JPH0545286Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、脈波の大きさに基づいて血圧を決定
する血圧モニタ装置などにおいて、脈波検出装置
を生体に押圧する押圧力制御装置に関するもので
ある。

従来の技術 押圧面に複数の圧力検出素子が配列された脈波
センサと、この脈波センサの押圧面を生体の動脈
上に押圧する押圧手段とを備え、動脈の一部が平
坦となるまで押圧したときに上記圧力検出素子か
ら得られる脈波信号から血圧値を逐次決定する形
式の血圧モニタ装置が知られている。たとえば、
米国特許第3123068号、第3219035号、第4423738
号の記載された装置がそれである。

上記の血圧モニタ装置においては、脈波センサ
が生体に押圧されたときには少なくとも１つの圧
力検出素子が動脈上に位置するように配設されて
おり、血圧決定のために複数の圧力検出素子から
出力される信号のいずれかが選択される。米国特
許第4269193号に記載されている選択方法はその
一例である。

考案が解決すべき課題 上記のような従来の血圧モニタ装置における１
つの問題は、動脈壁の一部が平坦となる状態まで
動脈センサを生体に押圧し且つその状態を維持す
るようにするための適当な圧力源がないことであ
る。すなわち、比較的高速回転にて駆動されるダ
イヤフラムポンプなどのような従来のポンプを圧
力源とし、それから圧送される空圧によつて作動
するダイヤフラムなどの押圧手段により脈波セン
サを生体に押圧する場合には、圧力検出素子によ
る圧力検出に影響するような圧力変化、すなわち
脈動が発生する場合がある。また、上記従来のポ
ンプでは、動脈壁の一部を平坦に維持するための
微妙な調圧を行うために脈動を除去するためのタ
ンクや高精度の調圧弁を用いる必要があり、装置
が複雑となる欠点があつた。

本考案は、以上の事情を背景として為されたも
のであり、その目的とするところは、脈波検出に
影響するような圧力変動がなく、しかも微妙な調
圧が簡単にできる脈波検出装置用押圧力制御装置
を提供することにある。

課題を解決するための手段 本考案は以上の事情を背景として為されたもの
であり、その要旨とするところは、圧力検出素子
を押圧手段によつて所定の圧力で押圧することに
より生体内の動脈から発生する圧脈波を検出する
脈波検出装置において、前記押圧手段に圧力流体
を圧送することにより押圧手段の押圧力を制御す
る押圧力制御装置であつて、(a)駆動モータと、こ
の駆動モータの回転に伴つて往復駆動されるピス
トンとを備え、そのピストンの往復運動に伴つて
交互に圧縮される第１圧縮室および第２圧縮室と
を備えた電動ポンプと、(b)前記ピストンの死点付
近において、前記第１圧縮室および第２圧縮室の
一方を大気と連通させ且つ他方を前記押圧手段に
連通させる第１切換状態と、それら第１圧縮室お
よび第２圧縮室の他方を大気と連通させ且つ一方
を押圧手段に連通させる第２切換状態とに交互に
切換る切換手段とを、含むことにある。

作用および考案の効果 このようにすれば、第１圧縮室および第２圧縮
室の一方および他方から吐出され或いは一方およ
び他方へ吸入される流量が極めて少ないピストン
の死点付近において、切換手段が切り換えられる
ので、圧力検出素子による圧力検出に影響するよ
うな圧力変動が解消される。また、駆動モータの
回転角度量を制御することにより、押圧手段の押
圧力が制御されるので、動脈壁の一部を平坦に維
持するための微妙な調圧が簡単に可能となるので
ある。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図において、連続血圧モニタ用トランスジ
ユーサ１０は、腕時計のようにバンド１１を用い
て被測定者の手首の橈骨動脈１５上に装着され
る。そのトランスジユーサ１０に接続されたケー
ブル１２には、後述の脈波センサ１４を生体に押
圧する際に圧力空気を後述のダイヤフラム室３８
へ供給するための空気管１２ａと、トランスジユ
ーサ１０からの出力信号を搬送する電線１２ｂと
が含まれている。

連続血圧モニタ用脈波検出装置にとつて、皮膚
下の橈骨動脈１５の壁の一部を平坦に押す状態に
維持することが重要である。平坦に押された部分
では、動脈壁の張力の壁に垂直な成分が無視でき
るほど小さくなり、その平坦な部分の外圧は血管
内の内圧と近似するからである。このような動脈
壁の一部を平坦とする状態は骨の上を走り且つ皮
膚から浅い場所に位置する動脈に対して実現され
易く、血圧測定のための脈波検出は、そのような
場所、たとえば橈骨１６上を走る橈骨動脈１５上
において好適に行われ得る。

第２ａ図および第２ｂ図は、橈骨動脈１５の壁
に表れる張力およびその方向をそれぞれ示してい
る。各図の右側部分には、部分壁における力の方
向成分の平衡図が示されている。第２ａ図におい
て、骨１６上に位置する橈骨動脈１５に対して脈
波センサ１４から押圧力F_R（すなわち、脈波セン
サ１４の検出圧力）が付与されている状態が示さ
れており、その押圧力F_Rは橈骨動脈１５内の圧
力（外向きの力）F_BPおよび壁の張力F_Wと平衡す
る。その壁の張力F_Wの方向は上記押圧力F_Rに直
角な線に対して角度φだけ傾斜しているので、皮
下組織を通して脈波センサ１４へ伝達される橈骨
動脈１５内の圧力F_BPを減少させるように作用す
る。次式(1)は、この状態での検出圧力F_Rを示し
ている。

F_R＝F_SP−2F_Wsinφ ・・・(1) 橈骨動脈１５の壁の一部が平坦に押圧された状
態では、第２ｂ図に示すように、壁の張力F_Wは、
平坦部の壁面と平行、すなわち押圧力F_Rに対し
て直角な方向であるので、図の右側部分に示すよ
うに、張力F_Wの方向成分は零となり、検出圧力
F_Rと撓骨動脈１５内の圧力F_BPとが等しくなる。

本血圧モニタ装置のよう測定形式において重要
なことは、動脈壁の平坦部上に位置する圧力検出
素子１４ａにより測定を実行することである。こ
のため、本実施例では、橈骨動脈１５の壁の一部
において少なくとも１個の圧力検出素子１４ａの
寸法よりも大きい平坦部が形成されるように押圧
制御され、その平坦部に位置して正確な血圧値を
検出できる感圧素子が選択されるようになつてい
る。圧力検出素子１４ａの選択制御に関しては本
発明とは直接的に関連しないので、説明を省略す
る。本実施例において、第２ｂ図の符号１７は、
血圧測定に最適な測定領域を示している。

第３ａ図および第３ｂ図は、前記トランスジユ
ーサ１０の上面および下面をそれぞれ詳しく示し
ている。また、第４ａ図および第４ｂ図は、上記
トランスジユーサ１０の側面断面であつて、非押
圧状態および押圧状態を示している。トランスジ
ユーサ１０のハウジング２０内には、互いに噛み
合うギヤ２９ａおよび２９ｂを駆動する位置決め
モータ２７、ベルト１１を案内するローラ３０
ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂなどが収容されてお
り、トランスジユーサ１０はベルト１１に沿つて
位置決めモータ２７により駆動されて、脈波セン
サ１４が動脈上に位置決めされるようになつてい
る。第３ａ図には、各要素の機能を説明するため
にそれらの配置だけが示されている。

押圧部材２２は、ダイヤフラム３４により支持
される一方、半導体基板から構成され且つ複数の
圧力検出素子１４ａが配列された脈波センサ１４
が取り付けられるセンサ取付部材２４を備えてい
る。ケーブル１２には電線１２ｂおよび空気管１
２ｂが収容されており、ケーブル１２の一端はハ
ウジング２０内の端子室２６内に挿し入れられ
て、ケーブル１２内の電線１２ｂは端子に接続さ
れているが、空気管１２ａは上記端子室２６を通
過してダイヤフラム室３８に接続されている。

第４ａ図は第３ｂ図の４ａ−４ａ視断面図であ
り、図において被測定者の橈骨動脈１５上に装着
されたトランスジユーサ１０が示されている。位
置決めモータ２７は、モータハウジング２８内に
収容されており、各ローラ３０ａ，３０ｂ，３２
ａ，３２ｂに案内されているベルト１１を駆動す
ることによりトランスジユーサ１０を所定の場所
に位置決めする。押圧部材２２内には、脈波セン
サ１４のための配線および回路が設けられてい
る。この押圧部材２２は、プレート３６との間に
ダイヤフラム３４を挟むことによりダイヤブラム
３４の中央部に固定されている。ダイヤブラム３
４の外周部はシール部材３４′を介してモータハ
ウジング２８に固定されており、これにより気密
なダイヤフラム室３８が形成されている。このた
め、圧力空気が空気管１２ａを通してダイヤフラ
ム室３８へ導入されると、押圧部材２２が橈骨動
脈１５に向かつて駆動されるので、第４ｂ図に示
す押圧状態となる。上記ダイヤフラム室３８へ導
入される圧力は、前述の第２ｂ図に示すように、
橈骨動脈１５の壁の一部に平坦部が形成されるよ
うに調節されるのである。本実施例では、上記押
圧部材２２、ダイヤブラム３４、ダイヤフラム室
３８などが、脈波センサ１４を橈骨動脈１５へ向
かつて押圧する押圧手段として機能している。

以下、ダイヤフラム室３８へ導入される圧力を
供給する押圧力制御装置について説明する。

第５図は、上記押圧力制御装置の構成を示すブ
ロツク線図である。図において、電動ポンプ５０
には、カム板５４が固定された回転軸５３を有す
る駆動モータ５２と、シリンダボア内の両端部に
おいて第１圧縮室６８および第２圧縮室７０を形
成する第１ダイヤフラム７２および第２ダイヤフ
ラム７４と、シリンダボア内に嵌め入れられて第
１ダイヤフラム７２および第２ダイヤフラム７４
に支持されたピストン５８と、そのピストン５８
およびカム板５４間に形成されたクランクアーム
５６とが設けられており、駆動モータ５２の回転
に伴つてピストン５８が往復駆動されることによ
り第１圧縮室６８および第２圧縮室７０が交互に
圧縮されるようになつている。上記カム板５４に
は、四方切換弁６６のスプール軸６４の一端に連
結され且つスプリング６５により付勢されたロー
ラ６２が係合させられており、カム板５４の回転
角度に同期して四方切換弁６６が切り換えられる
ようになつている。この四方切換弁６６と第１圧
縮室６８および第２圧縮室７０との間は管路７６
および７８によりそれぞれ連結されており、ま
た、四方切換弁６６と前記ダイヤフラム室３８お
よび圧力センサ９２との間は管路８０により連結
されている。大気を導入するための管路８２は四
方切換弁６６の大気吸入ポートに接続されてい
る。

上記四方切換弁６６は、カム板５４の回転角度
が0°乃至180°である期間、すなわち四方切換弁６
６のスプール軸６４が押し込まれた期間では、管
路７６を管路８０と連通させ且つ管路７８を管路
８２と連通させる。第５図はこの期間を示してい
る。しかし、カム板５４の回転角度が180°乃至
360°である期間、すなわち四方切換弁６６のスプ
ール軸６４が突き出された期間では、四方切換弁
６６は、管路７８を管路８０と連通させ且つ管路
７６を管路８２と連通させる。このため、駆動モ
ータ５２が反時計方向へ回転させられると、トラ
ンスジユーサ１０のダイヤフラム室３８は連続的
に昇圧させられ、また、反対に、駆動モータ５２
が時計方向へ回転させられると、トランスジユー
サ１０のダイヤフラム室３８は連続的に減圧させ
られるので、駆動モータ５２の回転方向および回
転角度を制御することにより、ダイヤフラム室３
８が所望の圧力に昇圧されるとともに維持され、
或いは排圧される。

血圧モニタのために予め定められた手順にした
がつて脈波センサ１４を押圧するために、図示し
ない測定制御回路から、ダイヤフラム室３８内の
目標圧力を表す制御信号が出力されると、その目
標圧力にて脈波センサ１４が橈骨動脈１５に向か
つて押圧されるようになつている。すなわち、偏
差演算器９０には、前記圧力センサ９２から出力
された信号、すなわちダイヤフラム室３８内の圧
力を表す信号と目標圧力を表す制御信号とが信号
線９４と９６とを介してそれぞれ入力され、偏差
演算器９０ではそれらの信号の偏差が算出され
る。制御回路８８は、信号線９８、コネクタ８
７、信号線１０２を介して供給された偏差信号を
解消するための駆動信号を駆動モータ５２へ供給
する。換言すれば、制御回路８８は、ダイヤフラ
ム室３８内の圧力と目標圧力とが一致するように
駆動モータ５２を回転制御する。このため、目標
圧力がダイヤフラム室３８内の圧力よりも大幅に
大きいときは、駆動モータ５２が反時計方向に連
続回転させられることによりダイヤフラム室３８
内の圧力が急速に上昇させられる。反対に、目標
圧力がダイヤフラム室３８内の圧力よりも大幅に
小さいときは、駆動モータ５２が時計方向に連続
回転させられることによりダイヤフラム室３８内
の圧力が急速に下降させられる。また、目標圧力
とダイヤフラム室３８内の圧力との偏差が小さい
ときには、その偏差が解消される方向へ且つその
偏差が解消される角度だけ駆動モータ５２の回転
角度が調節される。なお、コネクタ８７は、生体
に装着されるトランスジユーサ１０内のダイヤフ
ラム室３８と前記管路８０とを着脱可能に接続す
るとともに、前記信号線９８および１０２を連結
するためのものであり、管路８０と接続された連
結具８６ａ、信号線９８に接続された挿込電極８
６ｂ、信号線１０２に接続された挿込電極８６ｃ
を備えた一方の部分コネクタ８７ａと、管路１２
ａと接続された連結具８６a′、短絡線１００によ
り互いに接続された挿込電極８６b′および８６
c′を備えた他方の部分コネクタ８７ｂとから構成
されている。

上記のように、本実施例の押圧力制御装置によ
れば、管路７６，７８内の流量が極めて少ないピ
ストン５８の死点付近において四方切換弁６６が
切り換えられるので、圧力検出素子１４ａによる
圧力検出に影響するような、四方切換弁６６の切
換えに伴うダイヤフラム室３８内の圧力変動が解
消され、脈波検出およびそれに基づく血圧モニタ
が正確に実行され得る。

また、本実施例によれば、前記偏差が解消され
るように駆動モータ５２の回転角度量がフイード
バツク制御されることにより、脈波センサ１４の
橈骨動脈１５に対する押圧力が制御されるので、
橈骨動脈１５の壁の一部を平坦に維持するための
微妙な調圧が極めて容易となる利点がある。

次に、本考案の他の実施例を説明する。なお、
以下の説明において前述の実施例と共通する部分
には同一の符号を付して説明を省略する。

第６図に示す電動ポンプにおいて、図示しない
機枠には、減速ギヤ１０８を備えた駆動モータ５
２とポンプハウジング１１０とが固定されてい
る。減速ギヤ１０８の出力軸１１２には、偏心ピ
ン１１４を備えたカム板１１６が固定されてい
る。このカム板１１６は、前記カム板５４と同様
に、ローラ６２などを係合させるカム曲面を外周
部に備えている。

上記ポンプハウジング１１０は、円筒状の本体
１１０ａと、その両端を塞ぐ一対のエンドカバー
１１０ｂとから構成されており、ポンプハウジン
グ１１０の内部に形成されたシリンダボア１１８
の両端部には、第１ダイヤフラム７２および第２
ダイヤフラム７４によつて第１圧縮室６８および
第２圧縮室７０が形成されている。ピストン１１
９の両端部には、第１ダイヤフラム７２または第
２ダイヤフラム７４を挟んだ状態でピストンヘツ
ド１２０がビス１２１により固定されており、ピ
ストン１１９は、その両端部が第１ダイヤフラム
７２または第２ダイヤフラム７４に支持された状
態でシリンダボア１１８内に嵌め入れられてい
る。上記ポンプハウジング１１０は、好適には、
アルミニウムなどの軽合金により構成され、ピス
トン１１９および／またはピストンヘツド１２０
は、好適には、ポリアセタールなどの比較的軽量
な樹脂により構成される。

ピストン１１９の軸芯方向中央部には、その軸
芯方向に直角な方向に伸びる長穴１２２が形成さ
れている。この長穴１２２には、前記偏心ピン１
１４がポンプハウジング本体１１０ａの側面に形
成された円形の穴１２４を通して嵌め入れられて
いる。

本実施例においても、前述の実施例と同様に、
駆動モータ５２が回転駆動されることにより、ピ
ストン１１９が往復駆動されて、ダイヤフラム室
３８の圧力が調節される。

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
したが、本考案はその他の態様においても適用さ
れる。

たとえば、前述の実施例において、第１ダイヤ
フラム７２および第２ダイヤフラム７４が一体化
されてもよい。この場合には、ピストン５８が一
体化された共通のダイヤフラムに固定されたプレ
ートにより構成される。

また、前述の実施例の駆動モータ５２として
は、直流あるいは交流サーボモータが好適に用い
られる。

また、前述の実施例の四方切換弁６６は、その
スプール軸６４がカム板５４によつて駆動される
ことにより直接的に切り換えられていたが、カム
板５４にリミツトスイツチを係合させ、このリミ
ツトスイツチのオンオフに関連して四方切換弁６
６を電気的に切り換えるように構成してもよい。
このようにすれば、四方切換弁６６の切換えが短
い時間に行われる利点がある。

また、前述の実施例では１個の四方切換弁６６
によつて切換手段が構成されていたが、たとえば
２個の３方弁により構成されてもよい。

なお、上述したのはあくまでも本考案の一実施
例であり、本発明はその目的を逸脱しない範囲で
当業者に知識により種々変更が加えられ得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案が適用されるトランスジユー
サ１０の装着状態を示す斜視図である。第２ａ図
および第２ｂ図は、動脈壁における張力、動脈内
の圧力、脈波センサの押圧力との関係をそれぞれ
示す図であつて、第２ａ図は動脈断面が丸い状
態、第２ｂ図は動脈壁の一部が平坦に押された状
態を示している。第３ａ図は第１図のトランスジ
ユーサ１０の上面図、第３ｂ図はその下面図であ
る。第４ａ図および第４ｂ図は、第１図のトラン
スジユーサ１０の側面断面図であつて、第４ａ図
は非押圧状態を、第４ｂ図は押圧状態を示してい
る。第５図は、第１図のトランスジユーサ１０に
用いられる押圧力制御装置の構成を示すブロツク
線図である。第６図は、本考案の他の実施例の電
動ポンプの構成を示す一部を切り欠いた平面図で
ある。 １０……トランスジユーサ10、１４ａ……圧力
検出素子、１５……橈骨動脈、２２……押圧部
材、５２……駆動モータ、５８……ピストン、５
０……電動ポンプ、６６……四方切換弁（切換手
段）、６８……第１圧縮室、７０……第２圧縮室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧力検出素子を押圧手段によつて所定の圧力で
   押圧することにより該生体内の動脈から発生する
   圧脈波を検出する脈波検出装置において、前記押
   圧手段に圧力流体を圧送することにより該押圧手
   段の押圧力を制御する押圧力制御装置であつて、 駆動モータと、該駆動モータの回転に伴つて往
   復駆動されるピストンとを備え、該ピストンの往
   復運動に伴つて交互に圧縮される第１圧縮室およ
   び第２圧縮室とを備えた電動ポンプと、 前記ピストンの死点付近において、前記第１圧
   縮室および第２圧縮室の一方を大気と連通させ且
   つ他方を前記押圧手段に連通させる第１切換状態
   と、前記第１圧縮室および第２圧縮室の他方を大
   気と連通させ且つ一方を前記押圧手段に連通させ
   る第２切換状態とに交互に切換る切換手段と を含むことを特徴とする脈波検出装置用押圧力制
   御装置。