JP3198194U

JP3198194U - 生体計測装置

Info

Publication number: JP3198194U
Application number: JP2015001749U
Authority: JP
Inventors: 正彦松原
Original assignee: 正彦松原
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2025-04-08

Abstract

【課題】製造コストが低く、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が高い生体計測装置を提供する。【解決手段】生体１の呼吸・心拍等の体動音を液体又はゲル入りマット２を介し伝搬させ、液体又はゲル入りマットの下部に接着した聴診器３でその音を捉え、チューブ４を介してマイクロホン５で電気信号に変換する。計測ユニット２０はこの電気信号のピーク値−ボトム値によって生体の体動量を演算する。【選択図】図１

Description

本考案は人又は動物の生体の生体計測装置に関する。

一般に、四肢の動きや呼吸運動による比較的大きな体動（マクロ体動）と心拍や血流などによる比較的小さな体動（ミクロ体動）を検出することによって離床・着床・衰弱の状態を知る生体計測装置がある。この生体計測装置は病院、動物病院又は介護施設等で使用され、介護者の徘徊開始早期発見や衰弱を警報する機器として使用されている。

従来、上述の体動の検出は、圧電素子フィルム、静電容量重量センサー、又はエアマットと高感度圧力センサーとの組み合わせによって行う（参照：特許文献１，２）。圧電素子フィルムを用いて生体の体動を検知する場合、その生体が接触する範囲も含めて複数の圧電素子フィルムを予め一体シートに接着するか個別の圧電素子フィルムを生体の下に敷き詰め電気的に接続して行う。また、静電容量重量センサーの場合も圧電素子フィルムと同様である。そして、エアマットと高感度圧力センサーとの組み合わせの場合は、呼吸・心拍変化をエアマットの空気圧として捉えるのにその微圧を拾える高感度圧力センサーに頼るところが大である。

特開平6-296590 WO2012132967 A1

しかしながら、上述の従来のいずれの場合も、製造コストが高く、信号対雑音（S／N）比が低いという課題がある。

本考案は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、聴診器1個又は複数個を液体又はゲル入りマットに接着しこの聴診器の音をマイクロホンで電気信号に変換し、電気信号のピーク値-ボトム値で生体の体動量を演算する。これにより、センサー部の構造を圧電素子、静電容量重量センサー及びエアマットと高感度圧力センサー方式に比べて簡易かつ高S／N比なものにする。この液体又はゲル入りマットはその上にいる生体の心拍や血流などによる比較的小さな体動（ミクロ体動）を液体又はゲルを介して聴診器に効率よく音の伝搬をさせると同時に四肢の動きや呼吸運動による比較的大きな体動（マクロ体動）を音に変換するセンサーの機能を持たせるものである。

体動音を効率よく電気信号に変換する動作原理の詳細は以下の通りである。
人又は動物の生体の一部が接する板状カバー及び液体又はゲル入りマット、或いは、板状カバー無しに直接接する液体又はゲル入りマット内を伝搬する体動音をマットに接着する聴診器で受ける。聴診器のチェストピース（集音盤）とチェストピースに張られたダイヤフラム（振動板）とがマット内の広い範囲内に伝搬した音を採集する。ダイヤフラムは高音域を強調する役目があり、呼吸音、心音、心雑音、血管雑音など、高調音を聴くのに適する。聴診器で採取した音を直接、或いは、ゴム管を経由しマイクロホンで電気信号に変換し、体動量の演算に用いる。

マットの面積が広くて一ヶ所の聴診器では心拍や血流などによる比較的小さな体動（ミクロ体動）音を捉えにくいとき、高S／N比を確保するために適切な間隔で複数の聴診器を接着することにより的確に音を捉えるようにする。そして、聴診器の接着位置はマットの下面、側面又は上面でも可能である。

聴診器の音を減衰させること無しに電気信号に変換するために聴診器チューブ内に装着可能な小型マイクロホンを用いる。

製造コストの高い圧電素子フィルム等を使用することなしに体動量を検出できるので、製造コストを低減できる。従って、比較的に安価に生命活動又は離床状況を確認できる。また、S/N比を高くできる。

本考案に係る生体計測装置の実施の形態を示す図である。図１の計測ユニットの詳細なブロック図である。図１の体動安静時の体動信号S1及び心拍信号S2のタイミング図である。図１の体動信号S1のタイミングであって、(A)は体動大時を示し、(B)は衰弱時を示す。図１の生体計測装置の変更例を示す図である。図１のカバーの変更例を示す図である。

考案の実施の形態について図１〜図６を参照して説明する。

本考案に係る生体計測装置の実施の形態を示す図１において、被測定対象の生体１である人や動物がカバー６を介して液体又はゲル入りマット２の上で横たわっている。カバー６は液体又はゲル入りマット２の損傷防止と居心地をよくするために敷いているが、無くても計測には差し支えない。防振ユニット８で支えられた台７は外部の雑音を低減するために用意している。

生体１の体動や心拍が液体又はゲル入りマット２内の液体又はゲルを通じてマット２の下面に接着した聴診器３に伝搬するので、生体１がマット２上にいればその場所に左右されずに効率よく捉えられる。尚、聴診器３はマット２の側面又は下面に接着してもよい。捉えられた体動や心拍の音は聴診器用チューブ４を経由してマイクロホン５に伝えられて電気信号に変換され、計測ユニット２０に供給される。

図２は図１の計測ユニット２０の詳細なブロック図である。計測ユニット２０はバンドパスフイルタ９を備え、マイクロホン５の不必要な高周波信号及び低周波信号を除去する。

バンドパスフイルタ９の出力に基づいて体動量の演算・比較処理するために、体動増幅器１０の体動増幅率の調整により適切な大きさの体動信号S1を実現する。体動増幅器１０の体動増幅率の調整は、体動・心拍出力切換器１３を体動側にして、波形表示器１４で生体１が安静状態の体動信号S1を見ながら図３の（A）に示すようにそのピーク値及びボトム値が上限基準値及び下限基準値を少し超えるように、行う。

一方、バンドパスフイルタ９の出力に基づいて心拍数Nの演算・比較処理するために、心拍増幅器１１の心拍増幅率の調整によりローパスフィルタ１２によって適切な大きさの心拍サイクル信号S2を実現する。心拍増幅器１１の心拍増幅率の調整は、体動・心拍出力切換器１３を心拍側にして、波形表示器１４で図３の（B）に示す生体１の体動安静時の心拍サイクル信号S2が得られるように、行う。

また、体動及び心拍の状態を表示又は警報するために、体動量表示ランプ１６、心拍数大小表示ランプ１８、心拍数表示器１９及びアラームスピーカー１７を設け、体動ピーク値-ボトム値の演算、その体動量基準量と比較し、また、心拍数の演算、その心拍数基準値との比較に応じて異常検知、体動量及び心拍数の大小表示、警報として生体の状態を知らせる。

体動量については、体動量演算器２１が体動信号S1のピーク値-ボトム値によって体動量ΔVを演算し、体動量比較器２２が体動量ΔVを体動基準量ΔVrと比較する。尚、体動量基準量ΔVrは図３の（A）の上限基準値と下限基準値との差である。たとえば、体動量ΔVが大きい場合は図４の（A）に示すごとくあり、体動量ΔVが小さい場合は図４の（B）に示すごとくある。この結果、ΔV <ΔVrのときには、体動量比較器２２は体力衰弱と判断して体動量表示ランプ１６を赤色に点灯し、かつ、アラームスピーカー１７で警報する。そして、それ以外は正常と判定して、体動比較演算器２２は体動量表示ランプ１６を青色点灯にする。

心拍数N（１分当り）については、心拍数演算器２３が心拍サイクル信号S2のピーク値-ピーク値の間隔又は１分間の平均間隔を演算してその逆数を６０倍にして心拍数Nとし、心拍数比較器２４が心拍数Nを心拍数基準範囲Nr１〜Nr２（<Nr１）と比較する。この心拍数基準範囲Nr１〜Nr２は生体種に応じて変更される。この結果、Nr１〜Nr２内の場合は心拍数大小表示ランプ１８を紫色に点灯する。また、上限Nr１を超えた場合は赤色、下限Nr2未満の場合は青色に心拍数大小表示ランプ１８を点灯し、かつ、異常検知としてアラームスピーカー１７で警報する。尚、ピーク値-ピーク値の間隔（又は平均間隔）の代りに、ボトム値-ボトム値の間隔（又は平均間隔）を用いてもよい。

尚、生体種固有の心拍数基準範囲は、例えば、人：１分当り５０〜１４０、犬：１分当り６０〜１８０、猫：１分当り９０〜２６０である。

尚、上述の実施の形態において、体動量演算器２１、体動量比較器２２、心拍数演算器２３及び心拍数比較器２４をマイクロコンピュータのプログラムで実行してもよい。

また、図５に示すごとく、２個の聴診器３,３’、２個のチューブ４,４’を設けて１個のマイクロホン５に接続してもよく、また、３個以上の聴診器、３個以上のチューブをマイクロホン５に接続してもよい。さらに、図６に示すごとく、カバー２の代わりにマット２を防水カバー６’で覆うことによりマット２の汚染を防止すると共に洗浄を容易にすることもできる。

本考案の生体計測装置は病院での患者、介護施設での要介護者の状態監視及び動物病院で治療のため預かっている動物の状態監視に適用できる。

１：生体
２：液体又はゲル入りマット
３, ３’：聴診器
４, ４’：チューブ
５：マイクロホン
６：カバー
６’ ：防水カバー
７：台
８：防振ユニット
９：バンドパスフィルタ
１０：体動用増幅器
１１：心拍用増幅器
１２：ローパスフィルタ
１３：体動・心拍出力切換器
１４：波形表示器
１６：体動量表示ランプ
１７：アラームスピーカー
１８：心拍数大小表示ランプ
１９：心拍数表示器
２０：計測ユニット
２１：体動量演算器
２２：体動量比較器
２３：心拍数演算器
２４：心拍数比較器

Claims

生体が載置される液体又はゲル入りマットと、
前記マットに接着され、前記マット内を伝搬する前記生体の作動音を採取する少なくとも１つの聴診器と、
前記聴診器からの出力音を電気信号に変換するマイクロホンと、
前記電気信号のピーク値-ボトム値により前記生体の体動量を演算する体動量演算手段と
を具備する生体計測装置。
さらに、前記電気信号のピーク値-ピーク値間隔又はボトム値-ボトム値間隔に基づいて心拍数を演算する心拍数演算手段を具備する請求項１に記載の生体計測装置。
さらに、前記マット上に設けられたカバーを具備する請求項１に記載の生体計測装置。
前記カバーは前記マットの全体を覆っている請求項３に記載の生体計測装置。