JP2004344675A - Body movement detecting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、就寝者などの呼吸や心拍等の体動を検知する体動検出装置に関する。 The present invention relates to a body motion detection device that detects body motion such as respiration and heartbeat of a sleeping person.
従来この種の体動検出装置は、一般的に、図12にその外観図を示すように、1はベッドで、マットレス2の上面全体に、体動を検出する圧電樹脂等から成形された圧電センサ3が蛇行状に配設されているが、寝具への取り付けは、マットレス2やシーツ4の表面に配設パターンを固定するガイド5内を通す方法で行われ、それをマジックテープ(登録商標)6等で取り付けるようになっていた(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、従来の体動検出装置では、圧電センサの取り付けは表面接着用のテープで固定したり、トンネル状の通路を形成しその中に圧電センサを通す等で行われているが、長いケーブル状の圧電センサを通すためには量産性を考えると、ある程度余裕のある通路が必要となり、在床者が就寝中に寝返り等の大きな動作を行った場合、圧電センサが配設位置からずれたり保持部材から浮いたりする。また、シーツを敷く際に、表面と裏面が逆になった場合、圧電センサの設置状態が変化し、その結果圧電センサの感度も変わり在床判定の判定率低下につながるという課題を有していた。 However, in the conventional body movement detecting device, the piezoelectric sensor is attached by fixing with a tape for surface bonding, or by forming a tunnel-like passage and passing the piezoelectric sensor through the passage. Considering mass productivity, it is necessary to provide a passage with some allowance in order to pass the piezoelectric sensor, and if the occupant performs a large operation such as turning over while sleeping, the piezoelectric sensor may be displaced or held Floating from members. In addition, when the sheets are laid, if the front surface and the back surface are reversed, there is a problem that the installation state of the piezoelectric sensor changes, and as a result, the sensitivity of the piezoelectric sensor also changes, leading to a decrease in the determination rate of the presence determination. Was.
また、例えば三つ折り等に収納する際、センサの曲がる個所がいつも同一位置になるため、折り曲げによる断線などの故障を起こす可能性があった。 Further, for example, when the sensor is stored in three folds or the like, since the bent portion of the sensor is always at the same position, there is a possibility that a failure such as disconnection due to bending may occur.
また、圧電センサを保持するクッション材が体重で押しつぶされると、感度が大幅に悪化するという課題を有していた。 Further, when the cushion material holding the piezoelectric sensor is crushed by the weight, there is a problem that the sensitivity is significantly deteriorated.
また、圧電センサの加速度検出領域が小さく、人体の特に胸部付近に圧電センサが接しないと検出できないため、マットレス上の在床者がどの位置に就寝していても検出できるようにするには圧電センサをマットレス全体に配設しなければならず、その結果センサのコストが高くなり、また逆にコストを低減させるために短いセンサを用いた場合は、検出できる領域が限られるという課題を有していた。 In addition, since the acceleration detection area of the piezoelectric sensor is small and cannot be detected unless the piezoelectric sensor is in contact with the human body, especially near the chest, it is necessary to use a piezoelectric sensor so that the person on the mattress can be in any position while sleeping. The sensor must be installed on the entire mattress, which increases the cost of the sensor, and conversely, if a short sensor is used to reduce the cost, the area that can be detected is limited. I was
さらに、人体から圧電センサまでの距離が長くなると、圧電センサ自体の感度が小さいため、心拍や呼吸のような小さい体動成分に対しては、必ずしも正確な値が得られないという課題を有していた。 Furthermore, when the distance from the human body to the piezoelectric sensor is long, the sensitivity of the piezoelectric sensor itself is low, so that there is a problem that an accurate value is not always obtained for a small body motion component such as heartbeat or respiration. I was
前記課題を解決するため本発明は、寝具に配設し在床者の体動を検出する加速度センサと、前記加速度センサの出力信号を取り出す信号端子部を有し、前記寝具の共振周波数が在床者の呼吸や心拍の周波数領域を包含するようにしたため、加振レベルが小さい呼吸や心拍等の振動も寝具で減衰するレベルが低減し、従来以上に微少な体動レベルを検出することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has an acceleration sensor arranged on a bedding to detect a body motion of a person on the floor, and a signal terminal unit for extracting an output signal of the acceleration sensor. The frequency range of the floor person's breathing and heartbeat is included, so that the level of vibrations such as breathing and heartbeat with a small excitation level are also attenuated by the bedding, and it is possible to detect a finer body movement level than before. it can.
本発明の体動検出装置は、寝具の共振周波数を在床者の呼吸や心拍の周波数領域を包含する領域に設定しているので、在床者の呼吸や心拍など微少な体動レベルの検出を容易に行うことができる。 Since the body motion detection device of the present invention sets the resonance frequency of the bedding to a region including the frequency range of the occupant's respiration and heartbeat, the detection of minute body motion levels such as the occupant's respiration and heartbeat is detected. Can be easily performed.
本発明の第1の発明は、寝具に配設し在床者の体動を検出する加速度センサと、前記加速度センサの出力信号を取り出す信号端子部を有し、前記寝具の共振周波数が在床者の呼吸や心拍の周波数領域を包含する体動検出装置であり、寝具の共振周波数が、在床者の呼吸や心拍の周波数領域に入るため、従来のように寝具により振動レベルが大きく減衰することがなく、小さな体動に対しても十分検知できる出力を得ることができるものである。 A first invention of the present invention has an acceleration sensor disposed on bedding for detecting a body motion of a person on the bed, and a signal terminal unit for extracting an output signal of the acceleration sensor, wherein the resonance frequency of the bedding is on the bed. This is a body motion detection device that includes the frequency range of the person's breathing and heartbeat. Since the resonance frequency of the bedding falls within the frequency range of the person's breathing and heartbeat, the vibration level is greatly attenuated by the bedding as in the related art. Therefore, it is possible to obtain an output which can be sufficiently detected even with a small body movement.
以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお各実施例において同一符号のものは同一構造を有するので説明を一部省略する。 In each of the embodiments, parts having the same reference numerals have the same structure, and thus a part of the description will be omitted.
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の体動検出装置の外観図である。また図2は同体動検出装置の要部断面図である。
(Example 1)
FIG. 1 is an external view of a body motion detection device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the body motion detection device.
図1および図2において、7は寝室等に設置されたベッドで、マットレス8の上面にベッドパッド9が設けられている。そのベッドパッド9内部には、可とう性のケーブル状の加速度センサ10がウレタンフォームやフォームラバー等からなるクッション材11上に配設され、さらに加速度センサ10の配設個所も含め上面には綿12を敷き詰め、綿12がズレないように加速度センサ10の周囲に縫い込みを行ったキルティング加工13が施されている。またベッドパッド9の一部に加速度センサ10の出力信号を増幅して取り出す信号端子部14と、これに接続され在床を判定する管理システム(図示せず)等に送信し、呼び出しボタン等の機能を有した送信部15から構成されている。
1 and 2,
なお、加速度センサ10はケーブル状としたが、テープ状でも同様に実施することができる。
Although the
次に作用について説明する。在床者がベッドパッド9上に横たわると、就寝中の寝返りや手足の動き等の大きな体動がベッドパッド9を通してケーブル状の加速度センサ10に加わるが、前記加速度センサ10の周囲には縫い込みを行ったキルティング加工13が施されているため、加速度センサ10の弛み、偏りやクッション材11からの浮きが防止でき、安定した感度を得ることができ、就寝者の体動を正確に検知し、送信部15から管理システムに送信することができる。また、同時に寝心地感も向上する。
Next, the operation will be described. When the occupant lays on the
(実施例2)
図3は本発明の実施例2の体動検出装置の要部断面図である。
(Example 2)
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a body motion detection device according to a second embodiment of the present invention.
実施例1と異なる点は、ベッドパッドの断面構造を加速度センサ10を中心に上面にも下面と同一材料のクッション材11と綿12で対称に構成したことにあり実施例1の効果に加えてベッドパッド9をマットレス8上に敷く場合、誤って表と裏を間違えても前記加速度センサ10の設置状態が同じであるため、ベッドパッド9の表裏に関係なく同一の感度を得ることができる。
The difference from the first embodiment is that the cross-sectional structure of the bed pad is symmetrical with the
(実施例3)
図4は本発明の実施例3の体動検出装置の要部断面図である。
(Example 3)
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a body motion detection device according to a third embodiment of the present invention.
実施例1と異なる点は、ベッドパッド9の加速度センサ10が配設されている領域Aと配設されていない領域Bとの境界部16を薄く成形したことにある。
The difference from the first embodiment is that a boundary portion 16 of the
実施例1の効果に加えて前記ベッドパッド9を収納する場合、前記加速度センサ10が配設されていない前記ベッドパッド9の薄い境界部16で必ず折り畳まれるので前記加速度センサ10の折り曲げによる故障がなくなり、長期間信頼性を保つことができる。
In addition to the effect of the first embodiment, when the
(実施例4)
図5は本発明の実施例4の体動検出装置の要部断面図である。
(Example 4)
FIG. 5 is a sectional view of a main part of a body motion detection device according to a fourth embodiment of the present invention.
実施例1と異なる点は、加速度センサ10の下面のクッション材11の厚みを、加速度センサ10が配設されていないクッション材11の厚みに比較し薄く構成し、前記クッション材11の下方に空間部17を設けたことであり、加速度センサ10が在床者の体動により振動する場合、体動の動きに対する抵抗が小さくなり前記加速度センサ10が動きやすく、より感度の高いセンサ出力を得ることができる。
The difference from the first embodiment is that the thickness of the
(実施例5)
図6は本発明の実施例5の体動検出装置の外観図である。また図7は同体動検出装置の要部断面図である。
(Example 5)
FIG. 6 is an external view of a body motion detection device according to
図6および図7において、ベッドパッド18は、ケーブル状の加速度センサ19と体動伝達部20とクッション材11から構成され、前記加速度センサ19は前記体動伝達部20に接する状態で一本だけベッド7を横切る方向に配設されている。前記体動伝達部20は損失係数が小さいアルミや鋼板の薄板からなる金属材料21とその上面に弾性率が大きいウレタンフォーム等の弾性材料22から構成されている。
6 and 7, the
次に動作、作用について説明する。ベッドパッド18上の在床者の体動による加振力は、体動伝達部20、加速度センサ19へと加わるが、例えば在床者の胸部が加速度センサ19付近にない場合でも、弾性率が大きい弾性材料22は加振力のレベルを維持して金属材料21へ伝達し、金属材料21へ伝わった振動は損失係数が小さいため僅かの減衰で体動伝達部20全体へ伝播する。その結果、加速度センサ19は十分に体動を検出することができる。従って前記ベッドパッド18には一部に加速度センサ19を配設するだけで体動成分の検出が可能となりコストの低減を図ることができる。
Next, the operation and operation will be described. The exciting force due to the body motion of the occupant on the
なお、図8は実施例5において加速度センサ19をテープ状とした場合の体動検出装置の外観図であり、この場合も同様の効果を得ることができる。
FIG. 8 is an external view of the body motion detection device in the case where the
(実施例6)
図9は本発明の実施例6の体動検出装置の要部断面図である。
(Example 6)
FIG. 9 is a sectional view of a main part of a body motion detection device according to a sixth embodiment of the present invention.
実施例5と異なる点は、体動伝達部20を構成する金属材料21に切り起し部23を設けたことにある。
The difference from the fifth embodiment is that a cut-and-raised
次に作用について説明すると、切り起し部23が構造上、上側からの力に対し変位を受け易いため、在床者の体動で切り起し部23が振動し、その振動は損失係数が小さい金属材料21によって体動伝達部20全体へ伝搬し、体動伝達部20に接して設けられている加速度センサ19で検出される。従って上側からの力に対し実施例5に対し体動をより感度良く前記加速度センサに伝搬させることができる。
Next, the operation will be described. Since the cut-and-raised
(実施例7)
図10は本発明の実施例7の体動検出装置の要部断面図である。
(Example 7)
FIG. 10 is a sectional view of a main part of a body motion detection device according to a seventh embodiment of the present invention.
実施例5と異なる点は、体動伝達部20を構成する金属材料21を波板24で構成したことであり、作用については、実施例6と同様、在床者の体動が体動伝達部20に加わることにより、損失係数が小さい金属材料21が波状構造になっているため、振動に対する変位を受け易く、その結果振動が体動伝達部20全体へ伝搬する。
The difference from the fifth embodiment is that the
従って実施例5に対し体動をより感度良く伝搬させることができる。 Therefore, the body motion can be transmitted with higher sensitivity than in the fifth embodiment.
なお、本実施例7では金属材料21を波板24としたが、膜状としたものに張力をかけたり、開口箇所を設ける等、変位を受け易い部分を設けることで同様の効果を得ることができる。
Although the
(実施例8)
図11は本発明の実施例8の効果を説明する振動伝達率を示す一般的な特性図である。寝具上に体動を検出する加速度センサ19を設け、共振周波数を在床者の呼吸や心拍の周波数領域を包袋する周波数とした体動検出装置であり、寝具として、例えばマットレス8の場合、1自由度の振動系として表せるが、その際、共振周波数は(数1)で示される。
(Example 8)
FIG. 11 is a general characteristic diagram showing a vibration transmissibility for explaining an effect of the eighth embodiment of the present invention. An
図11において、横軸は全体の系(寝具+在床者)で決まる固有振動数に対する強制外力(在床者の体動)の周波数比で、縦軸は強制外力(在床者の体動レベル)の寝具への伝達率である。ピークの違いはマットレス8を含む寝具等の内部抵抗で変わることを示している。従って、実際に共振領域にするためには、マットレス8の共振周波数を呼吸や心拍の周波数領域にすることが必要で、質量Mはほぼ成人の人間の平均体重とするとバネ定数Kを小さくすることにより実現することができる。
In FIG. 11, the horizontal axis represents the frequency ratio of the forced external force (body movement of the person in bed) to the natural frequency determined by the entire system (bedding + bed person), and the vertical axis represents the force force of the body (body movement of the person in bed). Level) to the bedding. The difference between the peaks indicates that the difference varies depending on the internal resistance of the bedding including the
次に作用について説明する。マットレス8を含む寝具の系全体の周波数を共振領域に設定すると在床者の呼吸や心拍による寝具への強制加振力は、内部抵抗による減衰はあるものの伝達率が従来以上に大きいため、加速度センサ19を含んだ系全体が振動することになり大きなセンサ出力が得られ、より感度よく微小な体動を検出することができる。従って寝具全体をカバーするような加速度センサの配設を必要としない。
Next, the operation will be described. If the frequency of the whole bedding system including the
8 マットレス
9、18 ベッドパッド
10、19 加速度センサ
11 クッション材
12 綿
13 キルティング加工
14 信号端子部
16 境界部
17 空間部
20 体動伝達部
21 金属材料
22 弾性材料
23 切り起し部
24 波板
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2004
- 2004-07-16 JP JP2004209540A patent/JP2004344675A/en active Pending
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