッド開口部へ嵌着配備すると共に、ボトム側にそれぞれ
   逆止弁を備えた吐出口と吸気口とを設けたシリンダバレ
   ルとから成るエアポンプ。