JP4022330B2 - Biological signal detection device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体信号検出装置に係わり、特に、自然な状態にある被測定者の心拍(脈拍)等の人体の微動を、その微動に伴う静磁界の変化として磁気センサーで検出する生体信号検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、心電計を用いることなく、人体等の呼吸や心拍(脈拍)等からなる生体信号を検出測定する装置としては、特開平10−80410号公報に開示の生体信号検出装置が知られている。
【0003】
前記提案による生体信号検出装置は、主としてベッドを利用しているもので、被測定者が横たわるベッドの被測定者の下側部分に、鉄系、鉄/ニッケル系、コバルト系合金等のアモルファス合金からなるシート状の変形可能な高透磁率部材と、高透磁率部材に近接配置され、被測定者の微動による高透磁率部材の変形を静磁場の変化として検出する磁気センサーを設け、測定時に磁気センサーで検出された静磁場の変化を電気信号として抽出し、その電気信号を処理、解析することによって生体信号を得るようにしたものである。
【0004】
前記提案による生体信号検出装置によれば、生体信号を検出測定する際に、測定前に被測定者の身体に電極を取り付けたり、また、測定後に身体に取り付けた電極を取り外したりする必要がなくなり、生体信号を検出する際に被測定者に大きな負担を与えることがないものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記提案による生体信号検出装置は、生体信号の検出時に主として測定用ベッドを利用したものであるため、以下に述べるような種々の問題を有している。
【0006】
即ち、その第1は、測定用ベッドが大型であるため、生体信号検出装置が大規模なものになり、生体信号検出装置の配置箇所等を別途確保する必要があって、コスト高になってしまう。
【0007】
その第2は、大型の測定用ベッドを移動させることが困難であるため、被測定者が生体信号の検出を行う度毎に、測定用ベッドを配置している箇所まで足を運ぶ必要があり、簡単に生体信号の検出を行うことができない。
【0008】
その第3は、被測定者が測定用ベッド上に横たわる際に、被測定者の横たわる位置によっては生体信号の検出が難しくなり、常時、正確な生体信号の検出を行うことができない。
【0009】
本発明は、これらの問題点を悉く解決するもので、その目的は、装置が大規模にならずに安価であり、装置の設置箇所を別途確保する必要がなく、被測定者が生体信号の検出を意識せず、正確な生体信号の検出測定を行える生体信号検出装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の生体信号検出装置は、横わった被測定者の頭部が載置される枕状のもので、横長のクッション部、クッション部の下側にあるシート状の変形可能な高透磁率部材、その高透磁率部材の下側にある複数の孔を設けたスペーサ部材、スペーサ部材の少なくとも1つの孔内に配置した磁気センサーを有しており、被測定者の微動による高透磁率部材の変形を磁気センサーによって検出する手段を具備するものである。
【0011】
前記手段によれば、被測定者が頭部をクッション部に載置した状態で横わった際に、被測定者の微動が、クッション部の下側に設けられている高透磁率部材に伝達され、高透磁率部材を微小変形させるので、その微小変形に伴う静磁場の変化を、同じクッション部の下側において、高透磁率部材に近接配置されている磁気センサーで検出することにより、被測定者の微動を自然の状態で、かつ、簡易に検出することができ、また、生体信号検出装置が枕状のものであるため、生体信号検出装置を容易に好みの箇所に運搬することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態において、生体信号検出装置は、静磁場中に配置され、被測定者の頭部を載置可能な枕状のもので、被測定者の頭部が載置されるクッション部と、クッション部の下側に配置されたシート状の変形可能な高透磁率部材と、高透磁率部材の下側に配置され、高透磁率部材の変形を補助する複数の孔を設けたスペーサ部材と、スペーサ部材の少なくとも1つの孔内に配置され、被測定者の微動を高透磁率部材の変形によって検出する磁気センサーとからなっているものである。
【0013】
本発明の実施の形態の1つにおいて、生体信号検出装置は、クッション部が、横長のものであり、磁気センサーが、スペーサ部材の複数の孔のクッション部の長手方向に沿って配置された少なくとも2つの孔内にそれぞれ配置されているものである。ここで、長手方向に沿っての意味は、長手方向に沿う直線上に磁気センサーが配置される形態の他に、2つの磁気センサーを結んだ直線がクッション部の長手方向に沿った直線と平行でなく、直交状態になるのを除いた形態をも含むものである。
【0014】
本発明の実施の形態の他の1つにおいて、生体信号検出装置は、高透磁率部材と磁気センサーとが被測定者の頭部をクッション部に載置しないときに小ギャップを有するように配置されているものである。
【0015】
本発明の実施の形態のさらに他の1つにおいて、生体信号検出装置は、磁気センサーが、スペーサ部材の下側に配置され、スペーサ部材よりも硬質の非磁性材料の固定板に支持されているものである。
【0016】
本発明の実施の形態のさらに他の1つにおいて、生体信号検出装置は、高透磁率部材とスペーサ部材と磁気センサーが一体化接合されているものである。
【0017】
本発明の実施の形態のさらに他の1つにおいて、生体信号検出装置は、固定板が高透磁率部材とスペーサ部材と磁気センサーとともに一体化接合されているものである。
【0018】
これらの本発明の実施の形態において、被測定者が頭部を横長のクッション部に載置した状態で横たわると、被測定者の呼吸や心拍によって得られる微動が、クッション部の下側に予め設置されている高透磁率部材に伝達され、その際に高透磁率部材を微小変形させ、この微小変形に伴う静磁場の変化が、同じクッション部の下側において、高透磁率部材に近接配置されている磁気センサーで検出されるものである。
【0019】
このように、これらの本発明の実施の形態によれば、被測定者が頭部を横長のクッション部に載置した状態で横たわるだけで、被測定者の呼吸や心拍によって得られる微動(生体信号)を、被測定者に対して心理的な負担を掛けずに簡易に検出することができるもので、装置が枕状のもので、簡単に運搬することができるものであるため、装置が大規模なものになったり、製造コスト高になったり、装置を設置するための箇所を別途確保したりする必要がなく、被測定者が生体信号の検出を行う際にわざわざ測定用ベッドがある箇所まで足を運んだりする必要がなく、被測定者の横たわる位置によって生体信号の検出が不能になったりすることもない。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
図1(イ)、(ロ)は、本発明による生体信号検出装置の一実施例を示す構成図であって、生体信号検出装置が枕状のものからなっており、(イ)は枕状のものの縦方向断面図、(ロ)は内部を透視して示す上面図である。
【0022】
図1(イ)、(ロ)に示されるように、本実施例の生体信号検出装置は、全体が枕状のものからなっているもので、クッション部1と、シート状の高透磁率部材2と、スペーサ部材3と、スペーサ部材3に設けた3個の孔31 、32 、33 と、スペーサ部材3に設けた3本の配線通し溝34 、35 、36 と、第1磁気センサー41 と、第2磁気センサー42 と、固定板5と、2本の配線61 、62 とからなっている。
【0023】
そして、クッション部1は、通常の枕と同様に長方形状のもので、内部に非磁性材料からなるそば殻や綿等が充填されている。シート状の高透磁率部材2は、鉄系、鉄/ニッケル系、コバルト系合金等のアモルファス合金からなる略長方形状のもので、クッション部1の下側に配置される。スペーサ部材3は、発泡スチロールと呼ばれている発泡ポリスチレンまたは発泡ウレタン等の非磁性材料からなる発泡材、シリコンゴム等のエラストマー材などの弾性クッション材、好ましくは、適度に固い発泡ポリスチレンからなり、シート状の高透磁率部材2の変形を補助するもので、厚さが2乃至4cm程度で、クッション部1より若干小さい長方形状のものからなり、一辺が3乃至5cm程度の長方形状または正方形状もしくは直径が3乃至5cm程度の円形の3個の孔31 、32 、33 が長手方向に並んで開けられ、下面側に3個の孔31 、32 、33 にそれぞれ連通した3本の配線通し溝34 、35 、36 が設けられる。第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、クッション部1に設けた3個の孔31 、32 、33 の中の両端の2個の孔31 、33 内でスペーサ部材3の下側に配置された固定板5に装着され、第1磁気センサ41 及び第2磁気センサー42 とシート状の高透磁率部材2との間に1乃至5mm程度の狭いギャップ、好ましくは1乃至2mm程度の狭いギャップgが形成されるように、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 の高さ及びスペーサ部材3の厚さが選定される。固定板5はスペーサ部材3よりも固いアルミニウムや合成樹脂製の非磁性材料からなり、クッション部1より一回り小さく、スペーサ部材3よりも一回り大きな直方形状をしたものであり、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 と固定板5との接着は両面粘着テープまたは接着剤等が用いられる。2本の配線61 、62 は、一端が第1磁気センサ41 と第2磁気センサ52 に接続され、スペーサ部材3の配線通し溝34 、36 を通して外部回路に接続される。この場合、シート状の高透磁率部材2の下面とスペーサ部材3の上面は、高透磁率部材2が変形できるように接着剤等によって部分的に接合されており、また、スペーサ部材3の下面と固定板5の上面は同様に接着剤等によって接合されている。
【0024】
この場合、シート状の高透磁率部材2は、純鉄よりも透磁率が高い高透磁率材料、例えば、比透磁率が8000程度またはそれ以上の鉄系、鉄/ニッケル系、コバルト系合金等からなるアモルファス合金、または、鉄/ニッケル合金で、ニッケルの含有比率(重量比率)が35乃至80%のパーマロイ等の材料のものが選ばれる。前記アモルファス合金には、鉄、ニッケル、コバルトを主成分とし、ボロン(B)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、カーボン(C)等を若干量含有している市販のものが含まれる。このようなアモルファス合金は、透磁率が高く、シート状に形成する際に、比較的薄くできるため、外部の力によって変形し易いものである。一方、パーマロイは、透磁率が純鉄に比べて高いものの、シート状に形成する際の薄膜化が制限されるので、アモルファス合金と比べると、柔軟性や外部からの力による変形の度合やや劣るが、コスト面で有利である。
【0025】
また、高透磁率部材2の厚さは、被測定者の頭部がクッション部1に載置された際に、被測定者の呼吸や心拍等の微動に応答して変形することが必要であるため、実用上、0.2mmまたはそれ以下の厚さであればよい。
【0026】
また、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、同じ特性を有するもので、静磁場となる地磁気のような弱い静磁界を検出するものであるため、高感度磁気センサー、例えば、トロイダルコアに1次コイル(トロイダルコイル)及び2次コイル(出力コイル)を捲回したフラックスゲート方式の磁気センサー(以下、これをFGSという)等が用いられる。FGSは、複数枚のパーマロイリングを積層してトロイダルコアを形成し、トロイダルコアに沿って1次コイル(トロイダルコイル)をほぼ均一に捲回し、トロイダルコアの径方向に方向性をもたせて2次コイル(出力コイル)を捲回した構造のものである。FGSの動作は、地磁気がトロイダルコアを通るとき、1次コイルに供給する電流量を増加させると、トロイダルコアが磁気飽和するまで増加するが、地磁気の影響により、トロイダルコアの1つの直径上にある一方領域が他方領域に比べて一瞬早く磁気飽和する。この時点に、2次コイル内の上向きの磁束と下向きの磁束との増加のバランスが崩れ、見掛け上、2次コイルを通る磁束が変化し、2次コイルからパルス電圧が出力される。このパルス電圧の大きさは、トロイダルコアを通る地磁気の強さに依存するので、パルス電圧の大きさを検出することにより、地磁気を検出することができる。
【0027】
なお、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、FGSを用いたものに限られるものでなく、例えば、特開平7−181239号に開示されているような磁気インピーダンス効果素子(MI素子)を用いてもよい。
【0028】
ここで、図2は、図1(イ)に図示の生体信号検出装置において、被測定者の頭部がクッション部1に載置された際のシート状の高透磁率部材2の変形状態の一例を示す断面図である。
【0029】
図2において、図1(イ)に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。
【0030】
図2に示されるように、クッション部1に被測定者の頭部が載置されると、被測定者の頭部の重みによりクッション部1が部分的に沈み、それによりクッション部1の下側にあるシート状の高透磁率部材2も部分的に僅かに沈下変形する。この沈下変形の度合いは、スペーサ部材3の3個の孔31 、32 、33 が設けられている部分でやや大きく、それ以外の部分で小さくなる。このため、シート状の高透磁率部材2と第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 との間に設けられている狭いギャップは、図1(イ)に示されているように、クッション部1に被測定者の頭部が載置されていないときのギャップgに比べ、若干狭いギャップg’(g>g’)になる。このとき、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、被測定者の呼吸や心拍等の微動に伴うシート状の高透磁率部材2の微小変位を、静磁界の変化として検出し、検出した微動を電気信号の形で取り出し、この電気信号を以下に述べるような処理回路によって処理して呼吸信号や心拍信号を得ているものである。
【0031】
ここで、図3は、FGSからなる第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 で得られた微動をアナログ処理する処理回路の一例を示すブロック構成図であり、図4は、図3に図示された処理回路における各部の信号状態を模式的に示す信号波形図である。
【0032】
図3に示されるように、処理回路は、FGSからなる第1磁気センサー41 と、FGSからなる第2磁気センサー42 と、第1増幅回路71 と、第2増幅回路72 と、第1検波回路81 と、第2検波回路82 と、第1積分回路91 と、第2積分回路92 と、第1ローパスフィルタ101 と、第2ローパスフィルタ102 と、抵抗分配回路11と、FGS駆動回路12と、クロック発生回路13と、選択回路14とからなっており、これらの構成要素41 乃至101 、42 乃至102 、12乃至14は、図3に図示されているように相互接続されている。この場合、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、ともに同じ特性のものであり、図1(ロ)に図示されるように、スペーサ部材3の両端の2個の孔31 、33 内で固定板5にそれぞれ装着されている。
【0033】
前記構成による処理回路は、次のように動作する。
【0034】
クロック発生回路13は、図4の1段目の信号波形aに示すような3.8KHzの方形波駆動タイミング信号と、図4の2段目の信号波形bに示すような7.6KHzの方形波検波タイミング信号を発生し、駆動タイミング信号をFGS駆動回路12に、検波タイミング信号を2つの検波回路81 、82 にそれぞれ供給する。FGS駆動回路12は、供給された駆動タイミング信号に応答し、矩形波駆動信号を発生する。抵抗分配回路11は、矩形波駆動信号を分配し、第1磁気センサー41 の1次コイル(トロイダルコイル)と第2磁気センサー42 の1次コイル(トロイダルコイル)にそれぞれ供給する。
【0035】
第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、供給された駆動電流によりトロイダルコアが磁気非飽和状態から磁束の一方向の磁気飽和状態に達し、その後、駆動電流の極性の反転で、磁気飽和状態から磁気非飽和状態を経て磁束の他方向の磁気飽和状態になる。このように、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、トロイダルコアが磁気非飽和、一方向の磁気飽和、磁気非飽和、他方向の磁気飽和、磁気非飽和の各状態を順次繰返すもので、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 の1次コイル(トロイダルコイル)の端子間電圧は、図4の3段目の信号波形cに示すように、電流極性が反転してからトロイダルコアが磁気飽和するまでの間大きな値を示し、トロイダルコアが磁気飽和する瞬間に小さい値を示す。
【0036】
第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、地上空間に存在する地磁気の影響を受ける。このとき、前述したように、トロイダルコアの一方領域と他方領域との間に磁気非飽和から磁気飽和になる時間及び磁気飽和から磁気非飽和になる時間のそれぞれに僅かのずれが生じ、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 のそれぞれの2次コイル(出力コイル)内で、軸線方向における一方の向き(例えば、図3で上向き)の磁束と他方の向き(例えば、図3で下向き)の磁束との増加または減少のバランスが崩れ、見掛け上、2次コイル(出力コイル)を通る磁束が変化して、2次コイル(出力コイル)から、図4の4段目の信号波形dに示すようなパルス電圧が出力される。すなわち、駆動電流の極性が反転した瞬間(コアの飽和から非飽和への移行)と、同じ方向に駆動電流が印加され続け、これにより非飽和から飽和へと移行する瞬間にパルス電圧が生じる。
【0037】
第1増幅回路71 は第1磁気センサー41 の2次コイル(出力コイル)からの出力パルス電圧を増幅し、第2増幅回路72 は第2磁気センサー42 の2次コイル(出力コイル)からの出力パルス電圧を増幅する。
【0038】
第1検波回路81 は、利得1の反転増幅器または利得1の非反転増幅器として働くアナログバッファであって、供給される検波タイミング信号の2値極性(ハイ、ロー)に対応して、増幅パルス電圧の極性反転、非反転を制御し、図4の5段目の信号波形eに示すような1極性のパルス電圧に変換する。また、第2検波回路82 も、第1検波回路81 と同様に動作し、増幅パルス電圧を1極性のパルス電圧に変換する。
【0039】
第1積分回路91 は、第1検波回路81 が出力した1極性パルス電圧を積分し、1極性のパルス電圧に含まれている駆動タイミング信号及び検波タイミング信号成分を除去する。また、第2積分回路92 も、第1積分回路91 と同様に動作し、1極性のパルス電圧中に含まれている駆動タイミング信号及び検波タイミング信号成分を除去する。
【0040】
第1ローパスフィルタ101 は、約20Hzのカットオフ周波数を有し、第1積分回路91 の出力中に含まれる商用電源周波数成分を除去する。ちなみに、被測定者の心拍数は、1乃至2Hz程度であるため、第1ローパスフィルタ101 で除去されることがなく、第1ローパスフィルタ101 の出力には、図4の6段目の信号波形fに示すように、被測定者の呼吸や心拍を含んだ信号が得られる。また、第2ローパスフィルタ102 も、第1ローパスフィルタ101 と同じ構成を有し、かつ、同じ働きをするもので、同様に、第2ローパスフィルタ102 の出力には、図4の6段目の信号波形fに示すような被測定者の呼吸や心拍を含んだ信号が得られる。なお、信号波形fは、他の信号波形a乃至eよりも時間軸(横軸)を縮小して示している。
【0041】
選択回路14は、第1ローパスフィルタ101 の出力信号と第2ローパスフィルタ102 の出力信号との中の良好な信号を選択し、得られた信号を生体信号として利用する。
【0042】
次いで、図5(イ)、(ロ)、(ハ)は、本実施例の生体信号検出装置によって検出された生体信号の具体的波形の一例を示す特性図であって、(イ)は選択回路14から出力される呼吸や心拍を含んだ総合信号波形、(ロ)は総合信号波形から呼吸信号を抽出した呼吸信号波形、(ハ)は総合信号波形から心拍信号を抽出した心拍信号波形である。
【0043】
この場合、選択回路14から出力される総合信号波形は、図5(イ)に示されるように、呼吸信号と心拍信号とが重畳されたものである。
【0044】
また、総合信号波形をローパスフィルタに加え、心拍信号を除去することによって、図5(ロ)に示されるような呼吸信号だけを取り出すことができる。
【0045】
さらに、総合信号波形をハイパスフィルタに加え、呼吸信号を除去することによって、図5(ハ)に示されるような心拍信号だけを取り出すことができる。
【0046】
このように、本実施例の生体信号検出装置によれば、被測定者が横たわり、頭部をクッション部1に載置するだけで、被測定者の呼吸や心拍等に基づく微動(生体信号)を、被測定者が緊張したりすることなく、自然の状態で検出することができるもので、装置が枕状のものであるため、装置が大規模なものになったり、製造コスト高になったり、装置を設置するための箇所を別途確保したりする必要がなく、また、被測定者が生体信号の検出を行う際にわざわざ測定用ベッドがある箇所まで足を運んだりする必要がなくなり、被測定者の横たわる位置によって生体信号の検出が不能になったりすることもなく、その上に、被測定者の身体に電極を取り付ける必要がないこと、及び、普通のベッドあるいは蒲団を使用することができるため、生体信号の検出時に被測定者に対して心理的な負担を掛けることもない。また、第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 は、硬質の固定板5に支持されているので、頭部がクッション部1に載置されても、固定板5が変形し難いため、高透磁率部材2の変形に伴う磁界の変化を精度よく検出することができる。
【0047】
なお、前記実施例においては、スペーサ部材3が3個の孔31 乃至33 を有し、その中の両端の2個の孔31 、33 内に第1磁気センサー41 及び第2磁気センサー42 を配置した例を挙げて説明したが、本発明におけるスペーサ部材3の構成及び各磁気センサーの配置状態はこのような例に限られるものでなく、高透磁率部材2をより撓み易くするために、スペーサ部材3に4個以上の孔を設けても、また、2個または1個の孔を設けてもよく、さらに、磁気センサーを3個またはそれ以上配置してもよく、1個だけの配置にしてもよい。
【0048】
例えば、図6に示されるように、スペーサ部材3に3列にわたって、2個、3個、2個の合計7個の孔31 乃至33 、37 乃至310を設け、それらの孔31 乃至33 、37 乃至310の中の真中の列の3個の孔31 乃至33 にそれぞれ第1磁気センサー41 、第3磁気センサー43 、第2磁気センサー42 を配置し、各磁気センサー41 、42 、43 からそれぞれ配線61 、62 、63 を導出するようにしてもよい。また、各磁気センサー41 、42 、43 は、必ずしも一列に並んでいる必要はなく、例えば、クッション部1の長手方向及び短手方向の両方向に離間する孔38 、39 の2個所にのみ、磁気センサーを配置するようにしてもよい。
【0049】
この他に、前記実施例においては、シート状の高透磁率部材2とスペーサ部材3と固定板5とを接合させ、これらを実質的に一体化した例を挙げて説明したが、本発明におけるこれらの一体化構造は前述の例に限られるものでなく、シート状の高透磁率部材2、スペーサ部材3、固定板5を袋状部内に収納し、実質的に一体化するようにしてもよい。
【0050】
さらに、図示はしていないが、前記実施例1のものは、一体化された高透磁率部材2、スペーサ部材3、磁気センサー、固定板5の上に載置されたクッション部1も含めて枕カバー等の袋状のものに収納している。
【0051】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、被測定者が頭部を横長のクッション部に載置した状態で横たわるだけで、被測定者の呼吸や心拍によって得られる微動(生体信号)を、被測定者に対して心理的な負担を掛けずに簡易に検出することができるもので、装置が枕状のものからなり、簡単に運搬可能なものであるため、装置が大規模なものになったり、製造コスト高になったり、装置を設置するための箇所を別途確保したりする必要がなく、被測定者が生体信号の検出を行う際にわざわざ測定用ベッドがある箇所まで足を運んだりする必要がなくなり、被測定者の横たわる位置により生体信号の検出が不能になることがないという効果がある。
【0052】
また、磁気センサーをクッション部の長手方向に離間して配置された2つの孔内に配置しているので、頭部の位置に係わりなく、生体信号を検出することができる。
【0053】
さらに、高透磁率部材と磁気センサーとの間にギャップを設けているので、高透磁率部材を大きく変形させることができ、被測定者の微動に伴う磁界の変化も大きくなり、大きな生体信号が得られる。
【0054】
また、磁気センサーを硬質の固定板によって支持しているので、磁気センサーをしっかり支持させることができ、高透磁率部材変形に伴う磁界の変化をより正確に検出することができ、生体信号の測定精度が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による生体信号検出装置の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1に図示の実施例において被測定者の頭部がクッション部に載置された際のシート状の高透磁率部材の変形状態の一例を示す断面図である。
【図3】第1磁気センサ及び第2磁気センサで得られた微動をアナログ処理する処理回路の一例を示すブロック構成図である。
【図4】図3に図示された処理回路における各部の信号状態を模式的に示す信号波形図である。
【図5】本実施例の生体信号検出装置によって検出された生体信号の具体的波形の一例を示す特性図である。
【図6】スペーサ部材の孔の配置状態及び磁気センサーの配置状態の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 クッション部
2 シート状の高透磁率部材
3 スペーサ部材
1 、32 、33 、37 、38 、39 、310
4 、35 、36 配線通し溝
1 第1磁気センサー
2 第2磁気センサー
3 第3磁気センサー
5 固定板
1 、62 、63 配線
1 第1増幅回路
2 第2増幅回路
1 第1検波回路
2 第2検波回路
1 第1積分回路
2 第2積分回路
101 第1ローパスフィルタ
102 第2ローパスフィルタ
11 抵抗分配回路
12 FGS駆動回路
13 クロック発生回路
14 選択回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological signal detection apparatus, and in particular, a biological signal detection in which a minute movement of a human body such as a heartbeat (pulse) of a measurement subject in a natural state is detected by a magnetic sensor as a change in a static magnetic field accompanying the movement. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a biological signal detection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-80410 is known as a device for detecting and measuring a biological signal composed of respiration, heartbeat (pulse), etc. of a human body without using an electrocardiograph. Yes.
[0003]
The proposed biological signal detection apparatus mainly uses a bed, and an amorphous alloy such as an iron-based, iron / nickel-based, or cobalt-based alloy is formed on the lower portion of the measured person on the bed on which the measured person lies. A sheet-like deformable high permeability member, and a magnetic sensor that is disposed close to the high permeability member and detects deformation of the high permeability member due to the fine movement of the subject as a change in the static magnetic field. A change in a static magnetic field detected by a magnetic sensor is extracted as an electrical signal, and a biological signal is obtained by processing and analyzing the electrical signal.
[0004]
According to the proposed biological signal detection device, when detecting and measuring a biological signal, it is not necessary to attach an electrode to the body of the subject before measurement and to remove an electrode attached to the body after measurement. When a biological signal is detected, a large burden is not given to the measurement subject.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The proposed biological signal detection apparatus mainly uses a measurement bed when detecting a biological signal, and thus has various problems as described below.
[0006]
That is, the first is that since the measurement bed is large, the biological signal detection apparatus becomes large-scale, and it is necessary to separately secure an arrangement location of the biological signal detection apparatus, which increases the cost. End up.
[0007]
Secondly, since it is difficult to move the large measurement bed, it is necessary to go to the place where the measurement bed is placed every time the measurement subject detects a biological signal. It is not possible to easily detect a biological signal.
[0008]
Third, when the measurement subject lies on the measurement bed, detection of the biological signal becomes difficult depending on the position of the measurement subject, and accurate detection of the biological signal cannot always be performed.
[0009]
The present invention solves these problems, and the purpose of the present invention is to reduce the cost of the apparatus without making it large-scale, and it is not necessary to separately secure the installation location of the apparatus. An object of the present invention is to provide a biological signal detection apparatus that can accurately detect and measure biological signals without being aware of detection.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the biological signal detection apparatus of the present invention is a pillow-like object on which the head of a person to be measured is placed, and is a horizontally long cushion part and a seat under the cushion part. A deformable high permeability member, a spacer member provided with a plurality of holes on the lower side of the high permeability member, and a magnetic sensor disposed in at least one hole of the spacer member. Means for detecting, by a magnetic sensor, deformation of the high magnetic permeability member due to a person's fine movement.
[0011]
According to the above means, when the person to be measured lies with the head placed on the cushion part, the fine movement of the person to be measured is transmitted to the high permeability member provided below the cushion part. Since the high-permeability member is slightly deformed, the change in the static magnetic field accompanying the minute deformation is detected by a magnetic sensor disposed close to the high-permeability member below the same cushion part. The fine movement of the measurer can be easily detected in a natural state, and since the biological signal detection device is in a pillow shape, the biological signal detection device can be easily transported to a favorite place. it can.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In an embodiment of the present invention, the biological signal detection device is a pillow-like device that is placed in a static magnetic field and on which the head of the person to be measured can be placed, and the cushion on which the head of the person to be measured is placed Part, a sheet-like deformable high permeability member arranged under the cushion part, and a plurality of holes arranged under the high permeability member to assist the deformation of the high permeability member The spacer member includes a spacer and a magnetic sensor disposed in at least one hole of the spacer member, and detects fine movement of the measurement subject by deformation of the high permeability member.
[0013]
In one embodiment of the present invention, in the biological signal detection device, at least the cushion portion is horizontally long, and the magnetic sensor is disposed along the longitudinal direction of the cushion portion of the plurality of holes of the spacer member. These are respectively disposed in the two holes. Here, the meaning along the longitudinal direction is that the magnetic sensor is arranged on a straight line along the longitudinal direction, and the straight line connecting the two magnetic sensors is parallel to the straight line along the longitudinal direction of the cushion portion. In addition, it includes a form excluding the orthogonal state.
[0014]
In another embodiment of the present invention, the biological signal detection device is arranged so that the high permeability member and the magnetic sensor have a small gap when the head of the person to be measured is not placed on the cushion portion. It is what has been.
[0015]
In still another embodiment of the present invention, in the biological signal detection device, the magnetic sensor is disposed on the lower side of the spacer member, and is supported by a fixed plate made of a nonmagnetic material harder than the spacer member. Is.
[0016]
In another one of the embodiments of the present invention, the biological signal detection apparatus is one in which a high permeability member, a spacer member, and a magnetic sensor are integrally joined.
[0017]
In another one of the embodiments of the present invention, the biological signal detection device is configured such that the fixed plate is integrally joined together with the high permeability member, the spacer member, and the magnetic sensor.
[0018]
In these embodiments of the present invention, when the person to be measured lies with the head placed on the horizontally long cushion part, the fine movement obtained by the breathing and heartbeat of the person to be measured is previously placed on the lower side of the cushion part. The high permeability member is transmitted to the installed high permeability member, and the high permeability member is minutely deformed, and the change of the static magnetic field due to this minute deformation is arranged close to the high permeability member under the same cushion part. It is detected by a magnetic sensor.
[0019]
As described above, according to the embodiments of the present invention, the fine movement (biological body) obtained by the measurement subject's breathing or heartbeat can be obtained only by lying down with the head placed on the horizontally long cushion portion. Signal) can be easily detected without placing a psychological burden on the person being measured, and the device is pillow-shaped and can be easily transported. There is no need for a large-scale device, high manufacturing costs, or a separate location for installing the device, and there is a measurement bed when the person to be measured detects a biological signal. There is no need to go to a place, and detection of a biological signal is not disabled depending on the position of the person to be measured.
[0020]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
1 (a) and 1 (b) are configuration diagrams showing an embodiment of a biological signal detection device according to the present invention, wherein the biological signal detection device has a pillow shape, and FIG. (B) is a top view seen through the inside.
[0022]
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the biological signal detection device of the present embodiment is entirely made of a pillow-like material, and includes a cushion part 1 and a sheet-like high-permeability member. 2, the spacer member 3, and three holes 3 provided in the spacer member 3 1 3 2 3 Three And three wiring through grooves 3 provided in the spacer member 3 Four 3 Five 3 6 And the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 And the fixing plate 5 and the two wires 6 1 , 6 2 It is made up of.
[0023]
And the cushion part 1 is a rectangular thing like a normal pillow, and the inside is filled with the buckwheat shell, cotton, etc. which consist of nonmagnetic materials. The sheet-like high magnetic permeability member 2 is a substantially rectangular member made of an amorphous alloy such as an iron-based, iron / nickel-based, or cobalt-based alloy, and is disposed below the cushion portion 1. The spacer member 3 is made of a foamed material made of a nonmagnetic material such as foamed polystyrene or foamed urethane called foamed polystyrene, or an elastic cushion material such as an elastomer material such as silicon rubber, preferably made of foamed polystyrene that is moderately hard, A high-permeability member 2 having a rectangular shape with a thickness of about 2 to 4 cm and slightly smaller than the cushion portion 1, with a side of about 3 to 5 cm, or a square shape or Three circular holes 3 with a diameter of about 3 to 5 cm 1 3 2 3 Three Are opened side by side in the longitudinal direction, and three holes 3 are formed on the lower surface side. 1 3 2 3 Three Three wiring through grooves 3 respectively communicating with each other Four 3 Five 3 6 Is provided. First magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 3 holes 3 provided in the cushion part 1 1 3 2 3 Three Two holes 3 at both ends inside 1 3 Three The first magnetic sensor 4 is mounted on a fixed plate 5 disposed on the lower side of the spacer member 3. 1 And the second magnetic sensor 4 2 The first magnetic sensor 4 has a narrow gap of about 1 to 5 mm, preferably a narrow gap g of about 1 to 2 mm. 1 And the second magnetic sensor 4 2 And the thickness of the spacer member 3 are selected. The fixing plate 5 is made of a non-magnetic material made of aluminum or synthetic resin that is harder than the spacer member 3 and has a rectangular shape that is slightly smaller than the cushion portion 1 and slightly larger than the spacer member 3. 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 A double-sided pressure-sensitive adhesive tape or an adhesive is used for adhesion between the fixing plate 5 and the fixing plate 5. Two wires 6 1 , 6 2 Is one end of the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 5 2 Is connected to the wiring groove 3 of the spacer member 3. Four 3 6 Connected to an external circuit. In this case, the lower surface of the sheet-like high magnetic permeability member 2 and the upper surface of the spacer member 3 are partially joined by an adhesive or the like so that the high magnetic permeability member 2 can be deformed, and the lower surface of the spacer member 3 The upper surface of the fixing plate 5 is similarly joined by an adhesive or the like.
[0024]
In this case, the sheet-like high magnetic permeability member 2 is a high magnetic permeability material having a higher magnetic permeability than that of pure iron, such as an iron-based, iron / nickel-based, cobalt-based alloy having a relative magnetic permeability of about 8000 or more. A material such as permalloy having a nickel content (weight ratio) of 35 to 80% is selected. The amorphous alloy includes a commercially available alloy containing iron, nickel and cobalt as main components and containing a small amount of boron (B), chromium (Cr), molybdenum (Mo), carbon (C) and the like. Such an amorphous alloy has a high magnetic permeability and can be relatively thin when formed into a sheet shape, so that it is easily deformed by an external force. Permalloy, on the other hand, has a higher magnetic permeability than pure iron, but is limited in thinning when formed into a sheet. Therefore, the degree of deformation due to flexibility and external force is slightly inferior to amorphous alloys. However, this is advantageous in terms of cost.
[0025]
Further, the thickness of the high magnetic permeability member 2 needs to be deformed in response to the subject's breathing, heartbeat and other fine movements when the head of the subject is placed on the cushion part 1. Therefore, the thickness may be 0.2 mm or less practically.
[0026]
The first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 Have the same characteristics and detect a weak static magnetic field such as the geomagnetism that becomes a static magnetic field. Therefore, a highly sensitive magnetic sensor, for example, a primary coil (toroidal coil) and a secondary coil (toroidal core) A fluxgate type magnetic sensor (hereinafter referred to as FGS) in which an output coil is wound is used. The FGS forms a toroidal core by laminating a plurality of permalloy rings, winds a primary coil (toroidal coil) almost uniformly along the toroidal core, and gives a directivity in the radial direction of the toroidal core. This is a structure in which a coil (output coil) is wound. The operation of FGS increases when the amount of current supplied to the primary coil increases when the geomagnetism passes through the toroidal core until the toroidal core becomes magnetically saturated. One region is magnetically saturated for a moment faster than the other region. At this point, the balance between the upward magnetic flux and the downward magnetic flux in the secondary coil is lost, apparently the magnetic flux passing through the secondary coil changes, and a pulse voltage is output from the secondary coil. Since the magnitude of the pulse voltage depends on the strength of the geomagnetism passing through the toroidal core, the geomagnetism can be detected by detecting the magnitude of the pulse voltage.
[0027]
The first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 Are not limited to those using FGS, and for example, a magneto-impedance effect element (MI element) as disclosed in JP-A-7-181239 may be used.
[0028]
Here, FIG. 2 shows a deformation state of the sheet-like high permeability member 2 when the head of the person to be measured is placed on the cushion portion 1 in the biological signal detection apparatus shown in FIG. It is sectional drawing which shows an example.
[0029]
In FIG. 2, the same components as those shown in FIG.
[0030]
As shown in FIG. 2, when the head of the person to be measured is placed on the cushion part 1, the cushion part 1 partially sinks due to the weight of the head of the person to be measured. The sheet-like high magnetic permeability member 2 on the side also partially sinks and deforms. The degree of the subsidence deformation is determined by the three holes 3 of the spacer member 3. 1 3 2 3 Three It is slightly larger in the part where is provided, and smaller in other parts. Therefore, the sheet-like high permeability member 2 and the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 As shown in FIG. 1 (a), the narrow gap provided between the head and the head is slightly narrower than the gap g when the head of the person to be measured is not placed on the cushion portion 1. The gap g ′ (g> g ′) is obtained. At this time, the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 Detects a minute displacement of the sheet-like high-permeability member 2 that accompanies the subject's breathing, heartbeat, and other fine movements as a change in the static magnetic field, extracts the detected fine movement in the form of an electric signal, A respiration signal and a heartbeat signal are obtained by processing by a processing circuit as described below.
[0031]
Here, FIG. 3 shows the first magnetic sensor 4 made of FGS. 1 And the second magnetic sensor 4 2 4 is a block configuration diagram showing an example of a processing circuit that performs analog processing on the fine movement obtained in FIG. 4, and FIG. 4 is a signal waveform diagram schematically showing signal states of respective parts in the processing circuit shown in FIG.
[0032]
As shown in FIG. 3, the processing circuit includes a first magnetic sensor 4 made of FGS. 1 And the second magnetic sensor 4 made of FGS. 2 And the first amplifier circuit 7 1 And the second amplifier circuit 7 2 And the first detection circuit 8 1 And the second detection circuit 8 2 And the first integrating circuit 9 1 And the second integrating circuit 9 2 And the first low-pass filter 10 1 And the second low-pass filter 10 2 A resistor distribution circuit 11, an FGS drive circuit 12, a clock generation circuit 13, and a selection circuit 14, and these components 4 1 10 1 4 2 10 2 , 12-14 are interconnected as shown in FIG. In this case, the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 Have the same characteristics, and as shown in FIG. 1B, the two holes 3 at both ends of the spacer member 3 1 3 Three Each is mounted on a fixed plate 5.
[0033]
The processing circuit having the above configuration operates as follows.
[0034]
The clock generation circuit 13 includes a 3.8 KHz square wave drive timing signal as shown in the first stage signal waveform a in FIG. 4 and a 7.6 KHz square as shown in the second stage signal waveform b in FIG. A wave detection timing signal is generated, the drive timing signal is sent to the FGS drive circuit 12, and the detection timing signal is sent to the two detection circuits 8 1 , 8 2 To supply each. The FGS drive circuit 12 generates a rectangular wave drive signal in response to the supplied drive timing signal. The resistance distribution circuit 11 distributes the rectangular wave drive signal, and the first magnetic sensor 4 1 Primary coil (toroidal coil) and second magnetic sensor 4 2 To the primary coil (toroidal coil).
[0035]
First magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 The toroidal core reaches a magnetic saturation state in one direction of the magnetic flux from the magnetic non-saturation state by the supplied driving current, and then the other of the magnetic flux passes through the magnetic saturation state to the magnetic non-saturation state by reversing the polarity of the driving current. Direction of magnetic saturation. Thus, the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 The toroidal core sequentially repeats the states of magnetic non-saturation, magnetic saturation in one direction, magnetic non-saturation, magnetic saturation in the other direction, and magnetic non-saturation. 1 And the second magnetic sensor 4 2 The inter-terminal voltage of the primary coil (toroidal coil) shows a large value from when the current polarity is reversed until the toroidal core is magnetically saturated, as shown in the signal waveform c in the third stage of FIG. A small value is shown at the moment when the toroidal core is magnetically saturated.
[0036]
First magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 Is affected by the geomagnetism existing in the ground space. At this time, as described above, there is a slight difference between the time from magnetic unsaturation to magnetic saturation and the time from magnetic saturation to magnetic unsaturation between the one region and the other region of the toroidal core. Magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 In each of the secondary coils (output coils), the balance between the increase or decrease of the magnetic flux in one axial direction (for example, upward in FIG. 3) and the magnetic flux in the other direction (for example, downward in FIG. 3). The magnetic flux passing through the secondary coil (output coil) changes and the pulse voltage as shown in the signal waveform d in the fourth stage in FIG. 4 is output from the secondary coil (output coil). . In other words, a pulse voltage is generated at the moment when the polarity of the drive current is reversed (shift from core saturation to non-saturation) and at the moment when the drive current continues to be applied in the same direction, thereby shifting from saturation to saturation.
[0037]
First amplifier circuit 7 1 Is the first magnetic sensor 4 1 Output pulse voltage from the secondary coil (output coil) of the second amplification circuit 7 2 Is the second magnetic sensor 4 2 The output pulse voltage from the secondary coil (output coil) is amplified.
[0038]
First detection circuit 8 1 Is an analog buffer that functions as a gain 1 inverting amplifier or gain 1 non-inverting amplifier, and the polarity of the amplified pulse voltage is inverted or not corresponding to the binary polarity (high, low) of the supplied detection timing signal. The inversion is controlled and converted into a pulse voltage of one polarity as shown in the signal waveform e at the fifth stage in FIG. The second detection circuit 8 2 The first detection circuit 8 1 The amplified pulse voltage is converted into a single polarity pulse voltage.
[0039]
First integrating circuit 9 1 The first detection circuit 8 1 1 is integrated to remove the drive timing signal and detection timing signal components contained in the one polarity pulse voltage. The second integrating circuit 9 2 The first integrating circuit 9 1 The drive timing signal and the detection timing signal component included in the pulse voltage of one polarity are removed.
[0040]
First low-pass filter 10 1 Has a cutoff frequency of about 20 Hz and the first integrating circuit 9 1 The commercial power supply frequency component contained in the output is removed. Incidentally, since the heart rate of the person to be measured is about 1 to 2 Hz, the first low-pass filter 10 1 The first low-pass filter 10 is not removed by 1 As shown in the signal waveform f at the sixth stage in FIG. 4, a signal including the respiration and heartbeat of the subject is obtained. The second low-pass filter 10 2 The first low-pass filter 10 1 And the same function as the second low-pass filter 10. 2 In the output, a signal including the respiration and heartbeat of the measurement subject as shown in the signal waveform f in the sixth stage of FIG. 4 is obtained. The signal waveform f is shown with a reduced time axis (horizontal axis) than the other signal waveforms a to e.
[0041]
The selection circuit 14 includes the first low-pass filter 10 1 Output signal and the second low-pass filter 10 2 A good signal is selected from the output signals, and the obtained signal is used as a biological signal.
[0042]
Next, FIGS. 5 (a), (b), and (c) are characteristic diagrams showing an example of a specific waveform of the biological signal detected by the biological signal detection apparatus of the present embodiment, where (a) is a selection. A total signal waveform including respiration and heartbeat output from the circuit 14, (b) a respiration signal waveform obtained by extracting a respiration signal from the total signal waveform, and (c) a heartbeat signal waveform obtained by extracting a heartbeat signal from the total signal waveform. is there.
[0043]
In this case, the total signal waveform output from the selection circuit 14 is obtained by superimposing the respiratory signal and the heartbeat signal as shown in FIG.
[0044]
Further, by adding the total signal waveform to the low-pass filter and removing the heartbeat signal, it is possible to extract only the respiration signal as shown in FIG.
[0045]
Furthermore, by adding the total signal waveform to the high-pass filter and removing the respiratory signal, only the heartbeat signal as shown in FIG.
[0046]
As described above, according to the biological signal detection apparatus of the present embodiment, the person to be measured lies down and only the head is placed on the cushion part 1, so that the minute movement (biological signal) based on the person's breathing, heartbeat, etc. Can be detected in a natural state without being strained by the person being measured, and since the device is a pillow-like device, the device becomes large-scale and the manufacturing cost increases. There is no need to secure a separate place for installing the device, and it is no longer necessary to go to the place where the measurement bed is located when the measurement subject detects a biological signal, The detection of vital signs is not disabled by the position of the person being measured, and it is not necessary to attach electrodes to the body of the person to be measured. Can Nor to apply the psychological burden on the person to be measured at the time of detection of the body signal. The first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 Since the fixed plate 5 is supported by the rigid fixed plate 5 and the fixed plate 5 is not easily deformed even when the head is placed on the cushion portion 1, the change in the magnetic field due to the deformation of the high permeability member 2 is accurate. Can be detected well.
[0047]
In the above embodiment, the spacer member 3 has three holes 3. 1 Thru 3 Three With two holes 3 at both ends in it 1 3 Three Inside the first magnetic sensor 4 1 And the second magnetic sensor 4 2 However, the configuration of the spacer member 3 and the arrangement state of each magnetic sensor in the present invention are not limited to such an example, and in order to make the high permeability member 2 more flexible. The spacer member 3 may be provided with four or more holes, or may be provided with two or one hole. Further, three or more magnetic sensors may be provided. It may be arranged.
[0048]
For example, as shown in FIG. 6, the spacer member 3 has three rows of two holes, three holes, and two holes 3 in total. 1 Thru 3 Three 3 7 Thru 3 Ten And provide those holes 3 1 Thru 3 Three 3 7 Thru 3 Ten 3 holes 3 in the middle row of 1 Thru 3 Three 1st magnetic sensor 4 respectively 1 The third magnetic sensor 4 Three Second magnetic sensor 4 2 Each magnetic sensor 4 1 4 2 4 Three From 6 each 1 , 6 2 , 6 Three May be derived. In addition, each magnetic sensor 4 1 4 2 4 Three Are not necessarily arranged in a line. For example, the holes 3 are spaced apart in both the longitudinal direction and the short direction of the cushion portion 1. 8 3 9 Magnetic sensors may be arranged only at the two locations.
[0049]
In addition, in the said Example, although the sheet-like high magnetic permeability member 2, the spacer member 3, and the fixing plate 5 were joined and demonstrated, the example which integrated these substantially was demonstrated, but in this invention These integrated structures are not limited to the above-described example, and the sheet-like high magnetic permeability member 2, the spacer member 3, and the fixing plate 5 are accommodated in the bag-like portion and substantially integrated. Good.
[0050]
Further, although not shown, the first embodiment includes the integrated high permeability member 2, the spacer member 3, the magnetic sensor, and the cushion portion 1 placed on the fixed plate 5. It is stored in a bag-like item such as a pillow cover.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, microtremors (biological signals) obtained by breathing or heartbeat of a subject can be measured only by the subject to lie with the head placed on a horizontally long cushion portion. It can be easily detected without placing a psychological burden on the measurer, and the device is made of a pillow and can be easily transported, resulting in a large-scale device. There is no need to increase the manufacturing cost, or to separately secure a place for installing the device, and when the person to be measured detects a biological signal, he / she goes to the place where the measurement bed is located. Thus, there is an effect that the detection of the biological signal is not disabled by the position where the person to be measured lies.
[0052]
In addition, since the magnetic sensor is disposed in the two holes that are spaced apart in the longitudinal direction of the cushion portion, a biological signal can be detected regardless of the position of the head.
[0053]
Furthermore, since a gap is provided between the high permeability member and the magnetic sensor, the high permeability member can be greatly deformed, the change in the magnetic field due to the fine movement of the measurement subject increases, and a large biological signal is generated. can get.
[0054]
In addition, since the magnetic sensor is supported by a hard fixed plate, the magnetic sensor can be firmly supported, the change in the magnetic field due to the deformation of the high permeability member can be detected more accurately, and the biological signal is measured. Accuracy is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a biological signal detection apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an example of a deformed state of a sheet-like high permeability member when the head of a person to be measured is placed on a cushion portion in the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a block configuration diagram illustrating an example of a processing circuit that performs analog processing on fine movement obtained by a first magnetic sensor and a second magnetic sensor.
4 is a signal waveform diagram schematically showing signal states of respective parts in the processing circuit shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of a specific waveform of a biological signal detected by the biological signal detection apparatus of the present embodiment.
FIG. 6 is a configuration diagram showing another example of the arrangement state of the holes of the spacer member and the arrangement state of the magnetic sensor.
[Explanation of symbols]
1 Cushion part
2 Sheet-like high permeability member
3 Spacer member
3 1 3 2 3 Three 3 7 3 8 3 9 3 Ten Hole
3 Four 3 Five 3 6 Wiring through groove
4 1 1st magnetic sensor
4 2 Second magnetic sensor
4 Three Third magnetic sensor
5 fixed plate
6 1 , 6 2 , 6 Three wiring
7 1 First amplifier circuit
7 2 Second amplifier circuit
8 1 First detection circuit
8 2 Second detector circuit
9 1 First integration circuit
9 2 Second integration circuit
10 1 First low-pass filter
10 2 Second low-pass filter
11 Resistance distribution circuit
12 FGS drive circuit
13 Clock generation circuit
14 Selection circuit

Claims (6)

静磁場中に配置され、被測定者の頭部を載置可能な枕状のもので、前記被測定者の頭部が載置されるクッション部と、前記クッション部の下側に配置されたシート状の変形可能な高透磁率部材と、前記高透磁率部材の下側に配置され、前記高透磁率部材の変形を補助する複数の孔を設けたスペーサ部材と、前記スペーサ部材の少なくとも1つの孔内に配置され、前記被測定者の微動を前記高透磁率部材の変形によって検出する磁気センサーとからなっていることを特徴とする生体信号検出装置。A pillow that is placed in a static magnetic field and on which the head of the person to be measured can be placed. The cushion part on which the head of the person to be measured is placed, and the cushion part. A sheet-like deformable high magnetic permeability member, a spacer member disposed below the high magnetic permeability member and provided with a plurality of holes for assisting deformation of the high magnetic permeability member; and at least one of the spacer members A biological signal detection apparatus comprising: a magnetic sensor disposed in one hole and detecting fine movement of the measurement subject by deformation of the high permeability member. 前記クッション部は、横長のものであり、前記磁気センサーは、前記スペーサ部材の複数の孔の前記クッション部の長手方向に離間して配置された少なくとも2つの孔内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の生体信号検出装置。The cushion portion is horizontally long, and the magnetic sensor is disposed in at least two holes spaced apart in the longitudinal direction of the cushion portion of the plurality of holes of the spacer member. The biological signal detection device according to claim 1. 前記高透磁率部材と前記磁気センサーとは、被測定者の頭部が前記クッション部に載置されないときに小ギャップを隔てて配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の生体信号検出装置。The said high-permeability member and the said magnetic sensor are arrange | positioned through the small gap when the to-be-measured person's head is not mounted in the said cushion part, The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Biological signal detection device. 前記磁気センサーは、前記スペーサ部材の下側に配置され、前記スペーサ部材よりも硬質の非磁性材料の固定板に支持されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の生体信号検出装置。The biological signal detection device according to claim 1, wherein the magnetic sensor is disposed on a lower side of the spacer member and supported by a fixing plate made of a nonmagnetic material harder than the spacer member. . 前記高透磁率部材と前記スペーサ部材と前記磁気センサーは、一体化接合されていることを特徴とする請求項1乃至3に記載の生体信号検出装置。The biological signal detection device according to claim 1, wherein the high permeability member, the spacer member, and the magnetic sensor are integrally joined. 前記固定板は、前記高透磁率部材と前記スペーサ部材と前記磁気センサーとともに一体化接合されていることを特徴とする請求項4に記載の生体信号検出装置。The biological signal detection device according to claim 4, wherein the fixing plate is integrally joined together with the high permeability member, the spacer member, and the magnetic sensor.
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