JP2002065677A - 心肺機能監視装置 - Google Patents
心肺機能監視装置Info
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- JP2002065677A JP2002065677A JP2000259019A JP2000259019A JP2002065677A JP 2002065677 A JP2002065677 A JP 2002065677A JP 2000259019 A JP2000259019 A JP 2000259019A JP 2000259019 A JP2000259019 A JP 2000259019A JP 2002065677 A JP2002065677 A JP 2002065677A
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- microwave
- sensor
- maximized
- human body
- function monitoring
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 従来の電波を用いたマイクロ波ドップラセン
サは、近距離のおいてセンサ出力は周期的な出力特性を
示すことが知られているが、生体の呼吸や心臓の鼓動と
いった著しく小さな変位を検出する場合、センサと反射
物体との距離の関係で出力がほとんど検出出来ない場合
があった。 【解決手段】 生体の呼吸や心臓の鼓動といった著しく
小さな変位を検出する場合、センサと人体の距離を変え
る、電波の周波数を変える、電波の位相を変えることで
センサ出力を大きくすることが可能になる。
サは、近距離のおいてセンサ出力は周期的な出力特性を
示すことが知られているが、生体の呼吸や心臓の鼓動と
いった著しく小さな変位を検出する場合、センサと反射
物体との距離の関係で出力がほとんど検出出来ない場合
があった。 【解決手段】 生体の呼吸や心臓の鼓動といった著しく
小さな変位を検出する場合、センサと人体の距離を変え
る、電波の周波数を変える、電波の位相を変えることで
センサ出力を大きくすることが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波ドップラ
センサに係り、呼吸や心臓の鼓動といった人の生体情報
の測定に好適な装置に関する。
センサに係り、呼吸や心臓の鼓動といった人の生体情報
の測定に好適な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開２０００−８３９２７号に見
られるものを詳述すると、以下の通りである。ドップラ
効果を利用した電波センサを用いて人体を監視し、信号
処理により、生体の呼吸数、心拍数を算出し、一定の判
定基準に基づいた差異が生じた場合に警報を発し、通報
を行うものである。
られるものを詳述すると、以下の通りである。ドップラ
効果を利用した電波センサを用いて人体を監視し、信号
処理により、生体の呼吸数、心拍数を算出し、一定の判
定基準に基づいた差異が生じた場合に警報を発し、通報
を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電波を用いたド
ップラセンサは、近距離のおいてセンサ出力は図１に示
すように電波の波長に依存する周期的な出力特性を示す
ことが知られている。生体の呼吸や心臓の鼓動といった
波長と比較して著しく小さな変位を検出する場合、セン
サと反射物体との距離の関係で出力変化の少ない所、す
なわちセンサ出力周期のピーク付近にあると出力がほと
んど出ない場合があった。
ップラセンサは、近距離のおいてセンサ出力は図１に示
すように電波の波長に依存する周期的な出力特性を示す
ことが知られている。生体の呼吸や心臓の鼓動といった
波長と比較して著しく小さな変位を検出する場合、セン
サと反射物体との距離の関係で出力変化の少ない所、す
なわちセンサ出力周期のピーク付近にあると出力がほと
んど出ない場合があった。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、微小変位の検出におい
て、反射物体との距離の如何に問わず安定した大きな信
号出力を与える心肺機能監視装置を提供することにあ
る。
れたもので、本発明の目的は、微小変位の検出におい
て、反射物体との距離の如何に問わず安定した大きな信
号出力を与える心肺機能監視装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、人体に向けてマイクロ波を発信する手段
と、人体の呼吸や心臓の鼓動による微少な動きによりド
ップラ効果に依存した反射波を受信する手段と、該送信
手段によって送信されたマイクロ波と該受信手段で受信
したマイクロ波の周波数との差分を求めてその差分に応
じた信号を生成する手段により構成されたマイクロ波ド
ップラセンサ装置において、信号が最大になるように調
整する手段を設けたことを特徴とする心肺機能監視装置
で、マイクロ波の波長たとえば１０ＧＨｚなら３０ｍｍ
と比較して人体の呼吸や心臓の鼓動による変位は数ミリ
以下とたいへん微小であり、これを検出するには高い増
幅率のアンプが必要となるが、センサ出力信号は少しで
も大きい方がノイズに対して有利となる。反射物体をセ
ンサ近傍から徐々に遠ざけていくとセンサ出力は図１の
ように反射波の干渉による周期性が現れることが知られ
ている。マイクロ波の波長と比較して微小な振動をして
いる反射物体による信号出力はＰ点付近にあるときは小
さく検出が難しいが、Ｑ点付近に移動させることで、信
号出力を著しく大きくすることが出来、結果としてノイ
ズの影響も少なくなり高精度の心肺機能監視が可能とな
る。
に請求項１は、人体に向けてマイクロ波を発信する手段
と、人体の呼吸や心臓の鼓動による微少な動きによりド
ップラ効果に依存した反射波を受信する手段と、該送信
手段によって送信されたマイクロ波と該受信手段で受信
したマイクロ波の周波数との差分を求めてその差分に応
じた信号を生成する手段により構成されたマイクロ波ド
ップラセンサ装置において、信号が最大になるように調
整する手段を設けたことを特徴とする心肺機能監視装置
で、マイクロ波の波長たとえば１０ＧＨｚなら３０ｍｍ
と比較して人体の呼吸や心臓の鼓動による変位は数ミリ
以下とたいへん微小であり、これを検出するには高い増
幅率のアンプが必要となるが、センサ出力信号は少しで
も大きい方がノイズに対して有利となる。反射物体をセ
ンサ近傍から徐々に遠ざけていくとセンサ出力は図１の
ように反射波の干渉による周期性が現れることが知られ
ている。マイクロ波の波長と比較して微小な振動をして
いる反射物体による信号出力はＰ点付近にあるときは小
さく検出が難しいが、Ｑ点付近に移動させることで、信
号出力を著しく大きくすることが出来、結果としてノイ
ズの影響も少なくなり高精度の心肺機能監視が可能とな
る。
【０００６】請求項第２項はセンサ出力信号が著しく小
さい場合、センサアンテナと人体との距離を変化させる
ことで、信号を大きくさせることを特徴としている。
さい場合、センサアンテナと人体との距離を変化させる
ことで、信号を大きくさせることを特徴としている。
【０００７】請求項第3項はセンサアンテナと人体との
距離を変化させる方法として、センサ自体に人体との距
離を微調整する機構を設け、大きな信号出力がでるとこ
ろに手動で調整することができる機構を有していること
を特徴としている。
距離を変化させる方法として、センサ自体に人体との距
離を微調整する機構を設け、大きな信号出力がでるとこ
ろに手動で調整することができる機構を有していること
を特徴としている。
【０００８】請求項第4項はセンサアンテナと人体との
距離を変化させる方法として、センサ自体に人体との距
離を微調整する機構を設け、大きな信号出力がでるとこ
ろに自動調整する機構を有していることを特徴としてい
る。
距離を変化させる方法として、センサ自体に人体との距
離を微調整する機構を設け、大きな信号出力がでるとこ
ろに自動調整する機構を有していることを特徴としてい
る。
【０００９】請求項第5項は信号出力が著しく小さい場
合、マイクロ波の周波数を変化させることで、信号を大
きくさせることを特徴としている。
合、マイクロ波の周波数を変化させることで、信号を大
きくさせることを特徴としている。
【００１０】請求項第6項はマイクロ波センサの周波数
を変化させる方法として、センサに周波数を微調整する
機構を設け、大きな信号出力がでるところに手動で調整
することができる機構を有していることを特徴としてい
る。
を変化させる方法として、センサに周波数を微調整する
機構を設け、大きな信号出力がでるところに手動で調整
することができる機構を有していることを特徴としてい
る。
【００１１】請求項第７項はマイクロ波センサの周波数
を変化させる方法として、センサに自体に人体との距離
を微調整する機構を設け、大きな信号出力がでるところ
に自動調整する機構を有していることを特徴としてい
る。
を変化させる方法として、センサに自体に人体との距離
を微調整する機構を設け、大きな信号出力がでるところ
に自動調整する機構を有していることを特徴としてい
る。
【００１２】請求項第８項は信号出力が著しく小さい場
合、マイクロ波の位相を変化させることで、信号を大き
くさせることを特徴としている。
合、マイクロ波の位相を変化させることで、信号を大き
くさせることを特徴としている。
【００１３】請求項第９項はマイクロ波センサの位相を
変化させる方法として、センサに位相を微調整する機構
を設け、大きな信号出力がでるところに手動で調整する
ことができる機構を有していることを特徴としている。
変化させる方法として、センサに位相を微調整する機構
を設け、大きな信号出力がでるところに手動で調整する
ことができる機構を有していることを特徴としている。
【００１４】請求項第１０項はマイクロ波センサの位相
を変化させる方法として、センサに位相を微調整する機
構を設け、大きな信号出力がでるところに自動調整する
機構を有していることを特徴としている。
を変化させる方法として、センサに位相を微調整する機
構を設け、大きな信号出力がでるところに自動調整する
機構を有していることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により説明する。
面により説明する。
【００１６】図２はベッド２に寝ている人体１の心肺機
能を監視している図である。図３は人体とセンサ３との
距離を手動で調整するようにした一例である。オシロス
コープ等によってセンサ出力を観測すると人体の心肺の
動きによって生じる振幅波形が現れるが、このときの波
形をモニタしながらツマミ４を回すことで、センサ３が
上下し、人体との距離が変化して、振幅波形を最大にす
ることが可能となる。
能を監視している図である。図３は人体とセンサ３との
距離を手動で調整するようにした一例である。オシロス
コープ等によってセンサ出力を観測すると人体の心肺の
動きによって生じる振幅波形が現れるが、このときの波
形をモニタしながらツマミ４を回すことで、センサ３が
上下し、人体との距離が変化して、振幅波形を最大にす
ることが可能となる。
【００１７】図４は人体とセンサ３との距離を自動調整
する機構の一例である。図５はそのブロック図、図６は
マイコン制御のフローチャートである。センサ出力は増
幅器によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換されマイコンに
入力される。マイコン内部では人体の心肺の動きによっ
て生じる出力波形の振幅の大きさが計測可能と判断され
るある一定の値と比較され、小さいと判断した場合は、
マイコンからの指令によってリニアアクチュエータ６を
駆動する。リニアアクチュエータ６にはマイクロ波セン
サ３が取り付けてあり、リニアアクチュエータ６を駆動
することで、センサ３と人体との距離が変化することに
なる。ここでセンサ３を人体に対して近づける場合と遠
ざける場合が考えられるが、アクチュエータ６をどちら
かに微小量動作させてみることで、信号が小さくなるよ
うであれば反対方向に動作させれば良い。信号が大きく
なる方向がわかったとこで、あとはさらにリニアアクチ
ュエータ６を動作させ、信号が最大になるポイントを探
せば良い。信号が最大になるポイントになったところ
で、リニアアクチュエータ６を固定し生体の心拍、呼吸
の監視を開始する。
する機構の一例である。図５はそのブロック図、図６は
マイコン制御のフローチャートである。センサ出力は増
幅器によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換されマイコンに
入力される。マイコン内部では人体の心肺の動きによっ
て生じる出力波形の振幅の大きさが計測可能と判断され
るある一定の値と比較され、小さいと判断した場合は、
マイコンからの指令によってリニアアクチュエータ６を
駆動する。リニアアクチュエータ６にはマイクロ波セン
サ３が取り付けてあり、リニアアクチュエータ６を駆動
することで、センサ３と人体との距離が変化することに
なる。ここでセンサ３を人体に対して近づける場合と遠
ざける場合が考えられるが、アクチュエータ６をどちら
かに微小量動作させてみることで、信号が小さくなるよ
うであれば反対方向に動作させれば良い。信号が大きく
なる方向がわかったとこで、あとはさらにリニアアクチ
ュエータ６を動作させ、信号が最大になるポイントを探
せば良い。信号が最大になるポイントになったところ
で、リニアアクチュエータ６を固定し生体の心拍、呼吸
の監視を開始する。
【００１８】図7はマイクロ波センサの発信周波数を手
動で調整するようにした一例である。オシロスコープ等
によってセンサ出力を観測すると人体の心肺の動きによ
って生じる振幅波形が現れるが、このときの波形をモニ
タしながらツマミ９を回しセンサの発信周波数を変化さ
せることで、センサ信号出力を最大になるように調整す
ることが可能となる。
動で調整するようにした一例である。オシロスコープ等
によってセンサ出力を観測すると人体の心肺の動きによ
って生じる振幅波形が現れるが、このときの波形をモニ
タしながらツマミ９を回しセンサの発信周波数を変化さ
せることで、センサ信号出力を最大になるように調整す
ることが可能となる。
【００１９】図8はマイクロ波センサの周波数を自動調
整する機構のブロック図である。図９にマイコンの制御
フローチャートを示す。センサ出力は増幅器によって増
幅された後、Ａ／Ｄ変換されマイコンに入力される。マ
イコン内部では人体の心肺の動きによって生じる出力波
形の振幅の大きさが計測可能と判断されるある一定の値
と比較され、小さいと判断した場合は、マイコンからの
指令によって周波数を可変する。ここでマイクロ波セン
サの周波数を高くする場合と低くする場合が考えられる
が、周波数をどちらかに微小量変動させてみることで、
信号が小さくなるようであれば反対方向に変動させれば
良い。信号が大きくなる方向がわかったとこで、あとは
さらに周波数を可変し、信号が最大になる周波数を探せ
ば良い。信号が最大になる周波数となったところで、周
波数を固定し生体の心拍、呼吸の監視を開始する。
整する機構のブロック図である。図９にマイコンの制御
フローチャートを示す。センサ出力は増幅器によって増
幅された後、Ａ／Ｄ変換されマイコンに入力される。マ
イコン内部では人体の心肺の動きによって生じる出力波
形の振幅の大きさが計測可能と判断されるある一定の値
と比較され、小さいと判断した場合は、マイコンからの
指令によって周波数を可変する。ここでマイクロ波セン
サの周波数を高くする場合と低くする場合が考えられる
が、周波数をどちらかに微小量変動させてみることで、
信号が小さくなるようであれば反対方向に変動させれば
良い。信号が大きくなる方向がわかったとこで、あとは
さらに周波数を可変し、信号が最大になる周波数を探せ
ば良い。信号が最大になる周波数となったところで、周
波数を固定し生体の心拍、呼吸の監視を開始する。
【００２０】図10はマイクロ波センサの送信電波の位相
を手動で調整するようにした一例である。図12にマイコ
ンの制御フローチャートを示す。オシロスコープ等によ
ってセンサ出力を観測すると人体の心肺の動きによって
生じる振幅波形が現れるが、このときの波形をモニタし
ながらツマミ１０を回しセンサの送信電波の位相を変化
させることで、センサ出力信号を最大になるように調整
することが可能となる。
を手動で調整するようにした一例である。図12にマイコ
ンの制御フローチャートを示す。オシロスコープ等によ
ってセンサ出力を観測すると人体の心肺の動きによって
生じる振幅波形が現れるが、このときの波形をモニタし
ながらツマミ１０を回しセンサの送信電波の位相を変化
させることで、センサ出力信号を最大になるように調整
することが可能となる。
【００２１】図11はマイクロ波センサの送信電波の位相
を自動調整する機構のブロック図である。センサ出力は
増幅器によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換されマイコン
に入力される。マイコン内部では人体の心肺の動きによ
って生じる出力波形の振幅の大きさが計測可能と判断さ
れるある一定の値と比較され、小さいと判断した場合
は、マイコンからの指令によって電波の発信位相を可変
する。ここでマイクロ波センサの発信位相を進ませる場
合と遅らせる場合が考えられるが、位相をどちらかに微
小量変動させてみることで、信号が小さくなるようであ
れば反対方向に変動させれば良い。信号が大きくなる方
向がわかったとこで、あとはさらに位相を可変し、信号
が最大になる位相を探せば良い。信号が最大になる位相
となったところで、位相を固定し生体の心拍、呼吸の監
視を開始する。
を自動調整する機構のブロック図である。センサ出力は
増幅器によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換されマイコン
に入力される。マイコン内部では人体の心肺の動きによ
って生じる出力波形の振幅の大きさが計測可能と判断さ
れるある一定の値と比較され、小さいと判断した場合
は、マイコンからの指令によって電波の発信位相を可変
する。ここでマイクロ波センサの発信位相を進ませる場
合と遅らせる場合が考えられるが、位相をどちらかに微
小量変動させてみることで、信号が小さくなるようであ
れば反対方向に変動させれば良い。信号が大きくなる方
向がわかったとこで、あとはさらに位相を可変し、信号
が最大になる位相を探せば良い。信号が最大になる位相
となったところで、位相を固定し生体の心拍、呼吸の監
視を開始する。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。生体の呼吸や心臓の鼓動といったマイクロ波セン
サの波長と比較して著しく小さな変異を検出する場合、
センサと電波反射物体との距離の如何に問わず安定した
大きな信号出力を与える心肺機能監視装置を提供するこ
とができる。
する。生体の呼吸や心臓の鼓動といったマイクロ波セン
サの波長と比較して著しく小さな変異を検出する場合、
センサと電波反射物体との距離の如何に問わず安定した
大きな信号出力を与える心肺機能監視装置を提供するこ
とができる。
【図１】 本発明のセンサ、人体間の距離と出力を示す
グラフである。
グラフである。
【図２】 本発明の実使用例を示す図である。
【図３】 本発明の手動による距離調整機構を示す構造
図である。
図である。
【図４】 本発明の自動距離調整機構を示す構造図であ
る。
る。
【図５】 本発明の自動距離調整制御を示すブロック図
である。
である。
【図６】 本発明の自動距離調整制御マイコンの動作を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図７】 本発明の手動による周波数調整機構を示す構
造図である。
造図である。
【図８】 本発明の自動周波数調整制御を示すブロック
図である。
図である。
【図９】 本発明の自動周波数調整制御マイコンの動作
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図10】 本発明の手動による位相調整機構を示す構造
図である。
図である。
【図11】 本発明の自動位相調整制御を示すブロック図
である。
である。
【図12】 本発明の自動位相調整制御マイコンの動作を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
1…人体、2…ベッド、３…マイクロ波センサ本体、４…
ガイド棒、５…送りネジ６…リニアアクチュエータ、７
…送信アンテナ、８…受信アンテナ、９…周波数調整ツ
マミ、１０…位相調整ツマミ
ガイド棒、５…送りネジ６…リニアアクチュエータ、７
…送信アンテナ、８…受信アンテナ、９…周波数調整ツ
マミ、１０…位相調整ツマミ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 22/00 Ａ６１Ｂ 5/02 ３２１Ａ Ｆターム(参考） 4C017 AA02 AA14 AB10 AC23 EE01 FF05 4C027 AA10 EE00 FF01 FF03 GG16 KK03 4C038 SS08 SX07
Claims (10)
- 【請求項１】 人体に向けてマイクロ波を発信する手段
と、人体の呼吸や心臓の鼓動による微少な動きによりド
ップラ効果に依存した反射波を受信する手段と、該送信
手段によって送信されたマイクロ波と該受信手段で受信
したマイクロ波の周波数との差分を求めてその差分に応
じた信号を生成する手段により構成されたマイクロ波ド
ップラセンサ装置において、ドップラ信号が最大になる
よう調整手段を設けたことを特徴とする心肺機能監視装
置。 - 【請求項２】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波センサと人体との距離を調整する手段を設けた
ことを特徴とする請求項第１項記載の心肺機能監視装
置。 - 【請求項３】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波センサと人体との距離を手動によって距離を調
整する手段を設けたことを特徴とする請求項第１項及び
第２項記載の心肺機能監視装置。 - 【請求項４】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波センサと人体との距離を自動に調整する手段を
設けたことを特徴とする請求項第１項及び第２項記載の
心肺機能監視装置。 - 【請求項５】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波の周波数を調整する手段を設けたことを特徴と
する請求項第１項記載の心肺機能監視装置。 - 【請求項６】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波の周波数を手動で調整する手段を設けたことを
特徴とする請求項第１項及び第5項の心肺機能監視装
置。 - 【請求項７】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波の周波数を自動的に調整する手段を設けたこと
を特徴とする請求項1項及び第5項記載に記載の心肺機能
監視装置。 - 【請求項８】 前記ドップラ信号が最大になるようにマ
イクロ波の位相を調整する手段を設けたことを特徴とす
る請求項第１項記載の心肺機能監視装置。 - 【請求項９】 前記ドップラ信号が最大になるように手
動によってマイクロ波の位相を変化させる手段を設けた
ことを特徴とする請求項1項及び第8項記載の心肺機能監
視装置。 - 【請求項１０】 前記ドップラ信号が最大になるように
マイクロ波の位相を自動的に調整する手段を設けたこと
を特徴とする請求項1項及び第8項記載の心肺機能監視装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259019A JP2002065677A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 心肺機能監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259019A JP2002065677A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 心肺機能監視装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002065677A true JP2002065677A (ja) | 2002-03-05 |
Family
ID=18747243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000259019A Pending JP2002065677A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 心肺機能監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002065677A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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