JP2010264112A - 生体情報測定用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】長時間にわたって、血中酸素飽和度、脈拍等の身体の状態を安定して測定することができるとともに、被検者が手指に感じる不快感や苦痛を低減する。
【解決手段】開閉可能に形成された一対のハウジング１、２と、一対のハウジング１、２が閉じる方向に力を付勢するコイル形状のばね４とを有し、ばね４の長さを調整し、ばね４の力量を調整する力量調整機構５を備えている生体情報測定用プローブＡ。
【選択図】図２

Description

手指に装着され、血中酸素飽和度、脈拍等の生体情報の測定に用いられるプローブに関するものである。

脈拍や血中酸素飽和度等の生体情報を測定することで、被検者の身体の状態を客観的に観察することが可能である。この生体情報の測定において、人体の手指に装着されるプローブを備えた光電脈波計やパルスオキシメータ等の光電脈波測定装置が用いられている。例えば、前記パルスオキシメータは、まず、被検者の手指に装着された前記プローブから異なる２波長の光（赤色光と赤外光）を投光し、生体（手指）を経由した光の光量変化を検出する。そして、検出された光量変化より得られる２波長脈波波形に基づいて、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）を求めるものである。

前記光電脈波測定装置は血中酸素飽和度及び（又は）脈拍を測定するときに、血液を採取する必要がないので被検者の身体への侵襲が非常に少なく、長時間の継続した（連続した）測定が可能である。このことにより、慢性の呼吸器疾患患者の病状の診断、患者の呼吸状態の日常的な把握といった短時間の測定以外にも、重症患者の呼吸状態の急変の監視、手術中の患者の状態（呼吸、血中酸素飽和度）の監視のような長時間測定にも用いられる。また、最近では、装置が小型化され、日常生活や運動中ような長時間の装着でも邪魔になりにくいことから、睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ）患者の血中酸素飽和度の測定（およそ８時間以上連続して測定が必要）や、スポーツトレーニング時の血中酸素飽和度の測定等にも用いられている。

従来の手指に装着するプローブとして、例えば、特開平１１−１８８０１９号公報や特開平７−２３６６２５号公報に記載されているプローブがある。特開平１１−１８８０１９号公報に記載のプローブは、対向して配置された一対のハウジングと、一対のつまみ部と、前記一対のつまみ部を離間させる方向に付勢するばねとを備えており、前記一対のつまみ部が相互に接近すると前記一対のハウジングは離間し、逆に前記一対のつまみ部が相互に離間すると前記一対のハウジングが接近するように構成されている。この構成のプローブを用いることで、前記一対のハウジングの一方に備えられている発光素子と、他方に備えられている受光素子との光軸が指の太さに関係なく一定となる。

また、特開平７−２３６６２５号公報に記載のプローブは、一対のアームと、前記一対のアームを連結する弾発性のある湾曲部材を備えている。そして、前記一対のアームは、被測定部位の接触する軟質部材と、その外側に設けられた硬質部材とを備えている。この構成によると、前記軟質部材が被検者の指と接触し、前記軟質部材が変形することで前記指への接触圧が調整される。

特開平１１−１８８０１９号公報 特開平７−２３６６２５号公報

特開平１１−１８８０１９号公報に記載のプローブでは、被検者の手指の太さによってばねの変位が大きく変わる。この場合、細い手指に装着したときに不快感、苦痛のない締め付け力となるようにばねを調整すると、太い手指に装着したときの締め付け力が高くなり、被検者に不快感、苦痛を与えてしまう。逆に、太い手指に装着したときに適切な締め付け力となるようにばねを調整すると、細い手指に装着したときの締め付け力が不足し、前記プローブが不安定になり、正確な測定ができなくなる。

特開平７−２３６６２５号公報に記載のプローブでは、軟質部材の取り付けによって前記プローブは大きく、重くなり、それだけ、被検者の負担が大きくなる。例えば、大人と子供のように、手指の大きさに大きな差があると、前記軟質部材による接触圧の調整能力だけでは不十分となり、手指を必要以上に締め付け、被検者に不快感、苦痛を与えてしまったり、取り付けが不安定で、正確な測定ができなかったり等の不具合が生じる場合がある。

そこで本発明は装着される手指の太さにかかわらず、長時間にわたって、正確に生体情報を測定することができるとともに、被検者が装着されている手指に不快感、苦痛を低減することができるプローブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、開閉可能に連結された一対のハウジングと、前記一対のハウジングが閉じる方向に力を付勢するばねとを有し、手指を挟持し生体情報を測定するプローブであって、前記ばねの力量を調整する力量調整機構を備えていることを特徴とする。

この構成によると、前記力量調整機構を備えることで、プローブを手指に装着したときの手指への接触圧力を調整することができる。接触圧力を調整することで、手指の太さにかかわらず、装着されたプローブが手指からずれにくく、被験者が不快感、苦痛を低減することができる。

これにより、長期間連続して正確に、被験者が感じる不快感、苦痛を低減して生体情報を測定することができる生体情報測定用プローブを提供することが可能である。

上記構成において、前記ばねはコイルばねであり、前記力量調整機構は前記ばねの両端をそれぞれ支持する一対のばね支持部を備えており、前記一対のばね支持部の少なくとも一方は移動可能である。

前記ばねとしてコイルばねを用いることで、精度良く、簡単に力量を調整することができる。

上記構成において、前記力量調整機構は前記一対のハウジングの一方に回動自在に取り付けられた調整歯車を備えており、前記一対のばね支持部は、前記調整歯車に取り付けられた可動支持部と、他方のハウジングに取り付けられた不動支持部とを有しており、前記調整歯車と歯合する歯車を備え、前記調整歯車を回転させばねの長さを調整する調整ダイヤルを備えていてもよい。

この構成によると、前記調整ダイヤルを操作するだけで、プローブから手指に作用する接触圧力を容易に低減することが可能である。

上記構成において、前記調整ダイヤルは側面にひとつのピッチ円状に所定の間隔をあけて形成された係止部を備えており、前記力量調整機構は前記係止部と係合する係合部を備えた位置決め静止部を有していてもよい。なお、前記係止部として、例えば、前記係合部が挿入される凹穴や、前記係合部と係合するように前記側面より突出した凸部を挙げることができる。

上記構成において前記力量調整機構は前記調整歯車及び前記調整ダイヤルの少なくとも一方の自由な回転を抑制する回転抑制部材を備えていてもよい。

上記構成において、前記一対のばね支持部は移動可能な可動支持部と、移動しない不動支持部とを有しており、前記可動支持部は前記一対のハウジングの一方の側部に形成されたカム溝に摺動可能に支持されており、前記不動支持部は他方のハウジングに配置されていてもよい。

上記構成において、前記カム溝は前記不動支持部の中心を曲率の中心とする円弧に沿って形成された帯形状であってもよい。

上記構成において、前記力量調整機構は前記他方のハウジングの前記不動支持部と異なる位置に回動可能に支持されたリンクを備えており、前記リンクは前記可動支持部を支持していてもよい。

上記構成において、前記一対のハウジングの両方の側部にはそれぞれ独立したカム溝が形成されており、前記一対のばね支持部は、各ハウジングに形成されたカム溝に摺動可能に支持された一対の可動支持部を備えていてもよい。

上記構成において、前記ばねは圧縮されて反発力を出力する圧縮ばねであってもよく、引張られて反発力を出力する引張ばねであってもよい。

本発明によると、装着される手指の太さにかかわらず、長時間にわたって、正確に生体情報を測定することができるとともに、被検者が装着されている手指に不快感、苦痛を低減することができるプローブを提供することができる。

本発明にかかるプローブを手指に装着した状態の斜視図である。 図１に示すプローブの断面図である。 力量調整機構の構成を示す図である。 プローブの開き量とばねの力量の関係を示す図である。 本発明にかかるプローブの他の例の断面図である。 図５に示すプローブが小さく開いたときの断面図である。 図５に示すプローブが大きく開いたときの断面図である。 本発明にかかるプローブの他の例の断面図である。 図８に示すプローブが開いた状態を示す断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明にかかるプローブを手指に装着した状態の斜視図であり、図２は図１に示すプローブの断面図である。本発明にかかるプローブＡは、ケーブルＣａで測定装置に接続されおり、被検者の手指に装着し血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）及び脈拍を測定するパルスオキシメータ用のプローブである。

図１、図２に示すように、プローブＡは、手指の甲側に配置される上側ハウジング１と、手指の掌側に配置される下側ハウジング２と、上側ハウジング１と下側ハウジング２とを連結する連結部３と、一方の端部を上側ハウジング１に他方の端部を下側ハウジング２に支持されたばね４と、ばね４の力量を調整するための力量調整機構５とを備えている。

図２に示すように、上側ハウジング１は手指の甲側と接触する上側ホールド部１１を備えている。また、下側ハウジング２は手指の掌側と接触する下側ホールド部２１を備えている。上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とは手指を押圧する部材である。上側ホールド部１１又は下側ホールド部２１は手指に密着するものが好ましく、発泡ウレタン樹脂や、ゲル状の樹脂のように手指の形状にあわせて変形する材料を採用することができる。

上側ホールド部材１１には、手指に対して、測定に必要な波長の光（パルスオキシメータの場合、約６６０ｎｍ：赤色光、約８８０ｎｍ：赤外光の異なる２波長）を出射できる発光部１２を備えている。発光部１２としては、ＬＥＤが用いられているが、それに限定されるものではなく、所定波長の光を出射することができる光源（例えば、放電管、レーザ光源等）を広く採用することが可能である。また、下側ホールド部２１には、発光部１２より出射され手指を透過した光を受光し、その光量を電気信号に変換する受光部２２が備えられている。受光部２２は、シリコンフォトダイオードである。しかしながら、これに限定されるものではなく、発光部１２より出射され、手指を透過した光を電気信号に変換することができる素子を広く採用することができる。

連結部３は、上側ハウジング１の長手方向の中間部に形成された上側連結部３１と、下側ハウジング２の長手方向の中間部に形成された下側連結部３２とを有している。上側連結部３１と下側連結部３２とは重なるように配置され、それぞれ、下側ハウジング２及び上側ハウジング１に接触支持されている。上側ハウジング１及び下側ハウジング２は連結部３を中心に可動範囲内で自在に回動することで、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とが接近又は離反する。なお、上側連結部３１及び下側連結部３２は回動中心がずれないように、軸が挿通されていてもよい。また、上側ハウジング１及び下側ハウジング２は連結部３を挟んで上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が備えられているのと反対側の端部を接近／離反させることで、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とを離反／接近させることができる。

ばね４はコイルばねである。ばね４は連結部３を挟んで上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１と反対側に配置されている。ばね４はプローブＡが閉じているときに、軸が上側ハウジング１及び下側ハウジング２の長手方向と直交するように配置されている。ばね４は、自然長よりも短くなるように（圧縮されて）取り付けられている。プローブＡが手指に装着されていない状態（以後、初期状態という）のとき、ばね４の反発力が上側ハウジング１及び下側ハウジング２に作用しており、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とが圧接している。ばね４は力量調整機構５を介して、上側ハウジング１及び下側ハウジング２に取り付けられており、ばね４の力量は力量調整機構５によって調整される。

力量調整機構５は、上側ハウジング１に回転可能に支持された平歯車である調整歯車５１と、調整歯車５１と歯合する平歯車を有しており、一部が上側ハウジング１の外部に露出した調整ダイヤル５２と、調整歯車５１側面から軸方向に突出し、ばね４の上端部が支持されている可動支持部５３と、下側ハウジング２に固定さればね４の下端部が支持されている不動支持部５４とを備えている。可動支持部５３は移動可能な支持部であり、不動支持部５４は可動支持部５３の移動に対応して、回動のみ可能な支持部である。

ばね４の反発力は可動支持部５３を介して調整歯車５１に伝達される。そして、調整歯車５１の回転軸を介して上側ハウジング１に伝達される。一方、ばね４の反発力は不動支持部５４にも作用しており、不動支持部５４を介して下側ハウジング２に作用している。ばね４の反発力によって上側ハウジング１及び下側ハウジング２は、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とが圧接するように付勢されている。

プローブＡが手指に安定して取り付けられている場合、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が所定の圧力以上の接触圧で手指を挟持している。この接触圧力によって手指と上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１との間にプローブＡが脱落しない程度の摩擦力が発生している。また、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１との接触圧力が一定の圧力を超えると、被検者は手指に不快感或いは苦痛を感じる。プローブＡでは構造上、接触圧力はばね４の力量により決まるものであり、手指に装着されたとき、ばね４の力量が一定の範囲内に入っていれば、プローブＡがずり落ちることはなく、また、被検者が不快感及び（又は）苦痛を感じにくい。

力量調整機構５の詳細について図面を参照して説明する。図３は力量調整機構の構成を示す図である。なお、図３では、上側ハウジング１及び下側ハウジング２は一部省略しており、連結部３はその位置のみ示されている。

調整ダイヤル５２の上側ハウジング１から露出している部分が動かされ、調整ダイヤル５２は回転される。調整ダイヤル５２が回転することで、調整ダイヤル５２に歯合している調整歯車５１が回転され、可動支持部５３の位置が変更される。これにより、可動支持部５３と不動支持部５４との相対距離が変化する。

プローブＡは、可動支持部５３と不動支持部５４との距離を３段階で変更できるようになっている。力量調整機構５には可動支持部５３を所定の位置で停止させるための、位置決め静止部５５が備えられている。位置決め静止部５５は、上側ハウジング１に固定されており、弾性的に撓む梁形状のアーム部５５１と、アーム部の先端に形成され、調整ダイヤル５２の側面と接触する係合部５５２とを備えている。

調整ダイヤル５２の側面には、その回転中心を中心とするピッチ円Ｃ１上に並んで形成された３個の凹穴５２１が備えられている。凹穴５２１は曲面状の凹みであり、係合部５５２は先端が凹穴５２１に挿入係合される曲面で形成された凸部である。なお、凹穴５２１は調整ダイヤル５２と静止部５５との位置がずれても、係合部５５２が凹穴５２１に挿入係合されるように、調整ダイヤル５２の径方向に延びる溝形状を有している。

位置決め静止部５５は、アーム部５５１が撓んでいる状態で配置されており、係合部５５２が調整ダイヤル５２の側面にアーム部５５１の撓みによる反発力で押し当てられている。係合部５５２はピッチ円Ｃ１上に配置されている。

そして、調整ダイヤル５２が回転され、凹穴５２１と係合部５５２とが重なると、係合部５５２は凹穴５２１に係合し、それまでの力では調整ダイヤル５２は回転しなくなる。凹穴５２１に係合部５５２が嵌合することで、調整ダイヤル５２の回転は静止される。なお、ピッチ円Ｃ１の半径は大きく形成されているほうがモーメントを大きくでき、係合部５５２と凹穴５２１との係合による力を小さくすることが可能である。係合部５５２が各凹穴５２１と係合することで、調整ダイヤル５２及び調整歯車５１がばね４の力量によって回転されるのが抑制されている。調整ダイヤル５２をばね４の力量よりも大きな力量で動かすことで、係合部５５２と凹穴５２１との係合を外れさせることが可能である。また、凹穴５２１の代わりに係合部５５２が容易に乗り越えることができない凸部を形成していてもよい。

図３に示すように、可動支持部５３と不動支持部５４との距離が変化することで、可動支持部５３及び不動支持部５４に両端部を支持されているばね４の長さも変化する。ばね４はプローブＡに圧縮されて装着されているので、長さが短くなると反発力の力量が大きくなり、逆に長くなると反発力の力量が小さくなる。プローブＡでは、このばね４による反発力の力量の変化を利用して、手指に装着されるときの接触圧の調整を行うものである。

ばね４の力量を変化させた状態で手指をホールドしたときのばね４の力量について説明する。図４はプローブの開き量とばねの力量との関係を示す図である。図４において、横軸がプローブＡの開き量、すなわち、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１との距離であり、縦軸がばねの力量である。上側ホールド部１１と下側ホールド部２１との距離は手指の太さの代わりに用いられている。

図４において、力量Ｐ１は装着されたプローブＡの手指からの脱落を抑制するために最低限必要なばね４の力量である。また、力量Ｐ２は被検者がプローブＡを装着した手指に不快感及び（又は）苦痛を感じにくい最大のばね４の力量である。すなわち、ばね４の力量がプローブＡの開き度にかかわらず、Ｐ１−Ｐ２（図４において、網掛けが施されている領域）に収まれば、ずれにくく、しかも、不快感及び（又は）苦痛を感じにくい。

ばね４の力量は調整ダイヤル５２を動かし、係合部５５２を調整ダイヤル５２に形成されている３個の凹穴５２１のいずれかに係合させることで調整するものである。ここで、凹穴５２１には、便宜上、プローブＡが閉じているときのばね４の力量が最も大きいときに係合部５５２と係合する凹穴５２１ａ、次に大きいときに係合する凹穴５２１ｂ、そして、最も小さいときに係合する凹穴５２１ｃと符号つける。

まず、係合部５５２が中間の凹穴５２１ｂと係合しているときについて説明する。このときの、プローブＡの開き度とばね４の力量との関係が直線Ｋ１に示されている。図４に示すように、プローブＡの開き量がＯ２−Ｏ３に変化するとき、ばね４の力量がＰ１−Ｐ２の間に収まっている。すなわち、開き量がＯ２−Ｏ３となる太さの手指にプローブＡを装着した場合、プローブＡはずり落ちることなく、また、被検者に不快感及び（又は）苦痛を与えにくい。なお、中間部（開き量Ｏ２−Ｏ３）が他の部分に比べて広いのは、力量調整機構５を操作しなくてもより多くの被検者に対応させるためである。

次に、細い手指にプローブＡを取り付ける場合について考える。プローブＡは、係合部５５２が凹穴５２１ｂと係合しており、ばね４の力量がプローブＡの開き量に対してＫ１で示す直線に沿って変化する状態である。この状態で、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１に挟持される手指が細く、プローブＡの開き量がＯ２よりも小さくなると、ばね４の力量がＰ１よりも小さくなる。ばね４の力量がＰ１よりも小さくなると、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１と手指との間に発生する摩擦力が小さくなってしまい、プローブＡが安定して手指に装着されなくなってしまう。

そこで、調整ダイヤル５２を矢印ａ１の方向に動かし、係合部５５２が係合する凹穴を凹穴５２１ｂから凹穴５２１ａに変更する。調整ダイヤル５２の移動によって、調整歯車５１は矢印ａ２の方向に回転し、ばね４は短くなる（圧縮される）。これにより、プローブＡが初期状態（開き度が０）とき、ばね４の力量は大きくなる。なお、プローブＡの開き量とばね４の力量との関係は、図４中、直線Ｋ２で示すようになる。

プローブＡの開き量がＯ１−Ｏ２の間のとき、図４中直線Ｋ２で示しているように、ばね４の力量はＰ１−Ｐ２の間に収まる。これにより、手指が細く、プローブＡの開き量がＯ１−Ｏ２の間となるような場合であっても、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１と手指との間に十分な摩擦力が発生し、手指に安定して取り付けられる。また、ばね４の力量がＰ２を超えないので、被検者が不快感や苦痛を感じにくい。

最後に太い手指にプローブＡを取り付ける場合について考える。プローブＡは、係合部５５２が凹穴５２１ｂと係合しており、ばね４の力量がプローブＡの開き量に対してＫ１で示す直線に沿って変化する状態とする。この状態で、装着される手指が太くプローブＡの開き量がＯ３よりも大きくなると、ばね４の力量がＰ２よりも大きくなる。ばね４の力量がＰ２よりも大きくなると、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１とによる手指への接触圧力が大きくなり、被検者は手指に不快感及び（又は）苦痛を感じる。

そこで調整ダイヤル５２を矢印ｂ１の方向に動かし、係合部５５２が係合する凹穴を凹穴５２１ｂから凹穴５２１ｃに変更する。調整ダイヤル５２の移動によって、調整歯車５１が矢印ｂ２の方向に回転され、ばね４は長くなる（反発力が開放される）。これにより、プローブＡが初期状態のとき、ばね４の力量は小さくなる。なお、プローブＡの開き量とばね４の力量との関係は、図４中、直線Ｋ３で示すようになる。

プローブＡの開き量がＯ３−Ｏ４の間のとき、図４中直線Ｋ３で示しているように、ばね４の力量はＰ１−Ｐ２の間に収まる。これにより、手指が太く、プローブＡの開き量がＯ３−Ｏ４の間となるような場合であっても、ばね４の力量がＰ１以上となり、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１とが手指との間に十分な摩擦力が発生し、手指に安定して取り付けられる。また、ばね４の力量がＰ２を超えないので、被検者が不快感や苦痛を感じにくい。

以上のようにして、手指の太さにあわせて調整ダイヤル５２を動かし、プローブＡが初期状態のときのばね４の力量を調整（細い手指に装着する場合は大きく、太い手指に装着する場合は小さくなるように）することで、手指の太さにかかわらず、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１の手指への接触圧力を一定の圧力の範囲内に抑えることができる。これにより、プローブＡを長時間連続装着しても、被検者が手指に不快感及び（又は）苦痛を感じにくくすることが可能である。また、長時間の連続装着の場合でもプローブＡが手指に対してずれたりゆがんだりするのを抑制することが可能である。これにより、生体情報（ＳｐＯ２、脈拍等）の正確な値を長時間連続して測定することができる。

なお、凹穴５２１の位置は上述に限定されるものではない。凹穴５２１ａの位置は、係合部５５２が凹穴５２１ａと係合しているときのプローブＡの開き量とばね４の力量との関係が（図４においてＫ２で示す）、図４中の直線ＰＵよりも下方となる位置であればよい。直線ＰＵでは、手指が細い場合を想定したプローブＡの開き量の最大値Ｏ２におけるばね４の力量がＰ２となっており、これよりも大きくなると、開き量Ｏ２のとき、被検者は手指に不快感及び（又は）苦痛を感じやすくなる。また、凹穴５２１ｃの位置は、係合部５５２が凹穴５２１ｃと係合しているときのプローブＡの開き量とばね４の力量との関係が（図４においてＫ３で示す）、図４中の直線ＰＤよりも上方となる位置であればよい。直線ＰＤはプローブＡの開き量がＯ３のときのばね４の力量がＰ１となっている。

なお、直線Ｋ３をプローブＡの開き量が０のときばね４の力量が０となる線（図４中ＰＤ２）よりも上になるように凹穴５２１の位置を決定してもよい。凹穴５２１ｃの位置（図４においてＫ３で示す）をＰＤ２よりも大きくなるように調整することで、プローブＡの開き度が０（すなわち手指を挟持していない状態）のときでも、プローブＡをばね４の力量で閉じさせることが可能である。

なお、手指に装着したときに、プローブＡの開き量が設定範囲の最小値又は最大値を超えてしまう場合もあるので、プローブＡの開き量が最小値のときは、ばね４の力量がＰ１よりも大きく、開き量が最大値のときは、ばね４の力量がＰ２よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。

また、ばね４の力量によっては、調整歯車５１と調整ダイヤル５２との外径を適切に決定することで、調整歯車５１の回転を制限可能な場合もある。この場合、係合部５５２と凹穴５２１とは、使用者が調整ダイヤル５２の位置を確認できるクリック感が発生する程度に係合できればよく、凹穴５２１は浅くてもよい。

さらに、上記実施形態では、ばね４の力量の調整として３段階で行うものを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、２段階以上の調整を行うことができるものであればよい。また、連続的に調整できるものであってもよい。その場合、力量調整機構としては、上述のようなものではなく、調整歯車５１及び（又は）調整ダイヤル５２の一部と接触し、摩擦力によってばね４の力量による回転を抑制するものを挙げることができる。このような摩擦力を発生する回転抑制部材として、調整歯車５１及び（又は）調整ダイヤル５２のそれぞれと回転軸の間に配置されたシム等を挙げることができる。調整ダイヤル５２と調整歯車５１との大きを適切に決定することで、ばね４の力量による調整歯車５１の回転を制限できる場合、摩擦力を発生する部材を備えなくてもよい。

さらに、プローブＡに用いられるばね４として、圧縮によって反発するように取り付けられているコイルばねが挙げられているが、引っ張られることで反発するように取り付けられていてもよい。ばね４は連結部３を挟んで、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１と反対側に配置されていたが、引っ張りで用いる場合は、連結部３に対して上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１と同じ側に配置されている。また、引っ張られて反発力を発生するので、取り付けられるときは引っ張られた状態で取り付けられる。さらに、力量調整機構はばねの力量を大きくするときにはばねを長くし、小さくするにはばねを短くするように動かして、調整するように形成されている。

本発明にかかるプローブの他の例について図面を参照して説明する。図５は本発明にかかるプローブの他の例の側面図である。図５に示すプローブＢは、力量調整機構６が異なる以外はプローブＡと同じ構成であり、実質上同じ部分には同じ符号が付してある。なお、プローブＢにおいて、ばね４は引っ張る方向に力を発生するように取り付けられている。また、実質上同じ部分についての詳細な説明は省略する。

図５に示すプローブＢにおいて、力量調整機構６は、連結部３に対して上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１と同じ側に配置されており、上側ハウジング１に形成されたカム溝６０に摺動可能に配置された可動支持部６３と、下側ハウジング２に取り付けられた不動支持部６４と、端部が可動支持部６３に取り付けられたリンク６１とを備えている。

リンク６１は下側ハウジング２に回動可能に支持される回転支持部６１１と、可動支持部６３が回動可能に係合される回転係合部６１２とを備えている。リンク６１の回転支持部６１１と不動支持部６４はいずれも下側ハウジング２に配置されており、可動支持部６３の位置にかかわらず、回転支持部６１１、回転係合部６１２及び不動支持部６４は常に三角形の頂点となる位置に配置されている。

カム溝６０は上側ハウジング１の側部に形成されている。図５に示すプローブＢでは、上側ハウジング１の側部の内側から外側に貫通した貫通孔であるが、それには限定されず、上側ハウジング１の側部の内側に形成された凹溝であってもよい。そして、そのカム溝６０に可動支持部６３が係合されている。なお、カム溝６０は、プローブＢが開くとき、リンク６１の下側ハウジング２に対する角度が一定又は略一定となるように、可動支持部６３を誘導できる形状である。これにより、ばね４の長さは常に一定となり、ばね４から上側ハウジング１及び下側ハウジング２に作用する反発力の力量を抑制することができる。

ばね４は上端部が可動支持部６３に下端部が不動支持部６４に取り付けられている。ばね４はコイルばねであり、両端部にコイルの中心軸と交差し（直交し）可動支持部６３又は不動支持部６４に係合可能な嵌合部４１を備えている。嵌合部４１はコイル状であっても良く、曲線状に曲げられているだけのものであってもよい。また、バランスをとるために、ばね４はプローブＢに２個、それぞれ両側部に備えられていてもよい。

プローブＢの動作について図面を参照して説明する。図６、図７はそれぞれ、小さく開いた状態及び大きく開いた状態のプローブの断面図である。なお、プローブＢにおいて、ばね４は引っ張り方向の力を発生させた状態で、可動支持部６３及び不動支持部６４に取り付けられている。図５に示すようにプローブＢが閉じた状態のとき、可動支持部６３はカム溝６０の上端部（換言すると、下側ハウジング２から最も遠いところ）に位置している。

ばね４は縮む方向に力を発生しており、その力は可動支持部６３及びカム溝６０を介して上側ハウジング１に、不動支持部６４を介して下側ハウジング２に作用している。ばね４の力によって、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とが圧接されている（図５参照）。

プローブＢの上側ハウジング１及び下側ハウジング２を上側ホールド部１１と下側ホールド部２１とが離れるように、連結部３を中心に回動させると可動支持部６３はリンク６１に引っ張られて、カム溝６０内を下方（換言すると、下側ハウジング２に近づく方向）に移動する。カム溝６０と不動支持部６４の距離は一定であるので、ばね４の力量は変化せず、上側ハウジング１及び下側ハウジング２に作用する力量も一定又は略一定になる。このことより、手指を挟んだときの上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１から手指に作用する接触圧力も一定又は略一定となる（図６参照）。

プローブＢの開き量がさらに大きくなったとき、可動支持部６３はリンク６１に引っ張られてカム溝６０のさらに下方（換言すると、下側ハウジング２に近づく方向）側に移動する。そして、プローブＢの開き量が限界に到達したときに、可動支持部６３はカム溝６０の下端部に到達する。リンク６１がカム溝６０の下端部に到達するまでは、ばね４の長さ、すなわち、力量は一定又は略一定である（図７参照）。

以上により、プローブＢにおいて、可動支持部６２がカム溝６０に沿って移動し、その移動はリンク６１によって調整されるので、上側ホールド部１１と下側ホールド部２１との距離が変化してもばね４の引張によって上側ハウジング１及び下側ハウジング２に作用する力量が一定の範囲内に収まる。プローブＢを用いることで、手指の太さにかかわらず、接触圧力を一定の範囲内に収めることができ、手指の太さが変化しても、安定して装着されるとともに、被検者に不快感、苦痛を感じさせにくく、生体情報を長時間連続して正確に測定することが可能である。

プローブＢにおいて、カム溝６０はリンク６１の下側ハウジング２に対する角度が一定となるように可動支持部６３を誘導する形状としているが、それに限定されるものではなく、ばね４の引張によって上側ハウジング１及び下側ハウジング２に作用する力量が一定又は略一定となるように可動支持部６３を誘導する形状を広く採用することが可能である。

また、カム溝を変えることでばね４の力量を調整することができ、より正確に、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１の手指と接触するときの接触圧力を一定にすることができる。図５に示すプローブＢでは、閉じているとき、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が手指を押圧する方向と、ばね４の力の発生方向とは略同じ方向を向いている（図５参照）。しかしながら、プローブＢが開くと、ばね４は上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１に対する角度が変化し、ばね４の力と上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が手指を押圧する方向とが一致しなくなる（図６、図７参照）。

そこで、プローブＢにおいて、カム溝６０の形状を、可動支持部６３が下端部（下側ハウジング２に近い部分）に移動するにつれて、可動支持部６３及び不動支持部６４の距離、すなわち、ばね４の長さが長くなるように形成してもよい。ばね４の力量が大きくなるようにカム溝６０を形成することで、ばね４の力の方向が上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が手指を接触押圧する方向とずれてしまっても、上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が手指と接触するときの接触圧力を一定にすることができる。これにより、プローブＢにおいて、プローブＢの開き量が変化しても、手指に作用する接触圧力を常に一定にすることができ、プローブＢがずれたり、被検者が不快感、苦痛を感じたりしにくく、長時間の連続した正確な生体情報の測定が可能である。

なお、プローブＢにおいては、カム溝６０が上側ハウジング１に形成され、リンク６１の回動支持部６１１及び不動支持部６４が下側ハウジング２に取り付けられているが、これに限定されるものではなく、カム溝６０が下側ハウジング２に形成され、リンク６１の回動支持部６１１及び不動支持部６４が上側ハウジング１に取り付けられていてもよい。リンク６１の回動支持部６１１と不動支持部６４とは同じ側に取り付けられ、カム溝６０はそれらと反対側に形成されていればよい。

本発明のプローブのさらに他の例について図面を参照して説明する。図８は本発明にかかるプローブのさらに他の例の閉じた状態の断面図であり、図９は図８に示すプローブが開いた状態を示す断面図である。図８に示すプローブＣでは、力量調整機構７が異なる以外は、図５等に示すプローブＢと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には、同じ符号が付してある。また、実質上同じ部分についての詳細な説明は省略する。

図８に示すプローブＣにおいて、力量調整機構７は上側ハウジング１に形成された上側カム溝７０１と、下側ハウジング２に形成された下側カム溝７０２と、上側カム溝７０１に摺動可能に係合され、ばね４の一端が支持される上側可動支持部７１と、下側カム溝７０２に摺動可能に係合され、ばね４の他端が支持される下側可動支持部７２とを備えている。

上側カム溝７０１は上側に向かって湾曲した形状の貫通孔であり、上側ハウジング１の側部に形成されている。図８に示すように、上側カム溝７０１は上側ホールド部１１に近づくにつれて、下側ハウジング２に接近するように形成されている。上側カム溝７０１には上側可動支持部７１が上側カム溝７０１内を摺動可能となるように係合されている。上側可動支持部７１は上側カム溝７０１から脱落しにくく、且つ、摺動可能な形状（例えば、上側カム溝７０１を貫通した両側に抜け止め部材が備えられている）である。

下側カム溝７０２は下側に向かって湾曲した形状の貫通孔であり、下側ハウジング２の側部に形成されている。図８に示すように、下側カム溝７０２は下側ホールド部２１に近づくにつれて、上側ハウジング１に接近するように形成されている。下側カム溝７０２には下側可動支持部７２が下側カム溝７０２内を摺動可能となるように係合されている。下側可動支持部７２は下側カム溝７０２から脱落しにくく、且つ、摺動可能な形状（例えば、下側カム溝７０２を貫通した両側に抜け止め部材が備えられている）である。

プローブＣは閉じた状態において、ばね４は予め引っ張られて上側可動支持部７１及び下側可動支持部７２に係合されている。プローブＣが閉じていても、ばね４は引張力を発生しており、その引張力が上側可動支持部７１及び上側カム溝７０１を介して上側ハウジング１に、下側可動支持部７２及び下側カム溝７０２を介して下側ハウジング２にそれぞれ作用している。プローブＣはばね４の引張力で上側ホールド部１１及び下側ホールド部２１が圧着されている。ばね４は上側ハウジング１と下側ハウジング２との中心線ＣＬに対して直交している。

このとき、上側可動支持部７１は上側カム溝７０１の上側ホールド部１１側の端部に配置されており、下側可動支持部７２は下側カム溝７０２の下側ホールド部２１側の端部に配置されている。プローブＣが開き、その開き量が大きくなると、それまで上側可動支持部７１が係合されていた部分は下側ハウジング２から遠くなる。ばね４の引張力によって上側可動支持部７１は引っ張られており、ばね４の力量によって上側可動支持部７１は上側カム溝７０１の内部を摺動する。下側可動支持部７２も同様にばね４の力量によって下側カム溝７０２の内部を摺動する。

上側カム溝７０１及び下側カム溝７０２はばね４の力量によって上側可動支持部７１及び下側可動支持部７２が移動するとき、上側可動支持部７１と下側可動支持部７２とが一定の距離を保つような形状で形成されている。これとともに、上側可動支持部７１及び下側可動支持部７２が摺動するとき、ばね４は上側ハウジング１と下側ハウジング２との中心線ＣＬに対して直交した状態を維持している（図９参照）。

ばね４の長さは変化しないので、プローブＣの開き量が変わっても、ばね４の力量は一定のままである。また、ばね４は中心線ＣＬに対して常に直交した状態が維持されるように、上側可動支持部７１及び下側可動支持部７２が移動するので、上側可動支持部７１及び下側可動支持部７２がそれぞれ上側カム溝７０１及び下側カム溝７０２内を容易に摺動する。

プローブＣの開き量が変わった場合であっても、ばね４の力量及びその作用方向が一定である。これにより、プローブＣは手指の太さにかかわらず、手指を一定又は略一定の接触圧で挟持する。この接触圧をプローブＣがずれにくく、被検者が手指に不快感、苦痛を感じにくい範囲内に設定することで、プローブＣは長時間連続して、被検者に不快感、苦痛を与えることなく、生体情報の測定を測定することが可能である。

なお、本実施形態では、上側可動支持部７１及び下側可動支持部７２の両方が可動であるものを挙げて説明しているが、これに限定されるものではなく、どちらか一方に支持部が固定されているものであってもよい。また、ばね４は常に中心線ＣＬに対して直交するので、力量が一定だと閉じる方向、すなわち、連結部３を中心に上側ハウジング１及び下側ハウジング２を閉じる方向の力が不足する場合がある。そこで、力量が不足するのを抑制するため、プローブＣの開き量が大きくなると少しずつばね４の長さが長くなるように、上側カム溝７０１及び下側カム溝７０２を形成していてもよい。

上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

本発明にかかるプローブは手指に装着し、長時間、継続して脈拍や血中酸素飽和度を測定する光電脈波測定装置の測定用プローブとして用いることが可能である。

Ａ プローブ
１ 上側ハウジング
１１ 上側ホールド部
１２ 発光部
２ 下側ハウジング
２１ 下側ホールド部
２２ 受光部
３ 連結部
４ ばね
５ 力量調整機構
５１ 調整歯車
５２ 調整ダイヤル
５３ 可動支持部
５４ 不動支持部
５５ 位置決め静止部

Claims (11)

1. 開閉可能に形成された一対のハウジングと、
   前記一対のハウジングが閉じる方向に力を付勢するばねとを有し、手指を挟持し生体情報を測定するプローブであって、
   前記ばねの力量を調整する力量調整機構を備えていることを特徴とする生体情報測定用プローブ。
2. 前記ばねはコイルばねであり、前記力量調整機構は前記ばねの両端をそれぞれ支持する一対のばね支持部を備えており、
   前記一対のばね支持部の少なくとも一方は移動可能である請求項１に記載の生体情報測定用プローブ。
3. 前記力量調整機構は前記一対のハウジングの一方に回動自在に取り付けられた調整歯車を備えており、
   前記一対のばね支持部は、前記調整歯車に取り付けられた可動支持部と、他方のハウジングに取り付けられた不動支持部とを有しており、
   前記調整歯車と歯合する歯車を備え、前記調整歯車を回転させばねの長さを調整する調整ダイヤルを備えている請求項２に記載の生体情報測定用プローブ。
4. 前記調整ダイヤルは側面にひとつのピッチ円状に所定の間隔をあけて形成された係止部を備えており、
   前記力量調整機構は前記係止部と係合する係合部を備えた位置決め静止部を有している請求項３に記載の生体情報測定用プローブ。
5. 前記力量調整機構は前記調整歯車及び前記調整ダイヤルの少なくとも一方の自由な回転を抑制する回転抑制部材を備えている請求項３又は請求項４に記載の生体情報測定用プローブ。
6. 前記一対のばね支持部は移動可能な可動支持部と、移動しない不動支持部とを有しており、
   前記可動支持部は前記一対のハウジングの一方の側部に形成されたカム溝に摺動可能に支持されており、
   前記不動支持部は他方のハウジングに配置されている請求項２に記載の生体情報測定用プローブ。
7. 前記カム溝は前記一対のハウジングが開かれるとき、前記リンクの前記他方のハウジングから立ち上がっている角度が一定となるように形成されている請求項６に記載の生体情報測定用プローブ。
8. 前記力量調整機構は前記他方のハウジングの前記不動支持部と異なる位置に回動可能に支持されたリンクを備えており、
   前記リンクは前記可動支持部を支持している請求項６又は請求項７のいずれかに記載の生体情報測定用プローブ。
9. 前記一対のハウジングの両方の側部にはそれぞれ独立したカム溝が形成されており、
   前記一対のばね支持部は、各ハウジングに形成されたカム溝に摺動可能に支持された一対の可動支持部を備えている請求項２に記載の生体情報測定用プローブ。
10. 前記ばねは圧縮されて反発力を出力する圧縮ばねである請求項１から請求項９のいずれかに記載の生体情報測定用プローブ。
11. 前記ばねは引張られて反発力を出力する引張ばねである請求項１から請求項９のいずれかに記載の生体情報測定用プローブ。

Images