JP2010227334A - Detector and measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体の脈に関する情報を得る技術に関する。 The present invention relates to a technique for obtaining information related to a pulse of a living body.
人体の脈に関する情報を得る装置として、特許文献1や特許文献2に開示された装置がある。
特許文献1に開示されているセンサーは、一対の導電布の間にシート状の誘電体を挟んだ構成であり、人体の拍動により力を受けて導電布間の距離が変化すると、導電布間の静電容量が変化する。静電容量の変化は人体の拍動に応じたものとなるため、特許文献1に開示された計測装置は、この静電容量の変化を検出して心拍数を求めている。
また、特許文献2に開示されているセンサーは、距離をおいて配置された一対の電極を備えた構成となっている。このセンサーを人体に押しつけると、動脈内の圧力変動に伴ってセンサーが力を受け、電極間の距離が変動してセンサーにおける静電容量が変化する。静電容量の変化は人体の動脈内の圧力の変動に応じたものとなるため、この静電容量の変化を検知して動脈内の圧変動を測定している。
There are devices disclosed in
The sensor disclosed in
In addition, the sensor disclosed in
ところで、特許文献1,2に開示された発明においては、人体に接するセンサーと、センサーからの信号を処理する測定装置とをケーブルで接続し、接続された測定装置で測定が行われる。このように、センサーと測定装置とが有線で接続されている場合、ケーブルの長さには限りがあるため、測定の際には被測定者は自由な姿勢をとりづらく、不自由を感じることがある。
By the way, in the invention disclosed in
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、その目的は、生体に不自由を感じさせることなく、生体の脈に関する情報を得られるようにすることにある。 The present invention has been made under the above-described background, and an object thereof is to make it possible to obtain information on a pulse of a living body without causing the living body to feel inconvenience.
本発明に係る検出器は、可撓性を有するシート状の基板と、前記基板に形成されたアンテナと、前記基板に形成され、生体の動脈から伝わる力を受けると受けた力を信号に変換し前記信号を出力するセンサーと、前記基板に形成され、前記アンテナで受信される電磁波を前記センサーから出力された信号で変調し、変調された電磁波を前記アンテナから出力させる変調部とを有することを特徴とする。
本発明によれば、シート状の基板を生体に沿って撓ませて生体に取り付けることができ、生体の脈に応じた信号がセンサーから出力され、出力された信号で変調された電磁波が出力され、無線で生体の脈に関する情報が出力されるので、生体に不自由を感じさせることなく、生体の脈に関する情報を得られる。
The detector according to the present invention converts a received force into a signal when receiving a force transmitted from a biological artery formed on the substrate, an antenna formed on the substrate, and an antenna formed on the substrate. And a sensor that outputs the signal, and a modulation unit that is formed on the substrate and that modulates the electromagnetic wave received by the antenna with the signal output from the sensor, and outputs the modulated electromagnetic wave from the antenna. It is characterized by.
According to the present invention, a sheet-like substrate can be bent along the living body and attached to the living body, a signal corresponding to the pulse of the living body is output from the sensor, and an electromagnetic wave modulated by the output signal is output. Since the information about the pulse of the living body is output wirelessly, the information about the pulse of the living body can be obtained without causing the living body to feel inconvenience.
本発明において、前記基板に形成された前記センサーの周囲には、前記基板を貫通した少なくとも2つの孔であって、指を当てた際に当該指が当てられた側と反対側へ当該指が露出する位置決め孔が設けられていてもよい。
この構成によれば、センサーを動脈からの力を受ける位置に容易に位置させることができる。
また、本発明において、前記基板には、前記位置決め孔より小さい複数の孔が設けられていてもよい。
この構成によれば、生体からの熱や水分が孔を通り抜けるので、生体に不快感を与えることがない。
In the present invention, around the sensor formed on the substrate, there are at least two holes penetrating the substrate, and when the finger is applied, the finger is on the opposite side to the side on which the finger is applied. An exposed positioning hole may be provided.
According to this configuration, the sensor can be easily positioned at a position that receives a force from the artery.
In the present invention, the substrate may be provided with a plurality of holes smaller than the positioning holes.
According to this configuration, since heat and moisture from the living body pass through the hole, there is no discomfort to the living body.
本発明に係る測定システムは、可撓性を有するシート状の基板と、前記基板に形成された第1アンテナと、前記基板に形成され、生体の動脈からの力を受けると受けた力を信号に変換し前記信号を出力するセンサーと、前記基板に形成され、前記第1アンテナで受信される電磁波を前記センサーから出力された信号で変調し、変調された電磁波を前記第1アンテナから出力させる変調部とを有する検出器と、電磁波の送信および受信を行う第2アンテナと、前記第2アンテナから電磁波を出力させ、前記第1アンテナから出力されて前記第2アンテナで受信された電磁波により前記第2アンテナに流れる信号を復調し、復調により得られた信号を出力する通信部と、前記通信部での復調により得られた信号に基づいて、前記生体の脈に関する情報を求める解析部と、を有する測定装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、シート状の基板を生体に沿って撓ませて生体に取り付けることができ、生体の脈に応じた信号がセンサーから出力され、出力された信号で変調された電磁波が出力され、無線で生体の脈に関する情報が出力されるので、生体に不自由を感じさせることなく、生体の脈に関する情報を得られる。
The measurement system according to the present invention includes a flexible sheet-like substrate, a first antenna formed on the substrate, a signal formed on the substrate and receiving the force received from a living artery. A sensor that converts the signal into a signal and outputs the signal; and an electromagnetic wave formed on the substrate and received by the first antenna is modulated by a signal output from the sensor, and the modulated electromagnetic wave is output from the first antenna. A detector having a modulation unit; a second antenna that transmits and receives electromagnetic waves; and an electromagnetic wave that is output from the second antenna and received by the second antenna. A communication unit that demodulates a signal flowing through the second antenna and outputs a signal obtained by demodulation; and a signal obtained by demodulation at the communication unit, and Characterized in that it comprises an analysis unit for determining the distribution, the measurement device having a.
According to the present invention, a sheet-like substrate can be bent along a living body and attached to the living body, a signal corresponding to the pulse of the living body is output from the sensor, and an electromagnetic wave modulated by the output signal is output. Since the information about the pulse of the living body is output wirelessly, the information about the pulse of the living body can be obtained without causing the living body to feel inconvenience.
[実施形態]
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係る測定システムの検出器1と測定装置2の外観の模式図である。また、図2は、検出器1と測定装置2のハードウェア構成を示したブロック図である。
シート状で可撓性を有する検出器1は、生体100の脈波を検知する装置である。検出器1は、生体100の皮膚に沿って撓められて貼り付けられ、検知した脈波を示す信号を送信する。測定装置2は、生体の脈波を測定する装置である。測定装置2は、検出器1から出力される信号を受信し、受信した信号から生体の脈波の波形を求める。また測定装置2は、求めた脈波を示すデータを生成して記憶し、求めた脈波を表示する。
なお、本実施形態においては、検出器1は、電磁誘導方式を採用したRFID(Radio Frequency IDentification)のシステムにおけるタグと同じ機能を有しており、測定装置2は、RFIDの技術を用いたシステムにおけるリーダーの機能を有している。検出器1と測定装置2は、測定装置2から出力される電磁波を利用して信号の授受を行う。
[Embodiment]
(overall structure)
FIG. 1 is a schematic diagram of the external appearance of a
The sheet-like
In the present embodiment, the
(検出器1の構成)
検出器1は、可撓性を有するシート状の合成樹脂の基板3にフォトリソグラフィーによって、制御部10、センサー11、アンテナ12、整流回路13、通信部14が形成されている。このため、制御部10、センサー11、アンテナ12、整流回路13、通信部14も、基板3が撓むと基板3と共に撓むこととなる。
(Configuration of detector 1)
In the
センサー11は、生体100の脈波を検知するセンサーである。具体的には、図3に示したようにセンサー11は、長方形で可撓性と導電性を有する第1電極11Aおよび第2電極11Bとを有しており、第1電極11Aと第2電極11Bは、予め定められた距離dをおいて対向し、第1電極11Aと第2電極11Bは制御部10に接続されている。
このセンサー11を有する検出器1が生体100に貼り付けられると、動脈110内の圧力変動によって皮膚からセンサー11に力が加わり、この力によってセンサー11が撓んで第1電極11Aと第2電極11Bとの間の距離が変化する。第1電極11Aに一定の電圧の信号が供給されている状態において、距離dの変化に伴ってセンサー11における静電容量が変化すると、第2電極11Bからは静電容量の変化に応じた信号が出力される。ここで、静電容量の変化は、動脈内の圧力変動に応じたもの、即ち脈波に対応したものとなるため、センサー11から出力される信号は脈波を表す信号となる。
なお、検出器1においてセンサー11の長手方向の両端部の近くには、センサー11から予め定められた距離をおいて、シート状の検出器1の表面から裏面に貫通する2つの位置決め孔15が設けられている。
The
When the
In the
アンテナ12は、測定装置2との通信に使用される使用されるアンテナであり、平面状のコイルである。
整流回路13は、アンテナ12で受信された電磁波によってアンテナ12に流れる電流を整流し、検出器1を駆動する電力を得る回路である。検出器1は、この整流回路13により得られた電力で駆動される。
制御部10は、センサー11と通信部14に接続されている。制御部10は、整流回路13から電力が供給されると予め定められた一定の電圧の信号を第1電極11Aへ供給する。また、制御部10は、センサー11から出力された信号を通信部14に供給する。
通信部14は、センサー11から出力される信号に応じて振幅変調がされた電磁波をアンテナ12から出力させる回路(変調部)である。通信部14においては、制御部10から出力される信号に応じて通信部14内部のインピーダンスが変化させられる。これにより、アンテナ12の受信した電磁波を振幅変調した反射波がアンテナ12から出力される。
The
The
The
The
(測定装置2の構成)
測定装置2は、制御部20、アンテナ22、通信部24、記憶部25、表示部26、操作部27を有している。
アンテナ22は、測定装置2との通信に使用されるアンテナであり、平面状のコイルである。
通信部24は、検出器1との通信に使用される電磁波をアンテナ22から出力するため、予め定められた周波数と振幅の交流の信号をアンテナ22に供給する。また、通信部24は、アンテナ12から出力されてアンテナ22で受信された反射波を復調する回路を有しており、復調により得られた信号を制御部20に供給する。
表示部26は、画像を表示する表示デバイス(例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ)を有しており、制御部20の制御の下、脈波を表す画像や、測定装置2を操作するための画面および文字列などを表示する。
(Configuration of measuring device 2)
The measuring
The
The
The
記憶部25は、不揮発性メモリーを有しており、制御部20の制御の下、制御部20が生成したデータを記憶する。
制御部20は、CPU(Central Processing Unit)20A、ROM(Read Only Memory)20B,RAM(Random Access Memory)20Cなどを備えた所謂マイクロコンピューターである。制御部20が、ROM20Bに記憶されているプログラムを実行すると、通信部24において復調された信号を解析して生体の脈波を求め、求めた脈波を示す画像を表示部26に表示する機能や、求めた脈波を示すデータを生成し、生成したデータを記憶部25に記憶させる機能が実現する。
操作部27は、測定装置2を操作するための操作子を複数有しており、制御部20に接続されている。操作子がユーザーによって操作されると、操作された操作子を示す信号が制御部20へ供給される。制御部20は、この信号をもとに操作者の行った操作や操作者からの指示を特定し、各部を制御する。
The
The
The
(実施形態の動作)
以下、本実施形態の動作について説明する。
まず、生体100の脈波を測定する場合、脈を測定される被測定者に検出器1が貼り付けられる。ここで、測定装置2を操作する測定者は、検出器1の2つの位置決め孔15に指を押しつけ、位置決め孔15を通って反対側に露出した指で生体100に触れて被測定者の動脈を探す。位置決め孔15を通った指が共に動脈に触れて2つの指が脈を感じると、測定者は粘着性を有するテープで検出器1を被測定者に固定する。
ここで、2つの位置決め孔15は、センサー11の長手方向の延長線上にあるため、2つの指が脈を感じた位置で検出器1を固定すると、図1に示したようにセンサー11が動脈に沿って固定され、動脈からの力を受ける位置へ容易にセンサー11を配置できる。つまり位置決め孔15は検出器1の位置決めに使用される。なお、本実施形態においては、2つの位置決め孔15は、センサー11の長手方向の延長線上にあるが、センサー11の短手方向の延長線上にあってもよい。
(Operation of the embodiment)
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
First, when the pulse wave of the living
Here, since the two
次に、測定者が測定装置2を検出器1に近づけ、脈波の測定の開始を指示する操作を操作部27において行うと、制御部20は、予め定められた周波数と振幅の交流信号が通信部24からアンテナ22に供給されるように通信部24を制御する。そして、通信部24から交流信号がアンテナ22に供給されると、アンテナ22に交流信号が流れたことによって生じる電磁波が検出器1のアンテナ12に到達する。
Next, when the measurer brings the measuring
検出器1においては、アンテナ22からの電磁波によって相互誘導によりアンテナ12に電流が流れる。この電流は、整流回路13によって整流され、検出器1を駆動する電力が整流回路13から検出器1の各部へ供給される。制御部10は、整流回路13から電力が供給されると、予め定められた一定の電圧の信号を第1電極11Aへ供給する。
In the
ここで、被測定者の心臓の拍動により動脈内の圧力が変化すると、圧力の変化に応じた力が被測定者の皮膚からセンサー11に加わり、センサー11が変形して第1電極11Aと第2電極11Bとの距離dが変化する。そして、距離dの変化に伴ってセンサー11における静電容量が変化すると、第2電極11Bからは静電容量の変化に応じた信号が出力される。なお、ここで第2電極11Bから出力される信号は、上述したように脈波を表す信号となる。
Here, when the pressure in the artery changes due to the heartbeat of the measurement subject, a force corresponding to the change in pressure is applied to the
この第2電極11Bからの信号を制御部10が受け取ると、制御部10は、受け取った信号を通信部14へ供給する。すると、アンテナ22からの電磁波をセンサー11から出力された信号(脈波を表す信号)で振幅変調した反射波がアンテナ12から出力される。
When the
この反射波がアンテナ22にて受信されると、アンテナ22で受信された反射波によりアンテナ22に信号が流れ、信号が通信部24に供給される。この信号が通信部24に供給されると、通信部24は、供給された信号を復調する。復調前の信号は、脈波を表す信号に応じて変調されたものであるため、ここで復調により得られる信号は、脈波を表す信号となる。
When this reflected wave is received by the
そして、この復調により得られた信号が制御部20に供給されると、制御部20は、供給された信号を解析し、この信号に基づいて、この信号の波形、即ち脈波の波形を示す画像を生成し、この波形の画像が表示部26に表示されるように表示部26を制御する。すると、図1に示したように表示部26に被測定者の脈波の波形が表示され、測定者は、被測定者の脈波を観測することができる。つまり、ここで制御部20は、復調により得られた信号を解析して脈波の波形を求める解析部として機能している。
なお、制御部20は、通信部24から供給された信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を記憶部25に記憶させる。
When the signal obtained by this demodulation is supplied to the
Note that the
次に、脈波の測定の終了を指示する操作が操作部27において行われると、制御部20は、通信部24を制御し、通信部24からアンテナ22への交流信号の出力を停止させる。すると、アンテナ12においては、アンテナ22からの電磁波が到達しなくなり、整流回路13から検出器1の各部への電力供給が停止する。また、制御部20は、記憶部25へのデジタル信号の記憶を停止する。
Next, when an operation for instructing the end of pulse wave measurement is performed on the
ここで、記憶部25には、被測定者の脈波を表すデジタル信号が記憶されている。このデジタル信号の示す脈波の波形の表示を指示する操作が操作部27において行われると、制御部20は、記憶部25に記憶されているデジタル信号を読み出す。そして、読み出したデジタル信号が表す脈波の波形の画像を生成し、この波形の画像が表示部26に表示されるように表示部26を制御する。このように、測定装置2は、検出器1で脈波を検知させながら脈波を表示するだけでなく、脈波を示すデータを記憶し、記憶したデータに基づいて脈波を表示することもできる。
Here, the
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよく、各変形例を組み合わせて実施してもよい。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement with another various form. For example, the above-described embodiment may be modified as follows to implement the present invention, or may be implemented in combination with each modification.
上述した実施形態においては、検出器1は測定装置2からの電磁波を用いて電力を得るパッシブタイプであるが、検出器1に電池を設け、電池から電力を供給するアクティブタイプであってもよい。
また、上述した実施形態では、検出器1と測定装置2との間の通信は電磁誘導方式となっているが、検出器1と測定装置2との間の通信は電磁誘導方式に限定されるものではなく、電磁結合方式などRFIDの技術において用いられる他の方式であってもよい。
In the embodiment described above, the
Moreover, in embodiment mentioned above, although the communication between the
上述した実施形態においては、検出器1は一箇所にのみ貼り付けられているが、複数の検出器1を生体100の複数の位置(両手首、両足首、首など)に貼り付け、各々に測定装置2を近づけて検出器1からの信号を受信してもよい。
また、複数の検出器1の各々に識別子を記憶させ、識別子と脈波を示す信号を検出器1が出力するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the
Alternatively, an identifier may be stored in each of the plurality of
上述した実施形態では、粘着性を有するテープで検出器1を生体100に貼り付けているが、検出器1は、図4に示したようにベルト16で生体100に固定するようにしてもよい。
上述した実施形態では、第1電極11Aおよび第2電極11Bの形状は矩形となっているが、第1電極11Aおよび第2電極11Bの形状は矩形に限定されるものではなく、多角形や楕円形、円形など他の形状であってもよい。
In the above-described embodiment, the
In the embodiment described above, the shape of the
2つの位置決め孔15に替えて、図5に示したようにセンサー11の長手方向の延長線上で検出器1の両端部に目印17を設けるようにしてもよい。この構成において測定者は、検出器1の目印の部分の横で被測定者の動脈を探し、指が動脈に触れて脈を感じた位置で検出器1を被測定者に固定すれば、図1に示したのと同様にセンサー11が動脈に沿って固定され、動脈からの力を受ける位置へ容易にセンサー11を配置できる。
また、検出器1においては、皮膚からの汗を蒸発させるため、位置決め孔15以外にも位置決め孔15より小さく指が反対側へ露出しない複数の孔を設けるようにしてもよい。
In place of the two
Further, in order to evaporate sweat from the skin, the
上述した実施形態においては、センサー11は、静電容量の変化を用いて動脈内の圧力変動を検知するものであるが、センサー11は静電容量の変化を用いる構成に限定されるものではなく、力を受け、受けた力に応じた信号を出力するものであれば、他のセンサーであってもよい。
例えば、フォトリソグラフィーにより形成した抵抗の膜を歪みゲージとし、この歪みゲージを図3に示したセンサー11に替えて用いるようにしてもよい。
この歪みゲージを有する検出器1が生体100に貼り付けられると、動脈110内の圧力変動によって皮膚から歪みゲージに力が加わり、この力によって歪みゲージが変形して歪みゲージの抵抗値が変化する。歪みゲージに一定の電圧の信号が供給されている状態において、歪みゲージにおける抵抗値が変化すると、抵抗値の変化に応じた信号が歪みゲージから出力される。ここで、抵抗値の変化は、動脈内の圧力変動に応じたもの、即ち脈波に対応したものとなるため、歪みゲージから出力される信号は脈波を表す信号となる。
なお、歪みゲージを用いる場合にはブリッジ回路を用いるようしてもよい。この場合、より精度良く動脈内の圧力変動を検出することができる。
In the above-described embodiment, the
For example, a resistance film formed by photolithography may be used as a strain gauge, and this strain gauge may be used instead of the
When the
Note that when a strain gauge is used, a bridge circuit may be used. In this case, the pressure fluctuation in the artery can be detected with higher accuracy.
上述した実施形態では、測定装置2は脈波を求めて表示しているが、脈波から心拍数を求め、求めた心拍数を表示してもよい。つまり、測定装置2は、脈波を解析し、脈波の波形以外にも脈に関する情報を表示してもよい。
In the embodiment described above, the measuring
1・・・検出器、2・・・測定装置、10・・・制御部、11・・・センサー、11A・・・第1電極、11B・・・第2電極、12・・・アンテナ、13・・・整流回路、14・・・通信部、15・・・位置決め孔、16・・・ベルト、17・・・目印、20・・・制御部、20A・・・CPU、20B・・・ROM、20C・・・RAM、22・・・アンテナ、24・・・通信部、25・・・記憶部、26・・・表示部、27・・・操作部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板に形成されたアンテナと、
前記基板に形成され、生体の動脈から伝わる力を受けると受けた力を信号に変換し前記信号を出力するセンサーと、
前記基板に形成され、前記アンテナで受信される電磁波を前記センサーから出力された信号で変調し、変調された電磁波を前記アンテナから出力させる変調部と
を有する検出器。 A sheet-like substrate having flexibility;
An antenna formed on the substrate;
A sensor that is formed on the substrate and receives the force transmitted from the artery of the living body and converts the received force into a signal and outputs the signal;
And a modulator configured to modulate an electromagnetic wave formed on the substrate and received by the antenna with a signal output from the sensor, and to output the modulated electromagnetic wave from the antenna.
を特徴とする請求項1に記載の検出器。 Around the sensor formed in the substrate, there are at least two holes penetrating the substrate, and the positioning hole through which the finger is exposed to the side opposite to the side where the finger is applied when the finger is applied The detector according to claim 1, wherein the detector is provided.
前記基板に形成された第1アンテナと、
前記基板に形成され、生体の動脈からの力を受けると受けた力を信号に変換し前記信号を出力するセンサーと、
前記基板に形成され、前記第1アンテナで受信される電磁波を前記センサーから出力された信号で変調し、変調された電磁波を前記第1アンテナから出力させる変調部と
を有する検出器と、
電磁波の送信および受信を行う第2アンテナと、
前記第2アンテナから電磁波を出力させ、前記第1アンテナから出力されて前記第2アンテナで受信された電磁波により前記第2アンテナに流れる信号を復調し、復調により得られた信号を出力する通信部と、
前記通信部での復調により得られた信号に基づいて、前記生体の脈に関する情報を求める解析部と
を有する測定装置と、
を備える測定システム。 A sheet-like substrate having flexibility;
A first antenna formed on the substrate;
A sensor that is formed on the substrate and that receives a force from a living artery and converts the received force into a signal and outputs the signal;
A detector that is formed on the substrate and modulates an electromagnetic wave received by the first antenna with a signal output from the sensor, and outputs a modulated electromagnetic wave from the first antenna;
A second antenna for transmitting and receiving electromagnetic waves;
A communication unit that outputs an electromagnetic wave from the second antenna, demodulates a signal flowing through the second antenna by the electromagnetic wave output from the first antenna and received by the second antenna, and outputs a signal obtained by the demodulation When,
An analysis unit that obtains information related to the pulse of the living body based on a signal obtained by demodulation in the communication unit;
Measuring system.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016516174A (en) * | 2013-01-29 | 2016-06-02 | 中国科学院蘇州納米技術与納米倣生研究所Suzhou Institute Of Nano−Tech And Nano−Bionics(Sinano),Chinese Academy Of Science | Electronic skin and its manufacturing method and use |
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2009
- 2009-03-27 JP JP2009079036A patent/JP2010227334A/en active Pending
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