JP2002045350A

JP2002045350A - 生体信号検出装置

Info

Publication number: JP2002045350A
Application number: JP2000238872A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ouchi; 純一大内; Yuichi Ubunai; 雄一生内; Toshio Ogawa; 敏生小川; Hirobumi Okumura; 博文奥村; Chieko Ishigaki; 千恵子石垣; Yoshihiro Sudou; 能啓須藤; Ikue Hayakawa; 郁枝早川; Shin Kiuchi; 慎木内; Kazuo Hasegawa; 和男長谷川; Daisuke Takai; 大輔高井
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2002-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間の使用に対しても構成部材の機構的な
経時変化が無く、長期間にわたって正確な生体信号を検
出できるようにし、さらに、生体信号検出装置を同時に
複数個使用する際の信号処理手段との接続を簡素化す
る。【解決手段】少なくとも上面板１ａを有する箱体１
と、箱体１内に配設された磁気センサ２ａとを備え、上
面板１ａを可撓性と軟磁性とを有する材料から構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定者の呼吸や
心拍等の生体信号信号を検出する生体信号検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】患者等の被測定者の心拍や呼吸等の生体
信号を検出するものとしては磁気センサを使用したもの
が知られている。図６は従来の生体信号検出装置を示
し、正方形又は長方形の固定板５１と、固定板５１上に
載置されたスペーサ部材５２と、スペーサ部材５２に形
成された孔５２ａ内に設けられた磁気センサ５３と、ス
ペーサ部材５２上に載置されたシート状の軟磁性部材５
４とから構成されている。スペーサ部材５２と軟磁性部
材５４とは固定板５１に対応して正方形又は長方形をな
している。

【０００３】固定板５１はアルミニウムや合成樹脂製の
非磁性材料からなり、スペーサ部材５２は発泡剤である
発泡ポリスチレン又は発泡ウレタン等の非磁性材料から
なる。スペーサ部材５２のほぼ中心位置には磁気センサ
５３を収納する孔５３ａが形成差される。また、磁気セ
ンサ５３はスペーサ部材５２よりも背丈が低くなってお
り、軟磁性部材５４がスペーサ部材５２上に載置された
状態では軟磁性部材５４との間に空隙Ｇが形成されるよ
うになっている。そして、磁気センサ５３から導出され
た導体線５５が図示しない検出手段に接続される。

【０００４】以上のような構成を有する生体信号検出装
置は、例えば、被測定者が静養するベッドの下や枕の下
あるいは便座などに設置される。そして、被測定者の微
動によって磁気センサ５３と軟磁性部材５４との間の間
隔が変化し、磁気センサ５３からは間隔の変化に対応す
る微動信号が出力される。この微動信号を図示しない信
号処理手段によって解析して被測定者の心拍数や呼吸数
等の生体信号を検出するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の微動センサはス
ペーサ部材５２として発泡性のプラスティックを使用し
ているので、加工する際に正確な寸法を得ることが出来
なく、また、長時間の使用によって塑性変形を来たし、
磁気センサ５３が検出する信号の大きさも変化して正し
い生体信号を得ることが困難であった。

【０００６】また、生体信号を処理するための処理手段
は生体信号検出装置から離れた場所に設置されるので、
例えば、複数個の生体信号検出装置をベッドの下や枕の
下等に設置して同時に使用する際には各生体信号検出装
置と信号処理手段との間の接続が煩雑になっていた。

【０００７】そこで、本発明の生体信号検出装置は、長
時間の使用に対しても構成部材の機構的な経時変化が無
く、長期間にわたって正確な生体信号を検出できるよう
にし、さらに、生体信号検出装置を同時に複数個使用す
る際の信号処理手段との接続を簡素化することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の生体信号検出装置は、少なくとも上面板を
有する箱体と、前記箱体内に配設された磁気センサとを
備え、前記上面板を可撓性と軟磁性とを有する材料から
構成した。

【０００９】また、前記上面板を軟磁性シートと前記軟
磁性シートよりも剛性の大きい非金属材料の板部材とか
ら構成し、前記軟磁性シートを前記板部材に被着した。

【００１０】また、前記箱体には前記磁気センサが出力
した生体信号を処理すると共に、自身のＩＤが設定され
たコントローラとを有し、前記箱体を直方体形状となす
と共に、前記箱体の四つの側面板のそれぞれの中央には
外方に露出する信号端子を設け、前記コントローラには
四つの信号入出力端を設け、各前記信号入出力端をそれ
ぞれ各前記信号端子に接続し、前記コントローラのいず
れかの入出力端から前記ＩＤを示す信号と前記生体信号
とを出力するようにした。

【００１１】また、前記コントローラは、一つの側板に
設けられた信号端子に入力された信号を他の側板に設け
られた信号端子に出力する中継の機能を備えた。

【００１２】また、前記側面板には前記コントローラに
電源電圧を供給するための電源端子と接地端子とを前記
信号端子の上下に分けて設け、前記電源端子と前記接地
端子とを前記側面板の外方に露出した。

【００１３】また、前記箱体は非金属材料の板部材から
なる底面板を有し、前記底面板上に前記磁気センサを配
設し、前記磁気センサよりも背の高いストッパーを前記
磁気センサに近接して前記底面板上に立設した。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３に従って本発
明の生体信号検出装置を説明する。図１は本発明の生体
信号検出装置の分解斜視図、図２はその断面図、図３は
内部接続図である。

【００１５】図１乃至図３において、本発明の生体信号
検出装置１０は箱体１と、箱体１内に設けられたセンサ
部２とを有する。箱体１は上面板１ａ、底板１ｂ、四つ
の側板１ｃを有し、上面板１ａがほぼ３０センチ四方と
なったタイル状の直方体形状をなしている。上面板１ａ
は可撓性と軟磁性を有する材料からなり、例えば、可撓
性を有する合成樹脂等の非磁性材料からなる天板１ａ１
と、天板１ａ１の下面に被着されたシート状の軟磁性部
材１ａ２によって構成される。天板１ａ１は軟磁性部材
１ａ２よりも剛性が大きくなっている。底板１ｂ及び側
板１ｃも剛性の大きい合成樹脂等の非磁性材料からなっ
ている。

【００１６】センサ部２の近傍にはストッパー３が底板
１ｂ上に立設される。ストッパー３はセンサ部２よりも
背丈が高くなっており、上面板１ａが撓んだ際にセンサ
部２に接触するのを防止している。

【００１７】センサ部２は磁気センサ２ａとコントロー
ラ２ｂとを有する。磁気センサ２ａは上面板１ａが撓む
と上面板１ａとの距離が変わり、それによって磁気セン
サ２ａに加わる静磁界が変化し、上面板１ａの撓み量に
対応した信号を出力する。この信号は微動信号となって
コントローラ２ｂに入力される。コントローラ２ｂは磁
気センサ２ａが検出した微動信号を処理して四つの入出
力端２ｂ１乃至２ｂ４のいずれかに出力する。

【００１８】また、各側板１ｃの横方向の中心位置には
縦方向に三個の端子４が設けられる。各端子４は上から
順に電源端子４ａ、信号端子４ｂ、接地端子４ｃとなっ
ており、各側板１ｃの外方に露出すると共にケーブル５
等によってセンサ部２に接続されるが、具体的には、図
３に示すように四つの側板１ｃの各信号端子４ｂがコン
トローラ２ｂの入出力端２ｂ１乃至２ｂ４にそれぞれ接
続される。また、各側板１ｃの電源端子４ａ同士、接地
端子４ｃ同士は互いに接続される。そして、外部から印
加された電源電圧がこの電源端子４ａ及び接地端子４ｃ
を介してコントローラ２ｂに供給されるようになってい
る。

【００１９】そして、例えばベッドの下と枕の下等のよ
うに、複数個の生体信号検出装置が同時に使用される場
合には互いの電源端子４ａ同士、信号端子４ｂ同士、接
地端子４ｃ同士が直接、あるいは接続用ケーブル（図示
せず）によって接続される。そして、一つの生体信号検
出装置が信号処理手段に接続され、他の全ての生体信号
検出装置からの生体信号がこの一つの生体信号検出装置
を介して信号処理手段に送られる。従って、各生体信号
検出装置内のコントローラ２ｂには自身をを特定するた
めのＩＤが設定されている。また、互いに接続された際
には他の生体信号検出装置から出力される信号を信号処
理手段に送信する際の中継の機能も有している。

【００２０】なお、上述したように、生体信号検出装置
１０はベッドなどのように設置場所が固定された器具に
取り付けられるのが一般的であったので、被測定者がそ
の器具を使用している間は生体信号を検出できるが、被
測定者は必ずしも常時その器具を使用しているとは限ら
ず施設内を歩行している場合もある。このようなときに
被測定者の容態に変化があった場合、それをいち早く発
見するには、図４に示すように、施設内の廊下等に上記
生体信号検出装置１０を複数個敷き詰めて、その上を歩
行する被測定者の生体信号を検出することも可能であ
る。

【００２１】この場合には、各生体信号検出装置１０か
ら出力される微動信号を処理して呼吸数や心拍数を検出
する信号処理手段である一個の中央制御装置２０が複数
個の生体信号検出装置１０と共に使用される。中央制御
装置２０は生体信号検出装置１０の箱体１と同じ外形形
状を有し、さらに、四つの側板には生体信号検出装置１
０に設けた端子４（電源端子４ａ、信号端子４ｂ、接地
端子４ｃ）と接続可能な端子２４（電源端子２４ａ、信
号端子２４ｂ、接地端子２４ｃ）が設けられる。また、
中央制御装置２０の一部からは電源コード２０ａが引き
出されている。そして、生体信号検出装置１０と中央制
御装置２０とには互いに信号の授受を行うコントローラ
が組み込まれる（図示せず）。

【００２２】複数の生体信号検出装置１０と中央制御装
置２０とは、病院等の医療施設内の室内、廊下、階段等
の患者が歩行する床面上に詰められた際には、図４に示
すように、互いに隣接する生体信号検出装置１０の端子
４同士が直接接続される。つまり、電源端子４ａ同士、
信号端子４ｂ同士、接地端４５ｃ同士が接続される。ま
た、中央制御装置２０は、望ましくは生体信号検出装置
１０よりも外側に敷き詰められ、その端子２４は隣接す
る少なくとも一つの生体信号検出装置１０の端子４に接
続される。即ち、電源端子４ａと２４ａ、信号端子４ｂ
と２４ｂ、接地端子４ｃと２４ｃとが互いに接続され
る。そして、中央制御装置２０から各生体信号検出装置
１０に電源電圧が供給され、相互に信号の送受が行われ
る。電源コード２０ａは近くのコンセントに挿入され
る。

【００２３】そして、中央制御装置２０は各生体信号検
出装置１０から送信される微動信号を解析し、生体信号
検出装置１０上を歩行している患者の位置や移動方向を
予測すると共に、その患者の心拍数や呼吸数等の生体信
号を求め、位置を特定する信号や生体信号等を電源コー
ド２０ａに出力される。生体信号等は電灯線を介して別
室に送られ、そこに備えられた表示装置（図示せず）に
心拍数等を表示する。また、位置特定信号や方向特定信
号によって他の外部機器を制御するようにする

【００２４】以上のようなシステム機能を果たすために
は各生体信号検出装置１０とその接続位置とを特定する
必要が有るので、中央制御装置２０から各生体信号検出
装置１０に対して各種の初期設定を行うための設定信号
を順次送り、各生体信号検出装置１０から返信信号が送
られて来た場合に、各生体信号検出装置１０を特定する
ためのＩＤ信号や接続位置を特定するための位置信号等
を送り、此を各生体信号検出装置１０内のコントローラ
に記憶する。

【００２５】そして、実際の運用に当たっては、図５に
示すフローチャートに従って処理される。図５中の各ス
テップをＳで表す。先ず、上記の初期設定（Ｓ１）の完
了後に、中央制御装置２０は生体信号検出装置１０から
出力される微動信号を受け取るとそれを修理し（Ｓ
２）、微動信号を出力している生体信号検出装置のＩＤ
又は位置が変化しているかどうかを判断する（Ｓ３）。
変化していなければ、生体信号検出装置１０上に被測定
者が止まっていることになるので、その際には微動信号
から呼吸数や心拍数の生体信号を検出する（Ｓ４）。そ
して、生体信号に異常があれば警報などによって被測定
者の異常状況や位置を医師に連絡するようにする（Ｓ
５）。

【００２６】また、ステップ３において、微動信号を出
力している生体信号検出装置のＩＤ又は位置が変化して
いると判断されれば、被測定者は目的とする方向に移動
していることになるので、ＩＤ、位置の変化から移動方
向を予測し、その方向の前方にある電気機器等（例えば
暖房機器、照明機器）の制御器を自動的に作動させ、被
測定者が到着する以前に電気機器などを動作状態にする
ことが出来る。

【００２７】以上のように、本発明の生体信号検出装置
は、自身が検出した生体信号と共にＩＤを示す信号を出
力して信号処理手段に送信するので、被測定者のどの部
分から検出された生体信号であるかが判定できる。ま
た、複数の生体信号検出装置を互いに接続した際には、
他の生体信号検出装置から出力された生体信号を中継し
て信号処理手段に送信できる。

【００２８】また、箱体１の上面板１ａが可撓性を有す
る材料から構成しているので上面板に荷重が加わっても
塑性変形することが無く、長期間にわたって安定した微
動信号が得られる。また、上面板１ａは剛性の大きい天
板（板部材）１ａ１を用いるので加工の際の寸法精度が
得られやすい。さらに、センサ部２の近傍にストッパー
３を設けたので、上面板１ａが撓んだ際に上面板１ａが
センサ部２に接触しない。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の生態信号検出装
置は、少なくとも上面板を有する箱体内に磁気センサを
配設して、上面板を可撓性と軟磁性とを有する材料から
構成したので、上面板は荷重が加わっても塑性変形する
ことが無く、長期間にわたって安定した生体信号が得ら
れる。

【００３０】また、上面板を軟磁性シートと軟磁性シー
トよりも剛性の大きい非金属材料の板部材とから構成
し、軟磁性シートを板部材に被着したので、上面板の寸
法精度が得られる。

【００３１】また、箱体には磁気センサが出力した生体
信号を処理すると共に、自身のＩＤが設定されたコント
ローラとを有し、箱体を直方体形状となすと共に、箱体
の四つの側面板のそれぞれの中央には外方に露出する信
号端子を設け、コントローラには四つの信号入出力端を
設け、各信号入出力端をそれぞれ各信号端子に接続し、
コントローラのいずれかの入出力端からＩＤを示す信号
と生体信号とを出力するようにしたので、複数の生体信
号検出装置を同時に使用する際に相互の接続と信号処理
手段との接続が簡単になり、さらに、被測定者のどの部
分から検出された生体信号であるかが判定できる。

【００３２】また、コントローラは、一つの側板に設け
られた信号端子に入力された信号を他の側板に設けられ
た信号端子に出力する中継の機能を備えたので、複数の
生体信号検出装置を接続しても、そのいずれからも検出
した生体信号が信号処理手段に送ることが出来る。

【００３３】また、側面板にはコントローラに電源電圧
を供給するための電源端子と接地端子とを信号端子の上
下に分けて設け、電源端子と接地端子とを側面板の外方
に露出したので、複数の生体信号検出装置に電源を供給
するのが簡単にできる。

【００３４】また、底面板上に磁気センサを配設し、磁
気センサよりも背の高いストッパーを磁気センサに近接
して底面板上に立設したので、上面板が撓んだ際に上面
板とセンサとが接触するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生体信号検出装置の構成を示す分解斜
視図である。

【図２】本発明の生体信号検出装置の要部断面図であ
る。

【図３】本発明の生体信号検出装置の内部接続図であ
る。

【図４】本発明の生体信号検出装置の使用例を示す図で
ある。

【図５】本発明の生体信号検出装置の使用例における初
期設定のフローチャートである。

【図６】従来の生体信号検出装置の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１箱体１ａ上面板１ａ１天板１ａ２軟磁性部材１ｂ底板１ｃ側板２センサ部２ａ磁気センサ２ｂコントローラ３ストッパー４端子４ａ電源端子４ｂ信号端子４ｃ接地端子５ケーブル１０生体信号検出装置２０中央制御装置２０ａ電源コード２４端子２４ａ電源端子２４ｂ信号端子２４ｃ接地端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥村博文東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者石垣千恵子東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者須藤能啓東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者早川郁枝東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者木内慎東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者長谷川和男東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者高井大輔東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内Ｆターム(参考） 4C017 AA02 AA10 AB10 AC40 EE03 FF05 4C038 VA16 VB31 VC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも上面板を有する箱体と、前記
箱体内に配設された磁気センサとを備え、前記上面板を
可撓性と軟磁性とを有する材料から構成したことを特徴
とする生体信号検出装置。
【請求項２】前記上面板を軟磁性シートと前記軟磁性
シートよりも剛性の大きい非金属材料の板部材とから構
成し、前記軟磁性シートを前記板部材に被着したことを
特徴とする請求項１に記載の生体信号検出装置。
【請求項３】前記箱体には前記磁気センサが出力した
生体信号を処理すると共に、自身のＩＤが設定されたコ
ントローラとを有し、前記箱体を直方体形状となすと共
に、前記箱体の四つの側面板のそれぞれの中央には外方
に露出する信号端子を設け、前記コントローラには四つ
の信号入出力端を設け、各前記信号入出力端をそれぞれ
各前記信号端子に接続し、前記コントローラのいずれか
の入出力端から前記ＩＤを示す信号と前記生体信号とを
出力するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に
記載の生体信号検出装置。
【請求項４】前記コントローラは、一つの側板に設け
られた信号端子に入力された信号を他の側板に設けられ
た信号端子に出力する中継の機能を備えたことを特徴と
する請求項３に記載の生体信号検出装置。
【請求項５】前記側面板には前記コントローラに電源
電圧を供給するための電源端子と接地端子とを前記信号
端子の上下に分けて設け、前記電源端子と前記接地端子
とを前記側面板の外方に露出したことを特徴とする請求
項３又は４に記載の生体信号検出装置。
【請求項６】前記箱体は非金属材料の板部材からなる
底面板を有し、前記底面板上に前記磁気センサを配設
し、前記磁気センサよりも背の高いストッパーを前記磁
気センサに近接して前記底面板上に立設したことを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載の生体信号検出
装置。