JP2000230853A

JP2000230853A - 荷重検出装置

Info

Publication number: JP2000230853A
Application number: JP11030959A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ogino; 弘之荻野; Koji Yoshino; 浩二吉野; Takeshi Nagai; 彪長井; Masahiko Ito; 雅彦伊藤; Yuko Fujii; 優子藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のこの種の荷重検出装置は、センサの設
置スペースが大きく、設置に手間がかかるといった課題
を有していた。また、長期間の使用により電極が劣化し
て導通不良や短絡が生じるといった課題があった。【解決手段】第２の圧電素子（振動検出部）１２の出
力信号から第１の圧電素子（振動発生部）１１の振動に
より伝播する振動の振動特性を演算し、その演算値に基
づき振動検出手段１０に印加される荷重を演算するの
で、省スペースで設置に手間がかからず、接点がないの
で接触不良や短絡がなく耐久性のよい荷重検出装置を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は座席、椅子、寝具、
座布団、マット、カーペット、床材、採暖具、便座、浴
槽、体重計等の人体を支持する支持体に印加される荷重
や支持体上の人体の在・不在を検出する荷重検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の荷重検出装置は以下の引
例のようなものであった。引例１としては特開平１０−
２３６２７４号公報に記載のようなものがあった。これ
は図２７に示すように、座席１に配設された空気袋２、
３と、空気袋２、３内の空気圧を検出する圧力センサ
４、５とを備えたものであった。そして、上記構成によ
り、圧力センサ４、５の出力信号に基づき乗員検出回路
６により座席に着座した人の体重を検出していた。

【０００３】また、引例２としては特開平１０−２１４
５３７号公報に記載のようなものがあった。これは図２
８に示すように、１対の絶縁シート７の内側に対向して
電極対８がスペーサ９により介装されて構成されたメン
ブレンスイッチで、これを複数個座席に配設したもので
あった。そして、着座による荷重により電極対８が接触
した際の導通を検出することにより人体の在・不在を検
出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、引例１
の荷重検出装置では空気袋２、３を配設しなければなら
ないので、設置スペースが大きく、設置に手間がかかる
といった課題を有していた。

【０００５】また、引例２の荷重検出装置では長期間電
極対８の接触が繰り返されると電極が劣化して導通不良
や短絡が生じるといった課題を有していた。

【０００６】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、少ない設置スペースで設置に手間をかけ
ず、長期間使用していても導通不良や短絡のない荷重検
出装置ほ提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、振動発生部と前記振動発生部に隣接して配
設された振動検出部とを備え人体を支持する支持体に配
設された振動検出手段と、前記振動検出部の出力信号か
ら前記振動発生部の振動により伝播する振動の振動特性
を演算する振動特性演算手段と、前記振動特性演算手段
の出力信号に基づき前記振動検出手段に印加される荷重
を演算する荷重演算手段とを備えたものである。これに
よって、省スペースで設置に手間がかからず、接触不良
や短絡がなく耐久性のよい荷重検出装置を実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために請求
項１の発明は、振動発生部と前記振動発生部に隣接して
配設された振動検出部とを備え人体を支持する支持体に
配設された振動検出手段と、前記振動検出部の出力信号
から前記振動発生部の振動により伝播する振動の振動特
性を演算する振動特性演算手段と、前記振動特性演算手
段の出力信号に基づき前記振動検出手段に印加される荷
重を演算する荷重演算手段とを備えたものである。これ
によって省スペースで設置に手間がかからず、接点がな
いので接触不良や短絡がなく耐久性のよい荷重検出装置
を実現できる。

【０００９】また請求項２の発明は、振動発生部と振動
検出部とが共に圧電素子からなり、双方を積層して振動
検出手段を成形したものである。これによって簡単かつ
省スペースな構成で荷重を検出することができる。

【００１０】また請求項３の発明はは、振動発生部と振
動検出部とは共に圧電素子からなり、双方を同一基板に
形成して振動検出手段を成形したものである。これによ
ってさらに簡単かつ省スペースな構成で荷重を検出する
ことができる。

【００１１】また請求項４の発明は、振動発生部と振動
検出部とを形成する基板が圧電材からなるものである。
これによって部品点数を削減でき、さらに省スペースが
図れる。

【００１２】また請求項５の発明は、振動発生部と振動
検出部とは共に圧電素子からなり、双方を同軸ケーブル
状に積層して振動検出手段を成形したものである。これ
によって簡単かつ省スペースな構成で荷重を検出するこ
とができる上、振動検出手段が同軸ケーブル状なので配
設パターンの自由度が向上する。

【００１３】また請求項６の発明は、荷重演算手段が、
振動特性演算手段の出力信号に基づき前記振動検出手段
に印加される荷重を演算する荷重演算部と、前記荷重演
算部の出力信号に基づき支持体上の人体の在・不在を判
定する人体判定部とを備えたものである。これによって
省スペースで設置に手間がかからず、接触不良や短絡が
なく耐久性のよい荷重検出と人体判定とを実現できる。

【００１４】また請求項７の発明は、振動特性演算手段
が、振動検出部の出力信号から振動発生部の振動により
伝播する振動の振動特性を演算する振動特性演算部と、
前記振動検出部の出力信号から支持体上の人体による振
動成分を抽出する人体振動抽出部とを備え、荷重演算手
段が、振動特性演算部の出力信号に基づき振動検出手段
に印加される荷重を演算する荷重演算部と、前記人体振
動抽出部と前記荷重演算部との出力信号に基づき支持体
上の人体の在・不在を判定する人体判定部とを備えたも
のである。これによって人体と物とを区別して人体の在
・不在を判定することができ判定精度が向上する。

【００１５】また請求項８の発明は、人体振動抽出部が
人体の共振周波数帯の振動を抽出するものである。これ
によって人体と物とを区別する判別精度が向上する。

【００１６】また請求項９の発明は、人体振動抽出部が
人体の心拍や呼吸による振動成分を抽出するものであ
る。これによって人体と物とを区別する判別精度がさら
に向上する。

【００１７】また請求項１０の発明は、人体判定部が、
荷重演算部からの出力信号が予め設定された荷重設定値
より大きい状態が継続している時に、人体振動抽出部か
らの出力信号が予め設定された人体振動設定値より大き
い状態から前記人体振動設定値以下の状態に変化した場
合には、支持体上の人体に異常が生じたと判定するもの
である。これによって病院や施設、在宅における在床管
理を効率的に行うことができる。

【００１８】また請求項１１の発明は、人体判定部が人
体振動抽出部の出力信号に基づき心拍数と呼吸数の少な
くとも１つを演算するものである。これによって被測定
者に負担がかからず、電極装着等の測定の手間も軽減す
ることができる。

【００１９】また請求項１２の発明は、人体判定部が人
体振動抽出部と荷重演算部との出力信号に基づき支持体
上に人体が存在すると判定した場合にのみ心拍数と呼吸
数の少なくとも１つを演算するものである。これによっ
て不在時に交通や人の歩き回りによる外乱振動があって
も心拍数や呼吸数の演算を行わないので誤動作なく心拍
数や呼吸数の演算ができる。

【００２０】さらに請求項１３の発明は、人体判定部が
演算した心拍数と呼吸数の少なくとも１つがそれぞれに
ついて予め設定した正常値の範囲を逸脱した場合は支持
体上の人体に異常が生じたと判定するものである。これ
によって病院や施設、在宅における在床管理をさらにき
め細かく効率的に行うことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１から図２
６を参照して説明する。

【００２２】（実施例１）実施例１の発明を図１から図
５を参照して説明する。図１は実施例１の荷重検出装置
の構成図である。人体を支持する支持体として例えば自
動車用のシート１を想定する。シート１には振動検出手
段１０が配設されている。振動検出手段１０は振動発生
部としての第１の圧電素子１１と、振動発生部１６に隣
接して配設された振動検出部としての第２の圧電素子１
２とを備えている。振動検出手段１０の配設位置はシー
ト１を構成する表布とメインパッドとの間や、メインパ
ッドの底部、背面シート等、着座時に人体による荷重や
振動が検出できる場所であればよい。またメインパッド
と一体発泡してメインパッドに内蔵してもよい。１３は
第１の圧電素子１１を駆動するための信号発生部であ
る。１４は振動特性演算手段、１５は荷重演算手段で荷
重演算部１６と人体判定部１７とを有している。

【００２３】図２は振動検出手段１０の構成図である。
図２のように第１の圧電素子１１と第２の圧電素子１２
の双方を積層して振動検出手段１０が成形されている。
第１の圧電素子１１と第２の圧電素子１２の形状は平板
状でも円形状でもよく、設置スペースやシート１の構成
等の使用条件により最適化すればよい。また、第１の圧
電素子１１と第２の圧電素子１２は同一形状でなくても
よく、相互の一部が積層されていてもよい。尚、第１の
圧電素子１１には信号発生部１３からある特定の周波数
帯を有する電圧信号が印加される。こり周波数帯は例え
ば第１の圧電素子１１の共振周波数や反共振周波数が望
ましく、一般に数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚであるが、検出す
る荷重レベルや検出精度等により最適化すればよい。ま
た印加される電圧レベルは信号発生部１３により任意に
変更可能である。また、設置状況に応じて、例えば表面
に凹凸を有した振動制御用の部材や弾性部材、緩衝材等
で振動検出手段１０を挟持してもよい。また、第１の圧
電素子１１と第２の圧電素子１２を構成する圧電材は例
えばセラミックス圧電材やＰＶＤＦ等の高分子圧電材、
またはゴムとセラミックス粉体を混合した複合圧電材等
を用いればよい。

【００２４】次に動作、作用について説明する。信号発
生部１３により第１の圧電素子１１に周波数ｆ２の電圧
信号が印加されると、第１の圧電素子１１は周波数ｆ２
で振動する。第２の圧電素子１２では第１の圧電素子１
１から伝播する振動を検出する。振動特性演算手段１４
では第２の圧電素子１２の出力信号の振幅Ｄを演算す
る。

【００２５】図３はその際の信号発生部１３の出力信号
Ｖａと第２の圧電素子１２の出力信号Ｖｂの関係を示す
特性図で、横軸が時刻ｔ、縦軸がＶａとＶｂである。図
３で時刻ｔ１まではシート１上に何も無く不在の場合
で、Ｖｂは振幅がＤ０である。時刻ｔ１でシート１に人
体が着席すると、人体の体重による荷重のため第１の圧
電素子１２１から第２の圧電素子１２に伝播する振動特
性が変化し、Ｖｂは振幅がＤ２となる。このようにして
変化する振幅Ｄに基づき、荷重演算部１６では人体によ
り印加された荷重Ｗを演算する。

【００２６】図４はこの際のＤとＷとの関係を示す特性
図で、横軸がＤ、縦軸がＷである。図４よりＤが小さく
なるほどＷは大きくなることが判る。荷重演算部１６で
は図４に基づきＤからＷを演算する。そして、演算され
たＷに基づき人体判定部１７ではシート１上の人体の在
・不在を判定する。図５はこの際の判定領域を示した特
性図で、人体判定部１７では図５に基づきＷがＷｏ以上
ならば在、Ｗｏ未満ならば不在と判定する。

【００２７】上記作用により、第２の圧電素子（振動検
出部）の出力信号から第１の圧電素子（振動発生部）の
振動により伝播する振動の振動特性を演算し、その演算
値に基づき振動検出手段に印加される荷重を演算するの
で、省スペースで設置に手間がかからず、接点がないの
で接触不良や短絡がなく耐久性のよい荷重検出装置を実
現できる。

【００２８】また、振動発生部と振動検出部とが共に圧
電素子からなり、双方を積層して振動検出手段を成形し
たものであるので、簡単かつ省スペースな構成で荷重を
検出することができる。

【００２９】また、振動検出手段が検出した振動特性に
基づき荷重を演算し、演算した荷重に基づき支持体上の
人体の在・不在を判定するので、接触不良や短絡がなく
耐久性がよい。

【００３０】（実施例２）実施例２の発明を図６を参照
して説明する。図６は実施例２の荷重検出装置の構成図
である。実施例２が実施例１と相違する点は、図６に示
すように、振動発生部１１と振動検出部１２とが共に圧
電素子からなり、双方を圧電材からなる同一基板１８に
形成して振動検出手段１０を成形した点にある。ここ
で、振動発生部１１と振動検出部１２は基板１８の一方
の面に同心円状に電極１１ａと１２ａを有し、基板１８
の他方の面に接地電極としての共通電極１１ｂ（１２
ｂ）を有している。図６では基板１８は円形としたが、
他の形状でもよい。尚、実施例１と同一符号のものは同
一構造を有し、説明は省略する。

【００３１】上記構成により実施例１と同様に振動検出
部の出力信号から振動発生部の振動により伝播する振動
の振動特性を演算し、その演算値に基づき振動検出手段
に印加される荷重を演算してシート１上の人体の在・不
在を判定する。

【００３２】上記作用により、振動発生部と振動検出部
とが共に圧電素子からなり、双方を同一基板に形成して
振動検出手段を成形したものであるので、簡単かつ省ス
ペースな構成で荷重を検出することができる。

【００３３】また、振動発生部と振動検出部とを形成す
る基板が圧電材からなるので、部品点数を削減でき、さ
らに省スペースが図れる。

【００３４】（実施例３）実施例３の発明を図７を参照
して説明する。図７は本発明の実施例３の荷重検出装置
の構成図で、振動検出手段１０はケーブル状であり、こ
こではその断面を示している。実施例３が上記実施例と
相違する点は、図７に示すように、振動発生部１１と振
動検出部１２とが共に圧電素子からなり、双方を同軸ケ
ーブル状に積層して振動検出手段１０を成形した点にあ
る。ここで、振動発生部１１と振動検出部１２はそれぞ
れ電極層１１ｄと１１ｅ、１２ｄと１２ｅ、圧電材層１
１ｆ、１２ｆを有している。電極１１ｄと１２ｅは同一
の電極であり、接地電極としてある。尚、実施例１と同
一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。

【００３５】上記構成により実施例１と同様に動検出部
の出力信号から振動発生部の振動により伝播する振動の
振動特性を演算し、その演算値に基づき振動検出手段に
印加される荷重を演算してシート１上の人体の在・不在
を判定する。

【００３６】上記作用により、振動発生部と振動検出部
とは共に圧電素子からなり、双方を同軸ケーブル状に積
層して振動検出手段を成形したものであるので、簡単か
つ省スペースな構成で荷重を検出することができる上、
振動検出手段が同軸ケーブル状なので配設パターンの自
由度が向上する。

【００３７】（実施例４）実施例４の発明を図８から図
１３を参照して説明する。図８は本発明の実施例４の荷
重検出装置の構成図である。実施例４が上記実施例１と
相違する点は、振動特性演算手段１４が、第２の圧電素
子（振動検出部）１２の出力信号から第１の圧電素子
（振動発生部）１１の振動により伝播する振動の振動特
性を演算する振動特性演算部２０と、振動検出部１２の
出力信号から支持体としてのシート１上の人体による振
動成分を抽出する人体振動抽出部２１とを備え、荷重演
算手段１５が、振動特性演算部２０の出力信号に基づき
振動検出手段１０に印加される荷重を演算する荷重演算
部１６と、荷重演算部１６と人体振動抽出部２１との出
力信号に基づきシート１上の人体の在・不在を判定する
人体判定部１７とを備えた点にある。振動特性演算部２
０と人体振動抽出部２１はそれぞれある特定の周波数成
分を濾波する第１のフィルタ２２、第２のフィルタ２３
と、第１のフィルタ２２、第２のフィルタ２３でそれぞ
れ通過した信号の振幅を演算する第１の演算回路２４、
第２の演算回路２５を有している。

【００３８】図９は第１のフィルタ２２、第２のフィル
タ２３の濾波特性を示す特性図である。図９で横軸は周
波数ｆ、縦軸は濾波量Ｐである。図９に示すように、人
体振動抽出部２１の第２のフィルタ２３はｆ１以下の周
波数成分を通過するローパスフィルタ特性を有し、振動
特性演算部２０の第１のフィルタ２２は中心周波数ｆ２
のバンドパスフィルタ特性を有する。ｆ１は人体の各種
動作により第２の圧電素子１２に生ずる出力信号の上限
周波数帯に設けられ、例えば１０Ｈｚ前後に設定され
る。ｆ２は実施例１と同様の周波数帯に設定される。
尚、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明
は省略する。

【００３９】次に動作、作用について説明する。実施例
１と同様に、信号発生部１３により第１の圧電素子１１
に周波数ｆ２の電圧信号が印加されると、第１の圧電素
子１１は周波数ｆ２で振動する。第２の圧電素子１２で
は第１の圧電素子１１から伝播する振動を検出する。振
動特性演算部２０では第１のフィルタ２２により第２の
圧電素子１２の出力信号を濾波し、通過した信号の振幅
を第１の演算回路２４により演算する。人体振動抽出部
２１は第２のフィルタにより第２の圧電素子１２の出力
信号を濾波し、通過した信号の振幅を第２の演算回路２
５により演算する。

【００４０】図１０はその際の信号発生部１５の出力信
号Ｖａと第１のフィルタ２２の出力信号Ｖｂと第２のフ
ィルタ２３の出力信号Ｖｃの関係を示す特性図で、横軸
が時刻ｔ、縦軸がＶａ、Ｖｂ、Ｖｃである。図１０で時
刻ｔ２まではシート１上に何も無く不在の場合で、Ｖｂ
は振幅がＤ０で、Ｖｃは振幅ゼロである。時刻ｔ２でシ
ート１に人体が着席すると、人体の体重による荷重のた
め第１の圧電素子１１から第２の圧電素子１２に伝播す
る振動特性が変化し、Ｖｂは振幅がＤ２となる。また、
人体の着座動作や手足の動きによる体動の大きさに対応
してＶｃには振幅Ｄ１の出力が現れる。Ｖｂの振幅をＤ
ｂ、Ｖｃの振幅をＤｃとすると、荷重演算部１６ではＤ
ｂを用いて実施例１と同様に図４に基づき人体により印
加された荷重Ｗを演算する。そして、演算されたＷとＤ
ｃに基づき人体判定部１７ではシート１上の人体の在・
不在を判定する。

【００４１】この際の判定手順を図１１と図１２に基づ
いて説明する。図１１はシート１上に鞄のような物が置
かれた場合、図１２はシート１上に人体が着座した場合
を想定している。図１１、図１２において、横軸はいず
れも時刻ｔで、縦軸は上から順にＷ、Ｄｃ、Ｗに基づき
２値化された判定出力Ｊｂ、Ｄｃに基づき２値化された
判定出力Ｊｃ、ＪｂとＪｃに基づき２値化された最終判
定出力Ｊｏである。ＷｏはＪｂを決定するため予め設定
された荷重設定値、ＤｃｏはＪｃを決定するため予め設
定された体動設定値である。尚、物と人の重量はともに
Ｗｏ以上であるとする。ＷｏとＤｃｏは検出対象とする
人体の体重や体動の大きさに基づいて最適化すればよ
い。

【００４２】先ず、図１１において、停車時に時刻ｔ２
でシート１上に物が置かれ、自動車が暫時走行し、再停
車後、時刻ｔ５でシート１上から物が取り去られたとす
る。Ｗは時刻ｔ２でＷｏ以上となり、時刻ｔ５でＷｏ未
満となるので、Ｊｂは時刻ｔ２〜ｔ５でＨｉ、それ以外
はＬｏとなる。ＪｃはＤｃが予め設定した設定時間ｔｏ
内に１回でもＤｃｏ以上であればＨｉとなり、それ以外
はＬｏとなる。従って、図１１のように、物が置かれた
り取り去られた場合はＤｃが一時的にＤｃｏ以上となり
ｔｏ時間ＪｃはＨｉとなるが（図中、時刻ｔ２〜ｔ３、
ｔ４〜ｔ６）、それ以外の状態では、例えば走行中の振
動により物が揺らされてＤcに一時的に小さな出力があ
るがＤｃｏ未満でありＪｃはＬｏとなる。ＪｏはＪｂと
Ｊｃの論理積（ＡＮＤ）をとる。図１１の場合は時刻ｔ
２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５でＨｉとなるが、それ以外ではＬ
ｏとなる。ＪｏがＨｉの場合は人体が在の判定に、Ｌｏ
の場合は人体が不在の判定にそれぞれ対応する。

【００４３】次に、図１２において、停車時に時刻ｔ７
でシート１上に人体が着座し、自動車が暫時走行し、再
停車後、時刻ｔ８でシート１上から人が離座するとす
る。Ｗは時刻ｔ７でＷｏ以上となり、時刻ｔ８でＷｏ未
満となるので、Ｊｂは時刻ｔ７〜ｔ８でＨｉ、それ以外
はＬｏとなる。人には手足の動きのような体動や走行振
動による体の揺れによる体動があるため、Ｄｃは着座時
や離座時、それ以外の間でもｔｏ内に１回以上Ｄｃｏ以
上となり、Ｊｃはｔ７〜ｔ９でＨｉとなり、それ以外は
Ｌｏとなる。従って、Ｊｏは時刻ｔ７〜ｔ８でＨｉとな
り、それ以外ではＬｏとなる。尚、ｔｏは予め実験等に
より最適化して求めればよい。

【００４４】図１３は上記の判定手順のフローチャート
である。先ず、ステッブＳＴ１では荷重演算部１６が第
１の演算回路２４で演算された振幅Ｄｂから図４の関係
に基づきＷを演算する。ステップＳＴ２では人体判定部
１７がＷとＷｏを比較し、ＷがＷｏ以下ならばステップ
ＳＴ３でＪｂをＬｏとし、ステップＳＴ４でＪｏをＬｏ
として不在の判定とする。人体判定部１７はステップＳ
Ｔ２でＷがＷｏより大ならば、ステップＳＴ５でＪｂを
ＨｉとしてステップＳＴ６に進み、ここで第２の演算回
路２５で演算された振幅ＤｃとＤｃｏとを比較し、Ｄｃ
がＤｃｏ以下ならばステップＳＴ７でＪｃをＬｏとして
ステップＳＴ４に進み、ＪｏをＬｏとして不在の判定と
する。ステップＳＴ６でＤｃがＤｃｏより大ならば、ス
テップＳＴ８でＪｃをＨｉとし、ステップＳＴ９でＪｏ
をＨｉとして在の判定とする。

【００４５】次に、ステップＳＴ９で一旦、在判定がな
されると、人体判定部１７ではステップＳＴ１０でタイ
マをリセットし、計時を開始する。ステップＳＴ１１で
は荷重演算部１６がＤｂから図４の関係に基づきＷを演
算する。そしてステップＳＴ１２で人体判定部１７がＷ
とＷｏを比較し、ＷがＷｏ以下ならばステップＳＴ１３
でＪｂをＬｏとし、ステップＳＴ１４でタイマをオフ
し、ステップＳＴ４でＪｏをＬｏとして不在の判定と
し、ステップＳＴ１に戻る。

【００４６】ステップＳＴ１２でＷがＷｏより大なら
ば、ステップＳＴ１５でＪｂをＨｉとしてステップＳＴ
１６に進み、ここでＤｃとＤｃｏとを比較し、ＤｃがＤ
ｃｏより大ならばステップＳＴ１７でＪｃをＨｉとしス
テップＳＴ９でＪｏをＨｉとして在の判定を継続し、ス
テップＳＴ１０へ戻る。

【００４７】ステップＳＴ１６でＤｃがＤｃｏ以下なら
ばステップＳＴ１８でＪｃをＬｏとしてステップＳＴ１
９に進み、ステップＳＴ１９でタイマにより計時されて
いる時間ｔがｔｏより大ならばステップＳＴ１４に進み
タイマをオフし、ステップＳＴ４でＪｏをＬｏとして不
在の判定とし、ステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ１
９でｔがｔｏ以下ならばステップＳＴ１１に戻る。

【００４８】上記作用により、振動発生部の振動により
伝播する振動の振動特性に基づき荷重を演算するととも
に、支持体上の人体による振動成分を抽出し、荷重と人
体による振動成分とに基づき支持体上の人体の有無を判
定するので、人体と物とを区別して人体の在・不在を判
定することができ判定精度が向上する。

【００４９】（実施例５）実施例５の発明を図１４から
図１９を参照して説明する。図１４は実施例５の荷重検
出装置の構成図である。実施例５が上記実施例４と相違
する点は、人体振動抽出部２１が人体の共振周波数帯の
振動を抽出する第３のフィルタ２６と、車体振動を検出
するための第４のフィルタ２７と、第４のフィルタ２７
で通過した信号の振幅を演算する第３の演算回路２８と
を有し、人体検出部１７が荷重演算部１６と第２の演算
回路２５と第３の演算回路２８の出力信号に基づきシー
ト１上の人体の在・不在を判定する人体判定部１７とを
備えた点にある。

【００５０】図１５は第１のフィルタ２２、第３のフィ
ルタ２６、第４のフィルタ２７の濾波特性を示す特性図
である。図１５で横軸は周波数ｆ、縦軸は濾波量Ｐであ
る。図１５に示すように、第３のフィルタ２６は中心周
波数ｆ３のバンドパスフィルタ特性を有し、第４のフィ
ルタ２７は中心周波数ｆ４のバンドパスフィルタ特性を
有する。第１のフィルタ２２は実施例４と同様に中心周
波数ｆ２のバンドパスフィルタ特性を有する。ｆ３は人
体の共振周波数帯に設けられ、例えば４〜６Ｈｚに設定
される。ｆ４は車体振動の周波数帯に設けられ、例えば
１２Ｈｚ前後に設定される。ｆ２は実施例４と同様の周
波数帯に設定される。尚、実施例４と同一符号のものは
同一構造を有し、説明は省略する。

【００５１】上記構成による動作、作用について説明す
る。実施例１と同様に、信号発生部１３により第１の圧
電素子１１に周波数ｆ２の電圧信号が印加されると、第
１の圧電素子１１は周波数ｆ２で振動する。第２の圧電
素子１２では第１の圧電素子１１から伝播する振動を検
出する。振動特性演算部２０では第１のフィルタ２２に
より第２の圧電素子１２の出力信号を濾波し、通過した
信号の振幅Ｄｂを第１の演算回路２４により演算する。
人体振動抽出部２１では第３のフィルタ２６により第２
の圧電素子１２の出力信号を濾波し、通過した信号の振
幅Ｄｄを第２の演算回路２５により演算する。また、第
４のフィルタ２７により第２の圧電素子１２の出力信号
を濾波し、通過した信号の振幅Ｄｅを第３の演算回路２
８により演算する。

【００５２】図１６は第２の圧電素子１２と第３のフィ
ルタ２６と第４のフィルタ２７それぞれの出力信号Ｖ
ｉ、Ｖｆ３、Ｖｆ４を示す特性図で、縦軸は各出力レベ
ル、横軸は時間ｔである。尚、説明を簡単にするため
に、ここではＶｉから第１の圧電素子１１による周波数
ｆ２の信号成分を差し引いて表示してある。図１６よ
り、Ｖｉには人体と車体振動との合成された信号が入っ
ているが、第３のフィルタ２６により人体の共振成分が
濾波されＶｆ３となり、第４のフィルタ２７により車体
振動の信号成分が濾波されてＶｆ４となる。

【００５３】荷重演算部１６では第１の演算回路２４に
より演算された振幅Ｄｂと図４の関係に基づき荷重Ｗを
演算する。人体判定部１７では、Ｗ、Ｄｄ、Ｄｅに基づ
きシート１上の人体の在・不在を判定する。以下にその
判定手順を示す。先ず、第４の実施例と同様に、ＷとＷ
ｏを比較し、ＷがＷｏより大ならば判定出力ＪｂをＨｉ
とし、ＷがＷｏ以下ならばＪｂをＬｏとする。次に、Ｄ
ｄとＤｅの比を演算し、その演算値と予め設定した設定
値とを比較して判定出力Ｊｄを求める。図１７はＤｄ、
ＤｅとＪｄの判定値（Ｈｉ、Ｌｏ）を示す特性図であ
る。図１７で縦軸がＤｄ、横軸がＤｅ、上記の設定値に
対応する直線がＬ１である。そしてＬ１上またはＬ１よ
り上の領域ではＪｄがＨｉ、Ｌ１より下の領域ではＪｄ
がＬｏであるとする。これは、人体がシート１上に存在
すればＤｄがＤｅより大となり、シート１上が不在で何
も無かったり、荷物が置いてあったりすればＤｅがＤｄ
より大となることに基づいている。Ｌｉはシート１や車
体の振動特性により最適化すればよい。

【００５４】次に、人体判定部１７ではＪｂとＪｄの論
理積を演算して最終判定出力Ｊｏを演算する。この様子
を図１８と図１９に基づき説明する。図１８はシート１
上に鞄のような物が置かれた場合、図１９はシート１上
に人体が着座した場合を想定している。図１８、図１９
において、横軸はいずれも時刻ｔで、縦軸は上から順に
Ｊｂ、Ｊｄ、Ｊｏである。

【００５５】図１８において、時刻ｔ１０でシート１上
に物が置かれるとＪｂはＬｏからＨｉとなり、時刻ｔ１
１でシート１上から物が取り去られるとＪｂはＬｏとな
る。ＪｄはＤｅがＤｄより大となるので常にＬｏとなる
が、物を置いたり取り去ったりする際の動作が緩慢であ
れば、Ｖｉ中にＶｆ３の成分が生じるため、図１８のよ
うに時刻ｔ１０、ｔ１１でＪｄが短時間Ｈｉとなる場合
がある。この場合、最終判定出力ＪｏはＪｄと同様に図
１８のようになる。シート１上に何もない場合はＪｂが
常にＬｏとなるので、Ｊｏも常にＬｏとなる。

【００５６】次に図１９において、時刻ｔ１２でシート
１上に人が着座するとＪｂはＬｏからＨｉとなり、時刻
ｔ１３でシート１上から人が離座するとＪｂはＬｏとな
る。Ｊｄは人がシート１上に存在すればＤｄがＤｅより
大となるのでＨｉとなる。そして、最終判定出力Ｊｏは
Ｊｂ、Ｊｄと同様に図１８のようになる。

【００５７】上記作用により、人体の振動成分として人
体の共振周波数帯の振動を抽出して支持体上の人体の有
無を判定するので、人体と物とを区別して人体の有無を
判定することができるとともに、人体と物とを区別する
判別精度が向上する。

【００５８】（実施例６）実施例６の発明を図２０から
図２４を参照して説明する。図２０は実施例６の荷重検
出装置の構成図である。実施例６が上記実施例４と相違
する点は、人体振動抽出部２１が人体の心拍や呼吸によ
る振動成分を抽出する第５のフィルタ２９と、第５のフ
ィルタ２９の出力を平滑化する平滑化回路３０を有し、
人体検出部１７が荷重演算部１６と第２の演算回路２５
の出力信号に基づきシート１上の人体の在・不在を判定
する人体判定部１７とを備えた点にある。

【００５９】図２１は第１のフィルタ２２、第５のフィ
ルタ２９の濾波特性を示す特性図である。図２１で横軸
は周波数ｆ、縦軸は濾波量Ｐである。図２１に示すよう
に、第５のフィルタ２９は中心周波数ｆ５のバンドパス
フィルタ特性を有する。第１のフィルタ２２は実施例４
と同様に中心周波数ｆ２のバンドパスフィルタ特性を有
する。ｆ５は人体の心拍や呼吸による振動成分の周波数
帯に設けられ、心拍の場合は例えば５Ｈｚ前後に設定さ
れ、呼吸であれば０．１Ｈｚ〜１Ｈｚに設定される。以
下、本実施例では心拍による振動成分を検出する構成と
する。尚、実施例４と同一符号のものは同一構造を有
し、説明は省略する。

【００６０】上記構成による動作、作用について説明す
る。実施例１と同様に、信号発生部１３により第１の圧
電素子１１に周波数ｆ２の電圧信号が印加されると、第
１の圧電素子１１は周波数ｆ２で振動する。第２の圧電
素子１２では第１の圧電素子１１から伝播する振動を検
出する。振動特性演算部２０では第１のフィルタ２２に
より第２の圧電素子１２の出力信号を濾波し、通過した
信号の振幅Ｄｂを第１の演算回路２４により演算する。

【００６１】図２２は人体がシート１上に存在する場合
の第５のフィルタ２９の出力Ｖｆ５を示した特性図であ
る。図２２（ａ）において縦軸がＶｆ５、横軸が時間ｔ
である。図２２（ｂ）は（ａ）のＳ部分を拡大したもの
である。図２２（ａ）のように、シート１に人体が着座
するとＣ１の領域のようにＶｆ１には着座による大きな
出力が現われるが、その後、安静状態でいるとＣ２の領
域のように周期的に低い出力が現われる。この部分Ｓを
拡大すると図２２（ｂ）のようになる。これは人体の心
拍による振動成分であり、一般に心弾動図またはバリス
トカーディオグラムと呼ばれるものに対応している。人
体振動抽出部２１では、このような第５のフィルタ２９
の出力信号を平滑化回路３０により平滑化し、平滑化回
路３０の出力信号の振幅Ｄｆを第２の演算回路２５で演
算する。

【００６２】荷重演算部１６では第１の演算回路２４に
より演算された振幅Ｄｂと図４の関係に基づき荷重Ｗを
演算する。人体判定部１７では、Ｗ、Ｄｆに基づきシー
ト１上の人体の在・不在を判定する。以下にその判定手
順を示す。先ず、第４の実施例と同様に、ＷとＷｏを比
較し、ＷがＷｏより大ならば判定出力ＪｂをＨｉとし、
ＷがＷｏ以下ならばＪｂをＬｏとする。次に、Ｊｆと予
め設定された設定値Ｊｆｏとを比較し、ＪｆがＪｆｏよ
り大の状態が予め設定された設定時間ｔｏ２継続すれば
判定出力ＪｅをＨｉとし、ＪｆがＪｆｏ以下であるか、
またはＪｆがＪｆｏより大の状態がｔｏ２時間継続しな
ければ判定出力ＪｅをＬｏとする。Ｄｆｏやｔｏ２はシ
ート１の振動特性や被験者実験等により最適化すればよ
い。

【００６３】次に、人体判定部１７ではＪｂとＪｅの論
理積を演算して最終判定出力Ｊｏを演算する。この様子
を図２３と図２４に基づき説明する。図２３はシート１
上に鞄のような物が置かれた場合、図２４はシート１上
に人体が着座した場合を想定している。図２３、図２４
において、横軸はいずれも時刻ｔで、縦軸は上から順に
Ｗ、Ｄｆ、Ｊｂ、Ｊｅ、Ｊｏである。

【００６４】図２３において、時刻ｔ１４でシート１上
に物が置かれるとＪｂはＬｏからＨｉとなり、時刻ｔ１
５でシート１上から物が取り去られるとＪｂはＬｏとな
る。物には心拍がないのでＪｅは常にＬｏとなる。最終
判定出力ＪｏはＪｂとＪｅとの論理積なので常にＬｏと
なる。

【００６５】次に図２４において、時刻ｔ１６でシート
１上に人が着座するとＪｂはＬｏからＨｉとなり、時刻
ｔ１８でシート１上から人が離座するとＪｂはＬｏとな
る。人には心拍があるのでＪｅは時刻ｔ１７〜ｔ１８ま
でＨｉとなる。最終判定出力ＪｏはＪｅと同様に図２４
のようになる。

【００６６】上記作用により、人体の振動成分として体
の心拍や呼吸による振動成分を抽出して支持体上の人体
の有無を判定するので、人体と物とを区別して人体の有
無を判定することができるとともに、人体と物とを区別
する判別精度がさらに向上する。

【００６７】（実施例７）実施例７の発明を図２５と図
２６を参照して説明する。図２５は本発明の実施例７の
荷重検出装置の構成図である。実施例７が上記実施例６
と相違する点は、支持体をベッド３１とし、荷重演算手
段１５が人体判定部１７の出力信号を報知する報知部３
２を有し、人体判定部１７が荷重演算部１６と人体振動
抽出部２１との出力信号に基づき人体の有無と人体の異
常の有無を判定するとともに、人体判定部１７が第５の
フィルタ２９の出力信号に基づき心拍数や呼吸数を演算
し、人体の有無の判定結果、人体の異常の有無の判定結
果、心拍数や呼吸数の演算結果を判定報知部３２により
報知する点ある。振動検出手段１０は例えばベッド３１
のマットレス表面やマットレス下、マットレスを支持す
るベッドフレーム、マットレス内部に配設されたり、敷
毛布やシーツ、ベッドパッド等の寝具や枕に配設され
る。尚、実施例６と同一符号のものは同一構造を有し、
説明は省略する。

【００６８】上記構成による動作、作用について説明す
る。人体の有無を判定する手順については実施例６と同
様であるので、ここでの説明は省略する。人体判定部１
７における人体の異常の有無を判定する手順について図
２６を用いて説明する。図２６は図２５のようにベッド
３１上に人体Ｍが存在する場合の特性図であり、横軸は
時刻ｔで、縦軸は上から順にＷ、Ｄｆ、Ｊｂ、Ｊｅ、Ｊ
ｏ、異常判定出力Ｊｑである。

【００６９】図２６において、時刻ｔ１９でベッド３１
に入床すると、ＷはＷｏより大となり、ＪｂはＨｉとな
る。また、ＤｆはＤｆｏより大となり、その状態が時間
ｔ０２継続すると時刻ｔ２０でＪｅがＨｉとなるので、
最終出力ＪｏはＨｉとなり、人体が存在すると判定され
る。その後、人体は安静状態を保っているが、時刻ｔ２
１近辺で人体に異常が生じ、心臓が停止したとする。こ
れによりＤｆはＤｆｏ以下となり、時刻ｔ２１でＪｅは
Ｌｏとなり、ＪｏもＬｏとなる。そして、ＪｂがＨｉで
継続しているにもかかわらず、ＪｅがＨｉからＬｏに変
化し、かつ、その後ＪｅがＬｏのまま予め設定した設定
時間ｔ０３時間継続すると異常判定出力ＪｅをＨｉとし
て異常ありとの判定を行う。すなわち、人体Ｍがベッド
３１上に存在しているにもかかわらず、心拍による振動
成分が検出されないと異常判定を行う。ｔｏ３は異常判
定をどれだけ早く行うかといったの緊急度合い等に応じ
て設定すればよい。

【００７０】また、ベッド３１上に人体が存在すること
が判定された場合は、人体判定部１７で第５のフィルタ
２９の出力信号から心拍数が演算される。第５のフィル
タ２９の出力信号は、例えば図２２（ｂ）のような出力
波形を有しており、このような出力波形のピーク間隔の
検出や自己相関係数の演算、周波数分析等を行って心拍
数が求められる。入床・離床動作や寝返り、手足の動き
等の体動によりＤｆに大きな出力信号が生じた場合に
は、心拍数の演算を一時保留し、その間は例えばその直
前に演算した心拍数を代用する。人体が不在と判定され
た場合は心拍数の演算は行わない。従って、不在時に交
通や人の歩き回りによる外乱振動があっても心拍数の演
算を行わないので誤動作がない。

【００７１】また、人体判定部１７では、演算した心拍
数が予め設定した正常値の範囲を逸脱した場合はベッド
３１上の人体に異常が生じたと判定する。

【００７２】報知部３２では人体判定部１７の在・不在
判定出力や心拍数出力、異常判定出力を報知する。報知
については、ランプ点灯やディスプレイ表示、音声等に
より行う。専用回線や無線、電話線等の通信手段等を用
いて管理センター等で監視する構成としてもよい。

【００７３】上記作用により、人体の振動成分として人
体の心拍や呼吸による振動成分を抽出して支持体上の人
体の有無を判定するので、人体と物とを区別して人体の
有無を判定することができ判定精度が向上する。

【００７４】また、支持体上の人体による荷重と人体の
心拍や呼吸による振動成分とに基づき人体の異常の有無
を判定するので、病院や施設、在宅における在床管理を
効率的に行うことができる。

【００７５】また、人体振動抽出部の出力信号に基づき
無拘束で心拍数を演算するので、被測定者に負担がかか
らず、電極装着等の測定の手間も軽減することができ
る。

【００７６】また、人体が存在すると判定した場合にの
み心拍数を演算するので、不在時に交通や人の歩き回り
による外乱振動があっても心拍数の演算を行わないので
誤動作がない。

【００７７】また、演算した心拍数が予め設定した正常
値の範囲を逸脱した場合は支持体上の人体に異常が生じ
たと判定するので、病院や施設、在宅における在床管理
をさらにきめ細かく効率的に行うことができる。

【００７８】尚、上記構成では心拍による振動成分を検
出して在・不在判定や心拍数の演算、異常の有無の判定
を行ったが、呼吸による振動成分を検出して在・不在の
判定、呼吸数の演算、異常の有無の判定を行う構成とし
たり、心拍と呼吸の双方を同時に検出して在・不在の判
定、心拍数・呼吸数の演算、異常の有無の判定を行う構
成としてもよい。特に呼吸の有無は心拍とともに異常時
に確認すべきバイテルサインであるため、心拍とともに
呼吸を検出して異常の有無を判定したり呼吸数を演算す
る構成とすることが望ましい。また、呼吸を検出して睡
眠中の無呼吸を判定したり、無呼吸状態がある一定時間
継続すれば警報を発生するといった構成としてもよい。

【００７９】また、荷重演算部１６で人体の体重を演算
して報知部３２に表示する構成としてもよく、健康管理
に活用できる。

【００８０】このように本実施例７では、荷重センサと
振動センサといったような複数のセンサを別々に支持体
に配設しなくても、支持体に配設した１つの振動検出手
段１０の出力信号から荷重（体重）、人体の有無、異常
の有無、心拍数・呼吸数等の多数の情報を得ることがで
きるので、効率的でかつセンサの配設も容易であり、被
測定者にも負担がかからず実用性が高い。上記実施例
１〜実施例７では支持体として自動車のシートやベッド
を想定したが、本発明に適用される支持体はこれらに限
定するものではなく、例えば、列車や飛行機等の他の乗
り物のシートや、会議室・劇場等の座席、布団やクッシ
ョン、ソファ、事務用椅子、ベンチ、便座、浴槽、床
材、壁面材等、人体を支持する様々な物体に適用しても
よい。

【００８１】

【発明の効果】以上実施例から明らかなように、請求項
１の発明によれば、振動検出部の出力信号から振動発生
部の振動により伝播する振動の振動特性を演算し、その
演算値に基づき振動検出手段に印加される荷重を演算す
るので、省スペースで設置に手間がかからず、接点がな
いので接触不良や短絡がなく耐久性のよい荷重検出装置
を実現できる。

【００８２】また請求項２の発明のように、振動発生部
と振動検出部とを共に圧電素子とし、双方を積層して振
動検出手段を成形すれば、簡単かつ省スペースな構成で
荷重を検出することができる。

【００８３】また請求項３の発明のように、振動発生部
と振動検出部とを共に圧電素子とし、双方を同一基板に
形成して振動検出手段を成形すれば、さらに簡単かつ省
スペースな構成で荷重を検出することができる。

【００８４】また請求項４の発明のように、振動発生部
と振動検出部とを形成する基板を圧電材とすれば、部品
点数を削減でき、さらに省スペースが図れる。

【００８５】また請求項５の発明のように、振動発生部
と振動検出部とを共に圧電素子とし、双方を同軸ケーブ
ル状に積層して振動検出手段を成形すれば、簡単かつ省
スペースな構成で荷重を検出することができる上、振動
検出手段が同軸ケーブル状なので配設パターンの自由度
が向上する。

【００８６】また請求項６の発明のように、振動検出手
段が検出した振動特性に基づき荷重を演算し、演算した
荷重に基づき支持体上の人体の在・不在を判定すれば、
省スペースで設置に手間がかからず、接触不良や短絡が
なく耐久性のよい荷重検出と人体判定とを実現できる。

【００８７】また請求項７の発明のように、振動発生部
の振動により伝播する振動の振動特性に基づき荷重を演
算するとともに、支持体上の人体による振動成分を抽出
し、荷重と人体による振動成分とに基づき支持体上の人
体の有無を判定すれば、人体と物とを区別して人体の在
・不在を判定することができ判定精度が向上する。

【００８８】また請求項８の発明のように、人体の振動
成分として人体の共振周波数帯の振動を抽出して支持体
上の人体の有無を判定すれば、人体と物とを区別する判
別精度が向上する。

【００８９】また請求項９の発明のように、人体の振動
成分として人体の心拍や呼吸による振動成分を抽出して
支持体上の人体の有無を判定すれば、人体と物とを区別
する判別精度がさらに向上する。

【００９０】また請求項１０の発明のように、支持体上
の人体による荷重と人体の心拍や呼吸による振動成分と
に基づき人体の異常の有無を判定すれば、病院や施設、
在宅における在床管理を効率的に行うことができる。

【００９１】また請求項１１の発明のように、人体振動
抽出部の出力信号に基づき心拍数や呼吸数の少なくとも
１つを演算すれば、被測定者に負担がかからず、電極装
着等の測定の手間も軽減することができる。

【００９２】また請求項１２の発明のように、人体が存
在すると判定した場合にのみ心拍数と呼吸数の少なくと
も１つを演算すれば、不在時に交通や人の歩き回りによ
る外乱振動があっても心拍数や呼吸数の演算を行わない
ので誤動作なく心拍数や呼吸数の演算ができる。

【００９３】さらに請求項３の発明のように、演算した
心拍数と呼吸数の少なくとも１つが予め設定した正常値
の範囲を逸脱した場合は支持体上の人体に異常が生じた
と判定すれば、病院や施設、在宅における在床管理をさ
らにきめ細かく効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の荷重検出装置の構成図

【図２】同装置の振動検出手段の構成図

【図３】同装置の信号発生部の出力信号Ｖａと第２の圧
電素子の出力信号Ｖｂの関係を示す特性図

【図４】同装置の第２の圧電素子の出力信号Ｖａの振幅
Ｄと演算される荷重Ｗとの関係を示す特性図ブロック図

【図５】同装置の荷重演算部で演算される荷重Ｗと在・
不在の判定領域を示した特性図

【図６】本発明の実施例２の荷重検出装置の構成図

【図７】本発明の実施例３の荷重検出装置の構成図

【図８】図８は本発明の実施例４の荷重検出装置の構成
図

【図９】同装置の第１のフィルタと第２のフィルタの濾
波特性を示す特性図

【図１０】同装置の信号発生部の出力信号Ｖａと第１の
フィルタの出力信号Ｖｂと第２のフィルタの出力信号Ｖ
ｃとの関係を示す特性図

【図１１】同装置のシート上に物が置かれた場合の荷重
演算部で演算されるＷ、第２の演算回路の出力信号Ｄ
ｃ、判定出力Ｊｂ、Ｊｃ、最終判定出力Ｊｏとの関係を
示す特性図

【図１２】同装置のシート上に人体が着座した場合の荷
重演算部で演算されるＷ、第２の演算回路の出力信号Ｄ
ｃ、判定出力Ｊｂ、Ｊｃ、最終判定出力Ｊｏとの関係を
示す特性図

【図１３】同装置の人体判定部における判定手順のフロ
ーチャート

【図１４】本発明の実施例５の荷重検出装置の構成図

【図１５】同装置の第１のフィルタ、第３のフィルタ、
第４のフィルタの濾波特性を示す特性図

【図１６】同装置の第２の圧電素子の出力信号Ｖｉと第
３のフィルタの出力信号Ｖｆ３と第４のフィルタの出力
信号Ｖｆ４を示す特性図

【図１７】同装置の第１の演算回路の出力信号Ｄｄと第
３の演算回路の出力信号Ｄｅと判定出力Ｊｄ（Ｈｉ、Ｌ
ｏ）との関係を示す特性図

【図１８】同装置のシート上に物が置かれた場合の判定
出力Ｊｂ、Ｊｄ、最終判定出力Ｊｏとの関係を示す特性
図

【図１９】同装置のシート上に人体が着座した場合の判
定出力Ｊｂ、Ｊｄ、最終判定出力Ｊｏとの関係を示す特
性図

【図２０】本発明の実施例６の荷重検出装置の構成図

【図２１】同装置の第１のフィルタと第５のフィルタの
濾波特性を示す特性図

【図２２】（ａ）同装置のシート上に人体が存在する場
合の第５のフィルタの出力Ｖｆ５を示した特性図（ｂ）（ａ）のＳ部分の拡大図

【図２３】同装置のシート上に物が置かれた場合の荷重
演算部で演算される荷重Ｗ、第２の演算回路の出力信号
Ｄｆ、判定出力Ｊｂ、Ｊｅ、最終判定出力Ｊｏとの関係
を示す特性図

【図２４】同装置のシート上に人体が着座した場合の荷
重演算部で演算される荷重Ｗ、第２の演算回路の出力信
号Ｄｆ、判定出力Ｊｂ、Ｊｅ、最終判定出力Ｊｏとの関
係を示す特性図

【図２５】本発明の実施例７の荷重検出装置の構成図

【図２６】同装置のベッド上に人体が着座した場合の荷
重演算部で演算される荷重Ｗ、第２の演算回路の出力信
号Ｄｆ、判定出力Ｊｂ、Ｊｅ、最終判定出力Ｊｏ、異常
判定出力Ｊｑとの関係を示す特性図

【図２７】従来の荷重検出装置（引例１）の構成図

【図２８】従来の荷重検出装置（引例２）の構成図

【符号の説明】

１シート（支持体）１０振動検出手段１１第１の圧電素子（振動発生部）１２第２の圧電素子（振動検出部）１４振動特性演算手段１５荷重演算手段１６荷重演算部１７人体判定部１８基板２０振動特性演算部２１人体振動抽出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ６０Ｎ 2/44 Ｂ６０Ｎ 2/44 (72)発明者長井彪大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者伊藤雅彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者藤井優子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2F051 AA17 AB08 AC01 AC07 BA08 2G064 AB23 BA02 BA08 BA26 BD18 CC02 CC41 CC54 CC62 DD23 DD29 DD32 3B087 DE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動発生部と前記振動発生部に隣接して配
設された振動検出部とを備え人体を支持する支持体に配
設された振動検出手段と、前記振動検出部の出力信号か
ら前記振動発生部の振動により伝播する振動の振動特性
を演算する振動特性演算手段と、前記振動特性演算手段
の出力信号に基づき前記振動検出手段に印加される荷重
を演算する荷重演算手段とを備えた荷重検出装置。
【請求項２】振動発生部と振動検出部とは共に圧電素子
からなり、双方を積層して振動検出手段を成形した請求
項１記載の荷重検出装置。
【請求項３】振動発生部と振動検出部とは共に圧電素子
からなり、双方を同一基板に形成して振動検出手段を成
形した請求項１記載の荷重検出装置。
【請求項４】振動発生部と振動検出部とを形成する基板
は圧電材からなる請求項３記載の荷重検出装置。
【請求項５】振動発生部と振動検出部とは共に圧電素子
からなり、双方を同軸ケーブル状に積層して振動検出手
段を成形した請求項１記載の荷重検出装置。
【請求項６】荷重演算手段は、振動特性演算手段の出力
信号に基づき前記振動検出手段に印加される荷重を演算
する荷重演算部と、前記荷重演算部の出力信号に基づき
支持体上の人体の在・不在を判定する人体判定部とを備
えた請求項１乃至５のいずれか１項記載の荷重検出装
置。
【請求項７】振動特性演算手段は、振動検出部の出力信
号から振動発生部の振動により伝播する振動の振動特性
を演算する振動特性演算部と、前記振動検出部の出力信
号から支持体上の人体による振動成分を抽出する人体振
動抽出部とを備え、荷重演算手段は、振動特性演算部の
出力信号に基づき振動検出手段に印加される荷重を演算
する荷重演算部と、前記人体振動抽出部と前記荷重演算
部との出力信号に基づき支持体上の人体の在・不在を判
定する人体判定部とを備えた請求項１乃至５のいずれか
１項記載の荷重検出装置。
【請求項８】人体振動抽出部は人体の共振周波数帯の振
動を抽出する請求項７記載の荷重検出装置。
【請求項９】人体振動抽出部は人体の心拍や呼吸による
振動成分を抽出する請求項７記載の荷重検出装置。
【請求項１０】人体判定部は、荷重演算部からの出力信
号が予め設定された荷重設定値より大きい状態が継続し
ている時に、人体振動抽出部からの出力信号が予め設定
された人体振動設定値より大きい状態から前記人体振動
設定値以下の状態に変化した場合には、支持体上の人体
に異常が生じたと判定する請求項７乃至９のいずれか１
項記載の荷重検出装置。
【請求項１１】人体判定部は人体振動抽出部の出力信号
に基づき心拍数と呼吸数の少なくとも１つを演算する請
求項９記載の荷重検出装置。
【請求項１２】人体判定部は人体振動抽出部と荷重演算
部との出力信号に基づき支持体上に人体が存在すると判
定した場合にのみ心拍数と呼吸数の少なくとも１つを演
算する請求項１１記載の荷重検出装置。
【請求項１３】人体判定部は演算した心拍数と呼吸数の
少なくとも１つがそれぞれについて予め設定した正常値
の範囲を逸脱した場合は支持体上の人体に異常が生じた
と判定する請求項１１または１２記載の荷重検出装置。