CN1829475A - 附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服、附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫及生物测量方法 - Google Patents

附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服、附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫及生物测量方法 Download PDF

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Abstract

在婴幼儿用衣服(1)的带部(2)中装入将导电性纤维作为电极的生物测量传感器(30)，将导电质地(31)与皮肤(6)之间的布料(7)作为静电电容来进行静电耦合，从导电质地(31)提取生物电信号，使用具有高输入阻抗、低输出阻抗的阻抗转换器，将生物测量传感器(30)的输出以心电波形的方式输出。

Description

附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服、附带生物测量传感器 的婴幼儿用坐卧垫及生物测量方法
技术领域
本发明涉及附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服、附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫及生物测量方法，例如涉及将用于测量心电波形的传感器内置于尿布罩等婴幼儿用衣服的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服、将传感器内置于童车等坐卧垫的附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫及生物测量方法。
背景技术
在我国，婴儿、新生儿的死亡原因多为心脏疾病、呼吸障碍、婴幼儿突然死亡综合症。在查明婴幼儿突然死亡综合症的原因、及诊断和治疗婴儿、新生儿的心脏疾病和呼吸障碍中，需要用心电图仪连续测量心电图。此外，对于近年有增加趋势的低出生体重儿(早产儿)，为了确认出生后的发育情况，也需要采用连续的心电图来进行监测。
图15是以往的心电图仪的简略方块图。为了测定心电图，将图15所示如银/氯化银电极那样的固定电极51，在被测者的手腕或脚腕附近，通过导电性软膏使其粘附在身体表面的皮肤10上，或利用减压使其吸附在皮肤10上，或通过用带子等加压而固定。从固定电极51获得的生物电信号由差动放大器52放大，由除噪滤波器53去除噪声成分，通过A/D转换器54抽样并转换成数字信号，通过处理装置55将图16所示的心电图记录到记录器中，或在显示画面中进行波形显示。
但是，在如图15所示的以往的装置中，由于涂抹软膏并将固定电极51直接与皮肤10粘附来导出心电图，因此对于新生儿和婴儿的皮肤所产生的负担大，在交换电极时常有连皮肤一同剥离的情况发生。另外，由于采用金属电极，还会出现诱发过敏反应的情况。
另一方面，在JP特开2002-159458号公报中，记载了如下生物电信号诱导传感器及其记录系统，即在服装的肩膀部分缝入导电性纤维，由该导电性纤维构成诱导电极并检测出生物电信号，将心电图记录到收纳在服装的口袋中的记录器中。
但是，在将导电性纤维用作导电电极时，导电性纤维不一定能与肌肤密接，而无法测量正确的心电图。加之，导电性纤维也与金属的固体电极相同，有可能诱发过敏反应。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供测量时可减轻对婴幼儿的负担和侵袭性的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服、附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫及生物测量方法。
本发明是一种附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其从婴幼儿的身体表面检测出生物电信号，并具有装入到婴幼儿用衣服中且间隔绝缘物与婴幼儿的身体表面进行静电电容耦合的导电性电极。
在本发明中，通过间隔绝缘物将导电性电极安装在婴幼儿的身体表面，可减轻测量时的婴幼儿的负担的同时，可低侵袭性地测量心电图。
优选地，导电性电极为金属电极。
优选地，导电性电极为导电性纤维。
优选地，绝缘物为薄质的布料。
优选地，婴幼儿用衣服为尿布罩，且在尿布罩的带子部分装入有导电性电极和绝缘物。
优选地，婴幼儿用衣服为上衣，且在设置于该上衣的下部的带子部分装入有导电性电极和绝缘物。
优选地，婴幼儿用衣服为上衣，且在该上衣的胸部部分装入有导电性电极和绝缘物。
优选地，婴幼儿用衣服为上衣，且在该上衣的胸部部分和背部部分装入有导电性电极和绝缘物。
优选地，婴幼儿用衣服为内置有导电性电极的粘着片。
本发明是一种附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫，其从婴幼儿的身体表面检测出生物电信号，并具有装入到婴幼儿用坐卧垫中且在婴幼儿的身体表面间隔绝缘物进行静电电容耦合的导电性电极。
在本发明中，例如在让婴幼儿坐在或躺在婴幼儿用坐卧垫上的状态下，可间隔绝缘物将导电性电极安装在婴幼儿的身体表面，因此可实现例如监测连续心电图来确认出生后的发育情况。
优选地，婴幼儿用坐卧垫为在让婴幼儿坐下时身体表面密接的坐卧垫。
优选地，婴幼儿用坐卧垫为在让婴幼儿躺下时身体表面密接的坐卧垫。
本发明是一种生物测量方法，其通过导电性电极从婴幼儿的身体表面提取生物电信号，并在婴幼儿的身体表面与导电性电极之间间隔绝缘物来进行静电电容耦合，且以低阻抗来输出生物电信号。
优选地，绝缘物为婴幼儿所穿着的衣服。
优选地，导电性电极被装入到婴幼儿穿着的衣服中，并输出生物电信号。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图2是表示装入到图1的婴幼儿用衣服中的生物测量传感器的图。
图3是表示布料的厚度与静电电容的关系的图。
图4是表示频率与阻抗的关系的图。
图5是本发明的一个实施方式中的生物测量装置的方块图。
图6是从图5所示的生物测量装置的处理装置输出的心电波形图。
图7是表示本发明的其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图8A是构成图7所示的生物测量传感器的导电性纤维的放大图。
图8B是构成图7所示的生物测量传感器的导电性纤维的截面的放大图。
图9是表示本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图10是表示本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图11是表示本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图12是表示本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图13是表示作为本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫的一个例子的童车的坐卧垫的图。
图14是表示作为本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫的一个例子的婴幼儿床的坐卧垫的图。
图15是以往的心电图仪的简略方块图。
图16表示从以往的心电图仪输出的心电波形的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一个实施方式的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。图2是表示装入到图1的婴幼儿用衣服中的生物测量传感器的图。
在图1中，在尿布罩等的婴幼儿用衣服1中，在腰部位置上形成有带部2，在该带部2中埋入有左右两个生物测量传感器3。如图2所示，生物测量传感器3包括作为金属电极的一个例子的银电极4，银电极4呈薄的圆板状或四角状，在其一个面上连接有导线5。在银电极4与被测者的身体表面即皮肤6之间设置有丝绸等薄质的布料7。通过该布料7使银电极4不直接与皮肤6接触。布料7在银电极4与皮肤6之间构成静电电容C。带部2由橡胶等的弹性部件构成。
图3表示随布料7的厚度变薄而静电电容C增加的情况，图4是表示频率与阻抗的关系的图。
根据图3，作为布料7，如果采用厚度d为240μm左右的丝绸，可推定生物测量传感器3与皮肤6之间的静电电容将为10-11F。另外，如图4所示，随着生物波形的频率f变大，输出阻抗则变小。可推定：在间隔有布料7的状态下的生物测量传感器3的输出阻抗Z，在频率为0.1Hz时，是1011Ω左右的高值。
图5是根据从图1所示的生物测量传感器3输出的生物电信号而输出心电图的生物测量装置21的方块图。如上所述，由于生物测量传感器3的输出阻抗Z为1011Ω的较高值，所以在该输出上即使存在很小的噪声电流，也会导致出现大的噪声电压。为此，需要阻抗转换器，其用于以低阻抗来输出生物测量传感器3的检测输出的生物电信号。
由生物测量传感器3检测出的高阻抗的生物电信号，通过输入端子11提供给仪表放大器12，且转换成低阻抗的生物电信号后提供给LPF(低通滤波器)13。作为仪表放大器12，输入阻抗为1000GΩ，增益通过改变外加电阻的值，被设定为62倍。LPF13从生物电信号中提取100Hz以下的频率成分并将其提供给DC伺服回路14。DC伺服回路14施加伺服处理，以便抑制生物电信号的DC成分的变动而使其为零，并提供给除噪滤波器15。除噪滤波器15可根据需要进行切换地构成，以便可从生物电信号中提取50Hz或60Hz的频率成分，且将提取的频率成分的生物电信号提供给反转放大器16。
由于反转放大器16通过仪表放大器12反转生物电信号，所以在放大到16倍后，反转至原来信号的极性。由此，生物电信号被放大至62×16约1000倍。被反转的生物电信号被提供到DC伺服回路17，再施加伺服处理以便使生物电信号的DC成分的变动为零，且提供给除噪滤波器18。除噪滤波器18与前段的除噪滤波器15同样，以可从生物电信号中提取50Hz或60Hz的频率成分的方式可切换地构成。将由除噪滤波器18提取的生物电信号，通过A/D转换器19抽样并转换成数字信号，提供给处理装置20，实施必要的处理并输出心电波形。此外，也可从除噪滤波器18中输出模拟的生物电信号，通过示波器观测心电波形。
图6是从图5所示的生物测量装置输出的心电波形图。如图6所示，可从处理装置20得到比较稳定的心电波形。
如上所述，在该实施方式中，在尿布罩等的婴幼儿用衣服1的带部2内置生物测量传感器3，将银电极4间隔薄质的布料7来与皮肤密接，因此，可解除诱发由于金属电极直接与皮肤6长时间接触所导致的过敏反应的可能性。此外，由于还可消除交换电极时连皮肤一同剥离的可能性，故可减轻测量时的对婴幼儿的负担和侵袭性。加之，通过在尿布罩等的婴幼儿用衣服1中装入生物测量传感器3，测量时可尽量减少繁琐的脱衣等。
图7是表示本发明的其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。图8A及图8B是构成生物测量传感器的导电性纤维的放大图。
虽然图1所示的婴幼儿用衣服1中，在带部2中埋入由两个银电极4构成的生物测量传感器3，但是在图7所示的实施方式中，不使用银电极4，而是在带部2装入有采用了导电性纤维的生物测量传感器30。即，生物测量传感器30，如图8A所示，包括切制成四角形的导电质地31。该导电质地31由导电丝32和非导电丝33的织物体构成，如图8B所示，在织物体与皮肤6之间装入有丝绸等的布料7。通过该布料7在导电丝32与皮肤6之间构成静电电容。
导电丝32例如可采用金、银、铜等的金属丝、聚苯胺、聚乙炔等的导电性共聚物、镀银尼龙丝等的导电性纤维。作为非导电丝33可采用棉丝、丙烯类、尼龙、聚酯丝等。如将导电质地21通过导线等与图5所示的生物测量装置21的输入端子11进行电连接，则可从处理装置20输出心电波形。
图9～图12分别是表示本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服的图。
图9所示的实施方式是在婴幼儿用的前开式内衣即上衣41的腹部部分设置带部2，并间隔规定的间隔，将左右两个生物测量传感器3内置于该带部2的。
图10所示的例子是使左右两个生物测量传感器3相接近且上下左右错开地内置于婴幼儿用的套头式内衣即上衣42的胸部部分的。优选地，作为上衣42为与婴幼儿的肌肤密接的衣服。
图11所示的例子是使生物测量传感器3相对置地内置于婴幼儿用的套头式内衣即上衣43的胸部部分与背部部分的。
图12是在粘着片50上安装两个生物测量传感器3，且在婴幼儿的内衣上粘贴粘着片的。此外，也可以在生物测量传感器3上粘贴薄质布料，将粘着片50直接粘贴在婴幼儿的肌肤上。本发明中，设图12所示的粘着片50也包括在婴幼儿用衣服中。
图13是表示本发明的又一其它实施方式中的附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫的截面图。例如，童车等的坐卧垫60包括框架61、设置于框架61的软垫62。另外，在让婴幼儿坐在软垫62时，在因体重的作用而使婴幼儿的背部部分和腰部部分密接的软垫62的位置上内置有生物测量传感器3。
另外，也可不将生物测量传感器3内置于软垫62，而让其露出在软垫62的表面，间隔内衣使其与婴幼儿的背部部分或腰部部分密接。加之，也可用图7所示的生物测量传感器30，来代替生物测量传感器3。
在本实施方式中，可实现在让婴幼儿坐在童车等的坐卧垫60上的状态下，例如为了确认出生后的发育情况，而通过连续的心电图进行监测。
此外，坐卧垫60不仅局限于童车，儿童椅子或其它育儿椅子等，本发明也可适用于可减轻测量时的婴幼儿的负担的物体。
图14是表示本发明的又一其它实施方式的附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫的截面图。例如，婴幼儿用床等的坐卧垫70是在框架71上配置有软垫72，在让婴幼儿躺在软垫72上时，在因体重的作用而使婴幼儿的背部部分和腰部部分密接的软垫72的位置上内置有生物测量传感器3。在此例子中，也可不将生物测量传感器3内置于软垫72中，而使其露出在软垫72的表面，隔着内衣使其与婴幼儿的背部部分或腰部部分密接。
因此，在本实施方式中，可实现在让婴幼儿躺在婴幼儿用床的坐卧垫70上的状态下，例如为确认出生后的发育情况，而通过连续的心电图进行监测。
另外，生物测量传感器3也可内置于其它褥子或被子等的使婴幼儿躺下时因体重的作用而密接的物品中，或怀抱婴幼儿时婴幼儿的身体密接的育儿带等中。
以上，参照附图，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不局限于图示的实施方式。对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内，或在均等范围内，可施加各种修正或变形。
工业上的可利用性
本发明可利用于：将导电质地31和被测者的身体表面之间的布料7作为静电电容，通过静电电容耦合使生物测量传感器30与皮肤6接触，从导电质地31提取生物电信号，将该生物测量传感器30的输出提供给包括具有高输入阻抗和低输出阻抗的阻抗转换器的生物测量装置25，并读取电压波形，低侵袭性地测量心电图。

Claims (15)

1.一种附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，从婴幼儿的身体表面检测生物电信号，其特征在于：
具有导电性电极，其装入到婴幼儿用衣服中，且间隔绝缘物在前述婴幼儿的身体表面进行静电电容耦合。
2.如权利要求1所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述导电性电极为金属电极。
3.如权利要求1所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述导电性电极为导电性纤维。
4.如权利要求1至3任意一项所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述绝缘物为薄质的布料。
5.如权利要求1至4任意一项所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述婴幼儿用衣服是尿布罩，且在该尿布罩的带子部分装入有前述导电性电极和前述绝缘物。
6.如权利要求1至4任意一项所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述婴幼儿用衣服为上衣，且在设置于该上衣的下部的带子部分装入有前述导电性电极和前述绝缘物。
7.如权利要求1至4任意一项所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述婴幼儿用衣服为上衣，且在该上衣的胸部部分装入有前述导电性电极和前述绝缘物。
8.如权利要求1至4任意一项所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述婴幼儿用衣服为上衣，且在该上衣的胸部部分和背部部分装入有前述导电性电极和前述绝缘物。
9.如权利要求1至4任意一项所述的附带生物测量传感器的婴幼儿用衣服，其特征在于：前述婴幼儿用衣服为内置有前述导电性电极的粘着片。
10.一种附带生物测量传感器的婴幼儿用坐卧垫，从婴幼儿的身体表面检测出生物电信号，其特征在于：
具有导电性电极，其装入到婴幼儿用坐卧垫中，且间隔绝缘物在前述婴幼儿的身体表面进行静电电容结耦合。
11.如权利要求10所述的附带生物测量传感器的婴幼儿坐卧垫，其特征在于：前述婴幼儿用坐卧垫为在让前述婴幼儿坐下时身体表面密接的坐卧垫。
12.如权利要求10所述的附带生物测量传感器的婴幼儿坐卧垫，其特征在于：前述婴幼儿用坐卧垫为在让前述婴幼儿躺下时身体表面密接的坐卧垫。
13.一种生物测量方法，通过导电性电极从婴幼儿的身体表面提取生物电信号，其特征在于：
在前述婴幼儿的身体表面与前述导电性电极之间间隔绝缘物来进行静电电容耦合，并以低阻抗来输出前述生物电信号。
14.如权利要求13所述的生物测量方法，其特征在于：前述绝缘物为前述婴幼儿所穿着的衣服。
15.如权利要求13所述的生物测量方法，其特征在于：前述导电性电极被装入到前述婴幼儿所穿着的衣服中，并输出前述生物电信号。
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