JPH0244533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、生体に取付けられた発磁体の変位に
より、生体の心機能情報を検出する心機図センサ
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、発磁体たる永久磁石を検出対象に固定し
て、それに対して所定間隔を保つて設置した検出
部によつてその磁気的変位を検出することによつ
て位置を検出する変位センサが提案されており、
特に人体等の生体の動きを検出するのに好適とさ
れている。

しかしながら、検出対象たる生体等に固定した
永久磁石に対して検出部を浮かした状態、即ち、
絶対空間に設置することが好ましいが、完全に生
体と離れた状態で検出部を設置すると生体が不用
意な動きをした場合には永久磁石との対応がとれ
なくなり、検出精度を悪化させるという問題があ
り、発磁体や検出部の位置決めや取付けが困難と
なり実用的価値が低かつた。

また、従来の変位センサは外乱磁界、例えば電
子・電子機器等より生ずる磁気あるいは地磁気の
影響を非常に受け易く、その対象として、磁気シ
ールドルームなどの設備を必要としている。

さらに、変位センサは、永久磁石を人体に固定
することにより、人体の生体情報、特に心臓の機
能情報を収集するのに用いられるが、検出部の構
造上、比較的大型となるため、人体に装置した場
合に人体の自由を奪い易いという問題を生じてい
る。近年、人体の生活時（活動時）における心機
能情報の収集の要請があるが、従来の変位センサ
は上記理由によりこの要請に到底応え得るもので
はない。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであ
り、その目的とするところは、外乱磁界の影響が
小さく、しかも小型なる心機図センサを提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

発磁体の変位より、生体の心機能情報を検出す
る心機図センサにおいて、発磁体と、この発磁体
を中心にして、磁心にコイルを巻装して成るイン
ダクタを放射状に複数個配置し、これらのインダ
クタを１個おきに直列に接続して第１のインダク
タ群と第２のインダクタ群を構成し、各インダク
タ群のインダクタンス値を等しくした検出部とを
有することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

第１図ａは本発明の一実施例たる心機図センサ
の平面図であり、第１図ｂは同図ａのA′−Ａ断
面図である。

この心機図センサ１０は、検出対象たる生体の
表面に固定される発磁体（永久磁石）Ｍ、ホルダ
１１、このホルダ１１上に設けられた検出部１２
とを有して成る。

前記発磁体Ｍは５mm径の円柱状をなしており、
生体の表面とは両面テープなどによつて接着され
る。

前記ホルダ１１は第１、第２、第３の絶縁部材
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（いずれも1.6mm厚）を積
層して成る。第１の絶縁部材１１ａの中央部には
10mm径の円形状の孔１４が穿設され、この孔１４
内に前記発磁体Ｍが遊挿されるように成つてい
る。また、第２の絶縁部材１１ｂの中央部には前
記孔１４と同心状に20mm径の孔１３が穿設され、
この絶縁部材１１ｂ上に前記検出部１２が設けら
れている。

この検出部１２は、磁心例えば７mm長のアモル
フアスワイヤAF（組成Co₆₈Fe₄Si₁₃B₁₅原子％、
110μｍ径）にコイルを巻装して成るインダクタ
L₁〜L₂₄を放射状に配置して成る。そして各コイ
ルは第２図にその結線図を示すように、インダク
タ１個置きに直列接続されており、インダクタ
L₁，L₂，L₂₃，L₂₄のコイル端からリード線２１，
２２，２３が引き出される。尚、このような接続
により、２系統のインダクタ群が形成されるた
め、インダクタL₁，L₃，L₅，…，L₂₃を第１のイ
ンダクタ群２４と、また、インダクタL₂，L₄，
L₆，…，L₂₄を第２のインダクタ群２５と総称す
る。

第１、第２のインダクタ群２４，２５より引き
出されたリード線２１，２２，２３は後述する処
理回路に接続される。処理回路としては、種々の
回路構成が考えられるが、ここでは第３図３０で
示すように、マルチバイブレータ回路とアクテイ
ブフイルタとを組合せたものを適用する。

第３図において２４，２５は第１、第２のイン
ダクタ群であり、この第１、第２のインダクタ群
２４，２５より引き出されたリード線２１，２２
は、それぞれトランジスタTr₁，Tr₂及び信号線
３１，３３を介してアクテイブフイルタACFの
入力端に接続されている。各トランジスタTr₁，
Tr₂のベースには各信号線３１，３３に接続され
た転流回路（コンデンサC_B、抵抗R_Bからなる）
の出力がクロスされて印加されるようになつてい
る。また信号線３１，３３間には負荷抵抗R_L，
R_Lが直列接続され、これと並列に可変抵抗VRが
接続され、この抵抗VRと前記抵抗R_L，R_Lの接続
点は共通接地されている。尚、前記リード線２２
には電源電圧Ｅ（正極側）が印加され、アクテイ
ブフイルタACFから出力Eoutが取り出せること
となる。即ち、この回路は第１、第２のインダク
タ群２４，２５を用いたマルチバイブレータブリ
ツジとして構成されている。

また、前記アクテイブフイルタACFはフイル
タ特性の選択が可能で、例えば50Hz以上をカツ
ト、20Hz以上をカツト、20Hz以下をカツト、
DC〜20Hz帯域と20Hz〜50Hz帯域の双方を通過
等の各種モードが選択できる。

次に、上記構成による心機図センサの試験結果
について説明する。

第４図は、心機図センサ１０のインダクタL₁
〜L₂₄配列面に対して垂直にDC磁界を印加した場
合の出力（処理回路３０の出力）Eoutプロツト
したものである。同図より明らかなように、±
2OeのDC磁界を印加しても出力Eoutに変動は見
られない。

また、第５図は心機図センサ１０を実験室内で
回転させた場合の出力Eoutをプロツトしたもの
である。尚、実験室内には多くの電子機器が配置
されているのにもかかわらず、心機図センサ１０
の周囲に磁気シールドを設けていない。インダク
タL₁〜L₂₄のコイル長は６mm、コイル巻回数は40
回、電源電圧Ｅは2.8Vである。同図より明らか
なように、心機図センサ１０を360゜回転させても
出力Eoutの変動は0.06ｍＶ以下である。発磁体Ｍ
により、各インダクタL₁〜L₂₄の磁心に対して平
行に磁界を印加した場合の出力Eoutは最大±150
ｍＶとなるため、上記0.06ｍＶの変動は0.04％以
下であり、著しく小さい。

次に、この心機図センサ１０を用いて生体情報
を検出した結果について説明する。

第６図は、人体の胸（中央寄り）に発磁体Ｍを
両面テープで接着し、処理回路３０の出力Eout
を基に得られた心音図であり、第７図は肘部動脈
波、第８図は第７図の波形のフイルタリング（高
速フーリエ変換による）結果をそれぞれ示すもの
である。いずれの場合も、外乱磁界の影響を受け
ることなく、信頼性の高い生体情報として医用診
断等に供することができる。

尚、第９図に発磁体Ｍの変位と出力Eoutとの
関係を示すように、電流電源Ｉの値にかかわら
ず、出力Eoutの変化が大きく、しかも直線的に
変化する位置が存在するため、この領域内で使用
するのが好ましい。本実施例においては、インダ
クタL₁〜L₂₄配列面から発磁体Ｍの端面までの距
離を１mm以内として使用している。

このように本実施例にあつては、磁心にコイル
を巻装して成るインダクタL₁〜L₂₄を放射状に配
置すると共に、各インダクタL₁〜L₂₄を１個置き
に直列接続して検出部１２を構成したものである
から、外乱磁界の影響を打ち消し合うことがで
き、磁気シールドルーム等を使用しなくとも信頼
性の高い生体情報（心機能情報）を得ることがで
きる。また、心機図センサ１０の厚みは５mm以下
とすることができ、この厚みであれば人体に容易
に装着でき、しかも人体の自由を奪うことはな
い。従つてこの心機図センサ１０を用いることに
より、人体の活動時における心機能情報を適確に
収集することができる。例えばテレメータ技術を
利用し、出力Eoutを無線で伝達するようにすれ
ば、検査対象たる人体の生活時における心機能情
報を容易に、しかも高精度で得ることができる。

以上本発明の一実施例について説明したが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、
種々の変形実施が可能であるのはいうまでもな
い。

例えば上記実施例では第１、第２のインダクタ
群２４，２５共に、12個のインダクタによつて構
成したものについて説明したが、このインダクタ
の数に限定されるものではなく、最低２個、望ま
しくは４個以上のインダクタを有して第１、第２
のインダクタ群２４，２５をそれぞれ構成して
も、本発明の目的を達成することができる。

また、ホルダ１１における孔１３，１４によつ
て形成される段部等を利用し、アモルフアス円板
等をヨークとして配置すれば、発磁体Ｍより発せ
られる磁力線の磁路を規制することができるた
め、発磁体Ｍの横方向への動きによる影響を抑制
することができるという利点がある。

さらに、インダクタL₁〜L₂₄配列面を介して発
磁体Ｍに対向する発磁体を追加し（対向面同士を
Ｎ極又はＳ極とする）、インダクタL₁〜L₂₄配列面
に対して平行となるように磁束を修整すれば、よ
り多くの磁束をインダクタL₁〜L₂₄に鎖交させる
ことができ、センサ感度を向上させることができ
る。

尚、インダクタL₁〜L₂₄個々のインダクタ値が
全て等しいか否かはあまり重要ではなく、全体と
して、すなち第１、第２のインダクタンス群２
４，２５双方のインダクタンス値を等しくすれば
よい。また、本発明に係る心機図センサの特徴点
は検出部１２の構成にあり、従つて発磁体Ｍを生
体内に埋め込むなどの変形実施も当然に可能とな
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、外乱磁界
の影響が小さく、しかも小型なる心機図センサを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例たる心機図センサ
の平面図、第１図ｂは同図ａのA′−Ａ断面図、
第２図は本実施例におけるインダクタの結線図、
第３図は第１図ａ，ｂに示す心機図センサの一適
用例を示す回路図、第４図乃至第９図は前記心機
図センサの試験結果を示すものであり、第４図は
DC電界に対する出力Eoutを示す特性図、第５図
はセンサ回転角に対する出力Eoutを示す特性図、
第６図は心音図、第７図は肘部の動脈波形図、第
８図は第７図に示す波形のフイルタリング結果を
示す波形図、第９図は発磁体の変位に対する出力
Eoutを示す特性図である。 １０……心機図センサ、１２……検出部、２４
……第１のインダクタ群、２５……第２のインダ
クタ群、AF……磁心、L₁〜L₂₄……インダクタ、
Ｍ……発磁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発磁体の変位より、生体の心機能情報を検出
   する心機図センサにおいて、発磁体と、この発磁
   体を中心にして、磁心にコイルを巻装して成るイ
   ンダクタを放射状に複数個配置し、これらのイン
   ダクタを１個おきに直列に接続して第１のインダ
   クタ群と第２のインダクタ群を構成し、各群のイ
   ンダクタンス値を等しくした検出部とを有するこ
   とを特徴とする心機図センサ。 ２ 前記磁心はアモルフアスワイヤである特許請
   求の範囲第１項に記載の心機図センサ。 ３ 前記インダクタは、前記発磁体のNS極を結
   ぶ軸に直交する面上に配置されたものである特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の心機図セン
   サ。 ４ 前記発磁体は永久磁石である特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれかに記載の心機図セン
   サ。