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JP2007029388A - Biological signal detection device - Google Patents

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JP2007029388A
JP2007029388A JP2005216289A JP2005216289A JP2007029388A JP 2007029388 A JP2007029388 A JP 2007029388A JP 2005216289 A JP2005216289 A JP 2005216289A JP 2005216289 A JP2005216289 A JP 2005216289A JP 2007029388 A JP2007029388 A JP 2007029388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection
biological signal
coil
circuit
unit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005216289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Saito
義明 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niigata University NUC
Original Assignee
Niigata University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Niigata University NUC filed Critical Niigata University NUC
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

【課題】 磁気コアを用いなくとも生体信号を検出でき、回路が簡単で高感度の生体信号検出装置を提供する。
【解決手段】 被測定者の背中が例えば心拍動や呼吸などにより僅かに動くとそれが導電シート52に伝わる。導電シート52とコイル1との間隔が僅かに変化すると、導電シート52とコイル1との間に存在する浮遊容量が僅かに変化し、検出部30の発振周波数と発振振幅が僅かに変化する。この発振振幅の変化をAM検波部33で検出し、演算増幅器35により100倍増幅すると、被測定者の心拍動や呼吸などの生体信号が検出される。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological signal detection device capable of detecting a biological signal without using a magnetic core, having a simple circuit and high sensitivity.
When a subject's back slightly moves due to, for example, heartbeat or breathing, it is transmitted to a conductive sheet. When the distance between the conductive sheet 52 and the coil 1 changes slightly, the stray capacitance existing between the conductive sheet 52 and the coil 1 changes slightly, and the oscillation frequency and oscillation amplitude of the detection unit 30 change slightly. When this change in oscillation amplitude is detected by the AM detector 33 and amplified by a factor of 100 by the operational amplifier 35, a biological signal such as heartbeat and respiration of the measurement subject is detected.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば呼吸及び心拍動などの生体信号を電気的に検出する生体信号検出装置に関する。   The present invention relates to a biological signal detection apparatus that electrically detects biological signals such as respiration and heartbeat.

従来の生体信号検出装置としては、例えば特許文献1のように、磁気センサを利用したものがある。この生体信号検出装置では、被測定者が静養するベッドの下などに設置することで、被測定者の微動によって磁気センサと軟磁性部材との間の間隔が変化し、磁気センサから当該間隔の変化に対応する微動信号が出力されることにより、被測定者の心拍数や呼吸数等の生体信号を検出するようにしている。
特開2002−45350号公報
As a conventional biological signal detection device, there is one using a magnetic sensor as in Patent Document 1, for example. In this biological signal detection apparatus, the space between the magnetic sensor and the soft magnetic member is changed by the fine movement of the measurement subject by being installed under the bed where the measurement subject is resting, and the interval from the magnetic sensor By outputting a fine movement signal corresponding to the change, a biological signal such as a heart rate and a respiration rate of the measurement subject is detected.
JP 2002-45350 A

しかし、従来の生体信号検出装置では、磁気コアを用いていたが、感度が低く多くの増幅段を必要とした。また、最近では特殊コアが入手できなくなったので、製品自体を作るのが困難になってきた。   However, the conventional biological signal detection apparatus uses a magnetic core, but has low sensitivity and requires many amplification stages. In addition, it has become difficult to make the product itself since the special core is not available recently.

その他、発振周波数の変動を用いたものがあったが、f−v変換器(周波数−電圧変換器)を用いる必要があり、回路が複雑で高価であり量産には向かなかった。   In addition, although there was one using fluctuations in oscillation frequency, it was necessary to use an fv converter (frequency-voltage converter), and the circuit was complicated and expensive, making it unsuitable for mass production.

そこで本発明は上記問題点に鑑み、磁気コアを用いなくとも生体信号を検出でき、回路が簡単で高感度の生体信号検出装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a biological signal detection device that can detect a biological signal without using a magnetic core, has a simple circuit, and is highly sensitive.

本発明における請求項1では、生体信号を電気的に検出する検出部を備えた生体信号検出装置において、検出コイルを用いたLC発振器から前記検出部を構成している。   According to a first aspect of the present invention, in the biological signal detection apparatus including a detection unit that electrically detects a biological signal, the detection unit is configured by an LC oscillator using a detection coil.

このようにすると、被測定者の生体活動に伴う動きにより、人体とコイル1との間に存在する浮遊容量が変化し、ひいては検出部を構成するLC発振器の発振周波数と発振振幅が変化する。当該変化を監視することにより、人体に何も取り付けることなく心拍動や呼吸パターンなどの生体信号を容易に検出することができる。   If it does in this way, the stray capacitance which exists between a human body and the coil 1 will change by the motion accompanying a to-be-measured person's biological activity, and the oscillation frequency and oscillation amplitude of LC oscillator which comprise a detection part will change. By monitoring the change, it is possible to easily detect a biological signal such as a heartbeat or a breathing pattern without attaching anything to the human body.

本発明における請求項2の生体信号検出装置では、前記LC発振器からの出力をAM検波し、増幅している。ここでいうAM検波は、例えば教科書等に記載されるような一般的な用語と同じ意味で使用されている。   In the biological signal detection apparatus according to the second aspect of the present invention, the output from the LC oscillator is AM-detected and amplified. The AM detection here is used in the same meaning as a general term as described in, for example, a textbook.

このようにすると、発振器の出力をAM検波する事で、回路が簡単化できる。   In this way, the circuit can be simplified by AM detection of the output of the oscillator.

本発明における請求項3の生体信号検出装置では、前記検出コイルを導電シートで覆っている。   In the biological signal detection apparatus according to claim 3 of the present invention, the detection coil is covered with a conductive sheet.

このようにすると、被測定者が発する汗が検出コイルに付着することを防げるため、長時間使用時の感度の低下を防ぐことができる。また、生体の微動で導電シートも動くので導電シートと前記検出コイルの間に存在する静電容量が変化し、発振周波数及び発振振幅が変化する。   If it does in this way, since the sweat which a to-be-measured person will prevent can adhere to a detection coil, the fall of the sensitivity at the time of long-time use can be prevented. Further, since the conductive sheet also moves due to the fine movement of the living body, the capacitance existing between the conductive sheet and the detection coil changes, and the oscillation frequency and oscillation amplitude change.

本発明における請求項4の生体信号検出装置では、前記検出コイルに水晶振動子を直列接続している。   In the biological signal detection apparatus according to claim 4 of the present invention, a crystal resonator is connected in series to the detection coil.

このようにすると、検出部にQの高い水晶振動子を用いることで、ノイズが減りきれいな波形の生体信号が取り出せるようになる。検出コイルと水晶振動子とを直列接続することにより、検出コイルを生体信号検出用と水晶振動子の周波数変動用とで兼用することができ、更に振幅変動を利用することができる。   In this way, by using a quartz resonator having a high Q for the detection unit, noise can be reduced and a biological signal having a clean waveform can be extracted. By connecting the detection coil and the crystal resonator in series, the detection coil can be used both for detecting a biological signal and for changing the frequency of the crystal resonator, and can further use amplitude fluctuation.

本発明における請求項5の生体信号検出装置では、前記検出コイルを複数設け、複数箇所に設置している。   In the biological signal detection apparatus according to claim 5 of the present invention, a plurality of the detection coils are provided and installed at a plurality of locations.

このようにすると、複数の検出コイルそれぞれで生体信号の検出が可能となるため、それらを複数箇所に設置することで、被測定者が位置を変えても問題なく生体信号を検出できるようになる。   If it does in this way, since detection of a living body signal will be attained by each of a plurality of detection coils, it will become possible to detect a living body signal without a problem even if a person to be measured changes its position by installing them at a plurality of locations. .

本発明の請求項1によると、検出部にLC発振器を用いることで回路が簡単化できる。   According to the first aspect of the present invention, the circuit can be simplified by using the LC oscillator for the detection unit.

本発明の請求項2によると、AM検波で信号を取り出すので回路が簡単になる。   According to the second aspect of the present invention, since the signal is extracted by AM detection, the circuit is simplified.

本発明の請求項3によると、検出コイルの汚れを防止し、検出感度を保つことができる。   According to the third aspect of the present invention, the detection coil can be prevented from being contaminated and the detection sensitivity can be maintained.

本発明の請求項4によると、ノイズが減りきれいな波形の生体信号が取り出せるようになる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to extract a biological signal having a clean waveform with reduced noise.

本発明の請求項5によると、複数の検出コイルを複数箇所に設置することで、被測定者が位置を変えることによる測定不可となる事態に対して費用を掛けずに対応できる。   According to the fifth aspect of the present invention, by installing a plurality of detection coils at a plurality of locations, it is possible to cope with a situation in which measurement is impossible due to the position of the subject being changed without incurring costs.

以下、添付図面を参照しながら、本発明における生体信号検出装置の好ましい各実施例を説明する。なお、同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the biological signal detection apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same location and description of a common part overlaps and it abbreviate | omits as much as possible.

第1実施例における生体信号検出装置の回路を図1に示す。本実施例は検出部30として、検出コイルとしてのコイル1と例えばJFET(接合形電界効果トランジスタ)などのFET3とコンデンサ2,5,6とでコルピッツ発振回路を形成している。当該発振周波数は数MHzで、周波数は適当な値とすればよい。もちろん、FET3には例えばMOS型FETやバイポーラトランジスタなどを用いることができ、バイポーラトランジスタの場合は、以下の説明中、ソースがエミッタ、ドレインがコレクタ、ゲートがベースに対応し、これらを読み替えればよい。なお、後述するFET14についても同様である。検出部30の具体的な接続について説明する。コイル1の一端は、コンデンサ2を介してFET3のゲートに接続され、コイル1の他端は接地されている(GNDラインに接続されている)。FET3のゲートは、コンデンサ2と接続される他にも、抵抗4を介して接地されている。すなわち、コイル1とコンデンサ2との直列回路に対して抵抗4が並列に接続されている。FET3のソースはコンデンサ5を介して接地され、FET3のゲート−ソース間にはコンデンサ6が接続されている。FET3のドレインは、抵抗7を介して電源Vccに接続される(Vccラインに接続される)一方で、コンデンサ8を介して接地されている。   A circuit of the biological signal detection apparatus in the first embodiment is shown in FIG. In this embodiment, a Colpitts oscillation circuit is formed by the coil 1 as the detection coil, the FET 3 such as a JFET (junction field effect transistor), and the capacitors 2, 5 and 6 as the detection unit 30. The oscillation frequency is several MHz, and the frequency may be an appropriate value. Of course, for example, a MOS type FET or a bipolar transistor can be used as the FET 3. In the case of a bipolar transistor, the source corresponds to the emitter, the drain corresponds to the collector, and the gate corresponds to the base. Good. The same applies to the FET 14 described later. A specific connection of the detection unit 30 will be described. One end of the coil 1 is connected to the gate of the FET 3 via the capacitor 2, and the other end of the coil 1 is grounded (connected to the GND line). In addition to being connected to the capacitor 2, the gate of the FET 3 is grounded through a resistor 4. That is, the resistor 4 is connected in parallel to the series circuit of the coil 1 and the capacitor 2. The source of the FET 3 is grounded via a capacitor 5, and a capacitor 6 is connected between the gate and source of the FET 3. The drain of the FET 3 is connected to the power supply Vcc through the resistor 7 (connected to the Vcc line), and is grounded through the capacitor 8.

検出部30の検出信号出力となるFET3のソースには、インダクタンス素子9と抵抗10との直列回路を介して接地されると共に、コンデンサ11の一端が接続されており、これらにより検出部30での検出信号を増幅するためのピーキング回路(広帯域増幅回路)からなる増幅部31が形成されている。   The FET 3 serving as a detection signal output of the detection unit 30 is grounded via a series circuit of the inductance element 9 and the resistor 10 and one end of the capacitor 11 is connected to the source of the FET 3. An amplifying unit 31 composed of a peaking circuit (broadband amplifying circuit) for amplifying the detection signal is formed.

増幅部31の後段には例えばJFETなどのFET14を用いたバッファ回路からなるバッファ部32が接続されている。FET14のゲートは、増幅部31を構成するコンデンサ11の他端が接続されている。また、FET14のゲートは、抵抗12を介して電源に接続される一方で、抵抗13を介して接地されている。すなわち、FET14のゲートは、抵抗12,13により電源Vccの分圧電圧でバイアスされ、前記検出信号が入力されている。FET14のドレインは、電源Vccに接続されると共に、コンデンサ15を介して接地されている。FET14のソースは、抵抗16を介して接地されている。   A buffer unit 32 composed of a buffer circuit using a FET 14 such as a JFET is connected to the subsequent stage of the amplifying unit 31. The other end of the capacitor 11 constituting the amplifying unit 31 is connected to the gate of the FET 14. The gate of the FET 14 is connected to the power supply via the resistor 12 and is grounded via the resistor 13. That is, the gate of the FET 14 is biased by the divided voltage of the power source Vcc by the resistors 12 and 13, and the detection signal is inputted. The drain of the FET 14 is connected to the power source Vcc and grounded via the capacitor 15. The source of the FET 14 is grounded via the resistor 16.

バッファ部32の出力となるFET14のソースは、直流成分カット用のコンデンサ17を介してAM検波部33に接続されている。AM検波部33は、コンデンサ17がダイオード18(コンデンサ17側がアノード、抵抗21側がカソードとなる)と抵抗21を介して検出信号端子Vaに接続されると共に、抵抗21の両端がそれぞれコンデンサ20又はコンデンサ22を介して接地されることにより形成されている。このAM検波部33により前記検出信号のエンベロープ(包絡線)抽出が行われる。   The source of the FET 14 serving as the output of the buffer unit 32 is connected to the AM detection unit 33 via the capacitor 17 for cutting the DC component. In the AM detector 33, a capacitor 17 is connected to a detection signal terminal Va via a diode 18 (capacitor 17 side is an anode and resistor 21 side is a cathode) and a resistor 21, and both ends of the resistor 21 are a capacitor 20 or a capacitor, respectively. It is formed by being grounded through 22. The AM detector 33 extracts an envelope (envelope) of the detection signal.

以上説明したように、図1の回路では、検出部30から出力される検出信号を増幅部31で増幅し、バッファ部32に通した後、AM検波部33でAM検波して低周波信号としている。これを図4に示す演算増幅器35の反転増幅回路に入力し100倍程度に増幅する。図4において、演算増幅器35の非反転入力端子は接地される一方、反転入力端子は抵抗36を介して検出信号端子Vaに接続されると共に、抵抗37を介して演算増幅器35の出力端子と、最終的に検出した生体信号を取り出すための出力端子Voutとに接続されている。なお、演算増幅器35の電源端子には正の電圧Vccと負の電圧−Vddが供給され、これらの各電源にバイパスコンデンサ38,39が接続されている。   As described above, in the circuit of FIG. 1, the detection signal output from the detection unit 30 is amplified by the amplification unit 31, passed through the buffer unit 32, and then AM detected by the AM detection unit 33 to obtain a low frequency signal. Yes. This is input to the inverting amplifier circuit of the operational amplifier 35 shown in FIG. 4 and amplified about 100 times. In FIG. 4, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 35 is grounded, while the inverting input terminal is connected to the detection signal terminal Va via the resistor 36, and the output terminal of the operational amplifier 35 via the resistor 37; It is connected to an output terminal Vout for taking out the finally detected biological signal. A positive voltage Vcc and a negative voltage -Vdd are supplied to the power supply terminal of the operational amplifier 35, and bypass capacitors 38 and 39 are connected to these power supplies.

以下、上記構成を有する回路を実際に生体信号検出装置として用いる場合の、具体的な構成と検出部30の作用について説明する。   Hereinafter, a specific configuration and an operation of the detection unit 30 when a circuit having the above configuration is actually used as a biological signal detection device will be described.

図5に当該生体信号検出装置をベッド上に置いた場合の断面を示す。コイル1は所謂スパイダーコイルと言われる蜘蛛の巣の形状にする。本実施例では、コイル1の直径は約3cmに作製し、図1及び図4に示す回路を搭載した回路基板53と一緒に1.5cm厚の発泡スチロール板51に埋め込み、それをベッド50の上に置き、薄い導電シート52を被せてその上に毛布等を敷いた。生体信号の検出に際しては、例えば被測定者の心臓などできるだけ動きが大きな箇所がコイル1の上に来るようにするのが好ましい。   FIG. 5 shows a cross section when the biological signal detection device is placed on a bed. The coil 1 has a spider web shape called a spider coil. In this embodiment, the diameter of the coil 1 is approximately 3 cm, embedded in a 1.5 cm thick polystyrene plate 51 together with the circuit board 53 on which the circuit shown in FIGS. Then, a thin conductive sheet 52 was covered and a blanket or the like was laid thereon. When detecting a biological signal, it is preferable that a portion having as much movement as possible, such as the heart of the measurement subject, be placed on the coil 1.

被測定者の背中が例えば心拍動や呼吸などにより僅かに動くとそれが導電シート52に伝わる。導電シート52とコイル1との間隔が僅かに変化すると、導電シート52とコイル1との間に存在する浮遊容量が僅かに変化し、検出部30の発振周波数と発振振幅が僅かに変化する。この発振振幅の変化をAM検波部33で検出し、演算増幅器35により100倍増幅すると、図6に示すように、被測定者の心拍動や呼吸などの生体信号が検出される。もちろん、導電シート52がなくても人体とコイル1との間に浮遊容量が発生し生体信号を検出可能であるが、被測定者の人体とコイル1との間に導電シート52を挿入したことで、生体信号の安定した検出が可能になると共に、被測定者の発する汗を遮断できるため、汗がコイル1に付くことによる検出感度の低下の心配もなく長時間安定して動作させることができる。   If the measurement subject's back slightly moves due to, for example, heartbeat or breathing, it is transmitted to the conductive sheet 52. When the distance between the conductive sheet 52 and the coil 1 changes slightly, the stray capacitance existing between the conductive sheet 52 and the coil 1 changes slightly, and the oscillation frequency and oscillation amplitude of the detection unit 30 change slightly. When the change in the oscillation amplitude is detected by the AM detection unit 33 and amplified by a factor of 100 by the operational amplifier 35, a biological signal such as heartbeat and respiration of the measurement subject is detected as shown in FIG. Of course, even if there is no conductive sheet 52, stray capacitance is generated between the human body and the coil 1, and a biological signal can be detected. However, the conductive sheet 52 is inserted between the human body of the person to be measured and the coil 1. Thus, the biological signal can be detected stably, and the sweat generated by the person to be measured can be cut off, so that it can be operated stably for a long time without worrying about a decrease in detection sensitivity due to the sweat being attached to the coil 1. it can.

以上のように本実施例では、生体信号を電気的に検出する検出部30を備えた生体信号検出装置において、検出コイルとしてのコイル1を用いたLC発振器から前記検出部30を構成している。   As described above, in this embodiment, in the biological signal detection apparatus including the detection unit 30 that electrically detects the biological signal, the detection unit 30 is configured by an LC oscillator using the coil 1 as a detection coil. .

このようにすると、被測定者の生体活動に伴う動きにより、人体とコイル1との間に存在する浮遊容量が変化し、ひいては検出部30を構成するLC発振器の発振周波数と発振振幅が変化する。当該変化を監視することにより、人体に何も取り付けることなく心拍動や呼吸パターンなどの生体信号を容易に検出することができる。以上より、検出部30にLC発振器を用いることで回路が簡単化できる。   In this way, the stray capacitance existing between the human body and the coil 1 changes due to the movement of the measurement subject due to the biological activity, and consequently the oscillation frequency and oscillation amplitude of the LC oscillator constituting the detection unit 30 change. . By monitoring the change, it is possible to easily detect a biological signal such as a heartbeat or a breathing pattern without attaching anything to the human body. As described above, the circuit can be simplified by using the LC oscillator for the detection unit 30.

また本実施例の生体信号検出装置では、LC発振器からなる検出部30からの出力をAM検波部33でAM検波し、増幅している。   In the biological signal detection apparatus of this embodiment, the AM detection unit 33 AM-detects and amplifies the output from the detection unit 30 formed of an LC oscillator.

このようにすると、発振器の出力をAM検波する事で、回路が簡単化できる。   In this way, the circuit can be simplified by AM detection of the output of the oscillator.

さらに本実施例の生体信号検出装置では、コイル1を導電シート52で覆っている。   Furthermore, in the biological signal detection device of this embodiment, the coil 1 is covered with the conductive sheet 52.

このようにすると、被測定者が発する汗がコイル1に付着することを防げるため、長時間使用時の感度の低下を防ぐことができる。従って、コイル1の汚れを防止し、検出感度を保つことができる。また、生体の微動で導電シート52も動くので導電シート52とコイル1の間に存在する静電容量が変化し、発振周波数及び発振振幅が変化する。   If it does in this way, since the sweat which a to-be-measured person emits can prevent adhering to the coil 1, the fall of the sensitivity at the time of long-time use can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the coil 1 from being soiled and maintain detection sensitivity. Further, since the conductive sheet 52 also moves due to the fine movement of the living body, the capacitance existing between the conductive sheet 52 and the coil 1 changes, and the oscillation frequency and oscillation amplitude change.

第2実施例における生体信号検出装置の回路を図2に示す。本第2実施例では、検出部30において、コイル1単体に代えて、水晶振動子40,可変コンデンサ41(固定でも良い),及びコイル1の直列回路を用いている。その他の構成については第1実施例と同様である。第1実施例の場合、コイル1のみを使っているので、回路のQ(共振の鋭さ)は高くない。そのため不安定で、外部からの作用がなくても発振周波数や発振振幅が僅かに変化する。これがノイズとして表れ、きれいな記録ができない場合がある。これの対策として、本実施例の検出部30ではQの高い水晶振動子40を用いている。ただ水晶振動子40は高安定であるので、普通では周波数は動かない。そこでコイル1を直列に挿入して周波数が動くようにする。更にこのコイル1を生体信号検出用にも用いている。本実施例の生体信号検出装置では、コイル1を生体信号検出用と水晶振動子40の周波数変動用とで兼用している点が特徴であり、更に振幅変動を利用していることが特徴である。   FIG. 2 shows a circuit of the biological signal detection apparatus in the second embodiment. In the second embodiment, the detection unit 30 uses a series circuit of a crystal resonator 40, a variable capacitor 41 (which may be fixed), and the coil 1 instead of the coil 1 alone. Other configurations are the same as those in the first embodiment. In the case of the first embodiment, since only the coil 1 is used, the Q (resonance sharpness) of the circuit is not high. Therefore, it is unstable, and the oscillation frequency and oscillation amplitude slightly change even without external action. This may appear as noise and clean recording may not be possible. As a countermeasure against this, the detection unit 30 of the present embodiment uses a quartz resonator 40 having a high Q. However, since the crystal unit 40 is highly stable, the frequency does not normally move. Therefore, the coil 1 is inserted in series so that the frequency moves. Further, the coil 1 is also used for detecting a biological signal. The biological signal detection apparatus according to the present embodiment is characterized in that the coil 1 is used for both the biological signal detection and the frequency fluctuation of the crystal unit 40, and further uses the amplitude fluctuation. is there.

以上のように本実施例の生体信号検出装置では、コイル1に水晶振動子40を直列接続している。   As described above, in the biological signal detection device of this embodiment, the crystal unit 40 is connected in series to the coil 1.

このようにすると、検出部30にQの高い水晶振動子40を用いることで、ノイズが減りきれいな波形の生体信号が取り出せるようになる。コイル1と水晶振動子40とを直列接続することにより、コイル1を生体信号検出用と水晶振動子40の周波数変動用とで兼用することができ、更に振幅変動を利用することができる。   In this way, by using the quartz resonator 40 having a high Q for the detection unit 30, noise can be reduced and a biological signal having a clean waveform can be extracted. By connecting the coil 1 and the crystal unit 40 in series, the coil 1 can be used both for detecting a biological signal and for changing the frequency of the crystal unit 40, and can further use amplitude variation.

第3実施例における生体信号検出装置の回路を図3に示す。本第3実施例では、第2実施例のコイル1に更にコイル42を直列接続したものである。例えば、被測定者がベッド50上で寝ている時に寝返りを打つなどして、被測定者がベッドの左右に位置を変える場合がある。このとき、検出コイル(例えばコイル1)が1個だけでは、人体が検出コイルから離れてしまい、被測定者の生体信号を検出できなくなる虞がある。そのため、複数個の検出回路を設置することが考えられるが、これでは費用がかさんでしまう。ところが、検出部30に検出コイルだけを複数設置して、それらを直列或いは並列に接続しても生体信号の検出は可能である。検出コイルだけの増設であれば費用の増加は僅かである。検出部30にコイル1,42の複数の検出コイルを設けることによって、被測定者がベッド50の上で左右に位置を変えても問題なく生体信号を検出できるようになる。   FIG. 3 shows a circuit of the biological signal detection apparatus in the third embodiment. In the third embodiment, a coil 42 is further connected in series to the coil 1 of the second embodiment. For example, the person to be measured may change the position to the left or right of the bed, for example, by turning over when the person to be measured is sleeping on the bed 50. At this time, if there is only one detection coil (for example, coil 1), the human body may be separated from the detection coil, and the biological signal of the measurement subject may not be detected. Therefore, it is conceivable to install a plurality of detection circuits, but this is expensive. However, it is possible to detect a biological signal by installing a plurality of detection coils only in the detection unit 30 and connecting them in series or in parallel. If only the detection coil is added, the cost increase is small. By providing a plurality of detection coils of the coils 1 and 42 in the detection unit 30, it becomes possible to detect a biological signal without any problem even if the measurement subject changes the position on the bed 50 from side to side.

以上のように本実施例の生体信号検出装置では、コイル1,42など検出コイルを複数設け、複数箇所に設置している。   As described above, in the biological signal detection device of this embodiment, a plurality of detection coils such as the coils 1 and 42 are provided and installed at a plurality of locations.

このようにすると、複数のコイル1,42それぞれで生体信号の検出が可能となるため、それらを複数箇所に設置することで、被測定者が位置を変えても問題なく生体信号を検出できるようになる。従って、複数の検出コイルを複数箇所に設置することで、被測定者が位置を変えることによる測定不可となる事態に対して費用を掛けずに対応できる。   In this way, since the biological signals can be detected by each of the plurality of coils 1 and 42, the biological signals can be detected without any problem even if the measurement subject changes the position by installing them at a plurality of locations. become. Therefore, by installing a plurality of detection coils at a plurality of locations, it is possible to cope with a situation in which measurement is impossible due to the person to be measured changing the position without incurring costs.

第4実施例における生体信号検出装置の回路を図7に示す。本第4実施例では、バッファ部32以降を並列に二個設け、一方のAM検波部33aには心拍動検出に適した値のコンデンサ17aを用い、他方のAM検波部33bには呼吸検出に適した値のコンデンサ17bを用いている。すなわち、コンデンサ17の値ひいてはAM検波の対象となる周波数帯域を変えたAM検波部33を複数並列に設けることにより、異なる複数の生体信号を同時に検出することができる。   FIG. 7 shows a circuit of the biological signal detection apparatus in the fourth embodiment. In the fourth embodiment, two buffer units 32 and thereafter are provided in parallel, one of the AM detectors 33a uses a capacitor 17a having a value suitable for heartbeat detection, and the other AM detector 33b detects respiration. A capacitor 17b having an appropriate value is used. That is, by providing a plurality of AM detection units 33 in which the value of the capacitor 17 and thus the frequency band to be subjected to AM detection are changed in parallel, a plurality of different biological signals can be detected simultaneously.

以下、具体的な回路構成について説明する。検出部30と増幅部31の構成については図1に示した第1実施例の回路と同じである。増幅部31の出力はバッファ部32a,32bに接続されており、これ以降のバッファ部32a及びAM検波部33aと、バッファ部32b及びAM検波部33bとは、前述のコンデンサ17a,17bの値が異なる以外は略同様の回路構成となっている。従って、主にバッファ部32a及びAM検波部33aについて説明し、バッファ部32b及びAM検波部33bについては極力説明を省略する。   A specific circuit configuration will be described below. The configurations of the detection unit 30 and the amplification unit 31 are the same as those of the circuit of the first embodiment shown in FIG. The output of the amplifying unit 31 is connected to the buffer units 32a and 32b. The buffer unit 32a and the AM detecting unit 33a, and the buffer unit 32b and the AM detecting unit 33b thereafter have the values of the capacitors 17a and 17b described above. Except for the difference, the circuit configuration is substantially the same. Therefore, the buffer unit 32a and the AM detection unit 33a will be mainly described, and description of the buffer unit 32b and the AM detection unit 33b will be omitted as much as possible.

増幅部31の後段にはFET14を用いたバッファ回路からなるバッファ部32aが接続されている。FET14のゲートは、増幅部31を構成するコンデンサ11の他端が接続されている。図中、コンデンサ11は二個のコンデンサを並列接続したものを使用している。また、FET14のゲートは、抵抗45を介して接地されている。FET14のドレインは、抵抗46を介して電源Vccに接続されると共に、コンデンサ15を介して接地されている。FET14のソースは、抵抗16を介して接地されている。   A buffer unit 32a composed of a buffer circuit using the FET 14 is connected to the subsequent stage of the amplifier unit 31. The other end of the capacitor 11 constituting the amplifying unit 31 is connected to the gate of the FET 14. In the figure, the capacitor 11 is a capacitor in which two capacitors are connected in parallel. The gate of the FET 14 is grounded via a resistor 45. The drain of the FET 14 is connected to the power source Vcc through a resistor 46 and grounded through a capacitor 15. The source of the FET 14 is grounded via the resistor 16.

バッファ部32aの出力となるFET14のソースは、心拍動検出に適した値のコンデンサ17aを介してAM検波部33aに接続されている。AM検波部33aは、コンデンサ17aがダイオード18(コンデンサ17a側がアノード、抵抗21側がカソードとなる)と抵抗21を介して心拍検出信号端子Vhに接続されると共に、抵抗21の両端がそれぞれコンデンサ20又はコンデンサ22と抵抗47との並列回路を介して接地されることにより形成されている。一方、バッファ部32bの出力となるFET14のソースは、呼吸検出に適した値のコンデンサ17bを介してAM検波部33bに接続されている。また、AM検波部33bの出力は、呼吸検出信号端子Vbとなる。   The source of the FET 14 serving as the output of the buffer unit 32a is connected to the AM detection unit 33a via a capacitor 17a having a value suitable for heartbeat detection. In the AM detector 33a, the capacitor 17a is connected to the heartbeat detection signal terminal Vh via the diode 18 (the capacitor 17a side is an anode and the resistor 21 side is a cathode) and the resistor 21, and both ends of the resistor 21 are the capacitor 20 or It is formed by being grounded via a parallel circuit of a capacitor 22 and a resistor 47. On the other hand, the source of the FET 14 serving as the output of the buffer unit 32b is connected to the AM detection unit 33b via a capacitor 17b having a value suitable for respiration detection. The output of the AM detection unit 33b is a respiration detection signal terminal Vb.

そして、心拍検出信号端子Vhから出力される心拍動信号と、呼吸検出信号端子Vbから出力される呼吸信号とを、それぞれ図4に示す演算増幅器35で100倍程度に増幅することにより、被測定者の心拍動と呼吸を示す生体信号を同時に検出することができる。図8は、当該検出結果となる呼吸波形50と心拍動波形51を表した波形図である。なお、同図は、フィルタを通す前の信号を観測したものである。(a)の図では、呼吸波形50が被測定者の呼吸に応じて大きく揺らいでおり、心拍動波形51が被測定者の心拍動に応じてその振幅が大きく変化している。一方、(b)の図は被測定者が息を止めた時の検出結果であり、息を止めたことにより呼吸波形50から大きな揺らぎが無くなっているのがわかる。   Then, the heartbeat signal output from the heartbeat detection signal terminal Vh and the respiratory signal output from the respiration detection signal terminal Vb are each amplified by about 100 times by the operational amplifier 35 shown in FIG. Biological signals indicating the heartbeat and respiration of the person can be detected simultaneously. FIG. 8 is a waveform diagram showing a respiration waveform 50 and a heartbeat waveform 51 as the detection result. In the figure, the signal before passing through the filter is observed. In the figure of (a), the respiration waveform 50 greatly fluctuates according to the measurement subject's respiration, and the amplitude of the heartbeat waveform 51 greatly changes according to the measurement subject's heartbeat. On the other hand, FIG. 6B shows the detection result when the measurement subject holds his / her breath, and it can be seen that a large fluctuation disappears from the respiratory waveform 50 by holding his / her breath.

なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記各実施例ではコイル1が1個のコルピッツ発振回路で説明したが、例えばハートレイ回路等の各種発振回路を利用することが可能である。ハートレイ回路ではコイルを2個用いるが、この場合は、どちらか1個のコイルを検出用として用いても良く、2個のそれぞれを検出用として用いても良い。また、コイル1の設置態様としても種々の態様とすることができ、例えばバンド等を用いて被測定者に直接装着することも可能であることは言うまでも無い。図4の演算増幅回路は、反転入力端子(マイナス入力端子)から信号を加えているが、非反転入力端子(プラス端子)から入力信号を加えてもよい。又、増幅度を必要に応じて変える事ができる。検出した信号或いは検出増幅した信号をローパスフィルタ或いはハイパスフィルタを通す事によって、希望する呼吸波形或いは心拍動波形をよりきれいに取り出す事が可能な事は言うまでも無い。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. In each of the above embodiments, the Colpitts oscillation circuit having one coil 1 has been described, but various oscillation circuits such as a Hartley circuit can be used. In the Hartley circuit, two coils are used. In this case, either one of the coils may be used for detection, or each of the two coils may be used for detection. Further, the coil 1 can be installed in various modes, and it goes without saying that the coil 1 can be directly attached to the person to be measured using, for example, a band or the like. In the operational amplifier circuit of FIG. 4, a signal is applied from the inverting input terminal (minus input terminal), but an input signal may be applied from the non-inverting input terminal (plus terminal). Further, the amplification degree can be changed as necessary. It goes without saying that a desired respiratory waveform or heartbeat waveform can be more clearly extracted by passing the detected signal or the detected amplified signal through a low-pass filter or a high-pass filter.

高齢化社会で老人の健康状態の管理が問題になっている。住宅医療等において患者の状態を遠隔地からモニターする場合に利用可能であり、生体に何も取り付ける必要が無く、ただベッド上に横になるだけで例えば呼吸及び心拍動などの生体信号が検出できる点が特徴である。   In an aging society, management of the health status of the elderly has become a problem. It can be used when monitoring the patient's condition from a remote location in home medical care, etc., and it is not necessary to attach anything to the living body, and it can detect biological signals such as respiration and heartbeat by simply lying down on the bed. The point is a feature.

本発明の第1実施例における生体信号検出装置の検出部周辺の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure around the detection part of the biosignal detection apparatus in 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例における生体信号検出装置の検出部周辺の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure around the detection part of the biosignal detection apparatus in 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例における生体信号検出装置の検出部周辺の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure around the detection part of the biosignal detection apparatus in 3rd Example of this invention. 本発明の第1〜3実施例における生体信号検出装置を構成する反転増幅回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the inverting amplifier circuit which comprises the biological signal detection apparatus in the 1st-3rd Example of this invention. 本発明の生体信号検出装置の使用態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the usage condition of the biosignal detection apparatus of this invention. 本発明の第1〜3実施例における生体信号検出装置により検出した生体信号を表す波形図である。It is a wave form diagram showing the biological signal detected by the biological signal detection apparatus in the 1st-3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例における生体信号検出装置の検出部周辺の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure around the detection part of the biosignal detection apparatus in 4th Example of this invention. 本発明の第4実施例における生体信号検出装置により検出した生体信号を表す波形図である。It is a wave form diagram showing the biosignal detected by the biosignal detection apparatus in 4th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 コイル(検出コイル)
30 検出部
40 水晶振動子
42 コイル(検出コイル)
52 導電シート
1 Coil (Detection coil)
30 detector
40 crystal unit
42 Coil (Detection coil)
52 Conductive sheet

Claims (5)

生体信号を電気的に検出する検出部を備えた生体信号検出装置において、検出コイルを用いたLC発振器から前記検出部を構成したことを特徴とする生体信号検出装置。 The biological signal detection apparatus provided with the detection part which detects a biological signal electrically, The said detection part was comprised from LC oscillator using the detection coil, The biological signal detection apparatus characterized by the above-mentioned. 前記LC発振器からの出力をAM検波し、増幅することを特徴とする請求項1記載の生体信号検出装置。 The biological signal detection apparatus according to claim 1, wherein the output from the LC oscillator is subjected to AM detection and amplified. 前記検出コイルを導電シートで覆ったことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の生体信号検出装置。 The biological signal detection device according to claim 1, wherein the detection coil is covered with a conductive sheet. 前記検出コイルに水晶振動子を直列接続したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の生体信号検出装置。 The biological signal detection device according to claim 1, wherein a crystal resonator is connected in series to the detection coil. 前記検出コイルを複数設け、複数箇所に設置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の生体信号検出装置。
The biological signal detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the detection coils are provided and installed at a plurality of locations.
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