JP5487385B2 - 生体信号検出装置 - Google Patents
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Description
磁気センサを用いて生体信号を検出する装置としては、特許文献1に示されるSQUID磁束計、或いは電気的に生体信号を検出する装置としては特許文献2に示される導電シートとLC発振回路による検出装置、特許文献3に示される圧力検出方式、または従来型の心電計などがある。
本発明はこのような知見に基づいて為されたものであって、この方法を採用することで、被測定者にストレスや不快感を与えず、生体信号を日常的に検出可能な生体信号検出装置を提供することを目的とする。
また、前記目的を達成するための請求項2に係る発明によれば、生体信号を電磁気的に検出する生体信号検出装置において、生体に交流磁界を印加する印加部と、前記印加部から前記生体に対し印加された交流磁界によって生体内に誘導された電流による磁界に対応した信号を出力可能となるように構成されている磁気センサを備え、前記印加部は、局所的な渦電流を作るように生体に高周波磁界を印加するものであり、前記磁気センサは、該渦電流が作る磁界を検出するものであり、前記交流磁界を印加するための印加部は、前記磁気センサと磁気的に直交するような空間的な配置となることを特徴とする。
このような構成の場合、交流磁界を生体に印加して体内に体液に含まれるイオンによる全体的あるいは局所的な流れを誘導し、前記イオンの全体的あるいは局所的な流れが作る磁界を検出可能な磁気センサを備えているため、前記体液に含まれるイオンの変動に関係した信号が得られ、SQUID磁束計を用いるような生体磁気センシング装置に比べて、特別な磁気シールド装置を必要しないこと、或いは、心電計等に比べると、電極が不用で小型化が可能なため、被測定者にストレスや不快感を与えず、しかも汗などの影響を受けにくい等の効果がある。
この場合、交流磁界により生体に誘導される電流は、前記電流が作る磁界を、体外から磁気センサを用いて感度良く検出が可能となるように、体表面近傍に誘導される。
また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の生体信号検出装置において、心電図に同期する心電磁界を検出することを特徴とする。
このようにすれば、本発明の生体信号検出装置により心電に対応した磁界変化を検出することができる。
このように交流磁界印加部分と磁気センサを磁気的に直交する空間的な配置とすることにより、磁気センサでは前記交流印加磁界の影響を受けず、前記交流印加磁界により生体内に誘導された電流による磁界のみを検出することができる。
磁性線にパルス電流を流す素子を用いて前記交流磁界発生部分と磁気を検知する部分を一体化し、磁気信号の検出部として前記磁性線に巻回した検出コイルを用いる場合、交流磁界による渦電流効果を利用して生体を伝播するイオンを生体表面に誘導し、前記生体表面のイオンの全体的な流れが作る磁界を検出することができる。
それにより、生体信号検出装置を携帯型装置内部や輸送物内部に設置し、携帯端末の携帯者や乗員の生体信号を日常的に計測することができる。
また、請求項2の発明に係る生体信号検出装置によれば、SQUID磁束計を用いるような生体磁気センシング装置に比べて、特別な磁気シールド装置を必要しないこと、或いは、心電計等に比べると、電極が不用で小型化が可能なため、被測定者にストレスや不快感を与えず、しかも汗などの影響を受けにくい等の効果がある。また、前記交流磁界の印加部は磁気センサと磁気的に直交するような空間的な配置となっているので、このように交流磁界印加部分と磁気センサを磁気的に直交する空間的な配置とすることにより、磁気センサでは前記交流印加磁界の影響を受けず、前記交流印加磁界により生体内に誘導された電流による磁界のみを検出することができる。
また、車両等の輸送物を運転する運転手の生体情報を入手できるので、運転手の生体情報から急性心筋梗塞、不整脈、眠気などの体調の変化や、あるいは生活習慣病やうつ病、および痴呆症に関する知見が得られるので、例えば適切な警告を運転手に対し伝える構成を採用することにより、輸送の安全が図られ、輸送の安全に寄与するという効果を奏する。
生体信号検出装置は、生体に高周波磁界を印加する印加部を備えている。生体信号検出装置は、印加部から生体に対し印加された高周波磁界によって生体表面近傍に誘導された電流による磁界に対応した信号を出力可能となるように構成されている磁気センサを備えている。
高周波磁界印加部分と磁気検出部分は磁気的に直交するような空間的な配置が望ましい。また、磁気センサは、パルス電流を通電する磁性線に巻回した検出コイルを有し、磁性線を生体表面に近接して水平に設置するのが望ましく、また、前記磁気センサは生体周辺に複数箇所に設置されるのが望ましい。上記生体信号検出装置は、携帯型装置の携帯者、または、輸送物に搭乗する乗員の生体信号を検出できるように、携帯型装置または輸送物に設置されているのが望ましい。
次に、発明を実施するための実施例につき、図面を参照しつつ説明する。
図1は、生体信号検出装置の一例として、心電計測装置10の構成を示す図である。図1に示すように、生体に印加する高周波磁界発生部分と磁界検知部分を一体化させた磁気ヘッド12を体の水平方向に胸部付近で体表面に近接させ、磁気センサ出力を帯域幅0.2Hzから200Hzのバンドパスフィルタおよび60Hzのノッチフィルタに通して、環境のノイズの影響を減じた信号波形をディジタルオシロスコープに記録した。被験者は椅子に座った状態で、実験室に特別な磁気シールドは施さなかった。
センサ回路14は、発信器42から出力されるクロック信号に基づいて上記アモルファス磁性金属線40aにパルス電流を付与するアンプ44と、アモルファス磁性金属線40aに巻回されているピックアップコイル40bに誘導される電圧信号を発振回路に同期して保持するサンプルホールド回路48とサンプルホールド回路48から出力される前記電圧信号と基準電圧を比較し出力する差動増幅器52を備えている。以上、前記磁気ヘッドと前記センサ回路により、前記磁気検知部分の磁界によるインピーダンスの変化を直流電圧に変換して出力するMI磁気センサを構成している。上記アモルファス磁性金属線40aはたとえば520℃で2秒アニールを施した1cm長のFeCoSiBアモルファスワイヤであり、ピックアップコイル40bはたとえば巻き数が600ターンのソレノイドである。
μo 真空中の透磁率
r センサの位置ベクトル
r’ 電流源の位置ベクトル
B(r) 位置 r における磁束密度
Qi(r’) 点 r’に存在するダイポールの電流モーメント
実施例1においては、生体に高周波磁界を印加する渦電流効果を利用して体液中のイオンの全体的な流れを生体表面近傍に誘導し、細胞活動電位の方向のイオンの全体的な流れが作る磁界を高感度に検出し、前記局所的な渦電流による磁界は検知しないことを理想としたが、実施例2は、次のような構成にする。
40a アモルファス磁性金属線 40b ピックアップコイル
Claims (8)
- 生体信号を電磁気的に検出する生体信号検出装置において、
生体に交流磁界を印加する印加部と、
前記印加部から前記生体に対し印加された交流磁界によって生体内に誘導された電流による磁界に対応した信号を出力可能となるように構成されている磁気センサを備え、
前記印加部は、局所的な渦電流を作るように生体に高周波磁界を印加するものであり、
前記磁気センサは、該渦電流が作る磁界を検出するものであり、
前記磁気センサは、前記渦電流が作る磁界の時間的な変化により誘起される電圧の振幅を同期整流するセンサ回路により、渦電流が作る磁界に比例した直流電圧を出力する渦電流磁気センサを含んで構成すること、
を特徴とする生体信号検出装置。 - 生体信号を電磁気的に検出する生体信号検出装置において、
生体に交流磁界を印加する印加部と、
前記印加部から前記生体に対し印加された交流磁界によって生体内に誘導された電流による磁界に対応した信号を出力可能となるように構成されている磁気センサを備え、
前記印加部は、局所的な渦電流を作るように生体に高周波磁界を印加するものであり、
前記磁気センサは、該渦電流が作る磁界を検出するものであり、
前記交流磁界を印加するための印加部は、前記磁気センサと磁気的に直交するような空間的な配置となることを特徴とする生体信号検出装置。 - 請求項1または2に記載された生体信号検出装置において、
前記交流磁界によって体内に誘導される電流が生体表面近傍に誘導されることを特徴とする生体信号検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つに記載された生体信号検出装置において、
心電図に同期する心電磁界を検出することを特徴とする生体信号検出装置。 - 請求項1に記載された生体信号検出装置において、
前記交流磁界を印加するための印加部は、前記磁気センサと磁気的に直交するような空間的な配置となることを特徴とする生体信号検出装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一つに記載された生体信号検出装置において、
前記磁気センサは、パルス電流を通電する磁性線を巻回した検出コイルを有し、磁性線を生体表面に近接して水平に設置することを特徴とする生体信号検出装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一つに記載された生体信号検出装置において、
前記磁気センサを生体周辺の複数箇所に設置したことを特徴とする生体信号検出装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一つに記載の生体信号検出装置が、携帯型装置の携帯者、または、輸送物に搭乗する乗員の生体信号を検出できるように、携帯型装置または輸送物に設置されていることを特徴とする生体信号検出装置。
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