JPS63212330A - 非接触式体表面変位検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、被検者に電極等を取付けることなく１体表面
変位を基に非接触式に呼吸数もしくは心拍数又はこれら
の双方を検出する非接触式体表面変位検出装置に関する
ものである。

（従来の技術と発明が解決しようとする問題点）臨床に
おいて手術に際し或はＣＣＵ等の装置で呼吸数もしくは
心拍数を長期間にわたりモニタするこ′とは重要である
。また、未熟児に対しても呼吸・循環系の常時監視が行
われ、或は最近周産期死亡の最大の原因になりつつある
突然死症候群等のスクリーニングのために重要である。

このための典型的な計測方法としては、被検者に電極又
はトランスジューサを取付けてリード線を導出すること
により接触式で行っている。この場合、導出されたリー
ド線が看護の妨げになり、また被検者に対する負担も大
きい。

そこで、最近では非接触式の計測方法として。

超音波を体表面に照射し、マイクロフォンで検出した反
射信号の位相変化から体表面変位として呼吸波もしくは
心拍波を検出するのが周知である。

しかしながら、この方法では空気のゆらぎに起因する雑
音が発生し、また体表面の不均一な動きに起因する反射
波の干渉のために高精度の測定が難しいと云う問題があ
る。その他、マイクロ波を照射する方法も周知であるが
、同様に不均一な動きによる反射波の干渉のために誤差
を生じ、装置も複雑になる。

よって、本発明は、非接触式の簡単な構成で呼吸数もし
くは拍動数を高精度に計測する体表面変位検出装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、この目的を達成するために、被検者の体表面
（１）に光ビームを照射する光源（２）と。

その反射した散乱光を集光レンズ（４）を通して入射さ
せた光スポットの位置を検出する光スポット位置センサ
（ｌＯ）と、このセンサの検出信号から体表面変位波を
検出する体表面変位波検出回路（１４，１７）と、所定
時間に対するこの体表面変位波を計数する体表面変位数
計数回路（２０，２５）とより構成した。尚、（）内の
符号は、後述する実施例のものを引用しである。

〔作用〕

被検者のｎｕｓ、胸部もしくは背部の体表面（１）で反
射された光ビームの散乱光は集光して光スポットとして
光スポット位置検出センサ（ｌｏ）へ入射する。この光
スポットの入射位置は、呼吸又は心拍動による体表面変
位に応じて光ビームの反射位置が変動することにより変
位し、したがって、光スポット位置検出センサ（１０）
は、その変位に対応した検出信号を出力する０体表面変
位波検出回路（１４，１７）は、この検出信号から雑音
を含まない所望の体表面変位波を検出し、所定時間につ
いてその出力信号を体表面変位数計数回路（２０，２５
）に計数させる。

（発明の実施例） 第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図において胸４１Ａｌに向けて例えば１０ｃｍ離れた
位置のレーザー光源２から例えば焦点距離５ｃｍフォー
カスレンズ３を通してｌ騰Ｗ程度の光ビームを照射させ
る。その反射散乱光は集光レンズ４を通してスポットと
して集光され、光スポット位置センサｌＯへ入射する。

このセンサは、中心位置からの変位に応じた光電流をそ
れぞれ出力する２（ＩＩの電極を備えたそれ自体周知の
半導体装置検出素子（ＰＳＤ）１１と、それデれの光電
流を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変挽変格回路１２双方の
電極の電圧信号を光スポットの入射位置に対応して電圧
レベルの変化する電圧信号に変換する補正回路１３とよ
り構成されている。これらの光学系２〜４．１１は、例
えばスタンドに取付けておき、インキエベータ内の未熟
児に対しては透明ケースを通して或は成人の場合には直
接光を照射する。

１４は呼吸波検出回路であり、補正回路１３の出力信号
に含まれる雑音を除去するために通過帯域が０．０８〜
２Ｈｚのバンドパスフィルタ１５と、このフィルタを通
って入力する信号から呼吸波を検出する呼吸波検出回路
本体１６とより構成されている。この回路本体は、例え
ばそれ自体周知の第２図に示す回路より構成する。　１
７は心拍液検出回路であり、同様に補正回路１３の出力
信号に含まれる雑音を除去するために通過帯域がｌＧ〜
２０Ｈｚのバンドパスフィルタ１８と、その出力信号を
パルス化する波形整形回路１９より構成されている。

２０は所定時間についての呼吸数を計数する呼吸数計数
回路てあり、呼吸波検出回路本体１６の出力信号を計数
するカウンタ２１と、その計数値を保持するデータ保持
回路２２と、所定時間ごとにクロックを発生してカウン
タ２１のリセット及びデータ保持回路２２のラッチを行
わせるクロック発生回路２３とより構成されている。２
５は所定時間についての心拍数を計数する心拍数計数回
路であり、カウンタ２６と、その計数値を保持するデー
タ保持回路２７とより構成され、クロック発生回路２コ
を共用している。

２８はデータ保持回路２２．２７に保持された呼吸数及
び心拍数データを表示する表示部、２９はその記録を行
う記録部である。

このように構成された呼吸数検出装置の動作は１次の通
りである。

胸部ｌは、レーザー光源２からフォーカスレンズ３を通
して収束性の良い光ビームを連続的に照射されている。

入射した光ビームは胸！ｌで散乱し、その反射散乱光は
集光レンズ４で収束されてＰＳＤＩＩに入射する。これ
により、光スポットの入射位置は胸壁の呼吸及び心拍動
による変位に対応して変化する。したがって、補正回路
１３からは陶壁変位に応じて電圧レベルの変化する信号
が出力される。

呼吸波検出回路１４に入力した補正回路１３の出力信号
は、バンドパスフィルタ１５において心拍成分等を低減
され、第２図に示す呼吸波検出回路本体１６に入力信号
Ｖｌとして供給される。

同図において、　ＡＩ、Ａ２は演算増幅器、Ａ３はコン
パレータ、Ａ４はインバータである。コンパレータ＾３
の出力信号ｖ５がｌ″のときにオンになるアナログスイ
・フチ５ｌｉｔ、ダイオードＤＩ及びコンデンサＣ１で
ピークホールド回路を構成し、出力信号ｖ５が”ｏ”の
ときにオンになるアナログスイッチＳＷ２、ダイオード
Ｄ２及びコンデンサＣ１でボトムホールド回路を構成し
ている。９１１作は周知の通りであるが、期間Ａについ
て説明すると、その直前に第３図に示すように、コンパ
レータＡ３の出力信号ｖ５が−１″′になっていてピー
ク検出が行われていたとする。入力信号Ｖｌを演算増幅
器ＡＩで反転させた反転信号ｖ２が、抵抗Ｒ３、Ｒ４で
分圧されて演算増幅器Ａ２に入力し、そのピーク値がコ
ンパレータムコの一人力信号ｖ４となる。コンパレータ
Ａ３の中入力信号ｖ３は、反転信号ｖ２と出力信号ｖ５
とが抵抗Ｒ６、Ｒ７で分圧されて入力するために、反転
信号ｖ２の降下によりコンパレータムコが反転して出力
信号ｖ５は０″になる。これにより、アナログスイッチ
３１２がオンになってボトム検出が行われる。コンパレ
ータＡ３の中入力信号ｖ３は、反転信号■２と出力信号
ｖ５とが抵抗Ｒ６、Ｒ７にて分圧され、ボトムレベルで
ある一人力信号を下層る０反転信号ｖ２が上昇すると、
コンパレータＡ３が反転して出力信号ｖ５は再び′″ｌ
”になる、これにより、コンパレータＡ３からは呼吸波
周期に対応した論理信号である出力信号ｖ５が出力され
る。

同様に、補正回路１３の出力信号は心拍液検出回路１７
にも入力し、バンドパスフィルタ１８において呼吸波成
分等の雑音を除去して心拍波のみを検出し、波形成形回
路１ｇで心拍周期に対応したパルスに変換される。

クロック発生回路２３は１分ごとにクロックを発生し、
カウンタ２１．２６にその間の呼吸波信号及び心拍波信
号を計数させ、データ保持回路２２．２７に１分ごとに
更新される呼吸数及び心拍数データを保持させる０表示
器２８はその呼吸数及び心拍数を数値表示し、記録部２
ｇは記録紙にその連続記録を行う。

尚、前述の実施例において回路部分１４〜１６．２１〜
２２又は回路部分１７．２５を廃止することにより、心
拍数検出装置又は呼吸数検出装置のみとして構成するこ
ともできる。光スポット変位センサｌＯとしては、　Ｃ
ＣＤ型等のイメージセンサを用い、その撮像面の読出し
走査を行うことにより撮像面における光スポット位置の
変位を検出しても良い、光ビームの光源としてはＬＥＤ
を用いることも考えられる。

（発明の効果） 以上、本発明により体表面変位に応動する反射光スポッ
トの変位を検出することにより、非接触式のあらゆる利
点を保持し得ると共に、光式であるためにスポット径を
容易に小さくすることができ、したがって超音波及びマ
イクロ波に比べて干渉が少なくなるために測定精度が向
上する。同様に、スポット径が小さくできることから、
衣服を身に付けていてその表面形状が不規則であったと
しても、干渉を生じ難いので衣服を介しても確実に体表
面変位を検出できる。また、光を利用することから周辺
機器へ妨害を与える問題も一掃される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による非接触式体表面変位検
出装置の光学系及び付属回路の構成を示す図、第２図は
同実施例の呼吸波検出回路本体の回路構成を例示する図
及び第３図は第２図の各部の電圧関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検者の体表面に光ビームを照射する光源と、その反射
   した散乱光を集光レンズを通して形成された光スポット
   の位置を検出する光スポット位置センサと、このセンサ
   の検出信号から体表面変位波を検出する体表面変位波検
   出回路と、所定時間に対する前記体表面変位波検出回路
   の出力信号を計数する体表面変位数計数回路とを備えて
   成る非接触式体表面変位検出装置。