JP4668712B2 - 体動検出ベルト - Google Patents

Description

本発明は生体に取り付けて体動を検出する体動検出ベルトに関する。

従来、例えば呼吸による体動（呼吸努力ともいう）を検出するため、体動検出ベルトが用いられている（非特許文献１）。図１は、従来の体動検出ベルトの外観例を示す斜視図である。体動検出ベルト１０は、ベルト本体１３と、ベルトの両端に設けられた一組のバックル１１及び１２とから形成される。ベルト本体１３は導電部１３ａと、長さ調節部１３ｂとに分けられる。導電部１３ａは、伸縮性のある導電体１７、例えば導電ゴムを絶縁体の間に挟み込んだ構成を有し、その両端部には内部の導電体１７と導通するホック状の電極１４、１５が設けられる。一方、長さ調節部１３ｂには導電体１７は配置されず、バックル１１のベルト折り返し部１１ａを用いた、長さ調節に用いられる。

このような体動検出ベルトは、例えば患者の胸部を一周するように巻き付け、バックル１１と１２とを嵌合させたのち、長さ調節部１３ｂを用いて軽く胸部を圧する程度の張力となるように装着する。

図２は、図１の体動検出ベルト１０の装着状態を示す斜視図である。
このような状態で、電極１４、１５に、検出用リード線２０の電極２１、２２を取り付ける。検出用リード線２０は、電極１４、１５に嵌合する形状を有する電極２１、２２と、体動検出装置（図示せず）に接続するためのコネクタ２３と、電極２１、２２とコネクタを接続するリード２４とから構成される。

体動検出ベルトを装着した状態で患者が呼吸をすると、装着部位の周長（ここでは胸囲）の変化に応じて導電ゴム１７に加わる張力が変化する。この張力の変化が電極１４、１５間の電気抵抗の変化として検出され、それにより呼吸による体動、ひいては呼吸の有無を検出することができる。

Quantum(TM) Respiratory Effort Sensor User's Guide、[online]、Pro-Tech Services, Inc., 2003.[retrieved on 2005-07-05], Retrieved from the Internet:<URL:http://www.pro-tech.com/Downloads/User Guides/Pdf/OM1575.pdf>

異なる体型の患者に対応するため、従来の体動検出ベルトは長さ調節部１３ｂを設けている。図２よりも胸囲が大きい患者に装着した状態を図３に示す。

図３に示すように、体型の大きな患者に装着する場合、長さ調節部１３ｂを引き出して対応することになるが、その結果電極１４、１５の間の距離ｄ’が、図２における距離ｄよりも大きくなる。

このように、従来の体動検出ベルトでは、長さ調節に応じて（装着時の有効長さに応じて）電極間距離ｄが変化する。そのため、検出用リード線２０のリード２４を、最も長いｄに対応できるよう、長めに構成する必要があった。しかし、体型の小さな（電極間距離ｄが小さくなる）患者に対してはリード２４が余ってしまい、例えば寝返りなどの際に絡まってしまったり、場合によっては電極１４、１５から電極２１、２２が外れてしまったりする問題があった。

また、リード２４の絡まりを防止するため、リード２４をテープで体表面に固定すると、装着感が悪くなる上、汗によりテープが剥がれやすいという問題があった。体型に合わせて複数種のリード線を用意することも考えられるが、管理上の手間がかかる上、コスト面でも不利なことから、現実的ではない。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、様々な体型の患者に対して共通に装着可能であり、かつ装着時の長さ変化に対する電極間距離の変化を抑制することが可能な体動検出ベルトを提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は、生体の所定部位に巻き付けて装着し、所定部位の体動を検出するための体動検出ベルトであって、帯状のベルト本体と、当ベルト本体の両端部に設けられ、着脱可能に嵌合する一対の接続手段と、ベルト本体に内蔵され、ベルト本体の長さ方向における張力の変化により電気的性質が変化する電気機械変換体と、電気機械変換体の両端部に設けられる一対の電極とを有し、電気機械変換体が、その一端からベルト本体の長さ方向に所定長さ延びた後、ベルト本体内で方向転換して一端側に戻ってくる形状を有し、電気機械変換体の他端が一端の近傍に位置することを特徴とする体動検出ベルトに存する。

本発明によれば、ベルト本体に内蔵され、ベルト本体の長さ方向における張力の変化に応じて電気的性質の変化する電気機械変換体の形状を、一端からベルト本体の長さ方向に所定長さ延びた後、ベルト本体内で方向転換して一端側に戻ってくる形状とした。そのため、装着時の長さ変化による電極間の距離変化を大幅に低減することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る体動検出ベルトの構成例を示す斜視図である。図１と同様の構成には同じ参照数字を付した。図１と図４との比較から明らかなように、外観上の相違は電極１４、１５の配置である。本実施形態の体動検出ベルト１００では、検出用リード取り付け用の電極１４、１５が、バックル１２側の端部近傍に配置されている。

また、バックル１２はベルト本体１３の一端に固定され、バックル１１は長さ調節を可能とするためベルト本体の他端に移動可能に取り付けられている。

図５（ａ）は、本実施形態の体動検出ベルト１００の透視図である。図５（ａ）に示すように、本実施形態の体動検出ベルト１００では、導電部１３ａに内蔵される可撓性で薄い電気機械変換体１８が、その一端からベルトの長さ方向に所定長延びた後、ベルト内部で方向転換して一端側に戻ってくる形状を有することを特徴とする。そして、電気機械変換体１８の他端が、一端近傍に位置する。また、本実施形態では、電極１４、１５、すなわち電気機械変換体１８の両端部が、導電部１３ａとバックル１２とが接続される端部近傍に配置される。電極１４、１５をバックル１２とベルト本体１３との接続部分近傍に配置することで、電極１４、１５が設けられた部分の伸縮量を少なくすることができ、電極１４、１５と電気機械変換体１８との接続部分の耐久性を向上させることができる。

なお、電気機械変換体１８は、ベルトの装着時の形状に沿って変形可能で、かつベルトの長さ方向に対する張力に応じて電気的性質が変化する任意の物質により形成することが可能であるが、以下の説明においては導電ゴムを代表とする伸縮性導電体を用いるものとして説明する。

このような形状の伸縮性導電体１８を用いることにより、長さ調節部１３ｂの長さ、すなわち、装着時のベルト１００の長さに対する電極１４、１５の間隔の依存性を十分抑制することが可能になる。特に、図４に示すように、電極１４、１５がベルトの幅方向に並行な直線上に配置可能な形状とした場合には、電極１４、１５間の距離を理論上一定とすることができる。

このような構成の体動検出ベルト１００は、１本の帯状の伸縮性絶縁体を用いて容易に作成することが可能である。本実施形態の体動検出ベルト１００の側面図である図６をさらに参照しながら説明すると、まず、帯状の伸縮性絶縁体（例えば織りゴム）１６の一端をバックル１２に通して折り返し、もう一方の端部と揃える。そして、図５（ａ）に示す位置に、伸縮性導電体１８を挟み込む。

次いで、伸縮性導電体１８の両端部と、伸縮性絶縁体１６とを電極１４、１５によってカシメる。図５（ｂ）は、電極１５の取り付け部分の構成を示す断面図である。そして、上側の伸縮性絶縁体１６ａと、下側の伸縮性絶縁体１６ｂとを例えば縫製により一体化する。この際、伸縮性絶縁体１６の縁部のみならず、長さ調節部１３ｂと導電部１３ａとの境１９も固定する。さらに、伸縮性導電体１８がベルト内部で接触しないよう、伸縮性導電体１８の間ｉも固定することが好ましい。その後、ベルト端部をもう一方のバックル１１に通して完成である。こちらの端部は長さ調節を可能とするためバックル１１には固定されず、ベルト折り返し部１１ａを利用して長さ調節部１３ｂの途中を固定する。

図７は、本実施形態の体動検出ベルト１００の装着状態の様子を示す斜視図であり、図７（ａ）が有効長の短い場合、図７（ｂ）が有効長の長い場合をそれぞれ示している。このように、本実施形態の体動検出ベルトにおいても、互いに着脱可能に嵌合する一対のバックル１１、１２を接続させることにより装着を行う。

図７から明らかなように、本実施形態の体動検出ベルト１００では、短く装着しても、長く装着しても、電極１４、１５間の距離は一定である。そのため、検出用リード２０のリード２４の長さに余裕を持たせる必要がない。また、検出用リード２０は、従来と同様の構成のものを使用可能であり、新たな費用負担を生じない。

また、電極１４、１５がバックルを間に挟まないため、電極間距離が短くでき、リード２４を十分短くできるので、リード２４の絡まりを一層防止することができる。また、リード２４が短いことにより、患者がリード２４の絡まりや固定に伴う煩わしさから開放されるという利点もある。

なお、図４〜図７では最も単純な形状、即ち略Ｕ字状の伸縮性導電体１８を用いた構成例に関して説明した。しかし、伸縮性導電体がベルトの長さ方向に延びた後、方向転換して戻ってくるような形状を有しさえすれば、他の任意の形状を採用可能である。

図８は、伸縮性導電体１８の他の形状及び電極１４、１５の配置例を示す図である。
例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、伸縮性導電体１８の端部もしくは電極１４、１５の位置がベルトの長さ方向において異なる位置に存在するような形状であってもよいし、図８（ｃ）のように方向転換の回数が１回より多くても良い。なお、伸縮性導電体１８の形状は、伸縮方向（ベルトの長さ方向）に平行な部分が多い方が検出精度の点から好ましいが、図５や図８に示すような直線的な形状に限定されない。

また、電極の、ベルトの長さ方向における間隔Ｌ（図８（ａ））が大きくなるほど、リード２４を長くする必要があり、またベルトの伸縮（装着時の有効長ではない）に応じた電極間の距離が変化する割合が大きくなる。そのため、間隔Ｌは少ない方が好ましいが、０である必要はなく、適宜決定することが可能である。一例として、好ましくは±１５ｃｍ以内、より好ましくは±１０ｃｍ以内、更に好ましくは±５ｃｍ以内とすることができる。

また、一方の電極から伸縮性導電体１８の折り返し位置までの距離Ｍ（図８（ａ））は、長い方が検出精度の点から好ましい。しかし、例えば胸部呼吸を検出する目的で使用する場合には、胸部に対応する部分に存在すれば検出可能であり、必ずしも背中部分にまで伸縮性導電体１８を延ばす必要はない。

以上説明したように、本実施形態によれば、体動により電気抵抗値が変化する導電体を用いて体動検出を行うための体動検出ベルトにおいて、ベルトに内蔵する導電体の形状を、一端からベルトの長さ方向に延びた後、ベルト内で方向を転換し、他端が一端の近傍に戻ってくる形状とした。そのため、導電体の両端近傍に設けた電極間の距離は装着時の長さにかかわらずほぼ一定となり、リードを電極間距離に合わせた固定長とすることが可能となる。

なお、上述の実施形態で説明した体動検出ベルトは、例えば睡眠時無呼吸症候群の検査等に用いられる生体情報取得装置において、胸部呼吸の検出用センサとして好適に用いることが可能である。この場合、体動検出ベルトの電極に接続した検出用リードから得られる電気信号は、努力性呼吸の有無判定等に利用することができる。しかし、本発明の体動検出ベルトは、胸部呼吸に伴う体動の検出に限らず、体動（随意運動、不随意運動を問わない）により周長が変化する部位であれば、胸部に限らず適用可能である。また、検出する体動についても、呼吸に伴う体動に限定されない。例えば、上腕部に装着して脈波を検出する等にも応用可能である。

従来の体動検出ベルトの構成例を示す斜視図である。 図１の体動検出ベルトの装着状態を示す斜視図である。 図１の体動検出ベルトを、図２よりも長くして装着した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る体動検出ベルトの構成例を示す斜視図である。 （ａ）は実施形態の体動検出ベルト１００の透視図、（ｂ）は、電極１５の取り付け部分の構成を示す断面図である。 実施形態の体動検出ベルトの側面図である。 実施形態の体動検出ベルトの装着状態の様子を示す斜視図である。 伸縮性導電体の他の形状及び電極の配置例を示す図である。

Claims (6)

1. 生体の所定部位に巻き付けて装着し、前記所定部位の体動を検出するための体動検出ベルトであって、
   帯状のベルト本体と、
   当該ベルト本体の両端部に設けられ、着脱可能に嵌合する一対の接続手段と、
   前記ベルト本体に内蔵され、前記ベルト本体の長さ方向における張力の変化により電気的性質が変化する電気機械変換体と、
   前記電気機械変換体の両端部に設けられる一対の電極とを有し、
   前記電気機械変換体が、その一端から前記ベルト本体の長さ方向に所定長さ延びた後、前記ベルト本体内で方向転換して前記一端側に戻ってくる形状を有し、前記電気機械変換体の他端が前記一端の近傍に位置することを特徴とする体動検出ベルト。
2. 前記一対の電極が、前記ベルト本体の幅方向に略平行な位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の体動検出ベルト。
3. 前記接続手段の一方が前記ベルト本体の一端に固定され、前記接続手段の他方は前記ベルト本体の他端近傍に移動可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の体動検出ベルト。
4. 前記電気機械変換体の両端部が、前記接続手段の一方の近傍に位置するように配置されることを特徴とする請求項３記載の体動検出ベルト。
5. 前記ベルト本体の少なくとも前記電気機械変換体が内蔵される部分が伸縮性を有する絶縁体材料から構成され、前記電気機械変換体が伸縮性を有する導電体材料から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の体動検出ベルト。
6. 請求項１乃至請求項５記載のいずれか１項に記載の体動検出ベルトを、胸部呼吸検出センサとして用いることを特徴とする生体情報取得装置。

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