JPH034207B2 - - Google Patents
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- JPH034207B2 JPH034207B2 JP62045120A JP4512087A JPH034207B2 JP H034207 B2 JPH034207 B2 JP H034207B2 JP 62045120 A JP62045120 A JP 62045120A JP 4512087 A JP4512087 A JP 4512087A JP H034207 B2 JPH034207 B2 JP H034207B2
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- circuit
- signal
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- surface displacement
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Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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、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。
く、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。
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。
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ユ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つている。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。
に電極又はトランスジユ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つている。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、マイクロフオンで検出
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、装着も
複雑になる。
超音波を体表面に照射し、マイクロフオンで検出
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、装着も
複雑になる。
よつて、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。
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。
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
た光スポツトの位置を検出する光スポツト位置セ
ンサ１０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
のを引用してある。
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
た光スポツトの位置を検出する光スポツト位置セ
ンサ１０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
のを引用してある。
被検者の腹部、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ツ
トとして光スポツト位置検出センサ１０へ入射す
る。この光スポツトの入射位置は、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、したがつて、光ス
ポツト位置検出センサ１０は、その変位に対応し
た検出信号を出力する。体表面変位波検出回路１
４，１７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。
反射された光ビームの散乱光は集光して光スポツ
トとして光スポツト位置検出センサ１０へ入射す
る。この光スポツトの入射位置は、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、したがつて、光ス
ポツト位置検出センサ１０は、その変位に対応し
た検出信号を出力する。体表面変位波検出回路１
４，１７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。
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図において胸部１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フオーカスレンズ３を通して１ｍＷ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を通してスポツトとして集光され、光スポツ
ト位置センサ１０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個の電極を備えたそれ自体周知の半導体位
置検出素子（PSD）１１と、それぞれの光電流
を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路１２と、双
方の電極の電圧信号を光スポツトの入射位置に対
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、インキユ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。
ので、第１図において胸部１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フオーカスレンズ３を通して１ｍＷ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を通してスポツトとして集光され、光スポツ
ト位置センサ１０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個の電極を備えたそれ自体周知の半導体位
置検出素子（PSD）１１と、それぞれの光電流
を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路１２と、双
方の電極の電圧信号を光スポツトの入射位置に対
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、インキユ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のバンドパスフイルタ１５と、こ
のフイルタを通つ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。１７は心拍波検出
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10〜20Hz
のバンドパスフイルタ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。
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のバンドパスフイルタ１５と、こ
のフイルタを通つ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。１７は心拍波検出
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10〜20Hz
のバンドパスフイルタ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
吸数計数回路であり、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
にクロツクを発生してカウンタ２１のリセツト及
びデータ保持回路２２のラツチを行わせるクロツ
ク発生回路２３とより構成されている。２５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、クロツク
発生回路２３を共用している。
吸数計数回路であり、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
にクロツクを発生してカウンタ２１のリセツト及
びデータ保持回路２２のラツチを行わせるクロツ
ク発生回路２３とより構成されている。２５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、クロツク
発生回路２３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。
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、次の通りである。
は、次の通りである。
胸部１は、レーザー光源２からフオーカスレン
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部１で散乱
し、その反射散乱光は集光レンズ４で収束されて
PSD１１に入射する。これにより、光スポツト
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。したがつて、補正回路１３か
らは胸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。
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部１で散乱
し、その反射散乱光は集光レンズ４で収束されて
PSD１１に入射する。これにより、光スポツト
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。したがつて、補正回路１３か
らは胸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、バンドパスフイルタ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Ｖ１として供給される。
出力信号は、バンドパスフイルタ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Ｖ１として供給される。
同図において、Ａ１，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Ａ３の出力信号Ｖ５が“１”のときにオ
ンになるアナログスイツチSW１、ダイオードＤ
１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“０”のときにオンになる
アナログスイツチ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。動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”になつて
いてピーク検出が行われていたとする。入力信号
Ｖ１を演算増幅器Ａ１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Ａ３の−
入力信号Ｖ４となる。コンパレータＡ３の＋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Ａ３が反転し
て出力信号Ｖ５は“０”になる。これにより、ア
ナログスイツチSW２がオンになつてボトム検出
が行われる。コンパレータＡ３の＋入力信号Ｖ３
は、反転信号Ｖ２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−入力信
号を下廻る。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“１”
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。
はコンパレータ、Ａ４はインバータである。コン
パレータＡ３の出力信号Ｖ５が“１”のときにオ
ンになるアナログスイツチSW１、ダイオードＤ
１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“０”のときにオンになる
アナログスイツチ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。動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”になつて
いてピーク検出が行われていたとする。入力信号
Ｖ１を演算増幅器Ａ１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Ａ３の−
入力信号Ｖ４となる。コンパレータＡ３の＋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Ａ３が反転し
て出力信号Ｖ５は“０”になる。これにより、ア
ナログスイツチSW２がオンになつてボトム検出
が行われる。コンパレータＡ３の＋入力信号Ｖ３
は、反転信号Ｖ２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−入力信
号を下廻る。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“１”
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の出力信号は心拍波検出
回路１７にも入力し、バンドパスフイルタ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１９で心拍周期に対応し
たパルスに変換される。
回路１７にも入力し、バンドパスフイルタ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１９で心拍周期に対応し
たパルスに変換される。
クロツク発生回路２３は１分ごとにクロツクを
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２
２，２７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。表示部２８はその呼吸数
及び心拍数を数値表示し、記録部２９は記録紙に
その連続記録を行う。
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２
２，２７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。表示部２８はその呼吸数
及び心拍数を数値表示し、記録部２９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１４〜１
６，２１〜２２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。光スポツト
変位センサ１０としては、CCD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ツト位置の変位を
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。
６，２１〜２２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。光スポツト
変位センサ１０としては、CCD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ツト位置の変位を
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。
以上、本発明により体表面変位に応動する反射
光スポツ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
るためにスポツト径を容易に小さくすることがで
き、したがつ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、スポツ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つたと
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。
光スポツ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
るためにスポツト径を容易に小さくすることがで
き、したがつ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、スポツ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つたと
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。
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。
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)
- 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
成された光スポツトの位置を検出する光スポツト
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045120A JPS63212330A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 非接触式体表面変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045120A JPS63212330A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 非接触式体表面変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63212330A JPS63212330A (ja) | 1988-09-05 |
| JPH034207B2 true JPH034207B2 (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=12710411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62045120A Granted JPS63212330A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 非接触式体表面変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63212330A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010231663A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Taisei Denshi Seisakusho:Kk | 人体異常判別装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4620959B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2011-01-26 | キヤノン株式会社 | 生体情報モニタ装置 |
| JP4576416B2 (ja) * | 2007-11-15 | 2010-11-10 | 住友大阪セメント株式会社 | 監視装置 |
| BR112013026623A2 (pt) * | 2011-04-21 | 2016-12-27 | Koninkl Philips Nv | dispositivo e método para a medição dos sinais vitais de um indivíduo e programa de computador |
| EP2826421B1 (en) * | 2012-03-16 | 2016-09-14 | Fujitsu Limited | Tremor-detecting device and tremor-detecting method |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62045120A patent/JPS63212330A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010231663A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Taisei Denshi Seisakusho:Kk | 人体異常判別装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63212330A (ja) | 1988-09-05 |
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