JPH0333010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、心臓部及び血管の伸縮に伴つて発
生する心尖部や頚部及び橈骨部等の体表面の微小
な振動を測定する心機図用変換器に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、体表面の微小な振動を測定する心
機図用変換器において、体表面に接触させるフイ
ルム上に固定された磁界発生素子と短冊状のアモ
ルフアス強磁性体薄帯とをその相対距離が体表面
の変位によつて変化するように配置し、そのアモ
ルフアス強磁性体薄帯を磁心とする検出用コイル
と、その自己インダクタンスを検出する回路とを
設けて、上記相対距離の変化による検出用コイル
への印加磁界の変化を、そのコイルの自己インダ
クタンスの変化に変換して検出することにより、
体表面の微小な振動を、その測定部位を圧迫する
ことなく、また特別の熟練を要することなしに測
定できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、心臓あるいは血管の疾患についての臨床
上の診断には、心電図と共に心筋活動に基づく胸
壁の振動を測定する心尖拍動図や血管の拍動を測
定する頚静脈波図等の心機図が使われている。そ
して、この心機図は心電図では診断し難い弁膜症
や先天性心疾患及び頚動脈狭窄等の診断に有効な
手段であるといわれている。

従来このような微小な変位を検出する心機図用
変換機としては、例えば空気伝導型のマイクロホ
ンや圧電素子を用いた加速度型トランスデユーサ
がペロツテ型圧脈波トランスデユーサが用いられ
ているが、このうち空気伝導型のマイクロホン
は、体表面の振動を音圧に変換して検出するもの
であり、心音マイクとしても使われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の心機図用変換
器は、空気伝導型のマイクロホンを用いた加速度
型トランスデユーサの場合には、体表面の振動を
測定するためにマイクの装着口を体表面の測定部
位へ最適な状態で押し当て密着させなければなら
ず、その使用には熟練を要し、その操作性も悪か
つた。

また、圧電素子を用いたペロツテ型圧脈波トラ
ンスデユーサの場合にも、空気伝導型のものと比
較すると操作性は良いが、測定部位を圧迫するた
め体表面の微細な振動を検出することが難しいと
いう問題点があつた。

この発明は、このような問題点を解決すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この考案による心機図用変換器は、
体表面に接触させるフイルムと、そのフイルム上
に固定された一定の磁界を発生する磁界発生素子
と、その磁界発生素子との相対距離が上記体表面
の変位によつて変化するように配置される短冊状
のアモルフアス強磁性体薄帯と、そのアモルフア
ス強磁性体薄帯を磁心とする検出用コイルと、そ
のコイルに一定の微小交流電流を流してその自己
インダクタンスを検出する回路とを備え、上記磁
界発生素子とアモルフアス強磁性体薄帯との相対
距離の変化による上記検出用コイルへの印加磁界
の変化をそのコイルの自己インダクタンスの変化
に変換して検出することにより、体表面の変位を
検出するようにしたものである。

〔作用〕

このように構成した心機図用変換器によれば、
体表面が変位して磁界発生素子とアモルフアス強
磁性体薄帯との相対距離が変化すると、そのアモ
ルフアス強磁性体薄帯を磁心とするコイルへの磁
界発生素子による印加磁界が変化するが、それを
検出用コイルの自己インダクタンスの変化に変換
して検出することによつて、体表面の変位を測定
するので、微小電流で検出することができ、それ
によつてヒステリシス損失のない安定した変位検
出を特別な熟練を要することなく、操作性良く行
なうことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図
である。

まず、その構成を説明すると、この心機図用変
換器は、微小な振動を測定しようとする体表面５
に接触させるフイルム１０と、そのフイルム１０
の上部に固定された一定の磁界を発生する磁界発
生素子である小磁石６と、その小磁石６との相対
距離が体表面５の変位によつて変化するように配
置される短冊状のアモルフアス強磁性体薄帯２
と、そのアモルフアス強磁性体薄帯２を磁心とす
るインダクタンス素子である検出用コイル３（以
下単にコイル３とも云う）と、このコイル３に一
定の微小交流電流を流してその自己インダクタン
スを検出する検出回路４とを備え、小磁石６とア
モルフアス強磁性体薄帯２との相対距離の変化に
よるコイル３への印加磁界の変化をコイル３の自
己インダクタンスの変化に変換して検出すること
により、体表面５の第１図の矢示Ａ方向の微小な
変位もしくは振動を測定するようにしている。

フイルム１０は、例えば厚さ25μｍの円形状の
ポリイミドフイルムであり、その中心部の上面に
は、例えば直径３mm、厚さ1.5mmのBa−フエライ
ト系プラスチツクマグネツト（Br＝2.3KG）に
よつて形成された小磁石６が固定されている。

アモルフアス強磁性体薄帯２は、例えば周波数
1KHzにおける保磁力Hcが約0.02エルステツドで
ある磁歪が零の高透磁率材であり、第２図に示す
ように、その寸法形状を幅0.5mm、厚さ16.6μｍ、
全長lrを10mmの短冊状とし、例えばセルロイド板
による裏打フイルム８に接着剤により貼着してい
る。

そして、そのアモルフアス強磁性体薄帯２を、
例えばアルミニウム等の非磁性体で形成したコイ
ル設置台９の縦溝９ａに嵌め込んで一体に接着す
ると共に、そのコイル設置台９に形成した横溝９
ｂに、第３図に明示するように内部にアモルフア
ス強磁性体薄帯２を挿通し、外周部に例えばコイ
ル長４mm、巻数Ｎ＝150回でコイル３を捲回した
ボビン７を嵌入して接着剤１１で固めて固定して
いる。

このコイル設置台９は、下面に形成した係止溝
９ｃが環状の台座１２の上部に載置されて固設さ
れ、アモルフアス強磁性体薄帯２の前端部２ａ
（第１図）の位置が台座１２の略中心開口部に位
置して、小磁石６の印加磁界を最も受けやすいよ
うに配置されている。

また、台座１２上には、コイル３の両端部３
ａ，３ｂを自己インダクタンスを検出する検出回
路４に接続するためのリード線１３が設けられて
おり、その２本の導線部分１３ａ，１３ｂが台座
１２上に固設され、一端がそれぞれコイル３の両
端部３ａ，３ｂに結線された接続端子１４ａ，１
４ｂの他端部に接続されている。

そして、このアモルフアス強磁性体薄帯２と台
座１２等を覆うように、上部から例えばパーマロ
イ（磁性体）によつて形成したシールドケース１
を被せ、下部側からシールドケース１と同様の磁
性体によつて形成し、その下面にフイルム１０を
貼着して、その開口部１５ａの中央に小磁石６を
配置した円板状のシールド板１５を固定して、内
部のアモルフアス強磁性体薄帯２等を磁気的にシ
ールドしている。

検出回路４は、シールドケース１の外部にあ
り、第４図に示すように、例えば周波数100KHz、
ｉ＝１ｍＡ程度の検出用の微小交流電流を抵抗１
６を介してコイル３に流す定電流交流電源１７
と、その抵抗１６とコイル３の接続点の電圧、す
なわちコイル３の両端部３ａ，３ｂ間に発生する
電圧V_Lを検出して増幅・整流する検出アンプ１
８と、その出力を平滑するフイルタ１９とによつ
て構成されており、次の関係式によつてコイル３
の自己インダクタンスＬを検出する。

V_L＝jωLi Ｌ＝V_L／jωi 次に、上記のように構成したこの実施例の作用
を説明する。

この実施例によるコイル３の自己インダクタン
スＬは、磁心に用いたアモルフアス強磁性体薄帯
２の透磁率μに比例する。そして、外部磁界がな
い場合には透磁率μは初透磁率μiで与えられる
が、外部磁界がある場合には透磁率μは磁化曲線
上の外部磁界に相当する点（以下動作点とする）
における可逆透磁率μrevを用いる必要がある。

可逆透磁率μrevは、外部磁界の増加に伴い単
調に減少するため、磁心であるアモルフアス強磁
性体薄帯２が飽和に近づくと、それに伴つて可逆
透磁率μrevは１に近づく。

したがつて、コイル３に小磁石６を近づける
と、コイル３の自己インダクタンスＬは第５図に
示すように次第に減少して、アモルフアス強磁性
体薄帯２と小磁石６との距離ｘの減少と共にアモ
ルフアス強磁性体薄帯２が飽和に近づき、コイル
３の自己インダクタンスＬは空心のインダクタン
スの値に近づく。

また、小磁石６からの磁界は、距離ｘが小さく
なると急激に大きくなるが、磁心の可逆透磁率
μrevは磁心が飽和に近づくと減少するため、こ
こで磁界の非線形が相殺されて、距離ｘと自己イ
ンダクタンスＬが比例する領域（線形検出領域）
が現われる。

そこで、この実施例の場合には、第５図に実線
で示すようにx₀＝6.5mmを中心に約１mm幅の線形
検出領域がとれるため、この領域を使用すること
によつて体表面５の微小な振動を測定することが
できる。

第６図は、フイルム１０が自由状態（体表面５
に接触させない状態）において距離ｘを約6.5mm
に設定した場合の心機図用変換器を用いて実際に
橈骨動脈の拍動を測定した結果を示す線図であ
る。

この測定に際し、心機図用変換器は、単に上面
中央部に小磁石６を固定したフイルム１０を、体
表面５の測定部位にその中心部を接触させるだけ
でよく、この場合フイルム１０が第１図に示すよ
うに体表面５に接することにより約0.2mm程内側
に入り（約ｘ＝6.3mmとなる）、その点を基点とし
て小磁石６がフイルム１０と共に橈骨動脈の伸縮
による体表面５の振動に追従して矢示Ａ方向に振
動する。

したがつて、この発明による心機図用変換器を
用いれば、変換器の重量は測定しようとする体表
面の測定部位の周囲にフイルム１０を介して加わ
り、測定部位には小磁石６の自重だけがフイルム
１０を介して加わるだけなので、体表面５の測定
部位が変換器の重量によつて圧迫されることなし
に、体表面の振動を忠実に検出し、第６図のよう
な拍動を正確に測定することができる。

このように、測定部位には変換器全体を密着さ
せる必要がなく、フイルム１０を介した小磁石６
だけを接すれば良いので操作性も極めて良好であ
る。

なお、この実施例ではフイルム１０と小磁石６
を円形としたが、小磁石が体表面の微小な振動に
追従できるものであれば、その形状は円形に限る
ものではない。

また、この心機図用変換器の第５図に示す線形
検出領域や、その検出感度は調整が可能であり、
アモルフアス強磁性体薄帯２の全長lr（第２図）
も短くすれば破線で示すように距離ｘの小さい方
へ移動させることができ、アモルフアス強磁性体
薄帯２の厚さを厚くする程、あるいは幅を広くす
る程アモルフアス強磁性体薄帯２の内部には小磁
石６からの外部磁界に対して反対方向の大きな反
磁界が発生するので、線形検出領域が同様に距離
ｘの小さい方へ移動する。

また、アモルフアス強磁性体薄帯の組成やその
アニール（熱処理）方法、あるいは小磁石の大き
さ等を変えること、さらにはバイアス磁界を加え
ることによつても線形検出領域及び検出感度は変
えることができる。

以上述べたように、この発明による心機図用変
換器は、コイルの自己インダクタンスがコイルの
磁心材の透磁率μに比例し、しかもこの透磁率μ
は外部磁界が存在するときには、交流磁化曲線上
の動作点における可逆透磁率μrevに比例するこ
とに注目し、この可逆透磁率μrevに応じた検出
コイルの自己インダクタンスを外部磁界の変化に
応じてその都度検出するようにすれば、外部磁界
の変化、すなわち体表面にフイルムを介して接触
させた小磁石の微小な変位を測定することができ
るのである。

そのため、コイルに従来のように大きな交流電
流を流して磁心を磁化曲線上の飽和領域まで大き
く振らせるような磁束変動を与えることなく、微
小な交流電流を流すことにより磁心を非飽和で変
位に対して線形な検出領域内で小さく振らせる磁
束変動を与えるだけで、その動作点における可逆
透磁率μrev、すなわちコイルの自己インダクタ
ンスをコイルの両端子電圧から検出することがで
きる。

したがつて、インダクタンスの検出用コイルに
流す交流電流は１ｍＡ、あるいはそれ以下の微小
電流ですむため、ヒステリシス損が少なく動作点
も常に安定しており、コイルは大きな起磁力を必
要としないため、直接磁心に巻かずにボビンを使
つて巻くことができるので、容易に製作すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による心機
図用変換器は、体表面の微小な変位に追従して磁
界発生素子とアモルフアス強磁性体薄帯との相対
距離が変化するようにして、その相対距離の変化
による検出用コイルへの印加磁界の変化を、その
コイルの自己インダクタンスの変化に変換して検
出して体表面の微小な変位を検出するようにした
ので、微小電流で動作し、ヒステリシス損がなく
動作点の安定した変位検出を行なうことができ
る。

さらに、構造が簡単であるため容易に製作する
ことができ、磁界発生素子をフイルム上に固定し
て一体の変換器としているので操作性に優れ、特
別な熟練を要することなしに容易に操作でき、し
かも測定部位を圧迫することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成
図、第２図は同じくそのアモルフアス強磁性体薄
帯の設置部分を拡大して示す斜視図、第３図は同
じく第１図の心機図用変換器の主要部の構造を示
す分解斜視図、第４図は自己インダクタンスを検
出する回路の一例を示す回路図、第５図はこの発
明を適用した心機図用変換器を用いて測定した距
離ｘと検出用コイルの自己インダクタンスＬとの
関係を示した線図、第６図は距離ｘを約6.5mmに
設定した場合の心機図用変換器を用いて橈骨動脈
の拍動を測定した結果を示す線図である。 １……シールドケース、２……アモルフアス強
磁性体薄帯、３……検出用コイル、４……検出回
路、５……体表面、６……小磁石（磁界発生素
子）、１０……フイルム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 体表面に接触させるフイルムと、該フイルム
   上に固定された一定の磁界を発生する磁界発生素
   子と、該磁界発生素子との相対距離が前記体表面
   の変位によつて変化するように配置される短冊状
   のアモルフアス強磁性体薄帯と、該アモルフアス
   強磁性体薄帯を磁心とする検出用コイルと、該コ
   イルに一定の微小交流電流を流してその自己イン
   ダクタンスを検出する回路とを備え、前記磁界発
   生素子とアモルフアス強磁性体薄帯との相対距離
   の変化による前記検出用コイルへの印加磁界の変
   化を該コイルの自己インダクタンスの変化に変換
   して検出することにより、体表面の変位を検出す
   るようにしたことを特徴とする心機図用変換器。