生体計測センサ付乳幼児用衣服，生体計測センサ付乳幼児用シートおよび生体計測方法

乳幼児用衣服１のバンド部２に導電性繊維を電極とする生体計測センサ３０を組み込み、導電生地３１と皮膚６との間の布７を静電容量として静電結合させ、導電生地３１から生体電気信号を抽出し、生体計測センサ３０の出力を高入力インピーダンス，低出力インピーダンスを有するインピーダンス変換器を用いて心電波形を出力する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体計測センサ付乳幼児用衣服，生体計測センサ付乳幼児用シートおよび生体計測方法に関し、例えば、心電波形を計測するためのセンサをオムツカバーなどの乳幼児用衣服に内蔵させた生体計測センサ付乳幼児用衣服，センサをベビーカーなどのシートに内蔵させた生体計測センサ付乳幼児用シートおよび生体計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国における乳児・新生児の死亡原因の多くは、心疾患，呼吸障害，乳幼児突然死症候群によるものと言われている。乳幼児突然死症候群の原因究明や乳児・新生児における心疾患・呼吸障害の診断および治療には、心電計による心電図の連続計測が必要である。また、近年増加の傾向にある低出生体重児（未熟児）についても出生後の発育確認のために、連続した心電図によるモニタリングが必要となる。
【０００３】
図１５は従来の心電計の概略ブロック図である。心電図の測定のためには図１５に示す銀／塩化銀電極のような固定電極５１を被験者の手首や足首の近くに導電性ペーストによって体表面である皮膚１０に接着させたり、減圧を利用して皮膚１０に吸着させたり、ベルトなどで加圧することで固定している。固定電極５１から得られる生体電気信号は差動増幅器５２により増幅し、ノイズ除去フィルタ５３で雑音成分を除去し、Ａ／Ｄ変換器５４によりサンプリングしてデジタル信号に変換し、処理装置５５により図１６に示すような心電図を記録計に記録したり、表示画面に波形表示している。
【０００４】
しかし、図１５に示した従来の装置では、導電ペーストを塗布して固定電極５１を直接皮膚１０に接着して心電図を導出するため、新生児や乳児には皮膚への負担が大きく、電極交換時に体皮ごと剥離してしまう場合が多い。また、金属電極を用いているため、アレルギー反応を誘発するケースも出てきている。
【０００５】
一方、特開２００２−１５９４５８号公報には、被服の肩部分に導電性繊維を縫い込んでおき、この導電性繊維により誘導電極を構成して生体電気信号を検出し、被服のポケットに収納されている記録器に心電図を記録する生体電気信号誘導センサおよび記録システムについて記載されている。
【０００６】
しかし、導電性繊維を誘導電極として用いる場合には、導電性繊維が必ずしも肌に密着するとは限らず正確な心電図を計測できない。さらに、導電性繊維も金属の固体電極と同様にしてアレルギー反応を誘発するおそれもある。
【発明の開示】
【０００７】
それゆえに、この発明の目的は、計測時の乳幼児への負担や浸襲性を軽減できる生体計測センサ付乳幼児用衣服，生体計測センサ付乳幼児用シートおよび生体計測方法を提供することである。
【０００８】
この発明は、乳幼児の体表面から生体電気信号を検出する生体計測センサ付乳幼児用衣服であって、乳幼児用衣服に組み込まれ、乳幼児の体表面に絶縁物を介して静電容量結合される導電性電極を備える。
【０００９】
この発明では、絶縁物を介して導電性電極を乳幼児の体表面に装着することにより、計測時における乳幼児の負担を軽減できるとともに、低浸襲的に心電図を計測可能にすることができる。
【００１０】
好ましくは、導電性電極は金属電極である。
【００１１】
好ましくは、導電性電極は導電性繊維である。
【００１２】
好ましくは、絶縁物は薄地の布である。
【００１３】
好ましくは、乳幼児用衣服はオムツカバーであって、オムツカバーのバンド部分に導電性電極と絶縁物が組み込まれている。
【００１４】
好ましくは、乳幼児用衣服は、上衣であって、該上衣の下部に設けられたバンド部分に導電性電極と絶縁物が組み込まれている。
【００１５】
好ましくは、乳幼児用衣服は、上衣であって、該上衣の胸部分に導電性電極と絶縁物が組み込まれている。
【００１６】
好ましくは、乳幼児用衣服は、上衣であって、該上衣の胸部分と背中部分に導電性電極と絶縁物が組み込まれている。
【００１７】
好ましくは、乳幼児用衣服は、導電性電極が内蔵された粘着シートである。
【００１８】
この発明は、乳幼児の体表面から生体電気信号を検出する生体計測センサ付乳幼児用シートであって、乳幼児用シートに組み込まれ、乳幼児の体表面に絶縁物を介して静電容量結合される導電性電極を備える。
【００１９】
この発明では、乳幼児を乳幼児用シートに、例えば座らせた状態あるいは寝かせた状態で、絶縁物を介して導電性電極を乳幼児の体表面に装着することができるので、例えば出生後の発育確認のために連続した心電図によるモニタリングが可能になる。
【００２０】
好ましくは、乳幼児用シートは、乳幼児を座らせたときに体表面が密着するシートである。
【００２１】
好ましくは、乳幼児用シートは、乳幼児を寝かせたときに体表面が密着するシートである。
【００２２】
この発明は、乳幼児の体表面から導電性電極を通して生体電気信号を抽出する生体計測方法であって、乳幼児の体表面と導電性電極との間に絶縁物を介在させて静電容量結合し、生体電気信号を低インピーダンスで出力する。
【００２３】
好ましくは、絶縁物は乳幼児が着衣する衣服である。
【００２４】
好ましくは、導電性電極は乳幼児が着衣する衣服に組み込まれて生体電気信号を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態の生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【図２】図１の乳児用衣服に組み込まれた生体計測センサを示す図である。
【図３】布の厚みと静電容量との関係を示す図である。
【図４】周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態における生体計測装置のブロック図である。
【図６】図５に示した生体計測装置の処理装置から出力される心電波形図である。
【図７】この発明の他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【図８Ａ】図７に示した生体計測センサを構成する導電性繊維の拡大図である。
【図８Ｂ】図７に示した生体計測センサを構成する導電性繊維の断面の拡大図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用シートの一例のベビーカーのシートを示す図である。
【図１４】この発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用シートの一例のベビーベッドのシートを示す図である。
【図１５】従来の心電計の概略ブロック図である。
【図１６】従来の心電計から出力される心電波形を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１はこの発明の一実施形態の生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図であり、図２は図１の乳児用衣服に組み込まれた生体計測センサを示す図である。
【００２７】
図１において、オムツカバーなどの乳幼児用衣服１には、腰の位置にバンド部２が形成されており、このバンド部２に左右２個の生体計測センサ３が埋め込まれている。生体計測センサ３は図２に示すように、金属電極の一例の銀電極４を含み、銀電極４は薄い円板状あるいは四角状に形成されており、その一方面上にはリード線５が接続されている。銀電極４と被験者の体表面である皮膚６との間には絹などの薄い布７が設けられている。この布７により銀電極４が直接皮膚６に接触することがない。布７は銀電極４と皮膚６との間で静電容量Ｃを構成している。バンド部２はゴムなどの弾性部材により構成されている。
【００２８】
図３は布７の厚みが薄くなるにしたがって静電容量Ｃが増加することを示しており、図４は周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。
【００２９】
図３より、布７として厚みｄが２４０μｍ程度の絹を用いると、生体計測センサ３と皮膚６との間の静電容量は１０^−１１Ｆ位になると推定される。また、図４に示すように、生体波形の周波数ｆが高くなるにしたがって出力インピーダンスが小さくなっている。布７を介した状態における生体計測センサ３の出力インピーダンスＺは、周波数０．１Ｈｚにおいて１０^１１Ω程度と高い値になると推定される。
【００３０】
図５は図１に示した生体計測センサ３から出力される生体電気信号に基づいて心電図を出力する生体計測装置２１のブロック図である。前述のごとく、生体計測センサ３は出力インピーダンスＺが１０^１１Ωというように高い値であるため、その出力にわずかな雑音電流が流れただけでも大きな雑音電圧が現われてしまう。このため、生体計測センサ３の検出出力の生体電気信号を低インピーダンスで出力するためのインピーダンス変換器が必要になる。
【００３１】
生体計測センサ３で検出された高インピーダンスの生体電気信号は、入力端子１１を介してインスツルメンテーションアンプ１２に与えられ、低インピーダンスの生体電気信号に変換されてＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３に与えられる。インスツルメンテーションアンプ１２としては、入力インピーダンスが１０００ＧΩで、ゲインは外付け抵抗の値を変えることにより、６２倍に設定される。ＬＰＦ１３は生体電気信号から１００Ｈｚ以下の周波数成分を抽出してＤＣサーボ回路１４に与える。ＤＣサーボ回路１４は生体電気信号のＤＣ成分の変動を抑制してゼロにするようにサーボをかけてノイズ除去フィルタ１５に与える。ノイズ除去フィルタ１５は生体電気信号から５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数成分を抽出できるように、必要に応じて切換え可能に構成されており、抽出した周波数成分の生体電気信号を反転増幅器１６に与える。
【００３２】
反転増幅器１６はインスツルメンテーションアンプ１２によって生体電気信号が反転されるため、１６倍に増幅した後、もとの信号の極性に反転させる。これにより、生体電気信号は６２×１６≒約１０００倍に増幅される。反転された生体電気信号はＤＣサーボ回路１７に与えられて、再び生体電気信号のＤＣ成分の変動をゼロにするようにサーボがかけられ、ノイズ除去フィルタ１８に与えられる。ノイズ除去フィルタ１８は前段のノイズ除去フィルタ１５と同様にして生体電気信号から５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数成分を抽出できるように切換え可能に構成されている。ノイズ除去フィルタ１８で抽出された生体電気信号は、Ａ／Ｄ変換器１９によりサンプリングされてデジタル信号に変換され、処理装置２０に与えられて、必要な処理が施されて心電波形が出力される。なお、ノイズ除去フィルタ１８からアナログの生体電気信号を出力し、オシロスコープによって心電波形を観測するようにしてもよい。
【００３３】
図６は図５に示した生体計測装置から出力される心電波形図である。図６に示すように、処理装置２０から比較的安定した心電波形を得ることができた。
【００３４】
上述のごとく、この実施形態では、オムツカバーなどの乳幼児用衣服１のバンド部２に生体計測センサ３を内蔵させ、銀電極４を薄い布７を介して皮膚６に密着させるようにしたので、金属電極が直接皮膚６に長時間接触することによるアレルギー反応を誘発するおそれを解消できる。また、電極交換時に体皮ごと剥離してしまうおそれも解消できるので、計測時の乳幼児への負担や浸襲性を軽減できる。さらに、オムツカバーなどの乳幼児用衣服１に生体計測センサ３を組み込むことにより、計測を行う際に面倒な脱衣などをできるだけ少なくすることができる。
【００３５】
図７はこの発明の他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図であり、図８Ａおよび図８Ａは生体計測センサを構成する導電性繊維の拡大図である。
【００３６】
図１に示した乳幼児用衣服１は、バンド部２に２個の銀電極４からなる生体計測センサ３を埋め込むようにしたが、図７に示した実施形態では、銀電極４を用いることなく、バンド部２に導電性繊維を用いた生体計測センサ３０を組み込んだものである。すなわち、生体計測センサ３０は図８Ａに示すように、四角形に切り出された導電生地３１を含む。この導電生地３１は導電性糸３２と非導電性糸３３との織成体で構成され、図８Ｂに示すように、織成体と皮膚６との間に絹などの布７が組み込まれている。この布７により導電性糸３２と皮膚６との間で静電容量を構成している。
【００３７】
導電性糸３２は例えば金，銀，銅などの金属糸，ポリアニリン，ポリアセチレンなどの導電性ポリマー，銀メッキナイロン糸などの導電性繊維を用いることができる。非導電性糸３３としては綿糸，アクリル，ナイロン，ポリエステル糸などを用いることができる。導電生地３１をリード線などにより図５に示した生体計測装置２１の入力端子１１に電気的に接続すれば、処理装置２０から心電波形を出力することができる。
【００３８】
図９〜図１２はそれぞれこの発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用衣服を示す図である。
【００３９】
図９に示した実施形態は、乳幼児用の前開き肌着である上衣４１のお腹部分にバンド部２を設け、このバンド部２に左右２個の生体計測センサ３を所定の間隔を有して内蔵させたものである。
【００４０】
図１０に示した例は、乳幼児用の首から被る肌着である上衣４２の胸部分に左右２個の生体計測センサ３を接近させかつ上下左右にずらして内蔵させたものである。上衣４２としては乳幼児の肌に密着するものが好ましい。
【００４１】
図１１に示した例は、乳幼児用の首から被る上衣４３の胸部分と背中部分に生体計測センサ３を対向して内蔵させたものである。
【００４２】
図１２は粘着シート５０に２個の生体計測センサ３を取付け、乳幼児の肌着の上から粘着シートを貼り付けるようにしたものである。なお、生体計測センサ３上に薄い布を貼り付けておき、粘着シート５０を乳幼児の肌に直接貼り付けるようにしてもよい。この発明では、図１２に示した粘着シート５０も乳幼児用衣服に含まれるものとする。
【００４３】
図１３はこの発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用シートを示す断面図である。例えば、乳母車などのシート６０はフレーム６１と、フレーム６１上に設けられたクッション６２とを含む。そして、クッション６２上で乳幼児を座らせたときに、体重がかかって乳幼児の背中部分や腰部分が密着するクッション６２の位置に生体計測センサ３が内蔵されている。
【００４４】
また、生体計測センサ３はクッション６２に内蔵させることなく、クッション６２の表面に露出させ、肌着を介して乳幼児の背中部分や腰部分に密着させてもよい。さらに、生体計測センサ３に代えて、図７に示した生体計測センサ３０を用いてもよい。
【００４５】
この実施形態では、乳幼児を乳母車などのシート６０に座らせた状態で、例えば出生後の発育確認のために連続した心電図によるモニタリングが可能になる。
【００４６】
なお、シート６０は乳母車に限らずチャイルドシートやその他の育児椅子など、計測時における乳幼児の負担を軽減できるものにこの発明を適用してもよい。
【００４７】
図１４はこの発明のさらに他の実施形態における生体計測センサ付乳幼児用シートを示す断面図である。例えば、乳幼児用ベッドなどのシート７０は、フレーム７１上にクッション７２が配置されており、クッション７２上で乳幼児を寝かせたときに、体重がかかって乳幼児の背中部分や腰部分が密着するクッション７２の位置に生体計測センサ３が内蔵されている。この例においても生体計測センサ３をクッション７２に内蔵させることなく、クッション７２の表面に露出させ、肌着を介して乳幼児の背中部分や腰部分に密着させてもよい。
【００４８】
したがって、この実施形態では、乳幼児を乳幼児用ベッドのシート７０上に寝かせた状態で、例えば出生後の発育確認のために連続した心電図によるモニタリングが可能になる。
【００４９】
なお、生体計測センサ３は、その他の敷布団や掛け布団などの乳幼児を寝かせたときに乳幼児の体重がかかって密着するようなものや、乳幼児を抱っこしたときに乳幼児の体が密着する子守り帯などに内蔵させてもよい。
【００５０】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
導電生地３１と被験者の体表面との間の布７を静電容量として皮膚６に静電容量結合により生体計測センサ３０を接触させ、導電生地３１から生体電気信号を抽出し、この生体計測センサ３０の出力を高入力インピーダンス，低出力インピーダンスを有するインピーダンス変換器を含む生体計測装置２５に与えて電圧波形を読み取り、心電図を低浸襲的に計測するのに利用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳幼児の体表面から生体電気信号を検出する生体計測センサ付乳幼児用衣服であって、
乳幼児用衣服に組み込まれ、前記乳幼児の体表面に絶縁物を介して静電容量結合される導電性電極を備えた、生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項２】
前記導電性電極は金属電極である、請求項１に記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項３】
前記導電性電極は導電性繊維である、請求項１に記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項４】
前記絶縁物は薄地の布である、請求項１から３のいずれかに記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項５】
前記乳幼児用衣服はオムツカバーであって、該オムツカバーのバンド部分に前記導電性電極と前記絶縁物が組み込まれている、請求項１から４のいずれかに記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項６】
前記乳幼児用衣服は、上衣であって、該上衣の下部に設けられたバンド部分に前記導電性電極と前記絶縁物が組み込まれている、請求項１から４のいずれかに記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項７】
前記乳幼児用衣服は、上衣であって、該上衣の胸部分に前記導電性電極と前記絶縁物が組み込まれている、請求項１から４のいずれかに記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項８】
前記乳幼児用衣服は、上衣であって、該上衣の胸部分と背中部分に前記導電性電極と前記絶縁物が組み込まれている、請求項１から４のいずれかに記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項９】
前記乳幼児用衣服は、前記導電性電極が内蔵された粘着シートである、請求項１から４のいずれかに記載の生体計測センサ付乳幼児用衣服。
【請求項１０】
乳幼児の体表面から生体電気信号を検出する生体計測センサ付乳幼児用シートであって、
乳幼児用シートに組み込まれ、前記乳幼児の体表面に絶縁物を介して静電容量結合される導電性電極を備えた、生体計測センサ付乳幼児用シート。
【請求項１１】
前記乳幼児用シートは、前記乳幼児を座らせたときに体表面が密着するシートである、請求項１０に記載の生体計測センサ付乳幼児用シート。
【請求項１２】
前記乳幼児用シートは、前記乳幼児を寝かせたときに体表面が密着するシートである、請求項１０に記載の生体計測センサ付乳幼児用シート。
【請求項１３】
乳幼児の体表面から導電性電極を通して生体電気信号を抽出する生体計測方法であって、
前記乳幼児の体表面と前記導電性電極との間に絶縁物を介在させて静電容量結合し、前記生体電気信号を低インピーダンスで出力する、生体計測方法。
【請求項１４】
前記絶縁物は、前記乳幼児が着衣する衣服である、請求項１３に記載の生体計測方法。
【請求項１５】
前記導電性電極は、前記乳幼児が着衣する衣服に組み込まれて前記生体電気信号を出力する、請求項１３に記載の生体計測方法。

【図１】