無拘束型センサを用いた心拍・呼吸監視システムの開発

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心拍数・呼吸数などの生体情報のモニタリングは,医療・スポーツ分野等では大変重要である.これまでの一般的な方法(体に電極やゲージバンドなどを取り付けて計測する)の問題点(肌のかぶれ,センサの外れ,装着による違和感等)を解消するために,無拘束でのモニタリングのためのセンサの開発を行ってきた.これまでの研究により,圧電フィルムを用いた無拘束センサにより一定程度の測定が可能であるという結果を得ている,本研究では、この無拘束型センサを応用して、心拍・呼吸の正確なモニタリングよりも、もし、心停止や呼吸停止により出力信号が無くなった場合、それをモニタ画面だけでなく音や光として出力させて付添い者や介護者がある程度その場から離れていても、異常を知らせるためのシステム開発を目的として実験を行った。本研究でのポイントは2つの部分で、一つは心肺運動の出力をキャッチするためのセンサ部とその信号を何らかの方法で可視的に表現する出力部である。センサ部に関しては、これまでの研究である程度結果を得ているアーチ型センサを改良してダブルアーチ型として使用した。初期のアーチ型の下側にも同形のアーチ型プラ板を固定して、感度の更なる向上を図り効果が得られた。出力部は、ADターミナルを介してPCに取り込み、プログラム制御により、外部出力ボックスに接続してそれに取り付けた、圧電ブザーとLEDを発光させて知らせるシステムとした。原理としては、異常のない状態では、モニタに周期的な三角波的な波形が出力されている。この場合、接続した外部出力ボックスの圧電ブザーもLEDも消えた状態である。もし、心停止や呼吸停止となり出力が下がった場合に、プログラムにより設定した閾値になった場合、スイッチが入り圧電ブザーとLEDが点灯して異常を知らせる事ができる。実験により、これらの外部ボックス、及びプログラムを作製して結果を確かめた。関数発生器によるテスト信号入力では、圧電ブザーもLEDも確実に出力させる事ができた。ただし、実際のセンサによる出力では、初期設定が安定せず、思うように出力させる事が難しかった。テスト信号による出力はできている事から、設定条件さえ安定させる事ができれば、異常を知らせるシステムを構築する事が可能であるという結果が得られた。