JPH033289Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、変位する測定対象物に磁石を固定あ
るいは当接し、該磁石の変位を、磁性線に巻線し
た偶数個のエレメントのインダクタンスの変化に
変換し、これを電気信号として検出する位置セン
サーに係り、特に心機センサーとして用いるに好
適なものに関する。

（従来の技術） 心筋活動に伴つて発生する胸壁振動あるいは血
管部位振動を検出する心機センサーとして、従来
は半導体圧力検知素子や電圧素子を有するものが
用いられて来た。この従来のものは、頚動脈と股
動脈の部位にセンサーを人手により押し当て、心
筋活動により変化する圧力変化に応じた信号波形
（心機図）の分析、あるいは該心機図と心電図と
の比較検討から、動脈硬化症、各種弁膜症等を診
断していた。しかしこの半導体圧力検知素子や圧
電素子を用いた心機センサーは、皮膚にセンサー
を押し付ける力にによつて出力信号が変化するた
め、検査に熟練を要する上、検査中人手により皮
膚に押し付けておかねばならず、検査に機器操作
員とセンサー取扱い員の合計２人が必要であると
いう欠点がある。

この欠点を解決しうるものとして、第３図ない
し第６図に示す心機センサーが開発されている。
この心機センサーは、第３図に示すように、頚動
脈等の動脈１に対応した皮膚２の部位に、磁石３
を、これに覆つた粘着薄膜４を皮膚２に接着する
ことにより取付け、センサー本体６を、その外ケ
ース７の底面凹部８内に磁石３が位置するように
セツトするもので、外ケース７内には、非磁性金
属でなるシールドケース９を嵌合し、該シールド
ケース９内に、磁性線１０に巻線１１をした偶数
個のエレメント１２を、第４図に示すように放射
状にかつ周方向に等間隔に（すなわち、中心を挟
んで対向するエレメント１２どうしが点対象位置
にあるように）配列し、樹脂１３によりモールド
したエレメント台１４と、該エレメント１２群の
出力信号を処理する信号処理回路１５を設けた基
板１６とを収容し、信号処理回路１５にリート線
１７を接続して外部に引線している。

第４図に示すように、前記エレメント１２の巻
線１１の接続は、エレメント１２の１つとびに実
線ａと点線ｂに示す線による接続に分かれ、実線
ａの接続は、直流電源の一方の極、例えば正極共
通端子１８側が各巻線１１の外側端部につなが
り、負極端子１９側が各巻線１１の内側端部につ
ながるように直列に接続され、点線ｂの接続は、
反対に、正極共通端子１８側が巻線１１の内側端
部につながり、負極端子１９側が巻線１１の外側
端部につながるように直列に接続される。

これらの線ａ，ｂにより結線された２組のエレ
メント１２のインダクタンスの和は、磁石３の位
置によつて相違する。すなわち、第５図に示すよ
うに、線ｂを通して流れる電流によりエレメント
１２に生じる磁束Bφと、磁石３による磁束Mφ
とは相殺しあうが、線ａを通して流れる電流によ
りエレメント１２に生じる磁束Aφに対し、磁石
３による磁束Mφは順方向にバイアスされ、磁性
線１０が飽和し、これによりインダクタンスの差
が生じる。なお、例えば線ｂにつながる巻線１１
の磁性線１０に対する巻き方向を反対とすれば、
線ｂには図示と反対方向に電流を流すことにな
る。

この磁石３の位置によるインダクタンスの差を
検出する回路として、例えば第６図に示すような
回路が用いられる。すなわち、前記線ａに接続さ
れる巻線群１１ａと、線ｂに接続される巻線群１
１ｂの一端は電源端子１８側に共通に接続され、
他端はそれぞれトランジスタ２１，２２のコレク
タに接続され、トランジスタ２１，２２のエミツ
タはそれぞれ抵抗２５，２６を介して電極の他端
（アース）に接続され、かつ一方のトランジスタ
２２，２１のベースを他方のトランジスタ２２，
２１のコレクタにコンデンサと抵抗との並列回路
２４，２３を介して接続することにより、無安定
マルチバイブレータを構成し、トランジスタ２
１，２２のエミツタ電圧の差をハイカツトフイル
タ（積分回路）２７で直流電圧に変換し、その直
流電圧を増幅回路２８で増幅し、出力端子２９よ
り出力電圧を得るものであり、磁石３の位置と出
力端子２９からの出力電圧との関係は第７図のよ
うになる。すなわち、磁石がエレメント１２に近
い程、マルチバイブレータの動作周波数は高く
（例えば、60kHz〜50kHzの範囲で変化するように
構成する。）、かつエミツタ電圧も高くなり、磁石
の距離に対して出力電圧が一義的に決まるL1〜
L2の範囲が磁石３の動作範囲におさまるように
設計される。また、磁石３とエレメント１２の位
置（動作点）は、第７図に示すように、、感度の
直線領域のほぼ中間点にセツトされる。また、セ
ンサーの応答性は、ハイカツトフイルタ２７の時
定数を変えることによつて変化させることがで
き、測定すべき信号の変化の周波数により、前記
時定数が決定される。

このように放射状に配列したエレメント１２か
らなるセンサーは、外乱磁界が相殺され、磁石３
の着磁むらの影響も相殺されるという長所を有す
るものである。

なお、磁石３の距離とマルチバイブレータの動
作周波数との間にも相関関係があるので、該動作
周波数に対応した信号を距離を示す信号として得
るようにすることも可能であるが、信号処理回路
１５が複雑化するという難点がある。

（考案が解決しようとする問題点） 第３図に示すように、従来の位置センサーは、
例えば直径４mmの磁石３に対し、凹部８の内径が
例えば10mm程度に設定され、磁石３と凹部８との
間に磁石３の移動がエレメント１２に対して垂直
方向に自由に行なえるように隙間が形成されるの
で、センサー本体６のセツト位置によつて、エレ
メント１２群の中心と磁石３との心ずれが生じ
る。第８図に示すように、心ずれセンサーの感度
は、心ずれ量の増大に伴なつて低下するので、従
来のセンサーを用いる場合には、感度が低い状態
で測定が行なわれる場合が多いという問題点があ
る。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記の問題点を解決するため、磁性
線に巻線をした偶数個のエレメントを板材平面上
に放射状に配置し、前記エレメント群の中央部に
エレメントに対して垂直方向に移動する磁石を配
置し、前記磁石の変位に対する前記エレメントの
インダクタンスの変化を電気信号として検出する
位置センサーにおいて、測定対象物に当接または
固定されるリング状の枠体に柔軟な薄膜を固定
し、該薄膜に磁石を固着し、該枠体に、前記エレ
メント群を外被体に収容したセンサー本体を着脱
自在に嵌合し固定する構造としたことを特徴とす
る。

（実施例） 以下本考案の一実施例を第１図および第２図に
より説明する。第１図において、１６は基板であ
り、該基板１６の片面、すなわち磁石３に対向す
る面には、磁性腺１０に巻線１１を巻いた偶数個
のエレメント１２が、第４図に示したように放射
状に、かつ中心を挟んで対向するものが点対称を
なすように周方向に等間隔に配列されている。基
板１６の反対側の面には、エレメント１２の信号
処理回路１５を設け、信号処理回路１５は例えば
横銅やアルミニウムのような非磁性材からなるシ
ールドケース３１で覆い、信号処理回路１５につ
ながるリート線１７を外部に引き出し、エレメン
ト１２、基板１６およびシールドケース３１を樹
脂によつてモールドすることにより外被体３２を
形成し、これによりセンサー本体３０を構成して
いる。前記モールドの際には、エレメント１２お
よびシールドケース３１は接着等により基板１６
に固定しておく。

３８は磁石３を装着し、かつ前記外被体３２を
着脱自在に固定する樹脂製の枠体であり、該枠体
３８はリング状をなす底板部３８ａに、例えば不
織布からなる柔軟な薄膜３９を、樹脂層４０を介
して加温接着し、該薄膜３９の中央に樹脂層４０
を介して磁石３を加温接着している。薄膜３９
は、生体に対し、負荷とならないような充分な薄
さと柔軟性を有し、また、不織布は、伸縮に方向
性を持たない点で好ましいものである。

前記枠体３８の周囲には４個以上の立上り片４
１を設け、各立上り片４１の上部には、前記外被
体３２の周囲に形成した突条３２ａを係止する内
方に突出した係止突起４１ａを形成している。ま
た、枠体３８の底板部３８ａの上面には、前記外
被体３２の底面に当接して支持する３個以上の突
起４３を形成している。第２図の４４は、前記薄
膜３９の表面に塗布した接着剤４５のカバーであ
る。

この実施例のセンサーは、第２図に示したカバ
ー４４を剥がして薄膜３９の接着剤４５を露出さ
せ、磁石３が動脈１の上に位置するように枠体３
８を皮膚２に接着し、センサー本体３０を枠体３
８に嵌合する。この時、外被体３２の底面は前記
支持体４３に当接すると同時に、枠体３８を構成
する樹脂の弾性により、外被体３２の周囲の突条
３２ａが立上り片４１の係止突起４１ａに係止さ
れることにより、磁石３がエレメント１２群の中
心に位置決めされる。なお、枠体３８に円筒状の
リブを設け、該リブにセンサー本体３０を嵌合す
る構造としてもよいが、リブを分割したような本
実施例の立上り片４１にセンサー本体３０を嵌合
する構造とすることにより、弱い力でセンサー本
体３０を着脱することができ、これにより、仮に
リード線１７を持つて着脱しても、断線等の破損
が起こらないようにしている。

このセンサーは、動脈１の動きに伴なつてその
部位の皮膚２が出没することにより、磁石３が追
従して動作し、前記した原理によつて信号処理回
路１５より、磁石３の位置に応じた出力がリード
線１７を介して測定機器（図示せず）に出力され
るが、磁石３を常時エレメント１２群の中心に位
置させておくことができるので、第８図から分か
るように、高感度で作動させることができる。

上記実施例においては、外被体３２をモールド
により形成したが、この代わりに予め成形してあ
るケースを外被体として用い、その中に前記エレ
メント１２および信号処理回路１５を設けた基板
１６とシールドケース３１を収容する構造として
もよい。また、上記実施例においては、枠体３８
に立上り片４１を設けた例について示したが、セ
ンサー本体３０側に垂下状に複数の係合片を周方
向に配設し、その係合片を枠体３８側に設けた円
筒部の内側または外側に嵌合する構成としてもよ
い。また本考案の位置センサーは、単に心機セン
サーとしてのみでなく、同様の変位をなす測定対
象物に用いることができ、枠体３８を測定対象物
に対して接着するのではなく、単に当接するよう
にしてもよい。

（考案の効果） 以上述べたように、本考案においては、測定対
象物に当接または固定されるリング状の枠体に柔
軟な薄膜を固定し、該薄膜に磁石を固着し、該枠
体に前記エレメント群を収容した外被体を着脱自
在に嵌合して固定する構造としたので、センサー
本体セツトの際にセンサー本体のエレメント群の
中心に磁石を位置させることができ、常にセンサ
ーの感度が高い状態で測定を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による位置センサーの一実施例
を示す断面図、第２図は該実施例の斜視図、第３
図は従来の位置センサーを示す断面図、第４図は
従来の位置センサーのエレメントの配置を示す平
面図、第５図は該エレメントの作用説明図、第６
図は該エレメントの信号処理回路の一例を示す回
路図、第７図は磁石の距離と信号処理回路の出力
電圧との関係図、第８図は磁石の心ずれと感度と
の関係図である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 磁性線に巻線をした偶数個のエレメントを板
   材平面上に放射状に配置し、前記エレメント群
   の中央部にエレメントに対して垂直方向に移動
   する磁石を配置し、前記磁石の変位に対する前
   記エレメントのインダクタンスの変化を電気信
   号として検出する位置センサーにおいて、測定
   対象物に当接または固定されるリング状の枠体
   に柔軟な薄膜を固定し、該薄膜に磁石を固着
   し、該枠体に、前記エレメント群を外被体に収
   容したセンサー本体を着脱自在に嵌合して固定
   する構造を有することを特徴とする位置センサ
   ー。 ２ 前記枠体に４個以上の立上り片を形成し、前
   記センサー本体を該立上り片内に着脱自在に嵌
   合する構造を有することを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の位置センサー。