JP6667321B2 - パルスオキシメータプローブ - Google Patents

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Description

本発明は、パルスオキシメータプローブに関する。
パルスオキシメータは、光によって非観血的に動脈血酸素飽和度(SpO)を計測するための医療機器であり、パルスオキシメータプローブは、その計測のために通常は指、足趾又は耳朶等の部位に装着されるよう構成されている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1のパルスオキシメータプローブでは、装着部位に向けて例えば赤色光又は赤外光を発光する発光素子(例えば発光ダイオード)が設けられ、下側のハウジングに、装着部位を透過した光を検出する受光素子(例えばフォトダイオード)が設けられている。
パルスオキシメータは、透過光又は反射光の検出信号を用いて動脈血酸素飽和度の計測処理を行う信号処理回路を有し、この回路において、動脈血の脈拍に同期する光検出レベルの変動を赤色光の場合と赤外光の場合とで対比し、その比から動脈血酸素飽和度を算出する。なお、信号処理回路が内蔵されるパルスオキシメータ本体は、パルスオキシメータプローブと一体の場合もあるが、別体の場合もある。後者の場合、パルスオキシメータプローブは、ケーブルを介してパルスオキシメータ本体に接続される。
パルスオキシメータプローブは、発光素子及び受光素子をそれぞれに設けた一対のハウジングで、指等の測定部位を上下から(つまり指の爪側及び腹側から)挟むクリップ式のものが知られている。
特開平7−236625号公報
近年では、パルスオキシメータプローブは、慢性呼吸不全患者のリハビリテーション等において歩行中の動脈血酸素飽和度を計測する歩行試験に用いられている。このため、パルスオキシメータプローブは、歩行試験中に指から外れないように、上下のハウジングによる指保持力を向上させる必要がある。
クリップ式のパルスオキシメータプローブでは、指保持力を向上させる場合、上下のハウジングの指との装着部分を、指に対応して指に沿って長手方向に細くなるように構成して、指との装着箇所における挟持力を高めることが考えられる。
しかしながら、上下のハウジングにおける指との装着部分を細く構成する場合、上下のハウジングは、指に沿って細くした装着部分で指を挟持するので、指が締め付けられることによって、特に指先で密集する血管に血液が流れにくくなり低灌流状態になる恐れがある。低灌流状態では、好適に動脈血酸素飽和度を測定できない。
本発明の目的は、指等の装着部位を締め付けることなく好適に保持して、動脈血酸素飽和度を正確に測定できるパルスオキシメータプローブを提供することである。
本発明のパルスオキシメータプローブの一つの態様は、
互いの間に被検者の測定部位の収容部を形成し、前記収容部の入口をなす先端部どうしが接近離反するように開閉自在に連結され、前記収容部を挟んで発光部と受光部とが対向配置される一対のハウジングと、
前記先端部同士を閉じる方向に付勢する付勢部材と、を有し、
前記一対のハウジングにおいて、前記収容部に挿入される前記測定部位に接触するそれぞれの内面のうち、少なくとも一方のハウジングの内面の、前記発光部及び前記受光部よりも前記先端部側には、他方のハウジングの内面側に突出する突出面部が設けられ、
前記突出面部は、前記入口から前記収容部に挿入される前記測定部位を、前記先端部同士が閉じられるときに前記他方のハウジングとともに挟持し、
前記一対のハウジングのうち前記発光部を有する第1のハウジングの内面は、相対的に柔らかい材料からなる表面部材により構成され、
前記一対のハウジングのうち前記受光部を有する第2のハウジングの内面は、相対的に硬い材料からなる表面部材により構成され、
前記突出面部は、前記一対のハウジングの双方の内面に設けられ、
前記第1のハウジングに設けられる前記突出面部の高さは、前記第2のハウジングに設けられる前記突出面部の高さよりも高い構成を採る。
本発明によれば、指等の装着部位を締め付けることなく好適に保持して、動脈血酸素飽和度を正確に測定できる。
本発明の一実施の形態に係るパルスオキシメータプローブの外観を示す図 同プローブの閉状態を示す斜視図 同プローブの開状態を示す斜視図 図2のA−A線矢視断面図 指に装着した状態のプローブの発光部と受光部の位置関係を示す図
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係るパルスオキシメータプローブ(以下、単に「プローブ」という)の外観を示す図であり、図1Aは右から見た図、図1Bは下から見た図であり、図2は、同プローブの閉状態を示す斜視図であり、図3は、同プローブの開状態を示す斜視図である。
図1に示すプローブ10は、パルスオキシメータ本体(図示せず)に接続可能なコネクタ20を備えたケーブル30付きのタイプである。
プローブ10は、一対のハウジング11、12を有するクリップ式のプローブである。プローブ10は、ハウジング11、12により、被検者の指に装着して、動脈血酸素飽和度(SpO)を計測するプローブとして説明する。これに伴い、指の爪側の面を上として、爪側から指を挟むハウジング11を上ハウジング11と称し、指の腹を下として、指の腹側から指を挟むハウジング12を下ハウジング12と称して説明する。
上ハウジング11及び下ハウジング12の各後端部11a、12aは、クリップの開閉を操作するための開閉操作部13を構成する。上ハウジング11及び下ハウジング12は、後端部11a、12a側で互いに揺動可能に連結されており、先端部11b、12b同士が接近離反して開閉自在となっている(図2、図3参照)。これにより、ユーザ(検査者、被検者自身であっても良い。)が開閉操作部13をつまむと、上ハウジング11及び下ハウジング12の各先端部11b、12b側が開く。これにより、指挿入口15側から被検者の指を上ハウジング11及び下ハウジング12の間に挿入することが可能となる。上ハウジング11及び下ハウジングは、互いの間に被検者の測定部位の収容部を形成する。
図4は、図2のA−A線矢視断面図である。
上ハウジング11及び下ハウジング12は、連結部14を介して互いに揺動自在で、且つ、対向方向(垂直方向)に平行移動可能に連結される。ここでは、連結部14は、上ハウジング11の後端部11a側で上ハウジング11の幅方向(図では水平方向)に突出して設けられた軸部141と、下ハウジング12の後端部12a側で、長手方向に沿って立設されたガイド壁部142とを有する。ガイド壁部142には、ガイド孔143が形成され、このガイド孔143に、軸部141が上下方向及び揺動方向自在に遊嵌する。
また、図4に示すように、上ハウジング11及び下ハウジング12の間には、付勢部材としてのコイルばね16が、上ハウジング11及び下ハウジング12の各先端部11b、12b側が開いたときに、これらを閉じさせる復帰力が働くように、巻設されている。このようにコイルばね16は、先端部11b、12b同士を閉じる方向に付勢している。よって、上ハウジング11及び下ハウジング12の間に被検者の指を挿入した後、ユーザが開閉操作部13を放すと、コイルばね16の力により上ハウジング11及び下ハウジング12の各先端部11b、12b側が閉じ、被検者の指が挟持される。このとき後端部11a、12a同士は、垂直方向に平行移動可能である。
なお、指挿入口15に指を挿入するときは、指の爪側を上ハウジング11に向け、指の腹側を下ハウジング12に向ける。よって、上ハウジング11及び下ハウジング12は、被検者の指をその指の爪側及び腹側から挟むに適した構成となっている。
上ハウジング11及び下ハウジング12は、発光部51と、受光部52と、上下表面部材61、62と、を有する。
発光部51及び受光部52は、上ハウジング11及び下ハウジング12のそれぞれに設けられる。発光部51及び受光部52は、収納部を挟み対向して配置されている。発光部51は、例えば発光ダイオード等の発光素子により構成され、受光部52は、例えばフォトダイオード等の受光素子により構成される。発光部51は、挟まれた指に向けて赤色光又は赤外光を発光するものであり、受光部52は、挟まれた指を透過した赤色光又は赤外光を検出するものである。
発光部51は、上ハウジング11に埋設され、受光部52は、下ハウジングに埋設されている。このとき、発光部51からの光が受光部52に受光されるように配置する。また、透過型でなく反射型の場合は、発光部及び受光部を両方とも上ハウジング11に埋設しても良いし、下ハウジング12に埋設しても良い。
上ハウジング11及び下ハウジング12は、それぞれの後端部11a、12a側で連結部14を有する上下本体部31、32を有し、上本体部31に上表面部材61が取り付けられ、下本体部32に下表面部材62が取り付けられている。
各本体部31、32は、比較的硬質のプラスチック成形体である。上本体部31は、上ハウジング11の後端部11a及び軸部141を有し、下本体部32は、下ハウジング12の後端部11a及びガイド壁部142を有する。
上下表面部材61、62は、上ハウジング11及び下ハウジング12において、挟まれた被検者の指と接触する表面層に設けられている。
上下表面部材61、62は、比較的軟質の部材で構成されていることが望ましく、本実施の形態では、上表面部材61が、例えばシリコンゴム等、弾性を有する樹脂材料から形成されている。一方、下表面部材62は、上表面部材61よりも硬い材料で形成されている。このように、上表面部材61は、相対的に柔らかい材料からなり、発光部51を有する上ハウジング11の内面を構成する。下表面部材62は、相対的に硬い材料からなり、受光部52を有するハウジング12の内面を構成する。弾性変形可能な柔らかい材料で構成した表面部材を用いて指を挟持する場合、表面部材が潰れて指に密着した状態で指を挟持でき、指が抜けにくくなるものの、被検者側ではプローブ10の装着感に乏しくなる。また、硬い材料で構成した表面部材を用いて指を挟持する場合、指の腹側が潰れて密着する。これにより被検者は、指先を変形させてプローブ10に装着されるので、プローブ10の装着感を得ることができるが、指が抜けやすくなる。この点を鑑みて、プローブ10では、指において相対的に硬い指の背側を、相対的に柔らかい材料からなる上表面部材61で挟むようにすることで、指の背との密着性を向上させ、指を抜けにくくしている。また、相対的に硬い下表面部材62で指の腹側で挟むようにすることで、指を変形させてプローブ10の装着感を得るようにしている。このように本実施の形態では、上ハウジング11及び下ハウジング12において、上ハウジング11の上表面部材61を相対的に柔らかい材料、下ハウジング12の下表面部材62を相対的に硬い材料で構成しているので、指の抜けにくさ及び指への装着感の両立を実現している。
上下表面部材61、62は、発光部51及び受光部52がそれぞれ配置される測定面部611、621を有し、表面部材61及び表面部材62の少なくとも一方(例えば、表面部材61)は、測定面部(例えば、測定面部621)よりも突出して測定部位を挟持する突出面部(例えば、突出面部612)を有する。突出面部612は、指挿入口15から収容部に挿入される指(測定部位)を、先端部11b、12b同士が閉じられるときに他方のハウジングである下ハウジング12とともに挟持する。本実施の形態では、表面部材61及び表面部材62の双方に突出面部612、622が形成されている。
上下表面部材61、62はいずれも、挟まれる指の形状に合わせて湾曲する凹部610及び凹部620を有する。この凹部610、620は、ハウジング長手方向に沿って延在している。
これら凹部610、620の表面層で、測定面部611、621と突出面部612、622とを構成する。したがって、ここでは、測定面部611、621と突出面部612、622の表面、つまり、上下ハウジング11、12の先端部11b、12b側の内面は、装着部位である指形状に対応した凹状となっている。
測定面部611、621は、上ハウジング11及び下ハウジング12が閉じた状態では、指挿入口15より奥側に上下で対向して配置される(図4参照)。
測定面部611、621の凹状の底面部分には、それぞれ発光部51と、受光部52とが、発光部51が発する光を受光部52で受光できるように配置される。
ここでは、発光部51と受光部52は、上ハウジング11及び下ハウジング12を開き、測定部位に装着した際に相対するように、上ハウジング11及び下ハウジング12を閉じた状態では、測定部位を挿入する方向において異なる位置に配置される。受光部52は、上ハウジング11及び下ハウジング12が閉じた状態において、挿入方向において、発光部51よりも指挿入口15側に位置する。
図5は、指に装着した状態のプローブの発光部と受光部の位置関係を示す図である。
発光部51及び受光部52は、図5に示すように、上ハウジング11及び下ハウジング12を開き、被検者に装着して実際の測定部位である指先でSpOを計測する際に、発光部51から発光面に対して垂直方向に発する光が、受光部52の受光面に入光する位置に配置される。また、発光部51の光軸Lは、先端部11b、12b同士を閉じた状態では受光部62の面に対して垂直(図4参照)であり、受光部52の中心に向くとき、垂直の方向に対して8°〜16°の角度θを成す。より好ましくは、θは、9°〜15°の範囲内の角度である。ここでは、発光部51と受光部52とは、それぞれ表面部材61、62の測定面部611、621において、θが略12°となる位置関係を有するように配設される。
すなわち、発光部51と受光部52との位置関係は、図4に示す閉状態において、発光部51の光軸Lと、受光部52で受光する受光部分の中心の傾き角度θが8°〜16°内の角度となる配置関係である。より好ましいθについては、上述した範囲及び具体的な値と同様である。
パルスオキシメータを装着する装着部位を指とする場合、パルスオキシメータの発光部及び受光部の間に位置される被検部位で最もSpOを検出し易い部位は、爪の付け根近傍であることが知られている。特に指先では、動脈と静脈とが幅方向の両側部分を通り指先で繋がるので、指先を潰すことで低灌流状態にならないようにして、爪の付け根部分の動脈血酸酸素飽和濃度を測定することが好ましい。
測定面部611、621は、これら指先を囲むように収容する位置に配置されており、発光部51は、指先の爪の付け根に対応する位置に配置されることが望ましい。
測定面部621は、測定部位の下面である指の腹に当接する。
突出面部612、622は、上ハウジング11及び下ハウジング12が測定部位に装着された際に、測定部位において被検部位を避けた位置で測定部位を挟持する。
突出面部612、622は、それぞれ測定面部611、621と指挿入口15側で、曲面で連続して配置されている。ここでは、突出面部612、622は、指挿入口15を上下で仕切る上下の開口縁を形成している。
突出面部612、622は、凹部610、620に形成されているので、それぞれ断面凹状の帯状表面となっており、測定面部611、621よりも装着部位である指に密着しやすい。
上下表面部材61、62のそれぞれにおいて、突出面部612、622間の距離は、測定面部611、621間の距離よりも近くなるため、装着部位である指(挿入された指)を、測定面部611、621よりも部分的に強く押圧する。
また、測定面部611の表面から突出面部612の表面までの高さは、測定面部621の表面から突出面部622の表面までの高さよりも高い。突出面部612は、上表面部材61に設けられるとともに、上表面部材61は爪側である指の上側を挟む相対的に柔らかい材料から構成されているので、上表面部材61が、指を挟持する際に潰れて指に密着する場合でも、突出面部612は、上表面部材61の測定面部611よりも、指を押圧して、下表面部材62とで指を挟持して保持する指保持力を確保できる。
ここで、上表面部材61を相対的に硬い材料で構成すると、測定面部621の表面から突出面部622の突出面部622の表面までの高さによる段差部分に指が密着するため、その密着部分で違和感を生じさせ、不快な装着感を付与しやすい。また、指が抜けやすくなる。
また、下表面部材62は、測定面部621の表面から突出面部622の表面までの高さを、上表面部材61の測定面部621の表面から突出面部621の表面までの高さよりも低くしているので、被検者にその段差を意識させずに、突出面部622とともに指を挟持して動脈血酸素飽和度を測定できる。
本実施の形態では、上ハウジング11に、相対的に柔らかい材料からなる上表面部材61を配置し、下ハウジング12に、指の腹に対応して、相対的に硬い材料からなる下表面部材62を配置している。これにより、装着感に優れ、指の抜け止めを防止しつつ、動脈血酸素飽和度を正確に測定可能となる。また、上下ハウジング11、12において、相対的に柔らかい材料からなる上表面部材61の突出面部612の高さと、相対的に硬い材料からなる下表面部材62の突出面部622の高さとは、上下表面部材61、62のそれぞれの柔らかさに応じた潰れの違いに応じて異なっている。これにより、指の抜けにくさを更に向上させることができる。また、上表面部材61において、突出面部612が、測定面部612よりも下表面部材62側に突出する長さの分、上表面部材61により構成される収容部の上側の領域を、指挿入口15よりも広くできる。
また、本実施の形態のプローブ10では、図5に示すように、突出面部612、622は、測定部位として装着される指の第1関節K1若しくは、第1関節K1と第2関節K2との間に位置するように対応して配置されている。
このため、プローブ10が指に装着された状態では、突出面部612、622が、コイルばね16により測定部位に当接する部分で、測定部位を挟むこととなり、測定部位は、測定面部611、621間よりも、突出面部612、622で挟まれ保持された状態となる。また、突出面部612、622は、指が抜脱方向に移動する際に、指の第1関節K1に掛止する機能も有する。これにより、上下ハウジング11、12は、装着された指から抜けにくくなる。
プローブ10では、上ハウジング11及び下ハウジング12を、それぞれの先端部11b、12b同士を、互いに離間する方向、つまり、上下方向に移動させる。そして、指を指挿入口15から上ハウジング11および下ハウジング12間に挿入して、被検部位である指先を測定面部612、622間に位置させて、上ハウジング11および下ハウジング12を閉じて、プローブ10を指に装着する。なお、測定面部612、622間に位置する指は、発光部51および受光部52間に配置される。上ハウジング11および下ハウジング12を、後端部11a、12a側で互いに揺動してV字状に開いた状態において、測定面部611、621間に配置された指が太い場合、連結部14側、つまり奥側に配置される指先は、連結部14で結合される上ハウジング11および下ハウジング12の後端部11a、12aを、上下方向に、相対的に離間するように押圧する。すると、コイルばね16の付勢力に抗して軸部141がガイド孔143内で上下方向に移動し、上ハウジング11および下ハウジング12は上下方向に平行移動する。これにより、指の太さ(測定部位の大きさ)に関わらず、上ハウジング11および下ハウジング12は指(測定部位)に装着される。
また、主に図3に示すように、上ハウジング11の上表面部材61は、凹部610の左右両端部61aから下方側に立設された一対の壁部61bをさらに有し、下ハウジング12の表面部材62は、凹部620の左右両端部62aから上方側に立設された一対の壁部62bをさらに有する。
図3から分かるように、上ハウジング11において形成された壁部61b及び下ハウジング12において形成された壁部62bはそれぞれ、凹部610、620に沿って、上ハウジング11及び下ハウジング12の長手方向に延設されている。壁部61bは、上ハウジング11側(発光部51側)の遮光性(つまり外光乱入防止)を確保し、壁部62bは、下ハウジング12側(受光部52側)の遮光性を確保する。
また、下ハウジング12において形成された壁部62bは、凹部620側に湾曲して傾けられている。これにより、上表面部材62の表面上を滑らせるようにして指挿入口15側から連結部14側へ指を挿入(図5参照)させると、進入する指によって壁部62bが外側に押し広げられる。このとき、壁部62bがその弾性により元の位置に戻ろうとする復帰力が発生する。この力は、壁部62bと接触している指を左右から支持する力として働くこととなるため、指を左右方向にずれにくくできる。壁部62bが指に密着することで、指の挿抜方向(言い換えればハウジング長手方向)での指の位置ズレも生じにくくすることができる。すなわち、プローブ10の装着安定性を向上させることができる。また、これにより外光の乱入も安定的に抑制させることができるようになることもあり、結果として動脈血酸素飽和度の計測精度を著しく向上させることができる。
なお、表面部材62の奥側端部には、それ以上の指の進入を阻止する壁部62f(図4参照)が形成されているため、挿入された指の位置決めを行うことができる。
なお、凹部610の左右両端部61aから下方に延在する壁部61bは、図3に示すように、凹部620の左右両端部62aから上方に延在する壁部62bの外側に配置されている。そのため、壁部62bによる指の支持が壁部61bで妨げられることはない。
本実施の形態のプローブ10では、表面部材61、62の突出面部612、622が、測定部の指先(実際の被検部位)から離れた部位で測定部位(指)を挟持する。本実施の形態では、指に装着される際に、発光部51は、被検部位である爪の付け根に対応する位置に配置され、受光部52は、指の腹に密着して配置される。また、突出面部612は、上述したように第1関節K1と第2関節K2との腹部分に対応して配置される。つまり、突出面部612は、指の背と指の腹において、被検部位から離れて相対的に硬い指の背で第1関節K1及び第2関節k2の間の窪んだ部位で密着し、下ハウジング12の内面(ここでは、第1関節K1及び第2関節K2の間の腹に密着する突出面部622)とともに指を挟持している。これにより、被検箇所の周囲、具体的には、血管が集まる指先を潰すことなく、測定対象である指は保持される。このように、プローブ10は、低灌流を発生させることなく、コイルばね16の付勢力によって、測定対象に当接する突出面部612,622で、測定部位を挟み保持できる。よって、歩行試験等において、腕が振られて装着された指からプローブ10が外れる方向、つまり指が抜脱方向に移動しようとする場合でも、凸状の突出面部612、622が指の第1関節K1に掛止され、プローブ10自体が指から抜けにくくなる。
このように本実施の形態では、測定部位である指に装着する装着部分を、指の形状に沿って細くすることなく、簡易な構成で、指に、指先を潰すことなく外れにくい状態で装着して、爪の付け根でSpOを測定できる。これにより、歩行試験中であっても、運動中の被検者に対して、低灌流を防止して精度よく安定してSpO(動脈血酸素飽和度)計測を行うことができる。
なお、本実施の形態のプローブ10では、上下ハウジング11、12は、後端部11a、12a側で軸部141を介して互いに揺動可能にするとともに上下に平行移動可能に連結した構成としたが、これに限らず、上下ハウジング11、12は、先端部11b、12b同士が開閉可能であれば、互いに揺動せずに、上下に平行移動して連結される構成としても同様の効果を奏することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。
本発明に係るパルスオキシメータプローブは、指等の装着部位を締め付けることなく好適に保持して、動脈血酸素飽和度を測定できる効果を有し、特に、歩行試験に使用されるパルスオキシメータとともに用いられるものとして有用である。
10 プローブ(パルスオキシメータプローブ)
11 上ハウジング
11a、12a 後端部
11b、12b 先端部
12 下ハウジング
13 開閉操作部
14 連結部
15 指挿入口
16 コイルばね
20 コネクタ
31 上本体部
32 下本体部
51 発光部
52 受光部
61 上表面部材
62 下表面部材
141 軸部
142 ガイド壁部
143 ガイド孔
610、620 凹部
611、621 測定面部
612、622 突出面部

Claims (3)

  1. 互いの間に被検者の測定部位の収容部を形成し、前記収容部の入口をなす先端部どうしが接近離反するように開閉自在に連結され、前記収容部を挟んで発光部と受光部とが対向配置される一対のハウジングと、
    前記先端部同士を閉じる方向に付勢する付勢部材と、を有し、
    前記一対のハウジングにおいて、前記収容部に挿入される前記測定部位に接触するそれぞれの内面のうち、少なくとも一方のハウジングの内面の、前記発光部及び前記受光部よりも前記先端部側には、他方のハウジングの内面側に突出する突出面部が設けられ、
    前記突出面部は、前記入口から前記収容部に挿入される前記測定部位を、前記先端部同士が閉じられるときに前記他方のハウジングとともに挟持し、
    前記一対のハウジングのうち前記発光部を有する第1のハウジングの内面は、相対的に柔らかい材料からなる表面部材により構成され、
    前記一対のハウジングのうち前記受光部を有する第2のハウジングの内面は、相対的に硬い材料からなる表面部材により構成され、
    前記突出面部は、前記一対のハウジングの双方の内面に設けられ、
    前記第1のハウジングに設けられる前記突出面部の高さは、前記第2のハウジングに設けられる前記突出面部の高さよりも高い、
    パルスオキシメータプローブ。
  2. 前記突出面部は、前記一対のハウジングのうち少なくとも一方のハウジングの前記先端部の内面に設けられている、
    請求項1記載のパルスオキシメータプローブ。
  3. 前記突出面部は、前記一対のハウジングの双方で、互いに対向する方向に突出して設けられる、
    請求項1記載のパルスオキシメータプローブ。
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