JPH0670702U - マルチセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型軽量で安価な使い捨て可能なセンサで、
生体電気現象と圧現象とを同時に測定する。 【構成】 積層されたカーボン繊維で素子１を柱状に形
成し、素子を円筒状の保持体２で囲み、素子１と保持体
２との一方の端面を導電性接続板で接続する。さらに素
子１及び保持体２を円筒状のケース４内に収納し、ケー
ス４と接続板３との間にコイルスプリング５を装着し、
素子１の両端面にそれぞれ端子６，７を接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、生体の皮膚に装着して複数種類の生体情報を検出するマルチセンサ に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から生体の血管内の血液の圧脈波や呼吸などの測定は種々の方法で行なわ れていた。例えば、体表面上から非観血的に得られる圧脈波を解析するためには 、心電図と同時に計測しなければならない。この場合、心電図用電極を生体に装 着し、さらに圧脈波などの生体圧現象を記録するために、圧変化を電気的信号に 変換する圧電素子や、ゲージなどの圧トランスジューサを目的とする動脈血管上 に装着しなければならない。このときこの圧トランスジューサは多くの場合左右 いずれかの総頸動脈または撓骨動脈上に装着される。また総頸動脈上で圧脈波を 検出する場合は、圧トランスジューサを動脈上へ外部から押圧する装置を必要と する。

【０００３】 一方、ＩＣＵなどで生体の機能を監視する上で重要な呼吸運動を計測する場合 には、２電極法や４電極法などのインピーダンス方式や、胸部運動に伴って伸縮 するチューブ内の電解質の抵抗変化を検出するベルト式呼吸ピックアップや、鼻 部に装着し呼吸時における空気の流れによる温度変化を検出して計測するサーミ スタ式呼吸ピックアップなどが用いられる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら圧トランスジューサを動脈血管上に装着して圧脈波を測定する場 合は、安定な波形を得るため、常に一定の適切な圧で押しあてておく必要があり 、被検者はベッドなどに安静に横たわった状態でいなければならない。また撓骨 動脈上で圧脈波を検出する場合、例えば圧電素子などを使用した圧トランスジュ ーサを装着するときに、ベルトにより手首に巻き付け、ある一定の圧が測定部位 上にかかるように装着する必要がある。また、このようなトランスジューサを使 用する場合は、適切な装着部位を見付けださなければならず、その装着に訓練を 要する。さらに手首を動かすなどするとセンサの位置がずれたり、押しあてる圧 が変化するため、圧脈波を検出できなくなる。従ってこの方式においても安静に して測定を行なわなければならず、日常の行動中に計測を行なうことは非常に困 難である。さらにこのようなトランスジューサは大型で高価であり、使い捨てに することはできない。

【０００５】 一方、呼吸運動を計測するときに、インピーダンス方式のピックアップを用い る場合は、２個または４個の電極を体表面上に貼り着け、胸部運動に伴う電極間 の生体組織の抵抗値変化を呼吸運動変化として検出するものであり、電極間の微 弱な変化をインピーダンス変化としてとらえるためには、２つの電極間の距離を 長くしなければならない。

【０００６】 またベルト方式のピックアップを用いる場合は、胸部周辺にベルトを巻きその 上にチューブ状のセンサを取り付けるため、ベルトにより体の一部が占有され締 め付けられるという拘束感がある。このため現在ではあまり用いられていない。 また、ベルトの締付け力にも適度の範囲があり、体動などですぐ位置がずれ易い ため、この方式を用いて測定を行なう場合にも安静にしていなければならない。 また高価であり使い捨てには適さない。

【０００７】 またサーミスタ式のピックアップを用いる場合は、鼻部に装着するため被検者 は不快感を感じる。また消費電力が大きいため電池駆動方式の無線式テレメータ などには適さない。

【０００８】 さらに、心電図と圧脈波、または心電図と呼吸数を同時に計測するときには、 圧脈波用または呼吸用のトランスジューサとは別に心電図用の電極を少くとも２ 個体に取り付けなければならず、その結果被検者を拘束し不快感や苦痛を与える などの欠点があった。

【０００９】 本考案は、このような状況に鑑みてなされたもので、１個の素子で生体電気現 象と圧現象を同時に測定することができ、しかも小型軽量で安価な使い捨てにで きるマルチセンサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の本考案は、生体の皮膚表面に装 着して、前記生体の複数種類の生体情報を検出するマルチセンサであって、導電 性繊維により偏平柱状に形成された素子と、該素子の外周を囲む筒状の保持体と 、該保持体と前記素子とのそれぞれの一方の端面を接続する導電性接続板と、前 記保持体を軸方向に移動可能に収納する有底筒状の収納体と、該収納体の底面内 側と前記接続板との間に装着された弾性部材と、前記素子の両端面にそれぞれ接 続された端子とを備えることを特徴としている。

【００１１】 請求項２に記載の本考案は、前記弾性部材が圧縮されない状態において、前記 素子は前記収納体の開口端より突出していることを特徴としている。

【００１２】

【作用】

請求項１に記載の本考案においては、素子が積層された導電性繊維で構成され ており、繊維が相互に複雑に絡みあっているので、外部より力を加えると繊維の 接触点が増加する。この結果センサに所定の電流を流しておくと、直流抵抗値が 減少し両端の電圧変化としてあらわれる。この電圧変化を測定することにより外 部より受けた力の変化を知ることができ、圧脈波または呼吸変動を検出すること ができる。また１対の端子のうち皮膚表面側の端子を心電図などの生体電気信号 検出用の端子電極として用いることができる。

【００１３】 請求項２に記載の本考案においては、マルチセンサを構成する素子及び保持体 は、皮膚表面に装着されておらず弾性部材が圧縮されていない状態では、収納体 の開口端より突出している。しかし収納体を粘着テープなどで被検者の皮膚表面 に装着すると、収納体の開口端と素子及び保持体とは皮膚表面に密着し、ほぼ同 一面となる。この結果、弾性部材は圧縮され素子は弾性部材の付勢力により皮膚 表面に強く押し付けられる。従って圧脈波や呼吸変動を明確に検出することがで きる。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案のマルチセンサの一実施例を図面を参照して説明する。

【００１５】 図１及び図２に本考案の一実施例の構成を示す。これらの図において、カーボ ン繊維を粗目に積層して円柱形のフェルト状に構成された素子１の外周には、所 定の間隔を介してフォームテープなどで円筒状に形成された保持体２が同心上に 配置されており、素子１と保持体２のそれぞれの両端面はほぼ同一平面上に位置 している。また素子１と保持体２との一方の端面には導電性部材で円板状に形成 された接続板３が取り付けられている。

【００１６】 接続板３を介して一体に接続された素子１及び保持体２は、硬質プラスチック などで有底円筒状に形成された収納体としてのケース４内に軸方向に移動可能に 収納されている。またケース４の底部内面と接続板３との間には弾性部材として のコイルスプリング５が設けられており、コイルスプリング５の両端はそれぞれ ケース４の底部内面及び接続板３に固定されている。そしてコイルスプリング５ に外圧が作用していない状態において、素子１及び保持体２の接続板３に対して 反対側の端面はケース４の開放端面から僅かに突出している。

【００１７】 素子１の外側の端面には直径方向に端子６の一端が接続されており、端子６は 接続板３及びケース４の外周を貫通して外部に導出されている。またコイルスプ リング５には端子７の一端が接続されており、端子７はケース４の外周を貫通し て外部に導出されている。さらにケース４の開放端面の外周にはフランジ部４ａ が設けられており、フランジ部４ａにはマルチセンサ８を被検者の皮膚表面に装 着するための円環状の粘着テープ９が取り付けられている。なお、マルチセンサ ８を圧脈波や呼吸変動などの生体圧現象を検出するために用いる場合は、図１に ２点鎖線で示すように素子１及び保持体２の端面にフィルム１０を接着してもよ い。

【００１８】 次に本実施例の作用を説明する。素子１は導電性を有するカーボン繊維が相互 に粗目に複雑に絡みあってフェルト状に構成されているので、外部より力を加え ると繊維の接触点が増加する。この結果端子６，７を介して素子１に所定の電流 を流しておくと、素子１の直流抵抗値が減少し端子６，７間の電圧変化としてあ らわれる。例えば素子１を厚さ５mm、直径１０mmの大きさとした場合、外力が加 わらない状態で３００Ωの直流抵抗であったものが、外力が加わって厚さが０． ５mm減少した場合に直流抵抗は１００Ωとなる。カーボン繊維の抵抗値は焼成温 度によって異なるが、本実施例の素子１に用いるカーボン繊維は抵抗値の高い方 が使いやすい。なお外部の圧力による変形で直流抵抗値が変化する材料としては 、導電性ゴムなどがあるが、上記のような電圧変化を起こさせるためには、外部 の力として大きな力が必要になるので、圧脈波の検出や呼吸変動の検出には不適 当である。

【００１９】 上記のように構成されたマルチセンサ８を用いて圧脈波を検出する場合は、被 検者の手くびや首などの動脈の位置における皮膚に、粘着テープ９によりマルチ センサ８を装着し、素子１に一定の電流を流して電圧変動として検出する。また 呼吸変動を検出する場合は、マルチセンサ８を図３に示すように胸かくに装着し て検出する。このとき素子１はコイルスプリング５の付勢力に抗してケース４内 に押し込まれるので、素子１は強く皮膚表面に押し付けられ、圧脈波や呼吸変動 を明確に検出することができる。

【００２０】 一方、心電図などの生体電気信号を検出する場合には、図３に２重丸で示すよ うに、通常の端子電極と同様に皮膚表面の所定の位置にマルチセンサ８を装着し 、端子６，７を用いて検出を行なう。この場合は素子１及び保持体２の端面に接 着されたフィルム１０を剥離しておく。なお、呼吸変動を検出する場合は、端子 ６，７をブリッジ回路１１を介してＡＮＤ回路１２に接続し、ＡＮＤ回路１２の 出力により呼吸波形を検出する。また心電図を検出するときは、端子６，７をＡ ＮＤ回路１３に接続して心電図波形を検出する。図４に測定結果の一例を示す。

【００２１】 本実施例によれば、１個のマルチセンサ８により生体電気信号と圧信号とを同 時に検出することができ、これらの測定が容易となり、しかもセンサを小型軽量 かつ安価で使い捨て可能とすることができる。特に素子１はコイルスプリング５ により強く皮膚表面に押し付けられるので、明確に測定を行なうことができる。

【００２２】 上記実施例では素子を構成する繊維がカーボン繊維である場合について説明し たが、ステンレス鋼繊維などの他の導電性繊維であってもよい。また弾性部材は コイルスプリング５に限定されるものではなく、例えばスポンジなどの他の弾性 部材であってもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のマルチセンサによれば、積層された導電性繊維 により柱状に形成された素子を皮膚表面に装着し、弾性部材で押圧するようにし たので、小型軽量かつ安価で使い捨て可能なセンサにより、生体電気信号と圧信 号とを同時に検出することができる。またマルチセンサを被検者の皮膚表面に装 着したときに、素子が弾性部材により皮膚表面に押し付けられるので、前記生体 情報を明確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のマルチセンサの一実施例の構成を示す
縦断面図。

【図２】図１のＡ矢視図。

【図３】本考案の信号検出のための配線図。

【図４】図３による測定結果の一例を示す線図。

【符号の説明】

１ 素子 ２ 保持体 ３ 接続板 ４ ケース
（収納体） ５ コイルスプリング（弾性部材） ６，７ 端子 ８ マルチセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ａ６１Ｂ 5/0478 5/08 8825−4Ｃ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体の皮膚表面に装着して、前記生体の
   複数種類の生体情報を検出するマルチセンサであって、
   導電性繊維により偏平柱状に形成された素子と、該素子
   の外周を囲む筒状の保持体と、該保持体と前記素子との
   それぞれの一方の端面を接続する導電性接続板と、前記
   保持体を軸方向に移動可能に収納する有底筒状の収納体
   と、該収納体の底面内側と前記接続板との間に装着され
   た弾性部材と、前記素子の両端面にそれぞれ接続された
   端子とを備えることを特徴とするマルチセンサ。
2. 【請求項２】 前記弾性部材が圧縮されない状態におい
   て、前記素子は前記収納体の開口端より突出しているこ
   とを特徴とする請求項１記載のマルチセンサ。