JPS58501617A - プロ−ブの離脱を検出するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プローブの離脱を検出するための装置 技術分野 この発明は全般にプローブに関するものであり、更に詳記すｎば、グローブが取 付けられている身体からそのプローブの離脱を検出するように配−置された接触 プローブ及びかかるグローブの離脱の表示全行う装置に関する。

この発明は、体温検知プローブに関連して記載されているが、この発明が広範囲 の適用性のるることは明白でるろう。

ｌ」すえ狽 グローブが取付けられる身体の機能を測定又は監視するために、或は身体状態全 制御したり体調を感化したりするために、今日多（のプローブが使用されている 。例えば、新生児保育器の熱環境は新生児の体温を検知することによって調節さ れ、又新生児の体温を表わしている信号を発生して、保育器ヒータを制御する。

このような使用法においては、皮膚と温度センサグローブ接触面との間の密接な 接触が確立さｎかつ保持さ庇ることが重要でるる。もしもグローブが離脱すｆば 、接触の全面的又は部分的不良となり、保育器ヒータは新生児の体温以外の温度 測定値に応動することになる。

現在使用さｎているグローブの離脱全検出するための一つの方法は、監視されて いる機能から直接情報を用いることを含む。身体機能の測定における著しい偏差 に、身体機能自体の著しい変化の結果でめるか、又は測定グローブが身体から離 脱した結果でろる。いずれの場合でもその状態の表示は行われる。上記のような 方法は、グローブの完全な離脱全検知するための若干の使用法にぼ十分でるるか も知ｎないが、グローブの一部離脱は不適当な偏差を生じ検知できないこともめ る。又若干の使用法では、監視さｆる機能は、適当な表示を生じる程までグロー ブの離脱について、目立った変化をしないでろろう。例えば、保育器では周囲温 度が新生児の体温にほぼ等しい。従って、新生児に取付けたグローブが離脱して 保育器の熱環境にさらされる時には、温度センサの出力の即時変化は仮にめつ１ ことしても、それは極（僅かである。

グローブ離脱を検出するため既に提案された他の一技法に、グローブと身体間の 接触状態が変わることによるインピーダンス変化を検知することを含む。この方 法は、極めて制限さｎた受入ｎ万全されている。グローブと身体間の接触不良以 外の各種要因がインピーダンスに悪影響を与えることが解った。その結果、この 技法は十分な信頼性を提供するものではない。

ベンジャミン管エルーホックマン（ＢｅｎＪａｍｉｎ　Ｌ。

Ｈｏｃｈｍａｎ　）　（Ｄ　１９７９−１１ｆＥ　９月１３日付米国特許出願第 ７５２５３号及びテレンス・エイ・トーザラ（ＴｅｒｅｎｃｅＡ、Ｔｏｒ　ｚａ 　Ｉ　ａ　）　（Ｄ　ｌ９７９年１０月２６日付米国特許出願第８８４７４号は 、それぞれプローブの離脱？検出する光学的技術を開示している。ホックマンの 出願に開示さ７１゜た装置及びトーザラの出願に開示された装置は、グローブが 身体から離脱される時に、そのプローブの身体接触平面に当る放射エネルギーの レベルの変化ｔそれぞｆ感知する。ホックマン及びトーザラの出願で開示された 技術は、グローブの離脱全効果的に検出するのに極めて役立つが、ホックマン及 びトーザラの出願に開示された特定装置は、誤警報を防ぐ１こめ、プローブ構造 及び特別回路に光学的構成要素全付加する必要がるる。

発明の開示 従って、この発明の一目的は、グローブのような物品が取付けられた身体から、 その物品の離脱音検出しがっ離脱が生じた時に表示を出す新規で改良さｎた装置 全提供することにるる。

この発明の他の目的は、動作に信頼性がるり、比較的簡単な構造で、さらに適当 な価格で製造できる上記装置を提供することにある。

この発明に従って構成された装置は、装置の温度の関数として変化し、かつ身体 に接触するのに適した特性を有する温度応答素子金倉み、身体に上記応答素子が 接近するの全検知する。上記装置は又この温度応答素子を周期的に加熱し、かつ 温度応答素子の温度特性に従って変化する制御信号を発生する装置金倉む。従っ て、この制御信号は上記温度応答素子の加熱及びこの素子がら拡散する熱を表わ すものである。上記装置はさらに、温度応答素子が身体に接近する表示？生じる 制御信号に応答する装置？含む。

この発明の付加態様ａ１この発明が体温検知プローブに適用される時には、グロ ーブが取付けられる身体の温度を検知するのに役立つ温度応答素子が、身体がら プローブが離脱するの全検知するのにも役立ちうることである。

図面の簡単な説明 図面について説明すると、第１図はこの発明に従って構成さ肛た装置の回路図、 第２図に第１図の装置に使用される温度検知グローブの斜視図、第３図に第２図 のプローブの動作を理解するのに有用な波形線図、第４図は第１図の装置の動作 を理解するのに有用な多数の波形を示す。

発明全実施するための最良の形。

第１図に示された装置に、体温検知グローブが取付けられた身体から、上記検知 グローブが離脱するのを表示するために、この発明が適用できるものを示す。こ の装置は、グローブ・ハウジング１２とサーミスタ１４とを有するグローブ１０ 盆含む。第２図に示さ九るように、サーミスタ１４は身体に接触するのに適した 上記グローブ番ハウジング］２の接触面１２ａ内に置かれている。サーミスタ１ ４は通常の構成と動作をするものでよい。サーモメトリックス・インコーホレー テッド（Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｒｉｃｓ、Ｉｎｃ、）製のＢＲ１４ＫＡ５１２Ｊサ ーミスタが用いられている。サーミスタはその温度の関数として変化する特性を 有する。特に、サーミスタ１４ｖ′ｉ負の温度係数を有するので、その電気抵抗 はサーミスタ１４がさらさ汎る温度に反比例して変化する。サーミスタ１４に電 圧が印加さｎる時に、その抵抗に従って変化する信号がサーミスタ１４１７ｔ： 発生し、これによってサーミスタ１４がさらされる温度の表示を与える。印加電 圧レベルは、その発生電流が非常に小すいほどのレベルでめるから、この電流が もたらす自己加熱効果は無視できる。

第１図に戻ると、この装置は又限流抵抗器１８會経てサーミスタ１４に接続され る固定電圧■１の電圧源１６も含むっこの配列はグローブ１０が取付けられる身 体の温度全表わす第１信号成分をサーミスタ１４に生じさせる。第３図はサーミ スタ１４に発生した信号Ｖｔｉ示す波形線図である。

電圧レベルｖ２ば、グローブ１０ヲ身体に取付ける前のサーミスタ信号を表わし ている。電圧Ｖ、と電圧■２との差に、限流抵抗器１８両端子間の電圧降下であ る。

サーミスタ１４がさらされた温度よりも高温の身体にグローブ１０が取付けられ た後、上昇した温度はサーミスタ１４の抵抗を減少させ、これによりサーミスタ １４の信号Ｖｔ全電圧■３まで低下させる。電圧ｖ２がら電圧ｖ８マでの漸次低 下は、す〜ミスタ１４の熱慣性を表わす。上記サーミスタ信号Ｖｔは、グローブ １０が取付けられる身体の温度が変化するにつれて時間と共に変化する。体温が 上昇するにつれて信号Ｖｔは低下する。体温が低下するにつれて信号Ｖｔは上昇 する。サーミスタ１４の信号は、サーミスタの熱慣性によって生じる極めて僅か な遅延音もって密接にグローブ１０がさらされる温度に従う。一般に電圧ｖ１と 抵抗器１８ｒｉ約０．５ｖの動作電圧■３を生じるように選択されている。今ま でのところ、この発明の記載で温度検知機能は目下通常の手段である。

第１図の装置はさらに、サーミスタ１４に周期的に加熱し、かつこの加熱及びサ ーミスタから拡散した熱ｋｆｆゎしている制御信号全発生する装置を含む。上記 装置は、電子スイッチｎと抵抗器２４を経て、調整電圧■４をサーミスタ１４に 印加するパルス振幅制御回路２０全含むことができる。上記スイッチ２２の開放 と閉成の動作は、サーミスタ１４ヲ周期的に加熱する一連のパルス信号を発生す る。

この信号は、サーミスタの加熱及びサーミスタがらの拡散した熱を表わす第２信 号成分をサーミスタに生じさせる。スイッチ２２の動作は、以下詳細に説明する タイミング制御回路２６によって制御さ几ろ。

第３図から解るように、サーミスタ１４を通る信号Ｖｔは、スイッチ２２が閉じ られるとパルス振幅制御回路２ｏがらの電圧がサーミスタ１４に接続され、レベ ルｖ５まで鋭く上昇する。電圧■４は、破線で第３図に示されている。電圧■４ と電圧ｖ５の差に抵抗器２４の両端子間の電圧降下である。

第３図の減衰曲線１０２ば、サーミスタ１４に電圧Ｖ５　全印加したことによる サーミスタ１４の自己加熱効果を示す。

自己加熱によりサーばスタ温度が上昇するにつれ、サーミスタ電圧は低下する。

同時に、加熱期間中サーミスタ１４は熱全拡散する。上昇曲線１ｏ４（実線）ｒ ｉサーξスタ１４ヲ身体に接触したため、サーミスタ１４から拡散した熱の影響 を表わし、一方上昇曲線１０６（破線）はサーミスタ１４が身体から離脱したた めに、サーミスタ１４から拡散した熱の影響を表わす。身体に接触する一方でサ ーミスタ１４によってより多量の熱が拡散され、これによってサーミスタ温度を 低下させる傾向［ｉす、サーミスタが身体から離脱したため以上にサーミスタに 大きい信号全発生させる。減衰曲線１ｏ８（実線）及び１１０　（破線）は、身 体に接触している時及び身体がら離脱した時のサーミスタに対し、加熱期間中に サーミスタ信号Ｖｔに及ぼす基本的影響？示す。曲線１０８と１１０ｆｌ、電圧 ■の印加により自己加熱効果を示す曲線１０２に、サーミスタがらの熱の拡散の ２つの異なった影響を加えることによって得られる。

スイッチ２２が開放されると、電圧ｖ４は消滅する。このためサーミスタ信号Ｖ ｔは、電圧ｖ４が印加された期間中サーミスタにより拡散された熱の量に依存す るレベルまで低下される。その後サーミスタ信号Ｖｔは、電圧■４の印加前にサ ーミスタがさらされた温度に相応するレベルまで上昇する。サーミスタ信号Ｖｔ がこのレベルまで上昇する割合に、加熱期間に続（冷却期間中サーミスタがらの 熱の拡散に依存する。上昇曲＄１１２（実線）は身体に接触するサーミスタの状 態全示し、一方上昇曲線１１４　（破りｒｉ身体から離脱されたサーミスタの状 態を示す。

上記説明から、電圧ｖ４の印加及び消滅で生じるサーミスタ１４の自己加熱は、 身体にサーミスタの接近全表わす第２信号成分を与えることが解る。サーミスタ １４に印加された各パルスは、加熱期間中に正向き部分を生じ、又冷却期間中に 頁間き部分を生じる。上記正向き部分は、サーミスタからの熱の拡散に依存する 割合で、パルス期間中減衰し、又頁間き部分もサーミスタからの熱の拡散に依存 する割合で、加熱期間に続いて上昇する。

従って第１図の装置は、それが取付けられている身体にサーミスタ１４の接近の 表示を発生するためのサーミスーミスタが接近する表示と？分離して発生させる のに有効である。特に、サーミスタ信号Ｖｔば、増幅器−線形回路網路、電子ス イッチ３ｏ及びサンプルアンドホールド回路３２を経て、体温の表示？発生する 温度表示器３４に接続されている。もしもプローブ１０が身体から離脱している ならば、温度表示器讃は、プローブがさらさｎている環境の温度の表示全行なう 。

上記サーミスタ信号Ｖｔは又電子スイッチ３６を経て、身体にグローブが接近す る表示全発生させる比較器間に接続さｎている。サンプルアンドホールド回路３ ２の出力は又比較器あに接続されている。

第１図の装置の動作は、第４図から理解されよう。タイミング制御回路２６は、 第１シリーズ及び第２シリーズのタイミング制御パルスＴ１及びＴ２　ｔ”供給 する。タイミンクｆｆ１ｌＪ　御パルスＴ１はスイッチ（９）の開閉全制御し、 一方タイミング制御パルスＴ２ニ、スイッチ２２と３６の閉成を制御する。スイ ッチ３０が閉じている時の時間ｔ１中、上記サーミスタ信号Ｖｔは増幅器−線形 回路網あ及びスイッチ３０ｉ経て、サンプルアンドホールド回路３２に供給され る。増幅器−線形回路網路は、通常の構成と動作でよく、上記サーミスタ信号全 受信し又これを処理して以後の処理に適した形にする。サンプルアンドホールド 回路３２も通常の構成と動作でよく、サーミスタ信号を表わす信号全受信し、さ らにこの信号を記憶する。第４図から解るように、タイミング制御パルスＴ１は 、グローブ］０が取付けらｎている身体の温度をサーミスタ信号が表わす時には 、時々スイッチ３０に閉じる。従って、サンプルアンドホールド回路３２の出力 に、タイミング制御パルスＴ□（時Ｍ　ｔ、　）　中のサーミスタ信号の体温成 分又は最終タイミング制御パルスＴ、中に記憶されたサーミスタ信号の体温成分 かのどちらか全表わす。

スイッチ２２と３６の閉成中、上記サーミスタ信号はスイッチ３６ヲ経て比較器 ３８に供給される。比較器３８に通常の構成及び動作でよく、２つの入力全受信 し又２つの入力の関係’ｋＷわす出力？与える。第４図から見らｎるように、時 間ｔ２中に、タイミング制御パルスＴ２がスイッチηを閉じると、正向き信号が サーミスタに生じる。これらノ信号が、サーミスタ信号の体温成分に重なる時に 、スイッチ３６全経て比較器間の低入力端に接続される。同様に、サンプルアン ドホールド回路３２の出方は、比較器３８の高入力端に接続される。サンプルア ンドホールド回路３２の出力信号は、グローブ１ｏが取付けられた身体から離脱 したか全決定する基準として役立つ。増幅器−線形回路網あは、タイミング制御 パルス■１中、グローブ】ｏが身体に接触するか又はグローブが身体がら離脱し たことを表わす２つのサーミスタ信号レベル間に属するサーミスタ信号から、信 号音っ（るように設計されている。上記の例に続いて、もしもサーミスタ信号Ｖ ｔが時間ｔ２の始めに５．０■で、身体に接触するプローブのために時間ｔ２の 終りに４．８ｖでるるか、身体からグローブが離脱したために時間ｔ２の終りに ４．６■であるならば、サンプルアンドホールド回路３２からの基準信号は４． ７■に選択される。身体に接触したままのグローブ１０の状態に対しての比較器 ３８からの出力は＋〇、１ｖであるが、−実接触不良のグローブ状態に対しての 比較器からの出力は一〇、１■となる。後者の結果に適当な可聴又は目視警報装 置４０會動作させる。

所要周波数と相対的タイミングで正確に成形さ九たタイミングパルスを与える。

サーミスタ信号Ｖｔの接近成分が、スイッチ加からサンプルアンドホールド回路 ３２マでを経ないこと全保証するため、時間ｔ３が、時間ｔ１の終りと時間ｔ２ の始めとの間に与えられている。タイミング制御パルスＴ２の周波数に、サーミ スタ１４の適当な冷却時限となるように選択される。従って、タイミング制御パ ルス１２間の全時間が１４＋　１．　＋１３でるるように、付加時限ｔ４が与え られる。

警報装置４０が、タイミング制御パルスＴ２の間の期間中に、比較器間の出力に よって誤動作するの全防止するたメ、インバータ４２、電子スイッチ４４、抵抗 器４６及び固定電圧源４８が第１図の装置に与えられている。これらの素子は、 接触不良のグローブ状態を表わす出力信号？発生することから、比較器３８を一 時停止するのに有効でるる。

インバータ４２に、タイミング制御パルスＴ２の間の期間中スイッチ４４ヲ制御 してこのスイッチを閉じる。これが閉じる時の電圧源４８からの電圧は、抵抗器 ４６とスイッチ４４３ を経て比較器間の低入力端に接続されるので、比較器３８への各入力は、比較器 間が接触不良のグローブ状態に相応する出力信号全発生するの全阻止する。

第１図に見らｎるように、サンプルアンドホールド回路３２の出力は、パルス振 幅制御回路側に接続されている。

この１こめに電圧レベルｖ４は、タイミング制御パルスＴ２の始まる前に、最終 サンプルされた体温全追跡する。結果として、温度と共に変化するサーミスタ抵 抗にかかわらず、サーミスタ１４が加熱される度毎に等量のパワーが拡散される 。

この発明の精神及び請求の範囲から逸脱することな（、第１図の装置に各種変型 が加えられる。例えば、警報装置を加熱期間の終りにサーミスタ信号Ｖｔの減衰 のレベルの差に応答するように調節する代りに、警報装置は加熱Ｘｌ［に続く特 定時期にサーミスタ信号Ｖｔの上昇のレベルの差に応答するように配列すること もできる。このような動作に必要な電気回路の構成は、適当な時にサーミスタ信 号の接近部分の負向き部分に応答するように適当な変型を有する第１図の装置に 大体類似している。

さらに、接触不良のグローブの警報装置は、振幅依存よりはむしろ時間依存とし ても配列できる。特定時にサーミスタ信号Ｖｔの振幅に関して警報電気回路構成 を調節する代りに、警報電気回路構成がサーばスタ信号の特定振幅に達するまで に要する時間に応答するように配列できる０ この発明の模範的で最適な実施例、さらに適当な変型について上記に説明した。

この発明の精神又は請求の範囲から逸脱することな（、当業者に各種の他の’Ｊ Ｍ態様が見出されることは理解されよう。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　身体からの物品の離脱全表示する装置で、該装置は、温度応答素子の温度 の関数として変化する特性を有する温度応答素子で、該温度応答素子は身体に接 触するのに適し、該身体に上記素子が接近するの全検知する温度応答素子子の加 熱及び該素子から拡散した熱を表わしている上記特性に従って変化する制御信号 を生じる装置、及び身体に上記温度応答素子が接近する表示？生じる制御信号に 応答する装置、全含む身体からの物品の離脱全表示する装置。 ２、（ａ）上記温度応答素子の加熱終了後に上記制御信号は、上記素子の加熱終 了後に該素子からの熱の拡散に依存する割合でレベルが変化し、及び（ｂｌ上記 温度応答素子の加熱終了後に上記表示装置に、上記接近表示を発生する請求の範 囲第１項記載の装置。 ３、　上記表示装置は、上記制御信号及び基準信号に応答し、基準信号と制御信 号とを比較する比較装置會含む請求の範囲第１項記載の装置。 ４、　上記表示装置は、制御信号及び基準信号に応答する比較器全部み、上記温 度応答素子の加熱終了後に上記基準信号と制御信号のレベルを比較する請求の範 囲第２項記載の装置。 ５、　さらに上記温度応答素子が内部に配置されるプローブ・ハウジング全部む 請求の範囲第４項記載の装置。 ６、上記制御信号は、温度応答素子の加熱終了後に上昇する負向き部分？含む請 求の範囲第１項記載の装置。 ７、上記温度応答素子の連続する加熱期間は、詩興的に一定間隔をおかれて、上 記温度応答素子がその熱の全部全拡散できる請求の範囲第１項記載の装置。。 ８、、（ａ）上記制御信号は、温度応答素子が加熱される期間中発生する減衰部 分、及び上記素子が加熱される期間に続いて発生する上昇部分全部み、及び（ｂ ）上記表示装置は、制御信号の上昇部分に応答する請求の範１第１項記載の装置 。 ９、体温全検知する装置で、身体に接触するのに適した接触面？有するグローブ −ハウジング、サーミスタの温度の関数として変化する電気抵抗を有し、上記グ ローブ・ハウ、ジンクの接触面内に配置され、上記身体の温度全検知し、かつ身 体にサーミスタが接近するのを検知する上記サーミスタ、固定電圧源、該電圧源 全サーミスタに接続し、身体の温度？表わす第１信号成分全該サーミスタに発生 させる装置、パルス信号源、該パルス信号源全サーミスタに接続し、該サーミス タ全周期的に加熱し、かつサーミスタの電気抵抗に従って変化し、さらに該サー ミスタの加熱及びサーミスタがら拡散した熱を表わしている第２信号成分全サー ミスタに発生させる装置、上記サーミスタに接続され、第１信号成分と第２信号 成分と全分離する装置、該分離装置に接続され上記第１信号成分に応答し、身体 の温度の表示を発生する装置、及び上記分離装置に接続され、上記第２信号成分 に応答し、身体にサーミスタが接近する表示を発生する装置、を含む体温上検知 する装置。 １０、上記接近表示を発生する装置は、第２信号成分及び基準信号に応答し、上 記基準信号と第２信号成分とを比較する比較装置會含む請求の範囲第９項記載の 装置。 １１、上記サーミスタの連続する加熱期間は、時間的に一定間隔おかれて、サー ミスタがその熱の全部を拡散できる請求の範囲第９項記載の装置。 １２、体温を検知する装置で、身体に接触するのに適した接触面を有するプロー ブ書ハウジング、サーミスタの温度の関数として変化する電気抵抗を有し、上記 プローブ・ハウジングの接触面内に配置され、上記身体の温度を検知し、かつ身 体にサーミスタが接近するのを検知する上記サーミスタ、固定電圧源、該電圧源 ｔサーミスタに接続し、身体の温度を表わす第１信号成分を該サーミスタに発生 させる装置、パルス信号源、該パルス信号源全サーミスタに接続し、該サーミス タを周期的に加熱し、かつサーミスタの電気抵抗に従って変化し、さらに該サー ミスタの加熱及びサーミスタから拡散した熱を表わしている第２信号成分會サー ミスタに発生させる装置、上記第１信号成分に応答し、身体の温度の表示を発生 する装置、及び上記第２信号成分に応答し、サーミスタが身体に接近する表示を 発生する装置、全含む体温全検知する装置。