(57)【要約】【課題】  空気を用いるポンプや電磁弁より小型化することが可能な圧力発生手段を用いた血圧計を提供する。【解決手段】  人体の一部に圧力を加える圧力印加部と、前記圧力を発生する圧力発生部と、当該圧力発生部により発生した圧力を前記圧力印加部に伝達する圧力伝達部と、前記人体の一部における脈波を検出する脈波検出部とを有する血圧計において、前記圧力伝達部の内部に液体を満たし、前記圧力発生部による圧力を前記液体を介して前記圧力印加部に伝えるように構成する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の一部に圧力を加える圧力印加部と、前記圧力を発生する圧力発生部と、当該圧力発生部により発生した圧力を前記圧力印加部に伝達する圧力伝達部と、前記人体の一部における脈波を検出する脈波検出部とを有する血圧計であって、
前記圧力伝達部の内部に液体を満たし、前記圧力発生部による圧力を前記液体を介して前記圧力印加部に伝えるように構成されたことを特徴とする血圧計。
【請求項２】
前記圧力発生部は、前記圧力伝達部と接続する前記液体を溜める液溜め部と、当該液溜め部を加圧する加圧手段とを有する請求項１に記載の血圧計。
【請求項３】
前記圧力発生部は、前記圧力伝達部に接続されたシリンジポンプである請求項１に記載の血圧計。
【請求項４】
前記圧力伝達部は中空パイプであり、前記圧力発生部は、前記中空パイプをしごいて圧力を発生させるローラーポンプである請求項１に記載の血圧計。
【請求項５】
前記圧力印加部は、開放された面を有する筐体と、当該開放された面を被うカフ材とを有し、筐体とカフ材に囲まれた空間が前記液体で満たされている請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項６】
前記圧力印加部は、シリンダとピストンからなり、当該ピストンの先端に前記人体の一部に接触して圧力を加える部材を備え、シリンダとピストンの間の空間が前記液体で満たされている請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項７】
前記脈波検出部は、発光素子と受光素子とを有し、発光素子は、人体に照射する光が前記血圧計における不透明な部分に遮られない位置に設置され、受光素子は、人体から反射する光又は人体を透過する光が前記血圧計における不透明な部分に遮られない位置に設置される請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項８】
前記液体は水もしくは油である請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項９】
前記血圧計は耳部の一部を圧迫することにより血圧を測定する耳式血圧計である請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の血圧計。
【請求項１０】
前記耳部の一部は、耳珠、外耳道、又は耳珠周辺の側頭部である請求項９に記載の血圧計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体駆動による押圧力を用いて血圧を測定する血圧計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高齢化が進み、成人の生活習慣病への対応が社会的に大きな課題となっている。特に高血圧に関連する疾患の場合、長期の血圧データの収集が非常に重要である点が認識されている。このような観点から、血圧を始めとした各種の生体情報の測定装置が開発されている。この中で日常の生活や行動の邪魔にならない装着部位として耳を選び、外耳道又は外耳中の他の部位に挿入し、常時装着できる携帯型の患者モニタ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。一般に、血圧計は測定部位を加減圧するカフ、カフに空気を中空パイプを介して送排気するポンプや電磁弁、及び光電センサを備えている。
【特許文献１】特開平９−１２２０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の血圧計では測定部位への加減圧を行うために空気を使っている。空気を使う場合、ポンプや電磁弁をある程度大きくしなければならないため、ポンプや電磁弁を測定部位への加減圧を行う測定部とは別の部分に備えなければならなかった。従って、ポンプや電磁弁を測定部とは別の筐体に収め、筐体から測定部のカフに中空パイプを介して押圧力を伝達する構成をとることになるが、この場合、筐体を手で持ったり胸ポケットに入れて血圧計を使用せざるを得ない。長期の血圧データの収集が重要である点が認識されている状況においては、より簡易に使用できるより小型の血圧計が望まれている。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、空気を用いるポンプや電磁弁より小型化することが可能な圧力発生手段を用いた血圧計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】
【０００５】
上記の課題は、人体の一部に圧力を加える圧力印加部と、前記圧力を発生する圧力発生部と、当該圧力発生部により発生した圧力を前記圧力印加部に伝達する圧力伝達部と、前記人体の一部における脈波を検出する脈波検出部とを有する血圧計であって、前記圧力伝達部の内部に液体を満たし、前記圧力発生部による圧力を前記液体を介して前記圧力印加部に伝えるように構成されたことを特徴とする血圧計により解決できる。
【０００６】
前記圧力発生部は、前記圧力伝達部と接続する前記液体を溜める液溜め部と、当該液溜め部を加圧する加圧手段とを有する構造とすることができる。また、前記圧力発生部は、前記圧力伝達部に接続されたシリンジポンプを用いることもできる。また、前記圧力発生部として、中空パイプをしごいて圧力を発生させるローラーポンプを用いてもよい。
【０００７】
また、前記圧力印加部は、開放された面を有する筐体と、当該開放された面を被うカフ材とを有し、筐体とカフ材に囲まれた空間が前記液体で満たされているように構成できる。また、前記圧力印加部は、シリンダとピストンからなり、当該ピストンの先端に前記人体の一部に接触して圧力を加える部材を備え、シリンダとピストンの間の空間が前記液体で満たされているように構成してもよい。
【０００８】
また、前記脈波検出部は、発光素子と受光素子とを有し、発光素子は、人体に照射する光が前記血圧計における不透明な部分に遮られない位置に設置され、受光素子は、人体から反射する光又は人体を透過する光が前記血圧計における不透明な部分に遮られない位置に設置されることとしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、圧力伝達部の内部に液体を満たし、圧力発生部による圧力を液体を介して圧力印加部に伝えることとしている。液体は非圧縮性流体であるため、小容量の液溜め部分を押すあるいはパイプ部分をしごく等の動作を行うだけで容易に必要なカフ圧力を発生させることができる。従って、圧縮性流体である空気を使用して圧力を発生させる場合に比べて構成を簡易化でき、小型の圧力発生部を実現することが可能となる。結果として、小型の血圧計を実現できる。
【００１０】
また、空気圧を用いる場合に必要であった高速回転のモーターやパルス駆動による電磁弁を用いないことから、騒音を低減できる効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下、本実施の形態における耳式血圧計の基本的な構成を説明し、その後に耳式血圧計におけるカフの加圧に関係する部分について詳細に説明する。
【００１２】
（耳式血圧計の基本的な構成）
まず、本発明の実施の形態の耳式血圧計の説明に関連する耳介の構造と各部の名称について図１に示す耳介の構造図を参照して説明する。
【００１３】
耳介とは、いわゆる耳のことであり、図１に示す耳の全体の総称である。耳介の各部は、耳珠１、対珠２、耳甲介３、対輪４、耳輪５、対輪脚６、耳輪脚７、耳甲介腔８と呼ばれる。本願において、「耳珠の内側」とは、図１における耳珠１の耳甲介腔８の側をいう。「耳珠の外側」とは、図１における耳珠１の耳甲介腔８と反対の側をいう。なお、耳介と外耳道を含む耳のことを外耳という。また、耳介付け根周辺の側頭部のことを外耳の周辺と呼ぶこととし、本明細書及び特許請求の範囲における「耳部」は、外耳及び外耳の周辺を含む部分であるものとする。なお、耳介、外耳道の皮下には枝動脈が存在し、また、耳介付け根周辺の側頭部には、特に、耳珠のあたりで皮膚表層に現れそのまま上方に延びる浅側頭動脈が存在する。これらはいずれも脈波計測（血圧測定）に有用な部分である。
【００１４】
図２に、本実施の形態に係る耳式血圧計の全体図を示す。図２に示すように、この耳式血圧計は、制御部等を備えた本体部１０と血圧測定のためのカフ等を備えた測定部３０とを有し、測定部３０と本体部１０とが一体として構成されている。また、本体部１０には、操作のためのスイッチ類が設けられている。
【００１５】
図３は、耳式血圧計の測定部３０の構成例を示す図である。図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は平面図である。図３（Ａ）に示すように、測定部３０は、第一のアーム３１、第二のアーム３２、カフ３３、３４、支軸３５を有している。また、カフ３３は内部に発光素子と受光素子とからなる光電センサを収容している。また、カフ内及びカフに押し圧力を伝達する中空パイプに液体（水又は油）を満たし、本体部１０で発生した押し圧力を液体を用いてカフに伝達している。
【００１６】
測定部３０には、カフ３３及び３４の各々に対し液体を介して圧力を伝達する中空パイプ、及び光電センサに対して信号送受をする信号線が本体部１０から伸び、本体部１０と測定部３０との接続部分の中を通って支軸３５内に入り、第一のアーム３１及び第二のアーム３２の中を通り、それぞれの他端においてカフと接続されている。
【００１７】
第一のアーム３１、第二のアーム３２の各々の一端は支軸３５に接続されている。また、測定部３０は、例えば第一のアーム３１及び第二のアーム３２の各々が支軸３５に接続される部分、あるいは支軸３５に、第一のアーム３１と第二のアーム３２が互いに対向する他端の間隔を調整する距離可変機構４０を備える。
【００１８】
ここで、距離可変機構４０が角度αを可変にする機構としては、支軸３５と第一のアーム３１の角度をネジにより調整する機構、あるいはフリクションとネジ固定を併用する機構のいずれでもよい。さらに、第一のアーム３１と第二のアーム３２が互いに対向する他端の間隔を調整する機構としては、支軸３５の長さを伸縮させる機構でもよい。また、図３（Ｂ）に示すように、この耳式血圧計は、第一のアーム３１と支軸３５との接続部分に、支軸３５を軸として、第一のアーム３１を水平方向に回転させる回転機構４１を備えている。なお、本実施の形態では、第一のアーム３１及び第二のアーム３２の各々にカフを取り付けた構成をとっているがカフを一方のアームのみに取り付けた構成とすることもできる。
図４に本体部１０の機能構成を示す。本体部１０は、カフ内を加減圧するための加減圧部１１、及びカフ内圧力を検出する圧力検出部１３、発光素子を駆動する発光回路１４、発光素子の動脈照射によって得られる脈波信号を検出する脈波回路１５、及びこれらを制御する制御部１６、表示部１７、記憶部１８、タイマー１９、充電式電池２０を有している。これらが図２に示した筺体内に高密度に実装されて、耳介の後ろに装着できる程度の大きさとなっている。なお、制御部１６はＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）として実現することが可能である。
【００１９】
図５に、本実施の形態の耳式血圧計を耳に装着した例を示す。図５に示すように、測定部３０は耳珠１に両側から接するように装着され、第一のアーム３１の備えるカフ３３が耳珠１の外側、第二のアーム３２の備えるカフ３４が耳珠１の内側に接して装着される。第二のアーム３２の一部及びカフ３４は耳珠１の内側にあるので破線で示している。
【００２０】
なお、カフ３４を耳珠１の内側に接して装着した場合、第二のアーム３２と耳甲介３との間の空間をほぼ埋める形状のスポンジ材等を第２のアーム３２の裏側に一体的に設けてもよい。これにより、カフ部が耳珠表面に接すると同時にスポンジ材が耳甲介３に収まるように接して多点支持され測定部３０全体が耳に安定して装着される。 
図６はカフ及びその周辺を拡大して示した図である。図６に示すように、カフ３３が耳珠１に接する面に発光素子６１と受光素子６２が設置され、発光素子６１の発光する光を耳珠１に入射させた入射光が耳珠１内の血管あるいは血管の中の血球により散乱され、散乱光が受光素子６２で受光される。ここで、受光素子６２は、発光素子６１から耳珠１へ入射した入射光が耳珠１内で散乱された散乱光を受光する位置に設置される。なお、受光素子６２及び発光素子６１の設置位置は図６に示したものに限られるわけではない。例えば、発光素子６１と受光素子６２を別個のカフに設け、発光素子６１からの光を耳珠１に透過させた後に受光素子６２に入射させる構成としてもよい。
【００２１】
また、各カフは、耳部と接触し、液体の圧力によって耳部に押圧力を加えるカフ材（伸縮性でも非伸縮性でもよい）と、カフ材を固定する筐体を有している。また、カフ３３、３４は中空パイプに接続され、中空パイプが一端の加減圧部１１により液体に圧力が加えられ、結果としてカフ３３、３４が耳珠１に圧力を加える。
【００２２】
上記のような発光・受光素子ペアによって、心臓の拡張・収縮に連動して生じる血管振動による波形、いわゆる脈波を検出することが出来る。そして、脈波を検出する過程において、カフ３３、３４により耳珠１を圧迫し、血管の血流を停止させた状態から、カフの圧力を徐々に低下させ、この圧力の低下の過程において、血管の脈動に対応する脈波を脈波信号として測定すれば、この脈波信号から血圧を測定することができる。
【００２３】
また、この耳式血圧計では、光電センサを圧電センサに替えて耳珠に圧電センサを押し付け脈波信号を検出する圧脈波方式とすることが出来る。また光電センサに替えて小型のマイクロホンを採用することによりコロトコフ方式とすることも出来る。更に、カフの振動から脈波を検出する振動センサを用いてもよい。
【００２４】
また、本実施の形態における耳式血圧計としては、上記のようなアームで耳介の一部を挟むことにより血圧を測定する耳式血圧計の他、図７に示すような外耳道に測定部を挿入する耳式血圧計でもよい。このタイプの耳式血圧計は、図７に示すセンシング部７０にカフと光電センサ等を備える。そして、図８に示すように、本体部と測定部とが一体として構成される。図８の構成もこれまでに説明した構成と同様に、本体部内に加減圧部等が収容され、加減圧部から液体を介してカフに圧力が伝達される。なお、アームで耳介の一部を挟むことにより血圧を測定する耳式血圧計、外耳道に測定部を挿入する耳式血圧計において、本体部と測定部とを分離し、本体部を別筐体とし、本体部と測定部とを中空パイプ及びケーブルで接続した構成とすることもできる。
【００２５】
（加減圧部及びカフの構成について）
次に、加減圧部及びカフにより、カフから耳部への押圧力を発生させる機構についてより詳細に説明する。
【００２６】
図９にその構成例を示す。図９に示すように、中空パイプ８１の一端に液溜め部８０が接続される。また、前述したように、中空パイプ８１の他の一端に接続されるカフは、支持体となる筐体８２に伸縮性あるいは非伸縮性の材料からなる袋状のカフ材８３を取り付けて構成されている。これら液溜め部８０、中空パイプ８１、カフからなる空間の内部に液体が満たされ、液溜め部８０を加圧手段（アクチュエータ８４）を用いて圧迫することにより液体をカフ内に注入することでカフ圧を発生させる。液溜め部８０としては、アクチュエータ８４からの押圧力を受けて容易に変形する部材を用いることができる。アクチュエータ８４としては、制御部１６の制御に基づき液溜め部８０を押す（又は引く）作用を持ち、本体部１０内に他の部品と共に収容できる大きさのものであればどのようなものを用いてもよいが、例えばサーボモータを用いたものを使用できる。図９に示す構成では、アクチュエータ８４と液溜め部８０とで加減圧部１１を構成している。
【００２７】
カフが耳部に加える圧力の制御は、例えば、圧力検出部１３が液溜め部８０の押圧力もしくは液体の圧力を検出し、検出された圧力に基づき、制御部１６がアクチュエータ８４の移動量を制御することにより行うことが可能である。
【００２８】
図１０に他の構成例を示す。図１０に示す構成は、加減圧部１１としてシリンジポンプ８６を用いたものである。図１０に示すように、シリンジポンプ８６は、シリンジ８７（注射器）と、シリンジ８７のプランジャ８８（ピストン）を移動させる加圧手段（アクチュエータ８９）からなるものである。この場合も図９に示した構成と同様に、検出された圧力に基づき、制御部１６がアクチュエータ８９の移動量、すなわちプランジャの移動量を制御する。
【００２９】
図１１に示す構成は、加減圧部１１としてローラーポンプ９０を使用したものである。ローラーポンプは、一般には医療用機器（人工心肺装置等）に用いられており、チューブを外側からローラーによってしごいて液体を送り出すものである。図１１の構成では、中空パイプの一部にローラー９１を接触させ、ローラー９１の回転により液体を移動させてカフ圧を制御する。図１１におけるローラー９１及びローラーの駆動部分（図示しない）が加減圧部１１を構成している。図１１に示す構成でも、圧力検出部１３が液溜め部の圧力もしくは液体の圧力を検出し、検出された圧力に基づき、制御部１６がローラー９１の駆動部分を制御することによりカフ圧を制御する。
【００３０】
液体は非圧縮性流体であるため、上記のように小容量の液溜め部分を押す（あるいはパイプ部分をしごく）だけで容易に必要なカフ圧力を発生させることができる。従って、圧縮性流体である空気を使用して圧力を発生させる場合に比べて構成を簡易化でき、小型の加減圧部１１を実現することが可能となる。結果として、本体部１０と測定部３０とが一体化した小型の血圧計を実現できる。
【００３１】
また、空気圧を用いる場合に必要であった高速回転のモーターやパルス駆動による電磁弁を用いないことから、騒音を低減できる効果もある。
【００３２】
（カフの他の構成）
これまでの説明においてカフについては筐体とカフ材からなるものについて説明したが、この構成に替えて図１２に示すような構成とすることもできる。図１２に示す構成は、中空パイプ１００の終端に接続されるカフ１０１を油圧シリンダ状の構造とし、液溜め部１０２の加圧状況に対応してピストン１０３が移動し、耳部を加圧する構成となっている。
【００３３】
この構成の場合でも、圧力を発生させる機構としては、図９〜図１１で説明したいずれの構成を使用してもよい。また、圧力制御も図９〜図１１で説明した方法と同様に行うことが可能である。
【００３４】
（受光素子、発光素子の配置について）
さて、上記の各構成において使用する液体は水のように透明なものの他、不透明の油等でもよい。ただし、不透明の液体を用いる場合、発光素子から出る光及び受光素子が受ける光が不透明液体に遮られないように発光素子、受光素子を配置する必要がある。また、液体が透明であってもカフ材が不透明である場合にも同様の制限がある。このような観点から受光素子、発光素子の配置の例について説明する。
【００３５】
図１３は、カフ内に満たす液体として透明な液体を用いた場合における発光素子及び受光素子（まとめて受発光素子と呼ぶ）の配置例を示す図である。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、カフ材が透明であれば、発光素子及び受光素子の位置はカフ筐体の底面、カフ材の内外表面のいずれでも構わない。液体が透明であってもカフ材が不透明である場合は、発光素子及び受光素子は図１３（ｃ）に示すようにカフ材の外側の表面に配置する。
【００３６】
図１４は、カフ内に満たす液体として不透明な液体を用いた場合における発光素子及び受光素子の配置例を示す図である。この場合、カフ材が透明であれば、図１４（ａ）に示すように発光素子及び受光素子をカフ材の内側表面に配置してもよいし、もちろん図１４（ｂ）に示すようにカフ材の外側表面に配置してもよい。カフ材が不透明である場合は、図１４（ｂ）に示すように発光素子及び受光素子をカフ材の外側表面に配置する。
【００３７】
また、図１５に示すようなシリンダ−ピストン状のカフの場合、ピストン部分１０３は不透明な材質を用いることから、発光素子及び受光素子は図１５に示すように耳部と接触する部分の外側表面に配置する。
【００３８】
なお、上記の組み合わせ例は、発光素子からの光が生体で反射した後に受光素子に入射する場合のものであるが、発光素子と受光素子を別個のカフに設け、発光素子からの光を生体を透過させたのちに受光素子に入射させる場合についても同様の考え方を適用できる。
【００３９】
実施の形態では耳式血圧計を例にとって説明したが、本発明は耳式血圧計に限らず適用可能である。また、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】耳介の構造図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る耳式血圧計の全体図である。
【図３】測定部３０の構成例を示す図である。
【図４】本体部１０の機能構成を示す図である。
【図５】耳式血圧計を耳に装着した様子を示す図である。
【図６】カフとその周辺の拡大図である。
【図７】外耳道に挿入するタイプの耳式血圧計の例を示す図である。
【図８】図７の耳式血圧計において本体部と測定部とを一体にして構成した例を示す図である。
【図９】液溜め部を押すことにより押圧力を発生させる機構を示す図である。
【図１０】シリンジポンプを用いて押圧力を発生させる機構を示す図である。
【図１１】ローラーポンプを用いて押圧力を発生させる機構を示す図である。
【図１２】カフ部分に油圧シリンダ状の構造を用いた例を示す図である。
【図１３】カフ内に満たす液体として透明な液体を用いた場合における受発光素子の配置例を示す図である。
【図１４】カフ内に満たす液体として不透明な液体を用いた場合における受発光素子の配置例を示す図である。
【図１５】油圧シリンダ状の構造を用いた場合の受発光素子の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  耳珠、２  対珠、３  耳甲介、４  対輪、５  耳輪、6  対輪脚、７  耳輪脚、８  耳甲介腔
１０  本体部、１１  加減圧部、１３  圧力検出部、１４  発光回路、１５  脈波回路、１６  制御部、１９  タイマー、１８  記憶部、１７  表示部、２０  充電池
３０  測定部、３１  第一のアーム、３２  第二のアーム、３５  支軸、４０  距離可変機構、３３  カフ、３４  カフ、４１  回転機構、７０  センシング部
８０  液溜め部、８１  中空パイプ、８２  筐体、８３  カフ材、８４  アクチュエータ、８６  シリンジポンプ、８７、シリンジ、８８  プランジャ、８９  アクチュエータ、９０  ローラーポンプ、９１  ローラー、１００  中空パイプ、１０１  カフ、１０２  液溜め部、１０３  ピストン
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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