JP6694676B2 - プローブ - Google Patents

Description

本発明は、被検者の生体情報を取得するために当該被検者の指に装着されるプローブに関する。

特許文献１は、被検者の指先に装着されるプローブを開示している。当該プローブは、発光素子と受光素子を備えている。受光素子は、発光素子から出射され、指先の生体組織を透過した光を受ける受光面を有している。受光素子は、受光面で受けた光の強度に応じた信号を出力するように構成されている。発光素子から出射される光の波長は、血液中の物質により吸収される波長として定められる。拍動に応じて指先の血液の体積が変化するため、受光面で受ける光の強度も変化する。受光素子から出力される信号は、脈拍や動脈血酸素飽和度といった被検者の生体情報を算出するために用いられる。

特開２００７−０２９７０２号公報

被検者の指にマニキュアの塗布やネイルアートが施されている場合、発光素子から出射された光が当該マニキュアやネイルアートの色素に吸収されうる。この場合、受光素子において所望の受光量が得られず、生体情報の算出に支障を来たすおそれがある。

このようなマニキュアやネイルアートの除去に要する手間は、緊急時における対応遅れの原因となりうる。他方、このようなマニキュアやネイルアートには高価なものが含まれるため、非緊急時においては除去を伴わずに生体情報の算出を行ないたいというニーズが存在する。

本発明は、マニキュアやネイルアートの存否によらず、正確に生体情報の算出を行なえるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる一態様は、被検者の生体情報を取得するために当該被検者の指に装着されるプローブであって、
前記指に向けて光を出射するように構成された発光部と、
前記指を通過または反射した光に応じた信号を出力するように構成された受光部と、
前記指の爪に対向する部分と前記指の側面に対向する部分を有する第一保持面と、
前記指の腹に対向する部分と前記指の側面に対向する部分を有する第二保持面と、
を備えており、
前記第一保持面と前記第二保持面は、前記指に装着された状態において連続するように配置されている、
プローブ。

このような構成によれば、発光部と受光部を、爪を避ける位置（指の側面など）に配置しやすい。よって、マニキュアやネイルアートの存否によらず、正確に生体情報の算出を行なえる。

特に、爪に対向する部分を有する第一保持面が指の側面に対向する位置まで延び、かつ腹に対向する部分を有する第二保持面と連続しているため、上記のような位置に配置された発光部および受光部への外乱光の侵入を抑制できる。したがって、生体情報算出の正確性低下を抑制できる。

一実施形態に係るプローブを示す図である。 上記プローブの変形例を示す図である。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例を詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１の（Ａ）は、一実施形態に係るプローブ１の外観を示す斜視図である。プローブ１は、被検者の生体情報を取得するために当該被検者の指に装着される。指は、手指でも足指でもよい。生体情報の例としては、脈拍や動脈血酸素飽和度などが挙げられる。

プローブ１は、ケーブル１１、左側部１２、右側部１３、ヒンジ部１４を備えている。プローブ１は、ケーブル１１を介して外部の計測装置（不図示）に接続される。計測装置の例としては、ベッドサイドモニタやパルスフォトメータなどが挙げられる。

図１の（Ｂ）は、被検者の指２がプローブ１に装着された状態において、図１の（Ａ）における矢印ＩＢの方向（すなわち指先側）から見た左側部１２と右側部１３の断面形状を模式的に示している。以降の説明における「左」と「右」は、被検者の指先側から見た場合の方向を意味する。

左側部１２は、指２の左側面２ａに対向可能に構成されている。右側部は、指２の右側面２ｂに対向可能に構成されている。図１の（Ａ）に示されるように、ヒンジ部１４は、左側部１２と右側部１３の間隔を変更できるように両者を連結している。

図１の（Ｂ）に示されるように、プローブ１は、発光部１５と受光部１６をさらに備えている。発光部１５は、左側部１２に配置されている。受光部１６は、右側部１３に配置されている。

発光部１５は、ケーブル１１を通じて入力される制御信号に基づいて、所定の波長の光を出射するように構成されている。所定の波長は、血液中の物質により吸収される波長として定められる。当該物質は、算出しようとする生体情報の種別に応じて定められる。例えば、脈拍や動脈血酸素飽和度を算出しようとする場合、当該物質として酸素の運搬が可能なヘモグロビンが選ばれる。この場合、所定の波長の例としては、赤色光および赤外光が選ばれる。

発光部１５は、例えば、当該所定の波長の光を出射可能な半導体発光素子である。半導体発光素子の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、有機ＥＬ素子が挙げられる。

受光部１６は、指２を透過した光を受ける受光面を有している。受光部１６は、受光面が受けた光の強度に応じて、強度信号を出力するように構成されている。当該強度信号は、生体信号に対応している。プローブ１が装着された指２を流れる血液の体積は、被験者の拍動によって変化する。したがって、受光面が受ける光の強度が変化し、受光部１６が出力する強度信号も変化する。

受光部１６より出力される信号は、ケーブル１１を介して外部の計測装置へ送信される。計測装置は、所定のアルゴリズムに基づいて、強度信号の変化から所望の生体情報を取得する。

受光部１６は、例えば、上記所定の波長に感度を有する光センサである。光センサの例としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタが挙げられる。

図１の（Ｂ）に示されるように、左側部１２は、爪側左保持面１２ａと腹側左保持面１２ｂを備えている。爪側左保持面１２ａ（第一保持面の一例）は、指２の爪２ｃに対向する部分と指２の左側面２ａ（指の側面の一例）に対向する部分を有している。腹側左保持面１２ｂ（第二保持面の一例）は、指２の腹２ｄに対向する部分と指２の左側面２ａに対向する部分を有している。

図１の（Ｂ）に示されるように、右側部１３は、爪側右保持面１３ａと腹側右保持面１３ｂを備えている。爪側右保持面１３ａ（第一保持面の一例）は、指２の爪２ｃに対向する部分と指２の右側面２ｂ（指の側面の一例）に対向する部分を有している。腹側右保持面１３ｂ（第二保持面の一例）は、指２の腹２ｄに対向する部分と指２の右側面２ｂに対向する部分を有している。

図１の（Ｂ）において、一点鎖線Ｎは、指２の爪２ｃから腹２ｄへ向かう厚みの爪側端部を示している。一点鎖線Ｐは、指２の爪２ｃから腹２ｄへ向かう厚みの腹側端部を示している。一点鎖線Ｃは、一点鎖線Ｎと一点鎖線Ｐから等距離にある中間線である。本明細書においては、一点鎖線Ｃより一点鎖線Ｎに近い側を指２の「爪側」とし、一点鎖線Ｃより一点鎖線Ｐに近い側を指２の「腹側」とする。

この定義に基づき、爪側左保持面１２ａと腹側左保持面１２ｂの境界は、一点鎖線Ｃが左側部１２と交差する位置とする。また、爪側右保持面１３ａと腹側右保持面１３ｂの境界は、一点鎖線Ｃが右側部１３と交差する位置とする。

図１の（Ｂ）から明らかなように、爪側左保持面１２ａと腹側左保持面１２ｂは、プローブ１が指２に装着された状態において連続するように配置されている。また、爪側右保持面１３ａと腹側右保持面１３ｂは、プローブ１が指２に装着された状態において連続するように配置されている。

このような構成によれば、発光部１５と受光部１６を、爪２ｃを避ける位置に配置しやすい。例えば、本実施形態においては、発光部１５が指２の左側面２ａに対向する位置に配置され、受光部１６が指２の右側面２ｂに対向する位置に配置されている。よって、マニキュアやネイルアートの存否によらず、正確に生体情報の算出を行なえる。

特に、爪２ｃに対向する部分を有する爪側左保持面１２ａと爪側右保持面１３ａが指２の左側面２ａと右側面２ｂに対向する位置まで延び、かつ腹２ｄに対向する部分を有する腹側左保持面１２ｂおよび腹側右保持面１３ｂと連続しているため、上記のような位置に配置された発光部１５および受光部１６への外乱光の侵入を抑制できる。したがって、生体情報算出の正確性低下を抑制できる。

図１の（Ｂ）から明らかなように、指２の延びる方向から見た爪側左保持面１２ａの断面は、指２の爪側に沿う形状を呈している。他方、指２の延びる方向から見た腹側左保持面１２ｂの断面は、指２の腹側に沿う形状を呈している。爪側左保持面１２ａの断面形状と腹側左保持面１２ｂの断面形状は、相違している。同様に、指２の延びる方向から見た爪側右保持面１３ａの断面は、指２の爪側に沿う形状を呈している。他方、指２の延びる方向から見た腹側右保持面１３ｂの断面は、指２の腹側に沿う形状を呈している。爪側右保持面１３ａの断面形状と腹側右保持面１３ｂの断面形状は、相違している。

爪２ｃを避ける位置は、一般に指２の外周面の平均曲率が大きい。そのため、爪２ｃに対向するように発光部１５と受光部１６の少なくとも一方が配置される場合と比較すると、発光部１５や受光部１６の安定した位置決めが難しい。しかしながら、上記のように爪側左保持面１２ａと腹側左保持面１２ｂの断面形状を相違させ、爪側右保持面１３ａと腹側右保持面１３ｂの断面形状を相違させることにより、プローブ１の指２に対する密着性を高めることができる。これにより、爪２ｃを避けつつも、発光部１５と受光部１６の安定した位置決めが容易になる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

より具体的には、発光部１５と受光部１６は、指２の腹側に対向するように配置されている。

被検者によっては、爪２ｃが指の左側面２ａや右側面２ｂまで延びている場合がある。このような構成によれば、より確実に爪２ｃを避けて発光部１５と受光部１６を配置できる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

本実施形態においては、腹側左保持面１２ｂは、黒色を呈している。例えば、左側部１２のうち少なくとも腹側左保持面１２ｂを含む部分が、黒色を呈する材料により成形されうる。同様に、腹側右保持面１３ｂは、黒色を呈している。例えば、右側部１３のうち少なくとも腹側右保持面１３ｂを含む部分が、黒色を呈する材料により成形されうる。

爪２ｃを避けて配置される発光部１５と受光部１６は、腹２ｄに近い側に配置される蓋然性が高い。上記のような構成によれば、腹側左保持面１２ｂと腹側右保持面１３ｂにより外乱光が吸収されるため、そのような位置に配置された発光部１５と受光部１６への外乱光の侵入を抑制できる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

本実施形態においては、爪側左保持面１２ａは、黒色を呈している。例えば、左側部１２のうち少なくとも爪側左保持面１２ａを含む部分が、黒色を呈する材料により成形されうる。同様に、爪側右保持面１３ａは、黒色を呈している。例えば、右側部１３のうち少なくとも爪側右保持面１３ａを含む部分が、黒色を呈する材料により成形されうる。

一般に、爪２ｃは、腹２ｄよりも光の反射率が高い。上記のような構成によれば、爪側左保持面１２ａと爪側右保持面１３ａにより外乱光が吸収されるため、反射の生じやすい爪側からの発光部１５と受光部１６への外乱光の侵入を抑制できる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

前述のように、プローブ１は、指２を左右から挟持する左側部１２と右側部１３を備えている。発光部１５は、左側部１２に配置され、受光部１６は、右側部１３に配置されている。ヒンジ部１４は、左側部１２と右側部１３の間隔を変更できる。

このような構成によれば、発光部１５と受光部１６を、爪２ｃを避けて指２の側面に対向する位置へ容易に位置決めできる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

図１の（Ａ）に破線で示されるように、ヒンジ部１４は、弾性部材１４ａを備えうる。弾性部材の例としては、板ばね、コイルばね、ゴムパッドなどが挙げられる。この場合、弾性部材１４ａは、左側部１２と右側部１３が接近するように付勢する。

このような構成によれば、指２の左側面２ａに対する左側部１２の密着性と指２の右側面２ｂに対する右側部１３の密着性を向上できる。これにより、平均曲率の高い指２の側面に対向する位置に発光部１５と受光部１６が配置されている場合においても、発光部１５と受光部１６の安定した位置決めが容易になる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

上記の実施形態においては、発光部１５が左側部１２に配置され、受光部１６が右側部１３に配置されている。しかしながら、発光部１５が右側部１３に配置され、受光部１６が左側部１２に配置されてもよい。

上記の実施形態においては、発光部１５と受光部１６は、指２の腹側に対向する位置に配置されている。しかしながら、発光部１５と受光部１６の少なくとも一方の一部が指２の爪側に配置されてもよい。例えば、発光部１５と受光部１６の少なくとも一方は、図１の（Ｂ）における一点鎖線Ｃ上に配置されうる。

上記の実施形態においては、プローブ１は、左側部１２と右側部１３を備えている。しかしながら、図２の（Ａ）に示されるように、指２を挿入する穴を備えた単一のハウジング１７を備える構成が採用されうる。

この場合においても、爪側左保持面１２ａと腹側左保持面１２ｂは、指２の左側面２ａに対向する位置で連続している。また、爪側右保持面１３ａと腹側右保持面１３ｂは、指２の右側面２ｂに対向する位置で連続している。さらに、爪側左保持面１２ａと、爪側右保持面１３ａは、爪２ｃに対向する位置で連続している。また、腹側左保持面１２ｂと腹側右保持面１３ｂは、腹２ｄに対向する位置で連続している。

このような構成によれば、発光部１５と受光部１６の位置が、プローブ１の指２への装着の前後で変化しない。これにより、平均曲率の高い指２の側面に対向する位置に発光部１５と受光部１６が配置されている場合においても、発光部１５と受光部１６の安定した位置決めが容易になる。したがって、生体情報の算出の正確性低下をより抑制できる。

上記の実施形態においては、発光部１５が左側部１２に配置され、受光部１６が右側部１３に配置されている。しかしながら、図２の（Ｂ）に示されるように、発光部１５と受光部１６の双方が左側部１２（あるいは右側部１３）に配置される構成が採用されうる。この場合、発光部１５から出射された光は、指２により反射されて受光部１６により検出される。

１：プローブ、２：被検者の指、２ａ：指の左側面、２ｂ：指の右側面、２ｃ：指の爪、２ｄ：指の腹、１２：左側部、１２ａ：爪側左保持面、１２ｂ：腹側左保持面、１３：右側部、１３ａ：爪側右保持面、１３ｂ：腹側右保持面、１４：ヒンジ部、１４ａ：弾性部材、１５：発光部、１６：受光部

Claims (7)

1. 被検者の生体情報を取得するために当該被検者の指に装着されるプローブであって、
   前記指に向けて光を出射するように構成された発光部と、
   前記指を通過した光に応じた信号を出力するように構成された受光部と、
   前記指の爪に対向する部分と前記指の側面に対向する部分を有する第一保持面と、
   前記指の腹に対向する部分と前記指の側面に対向する部分を有する第二保持面と、
   を備えており、
   前記第一保持面と前記第二保持面は、前記指に装着された状態において連続するように配置されており、
   前記指の左側面に対向可能に配置されている左側部と、
   前記指の右側面に対向可能に配置されている右側部と、
   前記左側部と前記右側部の間隔を変更できるように両者を連結しているヒンジ部と、
   を備えており、
   前記発光部は、前記左側部と前記右側部の一方に配置されており、
   前記受光部は、前記左側部と前記右側部の他方に配置されており、
   前記左側部と前記右側部は、それぞれ前記第一保持面と前記第二保持面を有している、プローブ。
2. 被検者の生体情報を取得するために当該被検者の指に装着されるプローブであって、
   前記指に向けて光を出射するように構成された発光部と、
   前記指を反射した光に応じた信号を出力するように構成された受光部と、
   前記指の爪に対向する部分と前記指の側面に対向する部分を有する第一保持面と、
   前記指の腹に対向する部分と前記指の側面に対向する部分を有する第二保持面と、
   を備えており、
   前記第一保持面と前記第二保持面は、前記指に装着された状態において連続するように配置されており、
   前記指の左側面に対向可能に配置されている左側部と、
   前記指の右側面に対向可能に配置されている右側部と、
   前記左側部と前記右側部の間隔を変更できるように両者を連結しているヒンジ部と、
   を備えており、
   前記発光部と前記受光部は、前記左側部と前記右側部の一方に配置されており、
   前記左側部と前記右側部は、それぞれ前記第一保持面と前記第二保持面を有している、プローブ。
3. 前記指の延びる方向から見た前記第一保持面の断面は、当該指の爪側に沿う形状を呈しており、当該指の延びる方向から見た前記第二保持面の断面は、当該指の腹側に沿う、前記第一保持面の断面とは異なる形状を呈している、
   請求項１または２に記載のプローブ。
4. 前記発光部と前記受光部の少なくとも一方は、前記指の腹側に対向するように配置されている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のプローブ。
5. 前記第二保持面は、黒色を呈している、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のプローブ。
6. 前記第一保持面は、黒色を呈している、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のプローブ。
7. 前記ヒンジ部は、前記左側部と前記右側部が接近するように弾性的に付勢している、
   請求項１または２に記載のプローブ。

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