JP6274846B2 - 光センサ - Google Patents

Description

本発明は、光センサに関し、特に新生児に対するパルスオキシメトリに用いられる光センサに関する。

被検者の容体を示す指標の１つである動脈血酸素飽和度を非侵襲的に測定する手法として、パルスオキシメトリが知られている。パルスオキシメトリは、発光素子と受光素子を含む光センサを、例えば被検者の手の指先に装着することにより行なわれる（例えば、特許文献１を参照）。

特許第３８９６４０８号公報

新生児の手の指先は非常に小さいため、発光素子と受光素子を含む光センサを装着することが難しい。そこで代わりに手首や掌に光センサを装着して測定が行なわれる場合がある。しかしながら、手首は骨があり、また指先のように豊富な毛細血管床がないため、測定誤差が大きくなる。一方、掌は、把握反射などによる握り運動に伴って皮膚表面と光センサの間に隙間が生じやすいため、やはり測定誤差が大きくなる。

よって本発明は、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制する技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、光センサであって、
発光素子と、
受光素子と、
前記発光素子と前記受光素子が設けられ、被検者の手に把持される棒状の把持体と、
を備えている。

このような構成によれば、把持体と被検者の手の間に隙間が生じにくく、発光素子および受光素子の手に対する密着性が高まる。特に新生児に見られる把握反射を積極的に利用して把持体を握らせることにより、密着性がより向上する。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第２の態様は、光センサであって、
発光素子と、
受光素子と、
前記発光素子と受光素子の一方が設けられ、被検者に把持される棒状の把持体と、
前記把持体との間に前記被検者の手の一部を挟持する挟持部材とを備えており、
前記発光素子と前記受光素子の他方は、前記挟持部材に配置されている。

このような構成によれば、把持体と被検者の手の一部の間に隙間が生じにくく、受光素子の手の一部に対する密着性が高まる。特に新生児に見られる把握反射を積極的に利用して把持体を握らせることにより、密着性がより向上する。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

また被検者の手の一部は、挟持部材により把持体に対して固定されるため、新生児の予期できない動きに伴う発光素子と受光素子の位置ずれが防止される。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記発光素子から出射される光の光路上に配置された散乱層を備えている構成としてもよい。

新生児の指は細く小さいため、発光素子から出射された光の少なくとも一部が指と指の隙間を通過してしまい、受光素子において適切な受光ができない場合がある。上記の構成によれば、散乱層による散乱を受けた幅の広い光束を被検者の指へ確実に入射させることができる。したがって、測定誤差の発生をより確実に防止できる。

前記発光素子は、出射された光が前記被検者の複数の指を通過するように配置されている構成としてもよい。

このような構成によれば、発光素子から出射された光が確実に被検者の指を通過し、受光素子による検出に供される。したがって、指が細く小さな新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記複数の指の間に配置される遮光部材をさらに備えている構成としてもよい。

このような構成によれば、指と指の間を通過する光が受光素子による検出に与える影響を排除できる。したがって、指が細く小さな新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

ベルト部材をさらに備えている構成としてもよい。この場合、前記ベルト部材の一端は、前記把持体と前記挟持部材の一方に固定されており、前記ベルト部材の一部は、前記把持体と前記挟持部材の他方に対して着脱可能とされている。

このような構成によれば、把持体と挟持部材の間に被検者の手を通す作業が不要となる。開放された把持体を被検者に把持させ、その状態でベルト部材を当該被検者の手に巻き付けるのみで、光センサの固定が完了する。確実な装着が可能となるため、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

ここで、前記ベルト部材の一部は可変である構成としてもよい。

このような構成によれば、被検者によって異なる手の大きさに応じて確実な装着状態を確保できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記把持体は、回転体形状を有している構成としてもよい。

このような構成によれば、把持体は一方向に延びる軸を中心として対称な形状を有する。これにより、把持に伴う被験者の組織への局所的な応力集中を緩和できるだけでなく、被検者の手と把持体の高い密着性を広範囲において確保できる。したがって、新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記発光素子と前記受光素子の位置関係は一定である構成としてもよい。

このような構成によれば、被検者の手が動いたり把持力が変化しても、発光素子から出射された光が確実に受光素子によって受光される。したがって、パルスオキシメトリの被検者が、行動の予測がつかない新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記把持体の少なくとも一部は、柔軟性を有している構成としてもよい。

このような構成によれば、被検者の手の大きさの違いによらず、把持体との密着性を高めることができる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記把持体は、前記被検者の少なくとも親指と人差し指が配置される第１部分、および前記発光素子と前記受光素子の少なくとも一方が配置された第２部分を有している構成としてもよい。この場合、前記第１部分は、前記第２部分よりも高い剛性を有しており、前記第２部分は、前記第１部分よりも高い柔軟性を有している。

把持時においては、親指と人差し指には力が入りやすい。上記の構成によれば、比較的剛性の高い第１部分で被検者の把持力を受けるため、把持体の姿勢が安定するだけでなく、発光素子と受光素子が設けられた第２部分に応力が集中することによる受光強度検出の精度低下を抑制できる。一方、第２部分は比較的高い柔軟性を有しているため、被検者の手との密着性を高めることができる。したがって、特に新生児に見られる把握反射を積極的に利用して、パルスオキシメトリにおける測定誤差の発生を抑制できる。

前記把持体の外周面は、前記被検者の右手の一部を受容する形状の凹部を有している構成としてもよい。

新生児の先天性心疾患スクリーニングにおいては、被検者の右手で動脈血酸素飽和度を測定する必要がある。ここで誤って左手で測定を行なうと、正しいスクリーニング結果が得られない場合がある。上記のような構成によれば、被検者の左手で把持体を把持させようとすると、凹部に左手の指がフィットしないため、医療従事者は測定前に誤りに気づくことができる。したがって、新生児の先天性心疾患スクリーニングに際し、パルスオキシメトリにおける測定誤差の発生を抑制できる。

前記被検者の右手による把持を案内する標識を備えている構成としてもよい。

このような構成によっても、新生児の先天性心疾患スクリーニングにおいて、被検者の右手による把持を医療従事者に強く示唆することができ、パルスオキシメトリにおける測定誤差の発生を抑制できる。また、把持体に凹部を形成する必要がないため、部品の加工コストを抑制できる。

前記被検者の把持圧に伴う前記把持体の少なくとも一部の状態変化を検出するセンサを備えている構成としてもよい。

把握により発生する圧力は、被検者の組織における血液量を減らし、受光素子による受光強度を変化させる。この変化は、動脈血酸素飽和度の測定においてはノイズとなる。把握圧の変化と受光強度の変化は相関関係を持つため、センサの出力に基づいて相関に係る成分を受光素子の出力信号から除去すれば、測定の精度が向上する。したがって、把握圧の変化が予期できない新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

またセンサの出力信号をモニタすることにより、被検者である新生児の把握反射の反応を定量的に評価できる。例えば、把握反射が非常に弱い場合や確認できない場合は、重度の脳障害や上部脊髄障害が疑われる。すなわち、動脈血酸素飽和度のモニタを通じた先天性心疾患のスクリーニングと併せて、脳神経系異常のスクリーニングを行なうことができる。

所定の音声を出力する音声出力部を備えている構成としてもよい。所定の音声としては、被検者の新生児の興奮を抑える音声が好ましい。

このような構成によれば、新生児である被検者の体動が抑制され、把持体と手の密着性を維持できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記発光素子および前記受光素子と外部装置の間で信号の送受信を行なう無線通信部をさらに備えている構成としてもよい。

この場合、前記発光素子および前記受光素子と前記無線通信部との間で通信される信号に対して演算処理を実行する演算部をさらに備えている構成としてもよい。

上記のような構成によれば、光センサと外部装置を接続するケーブルを省略できる。予期せぬ動きによってケーブルが被検者に絡まるなどの事態を回避できるため、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

前記発光素子と前記受光素子は、遮光性を有する部材に支持されている構成としてもよい。

このような構成によれば、発光素子からの出射光以外の光が外部から受光素子に入射することを抑制できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

本発明の第１の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る光センサを示す図である。 第４の実施形態の変形例に係る光センサを示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第８の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第９の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第１０の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第１１の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第１２の実施形態に係る光センサを示す図である。 本発明の第１３の実施形態に係る光センサを示す図である。

本発明に係る実施形態の例を添付の図面を参照しつつ以下詳細に説明する。なお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、本発明の第１の実施形態に係る光センサ１を示す。光センサ１は、発光素子２、受光素子３、把持体４、およびケーブル５を備えている。ケーブル５は、図示しない測定装置に接続されている。測定装置の例としては、パルスオキシメータが挙げられる。この場合、光センサ１は、パルスオキシメトリのプローブとして用いられる。

把持体４は、図１の（ｂ）に示すように被検者に把持される棒状の形態を有している。発光素子２と受光素子３は、把持体４に設けられている。発光素子２の発光面と受光素子３の受光面は、把持体４が有する湾曲した外周面において外方を向いている。発光素子２と受光素子３は、把持体が被検者に把持された状態において、当該被検者の掌に対向する位置に配置されている。発光素子２と受光素子３の配置は逆にしてもよい。

発光素子２は、ケーブル５を通じて測定装置から入力される制御信号に基づき、赤色光と赤外光を出射する。受光素子３は、被検者の掌によって反射された各光の強度に応じた信号を出力する。当該信号は、ケーブル５を通じて測定装置へ出力される。

血液中のヘモグロビンは、酸素との結合の有無により赤色光と赤外光の吸光度が異なるため、受光素子３が検出する各光の強度を分析することにより、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定できる。また心臓の拍動に伴う脈波成分を検出することにより、心拍数を測定できる。

上記のような構成によれば、把持体４の湾曲した外周面と被検者の掌の間に隙間が生じにくく、発光素子２および受光素子３の掌に対する密着性が高まる。特に新生児に見られる把握反射を積極的に利用して把持体４を握らせることにより、密着性がより向上する。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図２の（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光センサ１１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ１１は、発光素子２、受光素子３、把持体１４、ケーブル５、およびストラップ１６（挟持部材の一例）を備えている。

把持体１４は、被検者に把持される棒状の形態を有している。受光素子３は、把持体１４に設けられている。受光素子３の受光面は、把持体１４が有する湾曲した外周面において外方を向いている。

ストラップ１６は、把持体１４の長手方向に沿って延びている。ストラップ１６の第１端部１６ａは、把持体１４の長手方向における第１端部１４ａに固定されている。ストラップ１６の第２端部１６ｂは、把持体１４の長手方向における第２端部１４ｂに対して着脱可能とされている。発光素子２は、ストラップ１６上に配置されている。

図２の（ｂ）は、把持体１４が被検者に把持された状態を示している。符号２００は、被検者の手の断面を示している。符号２００ａは、被検者の掌を示している。符号２００ｂは、当該被検者の手の甲を示している。符号２０１は、当該被検者の親指の断面を示している。すなわち、把持体１４が被検者の手２００に把持された状態において、ストラップ１６は、被検者の手２００の一部を把持体１４との間に挟持する。

ストラップ１６には開口１６ｃが形成されている。発光素子２は、開口１６ｃを覆うように配置されている。ストラップ１６の第２端部１６ｂが把持体１４に固定された状態において、発光素子２の発光面は、開口１６ｃを通じて把持体１４の外周面に対向する。すなわち、被検者の手２００がストラップ１６により把持体１４との間に挟持された状態において、発光素子２と受光素子３は、手２００を挟んで対向する位置に配置されている。

発光素子２から出射された赤色光と赤外光は、開口１６ｃを通過して手の甲２００ｂに入射する。受光素子３は、手２００を通過して掌２００ａより出射する各光の強度に応じた信号を出力する。

上記のような構成によれば、把持体１４の湾曲した外周面と被検者の掌２００ａの間に隙間が生じにくく、受光素子３の掌２００ａに対する密着性が高まる。特に新生児に見られる把握反射を積極的に利用して把持体１４を握らせることにより、密着性がより向上する。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

また被検者の手２００は、ストラップ１６により把持体１４に対して固定されるため、新生児の予期できない動きに伴う発光素子２と受光素子３の位置ずれが防止される。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

発光素子２と受光素子３の位置は逆でもよい。すなわち、発光素子２が把持体１４に配置され、受光素子３がストラップ１６に配置されてもよい。

図２の（ｃ）に示すように、ストラップ１６により把持体１４との間に挟持される被検者の手の一部は、指であってもよい。符号２０２は、被検者の人差し指の断面を示している。符号２０３は、当該被検者の中指の断面を示している。符号２０４は、当該被検者の薬指の断面を示している。符号２０５は、当該被検者の小指の断面を示している。本例においては、被検者の指２０２〜２０５がストラップ１６により把持体１４との間に挟持された状態において、発光素子２と受光素子３は、薬指２０４を挟んで対向する位置に配置されている。

指は毛細血管床が豊富であるため、血液の吸光度変化を捉えやすく、測定誤差の発生をより確実に抑制できる。発光素子２から出射された光が通過する指は、薬指２０４に限られず、人差し指２０２、中指２０３、または小指２０５のいずれかでもよい。

ストラップ１６の第２端部１６ｂには、被検者の手の一部の大きさに応じて把持体１４への装着位置を変更可能な調節構造を設けてもよい。あるいは、ストラップ１６の第２端部１６ｂを把持体１４に対して着脱不能とし、ストラップ１６自体が被検者の手の一部の大きさに応じて伸縮自在とされてもよい。

図３は、本発明の第３の実施形態に係る光センサ２１を示す。第２の実施形態に係る光センサ１１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ２１は、発光素子２、受光素子３、把持体１４、ケーブル５、ストラップ１６、および散乱層２７を備えている。

散乱層２７は、ストラップ１６に形成された開口１６ｃに嵌め込まれ、発光素子２から出射される赤色光と赤外光の光路上に配置されている。散乱層２７は、樹脂板や不織布などにより構成されうる。発光素子２から出射された赤色光と赤外光は、散乱層２７を通過しつつ散乱を受け、被検者の薬指２０４に入射する。

新生児の指は細く小さいため、発光素子２から出射された光の少なくとも一部が指と指の隙間を通過してしまい、受光素子３において適切な受光ができない場合がある。本実施形態の構成によれば、散乱層２７による散乱を受けた幅の広い光束を被検者の指へ確実に入射させることができる。したがって、測定誤差の発生をより確実に防止できる。

散乱層２７が配置される位置は、ストラップ１６の開口１６ｃ内に限られない。発光素子２と被検者の手の一部の間における適宜の箇所に配置されうる。

発光素子２から出射された光が通過する指は、薬指２０４に限られず、人差し指２０２、中指２０３、または小指２０５のいずれかでもよい。あるいは掌でもよい。

発光素子２と受光素子３の位置は逆でもよい。すなわち、発光素子２が把持体１４に配置され、受光素子３がストラップ１６に配置されてもよい。この場合、散乱層２７は、把持体１４において、発光素子２から出射された赤色光と赤外光が通過する位置に配置される。

図４は、本発明の第４の実施形態に係る光センサ３１を示す。第２の実施形態に係る光センサ１１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ３１は、発光素子３２、受光素子３３、把持体１４、ケーブル５、ストラップ３６、および遮光部３８を備えている。

ストラップ３６には、中指２０３と薬指２０４に跨る大きさの開口３６ｃが形成されている。発光素子３２は、中指２０３と薬指２０４に向けて赤色光と赤外光を照射可能な大きさの発光面を有している。発光素子３２は、発光面が開口３６ｃを通じて中指２０３と薬指２０４に対向するように配置されている。

受光素子３３は、中指２０３と薬指２０４に跨る大きさの受光面を有している。受光素子３３の受光面は、把持体１４が有する湾曲した外周面において外方を向いている。被検者の指２０２〜２０５がストラップ３６により把持体１４との間に挟持された状態において、発光素子３２と受光素子３３は、中指２０３と薬指２０４を挟んで対向する位置に配置されている。発光素子３２から出射された光は、中指２０３と薬指２０４を通過して受光素子３３に入射する。

遮光部３８は、透光性を有しない材料により形成されている。遮光部３８は、中指２０３と薬指２０４が位置する箇所の間に配置されている。

このような構成によれば、発光素子３２から出射された光が確実に被検者の指を通過し、受光素子３３による検出に供される。また指と指の隙間には遮光部３８が配置されているため、当該隙間を通過する光が受光素子３３による検出に与える影響を排除できる。したがって、指が細く小さな新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図４に示した構成において、人差し指２０２と中指２０３が位置する箇所の間、および薬指２０４と小指２０５が位置する箇所の間の少なくとも一方にも遮光部３８が配置されてもよい。

発光素子３２から出射された光が通過する指は、中指２０３と薬指２０４に限られない。指２０２〜２０５から選ばれた２本以上の指を光が通過する構成とできる。例えば、人差し指２０２と中指２０３に光を通過させてもよい。この場合、遮光部３８は人差し指２０２と中指２０３が位置する箇所の間に配置される。

発光素子３２と指２０２〜２０５の間に散乱層を設けてもよい。この場合、３本以上の指にも発光素子３２からの出射光を容易かつ確実に入射させることができる。

発光素子３２と受光素子３３の位置は逆でもよい。すなわち、発光素子３２が把持体１４に配置され、受光素子３３がストラップ３６に配置されてもよい。

図５の（ａ）は、第４の実施形態の変形例に係る光センサ３１Ａを示す。第４の実施形態に係る光センサ３１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）における線ＶＢ−ＶＢに沿う断面図である。光センサ３１は、発光素子３２、受光素子３３、把持体１４、ケーブル５、および指ホルダ３９を備えている。

指ホルダ３９（挟持部材の一例）は、把持体１４の外周面の一部と一体に形成されている。指ホルダ３９には、穴３９ａ、穴３９ｂ、穴３９ｃ、穴３９ｄが形成されている。被検者の手が把持体１４を把持した状態において、人差し指、中指、薬指、および小指が、それぞれ穴３９ａ、穴３９ｂ、穴３９ｃ、穴３９ｄに挿入される。すなわち、被検者の手の一部である指２０２〜２０５が、指ホルダ３９により把持体１４との間に挟持される。

指ホルダ３９は、遮光性を有する材料により形成されている。指ホルダ３９の一部には、穴３９ｂ連通する挿通穴３９ｅと穴３９ｃに連通する挿通穴３９ｆが形成されている。発光素子３２の発光面と受光素子３３の受光面は、挿通穴３９ｅ、３９ｆを通じて対向するように配置されている。被検者の手が把持体１４を把持した状態において、発光素子３２から出射された光は、挿通穴３９ｅ、３９ｆを通過して被検者の中指と薬指に入射する。中指と薬指を通過した光は、受光素子３３による検出に供される。

このような構成によっても、発光素子３２から出射された光が確実に被検者の指を通過し、受光素子３３による検出に供される。また把持体１４と一体に形成された指ホルダ３９における挿通穴３９ｅ、３９ｆ以外の部分は、遮光性の材料によって形成されている。これにより、指を通過する光のみが受光素子３３による検出に供される。したがって、指が細く小さな新生児が被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

挿通穴３９ｅ、３９ｆが形成される位置は、穴３９ｂ、３９ｃに連通する位置に限られない。穴３９ａ〜３９ｄから選ばれた２つ以上の穴に連通するように２つ以上の挿通穴が形成されてもよい。

発光素子３２と穴３９ａ〜３９ｄの間に散乱層を設けてもよい。この場合、３本以上の指にも発光素子３２からの出射光を容易かつ確実に入射させることができる。

発光素子３２と受光素子３３の位置は逆でもよい。すなわち、発光素子３２が把持体１４に配置され、受光素子３３が指ホルダ３９に配置されてもよい。

把持によって生じる圧力が被検者の組織へ局所的に集中すると、組織の血流が阻害され、受光素子３による受光強度検出の正確性が低下する。図１から図５に示した各実施形態における把持体４、１４は、いずれも長手方向に延びる軸を中心とする対称性を有する回転体形状を呈している。このような構成によれば、被験者の組織への局所的な応力集中を緩和できるだけでなく、被検者の手と把持体の高い密着性を広範囲において確保できる。したがって、新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図６の（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る光センサ４１を示す斜視図である。図６の（ｂ）は、当該光センサ４１の構成を示す縦断面図である。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ４１は、発光素子２、受光素子３、把持体４４、挟持部材４６、ベルト部材４７、ホック４８、およびケーブル５を備えている。

把持体４４は、被検者に把持される棒状の形態を有している。受光素子３は、把持体４４に設けられている。受光素子３の受光面は、把持体４４が有する湾曲した外周面において挟持部材４６の側を向いている。

挟持部材４６は、把持体４４の長手方向に沿って延びている。発光素子２は、挟持部材４６に設けられている。発光素子２の発光面は、把持体４４の側を向いている。

把持体４４と挟持部材４６は、発光素子２と受光素子３の位置関係が一定となる程度の剛性を有している。把持体４４と挟持部材４６は、それらの間に被検者の手を挟持する空間を形成している。図６の（ｂ）において、符号２００は、被検者の手の断面を示している。符号２００ａは、被検者の掌を示している。符号２００ｂは、当該被検者の手の甲を示している。

ベルト部材４７の一端は、把持体４４に固定されている。ベルト部材４７は、把持体４４の長手方向に沿って延びており、複数の孔４７ａが当該長手方向に沿って配列されている。図６の（ｂ）において二点鎖線で示すように、ベルト４７部材を手の甲２００ｂの側に巻き付け、孔４７ａの１つ（ベルト部材の一部の一例）にホック４８を嵌め入れることにより、ベルト部材４７は挟持部材４６に対して固定され、光センサ４１が手２００に固定される。この状態において、発光素子２と受光素子３は、手２００を挟んで対向する位置に配置されている。ホック４８は孔４７ａから抜脱可能であるため、ベルト部材４７は、挟持部材４６に対して着脱可能とされている。

このような構成によれば、上記の実施形態のように把持体と挟持部材の間に被検者の手を通す作業が不要となる。開放された把持体４４を被検者に把持させ、その状態でベルト部材４７を被検者の手２００に巻き付けるのみで、光センサ４１の固定が完了する。確実な装着が可能となるため、パルスオキシメトリの被検者が手の小さな新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

ベルト部材４７には複数の孔４７ａが形成されているため、被検者の手２００の大きさに応じて、最適な位置の孔４７ａにホック４８を嵌入させることができる。すなわち、挟持部材４６に対して着脱可能に固定されるベルト部材４７の一部は、可変である。

このような構成によれば、被検者によって異なる手の大きさに応じて確実な装着状態を確保できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が手の小さな新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

発光素子２と受光素子３の位置は逆でもよい。すなわち、発光素子２が把持体４４に設けられ、受光素子３が挟持部材４６に設けられてもよい。

ベルト部材４７の一端が挟持部材４６に固定され、ホック４８が把持体４４に設けられる構成としてもよい。この場合、ベルト部材４７の一部は、把持体４４に対して着脱可能に固定される。

また図６の（ｃ）に示す第５の実施形態の変形例に係る光センサ４１Ａのように、発光素子２から出射された光Ｌが複数の指（本例においては人差し指２０２と中指２０３）を通過して受光素子３に到達するように、発光素子２と受光素子３を配置してもよい。

このような構成によれば、発光素子２から出射された光が確実に被検者の指を通過し、受光素子３による検出に供される。したがって、指が細く小さな新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図７は、本発明の第６の実施形態に係る光センサ５１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ５１は、発光素子２、受光素子３、把持体５４、およびケーブル５を備えている。

第１の実施形態に係る光センサ１の把持体４は、その長手方向に延びる軸に沿って径寸法が一定であるのに対し、本実施形態における把持体５４は、その長手方向に延びる軸に沿って径寸法が変化している点において相違している。把持体５４は、長手方向の両端部から中間部に向かって径寸法が大きくなる回転楕円体形状を有している。

このような構成によれば、把持体５４の外周面が長手方向にも湾曲しているため、被検者の手との密着性がさらに向上する。したがって、被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

これまで説明した光センサ１、１１、２１、３１、３１Ａ、４１、５１のうち、少なくとも光センサ１、３１Ａ、４１、５１においては、発光素子２と受光素子３の位置関係が一定とされている。

このような構成によれば、被検者の手が動いたり把持力が変化しても、皮膚との位置関係が変化しにくいため、発光素子から出射された光が確実に受光素子によって受光され、ノイズの発生を抑制できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が、行動の予測がつかない新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

上記の各実施形態における把持体４、１４、４４、５４の少なくとも一部は、柔軟性を有する構成としてもよい。例えば、シリコンゴムやスポンジのような、被検者の皮膚からの圧力あるいは把持力により変形可能な材料で把持体４、１４、４４、５４の表面を形成することにより、あるいはゴム球のような中空構造を採用することにより、被検者の手の大きさの違いによらず、把持体４、１４、４４、５４の外周面との密着性を高めることができる。したがって、被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図８の（ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る光センサ６１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ６１は、発光素子２、受光素子３、把持体６４、およびケーブル５を備えている。

把持体６４は、第１部分６４ａと第２部分６４ｂを有している。図８の（ｂ）は、把持体６４が被検者に把持された状態を示している。この状態において、第１部分６４ａは被検者の少なくとも親指と人差し指に対向し、第２部分６４ｂは被検者の掌に対向する。発光素子２と受光素子３は、第２部分６４ｂに設けられている。

第１部分６４ａは、第２部分６４ｂよりも高い剛性を有している。第２部分６４ｂは、第１部分６４ａよりも高い柔軟性を有している。例えば、第１部分６４ａの少なくとも表面は硬質プラスチックなどの材料により形成され、第２部分６４ｂの少なくとも表面はシリコンゴムやスポンジなどの材料により形成されうる。

把持時においては、親指と人差し指には力が入りやすい。上記の構成によれば、比較的剛性の高い第１部分６４ａで被検者の把持力を受けるため、把持体６４の姿勢が安定するだけでなく、発光素子２と受光素子３が設けられた第２部分６４ｂに応力が集中することによる受光強度検出の精度低下を抑制できる。一方、第２部分６４ｂは比較的高い柔軟性を有しているため、被検者の手との密着性を高めることができる。したがって、特に新生児に見られる把握反射を積極的に利用して、パルスオキシメトリにおける測定誤差の発生を抑制できる。

本実施形態においては、第１部分６４ａと第２部分６４ｂの形状が異なっている。第１部分６４ａは、その長手方向に延びる軸に沿って径寸法が一定であるのに対し、第２部分６４ｂは、長手方向の両端部から中間部に向かって径寸法が大きくなる回転楕円体形状を有している。このような構成によれば、被検者の親指と人差し指に第１部分６４ａを安定的に掴ませることが可能である一方、第２部分６４ｂと被検者の手の密着性が向上する。

しかしながら、第１部分６４ａと第２部分６４ｂの形状は、必ずしも相違していることを要しない。第１部分６４ａが第２部分６４ｂよりも高い剛性を有し、第２部分６４ｂが第１部分６４ａよりも高い柔軟性を有している限りにおいて、両者の形状は同様でもよい。この場合、把持体全体の形状は、先の実施形態を参照して示した把持体４、１４、４４、５４と同様となる。

また第２部分６４ｂよりも高い剛性を有している第１部分６４ａは、必ずしも被検者の親指と人差し指が配置される部分にのみ設けられることを要しない。発光素子２と受光素子３が配置されている第２部分６４ｂがより高い柔軟性を有している限りにおいて、ケーブル５が設けられている側にもう１つの第１部分６４ａを設けてもよい。

図９は、本発明の第８の実施形態に係る光センサ７１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ７１は、発光素子２、受光素子３、把持体７４、およびケーブル５を備えている。

把持体７４の外周面には溝７４ａ（凹部の一例）が形成されている。溝７４ａは、把持時において被検者の右手の指がフィットする形状として定められている。すなわち、把持体７４は、その長手方向に延びる軸を中心として非対称な全体形状を有している。

新生児の先天性心疾患スクリーニングにおいては、被検者の右手で動脈血酸素飽和度を測定する必要がある。ここで誤って左手で測定を行なうと、正しいスクリーニング結果が得られない場合がある。上記のような構成によれば、被検者の左手で把持体７４を把持させようとすると、溝７４ａに左手の指がフィットしないため、医療従事者は測定前に誤りに気づくことができる。したがって、新生児の先天性心疾患スクリーニングに際し、パルスオキシメトリにおける測定誤差の発生を抑制できる。

把持体７４の外周面に形成される溝７４ａの形状は、被検者の右手の指がフィットする形状に限られない。被検者の右手の一部を受容しうる限りにおいて、適宜の形状を有する凹部が形成されうる。

図１０は、本発明の第９の実施形態に係る光センサ８１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ８１は、発光素子２、受光素子３、把持体８４、およびケーブル５を備えている。

把持体８４は、外周面に第１案内標識８４ａと第２案内標識８４ｂを備えている。第１案内標識８４ａは、被検者の右手の指に対応する形状の輪郭を有し、その他の部位と異なる色を呈している。第２案内標識８４ｂは、「右」を示す文字を含んでいる。すなわち、第１案内標識８４ａと第２案内標識８４ｂは、被検者の右手による把持を案内している。

このような構成によっても、新生児の先天性心疾患スクリーニングにおいて、被検者の右手による把持を医療従事者に強く示唆することができ、パルスオキシメトリにおける測定誤差の発生を抑制できる。また、把持体８４の全体形状自体は、その長手方向に延びる軸を中心として対称であるため、第８の実施形態に係る光センサ７１の把持体７４のような構成と比較すると、部品の加工コストを抑制できる。

第１案内標識８４ａと第２案内標識８４ｂは、被検者の右手による把持を案内できる限りにおいて、少なくとも一方が設けられていればよい。

図１１は、本発明の第１０の実施形態に係る光センサ９１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ９１は、発光素子２、受光素子３、把持体９４、ケーブル５、および圧力センサ９９を備えている。

圧力センサ９９は、把持体９４に設けられている。圧力センサ９９は、被検者の把持圧を直接検出するものであってもよいし、把持体９４の歪みや変形を検出することにより間接的に把持圧を検出するものであってもよい。また把持体９４をゴム球のような中空構造とした場合、変形に伴う中空部の空気圧の変化を検出することにより、間接的に把持圧を検出してもよい。すなわち、圧力センサ９９は、被験者の把持圧に伴う把持体９４の少なくとも一部の状態変化を検出している。圧力センサ９９は、当該状態変化に対応する信号を、ケーブル５を通じて図示しない測定装置へ出力する。

前述のように、把握により発生する圧力は、被検者の組織における血液量を減らし、受光素子３による受光強度を変化させる。この変化は、動脈血酸素飽和度の測定においてはノイズとなる。把握圧の変化と受光強度の変化は相関関係を持つため、圧力センサ９９の出力に基づいて相関に係る成分を受光素子３の出力信号から除去すれば、測定の精度が向上する。したがって、把握圧の変化が予期できない新生児がパルスオキシメトリの被検者である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

また圧力センサ９９の出力信号をモニタすることにより、被検者である新生児の把握反射の反応を定量的に評価できる。例えば、把握反射が非常に弱い場合や確認できない場合は、重度の脳障害や上部脊髄障害が疑われる。すなわち、動脈血酸素飽和度のモニタを通じた先天性心疾患のスクリーニングと併せて、脳神経系異常のスクリーニングを行なうことができる。

圧力センサ９９は、上記各実施形態を参照しつつ示した把持体４、１４、４４、５４、６４、７４、８４のいずれに設けてもよい。

図１２は、本発明の第１１の実施形態に係る光センサ１０１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ１０１は、発光素子２、受光素子３、把持体１０４、ケーブル５、および音声出力部１０９を備えている。

音声出力部１０９は、把持体１０４に設けられている。音声出力部１０９は、ケーブル５を通じて図示しない制御部から入力される制御信号に応じて、所定の音声を出力する。所定の音声としては、被検者である新生児の興奮を抑える音声が好ましい。例えば、流水音、胎内音、母親の声などの心地よくリラックスできる音声が挙げられる。あるいは、被検者である新生児の興味を引く音声が好ましい。例えば、音声の出力パターンを定期的に変えることにより、新生児の興味を引き、体動を抑制できる。

このような構成によれば、新生児である被検者の体動が抑制され、把持体１０４と手の密着性を維持できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

音声出力部１０９は、上記各実施形態を参照しつつ示した把持体４、１４、４４、５４、６４、７４、８４、９４のいずれに設けてもよい。第１０の実施形態に係る光センサ９１の把持体９４に音声出力部１０９を設ける場合、圧力センサ９９による把持圧の検出に応じて所定の音声が出力される構成としてもよい。

なお音声出力部１０９は、上記各実施形態を参照しつつ示した把持体の内部に設けることを要しない。音声出力部１０９は、上記各実施形態に係る光センサが接続される外部機器の側に設けられる構成としてもよい。この場合、音声出力部１０９に必要な配線がケーブル５から省略されるため、ケーブル５が柔軟になる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図１３は、本発明の第１２の実施形態に係る光センサ１１１を示す。第１の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ１１１は、発光素子２、受光素子３、把持体１１４、ケーブル５、および無線通信部１１９を備えている。

無線通信部１１９は、発光素子２および受光素子３と外部装置３００の間で、信号の送受信を行なう。例えば、無線通信部１１９は、外部装置３００より発光制御信号を受信し、発光素子２を発光させる。また例えば、無線通信部１１９は、受光素子３より出力される光強度に対応した信号を、外部装置３００に送信する。外部装置３００においては、当該信号に応じた生体情報の出力（表示、印刷など）がなされる。

このような構成によれば、光センサ１１１と外部装置３００を接続するケーブルを省略できる。予期せぬ動きによってケーブルが被検者に絡まるなどの事態を回避できるため、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

図１４は、本発明の第１３の実施形態に係る光センサ１２１を示す。第１２の実施形態に係る光センサ１と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰返しとなる説明は省略する。光センサ１２１は、発光素子２、受光素子３、把持体１１４、ケーブル５、および無線通信部１１９に加え、演算部１２９を備えている。

演算部１２９は、発光素子２および受光素子３と無線通信部１１９との間で通信される信号に対して演算処理を実行する。例えば、演算部１２９は、外部装置３００より実行される演算処理の少なくとも一部を実行する。

このような構成によっても、光センサ１２１と外部装置３００を接続するケーブルを省略できる。予期せぬ動きによってケーブルが被検者に絡まるなどの事態を回避できるため、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

上記の各実施形態において、発光素子２と受光素子３は、遮光性を有する部材に支持されている。ここで「遮光性を有する」とは、透光性を全く有しないものだけでなく、半透明部材のように一定の透光性は有するものの遮光性も併せ持つものを含む意味である。

このような構成によれば、発光素子２からの出射光以外の光が外部から受光素子３に入射することを抑制できる。したがって、パルスオキシメトリの被検者が新生児である場合においても、測定誤差の発生を抑制できる。

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。

上記の各実施形態は、新生児を被検者としてパルスオキシメトリを行なう場合を前提として説明がなされている。しかしながら、被検者は新生児に限られるものではない。光センサの寸法を適宜に設定することにより、成人を被検者とすることができる。また本発明に係る光センサは、発光素子と受光素子を利用する適宜の生体情報取得に利用できる。発光素子が出射する光の波長の値と数は、利用目的に応じて適宜に定められうる。

１：光センサ、２：発光素子、３：受光素子、４：把持体、１１：光センサ、１４：把持体、１６：ストラップ、２１：光センサ、２７：散乱層、３１：光センサ、３１Ａ：光センサ、３２：発光素子、３３：受光素子、３８：遮光部、３９：指ホルダ、４１：光センサ、４４：把持体、４６：挟持部材、４７：ベルト部材、４７ａ：孔、５１：光センサ、５４：把持体、６１：光センサ、６４：把持体、６４ａ：第１部分、６４ｂ：第２部分、７１：光センサ、７４：把持体、７４ａ：溝、８１：光センサ、８４：把持体、８４ａ：第１案内標識、８４ｂ：第２案内標識、９１：光センサ、９４：把持体、９９：圧力センサ、１０１：光センサ、１０４：把持体、１０９：音声出力部、１１１：光センサ、１１４：把持体、１１９：無線通信部、１２９：演算部、２００：被検者の手、３００：外部装置

Claims (17)

1. 発光素子と、
   受光素子と、
   前記発光素子と前記受光素子が設けられ、被検者の手に把持される棒状の把持体と、
   を備えており、
   前記把持体は、第１部分と第２部分を有しており、
   前記発光素子と前記受光素子の少なくとも一方は、前記第２部分に配置されており、
   前記第１部分は、前記第２部分よりも高い剛性を有しており、
   前記第１部分は、前記被検者の少なくとも親指と人差し指が配置される箇所に位置している、光センサ。
2. 発光素子と、
   受光素子と、
   前記発光素子と受光素子の一方が設けられ、被検者に把持される棒状の把持体と、
   前記把持体との間に前記被検者の手の一部を挟持する挟持部材とを備えており、
   前記発光素子と前記受光素子の他方は、前記挟持部材に配置されている、光センサ。
3. 前記発光素子から出射される光の光路上に配置された散乱層を備えている、請求項２に記載の光センサ。
4. 前記発光素子は、出射された光が前記被検者の複数の指を通過するように配置されている、請求項２または３に記載の光センサ。
5. 前記複数の指の間に配置される遮光部材をさらに備えている、請求項４に記載の光センサ。
6. ベルト部材をさらに備えており、
   前記ベルト部材の一端は、前記把持体と前記挟持部材の一方に固定されており、
   前記ベルト部材の一部は、前記把持体と前記挟持部材の他方に対して着脱可能とされている、請求項２から５のいずれか一項に記載の光センサ。
7. 前記ベルト部材の一部は可変である、請求項６に記載の光センサ。
8. 前記把持体は、回転体形状を有している、請求項１から７のいずれか一項に記載の光センサ。
9. 前記発光素子と前記受光素子の位置関係は一定である、請求項１から８のいずれか一項に記載の光センサ。
10. 前記第２部分は、前記第１部分よりも高い柔軟性を有している、請求項１に記載の光センサ。
11. 前記把持体の外周面は、前記被検者の右手の一部を受容する形状の凹部を有している、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光センサ。
12. 前記被検者の右手による把持を案内する標識を備えている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光センサ。
13. 前記被検者の把持圧に伴う前記把持体の少なくとも一部の状態変化を検出するセンサを備えている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光センサ。
14. 所定の音声を出力する音声出力部を備えている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光センサ。
15. 前記発光素子および前記受光素子と外部装置の間で信号の送受信を行なう無線通信部をさらに備えている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の光センサ。
16. 前記発光素子および前記受光素子と前記無線通信部との間で通信される信号に対して演算処理を実行する演算部をさらに備えている、請求項１５に記載の光センサ。
17. 前記発光素子と前記受光素子は、遮光性を有する部材に支持されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の光センサ。

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