TOP > 国内特許検索 > 脈波測定装置 > 明細書

明細書 :脈波測定装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第5424380号 (P5424380)
公開番号 特開2010-136941 (P2010-136941A)
登録日 平成25年12月6日(2013.12.6)
発行日 平成26年2月26日(2014.2.26)
公開日 平成22年6月24日(2010.6.24)
発明の名称または考案の名称 脈波測定装置
国際特許分類 A61B   5/0245      (2006.01)
FI A61B 5/02 310K
A61B 5/02 310P
請求項の数または発明の数 3
全頁数 9
出願番号 特願2008-317506 (P2008-317506)
出願日 平成20年12月12日(2008.12.12)
審査請求日 平成23年12月8日(2011.12.8)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】899000057
【氏名又は名称】学校法人日本大学
発明者または考案者 【氏名】横田 理
【氏名】長尾 光雄
個別代理人の代理人 【識別番号】100066980、【弁理士】、【氏名又は名称】森 哲也
【識別番号】100075579、【弁理士】、【氏名又は名称】内藤 嘉昭
【識別番号】100103850、【弁理士】、【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
審査官 【審査官】南川 泰裕
参考文献・文献 特開2005-156531(JP,A)
国際公開第2008/019051(WO,A2)
特開2002-078687(JP,A)
特開平04-009139(JP,A)
特開2002-078688(JP,A)
特開平11-019055(JP,A)
特開平06-197871(JP,A)
特開2004-105750(JP,A)
特表2008-523933(JP,A)
特開平06-197873(JP,A)
調査した分野 A61B 5/00-5/03
特許請求の範囲 【請求項1】
測定物内に位置する導管の脈動を検出する為に、上記導管の上層に位置する測定物表面部分である脈部に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置であって、
板状の歪みゲージと、その歪みゲージを弾性体を介して先端部に固定した移動体と、を備えた検出装置本体と、
上記移動体を支持し当該移動体の先端部を上記脈部に向けて接近・離隔する方向にストロークする直動案内装置と、
測定物に対する上記移動体の押圧力を検出する押圧力検出手段と、
上記押圧力検出手段が検出する押圧力が目標押圧荷重となるように、上記直動案内装置のストローク量を制御するストローク制御部と、
上記検出装置本体が脈部に接触してからの移動体の変位量を取得する変位情報取得手段と、を備え、
上記ストローク制御部は、上記変位量が所定値以内に収まるようにストローク量を制御することを特徴とする波測定装置。
【請求項2】
上記弾性体は、測定物の上記脈部位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部から導管までの距離よりも厚い弾性体であることを特徴とする請求項に記載した脈波測定装置。
【請求項3】
上記測定物は人体の腕部であり、且つ上記導管が橈骨動脈である脈波測定装置であって、
上記検出装置本体を上記橈骨動脈の流れ方向に沿って3個並列させ、その3個の検出装置本体をそれぞれ個別の直動案内装置でストローク可能に構成することを特徴とする請求項又は請求項に記載した脈波測定装置。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、血管などの導管の脈動を検出する脈波測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の歪みゲージを使用した脈波測定装置としては、例えば特許文献1に記載の装置がある。この装置では、診察者の指に装着される薄膜部材と、その薄膜部材における指の指腹部に対向する位置に対し、指の幅方向の圧力分布を検出する検出手段とを備える。そして、上記検出手段を、指の長さ方向に沿って所定の間隔を隔てて配置される複数の細帯状の歪みゲージで構成する。
上記装置では、診察者が指に薄膜部材を装着し、被験者の脈部に沿って指を押圧する。これによって、指の幅方向の圧力分布を検出する。
【特許文献1】特開平6-197873号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記のような従来の脈波測定装置では、歪みゲージを直接脈部に押し付けているに等しい為、脈動に応じた歪みゲージの歪み変形をその分抑制する。この結果、脈波の検出精度が悪くなる恐れがある。
また、上記のような従来の脈波測定装置では、指で押し付けることから歪みゲージの押圧力が一定せず、歪みゲージが脈部にしっかりと当たるように強めに押し付ける傾向がある。この点からも脈波の検出精度が悪くなる。なお、血管の近くに血管よりも硬い腱などがある場合、しっかり押さえつけないと血管の脈動が取れない可能性がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、簡易な構造で導管の脈動を精度良く測定可能な脈波測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、測定物内に位置する導管の脈動を検出する為に、上記導管の上層に位置する測定物表面部分である脈部に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置であって、
板状の歪みゲージと、その歪みゲージを弾性体を介して先端部に固定した移動体と、を備えた検出装置本体と、
上記移動体を支持し当該移動体の先端部を上記脈部に向けて接近・離隔する方向にストロークする直動案内装置と、
測定物に対する上記移動体の押圧力を検出する押圧力検出手段と、
上記押圧力検出手段が検出する押圧力が目標押圧荷重となるように、上記直動案内装置のストローク量を制御するストローク制御部と、
上記検出装置本体が脈部に接触してからの移動体の変位量を取得する変位情報取得手段と、を備え、
上記ストローク制御部は、上記変位量が所定値以内に収まるようにストローク量を制御することを特徴とするものである。
ここで、脈部位置の弾性係数とは、脈部から導管迄の部分の弾性係数、若しくは脈部から導管迄と導管自体を含めた部分の弾性係数を指す。
また、上層とは、導管よりも表層側の部分を指す。
【0006】
次に、請求項に記載した発明は、請求項に記載した構成に対し、上記弾性体は、測定物の上記脈部位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部から導管までの距離よりも厚い弾性体であることを特徴とするものである。
次に、請求項に記載した発明は、請求項又は請求項に記載した構成に対し、上記測定物は人体の腕部であり、且つ上記導管が橈骨動脈である脈波測定装置であって、上記検出装置本体を上記橈骨動脈の流れ方向に沿って3個並列させ、その3個の検出装置本体をそれぞれ個別の直動案内装置でストローク可能に構成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、対象とする脈部の部分と同等若しくは当該部位よりも軟らかい弾性体を介して歪みゲージを脈部に押し付ける事で、脈部位置の脈動に感度良く歪みゲージが歪むことが可能となる。また、弾性体の厚さを脈部から導管までの距離以上の厚さとすることで、脈動検出時の変形代を確保可能となる。
また、押圧時に導管を必要以上に押し潰す事が無く、この点からも感度良く脈動を検出可能となる。なお、導管の近くに腱などが存在して導管部分よりも硬い部分がある可能性があるが、上記のような弾性体を介して歪みゲージを押し付けるので、軽い押圧でも血管の脈動を取得することが可能となる。
更に、押圧力を一定にすることで、安定して脈動を検出可能となる。
また、押圧時における歪みゲージの変位を制御することで、必要以上に弾性体が潰れることが防止される。また、脈部の硬さが同じであれば、脈部の窪み具合も一定の状態とすることで、測定値が安定化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
なお、上記実施形態では導管として血管(橈骨動脈)を例に挙げて説明する。但し、他の動脈等の脈部位置でも良いし、導管は他の導管であっても良い。また測定物は人体に限定されず、測定物は動物等でも良い。さらには測定物が無生物であっても良い。
【0010】
(構成)
図1は、本実施形態に係る脈波測定装置の検出部の概要構成を示す図である。
すなわち、薄板状の歪みゲージ1の表面(当接面)側に対し、汚れ防止や衛生上の観点から薄膜の保護膜2を貼り付けている。また、歪みゲージ1の裏面側に、脈部6位置と同等若しくは脈部6位置よりも軟らかい弾性体3を固定している。
脈部6位置の弾性は、測定物4表面の脈部6から導管(血管5)までの部分、若しくは測定物4表面の脈部6から導管(血管5)迄と導管(血管5)自体を含んだ部分の測定物4の弾性を指す。
【0011】
そして、脈部6位置と同等若しくは脈部6位置よりも軟らかい弾性体3とするために、測定物4の上記脈部6位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部6から導管(血管5)までの距離よりも厚い弾性体3を採用する。本実施形態では、上記弾性体3として、化粧品などで使用される化粧用スポンジを使用することで、脈部6位置よりも弾性係数を小さくし、且つ、脈部6から導管(血管5)までの距離よりも厚いものを使用した。
弾性体3は、歪みゲージ1よりも軟らかいことも鑑み、平面視で歪みゲージ1全体を覆う大きさを有する。また、図1では、弾性体3が立方体形状の場合を例示しているが、半球状や錐台状など他の形状をしていても良い。
【0012】
(使用例等)
そして、図1のように、血管5の上層に位置する脈部6に対し、弾性体3を介して歪みゲージ1を指などによって軽く押し付ける。この状態で、歪みゲージ1からの歪み情報に相当する電圧値を取得し、その取得した電圧値を増幅してディスプレイ21などに表示したり印字したりする。
ここで、上記のように弾性体3に3軸の歪みゲージ1を貼り付けて、5秒間脈動を測定した所、精度良く脈動に応じたで電圧変動を検出することが出来たことを確認した。
【0013】
次に、一つの上記弾性体3に対し、動脈の流れ方向に並列するようにして10mmの間隔を開けて2つの単軸歪みゲージ1を貼り付けて、脈動を0.5秒間測定したところ、図2に示すような結果を得た。2つの歪みゲージ1からの測定値に時間差が出来たことを確認した。この差から、時間と距離の関係を用いることで、血流速度や血流の加速度を求めることが可能であることが分かる。
【0014】
なお、この場合には、素手で軽く弾性体3を介して歪みゲージ1を脈部6に押し当てている。この影響を、測定波形での電圧値が受けてしまう可能性がある。カフなどで固定するなどによって、弾性体3を介して押圧力を一定にすることが好ましい。
押圧荷重を一定にして測定した歪みゲージ1の電圧変化の例を図3に示す。このように明確に脈波を検出することが可能である。
また。第1脈波についてカオスアトラクタ表示したものを図4に示す。丸で囲った部分が、図3における丸で囲った部分である。このカオスアトラクタ表示で脈波を評価しても良い。図5に、脈波全体のカオスアトラクタ表示(時間-速度表示)を示す。この脈波全体のカオスアトラクタ表示で評価しても良い。
【0015】
(本実施形態の効果)
本実施形態では、測定物4における脈部6位置と同等若しくはそれよりも軟らかな弾性体3を介して、歪みゲージ1を脈部6に軽く押し付けている。これによって、導管(血管5)である血管5の脈動による歪みゲージ1の歪み変形を弾性体3が許容することで、その分、精度良く脈波を検出することが出来る。
(変形例)
上記説明では、弾性体3としてスポンジを例示したが、中空の弾性体3(風船等)で弾性体3を構成しても良い。また、弾性体を2層構造として、歪みゲージ側を軟らかい弾性体としても良い。
【0016】
(第2実施形態)
次に、本実施形態に係る脈波測定装置について図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態は、東洋医学で使用される脈診方式の一つである、六部定位脈診の診断に使用可能な脈波測定装置の場合の例である。すなわち、本実施形態の脈波測定装置は、前腕部における橈骨動脈の上層に位置する3箇所の脈部6(寸、関、尺)の脈を測定する装置である。
【0017】
(構成)
図6は本実施形態の構成を示す概要図である。図7は本実施形態の検出装置本体10及びその検出装置本体10をストロークさせる第1直動案内装置12を説明する概要構成図である。
本実施形態の脈波測定装置は、3つの脈部6(寸、関、尺)にそれぞれ接触して押圧するための3本の検出装置本体10と、3つのロードセル11と、各検出装置本体10をそれぞれストロークさせる3つの第1直動案内装置12と、上記3つの直動案内を支持するアーム部13と、そのアーム部13をストロークさせる第2直動案内装置14と、測定物4としての腕部を載置する枕部15とを備える。
【0018】
上記検出装置本体10は、図7示すように、移動体10a、弾性体3、歪みゲージ1、及び保護膜2(不図示)を備える。すなわち、検出装置本体10は、移動体10aの先端部に対し弾性体3を介して歪みゲージ1を固定し、その歪みゲージ1の当接面に薄膜からなる保護膜2を被着して構成される。
保護膜2、歪みゲージ1、及び弾性体3の構成については上記第1実施形態と同様である。図7では、弾性体3が円錐台形状をしている場合を例示している。
【0019】
上記3つの検出装置本体10は、歪みゲージ1を下側にして配置されると共に一列に並ぶように配置される。各検出装置本体10は、個別の第1直動案内装置12によって、上下にストローク可能となっている。この例では、第1直動案内装置12として、回転式の電動モータ12aでボールねじのねじ軸を回転させることで、上記検出装置本体10がストロークする場合を例示している。第1直動案内装置12として、リニアガイド装置その他の直動案内装置を採用しても良い。各第1直動案内装置12は、コントローラ20からの信号に応じて駆動して各検出装置本体10を上下に変位させる。
【0020】
また、上記検出装置本体10に負荷された荷重がそれぞれロードセル11によって検出される。各ロードセル11は、検出した荷重信号をコントローラ20に出力する。
上記3つの直動案内装置は、一つのアーム部13に支持され、このアーム部13に対して上述のように検出装置本体10をそれぞれ個別にストロークさせる。
更に、上記アーム部13を昇降させるための第2直動案内装置14を備える。第2直動案内装置14の構造は、上記第1直動案内装置12と同様である。
【0021】
その第2直動案内装置14は、支持体17に支持されている。その支持体17は基板16に設置される。また、上記3つの検出装置本体10の下方位置に枕部15が配置され、その枕部15は基板16に固定されている。
コントローラ20は、ストローク制御部を構成する。そのコントローラ20は、作動すると、先ず、第2直動案内装置14を駆動制御する。具体的には、3つのロードセル11からの信号に基づき、3つの検出装置本体10のいずれか一つが測定物4表面に当接するまでアーム部13を下降する。3つの検出装置本体10のいずれか一つが測定物4の表面に当接したと判定すると、第2直動案内装置14を停止する。
【0022】
続いて、3つの第1直動案内装置12を駆動制御する。具体的には、各ロードセル11からの荷重情報に基づき、押圧荷重が目標押圧荷重となるまで各検出装置本体10を下降させる。すなわち、各ロードセル11からの荷重情報に基づきストローク量をフィードバック制御して、押圧力が目標押圧荷重となるように制御する。
ここで、人体の橈骨動脈の脈部6を対象とした場合には、上記目標押圧荷重は、1N~2Nの間に制御することが好ましいことを確認した。例えば目標押圧荷重を1Nとして制御する。
【0023】
各検出装置本体10の押圧荷重が目標押圧荷重となったと判定したら、各歪みゲージ1からの歪み情報としての電圧値を所定時間取得する。取得した歪み情報は、アンプで増幅した後に、記録したり、表示部に表示させたり、印字したりする。
脈波の測定が完了すると、第1及び第2直動案内装置14が再度作動して、アーム部13及び検出装置本体10を上方にストロークさせて初期値に復帰させる。このとき、3つの検出装置本体10間の高さ補正を行っても良い。
【0024】
(使用例)
測定対象者の前腕部(腕)を枕部15の上に載置させる。測定対象者は、枕部15に前腕部を置いた時に、橈骨動脈が上側に来るように設定する。
この状態で、不図示のスタートスイッチを作動させると、第2直動案内装置14及び第1直動案内装置12が作動して、アーム部13を降下させ、続けて各検出測定装置本体を目標押圧荷重で脈部6に押し付けられた状態とする。
【0025】
その状態で、各検出装置本体10に設けた歪みゲージ1からの電圧値を入力して脈波の情報を取得する。
このとき、弾性体3は、脈部6位置と同等か脈部6位置よりも軟らかいので、脈動に対する歪みゲージ1の歪みを許容する。
また、一定の押圧荷重の状態で測定するので、検出する電圧値が安定して、測定する脈波の測定値が安定する。
【0026】
(本実施形態の効果)
上記第1実施形態の効果の他に、次のような効果を奏する。
一定の押圧荷重状態で測定することで安定して脈波を検出することが可能となる。この結果、より脈波検出精度が向上する。
また、寸、関、尺の三つの脈部6の脈波を同時期に測定することが可能となる。
またこのとき、2つの歪みゲージ1からの検出値に基づき、第1実施形態で説明したような血流速度等を求めることも可能である。
【0027】
(変形例)
本実施形態では、寸、関、尺の三つの脈部6の脈波を同時期に測定することを目的としているので、検出装置本体10を3つ備える。一箇所の脈波を検出する場合には、検出装置本体10及びストロークするための直動案内装置も一つで構わない。
また、上記実施形態では、第2直動案内装置14によって、3つの検出装置本体10を粗移動させているが、この第2直動案内装置14を省略しても構わない。
【0028】
また、移動体10aを伸縮可能なシリンダ装置(空圧シリンダ装置等)としても良い。
また、検出装置本体10が脈部6に接触してからのストローク量を検出し、このストローク量に基づき押圧力を調整しても良い。
すなわち、脈部6に接触してからのストローク量に応じて、脈部6が変形すると共に検出装置本体10が変形(主として弾性体3)する。このため、弾性体3の圧縮変形量を所定値以内に収める為に、次のように制御しても良い。
【0029】
すなわち、目標押圧荷重を1N~2Nというように所定の荷重幅で設定しておくと共に、上記ストローク量を所定の範囲に設定しておく。そして、実際の押圧荷重及びストローク量の両方が共に満足した時点で、脈波の測定を実施する。
このように、脈部6に接触してからのストローク量を所定範囲に収めることで、過度に弾性体3が変形することを回避することが出来る。
【0030】
また、生体の部位や個人差によって脈部6の硬さは異なるが、脈部6に接触してからのストローク量を所定範囲に収めることで、同じ硬さの脈部6位置であれば、脈部6の窪み状態が所定の範囲内に抑えることが可能となる。
ここで、脈部6の硬さが同じ硬さの場合に、脈部6の窪み具合が異なると、波形の大きさが形状に影響が出来る。
これに対し、脈部6の硬さが同じ硬さの場合に、脈部6の窪み具合が所定の範囲に抑えることが可能となって、安定した測定値を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明に基づく第1実施形態に係る装置構成を示す概略図である。
【図2】脈波の測定例を示す図である。
【図3】脈波の測定例を示す図である。
【図4】第1脈波のカオスアトラクタ表示を示す図である。
【図5】全体のカオスアトラクタ表示を示す図である。
【図6】本発明に基づく第2実施形態に係る装置構成を示す概略図である。
【図7】本発明に基づく第2実施形態に係る装置構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【0032】
1 ゲージ
2 保護膜
3 弾性体
4 測定物
5 血管(導管)
6 脈部
10 検出装置本体
10a 移動体
11 ロードセル(押圧力検出手段)
12 第1直動案内装置
13 アーム部
14 第2直動案内装置
15 枕部
16 基板
17 支持体
20 コントローラ(ストローク制御部)
21 ディスプレイ
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6