CN107569216A - 生物信息检测装置和包括生物信息检测装置的椅子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供生物信息检测装置和包括生物信息检测装置的椅子，该生物信息检测装置被安装在包括身体支撑部分的设备中，并且检测所述设备的用户的生物信息。所述装置包括检测单元以及检测支撑部分，所述检测单元包括：发射器，所述发射器朝向由所述身体支撑部分支撑的身体部位发射无线电波；和接收器，所述接收器接收由所述发射器发射无线电波然后在身体部位上反射而获取的反射波；所述检测支撑部分形成所述身体支撑部分的一部分，并且支撑供所述发射器发射无线电波的身体部位。在所述检测支撑部分处相对于身体部位来说的硬度比在除所述检测支撑部分之外的所述身体支撑部分处相对于身体部位来说的硬度要软。

Description

生物信息检测装置和包括生物信息检测装置的椅子
技术领域
本发明的一个或多个实施方式涉及生物信息检测装置和包括生物信息检测装置的椅子，并且特别涉及通过支撑生命体来获取生物信息的生物信息检测装置以及包括生物信息检测装置的椅子。
背景技术
在现有技术中，已知支撑生命体并获取生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)的技术。例如，JP-A-2001-260698公开了一种甚至在驾驶员的整个身体由于加速或减速而来回移动的情况下旨在精确地检测心率和呼吸频率的心跳呼吸检测装置。该心跳呼吸检测装置包括：收发器，该收发器向驾驶员发射电磁波并接收其反射波；以及计算处理单元，该计算处理单元通过基于发射波与反射波之间的频率变化来执行计算而获得心率和呼吸频率。收发器附接至安全带与驾驶员身体的接触表面。以这种方式，即使驾驶员的身体在驾驶期间来回移动，收发器也总是与驾驶员紧密接触。因此，能精确地检测心率和呼吸频率。
JP-A-2002-045350公开了一种生物信号检测装置，其旨在在较长时间段内检测精确的生物信号，甚至在长期使用的情况下在配置构件方面没有任何机械时间相关的变化。生物信号检测装置包括箱体，箱体至少具有顶板和布置在箱体内部的磁传感器。顶板被配置成包括具有柔性和软磁性的材料。JP-A-2002-045350还公开了生物信号检测装置，其被配置成包括矩形固定板、放置在固定板上的间隔件构件、布置在形成于间隔件构件中的孔内侧的磁传感器以及放置在间隔件构件上的座椅形软磁性构件。固定板由诸如铝或合成树脂的非磁性材料制成。间隔件构件由诸如聚苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫(作为发泡剂)的非磁性材料制成。用于容纳磁传感器的孔形成在间隔件构件的大致中心位置处。磁传感器的高度低于间隔件构件的高度。在软磁性构件被放置在间隔件构件上的状态下，间隙形成在软磁性构件与间隔件构件之间。例如，生物信号检测装置被安装在测量对象之人休息的床下、枕头下或马桶座上。然后，磁传感器与软磁性构件之间的距离由于测量对象之人的精细运动而变化，从而导致磁传感器输出对应于距离变化的精细运动信号。
JP-A-2009-055997公开了一种检测精度优异的生物振动频率检测装置。该生物振动频率检测装置包括向受检者发射微波并且接收其反射波的多个微波收发器，以及使用基于多个反射波的心跳信号来执行互相关处理并且使用其处理结果来检测受检者心率的CPU。以这种方式，能使用互相关处理结果来检测心率。因此，即使反射波之一包含噪音，也可以使该噪音的影响最小化，并且能提高心率的检测精度。
JP-A-2010-120493公开了一种防止乘员生物信号的精度差的生物信号检测装置。生物信号检测装置检测车辆乘员的生物信号，并且包括导致无线电波型无调制多普勒传感器检测乘员运动的传感器单元、基于传感器单元的输出相变来提取乘员生物信号的生物信号提取单元、基于传感器单元的输出相变量的积分值来计算传感器单元与乘员之间的估计距离的距离计算单元以及基于估计距离来确定生物信号的可靠性并在可靠性较低的情况下停止生物信号输出的生物信号输出确定单元。在生物信号检测装置中，传感器单元被安装在乘员后方(诸如乘员就坐的座椅的靠背部分)。在估计距离等于或大于预定距离阈值的情况下，生物信号输出确定单元确定生物信号的可靠性较低，并且停止生物信号的输出。
JP-A-2014-087473公开了一种能通过相对于用于支撑生命体的弹性构件的配置适当地提供生命体检测传感器可靠地检测生物信息的生物信息检测装置。该生物信息检测装置通过将细长生命体检测传感器布置在用于支撑生命体的弹性构件中以及通过使生命体与生命体检测传感器贴紧接触来检测生物信息。在弹性构件中，用于支撑生命体检测传感器的中间部分的部分比用于支撑两端部的部分更柔性。例如，作为弹性构件，用于支撑中间部分的部分所用的座椅基座材料由比用于支撑两端部的部分所用的座椅基座材料更柔性的材料形成。另选地，弹性构件在用于支撑生命体检测传感器的中间部分的部分的背面侧上具有空隙(凹部或切口)。在该生物信息检测装置中，如果乘员坐在座椅坐垫上并且与座椅靠背贴紧接触，则弹性构件的凹部和切口比两端部更可能弯曲。因此，空隙与生命体检测传感器一起弯曲。随着乘员的呼吸，生命体检测传感器的中间部分中的压电体发生压力波动(振动)，从而输出因压电效应产生的每个电压信号。
JP-A-2015-123359公开了一种具有座椅状传感器的车辆座椅，该座椅状传感器被安装成检测与坐着的人的生物电位对应的电信号。车辆座椅能通过消除因静电产生的噪音而稳定地测量生物电信号(诸如坐着的人的心电图信号)。车辆座椅的座椅靠背包括能测量坐着的人的心率的座椅状传感器。缓冲垫被放置在座椅框架上，并且座椅靠背用装饰罩覆盖。在竖直方向上延伸且宽度约为20mm的带状导电布被铺设在装饰罩的外表面上。使导电布铺设在其上的部分具有三层结构，从外侧起包括导电布、皮肤和填塞材料。拉入座椅靠背中的导电布的自由端设置有J形钩，并被下框架安装部分闩锁。以这种方式，导电布的一部分和下框架安装部分彼此接触，使得这两者电连接到彼此。
发明内容
本发明的一个或多个实施方式提供一种生物信息检测装置以及一种包括生物信息检测装置的椅子，所述生物信息检测装置支撑生命体并且精确地检测生物信息(诸如生命体的心率或呼吸频率)。
根据本发明的一个或多个实施方式，提供了一种生物信息检测装置，该生物信息检测装置被安装在包括支撑身体的身体支撑部分的设备中，并且检测所述设备的用户的生物信息。所述生物信息检测装置包括检测单元以及检测支撑部分，所述检测单元包括：发射器，所述发射器朝向由所述身体支撑部分支撑的身体部位发射无线电波；和接收器，所述接收器接收由所述发射器发射无线电波然后在身体部位上反射而获取的反射波；所述检测支撑部分形成所述身体支撑部分的一部分，并且支撑供所述发射器发射无线电波的身体部位。在所述检测支撑部分处相对于身体部位来说的硬度比在除所述检测支撑部分之外的所述身体支撑部分处相对于身体部位来说的硬度要软。
根据该配置，除所述检测支撑部分之外的所述身体支撑部分相对较硬以使生命体表面与所述检测单元之间的距离变化最小化，并且所述检测支撑部分相对较软以使生命体的表面压缩最小化。以这种方式，可以提供支撑生命体并且精确地获取所述生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)的生物信息检测装置。
在这方面，所述检测支撑部分可包括弹性构件。
根据该配置，因为所述弹性构件吸收了从外侧产生的振动，所以能精确地获取所述生物信息。
在这方面，所述生物信息检测装置可进一步包括框架体，所述框架体包括：底部，所述检测单元被布置在所述底部上；以及侧部，所述侧部从所述底部竖立到所述检测支撑部分的供支撑身体部位的表面。所述检测支撑部分可横跨所述侧部的内侧布置。
根据该配置，因为身体部位与所述检测单元之间的距离维持恒定，所以能精确地获取生物信息。
根据本发明的一个或多个实施方式，提供了一种椅子，该椅子包括：上述生物信息检测装置；支撑体，所述支撑体直接或间接地支撑所述检测单元；以及包括所述身体支撑部分的座椅表面。
根据该配置，可以提供支撑生命体并且精确地获取所述生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)的椅子。
根据本发明的一个或多个实施方式，可以提供支撑生命体并且精确地获取所述生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)的生物信息检测装置和包括所述生物信息检测装置的椅子。
附图说明
图1A是示出将根据本发明的第一实施方式的生物信息检测装置安装在车辆座椅中的实例的示意图；
图1B是安装在座椅表面上的生物信息检测装置的放大剖视图；
图2A是根据本发明的第一实施方式的生物信息检测装置的平面图；
图2B是根据本发明的第一实施方式的生物信息检测装置的剖视图；
图3A是根据本发明的第二实施方式的生物信息检测装置的平面图；
图3B是根据本发明的第二实施方式的生物信息检测装置的剖视图；以及
图4是示出将根据本发明的第二实施方式的生物信息检测装置安装在车辆座椅中的实例的示意图。
具体实施方式
在本发明的实施方式中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域普通技术人员显而易见的是，本发明可在无这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，不会详细描述公知的特征以避免模糊本发明。
<第一实施方式>
将参照图1A至图2B描述根据第一实施方式的生物信息检测装置100。生物信息检测装置100被安装在具有身体支撑部分BS的设备CH中，身体支撑部分BS用于直接或间接地支撑人身体BD的一部分以检测设备CH的用户的生物信息。在此，具有用于支撑人身体BD的一部分的身体支撑部分BS的设备(工具、仪器和机器的通用术语)具体地意指例如人就坐的椅子或沙发、人躺在上面的床、安装在医院里的身体检查设备以及安装在车辆或飞行器中使得人坐在上面的座椅。
用于支撑人身体BD的一部分的身体支撑部分BS表示椅子的座椅表面和靠背表面，以及床的床垫上表面。身体支撑部分BS可与人身体BD的一部分直接或间接接触。另选地，穿着衣服的人可在与身体支撑部分BS间接接触的同时被支撑。身体BD的一部分通常表示椅子的座椅表面上的臀部或大腿，以及椅子靠背或床上的背部。在身体检查设备中，该部分可表示人的任何肢体。
在本文描述的实施方式中，用户的生物信息表示心率(脉搏率)、脉搏波的幅值、呼吸频率和呼吸幅值。生物信息不包括由皮肤或肌肉的运动导致而非由上述生物信息得到的咳嗽或打喷嚏。
如图1A所示，本文描述的实施方式中的生物信息检测装置100被安装在所谓的座椅CH中，座椅CH作为装设在车辆(即，座椅CH的座椅表面SF或靠背部分BK)上的设备。座椅表面SF或靠背部分BK的表面用皮肤覆盖，并且身体BD的一部分与身体支撑部分BS接触的表面为皮肤。在这种情况下，身体支撑部分BS为布置在座椅表面SF或靠背部分BK上的弹性构件(所谓的坐垫)，并且支撑身体BD的重量的一部分。例如，身体BD的这一部分表示座椅CH上的用户(为车辆的驾驶员)的大腿或背部。座椅CH在内部包括作为坚固框架的支撑体SP，并且生物信息检测装置100附接至支撑体SP。
如图1B、图2A和图2B所示，生物信息检测装置100包括检测生物信息的检测单元10、构成身体支撑部分BS的一部分并支撑身体BD的一部分的检测支撑部分20以及将检测单元10装设在其上的框架体30。检测单元10具有：发射器11，发射器11朝向身体BD的由身体支撑部分BS支撑的部位发射无线电波(发射波W1)；以及接收器12，接收器12接收反射波W2使得由发射器11发射的无线电波在身体BD的部位上反射。待发射的无线电波(发射波W1)可采用任何频率，只要该频率允许无线电波在生命体的皮肤表面上反射。然而，通常优选采用微波。图1B是布置在图1A所示的座椅CH的座椅表面SF上的生物信息检测装置100的放大剖视图。
处理由接收器12接收的反射波W2以便检测诸如正常心跳和呼吸之类的生物信息，并且使用生物信息发射到外部装置。因为生命体的皮肤表面响应于心跳和呼吸而精细地移动，所以检测单元10基于发射波W1和反射波W2的频率变化来检测其运动。因此，为了不限制生命体表面的精细运动，优选的是诸如压缩之类的力不施加于身体BD的用于检测生物信息的部位。
类似于身体支撑部分BS，检测支撑部分20支撑身体BD的部位，并且支撑身体BD的供发射器11发射无线电波的部位。也就是说，检测支撑部分20是支撑身体BD的用于获取座椅CH的用户生物信息的部位的部分。检测支撑部分20支撑身体BD的反射由发射器11发射的无线电波作为反射波W2的部位。在检测支撑部分20处相对于身体BD的部位来说的硬度比在除检测支撑部分20之外的身体支撑部分BS处相对于身体BD的部位来说的硬度要软。
硬度即所谓的刚度，其例如可以是椅子或床垫所用的柔性聚氨酯泡沫的硬度测试(JIS K 6401)下的硬度。硬度以牛顿表示，并且值越小硬度越软。因此，检测支撑部分20的硬度值小于除检测支撑部分20之外的身体支撑部分BS的硬度值。
如图1B所示，相对于身体BD的部位来说的硬度由箭头的大小表示。除检测支撑部分20之外的身体支撑部分BS相对较硬，并且以强力支撑身体BD的该部位。另一方面，检测支撑部分20相对较软，并且以弱力支撑身体BD的该部位。以这种方式，因为除检测支撑部分20之外的身体支撑部分BS相对较硬，所以该部分支撑身体BD的大部分体重。以这种方式，可以使生命体表面与检测单元10之间的距离变化最小化。
因为检测支撑部分20相对较软，所以可以使生命体的表面压缩最小化。以这种方式，通过除检测支撑部分20之外的身体支撑部分BS使生命体表面与检测单元10之间的距离变化最小化，并且通过检测支撑部分20使生命体的表面压缩最小化。因此，可以提供生物信息检测装置100，生物信息检测装置100支撑生命体并且精确地获取生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)。
相对于身体BD的部位来说的硬度可基于材料本身(是检测支撑部分20所用的弹性构件)的硬度来实现，或者可基于结构(诸如大小和形状)来实现。例如，在检测支撑部分20和在除检测支撑部分20之外的身体支撑部分BS中，使用具有相同硬度的弹性构件(例如，柔性聚氨酯泡沫)。然而，检测支撑部分20的弹性构件减薄，或者其中布置有切口。由此，弹性构件容易弯曲。以这种方式，与身体BD的部位接触的检测支撑部分20可相对较软。因为检测支撑部分20被配置成包括弹性构件，所以弹性构件能吸收从外侧产生的振动，并且能精确地获取生物信息。
框架体30具有：底部31，检测单元10被布置在底部31中；侧部32，侧部32从底部31竖立至检测支撑部分20支撑身体BD的部位的表面；以及凸缘部分33，凸缘部分33在侧部32的上端中向外延伸。底部31的下表面附接至包括在座椅CH中的坚固支撑体SP。框架体30本身附接至座椅CH。底部31在平面图中具有矩形形状，并且检测单元10被固定地布置在矩形底部31的上表面上。侧部32从底部31的边缘竖立到检测支撑部分20的支撑身体BD的部位的表面。因此，检测单元10被布置成容纳在框架体30中，并且由支撑体SP间接地支撑。
底部31的大小和侧部32的高度可具有达到这样的程度的关系，即：即使由检测单元10的发射器11发射的无线电波扩散，无线电波也与身体BD的部位直接接触。侧部32的高度被设定至与身体支撑部分BS的上表面一致的高度。凸缘部分33以位于侧部32的上端中的底部31基本类似的形状向外扩展，并被配置成与身体支撑部分BS的上表面一致。
在这种情况下，检测支撑部分20在平面图中被布置在侧部32内侧的整个表面上，并且从底部31直到检测支撑部分20支撑身体BD的部位的表面。优选的是，框架体30由比身体支撑部分BS或检测支撑部分20硬的金属或树脂形成。因为设置有框架体30，所以身体BD的部位与检测单元10之间的距离维持恒定。因此，可以通过降低因除心跳或呼吸之外的因素(诸如车辆的振动)得到的生命体表面移位的影响来精确地检测生物信息(诸如心跳或呼吸)。
<第二实施方式>
参照图3A和图3B，将描述根据第二实施方式的生物信息检测装置100A。为了避免冗余描述，相同的附图标记将被赋予与上述实施方式相同的要素，并且将主要描述不同的要素。生物信息检测装置100A包括检测生物信息的检测单元10，并且包括构成身体支撑部分BS的一部分并支撑身体BD的部位的检测支撑部分20A。生物信息检测装置100A不具有在上述实施方式中提供的框架体30。
身体支撑部分BS包括两层。用于容纳检测单元10的孔被布置在两层的接近支撑体SP的下层上。用于容纳身体支撑部分BS的孔被布置在两层的与身体BD的部位接触的上层上。检测单元10直接附接至支撑体SP，并被布置在布置于身体支撑部分BS的下层上的孔中。以与身体支撑部分BS的上层大致相同的厚度形成的检测支撑部分20A被布置在布置于身体支撑部分BS的上层上的孔中，并被配置成在座椅表面SF上与身体支撑部分BS一致。
布置在与身体BD的部位接触的上层上的孔在平面图中的大小大于布置在更接近支撑体SP的下层上的孔在平面图中的大小。布置在与身体BD的部位接触的上层中的孔在平面图中的大小与上层的厚度可具有达到这样的程度的关系，即：即使由检测单元10的发射器11发射的无线电波扩散，无线电波也与身体BD的部位直接接触。
除检测支撑部分20A之外的身体支撑部分BS相对较硬，并且用强力支撑身体BD的部位。另一方面，检测支撑部分20A相对较软，并且用弱力支撑身体BD的部位。以这种方式，因为除检测支撑部分20A之外的身体支撑部分BS相对较硬，所以该部分支撑身体BD的大部分体重。以这种方式，可以使生命体表面与检测单元10之间的距离变化最小化。因为检测支撑部分20A相对较软，所以可以使生命体的表面压缩最小化。以这种方式，通过除检测支撑部分20A之外的身体支撑部分BS使生命体表面与检测单元10之间的距离变化最小化，并且通过检测支撑部分20A使生命体的表面压缩最小化。因此，可以提供支撑生命体并且精确地获取生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)的生物信息检测装置100A。
如图4所示，生物信息检测装置100A能布置在座椅CH的各种位置中。在获取脉动的情况下，优选的是，生物信息检测装置100A被布置在靠背部分BK的上部中，接近心脏的位置。在获取不接受转向操作影响的生物信息的情况下，优选的是，生物信息检测装置100A特别围绕腰部沿着脊柱轴线布置。在获取受上身运动影响最少的生物信息(诸如呼吸)的情况下，优选的是，生物信息检测装置100A被布置在座椅表面SF上接近大腿。以这种方式，生物信息检测装置100A被整合在座椅CH的身体支撑部分BS中。因此，可以避免座椅部件的影响，并且可以容易地将生物信息检测装置100A布置在能容易获取生物信息的位置中。包括生物信息检测装置100A的座椅CH(椅子CH)能支撑生命体，并且能精确地获取生物信息(诸如生命体的心率和呼吸频率)。
虽然已经相对于有限数目的实施方式描述了本发明，但是受益于本公开的本领域技术人员将认识到，能设计出不脱离本文中公开的本发明的范围的其它实施方式。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求书限制。
相关申请的交叉引用
本申请基于2016年7月4日提交的日本专利申请特开2016-132701号公报并且要求其优先权；该专利申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (4)

1.一种生物信息检测装置，该生物信息检测装置被安装在包括支撑身体的身体支撑部分的设备中，并且检测所述设备的用户的生物信息，所述生物信息检测装置包括：
检测单元，所述检测单元包括：发射器，所述发射器朝向由所述身体支撑部分支撑的身体部位发射无线电波；和接收器，该接收器接收由所述发射器发射无线电波然后在身体部位上反射而获取的反射波；以及
检测支撑部分，所述检测支撑部分形成所述身体支撑部分的一部分，并且支撑供所述发射器发射无线电波的身体部位，
其中，在所述检测支撑部分处相对于身体部位来说的硬度比在除所述检测支撑部分之外的所述身体支撑部分处相对于身体部位来说的硬度要软。
2.根据权利要求1所述的生物信息检测装置，
其中，所述检测支撑部分包括弹性构件。
3.根据权利要求1所述的生物信息检测装置，所述生物信息检测装置进一步包括：
框架体，所述框架体包括：底部，所述检测单元被布置在所述底部上；以及侧部，所述侧部从所述底部竖立到所述检测支撑部分的供支撑身体部位的表面，
其中，所述检测支撑部分横跨所述侧部的内侧布置。
4.一种椅子，该椅子包括：
根据权利要求1至3中的任一项所述的生物信息检测装置；
支撑体，所述支撑体直接或间接地支撑所述检测单元；以及
包括所述身体支撑部分的座椅表面。
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