(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管を振動させるための励振器と、血管を伝搬した振動を検出する振動センサと、振動センサからの電気信号を解析するプロセッサとを備え、振動の伝搬速度を計測することで人体の血圧を連続的かつ非観血的に測定する装置において、血管を振動させるための励振器が人体手首の橈骨末端部と励振器の振動面とにより橈骨動脈を挟むように配置され、振動センサが前記励振器より心臓側の橈骨動脈上部の皮膚に配置され、前記励振器の振動面および振動センサのセンサ面が粘着材により人体皮膚に取り付けられることを特徴とする連続式血圧計。
【請求項２】
前記励振器が、金属板と圧電セラミックスから構成されるモノモルフ振動子であることを特徴とする請求項１記載の連続式血圧計。
【請求項３】
前記振動センサが、長方形もしくは楕円形でその長軸は直下の橈骨動脈直径の２倍以上の長さで、長軸が橈骨動脈と直交するように配置されることを特徴とする請求項１記載の連続式血圧計。
【請求項４】
前記励振器および振動センサを人体皮膚に取り付けるための粘着剤が両面テープであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の連続式血圧計。
【請求項５】
前記両面テープに幅細のスリットを設けたことを特徴とする請求項４記載の連続式血圧計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用器具の分野において、生体内血管に微弱な振動を与え、血管内を伝搬した振動を検出し、解析することで血圧を連続的に測定する連続式血圧計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の連続式血圧計では、例えば特表平９−５０６０２４号公報に示すように、非侵襲で血圧をリアルタイムに計測する方法が提案されている。この方法は、血圧の変化に応じて血管の弾性が変化することを利用し、血管を伝搬する振動の速度を検出することで血管の弾性を算出し、その血管の弾性値から血圧を推定するものである。
【０００３】
以下、この血圧計測方法について説明する。まず、被検体の体表から血管を振動させ、血管上を伝搬した振動を検出する。検出した振動をディジタル信号に変換した後、フィルタリング処理、位相検波処理を行い、血圧変動による位相変化を算出し振動伝搬速度の変化を得る。振動伝搬速度変化は、血管の弾性の変化を表し、血管の弾性の変化は、血圧の変化すなわち動圧を表す。この変化を同一被検体に別に設置した校正用のカフ式血圧計による最高血圧および最低血圧の測定値で校正することにより、生体内の血圧を非侵襲でリアルタイムに計測する。この方式において精度の高い血圧検出を行うには、生体内の血管に効率良く振動を伝え、血管を伝搬した振動を感度良く検出することが重要である。
【０００４】
また、上記特表平９−５０６０２４号公報では、生体内に振動を伝える励振器およびその装着方法として、図７に示す方法を公開している。図７は前腕に取り付けた励振器の断面とそれに接続された構成要素を示している。励振器１０１は空気管１０２を介してコンプレッサ１０３および電気−圧力変換器１０４に接続された膨張可能な袋で、止め具１０５により橈骨動脈１０６を被うように固定される。コンプレッサ１０３は、励振器１０１が橈骨動脈１０６を十分圧迫できる一定圧力を発生し、電気−圧力変換器１０４は、図示しないプロセッサからの電気信号を空気圧に変換し、励振器１０１を介し橈骨動脈１０６を振動させる。
【０００５】
また、上記特表平９−５０６０２４号公報では、血管を伝搬した振動を検出する振動センサおよびその装着方法として、図８に示す方法を公開している。図８は手首に取り付けられた振動センサの断面を示している。振動センサ１０７は、止め具１０８により橈骨動脈１０６近くに固定される。止め具１０８にはノイズを減らすためのバッフル１０９も含まれている。バッフル１０９は、センサ１０７を橈骨動脈に圧接させるための空気袋である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の励振器では、空気圧により血管を振動させる方式であるため、圧搾空気を作るためのコンプレッサ、圧搾空気を振動させる変換器および腕と空気袋を圧接するための止め具といった多くの構成要素が必要となる。また、圧搾空気を振動させる電気−変換器は、大きな圧力変動を圧力変動としては高い周波数で発生させなければならず、例えばボイスコイル式の変換器を用いた場合、数ワット以上の電力を必要とし、消費電力も大きい。また長時間連続で動作させるには、放熱器等による過熱を抑える機構をも導入する必要があり、装置容積も大きなものとなってしまう。また、腕を止め具で絞める必要が有るので、被験者に不快感を与えてしまう。
【０００７】
また、上記従来例の振動センサでは、常に一定の圧力で振動センサを腕に押し付けるためのバッフルと締め具が必要である。腕とセンサを止め具で押さえ付けているため、被験者が腕を動かした場合、センサが血管を押し付けて血管を変形させてしまう場合があり、測定する振動の伝搬経路を大きく歪めることとなり、安定した血圧波形を得ることが困難である。また、前記励振器と同様に腕を止め具で絞める必要が有るので、被験者に不快感を与えてしまう。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、患者に不快感を与えず、効率よく振動を体内に伝え、安定して伝搬した振動を検出可能な連続式血圧計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、励振器を励振器と手首橈骨下端の隆起とで橈骨動脈５を挟むように配置し、振動センサを励振器よりも心臓側に配置し、励振器および振動センサの振動面を粘着材によって人体に接触させるようにしたものである。これにより、患者に不快感を与えず、効率よく振動を体内に伝え、安定して伝搬した振動を検出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、血管を振動させるための励振器が人体手首の橈骨末端部と励振器の振動面とにより橈骨動脈を挟むように配置され、振動センサが前記励振器より心臓側の橈骨動脈上部の皮膚に配置され、前記励振器の振動面および振動センサのセンサ面が粘着材により人体皮膚に取り付けられることを特徴とするものであり、橈骨動脈の背面が橈骨下端の隆起により支えられるため、励振器の振動が効率よく橈骨動脈に伝えられる。また、粘着剤により励振器および振動センサの振動面が皮膚に接着されることにより、さらに効率良く振動の伝搬、検出を行うことができる。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記励振器が金属板と圧電セラミックスから構成されるモノモルフ振動子としたものである。これにより、軽量・小型で消費電力の小さい励振器を実現できる。
【００１２】
また請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記振動センサが、長方形もしくは楕円形でその長軸は直下の橈骨動脈直径の２倍以上の長さで、長軸が橈骨動脈と直交するように配置されるようにしたものである。これにより、センサの長軸方向の両端は皮膚上で固定され、橈骨動脈の上に位置するセンサ中心部のみが橈骨動脈の振動を受けてたわむため、橈骨動脈のわずかな振動でも感度良く検出可能となる。
【００１３】
また請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記励振器および振動センサを人体皮膚に取り付けるための粘着剤を両面テープとしたものである。これにより、励振器および振動センサの振動面に薄く均一な粘着剤を構成することが可能である。
【００１４】
また請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記両面テープに幅細のスリットを設けたものである。これにより、励振器および振動センサの接着部の通気性が確保でき、長時間センサを装着した場合でもむれおよび発汗による励振器およびセンサの剥離を防ぐことができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る血圧計の励振器および振動センサを生体前腕に取り付けた様子を示している。励振器１は、手首の橈骨動脈上に、また振動センサ２は、同じ橈骨動脈上の心臓側に粘着されている。これらの取り付け位置および方法をより詳細に説明するために、直線ｌ（Ｌの小文字）を通る平面での断面図を図２に示す。
【００１６】
図２において、励振器１および振動センサ２は、それぞれ両面テープ３，４により橈骨動脈５の真上の皮膚６に接着されている。両面テープ３，４は橈骨動脈５より硬い材質で構成される。橈骨下端には橈骨下端隆起７が存在し、皮膚６の真下に橈骨動脈５が存在する。励振器１は、橈骨動脈５を橈骨下端隆起７で挟む位置に接着される。なお、励振器１と振動センサ２の距離は２〜１０ｃｍ程度が最適で、これより小さいと振動の伝搬経路が短いため、振動伝搬速度が正確に求められず、これより長いと振動の減衰が大きいため振動センサ２において十分な振幅の振動が検出不能となる。
【００１７】
励振器１の構成についてより詳細に図３を用いて説明する。図３は皮膚に取り付けられた励振器１の断面を詳細に示したものである。直径約２０ｍｍの円形の金属板１０に同じく円形の圧電セラミックス１１が着けられ、図示しない電極が金属板１０と圧電セラミックス１１にそれぞれ設けられており、モノモルフ型振動板を構成している。金属板１０のもう一方の面にはシリコンゴム１２が接着され、それらはケース１３に覆われている。シリコンゴム１２の外面は励振器振動面８であり、両面テープ３により皮膚６に粘着されている。なお、上記の構成の励振器１は、１００〜３０００Ｈｚの周波数の振動を橈骨動脈に与えることに適したものとなっている。
【００１８】
振動センサ２の構成についてより詳細に図４を用いて説明する。図１で示したように、本実施の形態では振動センサ２は長方形をしており、長軸が橈骨動脈５と垂直に交わるように配置されている。直線ｍを通る平面での断層図を図４に示す。これは振動センサ２の長軸方向の断面図である。橈骨動脈５上の皮膚に振動センサ２が両面テープ４により粘着されている。本実施の形態では、振動センサ２の長軸は直下の橈骨動脈５の４倍程度の長さとなっている。振動センサ２は橈骨動脈５との位置関係から３つの領域に分けることができ、それらは、橈骨動脈上の領域ｂとそれの両側の領域ａ、ｃである。領域ｂは橈骨動脈５の真上に位置し、橈骨動脈５の振動に合わせて振動する。一方、領域ａ、ｃは橈骨動脈５から離れた位置にあるため、橈骨動脈の振動は受けずに皮膚に固定されている。よって、振動センサ２は長軸方向に大きなたわみを生じ、それにより振動センサ２で大きな電圧を発生させることができる。振動センサ２としては、励振器１の構成で説明したモノモルフ型振動板や、圧電高分子材料などが適している。
【００１９】
次に、励振器１の配置による効果について説明する。励振器振動面８は励振波形により、上下に変形する。励振器振動面８の振動による変形は両面テープ３を介して橈骨動脈５に伝えられる。橈骨動脈５は背面を硬い橈骨下端隆起７により支えられているので、励振器振動面８から発せられた変形エネルギは、すべて橈骨動脈５の変形に使用される。よって、効率良く振動エネルギを橈骨動脈５に伝達することが可能となる。
【００２０】
次に、両面テープ３による効果について説明する。前述の様に励振器振動面８は上下に変形する。下への変形は皮膚を圧縮することで伝達されるが、上への変形は両面テープの粘着力により伝達される。これにより励振器１を皮膚に加圧することなく、効率良く振動を橈骨動脈５に伝えることができる。両面テープ４の効果についても同様であり、振動センサ２を皮膚に加圧することなく、効率良く橈骨動脈５の振動を振動センサ２に伝達することができる。さらに、締め具等でセンサを血管に押し付ける必要がないので、被験者が腕を動かしても血管を変形させることがなく、安定した血圧波形を得ることができる。
【００２１】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、励振器１は、従来の励振器に比べ、その構成がはるかに単純で、軽量、小型であるという利点を有する。また消費電力も小さく、励振器の駆動回路も含めた装置全体での小型化が可能である。さらに、実効電圧１０Ｖ程度の正弦波を励振器１に与えることで、十分な振動を直下の橈骨動脈５に加えることができ、振動センサ２では、橈骨動脈５を伝搬した振動を十分な感度で検出が可能となる。さらに、締め具等でセンサを血管に押し付けるものではないので、被験者が腕を動かしても血管を変形させることがなく、被験者が腕を動かしても安定した血圧波形を得ることができる。
【００２２】
また本実施の形態１によれば、シリコンゴム１２により皮膚に接触する面を柔らかい材質にすることにより、皮膚との密着度を上げ、金属板１０の振動を効率良く皮膚１５に伝達することができる。また、シリコンゴム１２は絶縁材の役割も果たしている。
【００２３】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２に係る両面テープの構成を示しており、両面テープを貼り付けた励振器を底面から見た図である。励振器１の底面に貼り付けた両面テープ２０に幅細のスリットを設けた構造となっている。この励振器１を腕に取り付けた場合の断面図を図６に示す。励振器１が両面テープ２０により皮膚６に粘着されている。両面テープ２０にはスリット２１が設けてあり、これが気道の役割を果たし、皮膚からの発汗を外気に放出することを可能とする。上記説明では励振器１を取り付けるための両面テープについて説明したが、振動センサ２を取り付けるための両面テープについても全く同様の構成を施すことができる。
【００２４】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る両面テープによれば、励振器１および振動センサ２を長時間腕に粘着させ、血圧を計測した場合でも、粘着部の発汗によるむれ、剥離を防ぐことができ、長時間の血圧測定が可能となる。
【００２５】
なお、本実施の形態２では、スリット２１は一方向のものを説明したが、スリットの形状は縦横方向に交わったものなど任意の形状とすることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば橈骨と励振器で橈骨動脈を挟むように励振器を配置し、励振器および振動センサの振動面を粘着剤で皮膚に粘着させるようにしたので、振動を効率良く橈骨動脈に与え、橈骨動脈を伝搬した振動を感度良く検出できる。また、励振器を駆動するための駆動回路も小さくすることが可能で、小型、軽量の連続式血圧系を実現可能とする。さらに、締め具等でセンサを血管に押し付けるものではないので、被験者が腕を動かしても血管を変形させることがなく、被験者が腕を動かしても安定した血圧波形を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る血圧計の励振器、振動センサの取り付け方法を示す模式図
【図２】実施の形態１に係る血圧計の励振器、振動センサの取り付け方法を示す断面図
【図３】実施の形態１に係る血圧計の励振器の構成を説明する断面図
【図４】実施の形態１に係る血圧計の振動センサの構成を説明する断面図
【図５】本発明の実施の形態２に係る血圧計の励振器に取り付ける両面テープ形状を示す正面図
【図６】実施の形態２に係る血圧計の励振器と両面テープの構成を説明する断面図
【図７】従来の血圧計の励振器の構成と取り付け方法を示す断面図
【図８】従来の血圧計の振動センサの構成と取り付け方法を示す断面図
【符号の説明】
１    励振器
２    振動センサ
３    両面テープ
４    両面テープ
５    橈骨動脈
６    皮膚
７    橈骨下端の隆起
８  励振器振動面
【図１】
0003626010.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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