JPS5814218B2 - プロ−ブ離脱検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプローブ、更に詳しくは人体との接触が維持さ
れるべきプローブの人体との接触不良や人体からの離脱
を検出するための装置に関するものである。

この種プローブとしては、体温を検出するためのもの、
身体機能をモニタするためのもの、及び身体の状態をコ
ントロールし、また影響を与えるためのプローブなどが
ある。

一例としては、皮膚との密着が維持されるべき温度プロ
ーブを配し、またこのようなプローブを、保育器及び輻
射加温表面のヒータの操作制御のために用いることによ
り一般に熱的環境の制御が行なわれている。

典型的なものとしては、このようなプローブには皮膚接
触表面に載置される熱一電トランスジューサが含まれて
おり、このトランスジューサからの電気信号は、ヒータ
のコントロールのために用いられる。

このような例においては、プローブと皮膚との間の密着
を維持することが必要であり、より鋭敏な熱一電トラン
スジューサの場合には特にプローブと皮膚との接触を維
持することが必要である。

なぜなら、プローブが皮膚から完全に離脱した場合、他
の熱い表面または冷たい表面に接触する可能性があり、
その結果として熱的環境の擾乱を生じることとなる。

また、プローブと皮膚との間のわずかな不連続は、完全
な離脱でないとしても熱的環境に対して適切なコントロ
ールをするのには不利に作用しうるものである。

本発明は上記に鑑がみ案出されたものであり、その目的
は、人体との接触が維持されるべきプローブの人体から
の離脱を検出するための装置、特にプローブと人体表面
との間のわずかな不連続でも検出することができるプロ
ーブ離脱検出装置を提供することにある。

以下図面に示す実施例によって本発明を詳述する。

第１Ａ図及び第１Ｂ図には、この発明を具体化する皮膚
温度プローブが示されている。

これらの図面において、サーミスタ１０３が用いられて
いるが、これは熱的に検知する皮膚接触プローブに通常
用いられるものである。

皮膚温度の変化に対応するサーミスタ１０３からの電気
信号は、ケーブル１０７及びジャック１０９を介してヒ
ータコントロール部に結合されており、ここで被験者の
皮膚温度が上昇または下降するのに対応して、熱的環境
を適切に変化させる。

プローブはハウジング１０１によって示され、全体とし
て円筒状の構成のものとして示されているが、対象の特
性および設計者の要求にしたがって変更しうるものであ
る。

プローブの下部、つまり皮膚接触面側は、サーミスタ１
０３および光ファイバ束１０５の端部が配設されており
、これは周囲光でも特定の源からの光でも、当る光の受
入れ及び搬送のために光学的に都合よく用意されている
。

光ファイバ束１０５は、硬質エルボウ１０２を通り、ハ
ウジング１０１の外側に向けかつ通過して延びている。

エポキシその他の注封材料１０４は、ハウジング１０１
内に光ファイバ束１０５及びサーミスタ１０３を所定内
に保持するだけでなく、全体としてハウジング１０１の
皮膚接触面側を画定し、光ファイバ束１０５の光学的に
準備された端部と、サーミスタ１０３との位置を皮膚接
触面上に保持するようにするためのものである。

中空導管１０６は、プローブと、モニタと、後述される
アラーム回路との間で、光ファイバ束１０５を収容して
いる。

導管１０６の自由端には、適当なコネクク１０８が設け
られている。

第１Ａ図及び１Ｂ図に示されている実施例においては、
光ファイバ束１０５は、一般には皮膚接触面側の中央で
、サーミメタ１０３にかなり接近して互に寄り添った形
に維持されている。

ハウジング１０１及び導管１０６は不透明であって、そ
れにより周囲光が光ファイバ束１０５の側部に当ること
はなく、束１０５内の光のみがプローブの皮膚接触面側
の入力端部から到来することになる。

また、光ファイバ束１０５に沿って伝送される光のロス
は、これにより防止される。

他の実施例においては、光ファイバ束１０５の夫々の部
分は、例えば皮膚接触面側の周囲部、またはサーミスタ
１０３の囲撓部において、皮膚接触面側の異なる点に配
設されうるものである。

このような場合、エルボウ１０２は必要でなく、夫々の
ファイバはハウジング１０１からの出口の近くで集まっ
て束になり、そして導管１０６の内部を通るようにされ
る。

この発明のいずれの実施例にあっても、プローブのため
の構成については広汎な変形をさせることができるもの
であって、例えば、ハウジング１０１及び注封材料１０
４に対応するプローブの構造は、光ファイバ束１０５の
終端での光入力端とサーミスタ１０３を囲んで一体形の
成形品になるように作ることができる。

一般に入手しうる多くの材料がこのような形成に好適で
あり、ポリウレタンゴムのキャスティング用コンパウン
ドはそのひとつである。

更に、分離した光源をプローブの近傍に設けるこさがで
き、特に周囲光が存在しないときに、この発明のモニタ
及びアラームを機能させることができる。

あるいはまた、分離した光源をプローブからはなしてお
き、光ファイバ束１０５を通してプローブに光を伝える
こともできる。

第２図に示されるように、プローブ１０１は、対象の皮
膚２００に対して離脱の位置に配置されうるものであり
、これにより、周囲光がプローブの皮膚接触面側に当る
ことになる。

プローブを所定の場所に保持する装置は図示してない。

これにはテープ，ベルト，ストラップ等が含まれる。

このような場合、プローブの皮膚接触面側が皮膚２００
から離脱した結果として、光入力端において受入れられ
る光は、導管１０６内の光ファイバ束１０５を介して光
検知器２０３に伝えられる。

参照番号２０２で示される円は、導管１０６のコネクタ
１０８を差し込むレセプタクルを表わしている。

光検知器２０３としては多くのタイプがあるが、夫々に
固有の動作特性がある。

ここでの好適な実施例としては、動作速度よりは感度の
良い検知器２０３が用いられている。

一般的に、市場で入手可能の全てのタイプの光検知器に
あっては、離脱に際して光ファイバ束１０５に当る光に
応答して適当な時間内にアラームを発するのに充分な時
間的な応答範囲内で機能するものである。

しかしながら、ある種の光電式トランスジューサは、こ
の発明の目的にそぐわない感度特性をもつものがある。

好適な実施例として、光検知器２０３は、例えば商用の
名称”ｃｌａｉｒｅｘ ＣＩ ９０９Ｌ”セルと指定し
て入手しうる硫化カドミウムのタイプの光導電性のセル
である。

しかしながら、この発明が適用されるシステムと、その
特定な感度／応答上の拘束から、光検知器２０３はまた
光−ダーリントントランジスタ，ＰＩＮトランジスタ，
ＰＩＮシリコンー光〜ダイオード，光電セル、その他の
もので具体化させうるものである。

光検知器２０３は−１２ボルトの電源に接続されている
。

光ファイバ束１０５からの光によって励起されてるとき
に、光検知器２０３の導電性の変化によって生じる電流
変化は、アンプ２０４の反転入力部に結合されるもので
あり、その非反転入力部は接地に保たれている。

アンプ２０４は抵抗２０５で反転入力部に帰還がかけら
れている。

アンプ２０４は、光検出器２０３からの電流の線形検出
の機能を遂行するものであり、そのため、使用動作温度
にわたって無視しうるバイアス電流で、大きな電流感度
をもつことが好ましいとされるものである。

好適な実施例においては、アンプ２０４は、例えば、商
品名”Ｎａｔｉｏｎａｌ ＬＦ ３５５”なる集積回路
として用いられる、接合効果トランジスタ（ＪＰＥＴ）
の入力段をもつような、高入力インピーダンスのオペア
ンプによって充足されるものである。

アンプ２０４の出力部は、スレツシュホールド回路とし
て作用するコンパレータ・アンプ２０６の非反転入力部
に結合されている。

アンプ２０６の反転入力部は、＋１２ボルトの電源と接
地との間に結合されている、抵抗２０７と２０８とから
なる分圧器の中点に接続されている。

したがって、アンプ２０６の非反転入力部における信号
は、分圧器２０７および２０８からのスレツシュホール
ド電圧と比較され、その極性がアンプ２０６の出力の極
性を決める。

スレツシュホールド電圧は、プローブ皮膚接触面側が皮
膚と接触しているときに、光ファイバ束１０５の端部に
達する周囲光の最高の光量（基底光量）に対応するよう
な所定の光量を表わすようにセットされる。

例えば周囲光が５００〜５０００ルックスあり、このと
きのプローブの皮膚接触面が皮膚と接触しているときに
光ファイバ束１０５の端部に達する最高の光がその１／
１００、すなわち５〜５０ルックスであった場合、これ
に対応するような所定の光レベルとして１００〜１５０
ルックスといった設定値に予めセットする。

この場合、後述のように周囲光は還境によって異なり、
又回路の感度パラメータ、あるいは皮膚の色などによっ
て異なるため、これらの状況等に対処するようにして所
望の値に設定される。

アンプ２０６は、典型的には、商品名“ＬＭ ３０１”
で市販されうるタイプのものである。

コンパレータ・アンプ２０６には、抵抗２１２を通して
トランジスタ２０９のベースに接続される出力部があり
、このトランジスタ２０９は、そのコレクタ回路におい
て発光ダイオード２１０を有している。

該発光ダイオード２１０は、＋５ボルトの電源と１・ラ
ンジスク２０９のコレクタとの間で、抵抗２１１と直列
に接続されており、一方、このトランジスタ２０９のエ
ミツタは接地されている。

アンプ２０４からコンパレータ２０６へのｔ圧が分圧器
２０７および２０８によって規定されるスレツシュホー
ルド電圧をこえたときには、トランジスタ２０９は導通
し、ダイオード２１０は導通状態にスイッチされる。

照射光は離脱状態のアラームを動作させ、システムの操
作者に対して、プローブが皮膚２００から離脱したこと
を指示する。

抵抗２０８は可変抵抗として示されており、これによっ
てコンパレータ２０６のスレツシュホールドに対する調
節能力を付与することができ、予測される周囲光の範囲
、回路の感度パラメータ、皮膚の色および半透明の特性
に対処するようにしたものである。

所望の適用に応じて、抵抗２０８は校正時にプリセット
されるか、または、操作者の必要に応じて可変される。

可聴アラーム・システムが、発光ダイオード２１０に代
えて、またはこれと関連して使用されうろことが理解さ
れるべきである。

この発明によれば、プローブが皮膚２００から部分的に
離脱したときに、周囲光がプローブの皮膚接触面側に当
り、導管１０６内の光ファイバ束１０５によって光検知
器２０３に伝えられる。

これによって、電気信号が発生され、アンプ２０４およ
びコンパレータ２０６で処理され、そして、アラーム・
ダイオード２１０はトランジスタ２０９の活性化によっ
て励起される。

第３図には、この発明によって構成されたプローブの第
２の実施例が示されており、光源からシールドされるよ
うにプローブがおおわれ、その効果がなくなってくると
きに検出する手段が設けられている。

使用中に、プローブは、毛布、ほうたい、あるいは機器
類によっておおわれてくる。

このようなことが生じて、光検知器２０３が周囲光また
は特定の光源からシールドされていれば、プローブ離脱
の検知のための光検知技法は全く適切に機能しないこと
となる。

第３図のプローブにおいては、第２の光ファイバ束３０
０が設けられ、これはプローブ・ハウジング３０１の頂
部表面に開口されている。

中空導管３０２は、プローブと第４図に示されるアラー
ム回路との間で、光ファイバ束３００を収容している。

正常な操作状態の下では、光ファイバ束１０５は、ハウ
ジング３０１の接触面側が皮膚と接触しているので光を
全然伝達しないか、または殆ど伝達しない。

同時に、光ファイバ束３００は、ハウジング３０１の頂
部表面に当る光を伝達する。

゛プローブが毛布その他でおおわれるようになると、光
ファイバ束３００によって伝達される光は、おおいを通
る光のレベルにまで、有意に落とされる。

第４図に示される回路の大方は第２図の回路と対応して
おり、同様な構成部分には、同じ参照数字が付されてい
る。

プローブが、その光源からツールドされたときにアラー
ム指示を発するように付加された第４図の回路の下部ブ
ランチは、一般的には、その上部ブランチと同様な態様
の機能を果す。

プローブ・ハウジング３０１の頂部で受入れられた光は
、導管３０２内の光ファイバ束３００を介して光検知器
３０３に伝達される。

参照数字３０４で識別される円は、導管３０２のコネク
タを差し込むレセプタクルを表わしている。

光検知器３０３は、−１２ボルトの電源に接続されてい
る。

光ファイバ束３００からの光によって励起されたときに
、光検知器３０３の導電性の変化によって生じた回路変
化は、その非反転入力部が接地されているアンプ３０５
の反転入力部に結合される。

アンプ３０５は、その反転入力部に対してフィードバッ
ク構成をなして抵抗３０６が設けられている。

アンプ３０５は、好ましくは、構成上も動作上も、アン
プ２０４と同様なものとされる。

アンプ３０５の出力部は、スレツシュホールド回路とし
ての機能を果すコンパレータ・アンプ３０９の反転入力
部に接続されている。

アンプ３０９の非反転入力部は、＋１２ボルトの電源と
接地との間に接続された抵抗３０７および３０８を含む
分圧器の中点に接続されている。

この配列をもって、アンプ３０９の反転入力部における
信号は、アンプ出力が負になるように駆動する。

これは、光検知器３０３により光が検知されていること
に対応するものであって、プローブはおおわれておらず
、予期されたように動作していることを指示するもので
ある。

アンプ３０９の反転入力部における信号の振巾が分圧器
３０７および３０８で規定されたスレツシュホールド電
圧を下回ったときには、アンプ３０９は正の出力信号を
生じるように動作する。

これは、光検知器によって、かりにあるにしても、きわ
めて少ない光が検知されていることに対応し、プローブ
がおおわれているか、または光からシールドされている
ことを示すものである。

抵抗３０７と３０８との接続部におけるスレツシュホー
ルド電圧は、プローブがおおわれていないときに、光フ
ァイバ束３００の端部上に当る光のレベルに対応する所
定の光のレベルに相応するように設定される。

このスレツシュホールド電圧は、プローブの頂部表面に
当る光のレベルの極くわずかな減少ではなく、より多く
の減少がアンプ３０９を動作させるのに必要であるよう
に設定されてよい。

抵抗３０８の設定は、アラームを出すべく所望される光
のレベルの減少の程度によって規定される。

アンプ３０９は、好ましくは、構成上も動作上も、アン
プ２０６と同様ナモのにされる。

コンパレータ・アンプ２０６の出力部は、ダイオード２
１２および抵抗２１３を介して、トランジスタ２０９の
ベースに接続されている。

コンパレータ・アンプ３０９の出力部は、ダイオード３
１２および抵抗３１３を通じてトランジスタ２０９のベ
ースに接続されている。

その配列は、コンパレータ・アンプ２０６およびコンパ
レータ・アンプ３０９のいずれか、または双方が正の出
力信号を生じたときに、トランジスタ２０９は導通して
発光ダイオード２１０が励起されるようにされている。

特に、アンプ３０９は、プローブがおおわれているとき
は何時でも正の出力信号を生じ、また、アンプ３０９に
対する反転入力部における信号はスレツシュホールド振
巾を下回っている。

かくして、アンプ２０６からの出力と無関係に、プロー
ブがおおわれているときは伺吟でも、発光ダイオード２
１０は励起される。

プローブはカバーされず正留まり、たゾ、身体からは離
脱してくるものとすると、アンプ２０６の非反転入力部
に対する入力電圧の増加により、発光ダイオード２１０
が励起されるに至る出力が生じる。

プローブの離脱のためにアラームが生じたのか、または
プローブがおおわれることによって生じたのか、そのい
ずれにあるかについてはこの２つの可能性のいずれがア
ラームを出したかを判断できる人にシステムを注意して
見てもらうことによってわかる。

前述したように、この発明によれば周囲光の検知がなさ
れるようにされるものであるが、光のスペクトルの極く
一部分（例えば赤外線）に対して選択的に応答する検知
器が使用されうるものであり、また、同様に放射源は、
より狭い帯域巾のものでもよい。

先に述べたように、この発明は、皮膚接触温度プローブ
より広汎に適用されうるものである。

この発明は、別異の身体機能をモータまたはコントロー
ルする別異の身体表面プローブまたは身体を通るプロー
ブに適用されうるものである。

例えば、接触面をもつように設計された、静脈内栄養針
の離脱または部分的な抜出しは、この発明の原理をとり
入れることによって検知されうるものである。

第ＩＡ，ＩＢおよび３図に示されたプローブの実施例に
あっては、光感知器によって光を電気信号に変換させる
遠隔のアラーム回路に対して光を伝達させる光ファイバ
束を使用することが示されているけれども、この発明を
実施するためには、別異の光電変換技術が用いられるも
のである。

例えば、光電素子はプローブの接触面側および上部ハウ
ジング表面に配設することができ、光を受けて電気信号
を生じさせ、遠隔のアラーム回路一伝達されるようにす
ることができる。

本発明に係る装置を、例えば、皮膚温度制御方式の保育
器の体温プローブに適用できる。

こ５で体温プローブが保育器内の保育児の皮膚に密着し
てなければ、誤った皮膚温度を検知し保育児に対して不
適当な器内環境温度に制御してしまうことになる。

ところが本発明適用の装置を使用すれば、プローブの皮
膚接触面の皮膚に対する接触不良や離脱をアラームで知
ることができ、ブローブの皮膚接触状態を監視すると共
にアラームで注意を喚起され、プローブの皮膚に対する
良好な接触状態を常に修正維持することができる。

さらに説明するならば、皮膚温度制御方式の保育器では
、使用時に従来は知らぬ間にプローブが皮膚から離脱し
て保育児に対して不適当な保育器内環境温度になってた
かもしれない場合でも、本発明を使用することにより、
プローブの皮膚からの離脱があったとしてもそれをアラ
ームとして短時間のうちに見出し、またすぐにプローブ
の皮膚に対する接触を良好な状態に直すことができ、保
育器の器内環境温度及び皮膚温度制御を常に正しく動作
させることができるのである。

この発明による装置は、前述の一例を示すまでもなく、
プローブの皮膚に対する正しい装着についての監視と管
理に関して及びそれから波及する臨床機器の正常な動作
に関しての臨床現場での効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を具体化するブローブの実施例を
示し、同図Ａは底面図、同図Ｂは一部切断側面図、第２
図はプローブの離脱状態を検知し、表示するための概略
的な回路図、第３図はプローブの他の実施例の一部切断
側面図、第４図はプローブの離脱状態を検知し、表示す
るための第３図のプローブについて有用な概略的な回路
図である。 １０１，３０１……ハウシング、１０２……エルボウ、
１０３……サーミスタ、１０４……注封材料、１０５，
３００……光ファイバ束、１０６，３０２……中空導管
、１０７……ケーブル、１０８……コネクタ、１０９…
…ジャック、２００……皮膚、２０２，３０４……レセ
プタクル、２０３，３０３……光検知器、２０４，２０
６，３０５……アンプ、２０５，２０７，２０８，２１
１，２１３，３０６，３０７，３０８，３１３……抵抗
、２０９……トランジスタ、２１０……発光ダイオード
、２１２，３１２……ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体と接触するフ知一ブと、該プローブの人体接触
   面側に設けた受光手段と、予め定めた光量を設定光量と
   して設定する設定手段と、前記受光手段によって得られ
   た光量が前記設定光量以上になったときに作動するアラ
   ーム手段とを備えたことを特徴とするプローブ離脱検出
   装置。 ２ 人体と接触するプローブと、該プローブの人体接触
   面側に設けた第１の受光手段と、前記プローブの人体非
   接触面側に設けた第２の受光手段と、予め定めた第１の
   光量を第１設定光量として設定する第１の設定手段と、
   予め定めた第２の光量を第２設定光量として設定する第
   ２の設定手段と、前記第１の受光手段によって得られた
   光量が前記第１設定光量以上になったか、または前記第
   ２の受光手段によって得られた光量が前記第２設定光量
   以下になったときに作動するアラーム手段とを備えたこ
   とを特徴とするプローブ離脱検出装置。 ３ 前記受光手段と前記アラーム手段とを電気または光
   結合手段によって結合したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のプローブ離脱検出装置。 ４ 前記各受光手段と前記アラーム手段とを電気または
   光結合手段によって結合したことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のプローブ離脱検出装置。