JP2016028659A - Vibration sensor part and vibration signal extraction device - Google Patents

Vibration sensor part and vibration signal extraction device Download PDF

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鐘ヶ江正巳
Masami Kanegae
努 藤田
Tsutomu Fujita
努 藤田
修 池田
Osamu Ikeda
修 池田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide means for allowing vibration signals to be efficiently obtained by a vibration sensor.SOLUTION: A vibration sensor part comprises: a vibration sensor 10 including a vibration sensor material sandwiched between a positive electrode layer and a negative electrode layer; and signal amplification means 11 including an uneven surface. The uneven surface of the signal amplification means is arranged opposite to a surface of the vibration sensor material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、振動を検出する振動センサー部及びそれを用いた装置等に関し、特に、フィルム状の振動センサーを含む振動センサー部及びそれを用いた装置等に関する。例えば、振動センサー部は、動物、特に人が発する身体の振動を振動センサーで検出し、検出した身体振動信号から拍動振動、肺呼吸振動または音声振動等を抽出する振動信号抽出装置及び振動信号抽出方法に使用可能であり、また、抽出した拍動振動、肺呼吸振動または音声振動等によって人の生体情報(存在不在、生死、健康状態、心理状態、感情、意思等)を検出できるようにした人の生体情報検出装置及び生体情報検出方法にも使用可能である。   The present invention relates to a vibration sensor unit that detects vibration and a device using the same, and more particularly to a vibration sensor unit including a film-like vibration sensor and a device using the same. For example, the vibration sensor unit detects vibrations of a body emitted by an animal, particularly a human, with a vibration sensor, and extracts a pulsation vibration, a pulmonary respiratory vibration, a voice vibration, or the like from the detected body vibration signal and the vibration signal. It can be used as an extraction method, and can detect human biological information (absence of presence, life / death, health, psychological state, emotion, intention, etc.) by extracting pulsation vibration, lung respiration vibration or voice vibration. The present invention can also be used for a living body information detecting apparatus and a living body information detecting method.

人の生体情報を検出する手段として、様々なセンサーを使用した方法が提案されている。単に、人の存在不在を検出するだけであれば、人を拘束しない非拘束の方式として、人体が発する赤外線を感知する焦電型赤外線センサーや、人の重さを検出する感圧導電性ゴムセンサを用いた方式があり、例えば、自動ドアの開閉用スイッチ、トイレの自動水洗スイッチ、人侵入感知器などに利用されている。しかし、これらの方式では、人の存在不在を検知するだけではなく、人の状態まで検知することはできなかった。   As means for detecting human biological information, methods using various sensors have been proposed. A pyroelectric infrared sensor that senses the infrared rays emitted by the human body and a pressure-sensitive conductive rubber sensor that senses the weight of the person as a non-restraining method that does not restrain the person if only the presence of a person is detected. For example, it is used for an automatic door open / close switch, an automatic toilet flush switch, a human intrusion detector, and the like. However, these methods cannot detect not only the presence of a person but also the state of the person.

例えば、介護業務において、ベッドで睡眠中の患者の状態を把握することが必要であったが、介護者の負担を軽減するために患者の状態を自動的に監視して、異常があった時、外部に通知するシステムが望まれている。従来、睡眠中の患者の動きを束縛せずに、睡眠状態を把握するために指先に血圧計を取り付けたり、振動計を腰に巻くといった患者の身体に密着した方法を用いていた。これらの方法でも、身体にセンサーを密着させるため、信号が常に得られる点で信頼性が高いが、患者が嫌がること、センサーが外れると状態を把握できないことなどの問題があった。このため、非拘束タイプのシステムが考慮されてきている(特許文献1)。   For example, when it was necessary to grasp the state of a patient sleeping in bed in nursing care, but the patient's state was automatically monitored to reduce the burden on the caregiver, and there was an abnormality A system for notifying the outside is desired. Conventionally, without restricting the movement of a patient during sleep, a method of attaching a blood pressure monitor to a fingertip or wrapping a vibrometer around the waist has been used to grasp the sleeping state. These methods are also highly reliable in that signals are always obtained because the sensor is brought into close contact with the body, but there are problems that the patient dislikes and the state cannot be grasped when the sensor is detached. For this reason, an unconstrained type system has been considered (Patent Document 1).

特許文献1には、非拘束タイプの振動センサーを用いた人の存在不在を検出する人存在不在検出方法及び人存在不在検出装置が開示されている。特許文献1の方法では、ベッドパッド又はマットレスの上部や下部に、人の身体から発生する振動を振動センサーを設置し、振動センサーによって検出した身体振動信号を差動信号増幅アンプによって増幅した後、対象とする人に起因する身体振動である心臓の拍動(心拍数換算:30〜240回/分、周波数帯域換算:0.5〜4Hz)による振動、肺呼吸活動(呼吸数換算:60回/分以下、周波数帯域換算:1Hz以下)による振動、鼾に起因する鼾振動を分離フィルタ機能を用いて抽出することが開示されている。特許文献1の人存在不在検出方法及び人存在不在検出装置によれば、心臓の拍動に起因する拍動振動、肺呼吸活動に起因する肺呼吸振動または鼾振動が有りの状態が所定の存在継続時間以上を超えることで、人が所定場所に存在していること、及び拍動振動、肺呼吸振動または鼾振動が無い状態が所定の不在継続時間以上を超えることで、人が所定場所に不在であると判定している。   Patent Document 1 discloses a human absence detection method and a human absence detection device that detect the absence of a person using an unconstrained vibration sensor. In the method of Patent Document 1, a vibration sensor is installed on the upper or lower portion of the bed pad or mattress, and vibrations generated from a human body are amplified. After the body vibration signal detected by the vibration sensor is amplified by a differential signal amplification amplifier, Vibration caused by heart beat (heart rate conversion: 30 to 240 times / minute, frequency band conversion: 0.5 to 4 Hz), pulmonary respiratory activity (respiration rate conversion: 60 times) which is body vibration caused by the target person / Min or less, frequency band conversion: 1 Hz or less), and extraction of wrinkle vibration caused by wrinkles using a separation filter function. According to the human absence detection method and the human absence detection device disclosed in Patent Document 1, there is a predetermined presence of a pulsation vibration caused by a heart beat, a pulmonary respiratory vibration caused by pulmonary respiratory activity, or a hemorrhoid vibration. If the duration exceeds the duration, the person is present at the specified location, and the state where there is no pulsation vibration, pulmonary respiratory vibration or vaginal vibration exceeds the predetermined absence duration, the person is placed in the specified location. Judged absent.

特許文献1の人存在不在検出装置では、1個の振動センサーを用いて身体振動信号を取得し、身体振動信号をフィルタにより分離して呼吸、心拍、鼾、体動の4つの信号を得ていた。フィルタは、コンデンサや抵抗及びオペアンプ等で構成されたローパスフィルタ(LPF)やハイパスフィルタ(HPF)のアナログフィルタ、又は身体振動信号をA/Dコンバータでデジタル信号に変換し数値化されたデータをもとにCPU(中央処理装置)の演算処理にてフィルタリングを行なうデジタルフィルタの何れか一方又は双方で構成することが開示されている。   In the human absence detection device of Patent Document 1, a body vibration signal is acquired using one vibration sensor, and the body vibration signal is separated by a filter to obtain four signals of breathing, heartbeat, sputum, and body movement. It was. The filter is a low-pass filter (LPF) or high-pass filter (HPF) analog filter composed of capacitors, resistors, operational amplifiers, etc., or a digital signal obtained by converting a body vibration signal into an A / D converter. And a digital filter that performs filtering in arithmetic processing of a CPU (central processing unit).

特開2013−210367号公報JP 2013-210367 A

しかし、非拘束タイプの振動センサーによって得られる振動信号は弱く、そこからさらに微弱な心臓の拍動、肺呼吸活動、鼾に起因する振動などを分離する必要があった。特に、特許文献1のように、ベッドパッド又はマットレスの上部や下部に配置する場合であれば、振動センサーを大きくすることにより、得られる振動信号の強度を強めることができるが、大きさに制限のある用途では振動信号を強めることができない。特に、取り付け部位の大きさ、形状などの制約により、振動センサーを小型化する必要がある場合には、振動信号を発生させるセンサー自体が小さくなってしまうので、信号強度が非常に弱くなり、相対的にノイズが大きくなってしまった。例えば、振動センサーを衣服や身に着けるものに取り付けたウェアラブル形態とした場合、椅子、机、トイレなどに振動センサーを設置する場合などは、設置状況に応じて振動センサーの大きさが制限される。   However, the vibration signal obtained by the non-restraining type vibration sensor is weak, and it is necessary to further separate weak heart beats, pulmonary respiratory activity, vibration caused by sputum, and the like. In particular, as in Patent Document 1, in the case where it is arranged on the upper or lower portion of the bed pad or mattress, the intensity of the vibration signal obtained can be increased by increasing the vibration sensor, but the size is limited. In some applications, the vibration signal cannot be strengthened. In particular, when it is necessary to downsize the vibration sensor due to restrictions such as the size and shape of the attachment site, the sensor itself that generates the vibration signal becomes smaller, so the signal strength becomes very weak and relative The noise has increased. For example, when a vibration sensor is attached to clothes or something worn, or when a vibration sensor is installed on a chair, desk, toilet, etc., the size of the vibration sensor is limited depending on the installation situation. .

特に、トイレや風呂において、失神したり、脳卒中で倒れたりする事件が増えている。トイレや風呂では一人のことが多く、またプライベートな空間なので監視することもできないので、発見が遅れるという問題があった。   In particular, there are increasing cases of fainting or falling down due to a stroke in the toilet or bath. There was a problem that discovery was delayed because there were many people alone in the toilet and bath, and because it was a private space, it could not be monitored.

本発明は、かかる問題を鑑みて、振動センサーによって効率よく振動信号を取得する手段を提供することを目的とする。この目的は、結果的に振動信号の強度が従来よりも弱くなっていたとしても、振動センサーの大きさ、用途の点から所望の振動を抽出可能な振動信号を取得できるようにすることを含んでいる。なお、本発明の振動センサーは、人の身体から発生する振動の検出にも使用可能であるが、かかる目的及び用途に限定するものではなく、種々の振動の検出に使用可能である。   In view of such a problem, an object of the present invention is to provide means for efficiently acquiring a vibration signal by a vibration sensor. This purpose includes obtaining a vibration signal capable of extracting a desired vibration in terms of the size and application of the vibration sensor even if the intensity of the vibration signal is weaker than before. It is out. The vibration sensor of the present invention can be used to detect vibrations generated from a human body, but is not limited to such purposes and uses, and can be used to detect various vibrations.

前述した課題を解決するため、本発明の振動センサー部は、正電極層と、負電極層とに挟まれた振動センサー素材とを含む振動センサーと、凹凸面を備えた信号増幅手段とを有し、前記振動センサー素材の表面に対して前記信号増幅手段の凹凸面を対向させて配置したことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the vibration sensor unit of the present invention includes a vibration sensor including a positive electrode layer, a vibration sensor material sandwiched between the negative electrode layers, and a signal amplifying unit having an uneven surface. In addition, the uneven surface of the signal amplifying means is arranged to face the surface of the vibration sensor material.

さらに、上記振動センサー部において、前記振動センサーの上下にそれぞれ前記信号増幅手段が配置されていてもよく、さらに、前記振動センサーの上に配置された前記信号増幅手段の凹凸と、前記振動センサーの下に配置された前記信号増幅手段の凹凸が噛み合うように配置されていてもよい。   Further, in the vibration sensor unit, the signal amplifying means may be disposed above and below the vibration sensor, and the unevenness of the signal amplifying means disposed on the vibration sensor, and the vibration sensor The signal amplification means arranged below may be arranged so that the unevenness of the signal amplification means meshes.

さらに、上記振動センサー部において、前記振動センサーは、前記正電極層又は前記正電極層に接して設けられた絶縁層に凹凸を設け、前記信号増幅手段として機能させてもよい。また、上記振動センサー部において、前記振動センサーは、前記負電極層又は前記負電極層に接して設けられた下部遮蔽層に凹凸を設け、前記信号増幅手段として機能させてもよい。   Furthermore, in the vibration sensor unit, the vibration sensor may be provided with irregularities on the positive electrode layer or an insulating layer provided in contact with the positive electrode layer to function as the signal amplifying means. In the vibration sensor unit, the vibration sensor may function as the signal amplifying means by providing irregularities on the negative electrode layer or a lower shielding layer provided in contact with the negative electrode layer.

また、本発明の他の振動センサー部は、検出対象に突設又は架設された補助部材と、前記検出対象に接触した振動センサーとを有し、前記補助部材に前記振動センサーが設けられていることを特徴とする。   In addition, another vibration sensor unit of the present invention includes an auxiliary member projecting or erected on the detection target and a vibration sensor in contact with the detection target, and the vibration sensor is provided on the auxiliary member. It is characterized by that.

さらに、かかる振動センサー部において、 前記補助部材の少なくとも一部は搖動可能であってもよい。また、前記検出対象は中空であり、前記補助部材は、前記中空の検出対象の内部に設けられていてもよい。   Further, in the vibration sensor unit, at least a part of the auxiliary member may be swingable. The detection target may be hollow, and the auxiliary member may be provided inside the hollow detection target.

また、本発明の他の振動センサー部は、検出対象に設けられた曲面と、前記検出対象に接触した振動センサーとを有し、前記検出対象の曲面の内表面又は外表面に、前記振動センサーの少なくとも一部を湾曲させて取り付けたことを特徴とする。   Further, another vibration sensor unit of the present invention includes a curved surface provided on the detection target and a vibration sensor in contact with the detection target, and the vibration sensor is provided on an inner surface or an outer surface of the curved surface of the detection target. It is characterized in that at least a part of the lens is bent and attached.

上記振動センサー部において、前記振動センサーは、振動センサー素材と、前記振動センサー素材を挟んで上下に設けられた正電極層及び負電極層を有することが好ましい。   In the vibration sensor unit, the vibration sensor preferably includes a vibration sensor material, and a positive electrode layer and a negative electrode layer provided above and below the vibration sensor material.

また、本発明の振動信号抽出装置は、上記何れかの振動センサー部を備え、前記振動センサーで検出した身体振動信号から拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号を抽出する。さらに、前記振動センサー部を保持する部材と、前記振動センサーとの間に弾性部材を配置してもよい。   The vibration signal extraction device of the present invention includes any one of the vibration sensor units described above, and extracts a pulsatile vibration signal, a lung respiratory vibration signal, or a voice vibration signal from a body vibration signal detected by the vibration sensor. . Further, an elastic member may be disposed between the member that holds the vibration sensor unit and the vibration sensor.

また、本発明のトイレの便座は、上記何れかの振動センサー部が設けられている。さらに、上記便座は、複数の振動センサー部が設けられていてもよい。   Moreover, the toilet seat of the toilet of the present invention is provided with any one of the above-described vibration sensor units. Furthermore, the toilet seat may be provided with a plurality of vibration sensor units.

また、本発明のトイレは、上記便座を含み、前記便座以外の場所に他の振動センサー部が設けられている。   The toilet of the present invention includes the toilet seat, and another vibration sensor unit is provided at a place other than the toilet seat.

また、本発明のベルトは、上記何れかの振動センサー部が設けられている。さらに、上記ベルトにおいて、前記振動センサー部は、移動可能に設けられていることが好ましい。さらに、上記ベルトにおいて、前記振動センサー部が複数設けられていてもよい。   The belt of the present invention is provided with any one of the above-described vibration sensor units. Further, in the belt, it is preferable that the vibration sensor unit is movably provided. Furthermore, a plurality of the vibration sensor units may be provided in the belt.

本発明によれば、振動センサーによって微弱な振動であっても効率よく振動信号を取得することができ、種々の振動の検出に利用することができる。また、本発明によれば、振動センサーによって動物が発する微弱な身体の振動を身体振動信号として検出し、かかる身体振動信号を用いて、動物(人)の存在不在を検出することができる。また、本発明によれば、振動センサーによって効率よく身体振動信号を取得することができるので、身体振動信号から拍動振動、肺呼吸振動又は音声振動の抽出を容易にし、又は、身体振動信号から抽出した拍動振動、肺呼吸振動又は音声振動の精度を高めることができる。さらに、本発明によれば、振動センサーによって効率よく身体振動信号を取得することができるので、小さな振動センサーでも拍動振動、肺呼吸振動又は音声振動の抽出が可能であり、振動センサーをウェアラブルな態様で使用したり、小型化して椅子、机、トイレなど人が近接する部材に設置して使用することができる。その他の効果については、発明を実施するための形態において述べる。   According to the present invention, a vibration signal can be efficiently acquired even by a weak vibration by a vibration sensor, and can be used for detection of various vibrations. Further, according to the present invention, it is possible to detect a weak body vibration generated by an animal by a vibration sensor as a body vibration signal, and to detect the presence of an animal (person) using the body vibration signal. Further, according to the present invention, since the body vibration signal can be efficiently obtained by the vibration sensor, it is possible to easily extract pulsation vibration, lung respiratory vibration or voice vibration from the body vibration signal, or from the body vibration signal. The accuracy of the extracted pulsation vibration, lung respiratory vibration, or voice vibration can be increased. Furthermore, according to the present invention, since the body vibration signal can be efficiently obtained by the vibration sensor, it is possible to extract pulsation vibration, lung respiration vibration or voice vibration even with a small vibration sensor, and the vibration sensor can be made wearable. It can be used in an aspect, or can be used by being miniaturized and installed on a member close to a person such as a chair, a desk, or a toilet. Other effects will be described in the mode for carrying out the invention.

本発明の振動センサー部の実施態様の一例Example of embodiment of vibration sensor unit of the present invention 信号増幅手段の一例An example of signal amplification means 本発明の振動センサー部の実施態様の他の一例Another example of the embodiment of the vibration sensor unit of the present invention 本発明の振動センサー部の実施態様の他の一例Another example of the embodiment of the vibration sensor unit of the present invention 便座に振動センサーを適用した構成の一例An example of a configuration in which a vibration sensor is applied to the toilet seat ベルトに振動センサーを適用した構成の一例Example of a configuration where a vibration sensor is applied to the belt 振動センサーの概略構成図Schematic configuration diagram of vibration sensor 振動センサーの概略構成図Schematic configuration diagram of vibration sensor 実施形態の一つにおける信号処理装置の概要構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the signal processing apparatus in one of embodiment. 実施例1における振動センサー部の概略構成図Schematic configuration diagram of a vibration sensor unit in Embodiment 1 信号増幅手段を用いた実施例1の実測値Measured value of Example 1 using signal amplification means 信号増幅手段を用いていない実施例1の実測値Measured value of Example 1 not using signal amplification means 実施例2の実測値Measured value of Example 2 実施例3の振動伝搬部材の概略構成図Schematic configuration diagram of the vibration propagation member of Example 3 実施例3の実測値Measured value of Example 3 便器に振動センサーを適用した構成の一例An example of a configuration in which a vibration sensor is applied to a toilet 実施例4の周波数分析結果Frequency analysis result of Example 4 実施例4の拍動振動性信号波形Pulsed vibration signal waveform of Example 4

[凹凸形状の信号増幅手段]
本発明の振動センサー部1の一つは、微弱な振動を振動センサーで検出し易くするため、振動センサー10の振動センサー素材の表面に対して凹凸面を備えた信号増幅手段11を配置した。図1に一例を示す。図1においては、振動センサー10の外側に信号増幅手段11を配置した構造で説明したが、振動センサー内の振動センサー素材に対して凹凸面による不均一な圧力が印加されれば足りるので、振動センサー10内に信号増幅手段11を設けてもよい(図8参照)。
[Uneven-shaped signal amplification means]
In one of the vibration sensor units 1 of the present invention, the signal amplifying means 11 having an uneven surface is arranged on the surface of the vibration sensor material of the vibration sensor 10 in order to make it easy to detect a weak vibration with the vibration sensor. An example is shown in FIG. In FIG. 1, the structure in which the signal amplifying unit 11 is disposed outside the vibration sensor 10 has been described. However, it is sufficient that uneven pressure due to the uneven surface is applied to the vibration sensor material in the vibration sensor. A signal amplifying means 11 may be provided in the sensor 10 (see FIG. 8).

平坦な表面上に振動センサー10を配置し、振動センサー10の上表面に信号増幅手段11の凹凸面を対向させて、凹凸面が下向きとなるように信号増幅手段11を配置してもよいし(図1(A))、凹凸面を上向きに配置した信号増幅手段11の上に振動センサー10を配置してもよいし(図示せず)、また、振動センサー10の上下に凹凸面が対向するように信号増幅手段11A、11Bを配置してもよい(図1(B))。上下に信号増幅手段11を配置する場合は、上側の信号増幅手段11Aの凹凸と下側の信号増幅手段11Bの凹凸とが一致してもよいが、図1(B)に示すように、上下で互い違いとなり、凹凸が噛み合うように信号増幅手段11A、11Bを設けることが好ましい。また、振動センサー10の一方の表面に凹凸面を対向させて信号増幅手段11を配置し、他方の表面にクッション材を配置してもよい。この場合は、クッション材が信号増幅手段11の凹凸に沿って変形するため、振動センサー10の上下に凹凸面を対向させた状態を容易に得ることができる。クッション材としては 発泡ウレタンシートなどの発泡プラスチック材、綿のような繊維の集合体、ヘチマのようなスポンジ材などが適している。なお、振動センサー部1は図示しない送信伝達経路(有線又は無線)を有し、送信伝達経路を介して振動センサーで検出した振動を含む信号を信号処理装置に出力する。   The vibration sensor 10 may be disposed on a flat surface, the uneven surface of the signal amplification unit 11 may be opposed to the upper surface of the vibration sensor 10, and the signal amplification unit 11 may be disposed so that the uneven surface faces downward. (FIG. 1 (A)), the vibration sensor 10 may be disposed on the signal amplifying means 11 having the concavo-convex surface facing upward (not shown), and the concavo-convex surface is opposed to the top and bottom of the vibration sensor 10. Thus, the signal amplifying means 11A and 11B may be arranged (FIG. 1B). When the signal amplifying means 11 is arranged above and below, the unevenness of the upper signal amplifying means 11A and the unevenness of the lower signal amplifying means 11B may coincide with each other, but as shown in FIG. It is preferable to provide the signal amplifying means 11A and 11B so that the projections and recesses are staggered. Alternatively, the signal amplifying means 11 may be disposed with the uneven surface facing one surface of the vibration sensor 10, and a cushion material may be disposed on the other surface. In this case, since the cushion material is deformed along the unevenness of the signal amplifying means 11, it is possible to easily obtain a state in which the uneven surface is opposed to the top and bottom of the vibration sensor 10. Suitable cushioning materials include foamed plastic materials such as foamed urethane sheets, fiber aggregates such as cotton, and sponge materials such as loofah. The vibration sensor unit 1 has a transmission transmission path (wired or wireless) (not shown), and outputs a signal including vibration detected by the vibration sensor to the signal processing device via the transmission transmission path.

本発明の振動センサー10は、振動を発生する種々の動物、装置又は部材(以下「振動源」という。)に直接又は近傍に配置され、振動源からの振動を検出し電気信号として出力できれば足りる。振動センサー10としては、ピエゾ素子が好適に用いられるが、その他のセンサー、例えば高分子圧電体(ポリオレフィン系材料)を用いてもよい。ピエゾ素子の素材としては、例えば、多孔性ポリプロピレンエレクトレットフィルム(Electro Mechanical Film(EMFI))、またはPVDF(ポリフッ化ビニリデンフィルム)、またはポリフッ化ビニリデンと三フッ化エチレン共重合体(P(VDF−TrFE))、又はポリフッ化ビニリデンと四フッ化エチレン共重合体(P(VDF−TFE))を用いてもよい。振動センサー10としては、フィルム状であることが好ましい。   The vibration sensor 10 of the present invention only needs to be arranged directly or in the vicinity of various animals, devices, or members (hereinafter referred to as “vibration sources”) that generate vibrations, and can detect vibrations from the vibration sources and output them as electrical signals. . As the vibration sensor 10, a piezo element is preferably used, but other sensors such as a polymer piezoelectric material (polyolefin material) may be used. As a material of the piezoelectric element, for example, a porous polypropylene electret film (Electro Mechanical Film (EMFI)), PVDF (polyvinylidene fluoride film), or polyvinylidene fluoride and a copolymer of trifluoride ethylene (P (VDF-TrFE)). )), Or polyvinylidene fluoride and a tetrafluoroethylene copolymer (P (VDF-TFE)) may be used. The vibration sensor 10 is preferably in the form of a film.

信号増幅手段11は、少なくとも一つの凸部又は凹部を有しており、凸部又は凹部を有する面(凹凸面)を振動センサーに対向させて配置される。信号増幅手段11は、プラスチック材料、合成ゴム、紙、金属材料、高剛性素材(ダイアモンド、ベリリウム、ボロン、カーボングラファイトなど)などを使用することができる。また、信号増幅手段11として、これらの材料を混合したものを使用してもよいし、複数の素材を積層させてもよい。   The signal amplifying means 11 has at least one convex portion or concave portion, and is disposed with the surface having the convex portion or concave portion (uneven surface) facing the vibration sensor. As the signal amplifying means 11, plastic material, synthetic rubber, paper, metal material, high rigidity material (diamond, beryllium, boron, carbon graphite, etc.) can be used. Further, as the signal amplifying means 11, a mixture of these materials may be used, or a plurality of materials may be laminated.

振動センサー10と信号増幅手段11とは、少なくとも、振動センサーにおいて振動を検出する際には、信号増幅手段11の凹凸により振動センサー10の振動センサー素材表面に圧力がかかった状態であることが好ましく、凹凸によって振動センサー10が変形していることがより好ましい。振動センサー10の上に、単に信号増幅手段11を載せた状態では、信号増幅手段11の凹凸による圧力はほとんどないが、振動源が信号増幅手段11の上に存在している場合には、振動源の重さにより、信号増幅手段11の凹凸により振動センサー10の表面に圧力が不均一に加えられる。振動源の振動信号はこの状態で検出されるため、凹凸による圧力が加えられた状態で振動信号を検出している。また、予め信号増幅手段11の凹凸により振動センサー10を変形させた状態で配置されていてもよい。このように凹凸による圧力が加えられていると、上から伝搬される振動により、振動センサーを単に厚さ方向に変形させるのではなく、曲げ方向(ベンディング)への変形を増やし、発生する信号強度を高めることができる。これは、一般的に、フィルム状のピエゾ素子において、厚さ方向の圧縮による変形よりも、曲げ方向に変形する方が感度が高く、弱い振動でも曲げ方向の変位を生じさせることにより、発生する信号強度を強くできるためである。さらに、振動センサー10を凹凸に沿って変形させた場合には、接触面積も広くすることができ、この点においても、発生する信号強度を強くできる。   The vibration sensor 10 and the signal amplifying means 11 are preferably in a state where pressure is applied to the surface of the vibration sensor material of the vibration sensor 10 due to the unevenness of the signal amplifying means 11 at least when vibration is detected by the vibration sensor. More preferably, the vibration sensor 10 is deformed by the unevenness. When the signal amplifying means 11 is simply placed on the vibration sensor 10, there is almost no pressure due to the unevenness of the signal amplifying means 11, but when the vibration source is present on the signal amplifying means 11, vibration is generated. Due to the weight of the source, pressure is applied non-uniformly to the surface of the vibration sensor 10 due to the unevenness of the signal amplification means 11. Since the vibration signal of the vibration source is detected in this state, the vibration signal is detected in a state where pressure due to unevenness is applied. Alternatively, the vibration sensor 10 may be disposed in a state in which the vibration sensor 10 is deformed in advance by the unevenness of the signal amplification means 11. When pressure due to unevenness is applied in this way, the vibration propagated from above does not simply deform the vibration sensor in the thickness direction, but increases deformation in the bending direction (bending), resulting in signal strength Can be increased. This generally occurs in a film-like piezo element because it is more sensitive to bend in the bending direction than to be deformed by compression in the thickness direction, and even when weak vibrations are generated, displacement in the bending direction occurs. This is because the signal strength can be increased. Further, when the vibration sensor 10 is deformed along the unevenness, the contact area can be increased, and the generated signal intensity can be increased also in this respect.

信号増幅手段11の凸部又は凹部は、一つであってもよいし、複数であってもよい。凸部の高さ又は凹部の深さは、振動センサー10における振動センサー素材の厚み以上であることが好ましい。凸部の断面形状は、三角形、四角形、その他の多角形、凸曲線、半円、半楕円またはこれらの形状の組み合わせであってもよい。また、凹部の断面形状は、三角形、四角形、その他の多角形、凹曲線、半円、半楕円またはこれらの形状の組み合わせであってもよい。凸部又は凹部は、一部の領域に設けられていてもよいし、全体に複数の凸部又は凹部が設けられていてもよい。複数の凸部又は凹部を設けた場合、凸部の高さ又は凹部の深さが異なる複数種類の凸部又は凹部を設けてもよい。また、凸部又は凹部は、平面視で円形でも、多角形でも、線状でも、格子状でもよい。図2(A)から(D)は、信号増幅手段11の一例である。図2(A)は、円錐台形状の6個の凸部が配置されており、図2(B)は断面凸曲線の線状の凸部が中央に設けられている。図2(C)は、中央に断面台形の傾斜面を備えた凹部が設けられており、図2(D)は、平面視正方形の2つの凹部が設けられている。   The signal amplifying means 11 may have one or more convex portions or concave portions. The height of the convex portion or the depth of the concave portion is preferably equal to or greater than the thickness of the vibration sensor material in the vibration sensor 10. The cross-sectional shape of the convex portion may be a triangle, a quadrangle, another polygon, a convex curve, a semicircle, a semi-ellipse, or a combination of these shapes. The cross-sectional shape of the recess may be a triangle, a quadrangle, another polygon, a concave curve, a semicircle, a semi-ellipse, or a combination of these shapes. The convex portion or the concave portion may be provided in a part of the region, or a plurality of convex portions or concave portions may be provided as a whole. When a plurality of convex portions or concave portions are provided, a plurality of types of convex portions or concave portions having different heights or concave portions may be provided. Further, the convex portion or the concave portion may be circular, polygonal, linear, or lattice-like in plan view. 2A to 2D are examples of the signal amplifying unit 11. In FIG. 2A, six frustoconical convex portions are arranged, and in FIG. 2B, a linear convex portion having a convex cross section is provided at the center. 2C is provided with a concave portion having a trapezoidal inclined surface at the center, and FIG. 2D is provided with two concave portions having a square shape in plan view.

振動センサー10と信号増幅手段11とを含む振動センサー部1は、振動源(動物、人の体を含む)に直接接触させてもよいし、振動源から振動が伝搬する部材(床、ベッド、椅子、机、衣服、靴、絨毯、シーツ、カバーなどを含む)(以下「振動伝搬部材」という。)に接触させてもよい。振動センサー部1が設置される振動伝搬部材は、振動源から複数の部材を介在させたものでもよい。例えば、床の上、ベッドマットの上又は下、椅子の座板や背もたれの表面又は裏面、机の天板の表面又は裏面等に振動センサー部1を設置又は埋設してもよいし、振動源又は振動伝搬部材(以下「検出対象」という。)が中空の場合は、その内部表面に振動センサー部1を設置してもよい。さらに、検出対象における振動源との接触部位から離れた位置であっても、検出対象に接する人の振動が伝達する部分であれば振動センサー部1を設けることができる。例えば、図1(C)に示すように、ベッド20の脚において、床と接触する部位に設けられた保護部材21の一つに、振動センサー部1を設けてもよい。図1(D)は、図1(C)における振動センサー部1を拡大した図であり、保護部材21の内部に、信号増幅手段11A、11Bに挟まれた振動センサー10が設置され、振動センサー10は信号増幅手段11A、11Bの凹凸に沿って変形している。そして、ベッド20の上の動物の振動が、ベッド20の脚を介して振動センサー10に伝達され、振動センサー10で動物が発する振動を含む信号(以下「身体振動信号」という。)を発生させる。なお、図1(C)の振動センサー部1の配置は単なる一例であり、これに限定されるものではない。例えば、振動センサー部1は、床と接続した柱に設けてもよいし、ベッドのフレーム、ヘッドボード又はサイドレール等に設けてもよいし、椅子の脚、ひじ掛け、フレーム等に設けてもよいし、机の脚、貫、幕板等に設けてもよい。また、トイレの便座又は便器に振動センサーを設けてもよく、便座又は便器の表面、裏側又は内部に振動センサーを配置することができる。例えば、便座の裏面における便器との接触箇所に設けられた緩衝部又は便器の表面における便座との接触箇所に振動センサー部を配置してもよい。また、振動センサー10を直接人や動物の体に接触させて身体振動信号を検出してもよい。さらに、振動源である摺動部を有する装置(エンジン、モータ、HDD等)に振動センサー部1を配置して振動を検出してもよいし、振動源である振動が生じる部材(水道、ガスの配管、風車等)に振動センサー部1を配置して水量やガス量、水漏れやガス漏れを検出してもよい。   The vibration sensor unit 1 including the vibration sensor 10 and the signal amplifying unit 11 may be in direct contact with a vibration source (including an animal and a human body), or a member (floor, bed, (Including chairs, desks, clothes, shoes, carpets, sheets, covers, etc.) (hereinafter referred to as “vibration propagation member”). The vibration propagation member in which the vibration sensor unit 1 is installed may be a member in which a plurality of members are interposed from a vibration source. For example, the vibration sensor unit 1 may be installed or embedded on the floor, on or under the bed mat, on the front or back surface of a chair seat or back, on the front or back surface of a desk top plate, etc. Alternatively, when the vibration propagation member (hereinafter referred to as “detection target”) is hollow, the vibration sensor unit 1 may be installed on the inner surface thereof. Furthermore, the vibration sensor unit 1 can be provided as long as the vibration of a person in contact with the detection target is transmitted even at a position away from the contact portion with the vibration source in the detection target. For example, as shown in FIG. 1C, the vibration sensor unit 1 may be provided on one of the protective members 21 provided on the leg of the bed 20 at a portion that contacts the floor. FIG. 1D is an enlarged view of the vibration sensor unit 1 in FIG. 1C. A vibration sensor 10 sandwiched between signal amplification means 11A and 11B is installed inside the protective member 21, and the vibration sensor. 10 is deformed along the unevenness of the signal amplifying means 11A, 11B. Then, the vibration of the animal on the bed 20 is transmitted to the vibration sensor 10 via the leg of the bed 20, and the vibration sensor 10 generates a signal including vibration generated by the animal (hereinafter referred to as “body vibration signal”). . In addition, arrangement | positioning of the vibration sensor part 1 of FIG.1 (C) is a mere example, and is not limited to this. For example, the vibration sensor unit 1 may be provided on a pillar connected to the floor, may be provided on a bed frame, a headboard, a side rail, or the like, or may be provided on a chair leg, armrest, frame, or the like. However, it may be provided on a desk leg, a stick, a curtain, or the like. In addition, a vibration sensor may be provided on the toilet seat or toilet of the toilet, and the vibration sensor can be disposed on the surface, back side, or inside of the toilet seat or toilet. For example, you may arrange | position a vibration sensor part in the buffer part provided in the contact part with the toilet bowl in the back surface of a toilet seat, or the contact part with the toilet seat in the surface of a toilet bowl. Alternatively, the vibration sensor 10 may be directly brought into contact with a human or animal body to detect a body vibration signal. Furthermore, vibration may be detected by arranging the vibration sensor unit 1 in a device (engine, motor, HDD, etc.) having a sliding part as a vibration source, or a member (water supply, gas, etc.) that generates vibration as a vibration source. The vibration sensor unit 1 may be disposed in a pipe, a windmill, or the like) to detect water amount, gas amount, water leak or gas leak.

[補助部材]
本発明の振動センサー部1の他の一つは、微弱な振動を振動センサーで検出し易くするため、図3に示すように、検出対象30に突設又は架設された補助部材31を設け、補助部材31に振動センサー10を取り付ける。なお、補助部材31と振動センサー10との間に振動センサー10に凹凸面が対向する信号増幅手段を設けてもよい。
[Auxiliary members]
Another one of the vibration sensor unit 1 of the present invention is provided with an auxiliary member 31 protruding or erected on the detection target 30, as shown in FIG. 3, in order to make it easy to detect weak vibration with the vibration sensor. The vibration sensor 10 is attached to the auxiliary member 31. Note that a signal amplifying unit having an uneven surface facing the vibration sensor 10 may be provided between the auxiliary member 31 and the vibration sensor 10.

例えば、補助部材31は、検出対象30の表面に突設又は架設してもよいし(図3(A)〜(D))、検出対象30を中空とし、その内部に補助部材31を突設又は架設してもよい(図3(E)、(F))。補助部材30は、平板状の部材であってもよいし、湾曲していてもよい。補助部材31は、検出対象30と一体的に成形されたものでもよいし、検出対象とは別体のものを検出対象に固定してもよい。補助部材31の少なくとも一部は搖動可能に設けられていることが好ましく、補助部材31は薄い板状又はフィルム状であってもよい。また、補助部材31として、もともと検出対象30に備わっている構成を利用することも可能である。さらに、振動センサーの構成部材の一部(例えば、電極、基板等)を補助部材31として利用することも可能である。   For example, the auxiliary member 31 may project or be erected on the surface of the detection target 30 (FIGS. 3A to 3D), or the detection target 30 may be hollow and the auxiliary member 31 may be provided in the interior thereof. Or you may construct (FIG.3 (E), (F)). The auxiliary member 30 may be a flat plate member or may be curved. The auxiliary member 31 may be formed integrally with the detection target 30 or may be fixed to the detection target separately from the detection target. It is preferable that at least a part of the auxiliary member 31 is provided to be slidable, and the auxiliary member 31 may be a thin plate or a film. In addition, as the auxiliary member 31, a configuration originally provided in the detection target 30 can be used. Furthermore, a part of the constituent members of the vibration sensor (for example, an electrode, a substrate, etc.) can be used as the auxiliary member 31.

補助部材31を検出対象30に突設した場合、補助部材31の一方の端部は検出対象30に固定されているが、他方の端部は搖動可能とされており、検出対象30から振動が伝搬すると、補助部材31において、振動の振幅を大きくすることができ、振動センサー10の曲げ変形も大きくなるので、発生する信号強度を高めることができる。この場合、振動センサーは、補助部材31の中心又は他方の端部よりの配置することが好ましい。補助部材31を検出対象30に架設した場合、補助部材31の両端が検出対象30に固定されているが、補助部材31の中心付近に振動センサー10を配置することで、検出対象30から伝搬した振動から発生する振動強度を高めることができる。   When the auxiliary member 31 protrudes from the detection target 30, one end portion of the auxiliary member 31 is fixed to the detection target 30, but the other end portion is swingable, and vibration is generated from the detection target 30. When propagated, the amplitude of vibration can be increased in the auxiliary member 31 and the bending deformation of the vibration sensor 10 is also increased, so that the intensity of the generated signal can be increased. In this case, the vibration sensor is preferably arranged from the center of the auxiliary member 31 or the other end. When the auxiliary member 31 is installed on the detection target 30, both ends of the auxiliary member 31 are fixed to the detection target 30. However, by transmitting the vibration sensor 10 near the center of the auxiliary member 31, the auxiliary member 31 propagates from the detection target 30. The vibration intensity generated from the vibration can be increased.

補助部材31は、プラスチック材料、合成ゴム、紙、金属材料、高剛性素材(ダイアモンド、ベリリウム、ボロン、カーボングラファイトなど)などを使用することができる。また、信号増幅手段11として、これらの材料を混合したものを使用してもよいし、複数の素材を積層させてもよい。   The auxiliary member 31 can be made of plastic material, synthetic rubber, paper, metal material, high rigidity material (diamond, beryllium, boron, carbon graphite, etc.). Further, as the signal amplifying means 11, a mixture of these materials may be used, or a plurality of materials may be laminated.

図3(A)は、検出対象30、例えば長椅子(ベンチ)の脚に外側に向けて突出した補助部材31Aが設けられており、そこに振動センサー10Aが配置された構造、長椅子(ベンチ)の脚に内側に向けて補助部材31Bが突設され、そこに振動センサー10Bが配置された構造、長椅子(ベンチ)の座面裏側に補助部材31Cが下向きに突設されており、そこに振動センサー10Cが配置された構造を例示している。図3(B)は、検出対象30である長椅子(ベンチ)の脚の内側表面と座面の裏面との間に平板状の補助部材31Dが斜めに架橋されており、そこに振動センサー10Dが配置された構造及び長椅子(ベンチ)の脚の内側表面と座面の裏面との間に湾曲した補助部材31Eが架橋されており、その曲面に沿って振動センサー10を湾曲させて配置した構造を例示している。図3(C)は、検出対象30である長椅子(ベンチ)の座面の裏面に、湾曲した補助部材31が架橋されており、その湾曲の頂点付近に曲面に沿って振動センサー10を湾曲させて配置した構造を例示している。図3(D)は、湾曲した検出対象30の内表面に平板状の補助部材31Gを横方向に架設しており、その中央に振動センサー10Gを配置した構造を例示している。図3(E)は、断面長方形の中空の検出対象30の内部に平板状の補助部材31Hを縦方向に架設しており、そこに振動センサー10Hが配置された構造及び中空の検出対象30の内部に湾曲した補助部材31Iを斜めに架設しており、その曲面に沿って振動センサー10Iを湾曲して配置された構造を例示している。図3(F)は、断面楕円形の中空の検出対象30の内部に平板状の補助部材31Jを横方向に架設しており、そこに振動センサー10Jが配置された構造である。例えば、中空の検出対象30として、暖房機能を備えたトイレの便座は、中空であり、その内部に補助部材を突設又は架設して振動センサーを設けることができる。   In FIG. 3A, an auxiliary member 31A protruding outward is provided on the detection object 30, for example, a leg of a chaise longue (bench), and a structure in which the vibration sensor 10A is arranged there, the chaise longue (bench) The auxiliary member 31B protrudes inward from the leg, and the vibration sensor 10B is disposed there. The auxiliary member 31C protrudes downward on the back side of the seat surface of the chaise longue (bench), and the vibration sensor is provided there. The structure in which 10C is arranged is illustrated. In FIG. 3B, a flat auxiliary member 31D is diagonally bridged between the inner surface of the leg of the chaise longue (bench), which is the detection target 30, and the back surface of the seat surface, and the vibration sensor 10D is provided there. A curved auxiliary member 31E is bridged between the disposed structure and the inner surface of the leg of the chaise longue (bench) and the back surface of the seating surface, and the structure in which the vibration sensor 10 is curved and disposed along the curved surface. Illustrated. In FIG. 3C, a curved auxiliary member 31 is bridged on the back surface of a seat of a chaise longue (bench) that is a detection target 30, and the vibration sensor 10 is curved along the curved surface near the apex of the curve. The structure arranged in this way is illustrated. FIG. 3D illustrates a structure in which a flat auxiliary member 31G is installed in the horizontal direction on the inner surface of the curved detection target 30, and the vibration sensor 10G is arranged at the center thereof. FIG. 3E shows a structure in which a flat auxiliary member 31H is installed in the vertical direction inside a hollow detection target 30 having a rectangular cross section, and a structure in which the vibration sensor 10H is disposed therein and the hollow detection target 30. The auxiliary member 31I curved in the inside is erected diagonally, and the structure in which the vibration sensor 10I is curved along the curved surface is illustrated. FIG. 3F shows a structure in which a flat auxiliary member 31J is installed in a horizontal direction inside a hollow detection target 30 having an elliptical cross section, and a vibration sensor 10J is arranged there. For example, as a hollow detection object 30, a toilet seat provided with a heating function is hollow, and a vibration sensor can be provided by protruding or installing an auxiliary member therein.

[湾曲設置]
本発明の振動センサー部1の他の一つは、微弱な振動を振動センサーでより検出し易くするため、図3(B)、(D)、(E)及び図4に示すように、検出対象30に曲面を設け、検出対象の曲面の内表面又は外表面に、フィルム状の振動センサーの少なくとも一部を湾曲させて取り付ける。なお、検出対象30と振動センサー10との間に振動センサー10に凹凸面が対向する信号増幅手段(信号増幅手段の一部が湾曲してもよい)を設けてもよいし、検出対象に突設又は架設された補助部材に曲面を設け、曲面に振動センサーを設けてもよい。
[Curved installation]
Another one of the vibration sensor unit 1 of the present invention is to detect weak vibrations as shown in FIGS. 3B, 3D, 3E and 4 in order to make it easier to detect weak vibrations with the vibration sensor. A curved surface is provided on the object 30, and at least a part of the film-like vibration sensor is attached to the inner surface or the outer surface of the curved surface to be detected. A signal amplifying unit (a part of the signal amplifying unit may be curved) may be provided between the detection target 30 and the vibration sensor 10 so that the uneven surface faces the vibration sensor 10. A curved surface may be provided on the auxiliary member installed or installed, and a vibration sensor may be provided on the curved surface.

例えば、図4(A)は、湾曲した検出対象30の内表面の中央に、曲面に沿って振動センサー10を湾曲させて配置した構造である。図4(B)は、検出対象30の角を丸め、丸めた角の曲面を含むように座面裏面に振動センサー10Aを配置した構造と、丸めた角の曲面を含むように脚の内表面に振動センサー10Bを配置した構造を示す。図4(C)は、検出対象30の角を丸め、丸めた角の曲面を含むように脚の外表面に振動センサー10Bを配置した構造である。図4(D)は、断面長方形の中空の検出対象30の角を丸め、丸めた角の曲面に沿って振動センサー10を湾曲させて配置した構造である。   For example, FIG. 4A shows a structure in which the vibration sensor 10 is curved along the curved surface at the center of the inner surface of the curved detection target 30. FIG. 4B shows a structure in which the vibration sensor 10A is arranged on the back surface of the seat so as to include a curved surface with a rounded corner and a rounded corner, and an inner surface of the leg so as to include a curved surface with the rounded corner. Shows a structure in which the vibration sensor 10B is arranged. FIG. 4C illustrates a structure in which the vibration sensor 10 </ b> B is disposed on the outer surface of the leg so as to include the curved surface of the rounded corner with the rounded corner of the detection target 30. FIG. 4D shows a structure in which the vibration sensor 10 is arranged along a rounded curved surface with rounded corners of a hollow detection target 30 having a rectangular cross section.

振動センサーを湾曲させることにより、検出対象30から振動が伝搬すると、湾曲した振動センサーにおいて、曲げ方向(ベンディング)への変形が増えるので、発生する信号強度を高めることができる。   When the vibration is propagated from the detection target 30 by curving the vibration sensor, deformation in the bending direction (bending) is increased in the curved vibration sensor, so that the generated signal intensity can be increased.

[トイレの便座、便器]
図5に示すように、トイレの便座40に本発明の振動センサー部1を適用してもよい。図5(A)は便座40裏面の概略構成図であり、便座の裏面に便器との衝突による衝撃を緩和するための緩衝部41が4つ配置されている。図5(B)及び(C)は、(A)のB−B一点鎖線の断面図であり、便座40の緩衝部41を含む断面図である。図5(B)の実施形態は、便座40の緩衝部41の当接部材42を取り外し、緩衝部41の内側に窪みを作製し、その窪みに振動センサー部1を配置し、振動センサー部1を覆って当接部材42を接着した構造である。振動センサー部1は、図1(D)に示す構造と同じく、振動センサー10が信号増幅手段11A、11Bに挟まれた構造であり、振動センサー10は信号増幅手段11A、11Bの凹凸に沿って変形している。また、図5(C)は他の実施形態であり、図5(C)の実施形態では、中空の便座40内部に補助部材43が架設されており、その補助部材43に振動センサー部1が設けられている。なお、図5(C)の振動センサー部1も、図1(D)に示す構造と同じく、振動センサー10が信号増幅手段11A、11Bに挟まれた構造である。なお、便座の湾曲した内側表面に振動センサーを設けてもよい。
[Toilet seat and toilet]
As shown in FIG. 5, you may apply the vibration sensor part 1 of this invention to the toilet seat 40 of a toilet. FIG. 5A is a schematic configuration diagram of the back surface of the toilet seat 40, and four buffer portions 41 are arranged on the back surface of the toilet seat for reducing the impact caused by the collision with the toilet bowl. 5B and 5C are cross-sectional views taken along the dashed line BB in FIG. 5A and are cross-sectional views including the buffer portion 41 of the toilet seat 40. In the embodiment of FIG. 5B, the contact member 42 of the buffer part 41 of the toilet seat 40 is removed, a recess is created inside the buffer part 41, the vibration sensor unit 1 is arranged in the recess, and the vibration sensor unit 1 The abutting member 42 is bonded to cover the surface. As in the structure shown in FIG. 1D, the vibration sensor unit 1 has a structure in which the vibration sensor 10 is sandwiched between the signal amplifying means 11A and 11B, and the vibration sensor 10 follows the unevenness of the signal amplifying means 11A and 11B. It is deformed. FIG. 5C shows another embodiment. In the embodiment shown in FIG. 5C, an auxiliary member 43 is installed inside the hollow toilet seat 40, and the vibration sensor unit 1 is attached to the auxiliary member 43. Is provided. Note that the vibration sensor unit 1 in FIG. 5C also has a structure in which the vibration sensor 10 is sandwiched between the signal amplifying means 11A and 11B, similarly to the structure shown in FIG. A vibration sensor may be provided on the curved inner surface of the toilet seat.

また、図16に示すように、トイレの便器50に本発明の振動センサー部1を適用してもよい。図16(A)は便器50の概略構成図であり、(B)乃至(E)は断面図である。振動センサー部1は、図16(A)に示すように、便器50の表面であって、便座40と当接する部分に配置される。図16(B)に示すように、振動センサー10が信号増幅手段11A、11Bに挟まれた構造の振動センサー部1が便器50の表面に直接設けられ、振動センサー部1の上から便座40(点線で示す)と接触する構造でもよい。しかし、陶器製の便器50に直接振動センサー1を接触させると振動信号にノイズが生じる場合がある。この点、少なくとも振動センサー10と便器50との間に弾性部材を配置することが好ましい。図16(C)乃至(E)に示すように、振動センサー部1の下側の信号増幅手段11Bと便器50との間に弾性部材51、52、53を配置してもよいし、図示していないが、振動センサー10と便器50との間の信号増幅手段11Bを弾性部材によって構成してもよい。弾性部材としては、ゴム、板バネ、高分子材料(例えば、ポリウレタン、ポリエステル)、クッション材、スポンジ材、布類等を使用することができる。図16(C)では、平板状の弾性部材51を介在させ、図16(D)では、便器50の表面に面して凸部を有する構造の弾性部材52を介在させ、図16(E)では、便器50の表面に面して凹部を有する構造の弾性部材53を介在させた。図16(D)及び(E)においては、凸部又は凹部が一つだけの構造を例示したが、複数の凸部又は凹部を設けてもよい。   Moreover, as shown in FIG. 16, you may apply the vibration sensor part 1 of this invention to the toilet bowl 50 of a toilet. 16A is a schematic configuration diagram of the toilet 50, and FIGS. 16B to 16E are cross-sectional views. As shown in FIG. 16A, the vibration sensor unit 1 is disposed on the surface of the toilet 50 and in a portion that comes into contact with the toilet seat 40. As shown in FIG. 16B, the vibration sensor unit 1 having a structure in which the vibration sensor 10 is sandwiched between the signal amplification means 11A and 11B is directly provided on the surface of the toilet 50, and the toilet seat 40 ( It may be a structure in contact with (indicated by a dotted line). However, when the vibration sensor 1 is brought into direct contact with the ceramic toilet 50, noise may occur in the vibration signal. In this respect, it is preferable to dispose an elastic member between at least the vibration sensor 10 and the toilet bowl 50. As shown in FIGS. 16C to 16E, elastic members 51, 52, and 53 may be disposed between the signal amplifying means 11B on the lower side of the vibration sensor unit 1 and the toilet 50, as shown in FIG. However, the signal amplifying means 11B between the vibration sensor 10 and the toilet bowl 50 may be constituted by an elastic member. As the elastic member, rubber, leaf spring, polymer material (for example, polyurethane, polyester), cushion material, sponge material, cloth, or the like can be used. In FIG. 16C, a flat elastic member 51 is interposed, and in FIG. 16D, an elastic member 52 having a convex portion facing the surface of the toilet 50 is interposed, and FIG. Then, the elastic member 53 of the structure which has a recessed part facing the surface of the toilet bowl 50 was interposed. In FIGS. 16D and 16E, a structure having only one convex portion or concave portion is illustrated, but a plurality of convex portions or concave portions may be provided.

また、トイレ内に複数の振動センサー部を設けてもよい。この場合、複数の振動センサー部によって検出された身体振動信号の差分をとることでノイズを低減することが好ましい。特に、便座に配置した一つ又は複数の振動センサー部は、身体が発する振動、例えば心拍や肺呼吸の振動が伝わりやすいが、それ以外の場所(例えば便器、トイレの床、便器の蓋等)に配置した振動センサー部では、身体振動が伝わりにくく相対的に身体からの振動以外のノイズ成分が強調されることになる。このため、これらの差分を取ることにより、心拍や肺呼吸などの身体が発する振動を強く検出することができるのである。   A plurality of vibration sensor units may be provided in the toilet. In this case, it is preferable to reduce noise by taking a difference between body vibration signals detected by a plurality of vibration sensor units. In particular, one or a plurality of vibration sensor units arranged on the toilet seat easily transmit vibrations generated by the body, for example, heartbeat and lung respiration, but other places (for example, toilet bowl, toilet floor, toilet lid, etc.) In the vibration sensor unit arranged at, noise components other than the vibrations from the body are relatively emphasized because the body vibrations are not easily transmitted. Therefore, by taking these differences, it is possible to strongly detect vibrations generated by the body, such as heartbeats and lung respiration.

[ベルト]
図6に示すように、腰に巻くベルト61に本発明の振動センサー部1を設けてもよい。振動センサー部1は、ベルト61の内面に貼付してもよいし、外面に貼付してもよいし、ベルト61内部に埋設してもよい。特に、振動センサー部1が着用時に人体背面(より好ましくは背骨に隣接させる)に配置されるようにする。ベルト自体が湾曲可能なものであるから、着用時には部分的に湾曲状態となり、身体振動信号を検出可能とする。図6(A)においては、ベルト61の中間位置の内側に振動センサー部1を取り付けた。ベルトは、振動センサーを身体に密着させること、日常生活で振動検出とは別目的で身体を拘束するものとして使用されることから、過剰なストレスを与えることなく振動センサーを身体に取り付けることができるので好ましい。
[belt]
As shown in FIG. 6, the vibration sensor unit 1 of the present invention may be provided on a belt 61 wound around the waist. The vibration sensor unit 1 may be attached to the inner surface of the belt 61, may be attached to the outer surface, or may be embedded in the belt 61. In particular, the vibration sensor unit 1 is arranged on the back of the human body (more preferably adjacent to the spine) when worn. Since the belt itself can be bent, it is partially bent when worn, and a body vibration signal can be detected. In FIG. 6A, the vibration sensor unit 1 is attached inside the intermediate position of the belt 61. Since the belt is used to attach the vibration sensor to the body and to restrain the body in daily life for purposes other than vibration detection, the vibration sensor can be attached to the body without applying excessive stress. Therefore, it is preferable.

また、図6(B)に示すように、ベルトに嵌挿された移動部材62を有し、移動部材62の内側に振動センサー部1を設けてもよい。移動部材62は、ベルトの長さ方向の少なくとも一部の範囲内を移動可能であればよく、図6(B)に示すように、ベルトよりも大きな穴を有し、その穴に嵌挿させた構造でもよいし、ベルトの縁をレールとする係合構造を備えたものでもよい。ベルト内側は体に接するため、そこの移動部材があると違和感をもたらす場合もあるので、ベルトの外側表面側に移動部材を設けてもよい。この場合、ベルトの外側表面に配置された移動部材のベルトとの接触面側に振動センサー部1を設けることが好ましい。さらに図示しない固定手段(例えばピン等)によって移動部材62を任意の位置で固定できることが好ましい。   Further, as shown in FIG. 6B, the moving member 62 fitted into the belt may be provided, and the vibration sensor unit 1 may be provided inside the moving member 62. The moving member 62 only needs to be movable within at least a part of the belt in the longitudinal direction. As shown in FIG. 6B, the moving member 62 has a hole larger than the belt, and is inserted into the hole. Alternatively, a structure having an engagement structure in which the edge of the belt is a rail may be used. Since the inside of the belt is in contact with the body, there may be a sense of incongruity when there is a moving member there, so a moving member may be provided on the outer surface side of the belt. In this case, it is preferable to provide the vibration sensor unit 1 on the contact surface side of the moving member disposed on the outer surface of the belt with the belt. Further, it is preferable that the moving member 62 can be fixed at an arbitrary position by a fixing means (not shown) such as a pin.

さらに、図6(C)に示すように、一つのベルト61に複数の振動センサー部1a、1bを設けてもよい。この場合、複数の振動センサー部1a、1bによって検出された身体振動信号の差分をとることでノイズを低減することが好ましい。特に、人体背面側に配置した振動センサー部1aは、身体が発する振動、例えば心拍や肺呼吸の振動が伝わりやすいが、それ以外の部位(例えば腹部、脇腹)に配置した振動センサー部1aでは、身体振動が伝わりにくく相対的に身体からの振動以外のノイズ成分が強調されることになる。このため、これらの差分を取ることにより、心拍や肺呼吸などの身体が発する振動を強く検出することができるのである。なお、図6のベルト61は一例であり、革製、布製、ゴム製等様々な素材のベルトに適用可能であるし、ベルトの固定方法も図示のものに限定されるものではない。   Furthermore, as shown in FIG. 6C, one belt 61 may be provided with a plurality of vibration sensor portions 1a and 1b. In this case, it is preferable to reduce noise by taking the difference between the body vibration signals detected by the plurality of vibration sensor units 1a and 1b. In particular, the vibration sensor unit 1a arranged on the back side of the human body is easy to transmit vibrations generated by the body, for example, vibrations of heartbeats and lung respiration, but the vibration sensor unit 1a arranged in other parts (for example, the abdomen, flank) It is difficult to transmit body vibration, and noise components other than vibration from the body are relatively emphasized. Therefore, by taking these differences, it is possible to strongly detect vibrations generated by the body, such as heartbeats and lung respiration. The belt 61 in FIG. 6 is an example, and can be applied to a belt made of various materials such as leather, cloth, rubber, and the belt fixing method is not limited to the illustrated one.

[接着によるセンサー設置]
本実施形態では、振動センサー部に接着層を設けるか、別途設けられた接着テープにより、振動センサー部を振動源や振動伝搬部材に直接接着させる構成である。接着層は、後述する振動センサーの外側表面(上部遮蔽層の上面、下部遮蔽層の下面、基板の下面等)に接着層を設ける。また、振動センサー部の少なくとも一部を覆って、当該覆った部分において振動センサー部と接着された接着テープを設けてもよい。特に、人の体(皮膚)に直接振動センサー部を貼付する場合には、接着層又は接着テープは、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンとテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンの混合させた重合物を含む接着剤を用いることが好ましい。
[Sensor installation by bonding]
In the present embodiment, an adhesive layer is provided on the vibration sensor unit, or the vibration sensor unit is directly bonded to the vibration source or the vibration propagation member using an adhesive tape provided separately. The adhesive layer is provided on the outer surface of the vibration sensor described later (the upper surface of the upper shielding layer, the lower surface of the lower shielding layer, the lower surface of the substrate, etc.). Further, at least a part of the vibration sensor unit may be covered, and an adhesive tape bonded to the vibration sensor unit at the covered part may be provided. In particular, when the vibration sensor is directly attached to the human body (skin), the adhesive layer or the adhesive tape includes an adhesive containing a polymer obtained by mixing dimethylvinyl-terminated dimethylsiloxane and tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane. Is preferably used.

[ノイズ対策]
本発明では、ノイズの発生を抑えるために、振動センサーと信号処理装置との間の伝送路の少なくとも一部に同軸ケーブルを使用する。従来、振動センサーの信号を信号処理装置に伝送する伝送路として、シールド線が用いられていた。シールド線は、外部からのノイズを防ぐことができ、外部からの影響で振動信号にノイズが発生するのを防止していた。しかし、本発明者は、センサーの出力インピーダンスが高い場合、このシールド線が揺れたり、動いたりすることにより、シールド線内部のインピーダンスが変化して振動センサーから伝送される振動信号にノイズが発生すること、即ち、シールド線自体がノイズ発生の原因であったことを発見した。特に、振動センサーと信号処理装置との間の距離が離れると、シールド線が長くなり、シールド線が風や周囲の振動によって動きノイズも大きくなる。例えば、センサー付近を人が歩いたり、外を車が走ったりするだけでもシールド線が振動し、信号にノイズが発生することがあった。同軸ケーブルは、たとえ揺れても、インピーダンス変化が少なく信号に生じるノイズを低減することができた。
[Noise countermeasures]
In the present invention, in order to suppress the generation of noise, a coaxial cable is used for at least a part of the transmission path between the vibration sensor and the signal processing device. Conventionally, shielded wires have been used as transmission paths for transmitting vibration sensor signals to signal processing devices. The shielded wire can prevent noise from the outside, and prevents the noise from being generated in the vibration signal due to the influence from the outside. However, when the output impedance of the sensor is high, the present inventor causes noise in the vibration signal transmitted from the vibration sensor by changing the impedance inside the shield wire by shaking or moving the shield wire. That is, it was discovered that the shield wire itself was the cause of noise generation. In particular, when the distance between the vibration sensor and the signal processing device is increased, the shield wire becomes long, and the shield wire moves due to wind and surrounding vibration, and noise increases. For example, even when a person walks near the sensor or a car runs outside, the shield wire vibrates and noise may occur in the signal. Even if the coaxial cable swings, the impedance change is small and noise generated in the signal can be reduced.

また、本発明では、ノイズの発生を抑えるための他の解決手段として、振動センサーと信号処理装置との間の伝送路の半分よりも振動センサー側にオペアンプまたはFETを設ける。オペアンプまたはFETを設けることにより、センサーの出力インピーダンスを低減させることができ、従来のオペアンプまたはFETを具備していない装置に比べて伝送路内のインピーダンス変化によるノイズを低減することができた。   Further, in the present invention, as another solution for suppressing the generation of noise, an operational amplifier or FET is provided on the vibration sensor side with respect to half of the transmission path between the vibration sensor and the signal processing device. By providing the operational amplifier or FET, the output impedance of the sensor can be reduced, and the noise due to the impedance change in the transmission line can be reduced as compared with the conventional device without the operational amplifier or FET.

また、本発明では、ノイズの発生を抑えるための他の解決手段として、振動センサーの周りを導電体で覆い、さらにかかる導電体を接地して電位を一定とすることでノイズの発生を抑えた。   Further, in the present invention, as another solution for suppressing the generation of noise, the vibration sensor is covered with a conductor, and the conductor is grounded to make the potential constant, thereby suppressing the generation of noise. .

振動センサーを保持する部材(例えば、検出対象20、補助部材31等)が振動するとその振動を振動センサーが感知し、動物から生じる振動に対して雑音となる。このため、保持部材と振動センサーの合成された固有振動数を必要とされる振動の周波数以上とすることが好ましい。例えば、拍動振動及び肺呼吸振動を必要とする場合は、10Hz以上、8Hz以上、6Hz以上、5Hz以上又は3Hz以上になるよう、保持部材の剛性(素材の硬さ、長さ、厚さ、形状など)を高めたり、振動センサーの配置、形状等を調整することが重要である。合成された固有振動数が必要とされる振動の周波数以上であれば、信号処理において、LPF(例えば、10Hz以下の周波数範囲の通過域を有するローパスフィルタ)による処理で雑音を減らすことができた。特に、合成された固有振動数を50Hz以上にできれば、外部電磁雑音の低減と同時に行えるのでより安価な処理で雑音を減らすことができる。一般に、日本の電力線の周波数は、50Hz又は60Hzであるため、50Hz又は60Hzの振動は空間に充満しており、外部電磁雑音となる。このため、少なくとも50Hz又は60Hzを含む領域については除去する必要があり、固有振動数をこの除去される範囲にすれば、外部電磁雑音と併せて一度に除去できるのである。また、音声振動も検知する場合には、合成された固有振動数を必要とされる音声振動の周波数以上とすることが好ましく、例えば、400Hz以上、800Hz以上、1kHz以上又は1.5kHz以上とする。または、合成された固有振動数を必要とされる音声振動の周波数以下(例えば100Hz)で、且つ拍動信号の周波数以上(例えば10Hz)としてもよい。実際、25HzのLPFによって拍動振動及び肺呼吸振動を含む信号を抽出し、100HzのHPFによって音声振動を抽出することができた。   When a member holding the vibration sensor (for example, the detection target 20, the auxiliary member 31 or the like) vibrates, the vibration sensor senses the vibration and becomes noise with respect to the vibration generated from the animal. For this reason, it is preferable that the combined natural frequency of the holding member and the vibration sensor be equal to or higher than the required vibration frequency. For example, when pulsation vibration and pulmonary respiratory vibration are required, the rigidity of the holding member (the hardness of the material, the length, the thickness, the thickness of the holding member is 10 Hz or more, 8 Hz or more, 6 Hz or more, 5 Hz or more, or 3 Hz or more. It is important to increase the shape, etc., and adjust the arrangement and shape of the vibration sensor. If the synthesized natural frequency is equal to or higher than the required vibration frequency, noise could be reduced by processing with LPF (for example, a low-pass filter having a pass band of a frequency range of 10 Hz or less) in signal processing. . In particular, if the synthesized natural frequency can be set to 50 Hz or more, noise can be reduced by a cheaper process because it can be performed simultaneously with the reduction of external electromagnetic noise. In general, since the frequency of Japanese power lines is 50 Hz or 60 Hz, vibrations of 50 Hz or 60 Hz fill the space and become external electromagnetic noise. For this reason, it is necessary to remove the region including at least 50 Hz or 60 Hz. If the natural frequency is within this removal range, it can be removed together with the external electromagnetic noise. In addition, when detecting sound vibration, it is preferable that the synthesized natural frequency is equal to or higher than the frequency of the required sound vibration, for example, 400 Hz or higher, 800 Hz or higher, 1 kHz or higher, or 1.5 kHz or higher. . Alternatively, the synthesized natural frequency may be equal to or lower than the required frequency of voice vibration (for example, 100 Hz) and equal to or higher than the frequency of the pulsation signal (for example, 10 Hz). In fact, it was possible to extract signals including pulsation vibration and pulmonary respiratory vibration by 25 Hz LPF, and voice vibration by 100 Hz HPF.

さらに、ノイズ低減のために、振動センサーを保持する部材(例えば、検出対象20、補助部材31等)と振動センサーとの間に、弾性部材を設けることも好ましい。弾性部材としては、ゴム、板バネ、高分子材料(例えば、ポリウレタン、ポリエステル)、クッション材、スポンジ材、布類等を使用することができる。弾性部材は、平板状でもよいし、振動センサーを保持する部材に対向する面において、凸部を有する構造であっても、凹部を有する構造であってもよい。また、振動センサーに対向する面において、凸部又は凹部を設け、信号増幅手段を兼ねる構成であってもよい。   Furthermore, it is also preferable to provide an elastic member between the vibration sensor and a member that holds the vibration sensor (for example, the detection target 20, the auxiliary member 31) in order to reduce noise. As the elastic member, rubber, leaf spring, polymer material (for example, polyurethane, polyester), cushion material, sponge material, cloth, or the like can be used. The elastic member may have a flat plate shape, or may have a structure having a convex part or a structure having a concave part on the surface facing the member holding the vibration sensor. Moreover, the structure which provides a convex part or a recessed part in the surface facing a vibration sensor, and serves as a signal amplification means may be sufficient.

[振動センサー]
次に、本発明で用いる振動センサー10の構成の一例について説明する。図7は本発明の振動信号センサーの構成例を示している。振動センサー10は、少なくとも振動センサー素材(PVDF、ポリオレフィン系材料等)51と、振動センサー素材51を挟んで上下に設けられた正電極層52及び負電極層53を有している。負電極層52は一定電位として、振動センサー素材51の変位によって発生した信号を正電極層52から取り出すように構成することができる。さらに、振動センサー10は、外部からの各種雑音特に電磁雑音を排除するため、一定電位に保持された上部遮蔽層(電磁シールド用フィルム)54及び下部遮蔽層(電磁シールド用フィルム)55で全体を覆うことが好ましい。ここで、上部遮蔽層54及び下部遮蔽層55を負電極層53と同一の電位とすることもでき、この場合には、上部遮蔽層54又は下部遮蔽層55の一方を負電極層53によって構成することもできる。また、上部遮蔽層54又は下部遮蔽層55と正電極層52との間には、絶縁層(絶縁シート)56が配置され、両者を絶縁している。さらに、これら全体を保持する板状又はフィルム状の基板57が必要に応じて設けられる。基板57自体を保持部材(検出対象や補助部材)としてもよいし、振動センサーの基板57を保持部材に接着してもよい。正電極層52及び負電極層53には図示しない取り出し端子が接続されており、それぞれ電極に対して電圧の印加又は電極からの信号の出力を可能としている。
[Vibration sensor]
Next, an example of the configuration of the vibration sensor 10 used in the present invention will be described. FIG. 7 shows a configuration example of the vibration signal sensor of the present invention. The vibration sensor 10 includes at least a vibration sensor material (PVDF, polyolefin-based material, etc.) 51 and a positive electrode layer 52 and a negative electrode layer 53 provided above and below the vibration sensor material 51. The negative electrode layer 52 can be configured to take a signal generated by the displacement of the vibration sensor material 51 from the positive electrode layer 52 with a constant potential. Further, the vibration sensor 10 is entirely composed of an upper shielding layer (electromagnetic shielding film) 54 and a lower shielding layer (electromagnetic shielding film) 55 held at a constant potential in order to eliminate various external noises, particularly electromagnetic noise. It is preferable to cover. Here, the upper shielding layer 54 and the lower shielding layer 55 can be set to the same potential as the negative electrode layer 53. In this case, one of the upper shielding layer 54 and the lower shielding layer 55 is constituted by the negative electrode layer 53. You can also Further, an insulating layer (insulating sheet) 56 is disposed between the upper shielding layer 54 or the lower shielding layer 55 and the positive electrode layer 52 to insulate them. Furthermore, a plate-like or film-like substrate 57 that holds these components is provided as necessary. The substrate 57 itself may be a holding member (detection target or auxiliary member), or the substrate 57 of the vibration sensor may be bonded to the holding member. Extraction terminals (not shown) are connected to the positive electrode layer 52 and the negative electrode layer 53, and voltage can be applied to the electrodes or signals can be output from the electrodes, respectively.

振動センサー素材51、正電極層52及び負電極層53は薄いフィルム状でもよいし、薄膜を積層構造であってもよい。例えば、基板57の上に、下部遮蔽層としても機能する負電極層53となる金属薄膜を形成し、その上に振動センサー素材51の薄膜を積層し、さらに振動センサー素材51の上に正電極層52となる金属薄膜を形成し、全体を覆って絶縁層56となる薄膜を形成し、最後に上部遮蔽層54となる金属薄膜を形成してもよい。なお、必要に応じて、適宜各膜はパターニング等で成形される。   The vibration sensor material 51, the positive electrode layer 52, and the negative electrode layer 53 may be thin films or may be a laminated structure of thin films. For example, a metal thin film that forms the negative electrode layer 53 that also functions as a lower shielding layer is formed on the substrate 57, a thin film of the vibration sensor material 51 is laminated thereon, and the positive electrode is further formed on the vibration sensor material 51. A metal thin film to be the layer 52 may be formed, a thin film to be the insulating layer 56 may be formed so as to cover the whole, and finally a metal thin film to be the upper shielding layer 54 may be formed. In addition, each film | membrane is shape | molded by patterning etc. suitably as needed.

また、図1で示した信号増幅手段11は、図7では、振動センサーとは別に設けられ、例えば、振動センサーの上方に凹凸面を下に向けた状態で配置される。しかし、信号増幅手段11を振動センサー内に設けることもできる。図8(A)及び(B)は、信号増幅手段を内蔵した振動センサーの一例である。   In FIG. 7, the signal amplifying means 11 shown in FIG. 1 is provided separately from the vibration sensor. For example, the signal amplifying means 11 is arranged above the vibration sensor with the uneven surface facing downward. However, the signal amplifying means 11 can also be provided in the vibration sensor. 8A and 8B show an example of a vibration sensor with a built-in signal amplification means.

図8(A)は、凹凸面を有する絶縁層58が信号増幅手段としても機能する。図8(A)において、絶縁層58は、凹凸面を下向きに配置しており、正電極層52を介して振動センサー素材51に対して、不均一な圧力を加えることができる。図8(B)は、振動センサー素材の上に凹凸面を有する絶縁層58を設け、さらに、振動センサー素材の下に凹凸面を有する下部遮蔽層59を設けた構造である。下部遮蔽層59は、凹凸面を上向きに配置しており、負電極層53を介して振動センサー素材51に対して、不均一な圧力を加えることができる。特に図8(B)では、絶縁層58の凹凸と下部遮蔽層59の凹凸とが互い違いになるように配置されているので、より大きな変位を振動センサー素材51に与えることができる。なお、正電極層、負電極層、上側遮蔽層、基板に凹凸面を設けて、信号増幅手段としても機能させてもよいし、別途凹凸面を有する信号増幅層を追加してもよい。   In FIG. 8A, the insulating layer 58 having an uneven surface also functions as a signal amplifying means. In FIG. 8A, the insulating layer 58 has an uneven surface facing downward, and can apply nonuniform pressure to the vibration sensor material 51 through the positive electrode layer 52. FIG. 8B shows a structure in which an insulating layer 58 having an uneven surface is provided on a vibration sensor material, and a lower shielding layer 59 having an uneven surface is provided below the vibration sensor material. The lower shielding layer 59 has an uneven surface facing upward, and can apply nonuniform pressure to the vibration sensor material 51 via the negative electrode layer 53. In particular, in FIG. 8B, since the unevenness of the insulating layer 58 and the unevenness of the lower shielding layer 59 are arranged alternately, a larger displacement can be given to the vibration sensor material 51. The positive electrode layer, the negative electrode layer, the upper shielding layer, and the substrate may be provided with an uneven surface to function as signal amplification means, or a signal amplification layer having an uneven surface may be added separately.

検出対象に振動センサーを配置する場合は、上部遮蔽層54又は下部遮蔽層55が補助部材、検出対象と接するように配置することが好ましい。   When the vibration sensor is disposed on the detection target, it is preferable that the upper shielding layer 54 or the lower shielding layer 55 be disposed so as to contact the auxiliary member and the detection target.

絶縁層56は正電極層52と上部遮蔽層54との絶縁を確保するもので、心肺振動などの1Hz以下の振動を読み取る場合には、絶縁層の厚さに無関係に、十分な出力値が得られるが、周波数の増加に対応して、出力値が小さくなり、鼾とか寝言の信号といった100乃至500Hz付近の周波数の振動の場合は出力されなくなった。これは、絶縁層56によって、外部からの外来雑音が正電極層52に影響するのを保護するとともに、鼾とか寝言の信号といった100乃至500Hz付近の周波数の信号が、静電容量を介して上部遮蔽層54に漏れたものと推定された。このことを防止するために絶縁層56の厚みを10乃至100μmとしたところ、鼾や寝言等の音声に起因する振動信号を受けることができた。即ち、振動センサー30の静電容量に比べて上部遮蔽層54と絶縁層56と正電極層52とで作る静電容量は10分の1以下にする必要が分かった。また、振動センサー素材(PVDF)51の抵抗、及び正電極層52と振動センサー素材51との間の抵抗などの合計された抵抗値Rと、上部遮蔽層54と絶縁層56と正電極層52との間にできるコンデンサーの静電容量Cとの積C×Rより決まる時定数(1/(C×R))が低くなると、100Hz乃至500Hz付近の振動である鼾や寝言などの音声成分を出力できなくなる。   The insulating layer 56 ensures insulation between the positive electrode layer 52 and the upper shielding layer 54. When reading vibrations of 1 Hz or less such as cardiopulmonary vibration, a sufficient output value is obtained regardless of the thickness of the insulating layer. Although it was obtained, the output value decreased in response to the increase in frequency, and no vibration was output in the case of vibrations having a frequency in the vicinity of 100 to 500 Hz, such as a habit or sleep signal. This is because the insulating layer 56 protects external noise from affecting the positive electrode layer 52, and a signal having a frequency in the vicinity of 100 to 500 Hz, such as a trap or a sleep signal, is transmitted through the capacitance. It was estimated that the leakage occurred in the shielding layer 54. In order to prevent this, when the thickness of the insulating layer 56 was set to 10 to 100 μm, it was possible to receive a vibration signal caused by a sound such as a habit or sleep. In other words, it has been found that the capacitance formed by the upper shielding layer 54, the insulating layer 56, and the positive electrode layer 52 needs to be less than 1/10 of the capacitance of the vibration sensor 30. Further, the resistance value R such as the resistance of the vibration sensor material (PVDF) 51 and the resistance between the positive electrode layer 52 and the vibration sensor material 51, the upper shielding layer 54, the insulating layer 56, and the positive electrode layer 52. When the time constant (1 / (C × R)) determined by the product C × R of the capacitance C of the capacitor between the two is reduced, sound components such as snare and sleep are vibrations in the vicinity of 100 Hz to 500 Hz. Cannot output.

このため、この音声信号を出力するためには、絶縁層の厚みは、センサー本体の面積、絶縁層の比誘電率を換算しても最低1μm以上が必要であるが、10μm乃至100μm以上であることが好ましい。更に、上部遮蔽層54と絶縁層56と正電極層52とで構成されるコンデンサの静電容量は少なくとも1μF以下であることが必要であり、0.1μF以下にすることが好ましいことが分かった。   Therefore, in order to output this audio signal, the thickness of the insulating layer needs to be at least 1 μm or more even if the area of the sensor body and the relative dielectric constant of the insulating layer are converted, but it is 10 μm to 100 μm or more. It is preferable. Further, it has been found that the capacitance of the capacitor composed of the upper shielding layer 54, the insulating layer 56, and the positive electrode layer 52 needs to be at least 1 μF or less, and is preferably 0.1 μF or less. .

[信号処理]
振動センサーによって検出した身体振動信号は、信号処理回路に出力され、信号処理回路において、検出した身体振動信号から、心臓の拍動に起因する振動(以下「拍動振動」という)に関する信号(以下「拍動振動性信号」という)、肺呼吸に起因する振動(以下「肺呼吸振動」という)に関する信号(以下「肺呼吸振動性信号」という)または音声に起因する振動(以下「音声振動」という)に関する信号(以下「音声振動性信号」という)を抽出することができる。かかる身体振動信号、拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号は、人の生体情報(存在不在、生死、健康状態、心理状態、感情、意思等)を検出するために利用されてもよい。つまり、本発明の振動センサーは、振動信号抽出方法及び装置に利用可能であり、さらに、動物(人を含む)の生体情報検出方法及び生体情報検出装置として利用可能であり、各生体情報ごとに特化した方法及び装置としても利用可能である。例えば、人存在不在検出方法及び装置、生死判定方法及び装置、健康状態判定方法及び装置、心理状態判定方法及び装置、感情判定方法及び装置、意思検出方法及び装置等に利用してもよい。
[Signal processing]
The body vibration signal detected by the vibration sensor is output to a signal processing circuit. The signal processing circuit detects a signal (hereinafter referred to as “pulsation vibration”) related to vibration caused by the heartbeat from the detected body vibration signal. "Pulsatile vibration signal"), a signal related to vibration due to lung respiration (hereinafter referred to as "pulmonary respiration vibration signal") (hereinafter referred to as "pulmonary respiration vibration signal") or a vibration due to sound (hereinafter referred to as "voice vibration") ) Can be extracted (hereinafter referred to as “voice vibration signal”). Such body vibration signal, pulsation vibration signal, lung respiration vibration signal or voice vibration signal is used to detect human biological information (absence of presence, life / death, health condition, psychological state, emotion, intention, etc.) May be. That is, the vibration sensor of the present invention can be used as a vibration signal extraction method and apparatus, and further as an animal (including human) biological information detection method and biological information detection apparatus. It can also be used as a specialized method and apparatus. For example, it may be used in a human absence detection method and apparatus, a life and death determination method and apparatus, a health condition determination method and apparatus, a psychological state determination method and apparatus, an emotion determination method and apparatus, a intention detection method and apparatus, and the like.

本発明の身体振動信号とは、振動センサーによって検出された信号またはかかる信号を拍動フィルタ手段、肺呼吸フィルタ手段または音声フィルタ手段に供給する前の前処理をした信号を含む。また、身体振動信号は、拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号の少なくとも2つを含む信号である。前処理としては、増幅アンプによる増幅処理、体動信号の分離処理などである。また、拍動フィルタ手段及び肺呼吸フィルタ手段に入力される身体振動信号には、拍動振動性信号及び肺呼吸振動性信号を含み、例えば、拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号及び音声振動性信号を含む信号から、音声振動性信号を分離した後の拍動振動性信号及び肺呼吸振動性信号を含む信号が身体振動信号であってもよい。   The body vibration signal of the present invention includes a signal detected by a vibration sensor or a preprocessed signal before such signal is supplied to the pulsation filter means, the lung respiration filter means or the voice filter means. The body vibration signal is a signal including at least two of a pulsation vibration signal, a lung respiration vibration signal, and a sound vibration signal. Preprocessing includes amplification processing by an amplification amplifier, separation processing of body motion signals, and the like. The body vibration signals input to the pulsation filter means and the lung respiration filter means include a pulsation vibration signal and a lung respiration vibration signal, such as a pulsation vibration signal, a lung respiration vibration signal, and a voice. The body vibration signal may be a signal including the pulsation vibration signal and the lung respiration vibration signal after the voice vibration signal is separated from the signal including the vibration signal.

本発明の拍動振動性信号とは、拍動フィルタ手段によって身体振動信号から分離した人の心臓の拍動に起因する拍動振動を含む信号であり、例えば、拍動フィルタ手段として1Hz〜4Hzの周波数範囲の通過域を有するバンドパスフィルタ(BPF)を通過させた信号でもよい。また、拍動フィルタ手段の通過域の下限周波数は0.5Hz以上、0.6Hz以上、0.7Hz以上、0.8Hz以上又は0.9Hz以上であってもよく、上限周波数は10Hz以下、8Hz以下、6Hz以下、5Hz以下、3Hz以下であってもよい。拍動フィルタ手段の下限周波数が、肺呼吸フィルタ手段の上限周波数と同じであってもよいし、肺呼吸フィルタ手段の上限周波数よりも低く、一部範囲が肺呼吸フィルタ手段の通過域と重畳していてもよい。   The pulsating vibration signal of the present invention is a signal including pulsating vibration caused by the pulsation of the human heart separated from the body vibration signal by the pulsating filter means, for example, 1 Hz to 4 Hz as the pulsating filter means. A signal that has passed through a band-pass filter (BPF) having a passband in the frequency range of may be used. Moreover, the lower limit frequency of the pass band of the pulsating filter means may be 0.5 Hz or more, 0.6 Hz or more, 0.7 Hz or more, 0.8 Hz or more, or 0.9 Hz or more, and the upper limit frequency is 10 Hz or less, 8 Hz. Hereinafter, it may be 6 Hz or less, 5 Hz or less, or 3 Hz or less. The lower limit frequency of the pulsating filter means may be the same as the upper limit frequency of the pulmonary respiratory filter means or lower than the upper limit frequency of the pulmonary respiratory filter means, and a part of the range overlaps with the passband of the pulmonary respiratory filter means. It may be.

本発明の肺呼吸振動性信号とは、肺呼吸フィルタ手段によって身体振動信号から分離した肺呼吸に起因する拍動振動を含む信号であり、例えば、肺呼吸フィルタ手段として1Hz以下の周波数範囲の通過域を有するローパスフィルタ(LPF)を通過させた信号でもよい。なお、肺呼吸フィルタ手段の遮断周波数は0.7Hz、0.8Hz、0.9Hz、1.1Hz、1.2Hzであってもよい。また、拍動フィルタ手段の下限周波数は、肺呼吸フィルタ手段の上限周波数と同じであってもよいし、下限周波数の方が低く範囲が重畳していてもよい。   The pulmonary respiratory vibration signal of the present invention is a signal including pulsation vibration caused by pulmonary respiration separated from the body vibration signal by the pulmonary respiratory filter means. For example, the pulmonary respiratory filter means passes through a frequency range of 1 Hz or less. A signal that has passed through a low-pass filter (LPF) having a band may also be used. The cutoff frequency of the lung respiratory filter means may be 0.7 Hz, 0.8 Hz, 0.9 Hz, 1.1 Hz, and 1.2 Hz. Further, the lower limit frequency of the pulsation filter means may be the same as the upper limit frequency of the lung respiration filter means, or the lower limit frequency may be lower and the range may be superimposed.

本発明の音声振動性信号とは、音声フィルタ手段によって身体振動信号から分離した人の音声に起因する音声振動を含む信号であり、少なくとも声帯の振動を含み、その他の音声器官(肺、気管、喉頭、咽頭、鼻腔、口腔、舌、歯、唇など)における振動を含んでいてもよい。音声振動性信号は、例えば、音声フィルタ手段として50Hz〜2kHzの周波数範囲の通過域を有するバンドパスフィルタ(BPF)を通過させた信号でもよい。なお、音声フィルタ手段の通過域の下限周波数は4Hz以上、10Hz以上、30Hz以上、70Hz以上又は100Hz以上であってもよく、上限周波数は400Hz以下、800Hz以下、1kHz以下、1.5kHz以下であってもよい。   The sound vibration signal of the present invention is a signal including a sound vibration caused by a human voice separated from a body vibration signal by a sound filter means, including at least a vibration of a vocal cord, and other sound organs (lung, trachea, Vibrations in the larynx, pharynx, nasal cavity, oral cavity, tongue, teeth, lips, etc.). The sound vibration signal may be, for example, a signal that has passed through a band-pass filter (BPF) having a passband in a frequency range of 50 Hz to 2 kHz as a sound filter unit. The lower limit frequency of the pass band of the sound filter means may be 4 Hz or more, 10 Hz or more, 30 Hz or more, 70 Hz or more, or 100 Hz or more, and the upper limit frequency is 400 Hz or less, 800 Hz or less, 1 kHz or less, 1.5 kHz or less. May be.

本発明の信号処理回路は、少なくとも各フィルタ手段及び判定手段の一部または全部が含まれる。図9は、本実施形態における信号処理装置16の構成の概要を示すブロック図である。図9においては1つの振動センサー10を信号処理装置16に接続した構成であるが、複数の振動センサーを接続してもよい。信号処理装置16は、増幅アンプ110、拍動フィルタ手段120、肺呼吸フィルタ手段121、音声フィルタ手段122、判定手段140、記憶装置261を含んでいる。   The signal processing circuit of the present invention includes at least a part or all of each filter unit and determination unit. FIG. 9 is a block diagram showing an outline of the configuration of the signal processing device 16 in the present embodiment. Although one vibration sensor 10 is connected to the signal processing device 16 in FIG. 9, a plurality of vibration sensors may be connected. The signal processing device 16 includes an amplification amplifier 110, a pulsation filter unit 120, a lung respiration filter unit 121, an audio filter unit 122, a determination unit 140, and a storage device 261.

振動センサー10は、少なくとも人の付近に配置され、人から身体振動信号102を検出する。振動センサー10は、上記のとおり、凹凸形状を備えた信号増幅手段を凹凸面を対向させて配置されているか、補助部材に配置されているか、湾曲して設置されているか、若しくはこれらの手段を複数組み合わせて、発生する信号強度を高めている。振動センサー10は、信号処理装置16の増幅アンプ110に接続されており、振動センサー10で検出された身体振動信号102が増幅アンプ110によって増幅される。増幅アンプ110の出力は、拍動フィルタ手段120、肺呼吸フィルタ手段121及び/または音声フィルタ手段122に接続されており、増幅された身体振動信号104が各フィルタ手段120、121、122に入力される。なお、図示していないが、増幅された身体振動信号104は、直接判定手段に入力されてもよい。拍動フィルタ手段120は、増幅された身体振動信号104に基づいて、人の心臓の拍動に起因する拍動振動性信号123を抽出する。肺呼吸フィルタ手段121は、増幅された身体振動信号104に基づいて、人の肺呼吸に起因する肺呼吸振動性信号124を抽出する。音声フィルタ手段122は、増幅された身体振動信号104に基づいて、音声に起因する音声振動性信号126を抽出する。これらの増幅された身体振動信号104、拍動振動性信号123、肺呼吸振動性信号124及び音声振動性信号126は、判定手段140に入力され、身体振動信号により、拍動振動により、または、肺呼吸振動により、または拍動振動と他の振動により、人の生体情報(存在不在、生死、健康状態、心理状態、感情、意思等)を検出するために利用される。   The vibration sensor 10 is disposed at least near a person and detects a body vibration signal 102 from the person. As described above, the vibration sensor 10 is arranged such that the signal amplifying means having a concavo-convex shape is arranged with the concavo-convex surface facing each other, arranged on an auxiliary member, installed in a curved shape, or these means. A plurality of combinations are used to increase the generated signal strength. The vibration sensor 10 is connected to the amplification amplifier 110 of the signal processing device 16, and the body vibration signal 102 detected by the vibration sensor 10 is amplified by the amplification amplifier 110. The output of the amplification amplifier 110 is connected to the pulsation filter means 120, the lung respiration filter means 121, and / or the sound filter means 122, and the amplified body vibration signal 104 is input to each filter means 120, 121, 122. The Although not shown, the amplified body vibration signal 104 may be directly input to the determination unit. Based on the amplified body vibration signal 104, the pulsation filter means 120 extracts a pulsation vibration signal 123 caused by the pulsation of the human heart. Based on the amplified body vibration signal 104, the lung respiration filter means 121 extracts a lung respiration vibration signal 124 resulting from human lung respiration. The sound filter unit 122 extracts a sound vibration signal 126 caused by sound based on the amplified body vibration signal 104. These amplified body vibration signal 104, pulsation vibration signal 123, pulmonary respiratory vibration signal 124, and sound vibration signal 126 are input to the determination means 140, and the body vibration signal, pulsation vibration, or It is used to detect human biological information (absence of presence, life / death, health condition, psychological state, emotion, intention, etc.) by pulmonary respiratory vibration or by pulsation vibration and other vibrations.

本実施の形態において、増幅アンプ110は、振動センサーと拍動フィルタ手段、肺呼吸フィルタ手段または音声フィルタ手段122との間に設けられ、増幅後の身体振動信号(拍動振動、肺呼吸振動及び音声振動の少なくとも2つを含む)の最大振幅が信号処理回路の入力信号の電圧範囲内となるように設定されている。例えば、拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号の最大値(数十mV)が、信号処理回路の入力信号の電圧範囲(例えば5V:±2.5V)の50%(1.25V)〜10%(250mV)となるように設計する。拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号の最大値(数十mV)については、使用する振動センサーの感度、使用環境(人との間の遮蔽物の素材、距離など)で変動するので、予め所定の環境の下で実験して確認することができる。   In the present embodiment, the amplification amplifier 110 is provided between the vibration sensor and the pulsation filter means, the pulmonary respiratory filter means or the voice filter means 122, and the amplified body vibration signal (pulsation vibration, pulmonary respiratory vibration and The maximum amplitude (including at least two of the sound vibrations) is set to be within the voltage range of the input signal of the signal processing circuit. For example, the maximum value (several tens of mV) of the pulsation vibration signal, the lung respiration vibration signal, or the voice vibration signal is 50% of the voltage range (for example, 5 V: ± 2.5 V) of the input signal of the signal processing circuit ( Designed to be 1.25 V) to 10% (250 mV). For the maximum value (several tens of mV) of the pulsation vibration signal, lung respiration vibration signal, or voice vibration signal, the sensitivity of the vibration sensor used and the environment in which it is used (material, distance, etc. of the shield between people) Therefore, it can be confirmed by experimenting in a predetermined environment in advance.

本実施の形態においては、増幅された身体振動信号104から抽出された拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号の最大値は、信号処理回路の入力信号の電圧範囲の半分以下しかないので、各フィルタ手段120、121、122と判定手段140との間に、第2の増幅アンプを設け、2倍〜10倍に増幅し、信号処理回路の入力信号の電圧範囲を有効に利用し、SN比を高めることが好ましい。   In the present embodiment, the maximum value of the pulsatile vibration signal, lung respiratory vibration signal, or voice vibration signal extracted from the amplified body vibration signal 104 is half of the voltage range of the input signal of the signal processing circuit. Since there is only the following, a second amplification amplifier is provided between each of the filter means 120, 121, 122 and the determination means 140 to amplify the signal processing circuit by a factor of 2 to 10 to make the voltage range of the input signal of the signal processing circuit effective. It is preferable to increase the S / N ratio.

拍動フィルタ手段120は、少なくとも身体振動信号102に基づいて、人の心臓の拍動に起因する拍動振動性信号123を抽出する。身体振動信号102に基づいて抽出するとは、身体振動信号102に予め前処理(ドリフト成分除去、増幅又は体動振動信号除去)を行った後に、拍動フィルタ手段120によって抽出することを含む。拍動フィルタ手段120は、コンデンサや抵抗及びオペアンプ等で構成されたローパスフィルタ(LPF)やハイパスフィルタ(HPF)のアナログフィルタ、又は身体振動信号102であるアナログ信号をA/Dコンバータでデジタル信号に変換し数値化されたデータをもとにCPU(中央処理装置)の演算処理にてフィルタリングを行なうデジタルフィルタの何れか一方又は双方で構成することができる。なお、デジタルフィルタにあっては、フィルタ処理部専用のA/Dコンバータ及びCPUで構成することも可能であるが、判定手段140のA/Dコンバータ及びCPUで処理することもできる。   The pulsating filter means 120 extracts a pulsating vibration signal 123 resulting from the pulsation of the human heart based on at least the body vibration signal 102. Extraction based on the body vibration signal 102 includes pre-processing (drift component removal, amplification, or body motion vibration signal removal) on the body vibration signal 102 and extraction by the pulsation filter means 120. The pulsating filter means 120 converts a low-pass filter (LPF) or high-pass filter (HPF) analog filter composed of a capacitor, a resistor, an operational amplifier, or the like, or an analog signal that is the body vibration signal 102 into a digital signal by an A / D converter. It can be configured by either one or both of digital filters that perform filtering by arithmetic processing of a CPU (central processing unit) based on converted and digitized data. Note that the digital filter can be configured by an A / D converter and a CPU dedicated to the filter processing unit, but can also be processed by the A / D converter and CPU of the determination unit 140.

具体的な拍動フィルタ手段120としては、例えば、1Hz〜4Hzの周波数範囲の通過域を有するバンドパスフィルタ(BPF)を利用することができる。また、拍動フィルタ手段の通過域の下限周波数は0.5Hz以上、0.6Hz以上、0.7Hz以上、0.8Hz以上又は0.9Hz以上であってもよく、上限周波数は10Hz以下、8Hz以下、6Hz以下、5Hz以下、3Hz以下であってもよい。また、拍動フィルタ手段120として、後述する本発明のフィルタリング処理方法を実施するものでものよい。   As a specific pulsation filter means 120, for example, a band pass filter (BPF) having a pass band in a frequency range of 1 Hz to 4 Hz can be used. Moreover, the lower limit frequency of the pass band of the pulsating filter means may be 0.5 Hz or more, 0.6 Hz or more, 0.7 Hz or more, 0.8 Hz or more, or 0.9 Hz or more, and the upper limit frequency is 10 Hz or less, 8 Hz. Hereinafter, it may be 6 Hz or less, 5 Hz or less, or 3 Hz or less. Further, as the pulsation filter means 120, a filtering processing method of the present invention described later may be implemented.

肺呼吸フィルタ手段121は、身体振動信号102に基づいて、人の肺呼吸に起因する肺呼吸振動性信号124を抽出する。身体振動信号102に基づいて抽出するとは、身体振動信号102に予め前処理(ドリフト成分除去、増幅又は体動振動信号除去)を行った後に、肺呼吸フィルタ手段121によって抽出することを含む。肺呼吸フィルタ手段121は、コンデンサや抵抗及びオペアンプ等で構成されたローパスフィルタ(LPF)のアナログフィルタ、又は身体振動信号102であるアナログ信号をA/Dコンバータでデジタル信号に変換し数値化されたデータをもとにCPU(中央処理装置)の演算処理にてフィルタリングを行なうデジタルフィルタの何れか一方又は双方で構成することができる。なお、デジタルフィルタにあっては、フィルタ処理部専用のA/Dコンバータ及びCPUで構成することも可能であるが、判定手段140のA/Dコンバータ及びCPUで処理することもできる。   Based on the body vibration signal 102, the lung respiration filter unit 121 extracts a lung respiration vibration signal 124 resulting from human lung respiration. Extracting based on the body vibration signal 102 includes performing pre-processing (drift component removal, amplification or body motion vibration signal removal) on the body vibration signal 102 in advance and then extracting by the lung respiratory filter means 121. The lung respiration filter means 121 is converted into a digital signal by an A / D converter from a low-pass filter (LPF) analog filter constituted by a capacitor, a resistor, an operational amplifier, or the like, or a digital signal by an A / D converter and digitized. It can be configured by either one or both of digital filters that perform filtering by arithmetic processing of a CPU (central processing unit) based on data. Note that the digital filter can be configured by an A / D converter and a CPU dedicated to the filter processing unit, but can also be processed by the A / D converter and CPU of the determination unit 140.

具体的な肺呼吸フィルタ手段121としては、例えば、1Hz以下の周波数範囲の通過域(1Hzの遮断周波数)を有するローパスフィルタ(LPF)を利用することができる。また、肺呼吸フィルタ手段(LPF)の遮断周波数は0.7Hz、0.8Hz、0.9Hz、1.1Hz、1.2Hzであってもよい。   As a specific lung respiratory filter means 121, for example, a low-pass filter (LPF) having a pass band (cut-off frequency of 1 Hz) having a frequency range of 1 Hz or less can be used. Further, the cutoff frequency of the lung respiratory filter means (LPF) may be 0.7 Hz, 0.8 Hz, 0.9 Hz, 1.1 Hz, and 1.2 Hz.

音声フィルタ手段122は、身体振動信号102に基づいて、音声に起因する音声振動性信号126を抽出する。身体振動信号102に基づいて抽出するとは、身体振動信号102に予め前処理(ドリフト成分除去、増幅又は体動振動信号除去)を行った後に、音声フィルタ手段122によって抽出することを含む。音声フィルタ手段122は、コンデンサや抵抗及びオペアンプ等で構成されたローパスフィルタ(LPF)やハイパスフィルタ(HPF)のアナログフィルタ、又は身体振動信号102であるアナログ信号をA/Dコンバータでデジタル信号に変換し数値化されたデータをもとにCPU(中央処理装置)の演算処理にてフィルタリングを行なうデジタルフィルタの何れか一方又は双方で構成することができる。なお、デジタルフィルタにあっては、フィルタ処理部専用のA/Dコンバータ及びCPUで構成することも可能であるが、判定手段140のA/Dコンバータ及びCPUで処理することもできる。   The sound filter unit 122 extracts a sound vibration signal 126 caused by sound based on the body vibration signal 102. Extracting based on the body vibration signal 102 includes pre-processing (drift component removal, amplification or body motion vibration signal removal) on the body vibration signal 102 and then extracting by the sound filter means 122. The audio filter means 122 converts an analog signal of a low-pass filter (LPF) or a high-pass filter (HPF) composed of a capacitor, a resistor, an operational amplifier, or the like, or an analog signal that is the body vibration signal 102 into a digital signal by an A / D converter. The digital data can be configured by either one or both of digital filters that perform filtering by arithmetic processing of a CPU (central processing unit) based on the digitized data. Note that the digital filter can be configured by an A / D converter and a CPU dedicated to the filter processing unit, but can also be processed by the A / D converter and CPU of the determination unit 140.

具体的な音声フィルタ手段122としては、例えば、50Hz〜2kHzの間の通過域をもつBPFを利用することができる。音声フィルタ手段の通過域の下限周波数は4Hz以上、10Hz以上、30Hz以上、70Hz以上又は100Hz以上であってもよく、上限周波数は400Hz以下、800Hz以下、1kHz以下、1.5kHz以下であってもよい。   As the specific audio filter means 122, for example, a BPF having a pass band between 50 Hz and 2 kHz can be used. The lower limit frequency of the pass band of the sound filter means may be 4 Hz or more, 10 Hz or more, 30 Hz or more, 70 Hz or more, or 100 Hz or more, and the upper limit frequency may be 400 Hz or less, 800 Hz or less, 1 kHz or less, 1.5 kHz or less. Good.

判定手段140は、拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号及び/または音声振動性信号に基づいて、人の生体情報(生死、健康状態、心理状態、感情)を検出、判定するものであり、CPU(信号処理回路)によって構成される。また、入力される信号がアナログ信号だった場合には、A/Dコンバータが含まれていてもよい。さらに、判定手段140は、例えば半導体記憶装置やハードディスク装置(HDD)等の記憶装置261と接続されている。判定手段140では、CPUが、抽出された拍動振動性信号123、肺呼吸振動性信号124または音声振動性信号126と、記憶装置261に記憶された人の生体情報(生死、健康状態、心理状態、感情)の比較判定の基準となる閾値やサンプル波形を比較して、人の生体情報(生死、健康状態、心理状態、感情)を判断する。   The determination means 140 detects and determines human biological information (life / death, health condition, psychological condition, emotion) based on the pulsation vibration signal, lung respiration vibration signal and / or voice vibration signal. And a CPU (signal processing circuit). Further, when the input signal is an analog signal, an A / D converter may be included. Further, the determination unit 140 is connected to a storage device 261 such as a semiconductor storage device or a hard disk device (HDD). In the determination unit 140, the CPU extracts the pulsation vibration signal 123, the lung respiration vibration signal 124 or the sound vibration signal 126, and the biological information (life, death, health status, psychology) of the person stored in the storage device 261. By comparing threshold values and sample waveforms that are the basis for comparison and determination of (state, emotion), human biological information (life / death, health state, psychological state, emotion) is determined.

例えば、判定手段140は、身体振動から心臓の拍動に起因する拍動振動を抽出して拍動振動が所定の存在継続時間以上を超えることで、人が振動センサーの検出範囲内に存在していること、及び拍動振動が無い状態が所定の不在継続時間以上を超えることで、人が不在であると判断してもよい。また、身体振動から肺呼吸に起因する肺呼吸振動を抽出して肺呼吸振動が所定の存在継続時間以上を超えることで、人が振動センサーの検出範囲内に存在していること、及び肺呼吸振動が無い状態が所定の不在継続時間以上を超えることで、人が不在であると判断してもよい。また、身体振動から心臓の拍動に起因する拍動振動と肺呼吸に起因する肺呼吸振動が共に有りの状態が所定の存在継続時間以上を超えることで、人が振動センサーの検出範囲内に存在していること、及び拍動振動と肺呼吸振動が共に無い状態が所定の不在継続時間以上を超えることで、人が不在であると判断してもよい。また、身体振動から音声振動を抽出して音声振動が所定の存在継続時間以上を超えることで、人が振動センサーの検出範囲内に存在していると判断してもよいし、音声振動の信号波形と予め記憶されている音声振動サンプルとの相関値が一定以上の場合に人からなんらかの意思表示がなされていると判定してもよい。   For example, the determination unit 140 extracts the pulsation vibration caused by the pulsation of the heart from the body vibration and the pulsation vibration exceeds a predetermined existence duration, so that the person exists within the detection range of the vibration sensor. It may be determined that the person is absent by the absence of pulsation vibration and the absence of pulsation vibration exceeding a predetermined absence duration time. In addition, by extracting the pulmonary respiratory vibration caused by pulmonary breathing from the body vibration and the pulmonary respiratory vibration exceeds the predetermined existence duration, the person is within the detection range of the vibration sensor, and the pulmonary breathing It may be determined that the person is absent when the state without vibration exceeds a predetermined absence continuation time or more. In addition, when both the pulsation vibration caused by the heart beat from the body vibration and the pulmonary respiratory vibration caused by lung respiration exceed the predetermined existence duration, the person is within the detection range of the vibration sensor. It may be determined that a person is absent by being present and a state in which neither pulsation vibration nor pulmonary respiratory vibration exceeds a predetermined absence duration. In addition, it may be determined that a person is present within the detection range of the vibration sensor by extracting the voice vibration from the body vibration and the voice vibration exceeds a predetermined existence duration, or the signal of the voice vibration If the correlation value between the waveform and the voice vibration sample stored in advance is equal to or greater than a certain value, it may be determined that some kind of intention is displayed by the person.

通報手段270では、判定手段140からの判定結果125をもとに表示装置に表示したり、LEDの点灯やブザーを鳴らしたり、又はナースコール装置への通報や通信回線を通して外部に通報する。   The notification means 270 displays the result on the display device based on the determination result 125 from the determination means 140, sounds an LED, sounds a buzzer, or notifies the outside through a notification to the nurse call device or a communication line.

[実施例1]
本実施例は、図5(B)に示すように、トイレの便座40の裏面に設けられた緩衝部41の一つにおいて、当接部材42を取り外し、緩衝部41の内側に窪みを作製し、そこに振動センサー部1を配置し、再び当接部材42を便座40の緩衝部41に取り付け、便座に着座した人の振動を検出した。振動センサー部1については、次の2つの構造を採用した。
[Example 1]
In this embodiment, as shown in FIG. 5 (B), in one of the buffer parts 41 provided on the back surface of the toilet seat 40 of the toilet, the contact member 42 is removed, and a recess is formed inside the buffer part 41. Then, the vibration sensor unit 1 was arranged there, and the contact member 42 was attached to the buffer part 41 of the toilet seat 40 again, and the vibration of the person sitting on the toilet seat was detected. About the vibration sensor part 1, the following two structures were employ | adopted.

第1の実施形態では、図10(A)及び(B)に示すように、振動センサー部1は、フィルム状の振動センサー81の上下に信号増幅手段として、凹型基板82と凸型押え83が配置されている。図10(A)は、それぞれ分離した状態であり、(B)は組み合わせた状態である。凹型基板82は、全体の大きさは幅10mm、長さ25mmであり、中央に幅10mm、長さ15mm、深さ1mmの凹部84が設けられている。凸型押え83は、全体の大きさは幅10mm、長さ25mmであり、中央に幅10mm、長さ5mm、高さ1mmの凸部85を備えている。この凹型基板82と凸型押え83によって、振動センサー81は変形している。なお、振動センサー81の振動センサー素材(図示せず)は、幅8mm、長さ20mm、厚さ110μmである。第2の実施形態は、振動センサー部1として、振動センサーのみを配置し、信号増幅手段を設けなかった態様である。   In the first embodiment, as shown in FIGS. 10A and 10B, the vibration sensor unit 1 includes a concave substrate 82 and a convex presser 83 as signal amplification means above and below the film-like vibration sensor 81. Is arranged. FIG. 10A shows a separated state, and FIG. 10B shows a combined state. The overall size of the concave substrate 82 is 10 mm wide and 25 mm long, and a concave portion 84 having a width of 10 mm, a length of 15 mm, and a depth of 1 mm is provided at the center. The convex presser 83 has a width of 10 mm and a length of 25 mm as a whole, and a convex portion 85 having a width of 10 mm, a length of 5 mm, and a height of 1 mm at the center. The vibration sensor 81 is deformed by the concave substrate 82 and the convex presser 83. The vibration sensor material (not shown) of the vibration sensor 81 has a width of 8 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 110 μm. In the second embodiment, only the vibration sensor is arranged as the vibration sensor unit 1 and no signal amplification means is provided.

図11は、第1の実施形態における実測値であり、図12は第2の実施形態における実測値である。それぞれ(A)は、振動センサーから検出された身体振動信号波形であり、(B)は、(A)の身体振動信号に対し、1Hz〜4Hzの周波数範囲の通過域を有すバンドパスフィルタ(BPF)を通過させて得られた拍動振動性信号波形であり、(C)は、(A)の身体振動信号に対し、1Hz以下の周波数範囲の通過域(1Hzの遮断周波数)を有するローパスフィルタ(LPF)を通過させて得られたである。いずれも縦軸が信号の強度(mV)であり、横軸が時間(s)である。   FIG. 11 shows measured values in the first embodiment, and FIG. 12 shows measured values in the second embodiment. (A) is a body vibration signal waveform detected from the vibration sensor, and (B) is a bandpass filter having a passband in a frequency range of 1 Hz to 4 Hz with respect to the body vibration signal of (A). BPF) is a pulsating vibration signal waveform obtained by passing through (BPF), and (C) is a low-pass signal having a passband (1 Hz cutoff frequency) of a frequency range of 1 Hz or less with respect to the body vibration signal of (A). It was obtained by passing through a filter (LPF). In either case, the vertical axis represents signal intensity (mV) and the horizontal axis represents time (s).

図11(A)の身体振動信号は、便座に着座した人の信号を検出しており、人がトイレに存在することを検出することができる。図12(A)と比較すると、縦軸で示される信号の強度が3〜4倍も大きくなっており、第1の実施態様では信号増幅手段により信号の検出感度が改善されていることが確認できる。また、図11(B)に示すように、1Hz〜4Hzの周波数範囲の通過域を有すバンドパスフィルタ(BPF)を通過させることにより、便座に着座している人の拍動信号を確認することができる。これも図12(B)と比較すると、縦軸で示される信号の強度が大きくなっており、第1の実施態様では信号増幅手段により信号の検出感度が改善されていることが確認できる。また、図11(B)及び図12(B)においては、拍動振動により、人の在不在の検出だけではなく、人の健康状態の検出が可能である。   The body vibration signal in FIG. 11A detects a signal of a person seated on the toilet seat, and can detect that the person is present in the toilet. Compared with FIG. 12A, the intensity of the signal indicated by the vertical axis is 3 to 4 times larger, and it is confirmed that the signal detection means improves the signal detection sensitivity in the first embodiment. it can. Moreover, as shown in FIG. 11 (B), the pulsation signal of the person sitting on the toilet seat is confirmed by passing through a band pass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of 1 Hz to 4 Hz. be able to. Compared with FIG. 12B, the intensity of the signal indicated by the vertical axis is larger, and it can be confirmed that the signal detection means improves the signal detection sensitivity in the first embodiment. 11B and 12B, it is possible to detect not only the presence / absence of a person but also the health condition of the person by pulsating vibration.

さらに、図11(C)の肺呼吸振動性信号波形により、人の健康状態の検出が可能となり、図11(B)と併せることにより、より詳細な健康状態を把握することが可能となる。図12(C)と比較すると、図11(C)では縦軸で示される信号の強度が大きくなっており、第1の実施態様では信号増幅手段により信号の検出感度が改善されていることが確認できる。   Furthermore, it is possible to detect a human health condition by using the lung respiratory vibration signal waveform of FIG. 11C, and it becomes possible to grasp a more detailed health condition in combination with FIG. 11B. Compared with FIG. 12 (C), the intensity of the signal indicated by the vertical axis in FIG. 11 (C) is larger, and in the first embodiment, the signal detection means improves the signal detection sensitivity. I can confirm.

[実施例2]
本実施例は、人体の胸部に大きさ8mm×20mm、厚さ110μmの振動センサー部を巻き付け、上からゴム製のバンドで覆って人体に振動センサー部を取り付け、人体の曲面に合わせて湾曲した状態で振動センサー部を装着した人の振動を検出した。
[Example 2]
In this embodiment, a vibration sensor unit having a size of 8 mm × 20 mm and a thickness of 110 μm is wound around the chest of the human body, and the vibration sensor unit is attached to the human body by covering with a rubber band from above, and curved according to the curved surface of the human body. The vibration of the person wearing the vibration sensor in the state was detected.

図13(A)は、振動センサーから検出された身体振動信号波形であり、図13(B)及び(C)は、そこから抽出された拍動振動性信号波形及び肺呼吸振動性信号波形である。図13(B)においては、拍動フィルタ手段として、1Hz〜4Hzの周波数範囲の通過域を有するバンドパスフィルタ(BPF)を使用し、図13(A)の身体振動信号から拍動振動性信号波形を抽出した。また、図13(C)においては、肺呼吸フィルタ手段として、1Hz以下の周波数範囲の通過域(1Hzの遮断周波数)を有するローパスフィルタ(LPF)を使用し、図13(A)の身体振動信号から肺呼吸振動性信号波形を抽出した。いずれも縦軸が信号の強度(mV)であり、横軸が時間(s)である。   13A is a body vibration signal waveform detected from the vibration sensor, and FIGS. 13B and 13C are a pulsation vibration signal waveform and a lung respiration vibration signal waveform extracted therefrom. is there. In FIG. 13B, a bandpass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of 1 Hz to 4 Hz is used as the pulsation filter means, and the pulsation vibration signal is derived from the body vibration signal of FIG. The waveform was extracted. In FIG. 13C, a low-pass filter (LPF) having a pass band (cut-off frequency of 1 Hz) having a frequency range of 1 Hz or less is used as the lung respiration filter means, and the body vibration signal of FIG. The lung respiratory vibration signal waveform was extracted from the above. In either case, the vertical axis represents signal intensity (mV) and the horizontal axis represents time (s).

図13(B)及び(C)に示すように、胸に装着した振動センサー部によって、人の心臓の状態や、呼吸の状態を検出することができ、就寝時だけではなく、日常生活においても人の生体情報(存在不在、生死、健康状態、心理状態、感情、意思等)を検出、判定することができるようになった。   As shown in FIGS. 13B and 13C, the vibration sensor unit mounted on the chest can detect the state of the person's heart and the state of breathing, not only at bedtime but also in daily life. It is now possible to detect and determine human biological information (absence of presence, life and death, health condition, psychological state, emotion, intention, etc.).

本発明は、動物、特に人が発する身体の振動を振動センサーで検出し、検出した身体振動信号から拍動振動、肺呼吸振動及び音声振動を抽出することができるので、人の生体情報(存在不在、生死、健康状態、心理状態、感情、意思等)を検出、判定することができる。更には、動物のペットにも同様に適用することが可能である。   The present invention can detect vibrations of a body emitted by an animal, particularly a human, with a vibration sensor, and extract pulsation vibration, lung respiration vibration and voice vibration from the detected body vibration signal. Absence, life / death, health condition, psychological condition, emotion, intention, etc.) can be detected and determined. Furthermore, it can be similarly applied to animal pets.

[実施例3]
本実施例は、橋梁構造の振動伝搬部材に振動センサーを設け、振動を検出した例である。図14は、本実施例における振動伝搬部材の概略構成図であり、脚91の上に板92を架け渡した構造であり、本実施例の板92は下面に凹凸形状を有しており、板92の下面(凹凸面)に振動センサー10が接着されている。振動センサー10から伝送路12が延びており、信号処理装置13に接続されている。板92は、幅100mm、長さ400mmであり、その下面中央に幅50mm、長さ140mmの振動センサー10を配置した。また、凹凸形状は、凹凸の高さが約0.2mm、凸部の幅が約2mmであり、凹部の幅が約1mmであり、板91の下面において長手方向に連続的に線状に凹凸が形成されている。
[Example 3]
In the present embodiment, a vibration sensor is provided on a vibration propagation member having a bridge structure, and vibration is detected. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a vibration propagation member in the present embodiment, which is a structure in which a plate 92 is bridged on a leg 91, and the plate 92 of the present embodiment has an uneven shape on the lower surface. The vibration sensor 10 is bonded to the lower surface (uneven surface) of the plate 92. A transmission path 12 extends from the vibration sensor 10 and is connected to a signal processing device 13. The plate 92 has a width of 100 mm and a length of 400 mm, and the vibration sensor 10 having a width of 50 mm and a length of 140 mm is arranged at the center of the lower surface. The uneven shape has a height of about 0.2 mm, a width of the convex portion of about 2 mm, a width of the concave portion of about 1 mm, and is continuously linear in the longitudinal direction on the lower surface of the plate 91. Is formed.

図15(A)は、板91の上面にパルス状の振動を印加した場合に振動センサー1で検出された振動信号であり、図15(B)は、板91の上面を押圧し、板91に曲げひずみを印加させた場合に振動センサー1で検出された振動信号である。図15(A)に示す信号波形は上下に鋭いピークが断続的に生じている。一方、図15(B)に示す信号波形は緩やかなピークが連続的に生じている。このように、振動源の発生源の特徴に応じて、信号の性質が異なるために、印加された圧力振動 の分類、圧力振動の周波数に応じた印加応力の分布計算、および信号強度から印加された圧力の強さを数値計算する等の信号解析を行い、 経時変化データを取得することにより、振動伝搬部材の寿命、劣化速度を解析し診断することも可能である。   15A shows a vibration signal detected by the vibration sensor 1 when pulsed vibration is applied to the upper surface of the plate 91. FIG. 15B presses the upper surface of the plate 91, and FIG. This is a vibration signal detected by the vibration sensor 1 when a bending strain is applied to. In the signal waveform shown in FIG. 15A, sharp peaks are intermittently generated in the vertical direction. On the other hand, the signal waveform shown in FIG. 15B continuously has gentle peaks. In this way, since the nature of the signal differs depending on the characteristics of the source of the vibration source, it is applied from the classification of the applied pressure vibration, the distribution calculation of the applied stress according to the frequency of the pressure vibration, and the signal intensity. It is also possible to analyze and diagnose the life and deterioration rate of the vibration propagation member by performing signal analysis such as numerical calculation of the strength of the pressure and acquiring data with time change.

[実施例4]
本実施例は、トイレの便座50の表面に振動センサー部1を配置し、その上に便座40を当接させて、便座に着座した人の振動を検出した。実施例4−1は、図16(B)に示すように、陶器製の便器50の上に直接振動センサー部1を配置した構造であり、実施例4−2は、図16(C)に示すように、振動センサー部1と便器50との間に平板状のゴム板を弾性部材51として設けた構造である。なお、実施例4−2において、弾性部材51については、厚さ1mm、3mm、5mmの3つを準備し、それぞれ振動センサー部1からの振動信号を検出した。
[Example 4]
In this embodiment, the vibration sensor unit 1 is disposed on the surface of the toilet seat 50 of the toilet, and the toilet seat 40 is brought into contact therewith to detect the vibration of the person seated on the toilet seat. As shown in FIG. 16B, Example 4-1 has a structure in which the vibration sensor unit 1 is arranged directly on a ceramic toilet 50, and Example 4-2 is shown in FIG. As shown, a flat rubber plate is provided as an elastic member 51 between the vibration sensor unit 1 and the toilet bowl 50. In Example 4-2, three elastic members 51 having a thickness of 1 mm, 3 mm, and 5 mm were prepared, and vibration signals from the vibration sensor unit 1 were detected.

実施例4では、振動センサー部1は、図16(B)及び(C)に示すように、フィルム状の振動センサー10の上に凹面を下向きに配置した信号増幅手段11Aと、振動センサー10の下に凸面を上向きに配置した信号増幅手段11Bとを設けた構造である。また、実施例4−2では、図16(C)のとおり、凸面を上向きに配置した信号増幅手段11Bと便器50との間に平板状の弾性部材51を配置した。実施例4においては、振動センサー部及び弾性部材の大きさは、幅10mm、長さ25mmであり、信号増幅手段11Aの凹面には、中央に幅10mm、長さ15mm、深さ1mmの凹部が設けられ、信号増幅手段11Bの凸面には、中央に幅10mm、長さ5mm、高さ1mmの凸部が設けられている。信号増幅手段11A、11Bの凸部及び凹部によって、振動センサー10は変形している。なお、振動センサー81の振動センサー素材(図示せず)は、幅8mm、長さ20mm、厚さ110μmである。   In Example 4, as shown in FIGS. 16B and 16C, the vibration sensor unit 1 includes a signal amplifying unit 11 </ b> A in which a concave surface is disposed on a film-like vibration sensor 10 and the vibration sensor 10. The signal amplifying means 11B having a convex surface facing upward is provided. Further, in Example 4-2, as shown in FIG. 16C, the flat elastic member 51 is disposed between the signal amplifying unit 11 </ b> B having the convex surface disposed upward and the toilet bowl 50. In the fourth embodiment, the vibration sensor unit and the elastic member have a width of 10 mm and a length of 25 mm, and the concave surface of the signal amplifying unit 11A has a recess having a width of 10 mm, a length of 15 mm, and a depth of 1 mm at the center. The convex portion of the signal amplification means 11B is provided with a convex portion having a width of 10 mm, a length of 5 mm, and a height of 1 mm at the center. The vibration sensor 10 is deformed by the convex and concave portions of the signal amplifying means 11A and 11B. The vibration sensor material (not shown) of the vibration sensor 81 has a width of 8 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 110 μm.

図17は、10Hz以下の周波数範囲の通過域を有するローパスフィルタ(LPF)によりフィルタリングした後の身体振動信号の周波数分析結果を示す図であり、(A)は実施例4−1、(B)は実施例4−2の厚さ1mm、(C)は実施例4−2の厚さ3mm、(D)は実施例4−2の厚さ5mmにおける結果である。いずれも縦軸が信号の強度(任意単位)であり、横軸が周波数(Hz)である。   FIG. 17 is a diagram illustrating a frequency analysis result of a body vibration signal after filtering by a low-pass filter (LPF) having a pass band of a frequency range of 10 Hz or less, and (A) is Example 4-1 and (B). Is the result of Example 4-2 with a thickness of 1 mm, (C) is the result of Example 4-2 with a thickness of 3 mm, and (D) is the result of Example 4-2 with a thickness of 5 mm. In either case, the vertical axis represents signal intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents frequency (Hz).

図18は、拍動フィルタ手段として1Hz〜4Hzの周波数範囲の通過域を有するバンドパスフィルタ(BPF)を使用して、身体振動信号から抽出した拍動振動性信号波形であり、(A)は実施例4−1、(B)は実施例4−2の厚さ1mm、(C)は実施例4−2の厚さ3mm、(D)は実施例4−2の厚さ5mmにおける測定結果である。いずれも縦軸が信号の強度(単位:任意単位)であり、横軸が時間(秒)である。   FIG. 18 shows a pulsatile vibration signal waveform extracted from a body vibration signal by using a bandpass filter (BPF) having a pass band in a frequency range of 1 Hz to 4 Hz as a pulsation filter means. Example 4-1 (B) is the measurement result of Example 4-2 with a thickness of 1 mm, (C) is the measurement result of Example 4-2 with a thickness of 3 mm, and (D) is the measurement result of Example 4-2 with a thickness of 5 mm. It is. In either case, the vertical axis represents signal intensity (unit: arbitrary unit), and the horizontal axis represents time (seconds).

図17(A)に示すように、陶器製の便器50に直接振動センサーを設置した場合には、4〜6Hzにおいて多数のピークが観察された。これらの4〜6Hzのピークは、図18(A)に示す拍動振動性信号において、本来必要とする拍動振動に重畳して検出されるため、拍動振動に由来する振動が確認しづらくなってしまう。この点、図17(B)〜(D)に示すように、弾性部材51を便器との間に介在させると、弾性部材51が厚くなるにつれて、3〜4Hzのピークが強調されており、図18(B)〜(D)に示すように、約0.8〜0.9秒間隔の鋭いピークが顕著になった。この被験者の正常心拍数が70前後であるので、ピークの間隔が約0.8〜0.9秒間隔となり、ピークの鋭さが4Hz相当の約0.1秒であった。なお、4Hzのサイン波は1秒間に4つの波を形成するため、正の値を示す時間は1/8秒=0.125秒となり、パルスの幅を1/eの位置で定義すると、ピークの鋭さは約0.1秒となる。   As shown in FIG. 17A, when the vibration sensor was directly installed on the ceramic toilet 50, a number of peaks were observed at 4 to 6 Hz. These 4 to 6 Hz peaks are detected by superimposing them on the pulsation vibration signal that is originally required in the pulsation vibration signal shown in FIG. turn into. In this regard, as shown in FIGS. 17B to 17D, when the elastic member 51 is interposed between the toilet and the toilet, the peak of 3 to 4 Hz is emphasized as the elastic member 51 becomes thicker. As shown in 18 (B) to (D), sharp peaks at intervals of about 0.8 to 0.9 seconds became prominent. Since the subject's normal heart rate was around 70, the peak interval was about 0.8 to 0.9 seconds, and the peak sharpness was about 0.1 seconds corresponding to 4 Hz. Since the 4 Hz sine wave forms four waves per second, the time for showing a positive value is 1/8 second = 0.125 seconds, and the pulse width is defined as 1 / e, and the peak The sharpness is about 0.1 seconds.

10 振動センサー
11 信号増幅手段
20、30 検出対象
31 補助部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration sensor 11 Signal amplification means 20, 30 Detection target 31 Auxiliary member

Claims (18)

正電極層と、負電極層とに挟まれた振動センサー素材とを含む振動センサーと、
凹凸面を備えた信号増幅手段とを有し、
前記振動センサー素材の表面に対して前記信号増幅手段の凹凸面を対向させて配置したことを特徴とする振動センサー部。
A vibration sensor including a positive electrode layer and a vibration sensor material sandwiched between the negative electrode layer;
Signal amplifying means having an uneven surface,
The vibration sensor unit, wherein the surface of the vibration sensor material is arranged so that the concavo-convex surface of the signal amplification means faces the surface.
前記振動センサーの上下にそれぞれ前記信号増幅手段が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の振動センサー部。   The vibration sensor unit according to claim 1, wherein the signal amplifying unit is disposed above and below the vibration sensor. 前記振動センサーの上に配置された前記信号増幅手段の凹凸と、前記振動センサーの下に配置された前記信号増幅手段の凹凸が噛み合うように配置されていることを特徴とする請求項2に記載の振動センサー部。   The unevenness of the signal amplification means disposed above the vibration sensor and the unevenness of the signal amplification means disposed below the vibration sensor are arranged so as to mesh with each other. Vibration sensor part. 前記振動センサーは、前記正電極層又は前記正電極層に接して設けられた絶縁層に凹凸を設け、前記信号増幅手段として機能させたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の振動センサー部。   4. The vibration sensor according to claim 1, wherein unevenness is provided on the positive electrode layer or an insulating layer provided in contact with the positive electrode layer to function as the signal amplification means. The vibration sensor unit described in 1. 前記振動センサーは、前記負電極層又は前記負電極層に接して設けられた下部遮蔽層に凹凸を設け、前記信号増幅手段として機能させたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の振動センサー部。   5. The vibration sensor according to claim 1, wherein the negative electrode layer or a lower shielding layer provided in contact with the negative electrode layer is provided with irregularities so as to function as the signal amplification means. The vibration sensor unit according to item. 検出対象に突設又は架設された補助部材と、
前記検出対象に接触した振動センサーとを有し、
前記補助部材に前記振動センサーが設けられていることを特徴とする振動センサー部。
An auxiliary member protruding or erected on the detection target;
A vibration sensor in contact with the detection target,
The vibration sensor unit, wherein the auxiliary member is provided with the vibration sensor.
前記補助部材の少なくとも一部は搖動可能であることを特徴とする請求項6に記載の振動センサー部。   The vibration sensor unit according to claim 6, wherein at least a part of the auxiliary member is swingable. 前記検出対象は中空であり、前記補助部材は、前記中空の検出対象の内部に設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載の振動センサー部。   The vibration sensor unit according to claim 6 or 7, wherein the detection target is hollow, and the auxiliary member is provided inside the hollow detection target. 検出対象に設けられた曲面と、
前記検出対象に接触した振動センサーとを有し、
前記検出対象の曲面の内表面又は外表面に、前記振動センサーの少なくとも一部を湾曲させて取り付けたことを特徴とする振動センサー部。
A curved surface provided for detection;
A vibration sensor in contact with the detection target,
A vibration sensor unit, wherein at least a part of the vibration sensor is bent and attached to an inner surface or an outer surface of a curved surface to be detected.
前記振動センサーは、振動センサー素材と、前記振動センサー素材を挟んで上下に設けられた正電極層及び負電極層を有することを特徴とする請求項6乃至9の何れか1項に記載の振動センサー部。   10. The vibration according to claim 6, wherein the vibration sensor includes a vibration sensor material, and a positive electrode layer and a negative electrode layer provided above and below the vibration sensor material. Sensor part. 請求項1乃至10の何れか1項に記載の振動センサー部を備え、前記振動センサーで検出した身体振動信号から拍動振動性信号、肺呼吸振動性信号または音声振動性信号を抽出する振動信号抽出装置。   A vibration signal comprising the vibration sensor unit according to any one of claims 1 to 10 and extracting a pulsatile vibration signal, a lung respiration vibration signal, or a voice vibration signal from a body vibration signal detected by the vibration sensor. Extraction device. 前記振動センサー部を保持する部材と、前記振動センサーとの間に弾性部材を配置したことを特徴とする請求項11に記載の振動信号抽出装置。   The vibration signal extraction device according to claim 11, wherein an elastic member is disposed between a member that holds the vibration sensor unit and the vibration sensor. 請求項1乃至10の何れか1項に記載の振動センサー部が設けられたトイレの便座。   A toilet seat provided with the vibration sensor unit according to any one of claims 1 to 10. 複数の振動センサー部が設けられていることを特徴とする請求項13に記載の便座。   The toilet seat according to claim 13, wherein a plurality of vibration sensor units are provided. 請求項13又は14に記載の便座を含み、前記便座以外の場所に他の振動センサー部が設けられていることを特徴とするトイレ。   A toilet comprising the toilet seat according to claim 13 or 14, wherein another vibration sensor unit is provided at a place other than the toilet seat. 請求項1乃至10の何れか1項に記載の振動センサー部が設けられたベルト。   A belt provided with the vibration sensor unit according to claim 1. 前記振動センサー部は、移動可能に設けられていることを特徴とする請求項16に記載のベルト。   The belt according to claim 16, wherein the vibration sensor unit is movably provided. 前記振動センサー部が複数設けられていることを特徴とする請求項16又は17に記載のベルト。
The belt according to claim 16 or 17, wherein a plurality of the vibration sensor units are provided.
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