JPH01284230A - 生体情報測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、心拍数や体温等の生体情報を測定する生体情
報測定装置に関する。

〔従来の技術〕

心拍数や体温等の生体情報は生理状態を把握する上で重
要なパラメータである。例えば病院に入院している患者
へは少くとも１日に３回以上の医師や看護婦による心拍
数と体温の測定が行なわれている。

体温の測定には水銀体温計や電子体温計、さらに最近で
は測定時間を短縮するためにマイクロコンピュータ等に
よる予測演算機能を内臓した予測式体温計等が用いられ
ている。測定時間は水銀体温計や電子体温計を用いた場
合は５〜１０分、予測式体温計を用いた場合でも３０秒
〜１分程度必要である。

また心拍数の測定は医師又は看護婦が患者のけい動脈の
拍動を指で例えば１５秒間触診し、その間の拍動数を１
分間の値、即ち心拍数に換算する方法が一般的である。

又心拍数の測定には例えば指先や、耳朶の血流量の変化
を光学的に検出し１分間の拍動数、即ち心拍数を得る所
謂、光電脈波型心拍計も普及しはじめている。これらの
方法による測定時間は約５秒〜１５秒である。

重症患者や手術直後の患者など特に注意を払うべき患者
に対してはベツドサイドの送信機によってその体温や心
拍情報（この場合は単に心拍数のみでなく心筋の動きを
より詳細に反映する心活動電位、即ち心電図）が常時看
護婦つめ所に送られ監視される。このため患者には体温
を測定するための感温素子と心活動電位を検出するため
の電極が取り付けられ、更にこれらセンサーの信号を主
にＦＭ方式により高周波信号に変換して集中監視所に送
るための多チヤンネル送信機が必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら前述した従来の方法には１つに測定のため
多大の時間を要すること、２つに取扱上・管理上極めて
不便でありかつランニングコストが高い、などの問題が
ある。即ち予測式体温計と光電脈波型心拍計を効果的に
用いた場合でも少くとも３０秒程度の測定時間が必要で
ある。

また、多チヤンネル送信機により連続的に監視する方法
では測定時間の問題は解消されるものの送信機にはこれ
を動作させるための電池が不可欠であり相当の大きさの
送信機は患者にとって行動上大きな制約となる。また医
師・看護婦は患者に装着された送信機の電池がまだ使え
る状態かどうか注意しなげればならない。

本発明の目的は、かかる欠点を克服し、医師・看護婦が
極めて短い時間で（例えば数秒間で）患者の体温と心拍
数を測定することが出来、かつ患者や医師・看護婦に対
し取扱上、管理上の簡便さと低ランニングコストを与え
るシステムを提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は次の様な構成としてい
る。即ち、生体情報を検出する生体情報検出手段と、受
信コイルと、該受信コイルの出力を直流電圧に変換する
直流電圧発生回路と、前記受信コイルに接続される負荷
回路とを有する検出部と、前記受信コイルに誘起電圧を
発生させる送信コイルと、該送信コイルを励磁するキャ
リヤ発生回路と、前記送信コイルの端子電圧の変動を検
出する復調回路と、演算回路とを有する受信部とにより
構成される生体情報測定装置において、前記負荷回路の
インピーダンスが前記生体情報検出手段の出力により変
調されるようにしたことを特徴とする。又複数の生体情
報検出手段により、前記負荷回路のインピーダンスを変
調するようにしたことを特徴とする。

さらに前記複数の情報検出手段が、体温情報検出手段と
心拍情報検出手段であることを特徴とする。

〔作用〕

以上の構成によれば心拍数や体温等の生体情報の測定は
以下の様にして可能である。

°即ち生体に装着された検出部の生体情報検出手段によ
って心拍や体温等の生体情報は電気信号に変換され、受
信コイルに接続された負荷回路に入力されて負荷回路の
インピーダンスを変化させる。

一方、受信部の送信コイルは交流磁界を発生し検出部の
受信コイルに誘起電圧を発生させる。この誘起電圧によ
りて受信コイル、負荷回路間を流れる電流は負荷回路の
インピーダンスによって変化し、かつこの電流と受信コ
イルによって生じる磁界は受信部の送信コイルに新らた
に生じる誘起電圧の大きさを変化させる。

即ち、受信部の送信コイルの端子電圧の変化は、検出部
の受信コイルに接続された負荷回路のインピーダンス変
化に対応する。既に述べた如く負荷回路のインピーダン
スは体温や心拍等の生体情報によって変調されているの
で、受信部の送信コイルの端子電圧の変動から、心拍や
体温等の生体情報を復調することが可能となる。

検出部の直流電圧発生回路は受信コイルに誘起した電圧
を整流・積分し検出部の駆動用電源として供給する。

〔実症例〕

以下本発明の心拍・体温測定における実施例を図面に基
づいて詳述する。第１図は本発明による心拍・体温測定
装置の概念図である。１０は体温・心拍検出部であり、
２０は体温・心拍検出部１０により検出された心拍信号
と体温信号を受信する心拍一体温受信部である。

第２図は心拍・体温検出部１０の外観図であり（ａ）は
側面図であり、（ｂｌは裏面図である。１１は体温を検
出する感温素子であり、１６は心活動電位を検出する２
ケの電極である。心拍慟体温検出部１０は、感温素子１
１と電極１６が患者の前胸部の皮膚と密着するように、
テープ等を用いて固定される。

第３図は心拍・体温測定装置のブロックダイヤグラムで
ある。

第３図に於て１１は感温素子であり温度を抵抗に変換す
る。１２は発振器であり１１の抵抗に比例した周期の体
温信号Ｓｔを発生する。１３は生体に装着された２ケの
電極であり、例えば前胸部に５ｃＩｒＬの間隔で装着さ
れるならば数ｍＶの心筋活動電位を検出する。１４は心
筋活動電位を増巾しパルスに変換する心拍検出回路であ
り、心臓の拍動毎にＨからＬに変化する心拍信号Ｓｐを
発生する。１８はゲート回路であり信号ｓｐがＨの期間
だけ信号Ｓｔを通過させる。１５は負荷回路でありゲー
ト回路１８の出力Ｓｍによって端子ａ、　ｂ間のインピ
ーダンスＺが変化する。

１６は受信コイルであり後述する送信コイル２１によっ
て発生する磁界を受けて誘起電圧を発生する。１７は直
流電圧発生回路であり上記誘起電圧（交流）を直流電圧
に変え心拍・体温検出部１０の駆動用電源として供給す
る。

２１は送信コイルでありキャリヤ発生回路２２が励磁さ
れ交流磁界Ｆを発生する。

２３は検出回路であり整流回路２４と積分回路２５及び
２６により構成され送信コイル２１の両端に生じるキャ
リヤ電圧Ｅｒの変動分を検出する。

即ち整流回路２４はキャリヤ電圧Ｅｒを整流し脈流に変
換し、積分回路２５は前記脈流に含まれるキャリヤ電圧
Ｅｒの基本波成分を除去し電圧Ｅｒの振幅の変動分のみ
を通過させる。積分回路２６は積分回路２５により得ら
れたキャリヤ電圧Ｅｒの振幅の変動分のうちのさらに低
周波の変動分のみを通過させる。２７はマイクロコンピ
ュータ、２８は表示器である。

次に上記構成によりどの様にして体温と心拍の測定がな
されるか説明する。

心拍・体温検出部１０は患者の前胸部等の部位に常時装
着されているので感温素子１１の温度は患者の体温に追
従して変化する。−例として感温素子としてサーミスタ
を使用した場合、患者の体温をＴとするとサーミスタの
抵抗値Ｒ（Ｔ）は次式で表わされる。

但し、Ｒｏ：サーミスタの温度がＴの時の抵抗値 Ｂ：サーミスタの温度係数 ゛発掘器１２はＲ■に比例した周期の信号９ｔを出力す
るので信号Ｓｔの周波数ｆｔは と表わされる。第９図はインバータに、　、Ｋ２とコン
デンサＣ及び感温素子でありサーミスター１により構成
した発掘器１２の一実施例を示す。また第１０図は同実
施例による信号Ｓｔの波形図を示したものである。

次に心拍の検出について述べる。第７図は心拍検出回路
１４の一実施例であり電極１３により検出された心活動
電位ｓｈはアンプＡＩ、コンデンサＣ８、抵抗Ｒ，によ
り高域成分のみ増巾され、ダイオードＤ、　、積分回路
Ｃ，，Ｒ，によって整流・積分され、コンパレータＡ２
によってパルス信号Ｓｐに変換される。第８図に信号ｓ
ｈ及びｓｐの波形を示す。

第３図に於てゲート回路１８はパルス信号Ｓｐがり、す
なわち心拍検出回路１４が心臓の拍動な検出した時に信
号Ｓｔを遮断する。よってゲート回路１８の出力Ｓｍは
第１１図に示す如く心臓の拍動毎に発生する信号Ｓｐに
よって信号Ｓｔが一定期間休止する信号、即ち心拍・体
温重畳信号になる。

第２図に於て信号Ｓｍは負荷回路１５に入力されａ、ｂ
間のインピーダンスＺを変化させる。第４図は負荷回路
１５の一実施例を示す。同図に於てＴｒはＮ型ＭＯＳト
ランジスタでありゲートＧにＨ又はＬの信号を加えると
ａ、ｂ間つインピーダンスはＲから略無限大まで変化す
る。

受信コイル１６と負荷回路１５を流れる電流ｉは負荷回
路１５のａ、ｂ間のインピーダンスＺ、即ち心拍・体温
重畳信号ｓｍに対応して変化する。

心拍・体温受信部２０の送信コイル２１はキャリヤ発生
回路２２により約ＩＭＨｚで励磁され交流磁界Ｆを発生
し、心拍・体温検出部１０の受信コイル１６に誘起電圧
を生じさせる。−例として、送信コイル、受信コイルの
巻き数を数千回、コイル径を５ｃｍとし両者の距離を数
α隔て配置した場合に受信コイルに生じる誘起電圧の大
きさは送信コイルの両端の電圧の約１／３程度である。

前述の如く、心拍・体温検出部１０の受信コイル１６に
発生した誘起電圧は負荷回路１５のインピーダンスに対
応した電流ｉを生じさせ、さらに電流ｉと受信コイル１
６による新らたな磁界は心拍・体温受信部２０の送信コ
イル２１に新らたな誘起電圧を生じさせる。即ち送信コ
イル２１０両端の電圧Ｅｒは、体温・心拍検出部１０の
負荷回路１５のインピーダンス変化に従って心拍・体温
重畳信号Ｓｍにより変化する。この様子を第１２図に示
す。第１２図（ａ）は心拍・体温検出部１０の心拍・体
温重畳信号Ｓｍを、第１２図（ｂｌは心拍・体温受信部
２０の送信コイル２１の両端の電圧Ｅｒを示す。電圧Ｅ
ｒが信号Ｓｍにより振幅変調されており、心拍・体温検
出部１０で検出された心拍争体温重畳信号Ｓｍを数儒は
なれた心拍・体温受信部２０で検出可能であることを示
す。

次に電圧Ｅｒの変動分から心拍・体温重畳信号Ｓｍを再
生し、更に生体の体温り心拍数を算出する方法を述べる
。

心拍・体温受信部２０の送信コイル２１の両端の電圧Ｅ
ｒは整流回路２４及び積分回路２５により振幅変動成分
のみ検出される。第１３図に電圧Ｅｒの変化の様子を示
し、第１３図（ａ）は整流回路２４の出力波形を、第１
３図（ｂ）は積分回路２５の出力波形を示す。積分回路
２６は積分回路２５の出力のうちの心拍信号成分のみを
検出する。即ち前述の如く体温に対応した信号３ｔの周
波数はであり、Ｋを適当に選ぶことによりｆｔを数ＫＦ
ｌｚ〜数十ＫＦｌｚに設定することが出来る。一方、心
拍信号Ｓｐは心臓の拍動と同じ周期であるから、ｓｐの
周波数は略Ｉ　Ｈｚ〜３１（ｚと考えられる。即ち信号
Ｓｐと信号Ｓｔとは十分帯域が離れているので積分回路
により信号Ｓｐのみ検出することが可能となる。第１３
図（Ｃ）に積分回路２６の出力波形を示す。又第６図は
整流回路２４、積分回路２５及び２６の一実施例である
。

上記の如（して再生された心拍信号Ｓｐ及び体温信号Ｓ
ｔはマイクロコンピュータ２７で演算処理される。即ち
信号Ｓｐの周期から１分間の心拍数を算出し、信号Ｓｔ
の周期から生体の体温を算出する。基本的には信号Ｓｐ
、Ｓｔともに一周期の時間が分れば良く、測定・算出に
必要な時間は僅かである。算出された心拍数と体温は表
示器２８にて表示される。

またマイクロコンビエータ２７は算出された体温があら
かじめ定められた範囲を超えた場合は体温警告マークを
表示器２７に表示させ、信号Ｓｐの周期に急激な変動が
生じた場合には不整脈警告マークを表示器２７に表示さ
せる。

以上の如く生体上の心拍・体温検出部１ｏによって検出
された心拍・体温を心拍・体温受信部２０で測定、表示
することが出来る。第３図の１７は心拍・体温検出部１
０を駆動するための直流電圧を供給する直流電圧発生回
路であり、第４図に示す一実施例の如（受信コイル１６
の両端の電圧を直流に変換する整流・積分回路と出力電
圧を安定化するツェナーダイオードＤＺにより構成され
ている。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、心拍・体
温検出部は常時生体に装着されているので感温素子は生
体と熱平衡に達しており体温の変動に正確に追従しうる
ので体温の測定は極めて短い時間で可能である。結果と
して心拍・体温の測定はもっばら心拍の測定に必要な時
間までに圧縮することが出来るという第一の効果がある
。

更に心拍・体温検出部は電池を使用していないのでラン
ニングコストが極めて安く、医師や看護婦が繁雑な管理
を行う８安もない、という第二の効果がある。

更に電池を使用していない心拍・体温検出部はそのまま
廃棄することが可能であり、これは病院等での感染を防
ぐため心拍・体温検出部を患者毎の使い捨て型とする上
で極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

゛第１図は本発明による心拍・体温測定装置の概念図、
第２図（ａＪ、（ｂ）は心拍・体温検出部の上面図及び
正面図、第３図は心拍・体温測定装置のブロックダイヤ
グラム、第４図は直流電圧発生回路の具体的回路図、第
５図は負荷回路の具体的回路図、第６図は検出回路の具
体的回路図、第７図は心拍検出回路の具体的回路図、第
８図は心拍検出回路の入−出力の波形図、第９図は発振
器の具体的回路図、第１０図は発振器の出力波形図、第
１１図は心拍・体温検出部に於ける信号の波形図、第１
２図（ａ）、（ｂ）及び第１３図（ａ）、（ｂｌ、（ｃ
）　ハ心拍・体温受信部に於ける信号の波形図を示す。 １０・・・・・・心拍・体温検出部、 １１・・・・・・感温素子、 １２・・・・・・発振器、 １６・・・・・・電極、 １４・・・・・・心拍検出回路、 １５・・・・・・負荷回路、 １６・・・・・・受信コイル、 １７・・・・・・直流電圧発生回路、 １８・・・・・・ゲート回路、 ２０・・・・・・心拍・体温受信部、 ２１・・・・・・送信コイル、 ２２・・・・・・キャリヤ発生回路、 ２６・・・・・・検出回路、 ２４・・・・・・整流回路、 ２５．２６・・・・・・積分回路、 ２７・・・・・・マイクロコンピュータ、２８・・・・
・・表示器。 ！　１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体情報を検出する生体情報検出手段と、受信コ
   イルと、該受信コイルの出力を直流電圧に変換する直流
   電圧発生回路と、前記受信コイルに接続される負荷回路
   とを有する検出部と、前記受信コイルに誘起電圧を発生
   させる送信コイルと、該送信コイルを励磁するキャリヤ
   発生回路と、前記送信コイルの端子電圧の変動を検出す
   る復調回路と、演算回路とを有する受信部とにより構成
   される生体情報測定装置において、前記負荷回路のイン
   ピーダンスが前記生体情報検出手段の出力により変調さ
   れるようにしたことを特徴とする生体情報測定装置。
2. （２）請求項１記載の生体情報測定装置に於て、複数の
   生体情報検出手段を有し、前記負荷回路のインピーダン
   スを複数の生体情報によって変調するようにしたことを
   特徴とする生体情報測定装置。
3. （３）請求項２記載の生体情報測定装置に於て、複数の
   生体情報検出手段が、体温情報検出手段と心拍情報検出
   手段であることを特徴とする生体情報測定装置。