JPH06292659A

JPH06292659A - 血圧測定用張力計測システム

Info

Publication number: JPH06292659A
Application number: JP3356135A
Authority: JP
Inventors: Robert D Butterfield; デイバターフイールドロバート; Kenneth J Pytel; ジエイピテルケニス; Charles R Holdaway; アールホルダウエイチヤールズ; Stephen A Martin; エイマーテインステイーヴン
Original assignee: Ivac Medical Systems Inc
Current assignee: Ivac Medical Systems Inc
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1994-10-21
Also published as: GB2250816A; JP2002330931A; ES2081733B1; CA2055850C; ES2081733R; GB9125385D0; US5158091A; FR2669819B1; US5284150A; ES2081733A2; GB2250816B; FR2669819A1; CA2055850A1; DE4139171A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】患者の動脈内血圧を非侵入式で測定するために
半導体アツセンブリならびに連続性隔膜を組込んだ組織
接触応力感知システムを提供する。【構成】下部に横たわる動脈を覆う患者の組織に対して
配置される連続性隔膜を有する。半導体アツセンブリ
は，隔膜に対して電磁気放射を直接照射しそして連続性
隔膜によって反射されたその電磁性放射の一部を受入れ
るため隔膜に対して極めて接近してしかも間隔をおいて
配置されてなる。この開示したシステムは，また温度の
変動ならびに感知器の老化に関連するシステム誤差を最
小化する技法が採り入れてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に圧力測定システム
に関し、更に詳しくは動脈血管の上を覆う組織の表面応
力を測定することによって患者の血圧を非侵入式に測定
するシステムに関する。

【０００２】

【本発明の背景】患者の動脈内血圧を測定するシステム
は、２つの主グループに細分割できるのであって、１つ
は動脈の壁を侵入して直接血圧を測るグループであり、
もう１つは非侵入式の技法によるグループである。長期
間にわたり、最も正確な血圧測定は侵入式方法によって
のみ達成されてきた。そのような一般的方法では患者の
動脈の中に液体を満たしたカテーテルを挿入するやり方
を用いる。

【０００３】侵入式方法は正確な血圧測定値を提供する
一方で、多くの場合、病毒に対する危険性と複雑化の可
能性のために、侵入式方法を採用する利点を一層助長し
ている。侵入式方法に関連する複雑性の欠点があること
が理由で、コロトコフ法として知られる非侵入式方法が
広く用いられる。コロトコフ法は、この方法が血圧の高
・低双方の点を示す動脈中を流れる血流の音として設定
された特定の音を使うところから聴診的方法として公知
となっている。コロトコフ法は非侵入式であるが、この
方法では、連続性圧力波形に沿って最高血圧（心臓収
縮）と最低血圧（心臓拡張）の測定値を提供するだけで
ある。心臓収縮ならびに心臓拡張における血圧はしばし
ば正確な診断にはこれで充分であるが、他にも多くの用
途があり、血圧波形の全体曲線を利用することが望まし
い。これらの用途においては、コロトコフ法はこれのみ
では満足な情報を提供することはできない。コロトコフ
法のもつこの限定条件に加えて、血圧が監視されている
動脈の瞬間的な閉塞を必要とする。動脈閉塞は多くの用
途上禁じられるものではないが、患者の血圧が連続的に
監視されなければならないような場合（例えば外科手術
中など）があり、従って、血流を阻止することは瞬間的
であるにせよ望ましくなく、あるいは許されない。コロ
トコフ法に関連するその他の問題としては、患者にとっ
てそで口部の大きさが適当でなければならず、また呼吸
及び雑音が全測定値の精度に有害な影響をもつという事
実である。

【０００４】侵入式血圧測定に関連する上述のような損
害ならびにコロトコフ法の欠点が理由で、これまでに、
連続性をもった、非侵入式の血圧監視法ならびに記録法
の分野で広範囲にわたって調査がなされてきた。これら
非侵入式技法の多くはトノメータ（圧力計）の原理を利
用しており、この原理では、血液が動脈血管を流れると
力が動脈壁而を介して伝達され、そして動脈を包囲する
組織を介して伝達され、監視が可能となるという事実に
その焦点がある。血圧測定用のトノメータ的方法は非侵
入方式であるので、侵入式技法のもつ危険性なしに採用
される。更に、この方法は聴診方法のもつ限定条件に煩
わされないので、コロトコフ法で提供される限定された
心臓収縮時圧力ならびに心臓拡張時圧力に相対抗して、
全血圧波形を再現することができる。

【０００５】従来技術に属する動脈用トノメータの何種
類かのものでは、例えばひずみ計のような個別のトラン
スジューサ（変換器）要素部品の列が、血圧を測定すべ
き動脈血管の上を覆う組織に直接接触して配置される。
動脈血管の中の血圧が増減するにつれて、血管壁は膨張
・収縮を行ない、上方の覆う組織を介して力を伝達しト
ランンジューサ要素部品の列に伝える。個々の要素部品
は、寸法的には、数個の要素部品が下方に横たわる動脈
血管の直径全体を覆うように要求されるが、これら不連
続性の特性は、要素部品の列全体を横切って発生する組
織応力の真の連続的外形線の再構成を阻止する。

【０００６】また、多くの従来技術に係る血圧測定用感
知器は取扱い上煩わしく、困難でありしかも長時間にわ
たって装着するのが不快である。

【０００７】

【本発明の目的】かかる理由から、動脈血管を覆う組織
の応力を測定することによって動脈血管内の血圧を測定
する非侵入式血圧計しシステムを提供することが望まし
い。

【０００８】更にまた、対象とする動脈の直径を横断す
る連続性応力外形線を正確に再構成することが可能なシ
ステムをもつことが望ましい。

【０００９】そしてまた、組織応力感知器に影響を与え
る温度、経時変化もしくはその他のフアクタに起因する
組織応力信号に導入される諸誤差を自動的に補正するシ
スイムをもつことが望まれる。

【００１０】加えて、取扱いが容易でしかも長時間にわ
たって快適に装着可能な小形化された感知器をもつこと
が望まれる。

【００１１】

【本発明の概要】前述した本発明に係る目的に照して、
本発明は、患者の動脈内血圧を非侵入式に測定するシス
テムに用いる組織接触応力感知器を提供する。この組織
接触応力感知器は、下方に横たわる動脈を覆う患者の組
織に対して配置するための連続性隔膜を有する。この隔
膜は下方に横たわる動脈内の動脈血圧により発生された
組織内応力に呼応して変形されるに適している。この連
続性隔膜に密接してしかも一定間隔をとって１個の半導
体アッセンブリが配置される。この半導体アッセンブリ
は隔膜に対して電磁気放射を照射しそしてこの隔膜によ
って反射された電磁気放射の一部を受取る。半導体アッ
センブリによって受取られた電磁気放射の量は動脈を覆
う組織に生起する応力の関数である。管理条件下にあっ
ては、動脈内血圧は、動脈を覆う組織の応力を測定する
ことによって測ることができる。半導体アッセンブリは
放射機能と受取り機能と双方を実施するので、半導体ア
ッセンブリによってこの組織接触応力感知器の小形化を
可能とし、またこの半導体アッセンブリを連続性隔膜に
極めて近接して配置することを可能とする。好適実施態
様においては、この隔膜はシリコン製であり、内部にた
て樋をもつシリコン基板を有する。この樋の横断面形状
は一般に正方錐形状に大体近い。樋底部は大体平板状で
あって好ましくは、半導体アッセンブリにより放射され
る電磁気放射を反射するような材料で被覆されるのがよ
い。

【００１２】感知装置は、好ましくは１つの間隔設定要
素部品を有しておりこの要素部品は隔膜と半導体との間
にあって隔膜に対する半導体の固定された一線状配置と
位置決めとを提供している。好ましくは、この間隔設定
要素部品はこの連続性隔膜のそれに等しい熱膨張係数を
もつ。この配列により２つの要素部品間において熱応力
が最小化されることが保証される。

【００１３】好適実施態様においては、半導体アッセン
ブリは隔膜に電磁気放射を照射する複数個のエミッタを
有し、また複数個の検出器も有しており、これら個々の
検出器は出力端子を有しこれら個々の検出器は隔膜によ
り反射された電磁気放射の一部を受取りそしてこの受取
った放射を、個別に関連する電子出力信号に変換する。
連続性隔膜は、好ましくは一般に、相対する対の長尺側
面と相対する対の短尺側面とを有する長方形境界線をも
った平板形状である。好ましくは複数個のエミッタが、
隔膜の長尺側面の１つに対して大体平行にしかもこれか
ら遊離している１列状に大体並び、そして検出器は、好
ましくはエミッタの列から遊離した１列内に大体並べら
れ隔膜の長尺側面の１つから遊離していてこれに大体平
行となっている。エミッタ列内のそれぞれのエミッタは
隣接するエミッタと大体等間隔をとって並び、検出器列
内の個々の検出器は隣接する検出器から大体等間隔で遊
離している。エミッタの列は検出器の列と並列状態にあ
り、検出器列内の何れの隣接する検出器も、エミッタ列
内の少くとも１個の共通エミッタから等距離をとってい
る。

【００１４】好ましくは個々のエミッタはビーム場内に
電磁気放射を照射し、このビーム場は隔膜上に投射され
ると、最も近く隣接する投射ビーム場と重なり合う。好
ましくは電磁気放射は可視、赤外及び紫外の各光線を含
むグループから選択される。

【００１５】半導体アッセンブリの一部（基準部分）は
電磁気放射を照射するために用いられ、隔膜に適用され
る組織応力に関して動かない（すなわち非対応的であ
る）基準面から反射される電磁気放射を検出する。この
基準面はこの隔膜からは遊離して設けられる。

【００１６】電圧変換器への電流は個々の検出器の出力
にそれぞれ関連しており個々のそれぞれの検出器により
出力された電流信号を電圧信号に変換する。１台の多重
装置が変換器の出力に連結されていてそれらの出力を中
央演算装置に対して多重化し、この中央演算装置では、
変換器の出力信号に含まれるデータが条件を整えられそ
して処理される。

【００１７】更にまた、本発明が提供する組織接触応力
感知器は、動脈血管の動脈内血圧を示す組織接触応力信
号を発生しまた、温度変動、そして感知器の経年的変化
によってひき起される組織接触応力信号内の誤差を補正
する修正信号を発生する。このシステムは下部の動脈を
覆う患者の組織に対して配置する１枚の連続性隔膜を有
する。この隔膜は動脈を覆う組織内の応力に呼応するに
適している。

【００１８】半導体アッセンブリは連続性隔膜に対して
これから遊離ししかも接近して配置され隔膜に対して直
接電磁気放射を照射し、この連続性隔膜から照射される
電磁気放射の一部を受取る。半導体アッセンブリは受取
った放射を血圧データとなる組織接触応力信号（第１信
号）に変換し、そうすることによって、半導体アッセン
ブリによって受取られる電磁気放射の量が動脈内血圧の
関数となる。間隔設定構造は隔膜に連結されその結果半
導体アッセンブリは半導体アッセンブリと隔膜との間の
遊離状態を固定する。半導体アッセンブリの基準部分は
ウエハに対してこれから遊離し近接して配置され、ウエ
ハの下面の非対応的、反射部分に対して直接電磁気放射
を照射し、そしてウエハの非対応部分から反射される電
磁気放射の一部を受取る。半導体アッセンブリの基準部
分は受取った放射を第２信号に変換するのであってこの
第２信号は基準データとなり、この基準データは少くと
も１つの基準フアクタを示しその結果半導体アセンブリ
の基準部分により受取られる放射の如何なる変化も少く
とも１つの基準フアクタにおける変化に帰属させるこの
第２信号は、基準フアクタに対する組織接触応力データ
の依存度を最小化するやり方で第１信号と組合わされ
る。基準フアクタは好ましくは感知器の温度と感知器の
経時的変化による影響を含む。半導体アッセンブリと半
導体アッセンブリの基準部分は、好ましくは、実質的に
同じ材料で作られ、実質的に同じ時点で作られ、しかも
実質的に同じ環境に備えられるのがよい。この事実が、
互いに他の、経時時間、温度そして他の共通に分け合っ
た環境フアクタを負うことを保証することになる。

【００１９】更にその上、本発明は、感知器に対する経
時時間、ならびに環境フアクタの影響によりひき起され
る組織接触応力感知器の出力信号における誤差を修正す
る方法を提供する。この組織接触応力感知器は、患者の
血圧を組織応力信号に変換するための要素部品をもつ種
類である。この方法は、組織接触応力感知器と基準感知
器とを、実質的に同一材料を用いて実質的に同時点で構
築する方法を含んでいる。組織接触応力感知器は、表層
血管領域における組織応力に呼応するに適しており、基
準感知器は、組織接触応力感知器によって測定される組
織応力によっては変化しない固定された構造をもつ基準
に呼応するに適している。この組織接触応力感知器なら
びに基準感知器は、経時時間、温度ならびにその他の環
境上のフアクタによる影響を等しく受けるように同一の
環境を分けるに適している。組織接触応力感知器ならび
に基準感知器により発生された信号は、経時時間、温度
さらびにその他の環境フアクタの影響によってひき起さ
れた誤差が最小化されるように組合わされる。

【００２０】本明細書の展開におけるその他の利点や有
効特性については、好適実施態様についての以下の説明
で更に良く理解されよう。

【００２１】

【本発明の構成・効果】さて、図１を参照すると、患者
の血圧を測るために動脈用血圧計１０が患者の腕の周囲
に配置されている。動脈血圧計１０は、対象とする動脈
の直上ならびに近傍の領域における時系列的に変化する
表面組織接触応力を感知することによって患者の動脈内
血圧を非侵入式に測定する。一般に、測定される動脈は
表層近くになければならず、比較的剛性をもった構造で
上方を覆う状態でなければならない。最も一般的に用い
られる動脈は、腕の撓骨動脈・側頭部の表層動脈及び足
の背面動脈である。この明細書の開示の目的に照らし
て、腕の撓骨動脈が論識の主動脈として用いられよう；
しかし、本発明に係るシステムは比較的剛性をもって被
覆されてなる表層動脈であれば何れの動脈であっても同
様に適用可能である。

【００２２】さて、図２を参照すると、動脈血圧計１０
は締付け本体１４、ラック１６、押し腕１８及び感知器
（センサ）２０から成る。ラック１６はピニオン１１を
介してモータ１３により駆動される。締め具１４は多く
の種類の形状をとることが可能だがこの明細書では一般
的な形を用いてある。モータ１３はこのモータにより回
転されるピニオン１１を回転するに適しまたラック１６
を動かす。ラック１６はどんな作動をしても押し腕１８
を介してセンサ２０を動かす。モータ１３が適当な方向
に回転されると、センサ２０は撓骨動脈２６を覆う組織
に対して配設される。センサ２０により生じた変位は、
動脈２６を閉塞せしめることなしに撓骨動脈２６を適当
に適用する水準にまで調整される。

【００２３】本発明に係る重要な要素部品は感知器（セ
ンサ）２０であり、そしてその取り囲む構造体である。
センサ２０は、組織２４における接触応力を測定するの
と同様に血圧測定中に撓骨動脈２６を圧迫するため用い
られ、このセンサ２０の形状とその包囲する構造とは、
撓骨動脈２６から組織表面２８に応力を適切に伝達する
上で有効である。センサ２０とその関連構造に関する詳
細論議は次のとおりである。

【００２４】さて、図３を参照すると、センサ（感知
器）２０はウエハ３０を有しこのウエハは非応答部分３
２と応答部分（隔膜）３４とを有する・非応答部分３２
は主として、応答部分３４を、撓骨動脈２６を覆ってい
る組織上に保持して押しつけるために用いられる。普通
状態においてセンサ２０が組織２４に適用されないとき
は、撓骨動脈２６は、２６′に図示するように大体円形
の断面をもっている。センサ２０のウエハ３０が組織２
４の上に押付けられると、撓骨動脈２６′は偏平化すな
わち、その頂面３６に沿って平らにされウエハ３０の応
答部分３４を変形させて若干内方３８に向ける。撓骨動
脈２６内の血圧が変化する（すなわち脈動する）と、応
力が組織２４内に創り出されこれにより、ウエハ３０の
応答部分３４と上方を覆っている組織２４の頂面との間
の平衡状態が破られる。平衡状態のこの破壊により隔膜
３４と表面２４との間に運動が生じる。このような運動
は新らしい平衡状態が確立されるまで存在している。撓
骨動脈２６の中の所定の血圧に対する唯一の変位位置に
対して移動しこの位置に納まる隔膜の能力は、撓骨動脈
２６の動脈内圧力を変える力がある。センサ２０につい
ての詳細はここで充分に論議しょう。

【００２５】ここで図４を参照すると、組織接触応力セ
ンサ２０はセンサヘッド４０とセンサ基板部分４２とを
有する。センサヘッド４０はセンサ２０のトランスジュ
ーサ（変換器）部分を有し、センサ基板部分４２は電子
回路と；そしてセンサヘッド４０を適当に操作する上で
必要な他の機械的支持構造を含んでなる。センサヘッド
４０は一般に６個の要求部品から成っている：センサウ
エハ３０、間隔設定構造４４、赤外発光ダイオード（４
６で示す）、エミッタ／検出器基板５０、そして回路追
跡５２、５４とである。

【００２６】センサ２０の重要な特色はセンサウエハ３
０の材質と構造とに集中している。センサウエハ３０は
単結晶シリコン（ＳＣＳ）のウエハで形成される。ウエ
ハ３０の応答可能隔膜部分３４は、ＳＣＳウエハ３０の
面内の樋５６を化学的微細機械加工して形成される。こ
の樋はＳＣＳウエハ３０の結晶格子構造にもとづいて正
方錐形状をもつ。樋領域５８の底部はウエハ３０の応答
可能隔膜部分３４となっている。この部分は高度に制御
された厚さと形状とをもつ薄い隔膜領域を形成してい
る。隔膜３４を構成する上で、ＳＣＳを用いる重要な利
点とは微細機械加工される上での優れた設計特性とその
能力とであって、これらの性質は順番に、予備応力付与
を必要としない１片構造を提供する。ＳＣＳ材料を使用
する上での付加的利点は、小さい幾何学的特徴を高精度
にしかも分離された状態で複製可能であるということで
あり、その線形弾性特性（すなわちほとんど履歴現象な
し）と、その破損状態の迅速な立証能力とにある（破損
の場合、ＳＣＳ隔膜３４は全体的に破損するのであっ
て、それによってその破損状態が直ちに証明される。）
この特性は、他の材料、すなわち、破損すると、ＳＣＳ
が示すような破壊はしないでむしろ非弾性的変形をする
材料とは対照的である。一旦隔膜が非弾性的変形を経験
すると、その修正はできなくなるが、一般にその極端な
破損状態を明示はせず一般には注目されない。

【００２７】樋５６の下側６０は好ましくは、アルミニ
ウムとか金のような反射材料を用いてメタライジング
（金属被覆）をするのがよい。アルミニウムもしくは金
の厚さは大体６００Åであって、その被覆の目的を以下
に簡単に説明しょう。ウエハ３０の応答部分３４は、隔
膜の材料特性の関数として、適用した応力によりその形
状を変える。アルミニウムもしくは金の被覆を、その厚
さを大体６００Åとすると、ウエハ３０の隔膜部分３４
の性質を材質的に変化させることはないということを注
意することが大切である。

【００２８】血圧計センサの構成において、ウエハ３０
の応答部分３４の弾性は人間の組織の特性と矛循なく比
較されねばならない。表面組織２８の応力に応答する場
合、隔膜表面３４が過剰変形するならば、センサにより
変換された組織表面の応力の外形線は変形され、重点的
に測定値の精度に影響を及ぼす。計算、数値シミユレー
ションならびに経験的データは、これまでに、ウエハ３
０の隔膜３４は対象とする患者の動脈を覆う標準的組織
の硬直性の約５０倍の硬直性をもつべきことを示してい
る。

【００２９】さて、図４と図６とを参照すると、樋底５
８の幅６２は最大の達成可能な空間的分解能力と感受性
とを生ずる幅である。幅６２は、もしこの値が大体０．
０２０インチである場合、成人の撓骨動脈について測定
する上で適当であることが経験的に決定される。よりよ
い狭い寸法は成人の撓骨動脈よりも小さい動脈における
測定に対して一般に必要とされよう。ウエハ３０の周囲
寸法は、正確な測定をする上で重量な役割を果す。成人
の撓骨動脈に対して用いた場合、ウエハ３０の長さ６４
は、撓骨動脈２６の何れかの側に横たわっている解剖学
的構造（例えば、側面では撓骨の頭部、中心部では中間
の撓骨鍵の頭部）との干渉を最小化するような寸法法に
しなければならない。同時に、隔膜３４の長さ６６は、
側面方向の位置決めに対する感応度を減らすため、そし
て撓骨動脈２６を取り囲む領域における接触応力の測定
を許すようにするためできるだけ長くすべきである。大
体０．３５〜０．４５インチの長さ６６をもつ隔膜３４
に沿って大体０．５００ないし０．７００インチのウエ
ハ長さ６４はこれらの目的を達成する上で適切であると
いうことがこれまでに分っている。

【００３０】ウエハ３０の幅６８の選び方は組織の力の
分布状態を左右する。もしこの幅６８が狭すぎるとウエ
ハ３０はその周囲のところで撓骨動脈２６を曲げる傾向
を示し、この事が順次、応力測定の精度に不具合な影響
を及ぼす。成人の撓骨動脈に対しては、幅６８は大体
０．２０インチが適当とされている。

【００３１】間隔設定要素部品４４はエミッタ４６の列
ならびに検出器４８の列と相対している隔膜３４の一線
化ならびに位置決めをする。間隔設定構造４４は好まし
くは、（ウエハ３０と隔膜３４とを構成する上で使用す
る好適材料である）ＳＣＳの熱膨張係数と等しい熱膨張
係数をもつ窒化けい素のような材料で作るのがよい。も
しもＳＣＳのそれと等しい熱膨張係数をもたない間隔設
定構造用材料が選択されると、隔膜３４に誘起されるひ
ずみは、変換された信号に相殺ならびに感度上の誤差を
ひき起す原因となる隔膜３４内の小変位を生ぜしめるこ
とになろう。

【００３２】ウエハ３０の応答部分３４は、部分的表面
組織応力値に比例する連続性機械的変位を提供する。こ
の変位は光検出器（４８で表わす）の列に平行に置かれ
た赤外発光ダイオード（４６で表わす）の列により光学
的に試料採取される。好ましくは、光検出器は光トラン
ジスタかもしくは光ダイオードがよい。ダイオード４６
はそれらの作動電流を５４で表わされる回路追跡を介し
て受取る。ダイオード４６は電磁気エネルギー７０を隔
膜３４の下部表面６０に照射する。電磁気エネルギー７
０は樋５６の下面６０で反射され、光受容器４８上に落
ちる。光受容器４８は電磁気放射７０を光電流信号に変
換し、この信号は５２で表わす回路追跡を介して流れそ
して、変換器／多重化装置回路７２に送られる。基板５
０は、ダイオード４６と光受容器４８とがその上に設け
られる構造上の基礎を形成する。支持構造７４はセンサ
ヘッド４０とその構成部品の全部を相互連結用ＰＣ盤
（印刷回路盤）７６に連結する。圧縮コネクタ（結合
子）７８、８０は多重化ならびに電力回路１０２からヘ
ッド４０の中のエミッタ列４６へ電力を送給し、変換ず
み信号を検出器列４８から変換回路１００に送給するた
めの一般的な方法を提供する。

【００３３】さて、図５と図６とを参照すると、本発明
のセンサ２０は、ウエハ３０とスペーサ（間隔設定構
造）４４と、エミッタ／検出器基板５０とを含んでな
る。ウエハ３０は非応答部分３２と応答部分３４とを含
む。応答部分３４は、部分的表面組織応力値に比例する
連続性機械的変位を提供する。この変位はエミッタの配
列８２に平行に置かれた光検出器の配列８４によって光
学的に試料採取される。配列８２は、好ましくは、複数
個の、個々の赤外発光ダイオード４６で構成され、光検
出器の配列８４は、複数個の個別の光検出器４８で構成
される。光検出器４８は、好ましくはフオトトランジス
タもしくはフオトダイオードである。赤外発光ダイオー
ドのそれぞれに関連するビーム場（８６と８８とで示さ
れる２つの隣接するフオトダイオード４６用の典型的ビ
ーム場）が隣接するダイオード４６のビーム場に重なり
合うように配列される。この重なり合わせ技法は、空間
的に試料採取した出力を生じ、この出力はそれぞれの光
電子チャンネルから空間的に滑らかにされる。これらの
出力は、ウエハ３０の応答部分３４の偏向の、連続的、
空間的な重みづけ積分を集合的に表わしている。

【００３４】連続性隔膜接近法により提供される基本的
な利点は、その長さに沿う如何なる任意の位置において
も監視されるというその能力と、そして部分的な応力値
を空間的に滑らかにするというその能力である。これら
の利点に加えて、エミッタ配列８２とセンサ配列８４と
の開示した配列は、有限領域にわたって隔膜の変形を光
学的に積分することによって隔膜の特性を補足する。隣
接するダイオード４６の重なり合ったビーム場８６、８
８により、個々の受信器４８により提供される測定値
は、ウエハ３０の応答部分３４の変位の空間的に重なり
合う積分をダイオード／受信器の対を包囲する領域内に
表わす。好ましくは、個々のダイオード４６の表面に垂
直な軸線の周囲のランベルトパターン（余弦則分布）に
より、一定エネルギー束が個々のダイオード４６から放
射される。このエネルギー束の一部はウエハ３０の応答
部分３４の金属被覆処理を施した下面６０により反射さ
れ、その結果光検出器８４の配列の中にある１個あるい
はそれ以上の個数の受信器４８を打つ。これは、順番に
それぞれの受信器４８に光電流を生じ、この光電流は、
変換器／多重化装置回路７２の中にある電圧変換回路に
到る電流によって電圧に変換される。

【００３５】隔膜３４が組織応力に対応すると、隔膜３
４の活動領域から反射される電磁器放射が分散される。
この作用は、この反射がなければ隣接の受信器４８に到
達する筈の放射量を減小させその結果出力信号における
低減をもたらす。選択受信器から外れたこの光路９０の
分散は、選択受信器の出力信号における少々の偏向のみ
（以降、センサの個有の小信号電流と全電流との比、す
なわち小Ｉｓｃ／Ｉｔｃ比として表わす）を生じ、そし
て、従って、隔膜変位の関数として受取られた光学的電
力の変化を最適化するため、ダイオード４６、受信器４
８及びウエハ３０の応答部分３４との間の幾何学的関係
を選択することが重要である。

【００３６】開示されている実施態様では、隔膜３４と
配列８２、８４との間に装置は何も配置されていない
が、レンズもしくはマスクのような装置がもし上記のよ
うに配置されておれば、センサのＩｓｃ／Ｉｔｃ比を改
善することが考えられる。例えば、薄い不透明な要素部
品（マスク）が隔膜３４と、隔膜３４の平面に平行な平
面内の配列８２、８４との間に置くことができる。エミ
ッタ８２からのエネルギーが、好適領域において隔膜３
４を打つように、そして１個（もしくは１個以上の）検
出器４８の好適領域に対して反射されるように、この要
素部品を介して窓が配置される。マスクがＩｓｃ／Ｉｔ
ｃ比を如何に改善するかを理解するには、先ず初めに、
マスクを用いないやり方が如何に作動するかを考えるこ
とが役に立つ。

【００３７】隔膜が曲がると、放射線は選択受信器４８
から発散してしまい、隔膜曲率の関数として受取られる
エネルギー量を減らす。これと対照的に、（ビームが打
つ領域において）隔膜の形状が適用される応力によって
変化するようにこのマスクが設計されていれば、得られ
る反射ビームはこのマスクにより部分的に遮蔽される。
この事が、応力における単位変化当りの受取りエネルギ
ー量の一層多量の変化を生ずる。得られる改善されたＩ
ｓｃ／Ｉｔｃ比は信号の性質を改善ししかもエミッッタ
ならびに検出器構成部品の熱応力の衝撃及び時間的劣化
を低減する。

【００３８】上述したように、マスクを用いても、本発
明に係る個有の性質は、最大の達成すべきＩｓｃ／Ｉｔ
ｃ比を制限する。この事実があるので、これらのフアク
タがこのシステムの精度を大いに損なう限りにおいて、
血圧に無関係なこれらのフアクタにより生ずる出力信号
内の変動を補償する必要がある。そのようなフアクタに
は、このシステムの経時期間として経験した変動と共
に、センサヘッド４０を構成する各種の光学的ならびに
機械的構成成分の温度依存度が含まれている。もしこれ
らの変動要因が補償されないと、受入れられない相殺誤
差ならびに利得誤差は、センサ応力信号の精度を劣化さ
せよう、この補償を達成するには、ダイオード／受信器
の対の内の１つが用いられて隔膜ウエハ３０の非応答部
分３２からエネルギーを独占的に反射することによって
基準信号を発生するために用いられる。この領域が固定
されている限り、この基準ダイオード／受信器の対にお
けるこの受信器４８によって生成される光電流の変動は
どんな変動であっても、配列構成部品８２、８４におけ
る温度、経時変化ならびに環境フアクタに依存する筈で
ある。基準受信器４８により発生されたこの基準信号は
適当な修正回路（もしくはソフトウエア）に送給され、
その後順番に、基準信号の関数として、オフセットと利
得において、個々のセンサチャンネルの適当な調整を実
施する。基準ダイオード／受信器の対により発生される
基準信号を用いる上で使用される方法的の実施例は次の
とおりである。

【００３９】本発明に係る血圧計応力接触センサは複数
の電流を発生しこれらの電流は、それぞれが局部的隔膜
３４反射ならびにセンサヘッド４０の長さに沿う局部的
環境温度の関数である。先づ、温度の寄与を否定してこ
のセンサの最も簡単なモデルについて考え、出力電流と
応力との間の直線関係を想定する。

【００４０】もし、Ｐ＝ｍｍＨｇで表わした圧力の表示
値、であれば、Ｐ＝スロープ・Ｘ＋オフセットである、
ここでスロープとオフセットとは較正定数であり、Ｘは
圧力の直線関数であると仮定される。

【００４１】このモデルに対し、Ｐの所望値及び以下の
公知の２つの条件に対するＸの測定値を代入することに
よってソフトウエアにおいて、この２つの較正定数が算
出される。センサに適用された０ｍｍＨｇ、（水銀圧）センサに適用された１２０ｍｍＨｇ、（水銀圧）

【００４２】しかし、温度のセンサ機能に対する寄与は
重大であって、無視はできない。圧力及び温度の機能に
ついての最も簡単なモデルは、オフセットの項が温度の
直線関数であり、スロープの項が温度から独立した単数
であると仮定する。

【００４３】もし吾々が、ｄ＝ｍｍＨｇで表わした圧力
の表示値とすれば、ｄ＝Ｘスロープ・Ｘ＋（スロープ・
ｒ＋オフセット）であり、ここで、Ｘスロープ、Ｒスロ
ープ及びオフセットは較正常数であり、Ｘは圧力と温度
との直線関数であると仮定され、ｒは温度の直線関数で
あると仮定される。

【００４４】ｒ出力は前述した基準センサから導かれ、
この基準センサは、圧力によって変調が加えられていな
いことを除いて、Ｘ出力を生ずる光電子構造に等しい光
電子構造を有する。このｒ出力は、同一環境内に、従っ
てＸ光電子機器と同じ温度にあるように配置されてい
る。

【００４５】このモデルに対しては、３つの較正常数
が、ソフトウエアで算出されるのであって、これにはｄ
の所望値、Ｘの測定値、そして以下の３つの既知条件に
従うｒを挿入して算出される。温度１においてセンサに適用する０ｍｍＨｇ、温度１においてセンサに適用する１２０ｍｍＨｇ、温度２においてセンサに適用する０ｍｍＨｇ、

【００４６】しかし、スロープ係数に及ぼす温度の影響
はやはり重要であって、そかも無視できない。この影響
をうけるモデルは、これが直線関数と仮定して、次のよ
うに構成される：ｄ＝〔ＲＸスロープ・ｒ＋Ｘオフセット〕・Ｘ＋〔Ｒス
ロープ・ｒ＋オフセット〕ここで、ｄはｍｍＨｇで表示された圧力値であり、ＲＸ
スロープ、Ｘオフセット及びオフセットは較正常数であ
り、Ｘは圧力と温度との直線関数であると仮定され、そ
してｒは温度の直線関数と仮定される。

【００４７】このモデルに対して、４つの較正常数がソ
フトウエアにおいて算出され、これには、ｄの所望値と
Ｘの測定値そして以下の４つの既知の条件に対するｒを
挿入して得られる：温度１においてセンサに適用される０ｍｍＨｇ、温度１においてセンサに適用される１２０ｍｍＨｇ、温度２においてセンサに適用される０ｍｍＨｇ、温度２においてセンサに適用される１２０ｍｍＨｇ、

【００４８】コンピュータソフトウエアにおいてこれら
４つの較正を自動的に実行し、その結果、諸条件間に何
の相互作用もない、すなわちどんな条件でもその較正は
前もって較正した条件の再較正を必要としないそのよう
な方法は次のとおりである：０ｍｍＨｇ、温度１計算：
モデルから、（１）ｄ＝〔ＲＸスロープ・ｒ＋Ｘオフセット〕・Ｘ＋
〔Ｒスロープ・ｒ＋オフセット〕、そして、吾々はｐ１
とｔ１において０ｍｍＨｇ表示を期待するので、（２）０＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ１）＋Ｘオフセッ
ト〕・Ｘ（ｐ１、ｔ１）＋〔Ｒスロープ・ｒ＋（ｔ１）
＋オフセット〕（２）を解くと、（３）オフセット＝ −〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ１）＋
Ｘオフセット〕・Ｘ（ｐ１・ｔ１）−Ｒスロープ・ｒ＋
（ｔ１）入力値は次のように絞められる：Ｒ１１＝ｒ（ｔ１）Ｘ１１＝Ｘ（ｐ１、ｔ１）ここでｐ１＝０ｍｍＨｇ適用圧力、そして、ｔ１＝温
度１．１２０ｍｍＨｇ，温度１計算：ｐ２及びｔ１条件
を（１）に代入すると、（４）１２０＝〔ＲＸスロープ・ｒ＋（ｔ１）＋Ｘオフ
セット〕・Ｘ（ｐ１・ｔ１）＋〔Ｒスロープ・ｒ＋（ｔ
１）＋オフセット〕引算（４）−（２）の結果、（５）１２０＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ１）＋Ｘオフセ
ット〕・〔Ｘ（ｐ２、ｔ１）−Ｘ（ｐ２、ｔ１）〕（６）１２０＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ１）＋Ｘオフセ
ット〕・〔Ｘ（ｐ２，ｔ１）−Ｘ１１〕（６）を解くと、（７）Ｘオフセット＝１２０÷ 〔Ｘ（ｐ２、ｔ１）−
Ｘ１１〕−ＲＸスロープ・ｒ（ｔ１）（３）からオフセットを再調整すると、（８）オフセット＝−〔ＲＸスロープ・Ｒ１１＋Ｘオ
フセット〕・Ｘ１１−Ｒスロープ・Ｒ１１入力値は次のように絞められる：Ｒ２１＝ｒ（ｔ１）Ｘ２１＝Ｘ（ｐ２，ｔ１）ここで、ｐ２＝１２０ｍｍｇ適用圧力、そして、ｔ１＝
温度１、０ｍｍＨｇ、温度２計算：（１）にｐ１とｔ２
を代入する、（９）０＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ２）＋Ｘオフセッ
ト）・Ｘ（ｐ１、ｔ２）＋〔Ｒスロープ・ｒ（ｔ２）＋
オフセット〕（９）−（２）の引算をする、（１０）０＝ＲＸスロープ・〔ｒ（ｔ２）・Ｘ（ｐ
１、ｔ２）−ｒ（ｔ１）・Ｘ（ｐ１，ｔ１）〕＋Ｘオフ
セット・〔Ｘ（ｐ１、ｔ２）−Ｘ（ｐ１、ｔ２）〕＋Ｒ
スロープ・〔ｒ（ｔ２）−ｒ（ｔ１）〕（１０）を解くと、（１１）Ｒスロープ＝−｛ＲＸスロープ・〔ｒ（ｔ
２）・Ｘ（ｐ１，ｔ２）−Ｒ１１・Ｘ１１〕＋Ｘオフセ
ット・〔Ｘ（ｐ１，ｔ２）−Ｘ１１〕÷｛ｒ（ｔ２）−
Ｒ１１｝（３）からオフセットを再調整すると、（１２）オフセット＝−〔ＲＸスロープ・Ｒ１１＋Ｘ
オフセット〕・Ｘ１１−Ｒスロープ・Ｒ１１入力値は次のゆに絞められる：Ｒ１２＝ｒ（ｔ２）、Ｘ１２＝Ｘ（ｐ１，ｔ２）ここでｐ１＝０ｍｍＨｇ適用圧力、そして、ｔ２＝温度
２、１２０ｍｍＨｇ，温度２計算：（１）にｐ２とｔ２
とを代入すると、（１３）１２０＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ２）＋Ｘオ
フセット）・Ｘ（ｐ２，ｔ２）＋〔Ｒスロープ・ｒ（ｔ
２）＋オフセット）（１３）−（９）の引算をすると、（１４）１２０＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ２）＋Ｘオ
フセット〕・〔Ｘ（ｐ２、ｔ２）−Ｘ（Ｐ１、ｔ２）〕
＝〔ＲＸスロープ・ｒ（ｔ２）＋Ｘオフセット）・〔Ｘ
（ｐ２，ｔ２）−Ｘ１２）（１５）ＲＸスロープ・ｒ（ｔ２）＋Ｘオフセット＝
１２０＋〔Ｘ（ｐ２．ｔ２）−Ｘ１２〕（７）と（８）から、（１６）Ｘオフセット＝〔１２０÷｛Ｘ２１−Ｘ１
１｝−ＲＸスロープ・Ｒ２〕（１６）を（１５）に代入
すると、ＲＸスロープー｛ｒ（ｔ２）−Ｒ２１｝＝｛１
２０÷｛Ｘ（ｐ２，ｔ２）−Ｘ１２｝−〔１２０÷｛Ｘ
２１−Ｘ１１｝〕（１７）ＲＸスロープ＝〔１２０÷｛ｒ（ｔ２）−Ｒ
２１｝〕・〔〔１÷｛Ｘ（ｐ２，ｔ２）−Ｘ１２｝〕−
〔１÷｛Ｘ２１−Ｘ１１｝〕〕挿入された。ＲＸスロープの新しい値を用いて（１６）
から計算によってＸオフセットを再調整する。挿入され
たＲＸスロープ及びＸオフセットの新しい値を用いて
（１１）からのＲスロープを再調整する。挿入されたＲ
Ｘスロープ、Ｘオフセット及びＲスロープの新しい値を
用いて（１２）からのオフセットを再調整する。

【００４９】上述の順序における較正点の関数は次のと
おりである。点１設定圧力オフセット（ゼロ点）点２設定圧力スロープ（利得）点３オフセット（ゼロ点）補償に設定、点４スロープ（利得）補償に設定。

【００５０】上述の方法から分るように、較正点間には
何の相互作用もない。これらの点は如何なる順序でも較
正され、全ての点が較正を要するとは限らない。例え
ば、もし操作が温度１においてのみ生ずるならば、初め
の２つの点だけが較正を必要とする。オフセットだけが
修正を必要とされるならば、第１の点の較正は充分であ
る。温度１における全目盛点が修正を要するとすれば、
第２点のみ較正を要する。

【００５１】ここで図７ａろ図７ｂとを参照すると、ダ
イオード配列８２は、ダイオード配列８２の中の個々の
ダイオード４６が、電子基板５０の長尺側辺９２に大体
平行な直線配列内に大体並べられるように並べられてい
る。同様に、受信器８４の配列内の個々の受信器４８
は、電子基板５０の長尺辺９２に大体平行な直線配列内
に大体並べられている。ダイオード４６の配列は受信器
４８の配列から遊離した状態で設けられ、個々のダイオ
ード４６は、２つの最も接近した受信器４８から大体等
距離に置かれるように２つの受信器４８と並列に置かれ
る。この大体等距離の（あるいはオフセット状態の）関
係は、エミッタ４６ａが、２つの最も近接した隣同志の
受信器４８ａ、４８ｂから大体等距離におくことによっ
て図７ａに図示されている。この等距離の関係は二、三
の利点をもっているが、これらについては以下に論ずる
こととし、エミッタと検出器との間の他の並べ方につい
てはやはり効果的に働く。

【００５２】選択されたダイオード／受信器の対の活動
化と監視作業との組合わせは、ダイオード４６と受信器
４８との間のオフセット形状と共に、同数のダイオード
／受信器対を用いることによって達成できる以上に高度
な有効空間解法を許すのであって、このダイオード／受
信器対は、電子基板５０の全長にわたって１から１への
形態でもって水平方向に揃えられる。ダイオード／受信
器対の開示されている対角線方向の空間配置により、セ
ンサ２０の有効空間解法が、水平方向に揃ったダイオー
ド／受信器対を用いて達成できる解法と比較して有効に
重複される。もし構成要素がオフセットせずに一線上に
揃うとすれば、同様なやり方が使用可能である；しか
し、これは不等の反射角を生じ、また代るがわる質問を
生ずる場所を提供する測定領域を生ずるに到る。

【００５３】図７ａに示す実施例では、もし問題の（患
者の）（５１に概略示す）動脈が受信器４８ａ〜４８ｅ
にまで及ぶと、配置９４の周囲に大体集中されよう。エ
ミッタ配列８２の中の１個あるいは１個以上のエミッタ
が、検出器配列８４の中の１個あるいは１個以上の検出
器と共に使用されて、組織応力を検出するためにエミッ
タ／検出器の選択グループを形成する。同様にして、図
７ｂを参照すると、（５３で概略を示してある）対象
（患者）の動脈がもし、配置９６の周りに集中して現わ
れると、１個もしくは１個以上のエミッタが１個または
１個以上の検出器と連結して用いられ組織応力を検出す
る。

【００５４】ここで図８を参照すると、センサ４０は多
重通信線９８を介して、センサ基部４２に電子的に連結
されている。センサ基部４２は検出器８４の配列から電
圧出力信号へ電流出力を変換するための変換回路１００
を提供している。これらの電圧信号は多重化装置１０２
を介して送られ、この多重化装置ではＡ／Ｄ（交流／直
線）変換器１０４によって選択的にデジタル化され、マ
イクロプロセッサ１０６に送られる。マイクロプロセッ
サ１０６は、用途のところで早い頃説明したように誤差
の修正を実行し、その他に各種のデータ編集／解析業務
を実行できる。血圧データはこのようにして、血圧のア
ナログ表現が必要な場合に、デジタルからアナログへの
変換器１０８のような何個かの出力に送られる。血圧デ
ータは、また表示装置１１０に送られ、ここでは血圧の
連続的最新デジタル読み取りデータが使用者に提供され
る。マイクロプロセッサ１０６はプログラムを組んで解
読論理回路１１２を制御可能であり、この論理回路は、
順番に、多重化ならびに電力回路１０２の中の選択電力
回路を活動化する。

【００５５】本発明に係るシステムの使用者は、制御キ
ー１１６を介してマイクロプロセッサ１０６に入力可能
なある種の制御オフセットを与えることができる。電力
制御回路１１８は、センサ４０の利用中にマイクロプロ
セッサ１０６から出される各種の指令に対応して使用で
きる何台かの機械的アクチュエータ（作動装置）１２０
に対してマイクロプロセッサ１０６にインタフエイスさ
せるのに用いられる。例えば、センサヘッド４０が適切
に患者の動脈に適応する状態にあるかどうか週期的に確
認するマイクロプロセッサ１０６によって１つのルーチ
ンが用いられる。患者の動脈がウエハ３０によって適切
に適用されていないことがもし明らかになれば、マイク
ロプロセッサ１０６は電力制御回路１１８を活動させア
クチュエータ１２０に指令を発しセンサ２０を動かして
このセンサが適当に患者の動脈に適用されるようにす
る。その他の使い方が工夫されるのであって、センサヘ
ッド２０を動かすかあるいは制御することが望ましいよ
うに工夫される。

【００５６】さて、図９を参照すると、センサヘッド４
０は連続性応答可能隔膜部分３４を有し、この隔膜はダ
イオード４６（ａ−ｎ）からの光を反射し受信器４８
（ａ−ｎ）に照射する。それぞれのダイオード４６は、
個々のスイッチ１２４（ａ−ｎ）を経て選択的にオン・
オフを切換えることができる、１２２で表わされている
電源により給電される。これらのスイッチ１２４ａ〜１
２４ｎは全て解読論理回路１１２を経て個々に制御され
る。これは基本的な機構であってこの機構により個々の
ダイオード４６ａ〜４６ｎは選択的に活動化されて、隔
膜３４のどの部分が組織応力信号を変換する上で用いて
最適であるかを決定する。個々の受信器４８ａ〜４８ｎ
は隔膜３４から反射された光の部分を受取りそしてこの
反射光を電流信号に変換し、この信号は個々の受信器の
それぞれの変換器１２６ａ〜１２６ｎにより電圧に変換
される。変換器１２６ａ〜１２６ｎは電流から電圧への
変換器としての形態をもち、この変換器は個々の受信器
から導かれた電流信号の電流から線圧への直線状変換を
行なう。電流から電圧への変換器回路は、同業技術の公
知とするところであり、従ってここでは詳細説明は省
く。個々の変換器の出力は個々のスイッチ１２８ａ〜１
２８ｎにとって利用可能とされる。スイッチ１２８ａ〜
１２８ｎは、解読論理回路１１２を介して制御され、こ
の回路１１２は変換器１２６ａ〜１２６ｎからのどんな
出力でも選択してこの出力を、Ａ／Ｄ変換器１０４によ
りデジタル化される線路１１４に置く。

【００５７】１つの検出器４８′はウエハ３０の非応答
部分３２から反射される光１３０を受入れるに適してい
る。すでに論じたように、検出器４８′は、温度、経時
変化及びその他の環境的要因によって生ずるオフセット
誤差及び利得誤差に対する補償をするためにマイクロプ
ロセッサ１０６によって使用される基準信号を発信すた
めに使われる。

【００５８】これまで述べて来た詳細説明が示している
ことは、本発明に係る好適実施態様は本発明の目的を達
成する上で好適であるということである。同業技術者
は、本発明を図解するために本明細書中に選定した好適
実施態様に対して多くの変更や追加が、本発明の思想か
ら逸脱することなしになされることは認められるところ
である。従って、権利保護を与えられることを願う主題
事項は、添付の特許請求の範囲ならびにこの特許請求の
範囲と同等の価値のある全ての事項をも含めて、これら
の範囲に及ぶべきものであることが理解されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシステムの平面図であって患者の
腕に適用した場合の図である。

【図２】図１の２−２線に実質的に沿って採った本発明
に係るシステムの横断面図である。

【図３】実質的に図２の円で囲った部分３の中で採った
本発明に係るシステムの拡大図である。

【図４】実質的に図３の４−４線に沿って採った本発明
に係る組織接触応力感知器の横断面図である。

【図５】実質的に図４の５−５線に沿って採った本発明
に係る組織接触応力感知器の横断面図である。

【図６】本発明に係る組織接触応力感知器の部分拡大図
である。

【図７ａ】本発明に係る半導体アッセンブリのエミッタ
と検出器部分の線図である。

【図７ｂ】本発明の係る半導体アッセンブリのエミッタ
と検出器部分の線図である。

【図８】本発明に係る組織接触応力感知器の電子ブロッ
ク図である。

【図９】図８のブロック図の詳細略図である。

【符号の説明】

１０血圧計１１ピニオン１２腕１３モータ１４締付け本体１６ラック１８押し腕２０センサ（感知器）２４組織２６、２６′ 撓骨動脈２８組織表面３０ウエハ３２非応答部分３４応答部分（隔膜）４０センサヘッド４２センサ基部４４間隔設定構造（スペーサ）４６赤外発光ダイオード４８受信器５０エミッタ／検出器基板５２、５４回路追跡５６樋６０樋下面６２、６８幅６４、６６長さ７０電磁エネルギー７２変換器／多重化装置回路７４支持構造７８、８０圧縮連結器１００変換回路１０２電力回路８２、８４配列９２長尺辺１０４Ａ／Ｄ（交流／直流）変換器１０６マイクロプロセッサ１０８アナログ変換器１１０表示装置１１２解読論理回路１１６制御キー１１８電力制御回路１２０アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケニスジエイピテルアメリカ合衆国カリフオルニア州 92111 サンデイエゴフランケルウエイ 2949 (72)発明者チヤールズアールホルダウエイアメリカ合衆国カリフオルニア州 92119 サンデイエゴアリアンスコート 7242 (72)発明者ステイーヴンエイマーテインアメリカ合衆国カリフオルニア州 92009 カールスバドソンブローザストリート 2812

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】患者の動脈内血圧を非侵入式に測定する
システムを用いるための組織接触応力感知装置であっ
て：下方に横たわる動脈を覆う患者の組織に対して配置
するための連続性隔膜をもつ１個のウエハと，ここで、
前記隔膜は前記動脈の動脈内血圧によってひき起される
前記組織内の応力に呼応して変形されるに適しており、
そして、前記隔膜に電磁気放射を直接照射するために前記連続性
隔膜に極めて接近しながら一定距離をとって配置されて
なる半導体アッセンブリ手段とから成り、そして、かかる構成によって、前記半導体アッセンブリ手段が受
取った電磁気放射量が、前記動脈の前記動脈内血圧によ
りひき起された前記組織応力に呼応する前記連続性隔膜
の変位の関数であることを特徴とする組織接触応力感知
装置。
【請求項２】前記隔膜はシリコン製であることを特徴
とする請求項１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項３】前記隔膜は単結晶シリコン製であること
を特徴とする請求項２に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項４】前記ウエハはシリコンから成りそしてそ
の中にたて方向の樋を有し、かかる構成において前記樋
は前記隔膜の１側面を形成してなることを特徴とする請
求項２に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５】前記たて方向の樋は、正方錐形状に大体
近似した横断面形状を有してなることを特徴とする請求
項４に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項６】前記樋は大体平板状底面を有してなるこ
とを特徴とする請求項４に記載の組織接触応力感知装
置。
【請求項７】前記ウエハは内部にたて方向の樋を有
し、そして前記樋の底は前記隔膜の１側面を形成し、そ
して前記樋の底は反射材料が塗ってあって前記半導体ア
ッセンブリ手段から照射された電磁気放射を反射して成
ることを特徴とする請求項１に記載の組織接触応力感知
装置。
【請求項８】前記樋の底は厚さが大体６．５×１０
^−６ｍであることを特徴とする請求項７に記載の組織接
触応力感知装置。
【請求項９】前記樋の底は金属で被覆されていること
を特徴とする請求項７に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項１０】前記金属は金もしくはアルミ二ウムか
ら成るグループから選定されることを特徴とする請求項
９に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項１１】前記金属被覆は厚さは大体６００Åで
あることを特徴とする請求項９に記載の組織接触応力感
知装置。
【請求項１２】前記隔膜は受入れた電磁気放射内に含
まれる応力情報の相当程度の変形を防止する上で充分な
有効硬直性を有して成ることを特徴とする請求項１に記
載の組織接触応力感知装置。
【請求項１３】前記連続性隔膜は、大体０．２４マイ
クロインチ／ｍｍＨｇのひずみ速度を有することを特徴
とする請求項１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項１４】前記隔膜は、大体０．０２０インチの
間隔で位置した２つのたて方向側面を有することを特徴
とする請求項１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項１５】前記ウエハは、前記動脈を覆う前記組
織に向って配置するように大体長方形の面を有し、前記
面は相対する平行な側面から成る第１及び第２のセット
を有し、かかる構成において、前記長方形面の相対する
側面の前記第１のセットは大体０．５７７インチだけ離
れており、そしてかかる構成において前記隔膜は、大体
０．４２５インチ離れた少くとも２つの大体平行な側面
により境界が形成されてなることを特徴とする請求項１
に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項１６】前記面の相対する平行な側面の前記第
２のセットは大体０．２００インチだけ離れて成ること
を特徴とする請求項１５に記載の組織接触応力感知装置
【請求項１７】前記ウエハと前記半導体アッセンブリ
手段との間にあるスペーサ要素部品を更に有し、かかる
構成において、前記スペーサ要素部品、隔膜ウエハなら
びに半導体アッセンブリ手段のこれら全部が実質的に類
似の熱膨張係数を有し熱的に誘導されたドリフトならび
にオフセットの両誤差を最小化する構成となっているこ
とを特徴とする請求項１に記載の組織接触応力感知装
置。
【請求項１８】前記ウエハと前記半導体アッセンブリ
手段との間にあるスペーサ要素部品を更に有し、かかる
構成において、前記スペーサ要素部品、隔膜ウエハなら
びに半導体アッセンブリ手段が実質的に類似の熱膨張係
数を有し、熱的に誘導されたドリフトならびにオフセッ
トの両誤差を最小化する構成となっていることを特徴と
する請求項１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項１９】前記スペーサ要素部品が窒化けい素製
であることを特徴とする請求項１８に記載の組織接触応
力感知装置。
【請求項２０】前記半導体アッセンブリ手段は、前記
隔膜に電磁気放射を照射するための複数個のエミッタ
と、そして複数個の検出器から成り、これら検出器のそ
れぞれは出力端子をもち、また前記電磁気放射の一部分
を受け入れしかも前記受入れた放射を個々に関連してい
る電流出力信号に変換することを特徴とする請求項１に
記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２１】前記連続性隔膜は長方形の境界をもつ
大体平面状であり、前記境界は相対する一対の長尺側面
と、相対する一対の短尺側面とを有してなることを特徴
とする請求項２０に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２２】前記複数個のエミッタは、前記隔膜の
前記長尺側面の１つに対して、これと大体平行にしかも
一定間隔をとってなる大体１列状に並べられそしてかか
る構成において前記検出器は、エミッタの前記列から離
れた大体１列状に、そして、前記隔膜の前記長尺側面の
１つに対してこれに大体平行にそして一定距離をとって
並べられてなることを特徴とする請求項２１に記載の組
織接触応力感知装置。
【請求項２３】前記エミッタは互いに他とは大体等間
隔で離れて存在し、そして前記検出器は互いに他と大体
等間隔で離れて存在しており、そしてかかる構成におい
て、エミッタの前記列は検出器の前記列に装置され、検
出器の前記列の中の何れか隣接する２つの検出器が、エ
ミッタの前記列の少くとも１つの共通な検出器から等距
離に存在してなることを特徴とする請求項２２に記載の
組織接触応力感知装置。
【請求項２４】エミッタの前記複数個のそれぞれの
エミッタはビーム場において電磁気放射を放射し、この
ビーム場は前記隔膜に投射されると、最も近接する隣り
合うビームの投射ビーム場と重なり合うことを特徴とす
る請求項２０に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２５】前記電磁気放射は、可視、赤外ならび
に紫外の各光線からなるグループから選定されることを
特徴とする請求項２０に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２６】前記半導体アッセンブリ手段は基準面
に対して電磁気放射を放射し、そして基準面から反射さ
れた電磁気放射を検出する部分とを含み、前記基準面は
前記隔膜から一定距離をとって存在してなることを特徴
とする請求項１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２７】前記半導体アッセンブリ手段と前記半
導体アッセンブリ手段の前記部分とは実質的に同一材質
から成り互いに他と密接して存在してなることを特徴と
する請求項２６に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２８】前記電磁気放射は、可視、赤外ならび
に紫外の各光線から成るグループから選定されることを
特徴とする請求項２７に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項２９】それぞれの検出器による前記電流信号
出力を電圧信号に変換するため前記検出器の出力端子に
継がれた変換器手段を更に有することを特徴とする請求
項２０に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項３０】更に多重化手段と中央演算手段とを有
してなり、前記多重化手段は前記変換器手段に継がれて
前記変換ずみ電子信号の１つを選択して前記信号を前記
中央演算手段に送信して解析してなることを特徴とする
請求項２９に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項３１】患者の動脈内血圧を非侵入式に測定す
るためのシステムにおいて使用するために、前記動脈内
血圧を指示する組織接触応力信号と、そして温度の変化
ならびに前記感知器の老化に起因する前記組織接触応力
信号の誤差に対する補償をするための修正信号とを発生
する組織接触応力感知器であって：連続性隔膜と非応答
部分とをもつ１個のウエハがあって、前記連続性隔膜は
下部に横たわる動脈を覆う患者の組織に対して配置し、
前記隔膜は前記動脈の前記動脈内血圧に呼応して変形さ
れるに適し、また、半導体アッセンブリ手段があってこのものは前記連続性
隔膜に対して一定距離とりしかもその近接位置にあって
前記隔膜に電磁気放射を直接照射し、そして、前記連続性隔膜により反射された前記電磁気放射の一部
を受入れ、前記受入れた放射を血圧データを表わす組織接触応力信
号に変換し、このようにして、前記半導体アッセンブリ
手段により受入れられる電磁気放射の量は、前記動脈の
前記動脈内血圧に呼応する前記連続性隔膜に生じた変位
の関数であり、また、前記ウエハの前記非応答部分なら
びに前記半導体アッセンブリ手段とに連結された間隔設
定構造が含まれており、前記半導体アッセンブリ手段の部分は前記ウエハの前記
非応答部分に対して一定距離をとりながら近接して存在
し、そして、前記ウエハの前記非応答部分に電磁気放射を直接照射
し、前記ウエハの前記非応答部分から反射された前記電磁気
放射の部分を受入れ、前記受入れた放射を、少くとも１つの基準フアクタを示
す基準データを表わす修正信号に変換し、そして、かかる構成によって、前記半導体アッセンブリ手段の前
記部分が受入れる放射の如何なる変化も、前記基準フア
クタの少なくとも１つのフアクタに起因させ、かくし
て、前記修正信号が、前記基準フアクタの少くとも１つ
のフアクタに対する前記血圧データの依存度を最小化す
るような方法でもって前記組織接触応力信号に組込まれ
る、かかる構成をもつことを特徴とする、組織接触応力
感知器。
【請求項３２】前記基準フアクタは前記ウエハ、半導
体アッセンブリ手段ならびに間隔設定構造の温度と老化
とを包有してなることを特徴とする請求項３１に記載の
組織接触応力感知器。
【請求項３３】前記半導体アッセンブリ手段と前記半
導体アッセンブリ手段の前記部分とは実質的に同一の材
料でしかも実質的に同時に作られしかも前記材料は互い
に他と密接して存在することを特徴とする請求項３１に
記載の組織接触応力感知器。
【請求項３４】前記隔膜は単結晶シリコン製であるこ
とを特徴とする請求項３１に記載の組織接触応力感知
器。
【請求項３５】前記間隔設定構造は窒化けい素製であ
ることを特徴とする請求項３４に記載の組織接触応力感
知器。
【請求項３６】前記電磁気放射は、可視、赤外ならび
に紫外の各光線から成るグループから選定されることを
特徴とする請求項３１に記載の組織接触応力感知器。
【請求項３７】前記隔膜はたて方向の樋を内部にもつ
シリコン基板からなることを特徴とする請求項３１に記
載の組織接触応力感知器。
【請求項３８】前記樋は大体平板状底を有してなるこ
とを特徴とする請求項３７に記載の組織接触応力感知
器。
【請求項３９】前記樋の底は厚さが大体６．５×１０
^−６ｍであることを特徴とする請求項３８に記載の組織
接触応力感知器。
【請求項４０】組織接触応力感知器の出力信号の誤差
を修正する方法であって、前記誤差は前記感知器に及ぼ
す老化と環境要因との影響により生起されたものであ
り、前記組織接触応力感知器は、問題の動脈を覆う患者
の組織に対して配置する要素部品を有する種類の感知器
であり、前記要素部品は組織応力に呼応してなり：実質
的に同時点で実質的に同一の材料を用いて組織接触応力
感知器と基準感知器とを製作し、前記組織接触応力感知器を前記要素部品に呼応するよう
に適応させ、前記基準感知器を、前記組織接触応力感知器により測定
した前記組織接触応力によっては変化しない固定の基準
源に呼応するように適応させ、かかる構成により前記基
準感知器の出力信号が、前記基準感知器の老化、温度そ
して環境要因の関数としてのみ変化し、前記組織接触応力感知器と前記基準感知器とを、同一の
環境を、老化と環境要因とによって同等に影響をうける
ように分割するように適応させ、そして、老化ならびに環境要因の前記影響を前記組織接触応力感
知器の前記出力から除去するようなやり方で、前記組織
接触応力感知器ならびに前記基準感知器により発信され
た出力信号を組合わせるかかる段階を有してなることを
特徴とする、組織接触応力感知器の出力信号における誤
差の修正方法。
【請求項４１】患者の動脈内血圧を非侵入式に測定す
るシステムにおいて使用するための小型化された組織接
触応力感知装置であって：非応答部分と連続性シリコン
製隔膜部分とを有するシリコンウエハが含まれ、前記連
続性シリコン製隔膜は下部に横たわる動脈を覆う患者の
組織に対して配置するためのものであり、前記隔膜は前
記下部に横たわる動脈中の血圧動脈により前記組織内に
生じた応力に呼応するに適しており、また一体構造をも
つ回路手段が含まれていてこのものは前記連続性隔膜に
密接にしかもある距離をとって離れて存在し、前記隔膜
に直接電磁気放射を照射し、前記連続性隔膜から反射された前記電磁気放射の一部分
を受入れ、そして、かかる構造により、前記一体構造をもつ回路手段により
受入れられた電磁気放射の量が前記連続性隔膜により感
知される組織応力の関数であり、前記組織応力は前記下
部に横たわる動脈内の血圧脈動により発生してなる、か
かる構成をもつことを特徴とする、小型化された組織接
触応力感知装置。
【請求項４２】前記隔膜は単結晶シリコン製であるこ
とを特徴とする請求項４１に記載の組織接触応力感知装
置。
【請求項４３】前記ウエハは内部にたて方向の樋を有
し、前記樋の底部は前記隔膜の１側面を形成ししかも前
記たて方向の樋は、正方錐形状に大体近似した横断面形
状を有してなることを特徴とする請求項４１に記載の組
織接触応力感知装置。
【請求項４４】前記樋は大体平板状底面を有し、前記
樋底部は前記一体化構造の回路手段により放射された電
磁気放射を反射する材料を被覆してあることを特徴とす
る請求項４３に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項４５】前記樋の底部は厚さが大体６．５×１
０^−６ｍであることを特徴とする請求項４４に記載の組
織接触応力感知装置。
【請求項４６】前記樋底部は金属が被覆してあり、か
かる構成において前記金属は金もしくはアルミニウムか
らなるグループから選択され、しかも前記金属被覆は大
体６００Åの厚さであることを特徴とする請求項４４に
記載の組織接触応力感知装置。
【請求項４７】前記隔膜は前記動脈の上方を覆ってい
る前記組織の標準値よりも約５０倍も大きい有効な硬直
性を有してなることを特徴とする請求項４１に記載の組
織接触応力感知装置。
【請求項４８】前記連続性隔膜はひずみ速度が大体
０．２４マイクロインチ／ｍｍＨｇであることを特徴と
する請求項４１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項４９】前記隔膜は大体０．０２０インチ離れ
た２つの相対するたて方向側面を有してなることを特徴
とする請求項４１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５０】前記ウエハは前記動脈の上を覆う前記
組織に対して配置するための大体長方形の面をもち、前
記面は相互に平行な側面をもつ第１ならびに第２のセッ
トを有し、前記長方形面の相対する側面の前記第１のセ
ットは大体０．５７７インチ離れており、前記隔膜は大
体０．４２５インチ離れた少くとも２つの大体平行な側
面により接着され、前記面の相対する平行側面の前記第
２のセットは大体０．２００インチ離れてなることを特
徴とする、請求項４１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５１】更に１個の間隔設定要素部品があって
このものは、前記連続性隔膜と前記一体構造の回路手段
との間にあって前記隔膜に対して前記一体構造の回路手
段を一線上に配し、しかも位置決めし、そしてかかる構
成において前記間隔設定要素部品はその熱膨張係数が前
記連続性隔膜のそれと実質的に等しく、前記間隔設定要
素部品は窒化けい素製である、かかる構成をもつことを
特徴とする請求項４１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５２】前記一体構造の回路手段は前記隔膜に
電磁気放射を照射するための複数個のエミッタとそして
複数個の検出器とから成り、これら検出器のそれぞれは
出力をもち、個々の検出器は前記電磁気放射の一部を受
入れそして前記受入れた放射を個々に関連した電流出力
信号に変更する、かかる構成をもつことを特徴とする請
求項４１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５３】前記連続性隔膜は大体平板状であり長
方形境界線を有し、前記境界線は、相対する長尺側面の
対と、相対する短尺側面の対とを有し、かかる構成にお
いて、前記複数個のエミッタは、前記隔膜の前記長尺側
面の１つからこれに大体平行にしかも一定の距離をおい
て１つの列に大体配列され、しかも前記検出器はエミッ
タの前記列から離れた列に大体配列され、しかも前記隔
膜の前記長尺側面の１つからこれに大体平行に一定の距
離をおいて配されて成る、かかる構成をもつことを特徴
とする請求項５２に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５４】前記エミッタは大体等間隔で配され前
記検出器も大体等間隔で配されてなり、かかる構成にお
いて、エミッタの前記列は検出器の前記列に並置され、
その結果検出器の前記列の中の何れか２つの隣り合う検
出器がエミッタの前記列の中の少くとも１つの共通のエ
ミッタから等距離に存在してなることを特徴とする請求
項５３に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５５】前記複数個のエミッタの中の個々のエ
ミッタはビーム場において電磁気放射を放射し、このビ
ーム場は前記隔膜上に投射されると、最も近接する隣り
のビーム場の投射されたビーム場を重ね合わせて成るこ
とを特徴とする請求項５２に記載の組織接触応力感知装
置。
【請求項５６】個々のエミッタは前記エミッタの放出
面に直角な軸線の周囲にあるランベルトパターンに従
い、そしてかかる構成において前記電磁気放射は、可
視、赤外及び紫外の各光線から成るグループから選択さ
れてなることを特徴とする請求項５２に記載の組織接触
応力感知装置。
【請求項５７】前記一体構造の回路手段は、更に、前
記シリコンウエハの前記非対応部分の表面に対してこの
表面上に電磁気放射を放射しそしてこの表面から反射さ
れた電磁気放射を検出するための基準部分を有してな
り、前記非対応ウエハ表面は前記隔膜から遊離してお
り、前記一体構造回路手段ならびに前記一体構造回路手
段の前記基準部分とは実質的に同一の材質を用いて作ら
れしかも互いに他と密接してなり、かかる構成におい
て、前記電磁気放射は可視、赤外及び紫外の各光線から
成るグループから選択される、かかる構成をもつことを
特徴とする請求項４１に記載の組織接触応力感知装置。
【請求項５８】更に変換手段があってこのものは前記
検出器の出力端子に連結されて個々の検出器により出力
された前記電流信号を電圧信号に変換し、そして更に多
重化手段と中央演算手段とがあって、前記多重化手段は
前記変換手段に連結されて前記変換ずみ電気信号の１つ
を選択して前記信号を演算のために前記中央演算手段に
伝達する、かかる構成を有することを特徴とする請求項
５２に記載の組織接触応力感知装置。