JPH033288Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、変位する測定対象物に磁石を当接ま
たは固定し、該磁石の変位を、磁性線に巻線した
偶数個のエレメントのインダクタンスの変化に変
換し、これを電気信号として検出する位置センサ
ーに係り、特に心機センサーとして用いるに好適
なものに関する。

（従来の技術） 心筋活動に伴つて発生する胸壁振動あるいは血
管部位振動を検出する心機センサーとして、従来
は半導体圧力検知素子や圧電素子を有するものが
用いられて来た。この従来のものは、頚動脈と股
動脈の部位にセンサーを人手により押し当て、心
筋活動により変化する圧力変化に応じた信号波形
（心機図）の分析、あるいは該心機図と心電図と
の比較検討から、動脈硬化症、各種弁膜症等を診
断していた。しかしこの半導体圧力検知素子や圧
電素子を用いた心機センサーは、皮膚にセンサー
を押し付けることによつて出力信号が変化するた
め、検査に熟練を要する上、検査中人手により皮
膚に押し付けておかねばならず、検査に機器操作
員とセンサー取扱い員の計２人が必要であるとい
う欠点がある。

この欠点を解決しうるものとして、第４図ない
し第７図に示す心機センサーが開発されている。
この心機センサーは、第４図に示すように、頚動
脈等の動脈１に対応した皮膚２の部位に、磁石３
を、これに覆つた粘着薄膜４を皮膚２に接着する
ことにより取付け、センサー本体６を、その外ケ
ース７の底面凹部８内に磁石３が位置するように
セツトするもので、外ケース７内には、非磁性金
属でなるシールドケース９を嵌合し、該シールド
ケース９内に、磁性線１０に巻線１１をした偶数
個のエレメント１２を、第５図に示すように放射
状にかつ周方向に等間隔に（すなわち、中心を挟
んで対向するエレメント１２どうしが点対象位置
にあるように）配列し、樹脂１３によりモールド
したエレメント台１４と、該エレメント１２群の
出力信号を処理する信号処理回路１５を設けた基
板１６とを収容し、信号処理回路１５にリート線
１７を接続して外部に引線している。

第５図に示すように、前記エレメント１２の巻
線１１の接続は、エレメント１２の１つとびに実
線ａと点線ｂに示す線による接続に分かれ、実線
１の接続は、直流電源の一方の極、例えば正極共
通端子１８側が各巻線１１の外側端部につなが
り、負極端子１９側が各巻線１１の内側端部につ
ながるように直列に接続され、点線ｂの接続は、
反対に、正極共通端子１８側が巻線１１の内側端
部につながり、負極端子１９側が巻線１１の外側
端部につながるように直列に接続される。

これらの線ａ，ｂにより結線された２組のエレ
メント１２のインダクタンスの和は、磁石３の位
置によつて相違する。すなわち、第６図に示すよ
うに、線ｂを通して流れる電流によりエレメント
１２に生じる磁束Bφと、磁石３による磁束Mφ
とは相殺しあうが、線ａを通して流れる電流によ
りエレメント１２に生じる磁束Aφに対し、磁石
３による磁束Mφは順方向にバイアスされ、磁性
線１０が飽和し、これによりインダクタンスの差
が生じる。なお、例えば線ｂにつながる巻線１１
の磁性線１０に対する巻き方向を反対とすれば、
線ｂには図示と反対方向に電流を流すことにな
る。

この磁石３の位置によるインダクタンスの差を
検出する回路として、例えば第７図に示すような
回路が用いられる。すなわち、前記線ａに接続さ
れる巻線群１１ａと、線ｂに接続される巻線群１
１ｂの一端は電源端子１８側に共通に接続され、
他端はそれぞれトランジスタ２１，２２のコレク
タに接続され、トランジスタ２１，２２のエミツ
タはそれぞれ抵抗２５，２６を介して電極の他端
（アース）に接続され、かつ一方のトランジスタ
２２，２１のベースを他方のトランジスタ２２，
２１のコレクタにコンデンサと抵抗との並列回路
２４，２３を介して接続することにより、無安定
マルチバイブレータを構成し、トランジスタ２
１，２２のエミツタ電圧の差をハイカツトフイル
タ（積分回路）２７で直流電圧に変換し、その直
流電圧を増幅回路２８で増幅し、出力端子２９よ
り出力電圧を得るものであり、磁石３の位置と出
力端子２９からの出力電圧との関係は第８図のよ
うになる。すなわち、磁石がエレメント１２に近
い程、マルチバイブレータの動作周波数は高く
（例えば、60kHz〜500kHzの範囲で変化するよう
に構成する。）、かつエミツタ電圧も高くなり、磁
石の距離に対して出力電圧が一義的に決まるL1
〜L2の直線領域が磁石３の動作範囲におさまる
ように設計される。また、磁石３とエレメント１
２の位置（動作点）は、第８図のように、感度の
直線領域のほぼ中間点にセツトされる。また、セ
ンサーの応答性は、ハイカツトフイルタ２７の時
定数を変えることによつて変化させることがで
き、測定すべき信号の変化の周波数により、前記
時定数が決定される。

このように放射状に配列したエレメント１２か
らなるセンサーは、外乱磁界が相殺され、磁石３
の着磁むらの影響も相殺されるという長所を有す
るものである。

なお、磁石３の距離とマルチバイブレータの動
作周波数との間にも相関関係があるので、該動作
周波数に対応した信号を距離を示す信号として得
るようにすることも可能であるが、信号処理回路
１５が複雑化するという難点がある。

（考案が解決しようとする問題点） 上述のように、従来の位置センサーは、基板１
６とエレメント台１４とが段重さね構造をとるた
め、背が高くなつてしまうという問題点があり、
また、部品点数が多く、製造工程が多くなるとい
う問題点がある。また、基板１６とエレメント１
２の巻線１１とを接続する線５０は細腺であり切
れやすいという問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記の問題点を解解決するため、磁
性線に巻線をした偶数個のエレメントを板材平面
上に放射状に配置し、前記エレメント群の中央部
にエレメントに対して垂直方向に移動する磁石を
配置し、前記磁石の変位に対する前記エレメント
のインダクタンスの変化を電気信号として検出す
る位置センサーにおいて、基板の磁石対向面側に
前記エレメントを配設し、該基板の反対側の面に
該エレメントの電気処理回路を設けたことを特徴
とする。

（実施例） 以下本考案の一実施例を第１図ないし第３図に
より説明する。第１図において、１６は基板であ
り、該基板１６の片面、すなわち磁石３に対向す
る面には、磁性腺１０に巻線１１を巻いた偶数個
のエレメント１２が、第３図に示すように放射状
に、かつ中心を挟んで対向するものが点対称をな
すように周方向に等間隔に配列されている。基板
１６の反対側の面には、エレメント１２の信号処
理回路１５を設け、信号処理回路１５は例えば横
銅やアルミニウムのような非磁性材からなるシー
ルドケース３１で覆い、信号処理回路１５につな
がるリート線を外部に引き出し、エレメント１
２、基板１６およびシールドケース３１を樹脂に
よつてモールドすることにより外被体３２を形成
し、これによりセンサー本体３０を構成してい
る。前記モールドの際には、エレメント１２およ
びシールドケース３１は接着等により基板１６に
固定しておく。

基板１６における巻線１１の接続は、従来は巻
線の端部の引き出し部分を長くして半田付けして
いたが、巻線１１は直径が例えば0.08mm程度の細
線であつて、からみ合いやすく、かつ断線しやす
いため、本実施例においては、第３図に示すよう
に、基板１６の表面に形成した導電パターン３３
に巻線１１の端部を半田付け３４し、これにより
配線が整然としてからみあうことなく、半田付け
が容易となり、断線の機会も少なくしている。ま
た、基板１６の反対側の面の信号処理回路１５に
対し、導電パターン３３の共通の端部と、第７図
におけるトランジスタ２１，２２につながる導電
パターン端部を、スルーホール３５，３６，３７
を介して接続している。

３８は磁石３を装着し、かつ前記外被体３２を
着脱自在に固定する樹脂製の枠体であり、該枠体
３８はリング状をなす底板部３８ａに、例えば不
織布からなる柔軟な薄膜３９を、樹脂層４０を介
して加温接着し、該薄膜３９の中央に樹脂層４０
を介して磁石３を加温接着している。また、該枠
体３８の周囲には４個以上の立上り片４１を設
け、各立上り片４１の上部には、前記外被体３２
の周囲に形成した突条３２ａを係止する内方に突
出した係止突起４１ａを形成している。また、枠
体３８の底板部３８ａの上面には、前記外被体３
２の底面に当接して支持する３個以上の突起４３
を形成している。第２図の４４は、前記薄膜３９
の表面に塗布した接着剤４５のカバーである。

この実施例のセンサーは、第２図に示したカバ
ー４４を剥がして薄膜３９の接着剤４５を露出さ
せ、磁石３が動脈１の上に位置するように枠体３
８を皮膚に接着し、センサー本体３０を枠体３８
に嵌合する。この時、外被体３２の底面は前記支
持体４３に当接すると同時に、枠体３８を構成す
る樹脂の弾性により、外被体３２の周囲の突条３
２ａが立上り片４１の係止突起４１ａに係止され
ることにより、磁石３がエレメント１２の中央に
位置決めされ、動脈１の動きに伴なつてその部位
の皮膚２が出没することにより、磁石３が追従し
て動作し、前記した原理によつて信号処理回路１
５より、磁石３の位置に応じた出力がリード線１
７を介して測定機器（図示せず）に出力される。

上記実施例においては、外被体３２をモールド
により形成したが、この代わりに予め成形してあ
るケースを外被体として用い、その中に前記エレ
メント１２および信号処理回路１５を設けた基板
１６とシールドケース３１を収容する構造として
もよい。また、上記実施例においては、枠体３８
に磁石３を取付けた例について示したが、本考案
における磁石３の取付け構造は上記実施例に限定
されない。また本考案の位置センサーは、単に心
機センサーとしてのみでなく、同様の変位をなす
測定対象物に用いることができ、枠体３８を測定
対象物に対して接着するのではなく、単に当接す
るようにしてもよい。

（考案の効果） 以上述べたように、本考案においては、基板の
磁石対向面側に前記エレメントを配設し、該基板
の反対側の面に該エレメントの信号処理回路を設
けたので、センサーを薄型化することができ、こ
れによつて軽量化でき、取扱い上も有利となる。
また、エレメント台が不要となるので、部品点数
が少なくなり、製造工程が簡略化され、製造価格
を低減できる。また、基板の表裏にエレメントと
その信号処理回路が設けられるので、振動が加わ
つた場合にエレメントと信号処理回路とは一体に
動き、相対的に移動することがないので、両者を
接続する細線が断線するおそれがなく、また、接
続部分を細線ではなく、導電パターンやスルーホ
ール等によつて両者の接続が行なえ、強度の大き
なセンサーを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による位置センサーの一実施例
を示す断面図、第２図は該実施例の斜視図、第３
図は該実施例のエレメント間の接続構造を示す平
面図、第４図は従来の位置センサーを示す断面
図、第５図は従来の位置センサーのエレメントの
配置を示す平面図、第６図は該エレメントの作用
説明図、第７図は該エレメントの信号処理回路の
一例を示す回路図、第８図は磁石の距離と信号処
理回路の出力電圧との関係図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 磁性線に巻線をした偶数個のエレメントを板材
   平面上に放射状に配置し、前記エレメント群の中
   央部にエレメントに対して垂直方向に移動する磁
   石を配置し、前記磁石の変位に対する前記エレメ
   ントのインダクタンスの変化を電気信号として検
   出する位置センサーにおいて、基板の磁石対向面
   側に前記エレメントを配設し、該基板の反対側の
   面に該エレメントの信号処理回路を設けたことを
   特徴とする位置センサー。