JP6832549B2 - Vibration sensor and vibration signal extractor - Google Patents

Vibration sensor and vibration signal extractor Download PDF

Info

Publication number
JP6832549B2
JP6832549B2 JP2019041456A JP2019041456A JP6832549B2 JP 6832549 B2 JP6832549 B2 JP 6832549B2 JP 2019041456 A JP2019041456 A JP 2019041456A JP 2019041456 A JP2019041456 A JP 2019041456A JP 6832549 B2 JP6832549 B2 JP 6832549B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
vibration sensor
signal
auxiliary member
sensor unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019041456A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019117200A (en
Inventor
正巳 鐘ヶ江
正巳 鐘ヶ江
努 藤田
努 藤田
修 池田
修 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HEALTH SENSING CO., LTD.
Original Assignee
HEALTH SENSING CO., LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HEALTH SENSING CO., LTD. filed Critical HEALTH SENSING CO., LTD.
Priority to JP2019041456A priority Critical patent/JP6832549B2/en
Publication of JP2019117200A publication Critical patent/JP2019117200A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6832549B2 publication Critical patent/JP6832549B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

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 for detecting vibration and a device using the same, and more particularly to a vibration sensor unit including a film-shaped vibration sensor and a device using the same. For example
The vibration sensor unit is a vibration signal extraction device and a vibration signal extraction method that detects body vibrations generated by animals, especially humans, with a vibration sensor and extracts beating vibrations, lung respiration vibrations, voice vibrations, etc. from the detected body vibration signals. A person who has made it possible to detect human biological information (absence, life or death, health condition, psychological condition, emotion, intention, etc.) by extracted beat vibration, lung respiration vibration, voice vibration, etc. It can also be used in the biometric information detection device and the biometric information detection 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 a means for detecting human biological information, methods using various sensors have been proposed. If you just want to detect the presence or absence of a person, as an unrestrained method that does not restrain the person, a pyroelectric infrared sensor that detects infrared rays emitted by the human body and a pressure-sensitive conductive rubber sensor that detects the weight of the person For example, it is used for a switch for opening and closing an automatic door, an automatic washing switch for a toilet, a human intrusion detector, and the like. However, with these methods, it was not possible to detect not only the presence or absence of a person but also the state of a 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, in nursing care work, it was necessary to grasp the condition of a patient sleeping in bed, but in order to reduce the burden on the caregiver, the condition of the patient is automatically monitored and when there is an abnormality. ,
A system for notifying the outside is desired. Conventionally, a method that is in close contact with the patient's body, such as attaching a sphygmomanometer to the fingertip or wrapping a vibrometer around the waist, has been used without restricting the movement of the patient during sleep. Even with these methods, the sensor is in close contact with the body, so
It is highly reliable in that a signal is always obtained, but there are problems such as dislike of the patient and the inability to grasp the condition when the sensor is removed. Therefore, a non-binding 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 person presence / absence detection method for detecting the presence / absence of a person using a non-restraint type vibration sensor, and a person presence / absence detection device. In the method of Patent Document 1, a vibration sensor is installed on the upper or lower part of the bed pad or mattress, and the body vibration signal detected by the vibration sensor is amplified by the differential signal amplification amplifier. Heartbeat, which is a body vibration caused by the target person (heart rate conversion: 30 to 240 times /
Minutes, frequency band conversion: 0.5-4Hz vibration, lung respiratory activity (respiratory rate conversion: 60 times /
It is disclosed that vibration due to minutes or less, frequency band conversion: 1 Hz or less) and snoring vibration caused by snoring are extracted by using a separation filter function. According to the method for detecting the absence of a person and the device for detecting the absence of a person in Patent Document 1, a state in which there is a pulsating vibration caused by the beating of the heart, a pulmonary respiration vibration caused by a pulmonary respiratory activity, or a swelling vibration is a predetermined existence. If the duration exceeds the specified duration, the person is in the specified location, and if the absence of beating vibration, lung breathing vibration, or groin vibration exceeds the specified absence duration, the person is placed in the specified location. It is determined that he is 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 presence / absence detection device of Patent Document 1, a body vibration signal is acquired by using one vibration sensor, and the body vibration signal is separated by a filter to obtain four signals of respiration, heartbeat, chin, and body movement. It was. The filter is a low-pass filter composed of capacitors, resistors, operational amplifiers, etc.
LPF), high-pass filter (HPF) analog filter, or body vibration signal A / D
CPU (Central Processing Unit) based on the data converted into digital signals by a converter and digitized.
It is disclosed that it is composed of either one or both of the digital filters that perform filtering by the arithmetic processing of.

特開2013−210367号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-210367

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-restraint type vibration sensor is weak, and it is necessary to separate even weaker heart beats, pulmonary respiratory activity, and vibration caused by snoring. In particular, when it is arranged in the upper part or the lower part of the bed pad or the mattress as in Patent Document 1, the strength of the obtained vibration signal can be strengthened by enlarging the vibration sensor, but the size is limited. The vibration signal cannot be strengthened in some applications. In particular, when it is necessary to reduce the size of the vibration sensor due to restrictions such as the size and shape of the mounting part, the sensor itself that generates the vibration signal becomes small, so the signal strength becomes very weak and relative. The noise has become louder. For example, when the vibration sensor is attached to clothes or something to be worn, the size of the vibration sensor is limited depending on the installation situation when the vibration sensor is installed on a chair, desk, toilet, etc. ..

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 an increasing number of cases of fainting or stroke in toilets and baths.
There is a problem that the discovery is delayed because there are many people in the toilet and bath, and since it is a private space, it cannot 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 a means for efficiently acquiring a vibration signal by a vibration sensor. The purpose of this includes making it possible to obtain a vibration signal capable of extracting desired vibration from the viewpoint of the size and application of the vibration sensor even if the strength of the vibration signal is weaker than before as a result. I'm out. The vibration sensor of the present invention can also be used to detect vibrations generated from the human body, but is not limited to such purposes and uses, and can be used to detect various types of 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-mentioned problems, the vibration sensor unit of the present invention includes a vibration sensor including a positive electrode layer and a vibration sensor material sandwiched between the negative electrode layers, and a signal amplification means having an uneven surface. However, it is characterized in that the uneven surface of the signal amplification means is arranged so as 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 amplification means may be arranged above and below the vibration sensor, and further, the unevenness of the signal amplification means arranged on the vibration sensor and the unevenness of the vibration sensor and the vibration sensor. The unevenness of the signal amplification means arranged below may be arranged so as to mesh with each other.

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。
Further, in the vibration sensor unit, the vibration sensor may be provided with irregularities on the positive electrode layer or the insulating layer provided in contact with the positive electrode layer to function as the signal amplification means. Further, in the vibration sensor unit, the vibration sensor may have irregularities on the negative electrode layer or the lower shielding layer provided in contact with the negative electrode layer to function as the signal amplification means.

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。
Further, the other vibration sensor unit of the present invention has 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 such a vibration sensor unit, at least a part of the auxiliary member may be able to swing. Further, the detection target is 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, the other vibration sensor unit of the present invention has a curved surface provided on the detection target and a vibration sensor in contact with the detection target, and the vibration sensor is formed on the inner surface or the outer surface of the curved surface of the detection target. It is characterized in that at least a part of the above is curved 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 has 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。
Further, the vibration signal extraction device of the present invention includes any of the above vibration sensor units, and extracts a pulsatile vibration signal, a pulmonary respiration vibration signal, or a voice vibration signal from the body vibration signal detected by the vibration sensor. .. Further, an elastic member may be arranged between the member holding 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。
Further, the toilet seat of the toilet of the present invention is provided with any of the above vibration sensor units. Further, 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。
Further, 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。
Further, the belt of the present invention is provided with any of the above vibration sensor units. Further, in the belt, it is preferable that the vibration sensor unit is provided so as to be movable.
Further, the belt may be provided with a plurality of the vibration sensor units.

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, the vibration sensor can efficiently acquire a vibration signal even if the vibration is weak, and can be used for detecting various vibrations. Further, according to the present invention, a vibration sensor can detect a weak body vibration generated by an animal as a body vibration signal, and the presence or absence of an animal (human) can be detected by using the body vibration signal. Further, according to the present invention, since the body vibration signal can be efficiently acquired by the vibration sensor, it is easy to extract the beating vibration, the lung respiration vibration or the voice vibration from the body vibration signal, or from the body vibration signal. The accuracy of the extracted beat vibration, lung respiration vibration or voice vibration can be improved. further,
According to the present invention, since the body vibration signal can be efficiently acquired by the vibration sensor, it is possible to extract the beating vibration, the lung respiration vibration or the voice vibration even with a small vibration sensor, and the vibration sensor can be worn in a wearable manner. It can be used or miniaturized and installed on members close to people such as chairs, desks, and toilets. Other effects will be described in the embodiment for carrying out the invention.

本発明の振動センサー部の実施態様の一例An example of an embodiment of the 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An example of a configuration in which a vibration sensor is applied to the belt 振動センサーの概略構成図Schematic configuration of the vibration sensor 振動センサーの概略構成図Schematic configuration of the 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A block diagram showing an outline configuration of a signal processing device according to one of the embodiments. 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 the vibration sensor unit in the first embodiment 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 without 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 bowl 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Pulsating 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)。
[Concave and convex signal amplification means]
One of the vibration sensor units 1 of the present invention is a signal amplification means 11 having an uneven surface with respect to the surface of the vibration sensor material of the vibration sensor 10 in order to facilitate detection of weak vibration by the vibration sensor.
Was placed. An example is shown in FIG. In FIG. 1, the structure in which the signal amplification means 11 is arranged outside the vibration sensor 10 has been described, but it is sufficient if a non-uniform pressure due to the uneven surface is applied to the vibration sensor material in the vibration sensor, so that vibration Signal amplification means 11 in the sensor 10
May be provided (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11
B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 arranged on a flat surface, the uneven surface of the signal amplification means 11 may be opposed to the upper surface of the vibration sensor 10, and the signal amplification means 11 may be arranged so that the uneven surface faces downward. (FIG. 1 (A)), the vibration sensor 10 may be arranged on the signal amplification means 11 in which the uneven surface is arranged upward (not shown), or the uneven surface faces the upper and lower sides of the vibration sensor 10. The signal amplification means 11A and 11B may be arranged so as to do so (FIG. 1 (B)). When the signal amplification means 11 are arranged vertically, the unevenness of the upper signal amplification means 11A and the lower signal amplification means 11
The unevenness of B may be the same, but as shown in FIG. 1B, it is preferable to provide the signal amplification means 11A and 11B so that the unevenness is staggered at the top and bottom and the unevenness meshes with each other. Further, the signal amplification means 11 may be arranged so that the uneven surface faces one surface of the vibration sensor 10, and the cushion material may be arranged on the other surface. In this case, since the cushion material is deformed along the unevenness of the signal amplification means 11, it is possible to easily obtain a state in which the uneven surface faces the top and bottom of the vibration sensor 10. Suitable cushioning materials include foamed plastic materials such as urethane foam sheets, aggregates of fibers 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(Elect
ro 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(VD
F−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。
It is sufficient that the vibration sensor 10 of the present invention is 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 electric signals. .. A piezo element is preferably used as the vibration sensor 10, but other sensors such as a polymer piezoelectric material (polyolefin-based material) may be used. As a material of the piezo element, for example, a porous polypropylene electret film (Elect)
ro Mechanical Film (EMFI), or PVDF (polyvinylidene fluoride film), or polyvinylidene fluoride and ethylene trifluoride copolymer (P (VD)
F-TrFE)), or polyvinylidene fluoride and 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 amplification means 11 has at least one convex portion or concave portion, and the surface having the convex portion or concave portion (concave and convex surface) is arranged so as to face the vibration sensor. As the signal amplification means 11, plastic materials, synthetic rubber, paper, metal materials, high-rigidity materials (diamond, beryllium, boron, carbon graphite, etc.) and the like can be used. Further, as the signal amplification 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1
1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 amplification means 11 preferably have a state in which pressure is applied to the surface of the vibration sensor material of the vibration sensor 10 due to the unevenness of the signal amplification means 11 at least when the vibration sensor detects vibration. It is more preferable that the vibration sensor 10 is deformed due to unevenness. When the signal amplification means 11 is simply placed on the vibration sensor 10, there is almost no pressure due to the unevenness of the signal amplification means 11, but the vibration source is the signal amplification means 1.
When present on 1, the weight of the vibration source causes the unevenness of the signal amplification means 11 to apply pressure unevenly to the surface of the vibration sensor 10. 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. Further, the vibration sensor 10 may be arranged in a deformed state in advance due to the unevenness of the signal amplification means 11. When the pressure due to the unevenness is applied in this way, the vibration propagated from above does not simply deform the vibration sensor in the thickness direction, but increases the deformation in the bending direction (bending), and the generated signal strength. Can be enhanced. This is because, in general, in a film-shaped piezo element, deformation in the bending direction is more sensitive than deformation due to compression in the thickness direction.
This is because the generated signal strength can be increased by causing displacement in the bending direction even with weak vibration. Further, when the vibration sensor 10 is deformed along the unevenness, the contact area can be widened, and in this respect as well, the generated signal strength can be increased.

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 amplification means 11 may have one convex portion or a plurality of convex portions or concave portions. The height of the convex portion or the depth of the concave portion is preferably equal to or larger 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 thereof. Further, 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 thereof. The protrusions or recesses may be provided in a part of the region, or a plurality of protrusions or recesses 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 of the convex portions or depths of the concave portions may be provided. In addition, the convex or concave portion
It may be circular, polygonal, linear, or grid-like in a plan view. 2 (A) to (D) are shown in FIGS.
This is an example of the signal amplification means 11. In FIG. 2A, six truncated cone-shaped convex portions are arranged, and in FIG. 2B, a linear convex portion having a convex cross section is provided in the center. FIG. 2C is provided with a recess having a trapezoidal inclined surface in the center, and FIG. 2D is provided with two recesses having a square view in a 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 amplification means 11 may be in direct contact with a vibration source (including an animal or a human body), or a member (floor, bed, etc.) through which vibration propagates from the vibration source.
It may be brought into contact with a chair, desk, clothes, shoes, rug, sheets, cover, etc. (hereinafter referred to as "vibration propagation member"). The vibration propagation member on which the vibration sensor unit 1 is installed may have a plurality of members interposed from the 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 the seat plate or backrest of the chair, on the front surface or back surface of the top plate of the desk, or as a vibration source. 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. Further, the vibration sensor unit 1 can be provided as long as the vibration of the person in contact with the detection target is transmitted even at a position away from the contact portion of the detection target with the vibration source. For example, as shown in FIG. 1C, the vibration sensor unit 1 may be provided on one of the protective members 21 provided at the portion of the leg of the bed 20 that comes into contact with the floor. FIG. 1D is an enlarged view of the vibration sensor unit 1 in FIG. 1C, in which the vibration sensor 10 sandwiched between the signal amplification means 11A and 11B is installed inside the protective member 21, and the vibration sensor 10 is installed. Reference numeral 10 is deformed along the unevenness of the signal amplification means 11A and 11B. Then, the vibration of the animal on the bed 20 is transmitted to the vibration sensor 10 via the legs of the bed 20, and the vibration sensor 10 generates a signal including the vibration generated by the animal (hereinafter referred to as "body vibration signal"). .. The arrangement of the vibration sensor unit 1 in FIG. 1C is merely an example, and is not limited to this. For example, the vibration sensor unit 1 may be provided on a pillar connected to the floor, on a bed frame, headboard, side rail, or the like, or on a chair leg, armrest, frame, or the like. However, it may be provided on a desk leg, a pier, a curtain plate, or the like. Further, the vibration sensor may be provided on the toilet seat or the toilet bowl, and the vibration sensor may be arranged on the surface, the back side or the inside of the toilet seat or the toilet bowl. For example, the vibration sensor unit may be arranged at a cushioning portion provided at a contact portion with the toilet bowl on the back surface of the toilet seat or at a contact portion with the toilet seat on the surface of the toilet bowl. Further, the vibration sensor 10 may be brought into direct contact with the body of a person or an animal to detect the body vibration signal. Further, the vibration sensor unit 1 may be arranged in a device (engine, motor, HDD, etc.) having a sliding portion that is a vibration source to detect vibration, or a member (water supply, gas) that generates vibration as a vibration source. The vibration sensor unit 1 may be arranged in the piping, windmill, etc.) to detect the amount of water, the amount of gas, the water leak, or the 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 member]
The other one of the vibration sensor unit 1 of the present invention is provided with an auxiliary member 31 projecting or erected on the detection target 30 as shown in FIG. 3 in order to facilitate detection of weak vibration by the vibration sensor. The vibration sensor 10 is attached to the auxiliary member 31. A signal amplification means may be provided between the auxiliary member 31 and the vibration sensor 10 so that the uneven surface faces 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 be projected or erected on the surface of the detection target 30 (FIG. 3 (A).
)-(D)), the detection target 30 may be hollow, and the auxiliary member 31 may be projected or erected inside the detection target 30 (FIGS. 3 (E) and 3 (F)). The auxiliary member 30 may be a flat plate-shaped member or may be curved. The auxiliary member 31 may be integrally molded 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 so as to be swingable, and the auxiliary member 31 may be in the form of a thin plate or a film. Further, as the auxiliary member 31, it is also possible to use the configuration originally provided in the detection target 30. Further, a part of the constituent members of the vibration sensor (for example, electrodes, substrates, 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3
0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1
0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 is projected onto the detection target 30, one end of the auxiliary member 31 is the detection target 3.
Although it is fixed to 0, the other end is swingable, and when vibration propagates from the detection target 30, the amplitude of vibration can be increased in the auxiliary member 31, and the vibration sensor 1
Since the bending deformation of 0 is also large, the generated signal strength can be increased. In this case, the vibration sensor is preferably arranged from the center or the other end of the auxiliary member 31. When the auxiliary member 31 is erected on the detection target 30, both ends of the auxiliary member 31 are fixed to the detection target 30, but by arranging the vibration sensor 10 near the center of the auxiliary member 31, the detection target 30
It is possible to increase the vibration intensity generated from the vibration propagated from.

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。
As the auxiliary member 31, a plastic material, synthetic rubber, paper, a metal material, a high-rigidity material (diamond, beryllium, boron, carbon graphite, etc.) and the like can be used.
Further, as the signal amplification 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31
D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3
1H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。
FIG. 3A shows a structure in which an auxiliary member 31A projecting outward is provided on a leg of a detection target 30, for example, a chaise longue (bench), and a vibration sensor 10A is arranged therein.
Auxiliary member 31B is projected inward on the leg of the bench), and the vibration sensor 10B is arranged there. Auxiliary member 31C is projected downward on the back side of the seat surface of the chaise longue (bench). The structure in which the vibration sensor 10C is arranged is illustrated. FIG. 3B shows a flat plate-shaped auxiliary member 31 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.
D is cross-linked diagonally, and a structure in which the vibration sensor 10D is arranged and a curved auxiliary member 31E are cross-linked between the inner surface of the legs of the chaise longue (bench) and the back surface of the seat surface.
An example is a structure in which the vibration sensor 10 is curved and arranged along the curved surface. FIG. 3 (C
) Is a structure in which a curved auxiliary member 31 is bridged on the back surface of the seat surface of the chaise longue (bench) which is the detection target 30, and the vibration sensor 10 is curved and arranged along the curved surface near the apex of the curvature. Is illustrated. FIG. 3D illustrates a structure in which a flat plate-shaped auxiliary member 31G is erected laterally on the inner surface of the curved detection target 30, and the vibration sensor 10G is arranged in the center thereof. FIG. 3 (E) shows a flat plate-shaped auxiliary member 3 inside a hollow detection target 30 having a rectangular cross section.
1H is erected in the vertical direction, and a structure in which the vibration sensor 10H is arranged and an auxiliary member 31I curved inside the hollow detection target 30 are erected diagonally, and the vibration sensor 10I is erected along the curved surface thereof. Illustrates the structure in which the is curved and arranged. FIG. 3F shows a structure in which a flat plate-shaped auxiliary member 31J is erected in the lateral direction inside a hollow detection target 30 having an elliptical cross section, and a vibration sensor 10J is arranged therein. For example, as the hollow detection target 30, the toilet seat having a heating function is hollow, and an auxiliary member may be projected or erected inside the toilet seat to provide a vibration sensor.

[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]
The other one of the vibration sensor unit 1 of the present invention detects weak vibrations as shown in FIGS. 3 (B), (D), (E) and 4 in order to make it easier to detect the weak vibration with the vibration sensor. A curved surface is provided on the object 30, and at least a part of the film-shaped vibration sensor is curved and attached to the inner surface or the outer surface of the curved surface to be detected. In addition, a signal amplification means (a part of the signal amplification means 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, or the detection target is hit. A curved surface may be provided on the auxiliary member provided or erected, 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1
0B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 and arranged along a curved surface at the center of the inner surface of the curved detection target 30. In FIG. 4B, the corners of the detection target 30 are rounded.
A structure in which the vibration sensor 10A is arranged on the back surface of the seat surface so as to include a curved surface with rounded corners and a structure in which the vibration sensor 10B is arranged on the inner surface of the leg so as to include a curved surface with rounded corners are shown. FIG. 4 (C)
Is a vibration sensor 1 on the outer surface of the leg so that the corners of the detection target 30 are rounded and the curved surface of the rounded corners is included.
It is a structure in which 0B is arranged. FIG. 4D shows a structure in which the corners of the hollow detection target 30 having a rectangular cross section are rounded, and the vibration sensor 10 is curved and arranged along the curved surface of the rounded corners.

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。
By bending the vibration sensor, when vibration propagates from the detection target 30, the curved vibration sensor is deformed in the bending direction (bending), so that the generated signal strength 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4
2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11
A、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, toilet bowl]
As shown in FIG. 5, the vibration sensor unit 1 of the present invention may be applied to the toilet seat 40 of the toilet.
FIG. 5A is a schematic configuration diagram of the back surface of the toilet seat 40, and four cushioning portions 41 for alleviating the impact due to the collision with the toilet bowl are arranged on the back surface of the toilet seat. 5 (B) and (C) show B in (A).
-B is a cross-sectional view of the alternate long and short dash line, and is a cross-sectional view of the toilet seat 40 including the buffer portion 41. In the embodiment of FIG. 5B, the contact member 42 of the cushioning portion 41 of the toilet seat 40 is removed, a recess is formed inside the cushioning portion 41, the vibration sensor unit 1 is arranged in the recess, and the vibration sensor unit 1 is arranged. Covering the contact member 4
It is a structure in which 2 is bonded. Similar to 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 amplification means 11A and 11B, and the vibration sensor 10 is formed along the unevenness of the signal amplification means 11A and 11B. It is deformed. Further, FIG. 5C is another embodiment. In the embodiment of FIG. 5C, an auxiliary member 43 is erected inside the hollow toilet seat 40, and the vibration sensor unit 1 is attached to the auxiliary member 43. It is provided. In the vibration sensor unit 1 of FIG. 5C, the vibration sensor 10 is the signal amplification means 11 as in the structure shown in FIG. 1D.
It is a structure sandwiched between A and 11B. 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。
Further, as shown in FIG. 16, the vibration sensor unit 1 of the present invention may be applied to the toilet bowl 50. 16 (A) is a schematic configuration diagram of the toilet bowl 50, and FIGS. 16 (B) to 16 (E) are sectional views. As shown in FIG. 16A, the vibration sensor unit 1 is the surface of the toilet bowl 50 and is the toilet seat 40.
It is placed in the part that comes into contact with. 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 bowl 50, and the toilet seat 40 (from above the vibration sensor unit 1). The structure may be in contact with (indicated by a dotted line). But,
If the vibration sensor 1 is brought into direct contact with the pottery bowl 50, noise may be generated in the vibration signal. In this respect, it is preferable to arrange an elastic member at least between the vibration sensor 10 and the toilet bowl 50. As shown in FIGS. 16C to 16E, elastic members 51, 52, and 53 may be arranged between the signal amplification means 11B on the lower side of the vibration sensor unit 1 and the toilet bowl 50, and are shown in the figure. Although not, the signal amplification means 11B between the vibration sensor 10 and the toilet bowl 50 may be composed of an elastic member. As the elastic member, rubber, leaf spring, polymer material (for example, polyurethane, polyester), cushion material, sponge material, cloth and the like can be used. FIG. 16
In FIG. 16C, a flat plate-shaped elastic member 51 is interposed, in FIG. 16D, an elastic member 52 having a structure facing the surface of the toilet bowl 50 and having a convex portion is interposed, and in FIG. 16E, FIG. An elastic member 53 having a structure having a recess 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。
Further, a plurality of vibration sensor units may be provided in the toilet. In this case, it is preferable to reduce the noise by taking the difference between the body vibration signals detected by the plurality of vibration sensor units. In particular, one or more vibration sensor units placed on the toilet seat can easily transmit vibrations generated by the body, such as heartbeat and lung breathing vibrations, but other places (for example, toilet bowl, toilet floor, toilet lid, etc.). In the vibration sensor unit arranged in, the body vibration is hard to be transmitted, and the noise component other than the vibration from the body is relatively emphasized. Therefore, by taking these differences, it is possible to strongly detect vibrations generated by the body such as heartbeat 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 the belt 61 wrapped around the waist.
The vibration sensor unit 1 may be attached to the inner surface of the belt 61, or may be attached to the outer surface.
It may be embedded inside the belt 61. In particular, the vibration sensor unit 1 is arranged on the back surface of the human body (more preferably adjacent to the spine) when worn. Since the belt itself is bendable, it is partially curved when worn, making it possible to detect body vibration signals. FIG. 6 (A
), The vibration sensor unit 1 was attached to the inside of the intermediate position of the belt 61. Since the belt is used to keep the vibration sensor in close contact with the body and to restrain the body in daily life for a purpose other than vibration detection, the vibration sensor can be attached to the body without giving 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6
2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 has a moving member 62 fitted in the belt, and the moving member 6
The vibration sensor unit 1 may be provided inside the 2. The moving member 62 may be movable within at least a part of the length direction of the belt, and as shown in FIG. 6B, has a hole larger than that of the belt and is fitted into the hole. It may be a structure having an engaging structure in which the edge of the belt is a rail. Since the inside of the belt is in contact with the body, the presence of the moving member may cause a sense of discomfort. Therefore, the 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 arranged 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 (for example, a pin or the like) (not shown).

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、1
b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。
Further, as shown in FIG. 6C, a plurality of vibration sensor units 1a and 1 are attached to one belt 61.
b may be provided. In this case, it is preferable to reduce the 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 likely to transmit vibrations generated by the body, for example, vibrations of heartbeat and pulmonary respiration, but the vibration sensor unit 1a arranged in other parts (for example, abdomen and flanks) has a vibration sensor unit 1a. Body vibration is hard to be transmitted, 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 heartbeat and lung respiration. The belt 61 in FIG. 6 is an example, and can be applied to belts made of various materials such as leather, cloth, and rubber, and the method of fixing the belt is not limited to the one shown in the figure.

[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 adhesion]
In the present embodiment, the vibration sensor portion is provided with an adhesive layer, or the vibration sensor portion is directly adhered to the vibration source or the vibration propagation member by an adhesive tape provided separately. The adhesive layer is the outer surface of the vibration sensor described later (upper surface of the upper shielding layer, lower surface of the lower shielding layer, lower surface of the substrate, etc.).
An adhesive layer is provided on the surface. Further, at least a part of the vibration sensor portion may be covered, and an adhesive tape adhered to the vibration sensor portion may be provided in the covered portion. In particular, when the vibration sensor unit is directly attached to the human body (skin), the adhesive layer or adhesive tape is 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 measures]
In the present invention, a coaxial cable is used in at least a part of the transmission line between the vibration sensor and the signal processing device in order to suppress the generation of noise. Conventionally, a shielded wire has been used as a transmission line for transmitting a signal of a vibration sensor to a signal processing device. The shielded wire was able to prevent noise from the outside, and prevented noise from being generated in the vibration signal due to the influence from the outside. However, in the present invention, when the output impedance of the sensor is high, the shielded wire sways or moves, so that the impedance inside the shielded wire changes and noise is generated in the vibration signal transmitted from the vibration sensor. That is, I discovered that the shielded wire itself was the cause of noise generation. In particular, when the distance between the vibration sensor and the signal processing device increases, the shielded wire becomes longer, and the shielded wire moves due to wind and ambient vibration, and noise increases. For example, even if a person walks near the sensor or a car runs outside, the shielded wire may vibrate and noise may be generated in the signal. Coaxial cable, even if it shakes
The impedance change was small and the noise generated in the signal could 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 of the half of the transmission line 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 not provided with 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 generation of noise is suppressed by covering the vibration sensor with a conductor and further grounding the conductor to keep the potential constant. ..

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50H
z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、1
00Hz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, detection target 20, auxiliary member 31, etc.) vibrates, the vibration sensor detects 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 is equal to or higher than the required vibration frequency. For example, if pulsatile vibration and pulmonary respiration vibration are required, 10 Hz or higher,
It is possible to increase the rigidity of the holding member (material hardness, length, thickness, shape, etc.) and adjust the arrangement and shape of the vibration sensor so that it becomes 8 Hz or higher, 6 Hz or higher, 5 Hz or higher, or 3 Hz or higher. is important. If the combined natural frequency is above the required vibration frequency, noise could be reduced by processing with an LPF (for example, a low-pass filter having a passband in the frequency range of 10 Hz or less) in signal processing. .. In particular, the combined natural frequency is 50H.
If it can be set to z or more, it can be performed at the same time as reducing external electromagnetic noise, so that noise can be reduced by cheaper processing. Generally, the frequency of power lines in Japan is 50Hz or 60Hz, so
The vibration of 50 Hz or 60 Hz fills the space and becomes external electromagnetic noise. Therefore, it is necessary to remove the region including at least 50 Hz or 60 Hz, and if the natural frequency is set to this removed range, it can be removed at once together with the external electromagnetic noise. Also,
When voice vibration is also detected, the combined natural frequency is preferably set to the required frequency of voice vibration or higher, for example, 400 Hz or higher, 800 Hz or higher, 1 kHz or higher, or 1.5 kHz or higher. Alternatively, the combined natural frequency may be equal to or lower than the required frequency of voice vibration (for example, 100 Hz) and higher than or equal to the frequency of the pulsating signal (for example, 10 Hz). In fact, a signal including pulsatile vibration and pulmonary respiration vibration was extracted by a 25 Hz LPF, and 1
The voice vibration could be extracted by the 00Hz 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。
Further, in order to reduce noise, a member holding the vibration sensor (for example, detection target 20,
It is also preferable to provide an elastic member between the auxiliary member 31 and the like) and the vibration sensor. As the elastic member, rubber, leaf spring, polymer material (for example, polyurethane, polyester), cushion material, sponge material, cloth and the like can be used. The elastic member may be flat or flat.
The surface facing the member holding the vibration sensor may have a structure having a convex portion or a structure having a concave portion. Further, a convex portion or a concave portion may be provided on the surface facing the vibration sensor to also serve as a signal amplification means.

[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 has 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 have a constant potential so that the signal generated by the displacement of the vibration sensor material 51 is taken out from the positive electrode layer 52. Further, the vibration sensor 10 has an upper shielding layer (electromagnetic shielding film) 54 held at a constant potential in order to eliminate various external noises, particularly electromagnetic noise.
It is preferable to cover the whole with the lower shielding layer (electromagnetic shielding film) 55. here,
The upper shielding layer 54 and the lower shielding layer 55 may have the same potential as the negative electrode layer 53, and in this case, one of the upper shielding layer 54 and the lower shielding layer 55 may be composed of the negative electrode layer 53. it can. Further, an insulating layer (insulating sheet) 56 is arranged between the upper shielding layer 54 or the lower shielding layer 55 and the positive electrode layer 52 to insulate them. Further, a plate-shaped or film-shaped substrate 57 for holding all of them is provided as needed. The substrate 57 itself may be used as a holding member (detection target or auxiliary member), or the substrate 57 of the vibration sensor may be adhered to the holding member. A take-out terminal (not shown) is connected to the positive electrode layer 52 and the negative electrode layer 53, and a voltage can be applied to the electrodes or a signal 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 in the form of a thin film.
The thin film may have a laminated structure. For example, a metal thin film to be a negative electrode layer 53 that also functions as a lower shielding layer is formed on the substrate 57, and a thin film of the vibration sensor material 51 is laminated on the metal thin film.
Further, a metal thin film to be the positive electrode layer 52 may be formed on the vibration sensor material 51, a thin film to be the insulating layer 56 may be formed to cover the whole, and finally a metal thin film to be the upper shielding layer 54 may be formed. .. If necessary, each film is appropriately molded by patterning or the like.

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。
Further, the signal amplification means 11 shown in FIG. 1 is provided separately from the vibration sensor in FIG. 7.
For example, it is arranged above the vibration sensor with the uneven surface facing down. However, the signal amplification means 11 can also be provided in the vibration sensor. 8 (A) and 8 (B) are examples of vibration sensors having 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 amplification means. FIG. 8 (A
), The uneven surface of the insulating layer 58 is arranged downward, and a non-uniform pressure can be applied to the vibration sensor material 51 via the positive electrode layer 52. FIG. 8B has a structure in which an insulating layer 58 having an uneven surface is provided on the vibration sensor material, and a lower shielding layer 59 having an uneven surface is provided under the vibration sensor material. The lower shielding layer 59 has an uneven surface facing upward, and a non-uniform pressure can be applied 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 so as to be staggered, 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 a signal amplification means, or a signal amplification layer having a separate uneven surface may be added.

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 arranging the vibration sensor on the detection target, it is preferable that the upper shielding layer 54 or the lower shielding layer 55 is arranged so as to be in contact with 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10
0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1
0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 secures the insulation between the positive electrode layer 52 and the upper shielding layer 54, and 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. It can be obtained, but the output value becomes smaller as the frequency increases, and 10 such as snoring and somniloquy signals.
In the case of vibration with a frequency around 0 to 500 Hz, no output was obtained. This is the insulating layer 56
This protects the positive electrode layer 52 from external noise, and signals with frequencies around 100 to 500 Hz, such as snoring and somniloquy signals, leak to the upper shielding layer 54 via capacitance. It was presumed to be. In order to prevent this, the thickness of the insulating layer 56 is set to 1.
When it was set to 0 to 100 μm, it was possible to receive a vibration signal caused by voice such as snoring and somniloquy. That is, it was found that the capacitance formed by the upper shielding layer 54, the insulating layer 56, and the positive electrode layer 52 needs to be 1/10 or less of the capacitance of the vibration sensor 30. Further, the total 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 capacitor with the capacitance C formed between and the capacitor becomes low, the sound components such as the groin and sleeping words, which are vibrations around 100 Hz to 500 Hz, are transmitted. It becomes impossible to 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、0.1μ
F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 is the area of the sensor body.
Even if the relative permittivity of the insulating layer is converted, it must be at least 1 μm, but 10 μm to 100 μm.
The above is preferable. Further, 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 0.1 μF.
It was found that it is preferable to set it to F 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 the signal processing circuit, and from the body vibration signal detected in the signal processing circuit, vibration caused by the beating of the heart (hereinafter referred to as "beating vibration").
Signals related to (hereinafter referred to as "beating vibration signals"), vibrations caused by pulmonary respiration (hereinafter referred to as "pulmonary respiration vibrations") or vibrations caused by voice (hereinafter referred to as "pulmonary respiration vibration signals") A signal relating to (hereinafter referred to as "voice vibration") (hereinafter referred to as "voice vibration signal") can be extracted. Such body vibration signal, beating vibration signal, pulmonary respiration vibration signal or voice vibration signal is used to detect human biological information (absence, life or death, health state, psychological state, emotion, intention, etc.). May be done. That is, the vibration sensor of the present invention can be used as a vibration signal extraction method and a device, and further can be used as a biological information detection method and a biological information detection device for animals (including humans), and for each biological information. It can also be used as a specialized method and device. For example, it may be used for a person presence / absence detection method / device, a life / death determination method / device, a health state determination method / device, a psychological state determination method / device, an emotion determination method / device, an intention detection method / device, 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 supplying such a signal to a beat filter means, a pulmonary respiration filter means or a voice filter means. The body vibration signal is a signal including at least two of a pulsatile vibration signal, a pulmonary respiration vibration signal, and a voice vibration signal. The pre-processing includes amplification processing by an amplification amplifier, separation processing of body motion signals, and the like. Further, the body vibration signal input to the pulsation filter means and the pulmonary respiration filter means includes a pulsation vibration signal and a pulmonary respiration vibration signal, for example.
The body vibration signal is a signal including the beat vibration signal and the lung breath vibration signal after separating the voice vibration signal from the signal including the beat vibration signal, the lung breathing vibration signal and the voice vibration signal. You may.

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1
Hz〜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、0.6
Hz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 pulsatile vibration signal of the present invention is a signal including pulsation vibration caused by the pulsation of the human heart separated from the body vibration signal by the pulsation filter means.
The signal may be a signal that has passed through a bandpass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of Hz to 4 Hz. Further, the lower limit frequency of the passing region of the pulsation filter means is 0.5 Hz or more, 0.6.
It may be Hz or more, 0.7 Hz or more, 0.8 Hz or more or 0.9 Hz or more, and the upper limit frequency may be 10 Hz or less, 8 Hz or less, 6 Hz or less, 5 Hz or less, or 3 Hz or less. The lower limit frequency of the pulsation filter means may be the same as the upper limit frequency of the pulmonary respiration filter means, or lower than the upper limit frequency of the pulmonary respiration filter means, and a part of the range overlaps with the passing region of the pulmonary respiration filter means. You 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1H
z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 respiration vibrating signal of the present invention is a signal including pulsating vibration caused by pulmonary respiration separated from the body vibration signal by the pulmonary respiration filter means.
A signal that has passed through a low-pass filter (LPF) having a pass band in the frequency range of z or less may be used. The cutoff frequencies of the pulmonary respiration filter means are 0.7 Hz, 0.8 Hz, 0.9 Hz,
It may be 1.1 Hz or 1.2 Hz. Further, the lower limit frequency of the pulsation filter means may be the same as the upper limit frequency of the pulmonary respiration filter means, or the lower limit frequency may be lower and the ranges 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、80
0Hz以下、1kHz以下、1.5kHz以下であってもよい。
The voice vibrating signal of the present invention is a signal including voice vibration caused by a human voice separated from a body vibration signal by a voice filter means, including at least vocal cord vibration, and other voice organs (lungs, trachea, It may include vibrations in the larynx, pharynx, nasal cavity, oral cavity, tongue, teeth, lips, etc.). The voice oscillating signal may be, for example, a signal that has passed through a bandpass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of 50 Hz to 2 kHz as a voice filter means. The lower limit frequency of the pass band of the audio filter means may be 4 Hz or higher, 10 Hz or higher, 30 Hz or higher, 70 Hz or higher, or 100 Hz or higher, and the upper limit frequency is 400 Hz or lower, 80.
It may be 0 Hz or less, 1 kHz or less, and 1.5 kHz or less.

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 means and determination means. FIG. 9 is a block diagram showing an outline of the configuration of the signal processing device 16 in the present embodiment. In FIG. 9, one vibration sensor 10 is connected to the signal processing device 16, but a plurality of vibration sensors may be connected. The signal processing device 16 includes an amplification amplifier 110,
It includes a pulsation filter means 120, a pulmonary respiration filter means 121, a voice filter means 122, a determination means 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1
10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1
20、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 arranged at least in the vicinity of a person and detects a body vibration signal 102 from the person. As described above, in the vibration sensor 10, the signal amplification means having the uneven shape is arranged so that the uneven surfaces face each other, is arranged on the auxiliary member, is arranged in a curved shape, or these means are used. Multiple 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 vibration sensor 10
The body vibration signal 102 detected in 1 is amplified by the amplification amplifier 110. Amplification amplifier 1
The output of 10 is connected to the pulsation filter means 120, the pulmonary respiration filter means 121 and / or the voice filter means 122, and the amplified body vibration signal 104 is sent to each filter means 1
It is input to 20, 121, 122. Although not shown, the amplified body vibration signal 104 may be directly input to the determination means. The pulsation filter means 120 extracts the pulsatile vibration signal 123 caused by the pulsation of the human heart based on the amplified body vibration signal 104. The pulmonary respiration filter means 121 extracts the pulmonary respiration vibration signal 124 caused by human pulmonary respiration based on the amplified body vibration signal 104. The voice filter means 122 extracts the voice vibration signal 126 caused by voice based on the amplified body vibration signal 104. These amplified body vibration signals 104, pulsatile vibration signals 123, and lung respiration vibration signals 124.
And the voice vibration signal 126 is input to the determination means 140, and is due to the body vibration signal, the pulsating vibration, the pulmonary respiration vibration, or the pulsating vibration and other vibrations, and the human biological information (absence, absence,). It is used to detect life and death, health condition, psychological condition, emotion, intention, etc.).

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 beat filter means, the lung breathing filter means or the voice filter means 122, and the body vibration signal after amplification (beat vibration, lung breath vibration and The maximum amplitude (including at least two of the voice 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 a beating vibration signal, a pulmonary respiration vibration signal, or a voice vibration signal is 50% (for example, 5V: ± 2.5V) of the voltage range of the input signal of the signal processing circuit. It is designed to be 1.25V) to 10% (250mV). For the maximum value (several tens of mV) of the beating vibration signal, pulmonary respiration vibration signal or voice vibration signal, the sensitivity of the vibration sensor used, the environment of use (material of shield between people, distance, etc.) Since it fluctuates with, it can be confirmed by experimenting in advance under a predetermined environment.

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 pulsating vibration signal, the pulmonary respiratory vibration signal or the voice vibration signal extracted from the amplified body vibration signal 104 is half the voltage range of the input signal of the signal processing circuit. Since there are only the following, each filter means 120, 121, 122 and the determination means 140
It is preferable to provide a second amplification amplifier between the two, amplify the signal 2 to 10 times, effectively use the voltage range of the input signal of the signal processing circuit, and increase the SN 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CP
U(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 pulsatile filter means 120 extracts the pulsatile vibration signal 123 caused by the pulsation of the human heart, at least based on the body vibration signal 102. Extraction based on the body vibration signal 102 includes pre-processing (drift component removal, amplification or body vibration signal removal) on the body vibration signal 102 and then extracting by the pulsation filter means 120. The pulsation filter means 120 is a low-pass filter (LPF) composed of a capacitor, a resistor, an operational amplifier, and the like.
), An analog filter of a high-pass filter (HPF), or an analog signal which is a body vibration signal 102 is converted into a digital signal by an A / D converter and CP is converted based on the quantified data.
It can be configured by either one or both of digital filters that perform filtering by arithmetic processing of U (central processing unit). 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 the CPU of the determination means 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 bandpass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of 1 Hz to 4 Hz can be used. Further, the lower limit frequency of the passing region of the pulsation filter means is 0.5 Hz or more, 0.6 Hz or more, 0.7 Hz or more, 0.
It may be 8 Hz or more or 0.9 Hz or more, and the upper limit frequency may be 10 Hz or less, 8 Hz or less, 6 Hz or less, 5 Hz or less, and 3 Hz or less. Also, the pulsation filter means 120
As a result, the 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12
1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。
The pulmonary respiration filter means 121 extracts the pulmonary respiration vibration signal 124 caused by human lung respiration based on the body vibration signal 102. Extraction based on the body vibration signal 102 includes pretreatment (removal of drift component, amplification or removal of body vibration signal) on the body vibration signal 102, and then extraction by the lung respiration filter means 121. Lung breathing filter means 12
Reference numeral 1 denotes a low-pass filter (LPF) analog filter composed of a capacitor, a resistor, an operational amplifier, or the like, or an analog signal which is a body vibration signal 102 converted into 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 device).
For digital filters, the A / D converter and CPU dedicated to the filter processing unit
Although it can be configured by, it can also be processed by the A / D converter and the CPU of the determination means 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、0.9
Hz、1.1Hz、1.2Hzであってもよい。
As a specific lung respiration filter means 121, for example, a low-pass filter (LPF) having a pass band (cutoff frequency of 1 Hz) in a frequency range of 1 Hz or less can be used. The cutoff frequencies of the pulmonary respiratory filter means (LPF) are 0.7 Hz, 0.8 Hz, and 0.9.
It may be Hz, 1.1 Hz, 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1
02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 voice filter means 122 extracts the voice vibration signal 126 caused by the voice based on the body vibration signal 102. Extracting based on the body vibration signal 102 means that the body vibration signal 1
02 includes pre-processing (drift component removal, amplification or body vibration signal removal) and then extraction by the voice filter means 122. The audio filter means 122 converts an analog filter 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 which is a 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 device) based on the digitized data. 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 the CPU of the determination means 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 a 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 audio filter means is 4 Hz.
It may be 10 Hz or more, 30 Hz or more, 70 Hz or more, or 100 Hz or more.
The upper limit frequency may be 400 Hz or less, 800 Hz or less, 1 kHz or less, and 1.5 kHz or less.

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 a person's biological information (life or death, health condition, psychological state, emotion) based on a beating vibration signal, a pulmonary respiratory vibration signal, and / or a voice vibration signal. , CPU (signal processing circuit). Further, when the input signal is an analog signal, an A / D converter may be included. Further, the determination means 140
For example, it is connected to a storage device 261 such as a semiconductor storage device or a hard disk device (HDD). In the determination means 140, the CPU uses the extracted pulsatile vibration signal 123, the lung respiration vibration signal 124 or the voice vibration signal 126, and the biometric information of the person stored in the storage device 261.
A person's biological information (life or death, health condition, psychological state, emotion) is judged by comparing threshold values and sample waveforms that are criteria for comparative judgment of life and death, health condition, psychological state, and emotion.

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 means 140 extracts the pulsating vibration caused by the pulsation of the heart from the body vibration, and the pulsating vibration exceeds a predetermined existence duration or more, so that the person exists within the detection range of the vibration sensor. It may be determined that a person is absent when the person is absent and the state where there is no pulsating vibration exceeds a predetermined absence duration. In addition, by extracting the lung respiration vibration caused by the lung respiration from the body vibration and the lung respiration vibration exceeds the predetermined existence duration, the person is within the detection range of the vibration sensor, and the lung respiration. It may be determined that a person is absent when the state of no vibration exceeds a predetermined duration of absence. In addition, when the state in which both the pulsating vibration caused by the beating of the heart and the pulmonary respirating vibration caused by the pulmonary respiration exceed the predetermined existence duration from the body vibration, the person is within the detection range of the vibration sensor. It may be determined that a person is absent when the presence is present and the state in which both the beating vibration and the lung respiration vibration are absent exceeds the predetermined absence duration or more. Further, by extracting the voice vibration from the body vibration and the voice vibration exceeds the predetermined existence duration or longer, it may be determined that the person exists within the detection range of the vibration sensor, or the voice vibration signal may be determined. When the correlation value between the waveform and the voice vibration sample stored in advance is equal to or higher than a certain value, it may be determined that some kind of intention is expressed by a 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 reporting means 270 displays on a display device based on the determination result 125 from the determining means 140, turns on an LED or sounds a buzzer, reports to a nurse call device, or reports to the outside through 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4
1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), a buffer portion 4 provided on the back surface of the toilet seat 40 of the toilet
In one of 1, the contact member 42 is removed, a recess is formed inside the cushioning portion 41, the vibration sensor portion 1 is arranged therein, the contact member 42 is attached to the cushioning portion 41 of the toilet seat 40 again, and the toilet seat is seated. The vibration of the person sitting on the toilet was detected. The vibration sensor unit 1 has the following two structures.

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 has a concave substrate 82 and a convex presser 83 as signal amplification means above and below the film-shaped vibration sensor 81.
Is placed. FIG. 10A shows a separated state, and FIG. 10B shows a combined state. The overall size of the concave substrate 82 is 10 mm in width and 25 mm in length, and a recess 84 having a width of 10 mm, a length of 15 mm, and a depth of 1 mm is provided in the center. The convex presser foot 83 has an overall size of 10 mm in width and 25 mm in length, and has a convex portion 85 having a width of 10 mm, a length of 5 mm, and a height of 1 mm in the center. The vibration sensor 81 is deformed by the concave substrate 82 and the convex retainer 83. The vibration sensor material (not shown) of the vibration sensor 81 is
It has a width of 8 mm, a length of 20 mm, and a thickness of 110 μm. In the second embodiment, the vibration sensor unit 1
This is an embodiment in which only the vibration sensor is arranged and the signal amplification means is not 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 is an actually measured value in the first embodiment, and FIG. 12 is an actually measured value in the second embodiment. Each (A) is a body vibration signal waveform detected by the vibration sensor.
(B) is a pulsating vibration signal waveform obtained by passing the body vibration signal of (A) through a bandpass filter (BPF) having a passing region in the frequency range of 1 Hz to 4 Hz. C) was obtained by passing the body vibration signal of (A) through a low-pass filter (LPF) having a passing region (blocking frequency of 1 Hz) in a frequency range of 1 Hz or less. In each case, the vertical axis is the signal strength (mV) and the horizontal axis is the 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 of FIG. 11A detects the signal of a person sitting on the toilet seat, and can detect that the person is present in the toilet. Compared with FIG. 12A, the intensity of the signal shown on the vertical axis is 3 to 4 times higher, and it is confirmed that the signal detection sensitivity is improved by the signal amplification means in the first embodiment. it can. Further, as shown in FIG. 11 (B), 1 Hz
By passing through a bandpass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of ~ 4 Hz, the pulsation signal of the person sitting on the toilet seat can be confirmed. As compared with FIG. 12B, the intensity of the signal shown on the vertical axis is also higher, and it can be confirmed that the signal detection sensitivity is improved by the signal amplification means in the first embodiment. Further, in FIGS. 11B and 12B, it is possible to detect not only the presence or absence of a person but also the health condition of a person by the 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。
Further, the pulmonary respiratory vibration signal waveform of FIG. 11 (C) makes it possible to detect a human health condition, and by combining with FIG. 11 (B), it becomes possible to grasp a more detailed health condition. Compared with FIG. 12 (C), the intensity of the signal indicated by the vertical axis in FIG. 11 (C) is higher, and in the first embodiment, the signal detection sensitivity is improved by the signal amplification means. You can check it.

[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 portion having a size of 8 mm × 20 mm and a thickness of 110 μm is wrapped around the chest of the human body, covered with a rubber band from above, and the vibration sensor portion is attached to the human body, and is curved according to the curved surface of the human body. In this state, the vibration of the person wearing the vibration sensor 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。
FIG. 13 (A) is a body vibration signal waveform detected by the vibration sensor, and FIG. 13 (B) shows.
And (C) are the pulsatile vibration signal waveform and the pulmonary respiration vibration signal waveform extracted from it. In FIG. 13 (B), a bandpass filter (BPF) having a pass range in the frequency range of 1 Hz to 4 Hz is used as the pulsation filter means, and the pulsation vibration signal is obtained from the body vibration signal of FIG. 13 (A). The waveform was extracted. Further, in FIG. 13 (C), a low-pass filter (LPF) having a passing region (cutoff frequency of 1 Hz) in a frequency range of 1 Hz or less is used as the lung respiration filter means, and the body vibration signal of FIG. 13 (A) is used. The pulmonary respiratory vibration signal waveform was extracted from. In each case, the vertical axis is the signal strength (mV) and the horizontal axis is the 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 attached to the chest can detect the state of the human heart and the state of breathing, and can be detected not only at bedtime but also in daily life. It has become possible to detect and judge human biological information (absence, life and death, health condition, psychological condition, 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。
Since the present invention can detect the vibration of the body generated by an animal, particularly a person, with a vibration sensor and extract the beating vibration, the lung respiration vibration and the voice vibration from the detected body vibration signal, the biological information of the person (existence). Absence, life or death, health condition, psychological condition, emotion, intention, etc.) can be detected and determined. Furthermore, it can be applied to animal pets as well.

[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400m
m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]
This embodiment is an example in which a vibration sensor is provided in a vibration propagation member of a bridge structure and vibration is detected. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the vibration propagation member in the present embodiment, which has a structure in which the plate 92 is laid over the legs 91, and the plate 92 of the present embodiment has an uneven shape on the lower surface. The vibration sensor 10 is adhered to the lower surface (concave and convex surface) of the plate 92. A transmission line 12 extends from the vibration sensor 10 and is connected to the signal processing device 13. The plate 92 has a width of 100 mm and a length of 400 m.
A vibration sensor 10 having a width of 50 mm and a length of 140 mm was arranged in the center of the lower surface thereof.
Further, the uneven shape has a height of the unevenness 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 an unevenness continuously linearly 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。
FIG. 15 (A) is a vibration signal detected by the vibration sensor 1 when a pulsed vibration is applied to the upper surface of the plate 91, and FIG. 15 (B) shows the upper surface of the plate 91 pressed against the plate 91. This is a vibration signal detected by the vibration sensor 1 when bending strain is applied to the vibration sensor 1. In the signal waveform shown in FIG. 15A, sharp peaks are intermittently generated at the top and bottom. On the other hand, in the signal waveform shown in FIG. 15B, gentle peaks are continuously generated. In this way, since the properties of the signal differ 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 strength. It is also possible to analyze and diagnose the life and deterioration rate of the vibration propagation member by performing signal analysis such as numerically calculating the strength of the pressure and acquiring data on changes over time.

[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5
1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 arranged on the surface of the toilet seat 50 of the toilet, and the toilet seat 40 is placed on the vibration sensor unit 1.
The vibration of the person sitting on the toilet seat was detected. As shown in FIG. 16B, Example 4-1 has a structure in which the vibration sensor unit 1 is directly arranged on the pottery bowl 50, and Example 4-2 is shown in FIG. 16C. As shown, the structure is such that a flat rubber plate is provided as an elastic member 51 between the vibration sensor unit 1 and the toilet bowl 50. In addition, in Example 4-2, the elastic member 5
For 1, three thicknesses of 1 mm, 3 mm, and 5 mm are prepared, and the vibration sensor unit 1 is prepared for each.
The vibration signal from was 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20
mm、厚さ110μmである。
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 16B and 16C, the vibration sensor unit 1 includes a signal amplification means 11A in which a concave surface is arranged downward on the film-shaped vibration sensor 10 and a vibration sensor 10. The structure is provided with a signal amplification means 11B having a convex surface arranged downward. Also,
In the 4-2 embodiment, as shown in FIG. 16C, the signal amplification means 11B in which the convex surface is arranged upward is shown.
A flat plate-shaped elastic member 51 was arranged between the toilet bowl 50 and the toilet bowl 50. In the fourth embodiment, the size of the vibration sensor portion and the elastic member is 10 mm in width and 25 mm in length, and the concave surface of the signal amplification means 11A has a concave portion having a width of 10 mm, a length of 15 mm, and a depth of 1 mm in the center. The convex surface 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 in the center. The vibration sensor 10 is deformed by the convex portions and concave portions of the signal amplification means 11A and 11B. The vibration sensor material (not shown) of the vibration sensor 81 has a width of 8 mm and a length of 20.
It is mm and has 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 showing the frequency analysis result of the body vibration signal after filtering by a low-pass filter (LPF) having a pass band in the frequency range of 10 Hz or less, and (A) is a diagram showing the results of frequency analysis of the body vibration signal, wherein (A) is Example 4-1 and (B). Is a thickness of 1 mm in Example 4-2, and (C) is a thickness of 3 mm in Example 4-2.
(D) is the result of Example 4-2 at a thickness of 5 mm. In each case, the vertical axis is the signal strength (arbitrary unit), and the horizontal axis is the 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 is a beat vibration signal waveform extracted from a body vibration signal using a bandpass filter (BPF) having a pass band in the frequency range of 1 Hz to 4 Hz as a beat filter means, and FIG. 18A is a beat vibration signal waveform. Examples 4-1 and (B) are 1 mm thick in Example 4-2, and (C) is Example 4-.
2 has a thickness of 3 mm, and (D) is a measurement result of Example 4-2 having a thickness of 5 mm. In each case, the vertical axis is the signal strength (unit: arbitrary unit), and the horizontal axis is the 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1
8(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. 17 (A), when the vibration sensor was directly installed on the pottery bowl 50, a large number of peaks were observed at 4 to 6 Hz. These 4-6 Hz peaks are shown in FIG.
In the pulsatile vibration signal shown in 8 (A), since it is detected by being superimposed on the pulsating vibration originally required, it becomes difficult to confirm the vibration derived from the pulsating vibration. In this regard, FIGS. 17 (B) to (
As shown in D), when the elastic member 51 is interposed between the elastic member 51 and the toilet bowl, the peak of 3 to 4 Hz is emphasized as the elastic member 51 becomes thicker, which is shown in FIGS. 18 (B) to 18 (D). like,
Sharp peaks at intervals of about 0.8 to 0.9 seconds became prominent. Since the normal heart rate of this subject was around 70, the peak interval was about 0.8 to 0.9 seconds, and the peak sharpness was about 0.1 seconds, which is equivalent to 4 Hz. Since a 4 Hz sine wave forms four waves per second,
The time showing a positive value is 1/8 second = 0.125 seconds, and if the pulse width is defined at the 1 / e position, the peak 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
10 Vibration sensor 11 Signal amplification means 20, 30 Detection target 31 Auxiliary member

Claims (7)

検出対象に突設又は架設された板状の補助部材と、
前記検出対象に前記補助部材を介して接触した振動センサーとを有し、
前記補助部材は曲面を有し、前記振動センサーの少なくとも一部は前記補助部材の曲面に沿って湾曲させて配置していることを特徴とする振動センサー部。
A plate-shaped auxiliary member protruding or erected on the detection target,
It has a vibration sensor that comes into contact with the detection target via the auxiliary member.
A vibration sensor unit characterized in that the auxiliary member has a curved surface, and at least a part of the vibration sensor is curved and arranged along the curved surface of the auxiliary member.
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1に記載の振動センサー部。 The vibration sensor unit according to claim 1, wherein at least a part of the auxiliary member can be swung. 前記補助部材の一方の端部は前記検出対象に固定されており、
前期振動センサーは前記補助部材の中心又は他方の端部よりに配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動センサー部。
One end of the auxiliary member is fixed to the detection target.
The vibration sensor unit according to claim 1 or 2, wherein the vibration sensor is arranged from the center or the other end of the auxiliary member.
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1乃至3の何れか1項に記載の振動センサー部。 The vibration sensor unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection target is hollow, and the auxiliary member is provided inside the hollow detection target. 前記補助部材と前記振動センサーとの間に、前記振動センサーに凹凸面が対向する信号増幅手段を設け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。 The vibration sensor unit according to any one of claims 1 to 4, wherein a signal amplification means having an uneven surface facing the vibration sensor is provided between the auxiliary member and the vibration sensor. 前記補助部材は前記検出対象と一体的に成形されたものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の振動センサー部。 The vibration sensor unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the auxiliary member is integrally molded with the detection target. 請求項1乃至6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 provided with the vibration sensor unit according to any one of claims 1 to 6 and extracting a beating vibration signal, a pulmonary respiratory vibration signal or a voice vibration signal from the body vibration signal detected by the vibration sensor. Extractor.
JP2019041456A 2019-03-07 2019-03-07 Vibration sensor and vibration signal extractor Active JP6832549B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019041456A JP6832549B2 (en) 2019-03-07 2019-03-07 Vibration sensor and vibration signal extractor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019041456A JP6832549B2 (en) 2019-03-07 2019-03-07 Vibration sensor and vibration signal extractor

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014151843A Division JP2016028659A (en) 2014-07-25 2014-07-25 Vibration sensor part and vibration signal extraction device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019117200A JP2019117200A (en) 2019-07-18
JP6832549B2 true JP6832549B2 (en) 2021-02-24

Family

ID=67304327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019041456A Active JP6832549B2 (en) 2019-03-07 2019-03-07 Vibration sensor and vibration signal extractor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6832549B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2645641B1 (en) * 1989-04-10 1991-05-31 Bruno Comby METHOD AND DEVICE FOR MEASURING VIBRATION, IN PARTICULAR MICROSCOPIC SHAKING OF LIVING ORGANISMS
JPH0451912U (en) * 1990-09-10 1992-05-01
JP2985645B2 (en) * 1994-03-07 1999-12-06 松下電器産業株式会社 Human body detection device
JP2012014003A (en) * 2010-07-01 2012-01-19 Roland Corp Percussion detecting device for percussion instrument
JP5887875B2 (en) * 2011-11-25 2016-03-16 アイシン精機株式会社 Biological information detection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019117200A (en) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6358768B2 (en) Sleep state measurement device, δ wave estimation method, phase coherence calculation device, and stress state measurement device
JP6767059B2 (en) Biological information acquisition device and signal processing method
US11642077B2 (en) Sleep monitoring system with optional alarm functionality
Jia et al. HB-phone: a bed-mounted geophone-based heartbeat monitoring system
JP6460560B2 (en) Sound and vibration information collection mechanism and sound and vibration information sensing system
JP6731676B2 (en) Biological information detector
JP2016028659A (en) Vibration sensor part and vibration signal extraction device
US20060155175A1 (en) Biological sensor and support system using the same
Yamana et al. A sensor for monitoring pulse rate, respiration rhythm, and body movement in bed
EP1815787A1 (en) Heartbeat/respiration sensor and body monitor employing same
JP4122265B2 (en) Bed pad and bed using the same
JP7177443B2 (en) Biological vibration signal detector
JP2007236534A (en) Method and system for acquiring rr spacing index
JP6832549B2 (en) Vibration sensor and vibration signal extractor
JP7260083B2 (en) Vibration sensor, biological information detector and bedding
JP7170282B2 (en) Snoring detection method, snoring detection device and bedding
JP6495501B2 (en) Biological information detection device
JP6400937B2 (en) Vibration signal extraction device
JP2016007446A (en) Biological signal detector and wake-up device
WO2021039288A1 (en) Presence determination device
JP2019020318A (en) Biological information measurement device and biological information measurement method
Fujita et al. Development of system for unrestrained measurement of vital signs in the bathroom
JP2005110839A (en) Vibration detector and toilet seat device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190404

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190404

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210118

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6832549

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250