医療用フォースモニタリング向けFSRセンサー｜VMANX

心肺蘇生（CPR）フィードバック、ベッド離床検知、リハビリテーションモニタリング用の超薄型FSR（フォースセンシングレジスタ）

中国・東莞市のISO 13485認証取得印刷電子デバイスメーカー、VMANX社が提供する CPR-FS01フォースセンシングレジスタ （仕様書番号：VF-CPR99139）——厚さ0.3 mm未満の超薄型FSRセンサで、人体に加わる力をアナログ抵抗信号に変換し、患者ケア機器に活用できます。心肺蘇生フィードバックシステム、ベッド離床アラーム、リハビリテーションモニタを開発する医療機器OEM向けに設計されており、胸骨圧迫の 深さを0.1 cm単位で検出 でき、応答時間は5 ms未満です。なぜなら、蘇生処置において「有効な圧迫」と「無効な圧迫」を分けるのは、臨床的な印象ではなく、まさに数センチメートルと数ミリ秒の差だからです。

なぜ患者ケアにフォースセンシングが必要なのか

ストレス下では人間の判断は信頼できません。心停止時に、救助者は一貫して胸骨圧迫の深さと頻度を誤って判断します——疲労が蓄積すると圧迫が浅くなりがちになり、あるいはガイドラインで定められたリズムから無意識にずれてしまうことがあります。病棟でのケアにも同様の盲点があります：看護師はベッドから患者が離床したことに、アラームが鳴るまで気づくことができません。また、リハビリテーション療法士は計測機器を使わなければ、負荷量を定量的に評価できません。

FSR（フォースセンシングレジスタ）は、この目に見えない機械的現象を、装置が処理可能な数値に変換します。センシング素子が切削加工されたロードセルではなく、印刷されたポリマー厚膜構造であるため、厚さ0.3 mm未満、かつ柔軟性に富んでおり、圧迫パッドやマットレスオーバーレイ、インソールなどに直接貼り合わせることが可能です。これにより、製品の触感を患者に変化させることなく、接触面を計測対象として機能させることができます。

重要な特徴 と 利点

圧迫深度分解能：0.1 cm

CPR-FS01は、圧迫深度1.5 cm～8.0 cmの範囲を検知可能で、分解能は0.1 cm、精度は±0.5 cmまたは測定値の10％のいずれか大きい方以内です。この検知範囲は、緊急時のガイドラインで推奨される成人の圧迫深度5～6 cmを、上下に十分な余裕をもってカバーしています。

OEMメーカーがCPRフィードバック装置を開発する場合、このセンサーは4.5 cmの圧迫と5.5 cmの圧迫を明確に区別できます。つまり、「もう少し強く押してください」という指示と、「適切な圧迫です」という確認を、正確に分けることが可能です。

圧迫頻度および胸骨反跳に対する応答時間は5 ms未満

応答時間は5 ms未満であり、各圧迫の動きのダイナミクスを平均化せず、個別の波形として捉えるのに十分な速さです。この波形から装置は、1分間あたり40～160回の圧迫頻度を算出し、ガイドラインで示される100～120回／分という目標値との照合が可能です。

重要なのは、このセンサーが完全な離脱（リリース）も検知できる点です。圧迫力がほぼゼロの状態に戻ったとき、装置は胸部の完全な反発（リコイル）を確認できます。これは実際の心肺蘇生（CPR）において最も見落とされやすく、また心臓が圧迫間隔に十分に再充填されるかどうかを左右する最も重要なパラメーターです。

超薄型・どこでも貼付可能な形状

全体の厚さは0.3 mm未満、有効検出部の直径は12.7 mmの円形で、粘着バックシートおよび標準ピンインターフェース付き。標準仕様は100 cmの2芯シールドケーブルで、カスタマイズ可能。工具不要のメンテナンスに対応するオプションとして、3ピンJSTタイプコネクタもご用意しています。

このような形状こそが、同一のセンシングプラットフォームをさまざまな製品で再利用可能にする理由です。たとえば、CPRマネキンの皮膚の下に貼り付けたり、圧迫フィードバックパッドに内蔵したり、携帯型ALS装置に統合したり、ベッド離床マットや圧力感知インソールに組み込んだりできます。

電池駆動機器向けの極めて低消費電力

静止時の電力消費は無視できるほど小さく、通常の動作電流は0.5 mA未満です。電池駆動の携帯型フィードバック装置やワイヤレスベッドセンサーにおいて、力感知層の電力消費は実質的にゼロと見なせます。設計上の制約は、感知部ではなく無線通信部や表示部に移ります。

10万回の機械的寿命

標準的なCPR圧迫（深さ5～6 cm、周波数110 cpm）を模擬した条件下で、センサーは性能劣化を初期値の10％以内に抑えながら、10万回以上の連続圧迫サイクルに耐えられます。再現性は全スケールに対して±3.0％以内です。毎日使用される訓練用マネキンにおいて、この耐久性こそが「消耗品」と「構成部品」を分ける決定的な要因です。

技術仕様

代表的な数値。OEM部品として供給されるため、最終製品の認証は機器メーカーが実施します。

機器メーカー向け統合ガイド

このセンサは、校正済みの電圧ではなく、変化する抵抗値を出力します。直列に接続された負荷抵抗により、この抵抗値の変化が利用可能な電圧出力に変換されます。この負荷抵抗の値（通常は10 kΩ～100 kΩの範囲）は、実際の用途で必要な力の測定範囲、ADC入力の電圧範囲、および感度に基づいて選定する必要があります。適切な抵抗値を選定することで、デジタル化された出力曲線がA/Dコンバータの全入力範囲を有効に活用できるか、あるいはその一部にしか使われず解像度が低下するかが決まります。

医療用電気機器向け部品として設計された本センサは、製造者が完成機器について満たす必要のある各種規格への適合を支援することを目的としています。具体的には、基本的安全性および必須性能に関するIEC 60601-1／EN 60601-1、電磁両立性に関するIEC 60601-1-2、および高温・低温・湿熱・振動・衝撃・輸送に関する環境試験（GB/T 14710またはこれと同等のIEC 60068-2シリーズ）です。完成機器全体の認証については、市場に出荷する製造事業者が責任を負います。

お客様向けFAQ

Q: フォースセンシングレジスタ（FSR）とは何か、またロードセルとの違いは何か？

A: FSRは、印加された力が増加すると非線形に抵抗値が低下する、印刷されたポリマータイクフィルム素子です。機械加工されたストレインゲージ式ロードセルと異なり、剛性の金属筐体を持たないため、厚さ0.3 mm未満で柔軟性があります。その代償として、出力されるのは高精度な直線的信号ではなく、信号処理とキャリブレーションを要する非線形の抵抗値信号です。この特性により、実験室レベルの計量よりも、力のしきい値検出や力の変化プロファイル解析といった用途に適しています。

Q: FSRを用いた圧迫深さ測定の精度はどの程度か？

A: 有効測定範囲である1.5～8.0 cmにおいて、精度は±0.5 cmまたは測定値の10％のいずれか大きい方（解像度0.1 cm）です。これは、システムのキャリブレーションおよびアルゴリズムによる処理後の値であり、センサ自体は生の力信号のみを出力し、圧迫深さへの変換は装置メーカーが提供するアルゴリズムによって行われます。

Q: 1つのセンサで圧迫深さと圧迫速度の両方を測定可能か？

A：はい。深さは信号の振幅から、レートは動的波形のタイミングから算出されます。応答時間が5ミリ秒未満であるため、160回／分（cpm）まで個別の圧迫が明確に識別でき、深さ・レート・反発（リコイル）のすべてが同一チャネルから導き出されます。

Q：CPR以外で、同じセンサープラットフォームを用いる用途にはどのようなものがありますか？

A：同一のFSRプラットフォームは、ベッド離床アラームおよび患者転倒防止、チェア離座および座位姿勢モニタリング、リハビリテーション、インソール圧力測定、および一般的な触覚力検知などに対応しています。検知原理は共通ですが、用途に応じて有効検知面積、検知力範囲、および形状（テール部の構造）が最適化されています。

Q：センサーは患者の皮膚に直接接触させる必要がありますか？

A：通常は接触しません。ほとんどの設計では、パッド、マットレスカバー、マネキンの表皮、またはインソールの下に配置されるため、上部の被覆層が患者との接触面となります。ただし、直接的かつ長時間の皮膚接触を伴う構成の場合には、接触する材料についてISO 10993による生体適合性試験が適用され、これはOEM設計段階で仕様として定められます。

Q：毎日使用される訓練用デバイスにおいて、センサーの寿命はどのくらいですか？

A：機械的寿命は、5～6 cmの圧縮深さ・110 cpm（分間サイクル数）という条件で10万回以上の圧縮サイクルに耐え、初期値からの劣化は10％以内に収まります。実用的には、訓練用マネキンを毎日集中的に使用した場合でも、ドリフトがこの限界に近づくまで数年間使用可能です。

Q：このセンサーにはどのような認証が付与されていますか？

A：VMANX社は、ISO 13485品質マネジメントシステムに基づき製造を行っており、RoHS指令（2011/65/EU）およびREACH規則への適合性、ならびに患者接触構成部品向けのISO 10993生体適合性試験を実施しています。当該センサはOEM用コンポーネントであり、最終製品におけるIEC 60601電気的安全性およびEMC認証は、市場投入を行うメーカーが責任を持って実施します。

OEM向けエンジニアリングサポート

VMANX社は、力の測定範囲の定義から量産開始まで、医療機器向けOEMプログラムを包括的にサポートしており、アクティブエリアのサイズ設定、負荷抵抗の選定、ケーブル配線設計、コネクタの選択、ライフサイクル検証などに対応しています。詳細な仕様は、 CPR flexiforce 触覚センサ および VF-CPR99139センサ仕様書 のページで公開されています。また、より広範な フォースセンシングレジスタ 測定範囲と医療用センサ製品群（脳波（EEG）、筋電図（EMG）、パルスオキシメーター（SpO2）、および安全性監視用製品など）は、同一プラットフォーム上で展開されています。 フレキシブルプリント回路 プラットフォーム。

結論

フォースセンシングレジスタ（FSR）は、臨床医が推定するしかできない機械的イベントを、デバイスが制御可能なデータに変換します。厚さ0.3 mm未満、消費電流0.5 mA以下、検出深度分解能0.1 cm、応答時間5 ms未満、耐久性10万回以上という特長を持つCPR-FS01は、医療機器OEMメーカー向けに、ほぼすべての患者接触面にラミネート可能なセンシング層を提供します。ISO 13485に基づく品質管理のもとで製造されるため、ロット間での性能ばらつきが極めて小さいのが特長です。

VMANX — 臨床現場における信頼性を重視した柔軟なフォースセンシング技術

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CPRフィードバック、ベッド離床検知、リハビリ支援など医療機器向けの高精度・超薄型フォースセンシングレジスタ（FSR）ソリューションを提供 医療機器向けCPR-FS01 FSRセンサー：厚さ0.3 mm未満、深さ分解能0.1 cm、応答時間5 ms未満、耐久寿命10万回、ISO 13485準拠で製造されたOEM用部品。

認証対象範囲（F1医療機器ファミリー）： ISO 13485・ISO 10993・RoHS指令2011/65/EU・REACH規則

コンプライアンスに関する注意事項： OEM用部品の対象範囲です。完成機器が適合すべき規格としてIEC 60601-1およびIEC 60601-1-2が参照されていますが、機器全体の認証は顧客が実施します。本資産には、最終製品の登録に関する主張を含めないでください。

公開に関する備考： ニューストップページには公開日を表示。月2～4件のペースで記事を公開。