JPS5815134B2 - 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、更に詳しくは人体接触プローブの人
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
。

本発明は人体の体温を検知するための手段を有するプロ
ーブの離脱検出装置として記述されているが、本発明が
より流況に適用されることは明らかである。

今日では、多くのプローブが、プローブの取付けられて
いる人体の機能を測定したり或は監視したり、又は体の
状態を制御したり或は感化したりするのに使用されてい
る。

例えは、新生児保育器の熱的環境は、新生児の体温を検
知して、その保育器ヒータを制御するために新生児の体
温を表わしている信号を発生させることによって調整さ
れることになる。

か５る応用において、皮膚と温度センサーを担持してい
るプローブ接触面との間の密な接触が樹立され月つ維持
されることは重要である。

もしもプローブが離脱すると、接触の全面的又は部分的
不良となり、そのヒータは新生児の体温以外の温度計測
に応動することになる。

プローブ離脱を検出するための現在使用されている１つ
の方法には、監視されつゝある機能からの情報を直かに
使用するものがある。

人体機能の測定における大きな偏差は、人体機能それ自
体における大きな変化の結果又は人体から離脱された測
定プローブの結果であると言える。

いづれの場合でも、その状態についての表示は行われる
。

かゝる方法は、プローブの完全な離脱を検知するような
応用では適当かも知れないが、部分的離脱では不適当な
離脱を作り出し、感知できないこともある。

又、成る応用では、プローブが離脱した際でも適切な表
示を発生するほど作動せず、したがって監視される機能
を変動させないものである。

例えは、保育器において、その周囲温度は収容先の体温
にほぼ等しい。

従って、収容先に取付けられているプローブが離脱して
そして保育器の熱的環境にさらされる場合、温度センサ
ーの出力における変化は、仮りにあったとしても、それ
は極く僅かである。

プローブの離脱を検出するために既に提案されている別
な技術としては、プローブと人体との間において変動す
る接触状態によるインピーダンス変化を検知するもので
ある。

しかし、この方法は、成る制限下でのみ受入れられるも
のである。

プローブと人体間の接触不良以外にも、そのインピーダ
ンスに影響する要因としては各種のものが見出されてい
る。

したがって結果的に、この技術は信頼性の点で不充分で
ある。

以上のような従来の欠点を除去するため、ベンジャミン
Ｌ・ホツチマンは先にプローブ離脱を検出するための別
な方法を開示（特開昭５６−５２０３６号）している。

このホツチマンによって開示されている装置はプローブ
が人体から離脱されたときに、そのプローブの人体接触
面に当る増大された放射レベルを検出するようにしたも
のである。

本発明の目的は、先に出願人が出願した前記ホツチマン
の発明にさらに改良を加えた新規な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り本発明の詳細な説明する。

第１図に示す実施例を参照して説明するに、本発明に従
って構成されるプローブは、人体１２と接触するように
適合された接触面１０ａを持つハウジング１０を含んで
いる。

プローブは人体１２から隔置されるように適合され且つ
接触面１０ａが人体１２と接触しているときに、人体１
２から反射された元が当る第２の表面１０ｂを持ってい
る。

第１図において例示されている実施例では、第２の表面
１０ｂと接触面１０ａとの間の角度は約１６００である
。

本発明に従って構成されるプローブには、第１の受光手
段が含まれていて、それは接触面１０ａ側に位置してい
て、プローブが人体１２から離脱されそしてその接触面
が、増大される光量にさらされるときにその接触面に当
る増大された光量を検知する。

この受光手段は光示導体１４を含み、その受光手段はそ
れにより受信される光量を表わしている電気的信号を発
生する。

光示導体１４は人間の目のそれに密接に整合するスペク
トル応答を持つ硫化カドミウム型であって、従って、可
視光線域に集中されている放射特性を持つタングステン
灯及び螢光灯からの元を検知するのに特に適している。

光示導体１４の抵抗値はその光示導体に入る光量に依存
しており、光示導体に元が入らない場合には非常に大き
い。

反対に、元に霧出された場合の光示導体１４の抵抗は極
めて小さくなる。

従って、光示導体１４の両端の電圧降下は、接触面１０
ａに当る光量を表わしている。

第１図におけるプローブは、更に、第２の表面１０ｂに
位置している人体１２から反射された元を検知するため
の第２の受光手段を含んでいる。

第２の受光手段は、第１の受光手段と同様に、硫化カド
ミウム型であって、そこで受信される光量を表わしてい
る電気的信号を発生する光示導体１６を含んでいる。

第１図のプローブからは、第１及び第２の受光手段から
の出力を遠方の場所へと伝達する手段が延びている。

特に、リード線対１８及び２０は、光示導体１４及び１
６にてそれぞれ発生される信号を後で記述される警報回
路へと伝達する。

リード線対はハンジフグ１０の頂面から出るケーブル２
２の部分を形成する。

接触面１０ａに置かれているのは、人体機能を測定した
り又は監視するためのセンサー２４である。

センサー２４は人体１２の温度を表わしている電気的信
号を発生するサーミスタで良い。

サーミスタ信号は、示されている如く、ケーブル２２の
一部を形成しているリード線対２６を経て遠方の場所に
伝達される。

すなわち、その温度信号は、光信号がリード線対１８及
び２０でもって運ばれる同じ遠方の場所へと伝達される
ようになっている。

サーミスタ信号は単に温度測定表示を与えるのに使用さ
れるか、或は保育器内に所望の熱的環境を作り出すべく
保育器ヒータを制御するのに使用される。

第１図において示されている如く、プローブが人体１２
に対して配置されると、僅かではあるが幾らかの放射（
記述されている例では周囲光）がプローブ・ハウジング
の接触面１０ａ上に当る。

結果的に、光伝導体１４は極く僅かの元を受信する。

同時に、光伝導体１６は人体１２の表面から反射された
放射（記述されている例では周囲光）を受信する。

この状態に対する光伝導体１４及び１６の抵抗比は第２
図の警報回路に対するスレッショールドを樹立する。

第１図には示されていないが、人体１２上での所定の場
所にはプローブを保持するための手段がある。

かゝる手段としては、テープ、ベルト、帯金などがある
。

もしもそのプローブが人体１２との密着からゆるんで部
分的にか又は全体的に離脱すると、光伝導体１４は接触
面１０ａに当る増大された光量を検知する。

これは、光伝導体１４及び１６の抵抗比をこのスレッシ
ョールド以下の値へと減少させ、この状態が持続する間
第２図における警報回路は表示を与えるように構成され
る。

プローブが毛布によるか或は人体の所定の場所にそれを
保持する手段にて覆われるとすると、光伝導体１６は表
面１０ｂに当る光量が減少されたことを検知する。

これは、又、光伝導体１４及び１６の抵抗比をスレッシ
ョールド以下の値へと低下させ、第２図の警報回路がこ
の状態にあることを表示する。

かくして、光伝導体１４及び１６の配列は、光伝導体１
６が、周囲状況における変化に応動して、光伝導体１４
に対して浮動する基準を与え、周囲の状況が変った場合
においてもプローブ離脱を検出できるようにすると同時
に、更にプローブが周囲光から遮蔽されるためにその装
置が非作動状態になるときを検知できるようになってい
る。

第２図を参照するに、プローブの光伝導体１４及び１６
はブリッジ回路の一方の側に配列されており、そして１
対の抵抗器３０及び３２がそのブリッジ回路の別な側に
配列されている。

高入力インピーダンスの演算増幅器３４がそのブリッジ
回路の出力端に接続されており、その増幅器の負の入力
端子は光伝導体１４及び１６の接合部に接続されており
、そしてその増幅器の正の入力端子は抵抗器３０及び３
２の接合点に接続されている。

フィードバック抵抗器３６が増幅器３４の出力とその正
の入力端子との間に接続されている。

抵抗器３０，３２及び３６は、抵抗器３０及び３６が抵
抗器３２よりもはるかに大きく選ばれる。

結果的に、増幅器３４への入力は次の如くなる。

こ５で、■Ｄ：増幅器３４の負の入力端子に印加される
電圧 ｖＲ：増幅器３４の正の入力端子に印 加される電圧 ■ｏ：増幅器３４の出力電圧 ■ｓ二元伝導体１４と抵抗器３０との 接合点に印加される供給電圧 を夫々示す。

光伝導体１４及び１６の抵抗値の比によって決定される
それら各端子間の電圧降下は、その光伝導体上に当る相
対的光量を表している。

プローブの接触面１０ａが、人体１２と密接に接触した
場合、人体の組織を通して伝達される周囲光の部分に、
そのプローブの下を漏れてくる僅かな量の元を加えたも
のだけが光伝導体１４上に当る。

この状態中、光伝導体１４の抵抗値は高いまゝにある。

同時に、光伝導体１６は人体１２から反射された周囲光
を受信しそしてその抵抗値は元伝導体１４のそれよりも
はるかに低い。

かくして、入力電圧■９は非常に小さい。

プローブの接触面１０ａが人体１２と密着して光示導体
１４の抵抗値が高いとき、入力電圧ｖＲは入力電圧■ゎ
よりも大きい。

これは、増幅器３４の出力電圧Ｖｏをその供給電圧より
も幾らか低い正のレベルへと上昇させるもので、正常な
運転状態に相当している。

プローブの接触面１０ａが人体１２から離脱されたとき
、光示導体１４には付加的な周囲光が当る。

部分的離脱でさえ、入力電圧■Ｒよりも大きな増幅器３
４への入力端子ｖＤを光示導体１４及び１６の接合部に
発生させるに充分なだけ、光示導体１４の抵抗値を低下
させる。

これは、増幅器３４の出力電圧Ｖｏを零にまで降下させ
ることにより、警報状態に相当する。

光示導体１６が周囲光から遮蔽されるようにプローブが
覆われると、光示導体１６の抵抗値はその光伝導体上に
入る光量の減少に応じて上昇する。

光示導体１４及び１６の接合部に発生される電圧は再び
その入力電圧■、よりも大きくなり、増幅器３４の出力
電圧Ｖｏを零にさせる。

これは警報状態に相当する。

入力電圧■。

が入力電圧■、よりも大きいような予め決められた関係
に光示導体１４及び１６の各端子電圧降下がある場合、
増幅器３４の出力電圧Ｖｏは零に降下し、プローブの離
脱か或はプローブの覆いのいづれかであることを表わす
。

例えは、本発明は、光示導体１４及び１６に対する抵抗
比が１０：１又はそれ以下である場合にはいっでも警報
状態を検知するように光示導体及び他の構成体を選択し
配列して実施されている。

接触面１０ａが人体１２と接触している間、光示導体１
４の抵抗は８７Ｘ１０６オームのオーダにある。

プローブが覆われておらずそして光示導体１６が人体１
２から反射された光を受信する限り、この光示導体の抵
抗はＩＯＫΩのオーダとなる。

プローブのこの状態に対する２つの光示導体の抵抗比は
１０：１を充分に越えており、正常運転状態に相当する
。

前述の記載は周囲元状態に大きな変化がないことを仮定
している。

周囲光レベルが僅かに上昇するか又は低下する範囲に対
して、光示導体１４及び１６の抵抗比は目立つ程変らず
、１０：１以上のまゝに止どまる。

人体１２からのプローブの部分的離脱に際して、光示導
体１４の抵抗は、１００にΩ以下のようなより小さい値
へと降下する。

これは、光示導体１４及び１６の抵抗比を１０＝１以下
へと降下させ、そして入力電圧ＶＤが増幅器の出力電圧
Ｖｏを零に降下させるだけ充分なレベルにまで上昇させ
るように、光示導体１４及び１６の各端子間の電圧降下
比を変動させる。

プローブが覆われている場合、すなわち周囲光における
完全な損失がある場合における光示導体１６の抵抗は、
８．７Ｘ１０６Ω以上の如きかなり高い値へと上昇する
。

これは、又、光示導体１４及び１６の抵抗比を１０：１
以下へと降下させ、そして光示導体１４及び１６の各端
子間の電圧降下比を、正常な動作域から出させ増幅器の
出力電圧Ｖｏを零へと降下させるような適当なレベルに
まで入力電圧ｖＤを上昇させる。

もしもそのプローブが、それが覆われている間すなわち
周囲光が全くない状態で人体から離脱されるとしても、
両光伝導体は同じ元状態に霧出される。

結果的に、光示導体の抵抗比は約１：１であり、そして
入力電圧ＶＤのレベルは、増幅器の出力電圧を零にまで
降下させるのに適切である。

増幅器３４の出力電圧Ｖｏは抵抗器４０を介して発光ダ
イオード３８に接続されている。

出力電圧Ｖｏが高い（接触面１０ａが人体１２に触れて
いて、そしてプローブが覆われていない状態）とすると
、発光ダイオード３８は発光する。

逆に、出力電圧Ｖｏが零である（接触面１０ａが人体１
２から離脱されるか或はプローブが覆われている状態）
とすると、発光ダイオード３８は発光を停止する。

発光ダイオード３８と協働しているのはホト・トランジ
スタ４２であって、そのエミッタは接地され、そのコレ
クタは抵抗器４４を介して＋１２■電源に接続されてい
て、そしてそのベースは浮動している。

ホト・トランジスタ４２は発光ダイオード３８付近にあ
って、発光ダイオードが発光したり又は発光するのを停
止したりするのを検知する。

参照数字４６にて示されている破線ボックスは発光ダイ
オード３８がホト・トランジスタ４２に接近しているこ
とを表わしている。

ホト・トランジスタ４２のコレクタはトランジスタ４８
のベースに接続されており、そのトランジスタ４８のエ
ミッタは接地されていてそしてそのコレクタは抵抗器５
０及び発光ダイオード５２を介して正の供給電圧に接続
されている。

ホト・トランジスタ４２はトランジスタ４８の動作を制
御する。

ホト・トランジスタ４２が発光ダイオード３８からの発
光を検知すると（接触面１０ａが人体１２に触れていて
、そしてそのプローブが覆われていない場合）、トラン
ジスタ４８はカット・オフになるようにバイアスされて
そして発光ダイオード５２はターン・オフにとどまる。

ホト・トランジスタ４２が発光ダイオード３８からの元
を検知しない（接触面１０ａが人体１２から離脱される
か或はプローブが覆われている状態）場合、トランジス
タ４８はターン・オンされそして発光ダイオード５２は
発光して警報を表示する。

可聴の警報器５４が、直列にある抵抗器５０と発光ダイ
オード５２とに対して並列に接続されている。

参照数字５６，５８，６０及び６２はリード線接続部で
、プローブ、ホト・トランジスタ１４と１６から警報回
路への接続を表わしている。

もしもプローブからのリード線のいづれかが遮断される
とすると、増幅器３４の出力電圧Ｖｏは、警報状態に相
当する零電圧へと降下することになる。

リード線５６が切れると、増幅器３４の負の入力端子へ
の入力電圧■。

は供給電圧ｖｓへと上昇する。

入力電圧ｖＤが入力電圧■Ｒよりも大きいとすると、増
幅器の出力電圧■ｏは零になる。

リード線５８が遮断されると、増幅器３４の負の入力端
子のバイアス電流に対しては通路がない。

その結果、その供給電圧■ｓは増幅器３４の負の入力端
子へと供給されるようになる。

増幅器３４へのこの入力が入力電圧ｖＲ，よりも太きい
状態で、その増幅器の出力電圧Ｖｏは零になる。

リード線６０か又はリード線６２のいづれかが遮断され
ると、接合型電界効果トランジスタ６４のゲートからは
電圧を供給されなくなる。

これは、接合型電界効果トランジスタ６４を導通させ、
それによって増幅器３４へと信号を加え、その増幅器を
非作動状態にする。

こ５でその増幅器の出力電圧Ｖｏは再び零になる。

第２図に示されている回路での残りの部分は標準的なも
のであるので、極く簡単に記述する。

参照数字６６及び６８は発振器及び整流器をそれぞれ示
しており、それらはトランス７０によって一諸に接続さ
れていて、供給電圧■８を発生するＤＣ−ＤＣ変換器を
形成している。

構成としては、プローブにて触れられた場合に人体１２
がライン電圧から絶縁されるようになっており、これは
この型式の医療機器に対しては安全性の点における必要
な要件である。

既に記述された如く本発明は周囲光の検出を考えている
けれども、元スペクトルの一部分のみ（すなわち、赤外
線）に選択的に応動する検出器の採用も可能であり、か
５る場合には、放射源は一層狭い帯域幅となる。

前にも記述した如く、本発明は皮膚接触温度プローブと
してよりもはるかに広範な応用を持っている。

本発明は別な人体機能を監視したり或は制御したりする
他の人体表面プローブに対しても或は人体に入り込むプ
ローブにも適用可能である。

例えば接触面を持つべく設計されている、静脈内栄養針
の移動又は部分的抜は出しも本発明の原理を組合せるこ
とによって検出できる。

第１図に例示されているプローブの実施例は、プローブ
表面における光伝導体と、及びそのプローブから遠方の
場所への電気的信号の伝達との使用を示しているけれど
も、他の電気−光学技術も本発明を実施するのに採用可
能である。

例えは、元ファイバ束をそのプローブの表面１０ａ及び
１０ｂ上に当る元を捨い上げ、そして光伝導体がその元
を電気的信号に変換する遠方での警報回路へとその元を
伝達するのに使用することもできる。

本発明によるプローブ及び装置を使用することにより、
これまでのプローブの監視測定の情報信号から得ていた
離脱警報に比べて、信頼性の高い確実な離脱警報を出す
ことができるようになり、生体の監視測定情報の真偽の
判断の助けとなるとともにその生体情報の質を向上させ
るのに役に立ち、他の治療処置への応用の面においても
本発明の医療に貢献する効果が大きいことは明らかであ
る。

以上、本発明がその典型的な好ましき実施例に基すいて
記述されはしたが、当業者においては本発明の精神又は
範囲から逸脱することなく、幾多の別な修正が可能であ
ろうことは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るプローブの一実施例で、一部を
破断して示す側面図、第２図は本発明に係るプローブ離
宅検出装置の回路の概略図である。 １０…ハウジング、１０ａ…接触面、１０ｂ…第２の表
面、１２…人体、１４…元伝導体、１６…元伝導体、１
８，２０，２６…リード線対、２２…ケーブル、２４…
センサー、３０，３２゜３６．４０，４４，５０…抵抗
器、３４…増幅器、３８…発元ダイオード、４２…ホト
・トランジスタ、４８…トランジスタ、５２…発元ダイ
オード、５４…警報器、５６，５８，６０，６２…リ一
ド線接続部、６４…電界効果トランジスタ、６６…発振
器、６８…整流器、７０…トランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体と接触するプローブと、該プローブの人体接触
   部に設けた第１の受光手段と、前記プローブの前記人体
   接触部以外の部分に設けた第２の受光手段と、前記第１
   の受光手段によって得られた該受光手段が受光した光量
   に対応する出力と前記第２の受光手段によって得られた
   該受光手段が受光した光量に対応する出力との比率に応
   答して動作する応答手段、とを備えたことを特徴とする
   プローブ離脱検出装置。 ２ 前記比率の大きさに応じた量を表示する表示手段を
   含む前記応答手段を備え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。 ３ 前記比率が予め定めた設定比率となったとき警報を
   発生する警報手段を含む前記応答手段を備えたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のプロー
   ブ離脱検出装置。 ４ 光電変換素子を前記受光手段に含む特許請求の範囲
   第１項又は第２項又は第３項記載のプローブ離脱検出装
   置。