專利名稱：使用封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用安裝在空氣袋或容積可變的封閉空腔上的聲傳感器，即使用了收集包括心臟跳動(dòng)次數(shù)、呼吸次數(shù)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備。
本發(fā)明可以提供無(wú)需在人體上安裝電極或?qū)Ь€、以及其他的觀察、測(cè)量器具類即可收集生物醫(yī)學(xué)信息的設(shè)備。
在這樣的以往設(shè)備中，由于要在人體上安裝探測(cè)各種信息用的電極，故在使用過(guò)程中會(huì)因電極位置的偏移而導(dǎo)致信號(hào)變化，或收集導(dǎo)線因電極的交差或臥具的折疊而易于產(chǎn)生斷線，在使用公用電源時(shí)，還存在因一時(shí)不慎與生命體接觸而觸電的危險(xiǎn)性。此外，還存在因?qū)Ь€構(gòu)成天線而非常容易接收到外來(lái)電磁波噪聲干擾之類的種種問(wèn)題。還有，其不但不能長(zhǎng)時(shí)間地收集準(zhǔn)確的信息，還會(huì)因電極固定器具類或?qū)Ь€等而使人體失去自由，甚至連翻身都受到限制。
作為解決以往這類生命體信號(hào)探測(cè)裝置所存在的問(wèn)題的方法，有人提出特開平10-14889號(hào)公開專利所記載的裝置。
該裝置是具有以下設(shè)備，即具有根據(jù)在第1電極和生命體間形成的第1靜電容量和在第2電極和生命體間形成的第2靜電容量的串聯(lián)連接靜電容量測(cè)量生命體的振動(dòng)信號(hào)的身體動(dòng)作測(cè)量裝置；利用第1或第2電極和第3電極測(cè)量伴隨生命體自重的體壓信號(hào)的體壓測(cè)量裝置；進(jìn)而根據(jù)身體動(dòng)作測(cè)量裝置以及體壓測(cè)量裝置的輸出，不直接在生命體上粘貼測(cè)量電極地計(jì)算出生命體的體重、心臟跳動(dòng)次數(shù)、呼吸次數(shù)、活動(dòng)量、生命狀態(tài)等特征量的計(jì)算裝置。
但是，特開平10-14889號(hào)公開專利所記載的裝置是一種在探測(cè)生命體的振動(dòng)信號(hào)時(shí)使用了靜電容量型傳感器，而在探測(cè)伴隨生命體自重的體壓信號(hào)時(shí)使用了感壓元件的裝置。
一般而言，靜電容量型傳感器溫度特性差，在靠近直流的低頻區(qū)信號(hào)易變動(dòng)。而感壓傳感器具有蠕變特性等，響應(yīng)速度慢。即絕對(duì)壓力的測(cè)量精度不好，不能捕捉到動(dòng)態(tài)的高頻信號(hào)。雖然作為感壓型傳感器也有使用失真電阻元件的方法，但其設(shè)置條件或溫度等環(huán)境則較大地左右著輸出信號(hào)。因此，從結(jié)果上看，迄今為止的生命體信號(hào)傳感器都存在用戶自己每次在測(cè)量開始時(shí)都要進(jìn)行狀態(tài)零點(diǎn)調(diào)整或增益調(diào)整，或需要采用其他方法設(shè)置用于穩(wěn)定傳感器的設(shè)置環(huán)境的保護(hù)裝置，以及在將其只當(dāng)作開閉開關(guān)使用等方面受到制約之類的問(wèn)題。
由于在本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備中是利用作用于空氣壓強(qiáng)的壓力傳感器來(lái)測(cè)量生命體信號(hào)，故不易受到外來(lái)電磁波、振動(dòng)噪聲等的影響。因此，與以往的使用電容式傳感器的測(cè)量裝置相比，其可以長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)確地測(cè)量生命體信號(hào)，故非常適合于醫(yī)院的住院患者的遠(yuǎn)距離監(jiān)護(hù)等。
圖2是在使用有本發(fā)明封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備上使用具有多個(gè)空氣室的封閉空氣型聲傳感器的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖3是在使用了本發(fā)明所使用的內(nèi)部容積可變的封閉空腔器的封閉空氣型聲傳感器的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖4～圖8所示是使用有本發(fā)明封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的使用狀態(tài)。
圖9所示是一例封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器的輸出信號(hào)圖。


圖10所示是放大了圖9所示的封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器輸出信號(hào)中電平穩(wěn)定且變動(dòng)較小部分(用圖9的圓圈起來(lái)的部分)信號(hào)的信號(hào)S1和微分了同一部分信號(hào)的信號(hào)S2的圖。
圖11是一例用于處理封閉空氣型聲傳感器10的輸出信號(hào)以獲得各種生物醫(yī)學(xué)信息的信號(hào)處理電路的方框圖。
圖1的(a)所示是將聲傳感器設(shè)置于空氣袋內(nèi)部的例子，(b)所示是在空氣袋外部設(shè)置聲傳感器的例子。
在圖1的(a)中，10是用具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的空氣袋。20是無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，30是傳送其信號(hào)的導(dǎo)線。
空氣袋10的內(nèi)部密封有空氣，無(wú)指向性微音器或壓力傳感器20安裝在空氣袋10的內(nèi)部，且其導(dǎo)線30被引出到空氣袋10的外部。
空氣袋10的內(nèi)部密封有空氣，其空氣壓強(qiáng)被無(wú)指向性微音器或壓力傳感器20探測(cè)出來(lái)，并通過(guò)導(dǎo)線30傳遞給外部的接收裝置。
在圖1(b)中，10是用具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的空氣袋。41、42是分別連接在空氣袋10上的軟管。21、22分別是無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，31、32是傳送其信號(hào)的導(dǎo)線。
在軟管41、42的端部分別安裝有無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21、22。
在空氣袋10的內(nèi)部密封有空氣，其空氣壓強(qiáng)通過(guò)軟管41、42傳遞給無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21、22。無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21、22將空氣袋10內(nèi)部的壓強(qiáng)變換成電學(xué)信號(hào)，并分別經(jīng)由導(dǎo)線31、32傳遞給接收裝置。
圖2所示是本發(fā)明使用的具有多個(gè)空氣室的封閉空氣型聲傳感器實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖2的(a)所示是在空氣袋內(nèi)部設(shè)置了聲傳感器的例子，(b)所示是在空氣袋外部設(shè)置了聲傳感器的例子。
在圖2的(a)中，10是用具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的空氣袋?？諝獯?0由數(shù)個(gè)獨(dú)立的空氣室11～18構(gòu)成。
21～28分別是無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，31～38是傳送其信號(hào)的導(dǎo)線。
空氣袋10的空氣室11～18內(nèi)部分別密封有空氣，在各空氣室內(nèi)部安裝有無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21～28，其導(dǎo)線31～38被引導(dǎo)出到各空氣室的外部。無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21～28將各個(gè)空氣室11～18內(nèi)部的壓強(qiáng)變換成電學(xué)信號(hào)，并分別經(jīng)由導(dǎo)線31～38傳遞給接收裝置。
在圖2的(b)中，10是用具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的空氣袋?？諝獯?0由數(shù)個(gè)獨(dú)立的空氣室11、12、13、14構(gòu)成。41、42、43、44分別為連接在空氣袋10的空氣室11、12、13、14上的軟管。21、22、23、24分別是無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，31、32、33、34是傳送其信號(hào)的導(dǎo)線。
在軟管41～44的端部分別安裝有無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21～24。
空氣袋10的空氣室11～14的內(nèi)部密封有空氣，其空氣壓強(qiáng)通過(guò)軟管41～44傳遞給無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21～24。無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21～24將各空氣室11～14內(nèi)部的壓強(qiáng)變換成電學(xué)信號(hào)并分別通過(guò)導(dǎo)線31～34傳遞給接收裝置。
在圖2的實(shí)施例中，空氣袋10設(shè)置有數(shù)個(gè)獨(dú)立的空氣室，由于各空氣室分別設(shè)置有獨(dú)自的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，故通過(guò)選擇與各空氣室信號(hào)中的生物醫(yī)學(xué)信息相關(guān)連的特征頻率成分最大的信號(hào)，可以在被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人因翻身等而改變身體位置的情況下也能常時(shí)且準(zhǔn)確地進(jìn)行切實(shí)的生物醫(yī)學(xué)信息的收集。
圖3所示是本發(fā)明所使用的使用有內(nèi)部容積可變的封閉空腔的封閉空氣型聲傳感器的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
圖3的(a)所示是內(nèi)部容積可變的封閉空腔構(gòu)成的說(shuō)明圖，(b)是其斷面圖。
在圖3的(a)、(b)中，10具有氣密性，是一個(gè)用金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的封閉空腔。SP是用于保持封閉空腔10內(nèi)部的空隙的彈性器材。41是連接在封閉空腔10上的軟管。21是無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，31是傳送其信號(hào)的導(dǎo)線。
我們根據(jù)圖3的(b)的斷面圖來(lái)說(shuō)明彈性器材SP的配置狀態(tài)。圖3的(b)給出的是圖3(a)的A-A’面的斷面圖，其(1)、(2)、(3)、(4)表示分別使用了不同構(gòu)造的彈性器材的示例。
圖3(b)的(1)是利用具有透氣性的連續(xù)泡沫海綿的彈性器材SP填充封閉空腔10的內(nèi)部來(lái)支撐封閉空腔10的內(nèi)部的空隙的示例。此時(shí)，可以使封閉空腔10的側(cè)面的材質(zhì)軟化，且在泡沫海綿的彈性器材SP的形狀發(fā)生了變化時(shí)，側(cè)面可容易地變動(dòng)。
圖3(b)的(2)是利用獨(dú)立的泡沫海綿SP1、SP2、SP3支撐封閉空腔10內(nèi)部之一部分進(jìn)而支撐封閉空腔10內(nèi)部的空隙的示例。
圖3(b)的(3)是在封閉空腔10的內(nèi)部配置數(shù)個(gè)彈簧SP4、SP5、SP6支撐封閉空腔10內(nèi)部的空隙的示例。
圖3(b)的(4)是利用封閉空腔10的表面材料的形狀使空腔本身具有彈性性能來(lái)支撐封閉空腔10內(nèi)部的空隙，且同時(shí)又將之分割為數(shù)個(gè)空氣室的示例。
21是無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，31是傳送其信號(hào)的導(dǎo)線，41是連接在封閉空腔10上的軟管。
軟管41的端部安裝有無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21。
封閉空腔10的內(nèi)部密封有空氣，其空氣壓強(qiáng)通過(guò)軟管41傳遞給無(wú)指向性微音器或壓力傳感器2L無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21將封閉空腔10內(nèi)部的壓力變換成電學(xué)信號(hào)，并分別通過(guò)導(dǎo)線31傳送給接收裝置。
在封閉空腔10上，通過(guò)設(shè)置的微小氣孔實(shí)施了可使對(duì)探測(cè)空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器21的影響達(dá)到最小限度的漏氣對(duì)策。
圖4是使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的使用狀態(tài)圖。
圖4中，60是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所使用的床。50是收集并處理生物醫(yī)學(xué)信息的信息處理裝置。10是具有圖1或圖2所示構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器。30是傳送封閉空氣型聲傳感器的探測(cè)信號(hào)的導(dǎo)線。70是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人，80是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所使用的枕頭。
在醫(yī)院等場(chǎng)所，在為對(duì)住院患者進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)護(hù)而需要進(jìn)行患者的心臟跳動(dòng)次數(shù)、呼吸次數(shù)等生物醫(yī)學(xué)信息的收集時(shí)，由于需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量，故要在被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70使用枕頭80躺在床60上的睡臥狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)，收集生物醫(yī)學(xué)信息用的封閉空氣型聲傳感器10被置于被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70的體重最重的背部位置，呈被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70壓載在封閉空氣型聲傳感器10之上的狀態(tài)。
被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70的呼吸、心臟的跳動(dòng)之類的無(wú)意的機(jī)械動(dòng)作、或翻身等下意識(shí)的身體運(yùn)動(dòng)之類的無(wú)意的機(jī)械動(dòng)作中介于封閉在封閉空氣型聲傳感器10內(nèi)部的空氣傳遞給無(wú)指向性微音器或壓力傳感器，并被變換成電學(xué)信號(hào)。
由封閉空氣型聲傳感器10探測(cè)出來(lái)的電學(xué)信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)線30被施加給信息處理裝置50，并在信息處理裝置50處進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)信息的處理或監(jiān)視。
圖5所示是使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的其他實(shí)施例。圖5中，60是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所使用的床。10是使用了具有圖1所示構(gòu)成的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器的封閉空氣型聲傳感器，30是傳送由封閉空氣型聲傳感器探測(cè)出來(lái)的信號(hào)的導(dǎo)線。70是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所搭乘的板型構(gòu)件。設(shè)置時(shí)，將封閉空氣型聲傳感器10置放在床60之上，再在其上搭載板型構(gòu)件70。封閉空氣型聲傳感器10與板型構(gòu)件70的位置關(guān)系為將其置于板型構(gòu)件70的大致中心部。
圖6所示是使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的其他實(shí)施例。圖6中，60是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所使用的床。10、20分別是具有圖1或圖2所示構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，31、32是傳送由封閉空氣型聲傳感器探測(cè)出來(lái)的信號(hào)的導(dǎo)線。70是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所搭乘的板型構(gòu)件。
設(shè)置時(shí)，在床60上置放封閉空氣型聲傳感器10和20，其上搭載板型構(gòu)件70。封閉空氣型聲傳感器10、20置于板型構(gòu)件70的兩個(gè)端部，設(shè)置成由封閉空氣型聲傳感器10、20支撐板型構(gòu)件70樣的位置關(guān)系。在圖6實(shí)施例的情況中，由于在收集生物醫(yī)學(xué)信息用的封閉空氣型聲傳感器10、20上，被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人是中介于板型構(gòu)件70呈搭乘在封閉空氣型聲傳感器10、20之上的狀態(tài)，故在因板型構(gòu)件70上呈睡臥狀態(tài)的被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人的翻身等而引起身體位置改變的情況下，也可以更加穩(wěn)定地收集生物醫(yī)學(xué)信息。
圖7所示是使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的另外實(shí)施例。圖7中，60是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所使用的床。10、20、30、40分別是具有圖1所示的構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器。31、32是傳送由封閉空氣型聲傳感器探測(cè)出來(lái)的信號(hào)的導(dǎo)線，41、42是空氣管道。70是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人搭乘的板型構(gòu)件。
在床60的四角，置放有封閉空氣型聲傳感器10、20、30、40，其上搭載著板型構(gòu)件70。封閉空氣型聲傳感器10、20、30、40置放在板型構(gòu)件70的四角，設(shè)置成由封閉空氣型聲傳感器10、20、30、40支撐板型構(gòu)件70樣的位置關(guān)系。該情況下，當(dāng)使用的是圖1的(a)所示的將聲傳感器設(shè)置在空氣袋10內(nèi)部的封閉空氣型聲傳感器時(shí)，如果用空氣管道41、42分別連結(jié)封閉空氣型聲傳感器10和30的空氣室以及封閉空氣型聲傳感器20和40的空氣室，則還可以共同使用設(shè)置在封閉空氣型聲傳感器10和30或者20和40上的探測(cè)空氣壓強(qiáng)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器。此外，也可以讓封閉空氣型聲傳感器10、20、30、40介在于床60的四角的腳部之間。
另外，作為封閉空氣型聲傳感器10、20、30、40，在使用將圖1的(b)所示的聲傳感器設(shè)置在空氣袋10的外部的封閉空氣型聲傳感器時(shí)，也可以共同使用探測(cè)封閉空氣型聲傳感器10和30或者20和40的空氣室的空氣壓強(qiáng)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器。
在圖7實(shí)施例的情況中，由于被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人中介于板型構(gòu)件70呈搭乘在封閉空氣型聲傳感器10、20、30、40之上的狀態(tài)，故對(duì)因板型構(gòu)件70上呈睡臥狀態(tài)的被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人的翻身等而引起身體位置的改變的情況，也能夠常時(shí)穩(wěn)定地收集生物醫(yī)學(xué)信息。
在圖5至圖7的說(shuō)明中，是對(duì)在床60上置放封閉空氣型聲傳感器并使板型構(gòu)件70搭載在其上的例子進(jìn)行的說(shuō)明，但封閉空氣型聲傳感器和搭載在其上的板型構(gòu)件70未必就一定要放置在床60上，也可以直接置放在榻榻米或地板上。
圖8所示是使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備的另外的實(shí)施例。圖8中，70是被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人所搭乘的板型構(gòu)件。51、52、53、54分別是板型構(gòu)件70的支柱。支柱51、52、53、54是用封閉有空氣的支柱狀的袋或空腔構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器。在支柱51、52、53、54的各空氣室中可以設(shè)置探測(cè)獨(dú)自空氣室的空氣壓強(qiáng)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器。此時(shí)，可以從各支柱的傳感器信號(hào)中選擇最佳的信號(hào)來(lái)加以利用。此外，也可以利用空氣管道4來(lái)分別連結(jié)各支柱51、52、53、54的各空氣室以共同使用一個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器。
在圖8實(shí)施例的情況中，由于收集生物醫(yī)學(xué)信息用的封閉空氣型聲傳感器呈用封閉有空氣的支柱狀的袋或空腔構(gòu)成的支柱在其四角支撐板型構(gòu)件70的狀態(tài)，故對(duì)因板型構(gòu)件70上睡臥狀態(tài)的被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人的翻身等而引起身體位置的改變的情況，也可以更為穩(wěn)定地收集生物醫(yī)學(xué)信息。
由于使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備可以在不限制躺在床或者板型構(gòu)件上的人的所有行動(dòng)的狀態(tài)下，作為重疊信號(hào)總體概括地捕捉這些包括呼吸、心臟的跳動(dòng)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作，進(jìn)行基于振動(dòng)幅度的身體動(dòng)作時(shí)間的選別和分析，以及基于頻率的呼吸、心臟的跳動(dòng)的選別和分析，故最適合于醫(yī)院等場(chǎng)所的對(duì)住院患者的遠(yuǎn)距離監(jiān)護(hù)。
在利用本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備所使用的封閉空氣型聲傳感器探測(cè)出的生物醫(yī)學(xué)信息中，存在呼吸、心臟的跳動(dòng)之類的無(wú)意的機(jī)械的動(dòng)作。此外，還存在翻身等下意識(shí)的身體動(dòng)作這樣的無(wú)意的機(jī)械的動(dòng)作，作為清醒級(jí)別，在睡眠過(guò)程中這種下意識(shí)的身體動(dòng)作也是重要的信息。
在醫(yī)院等場(chǎng)所的對(duì)住院患者的遠(yuǎn)距離監(jiān)護(hù)中，可以根據(jù)患者的脈搏數(shù)、呼吸次數(shù)等生物醫(yī)學(xué)信息的狀態(tài)自動(dòng)地探測(cè)出患者進(jìn)入了睡眠這一信息，從而可進(jìn)行關(guān)閉病房的電燈，或關(guān)閉電視、調(diào)節(jié)收音機(jī)的音量之類的操作。此外，還可以通過(guò)將本發(fā)明的設(shè)備組入臥具或椅子、地毯、浴缸、坐便器座等與生命體接觸的生活用品，不給予生命體本身以任何不舒適感地進(jìn)行健康狀態(tài)的判定。眾所周知，一般的整天活動(dòng)的人在朝上6點(diǎn)鐘前后的睡眠時(shí)的人體深部溫度達(dá)到最低，因而，可以得到不為活動(dòng)所左右的本質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)信息，并將之與感冒或女性性周期荷爾蒙變化等代謝信息相聯(lián)系。
圖9所示是一例封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器的輸出信號(hào)。
圖9的橫軸表示時(shí)間(Sec)，縱軸表示輸出信號(hào)電平(V)。在圖9中，輸出信號(hào)電平有著較大變動(dòng)的部分表示被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70的翻身等下意識(shí)的身體動(dòng)作的無(wú)意的機(jī)械的動(dòng)作BMT。此外，輸出信號(hào)電平穩(wěn)定且變動(dòng)較小的部分表示被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70的呼吸、心臟跳動(dòng)之類的無(wú)意的機(jī)械的動(dòng)作。
圖10所示是放大了圖9所示的封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器輸出信號(hào)中電平穩(wěn)定且變動(dòng)較小的部分(用圖9的圓圈起來(lái)的部分)信號(hào)的信號(hào)S1和微分了同一部分信號(hào)的信號(hào)S2。
微分了封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器的輸出信號(hào)的信號(hào)S2的波形高電平的周期信號(hào)表示心跳周期，而高電平周期信號(hào)和中電平周期信號(hào)之間則表示左心室射血時(shí)間。
這樣，可根據(jù)封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器的輸出信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地獲得各種生物醫(yī)學(xué)信息。
圖11所示是一例用于處理封閉空氣型聲傳感器10的輸出信號(hào)并獲得各種生物醫(yī)學(xué)信息的信號(hào)處理電路的方框圖。圖11的信號(hào)處理電路是圖3的信息處理裝置50中的一部分。
在圖11中，PT是封閉空氣型聲傳感器10的無(wú)指向性微音器，其輸出圖9所示那樣的信號(hào)。
LV是電平探測(cè)電路，當(dāng)無(wú)指向性微音器PT的輸出超過(guò)規(guī)定電平時(shí)輸出脈沖A。LP是低通濾波器，用于濾除無(wú)指向性微音器PT的輸出信號(hào)的高頻成分。DF是微分放大器，輸出微分了無(wú)指向性微音器PT的輸出信號(hào)的如圖10的S2所示那樣的信號(hào)。
DT1、DT2、DT3是最大值探測(cè)器，每當(dāng)探測(cè)出施加在其上的信號(hào)的最大值便輸出正極性的脈沖。
CU1、CU2、CU3是計(jì)數(shù)器，用于計(jì)量施加給它們的脈沖，如果達(dá)到設(shè)定值便產(chǎn)生輸出信號(hào)。TM1、TM2、TM3、TM4分別為計(jì)時(shí)器，計(jì)量從在其開始端子上施加信號(hào)后到在其停止端子上施加信號(hào)的時(shí)間并將其結(jié)果輸出給輸出端子。DV是衰減器，將施加給它的信號(hào)t衰減到1/n并輸出之。SW1是開關(guān)，M1是存儲(chǔ)器。
無(wú)指向性微音器PT的輸出信號(hào)施加給電平探測(cè)電路LV、低通濾波器LP、微分放大器DF。
由電平探測(cè)電路LV輸出的脈沖作為開始信號(hào)提供給計(jì)時(shí)器TM1，此外，還施加到計(jì)數(shù)器CU1上。
計(jì)數(shù)器CU1是每接收到來(lái)自電平探測(cè)電路LV輸出的脈沖A便輸出極性不同的脈沖的器件，是一個(gè)可以在接收到來(lái)自電平探測(cè)電路LV的最初的脈沖時(shí)輸出負(fù)極性信號(hào)、在接收到下一個(gè)脈沖時(shí)輸出正極性信號(hào)地動(dòng)作的預(yù)置計(jì)數(shù)器。
計(jì)時(shí)器TM1測(cè)量從接收到來(lái)自電平探測(cè)電路LV的正極性脈沖后到接收到來(lái)自計(jì)數(shù)器CU1的正極性脈沖的時(shí)間，并將其測(cè)量值作為身體動(dòng)作時(shí)間BMT予以輸出。
低通濾波器LP的輸出施加給最大值探測(cè)器DT1，從DT1輸出的脈沖被作為開始信號(hào)提供給計(jì)時(shí)器TM2，此外，也施加給計(jì)數(shù)器CU2。
計(jì)時(shí)器TM2測(cè)量從接收到來(lái)自最大值探測(cè)器DT的正極性脈沖A后到接收到來(lái)自計(jì)數(shù)器CU2的正極性脈沖F的時(shí)間，并將其測(cè)量值作為呼吸頻率RP予以輸出。
微分放大器DF的輸出信號(hào)連接在最大值探測(cè)器DT2上。
從最大值探測(cè)器DT2輸出的脈沖作為開始信號(hào)提供給計(jì)時(shí)器TM3，此外，也施加給計(jì)數(shù)器CU3。計(jì)時(shí)器TM3測(cè)量從接收到來(lái)自最大值探測(cè)器DT2的正極性脈沖后到接收到來(lái)自計(jì)數(shù)器CU3的正極性脈沖的時(shí)間，并將其測(cè)量值作為心跳周期RR予以輸出。
計(jì)時(shí)器TM4以最大值探測(cè)器DT2輸出的脈沖作為開始，僅在由計(jì)時(shí)器TM3測(cè)量并保存的前1次心跳的心跳周期RR的1/n的時(shí)間內(nèi)打開開關(guān)SW1，只用最大值探測(cè)器DT3探測(cè)出大動(dòng)脈閥閉塞音作為計(jì)時(shí)器TM4的停止信號(hào)并予以施加，再將其測(cè)量值作為左心室射血時(shí)間ET予以輸出。
接著，說(shuō)明上述這樣構(gòu)成的圖11的電路的動(dòng)作如下。
從無(wú)指向性微音器PT可輸出圖9或者圖10的S1所示那樣的生物醫(yī)學(xué)信息的電學(xué)信號(hào)。該信號(hào)表示被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70的呼吸、心臟跳動(dòng)之類的無(wú)意的機(jī)械的動(dòng)作。
電平探測(cè)電路LV在無(wú)指向性微音器PT輸出的電學(xué)信號(hào)超過(guò)了規(guī)定電平時(shí)，即一旦被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70產(chǎn)生身體動(dòng)作便輸出脈沖A，并將之提供給計(jì)時(shí)器TM1。與之對(duì)應(yīng)，計(jì)時(shí)器TM1開始身體動(dòng)作時(shí)間BMT的測(cè)定。
計(jì)時(shí)器TM1測(cè)量從接收到來(lái)自電平探測(cè)電路LV的正極性脈沖后到接收到來(lái)自計(jì)數(shù)器CU1的正極性脈沖的時(shí)間，即測(cè)量圖9所示的被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人的身體動(dòng)作時(shí)間BMT并輸出其測(cè)量值。
伴隨無(wú)指向性微音器PT的輸出電學(xué)信號(hào)中的身體動(dòng)作等的高頻成分被低通濾波器LP濾除，并由最大值探測(cè)器DT1探測(cè)其最大值、即伴隨被收集生物醫(yī)學(xué)信息的人70的呼吸的身體動(dòng)作，輸出脈沖A。
計(jì)時(shí)器TM2測(cè)量接收到來(lái)自最大值探測(cè)器DT1的正極性脈沖A后到接收到來(lái)自計(jì)數(shù)器CU2的正極性脈沖B的時(shí)間，即圖9所示的呼吸頻率RP，并輸出其測(cè)量值。
無(wú)指向性微音器PT輸出的電學(xué)信號(hào)被微分放大器DF微分，變換成圖10的S2所示那樣的信號(hào)，并由最大值探測(cè)器DT2探測(cè)出其最大值。
計(jì)時(shí)器TM3測(cè)量從接收到來(lái)自最大值探測(cè)器DT2的正極性脈沖后到接收到來(lái)自計(jì)數(shù)器CU3的正極性脈沖B的時(shí)間，即圖10所示的心跳周期RR，并輸出其測(cè)量值。
此外，計(jì)時(shí)器TM4僅在計(jì)時(shí)器TM3測(cè)量并保存的前1次心跳的心跳周期RR的1/n的時(shí)間內(nèi)置開關(guān)SW1于ON，測(cè)量自接收到最大值探測(cè)器DT2輸出的脈沖A后到接收到來(lái)自最大值探測(cè)器DT3的正極性脈沖B的時(shí)間，即圖10所示的左心室射血時(shí)間ET，并輸出其測(cè)量值。
這樣，通過(guò)利用信號(hào)處理電路處理封閉空氣型聲傳感器10的輸出信號(hào)，可以獲得各種生物醫(yī)學(xué)信息。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性由于使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，被測(cè)量者可不受任何拘束地躺在床上即可，故與以往的設(shè)備相比可大幅度地減輕被測(cè)量者的負(fù)擔(dān)。因此，使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備也可以長(zhǎng)時(shí)間地使用于體力衰竭的高齡老人或重病患者等。
通過(guò)在使用了本發(fā)明的封閉空氣型聲傳感器的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備上并用近距離、遠(yuǎn)距離通信手段，不僅可以將之用于醫(yī)院內(nèi)住院患者的監(jiān)護(hù)、在家中治療的患者的監(jiān)護(hù)，而且還可以將之應(yīng)用于健康人睡眠時(shí)的監(jiān)護(hù)、睡眠呼吸暫停綜合征候群或睡眠過(guò)程中的脈搏短絀等的探測(cè)。此外，也可以用于觀察由感冒或荷爾蒙變化、發(fā)燒等引起的心臟跳動(dòng)次數(shù)、呼吸的變動(dòng)。進(jìn)而，還可以用其判定睡眠的深度(REM睡眠、NONREM睡眠)，以提供令人舒適的醒來(lái)時(shí)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了由具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的扁平空氣袋和探測(cè)該空氣袋中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，且在該封閉空氣型聲傳感器的扁平空氣袋內(nèi)殘留有空氣的狀態(tài)下，可通過(guò)利用無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)人體直接或中介于臥具搭載在扁平空氣袋上時(shí)空氣袋中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
2.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了由具有氣密性的金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的封閉空腔和探測(cè)該封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，且在該封閉空氣型聲傳感器的封閉空腔內(nèi)殘留有空氣的狀態(tài)下，可通過(guò)利用無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)人體直接或中介于臥具搭載在封閉空腔上時(shí)封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記述的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了將探測(cè)空氣袋或封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器安裝在空氣袋或封閉空腔內(nèi)部的封閉空氣型聲傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記述的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了將探測(cè)空氣袋或封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器安裝在連接于空氣袋或封閉空腔上的軟管端部的封閉空氣型聲傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所記述的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于所使用的封閉空氣型聲傳感器在封閉空腔的內(nèi)部保持有空隙的狀態(tài)下配置彈性構(gòu)件的同時(shí)，還實(shí)施了在空氣袋或者封閉空腔上設(shè)置微小氣孔，以使對(duì)探測(cè)空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器的影響達(dá)到最小的漏氣對(duì)策。
6.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了由具有氣密性的柔軟的扁平狀橡膠、塑料、布等制作的數(shù)個(gè)空氣室組成的空氣袋和探測(cè)該空氣袋中數(shù)個(gè)空氣室的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，且在該封閉空氣型聲傳感器空氣袋的數(shù)個(gè)空氣室內(nèi)殘留有空氣的狀態(tài)下，通過(guò)利用數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)人體直接或中介于臥具等搭載在空氣袋上時(shí)空氣袋數(shù)個(gè)空氣室中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
7.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了由具有氣密性的金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的數(shù)個(gè)封閉空腔和探測(cè)該數(shù)個(gè)封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，且在該封閉空氣型聲傳感器的數(shù)個(gè)封閉空腔內(nèi)殘留有空氣的狀態(tài)下，通過(guò)利用數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)人體直接或中介于臥具等搭載在封閉空腔上時(shí)封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所記述的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了將數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器安裝在空氣袋的數(shù)個(gè)空氣室或數(shù)個(gè)封閉空腔的內(nèi)部的封閉空氣型聲傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所記述的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了將數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器安裝在連接于空氣袋的數(shù)個(gè)空氣室或數(shù)個(gè)封閉空腔上的軟管端部的封閉空氣型聲傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6乃至9所記述的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用的封閉空氣型聲傳感器可以從數(shù)個(gè)無(wú)指向性微音器或壓力傳感器的輸出中選擇與生物醫(yī)學(xué)信息關(guān)連的特征頻率成分最大的信號(hào)作為生物醫(yī)學(xué)信息使用。
11.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了由利用具有氣密性的柔軟的扁平狀橡膠、塑料、布等制作的扁平空氣袋或利用具有氣密性的金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的封閉空腔和探測(cè)空氣袋或封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，且在該封閉空氣型聲傳感器的扁平空氣袋內(nèi)或封閉空腔內(nèi)殘留有空氣的狀態(tài)下，可通過(guò)利用無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)搭載在扁平空氣袋或封閉空腔上的板型構(gòu)件，以及人或動(dòng)物的生命體搭載在該板型構(gòu)件上時(shí)空氣袋中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
12.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于使用了由利用具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的扁平空氣袋或利用具有氣密性的金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的封閉空腔和探測(cè)空氣袋或封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器，配置數(shù)個(gè)該封閉空氣型聲傳感器并在各封閉空氣型聲傳感器的扁平空氣袋內(nèi)或封閉空腔內(nèi)殘留有空氣的狀態(tài)下，可通過(guò)利用無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)搭載在各封閉空氣型聲傳感器的扁平空氣袋或封閉空腔上的板型構(gòu)件，以及人或動(dòng)物的生命體搭載在該板型構(gòu)件上時(shí)空氣袋中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
13.一種生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備，其特征在于所使用的封閉空氣型聲傳感器將由利用具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的扁平空氣袋或利用具有氣密性的金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的封閉空腔和探測(cè)空氣袋或封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)并將之變換成電學(xué)信號(hào)的無(wú)指向性微音器或壓力傳感器構(gòu)成的封閉空氣型聲傳感器組入床腳部、椅子腳部、浴盆底部、坐便器座等生命體可施加荷重的部分，并通過(guò)利用無(wú)指向性微音器或壓力傳感器探測(cè)空氣袋或封閉空腔中的空氣壓強(qiáng)，測(cè)量包括人或動(dòng)物的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息。
全文摘要
在以往的生物醫(yī)學(xué)信息收集設(shè)備中,由于要直接在生命體上粘貼電極并通過(guò)導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量,故不僅不能長(zhǎng)時(shí)間地收集準(zhǔn)確的信息,而且還會(huì)因?qū)Ь€等限制人體的自由。用于解決這些問(wèn)題而提出的設(shè)備因其在生命體信號(hào)的探測(cè)上使用了靜電容量型傳感器,故又存在受到溫度特性差、低頻區(qū)域信號(hào)易于變動(dòng)等的制約的問(wèn)題。本發(fā)明使用由具有氣密性的柔軟的橡膠、塑料、布等制作的空氣袋或利用金屬、橡膠、塑料、木材等制作的內(nèi)部容積可變的封閉空腔的封閉空氣型聲傳感器,通過(guò)利用微音器或壓力傳感器探測(cè)包括人體的呼吸、心臟跳動(dòng)次數(shù)(心動(dòng)周期)、咳嗽或打鼾在內(nèi)的身體動(dòng)作等生物醫(yī)學(xué)信息,可實(shí)現(xiàn)不限制人體的自由的測(cè)量,解決了以往設(shè)備的問(wèn)題。
文檔編號(hào)A61B7/00GK1373643SQ00812824
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2000年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月24日
發(fā)明者高島充 申請(qǐng)人:株式會(huì)社M·I·研究所