JP2001070256A

JP2001070256A - 生体モニタ装置

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Publication number: JP2001070256A
Application number: JP21458799A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Yoshimi; 知久吉見; Kenichi Yanai; 謙一柳井; Tatsuya Harada; 達也原田; Tomomasa Sato; 知正佐藤; Masahiko Ito; 正彦伊藤; Taketoshi Mori; 武俊森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP3932726B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体に負担をかけずに、就寝者の体調が監視
できる生体モニタシステムＡの提供。【解決手段】生体モニタシステムＡは、感圧素子１１
が出力する複数の荷重信号に基づいて、呼吸信号、寝
姿、および体重を演算装置３のＥＣＵ３４が算出し、こ
の呼吸信号、寝姿、および体重値をデータ信号に変換し
て搬送波をデータ信号で変調して変調波を送信部３５が
送信し、モニタ装置４の受信部４３が変調波からデータ
信号を復調し、データ信号から呼吸信号、寝姿、体重値
をＥＣＵ４４が求め、呼吸信号から呼吸数を算出し、呼
吸数、寝姿、および体重を表示器４２が表示し、呼吸信
号に基づいてスピーカ駆動回路がスピーカ４１を駆動す
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、就寝者の体調を監
視する生体モニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、乳幼児無呼吸症候群（ＳＩＤＳ）
による乳幼児の突然死が社会問題化している。従来よ
り、下記に示す、生体の呼吸監視に関する技術が知られ
ている。生体の鼻孔に温度センサをテープ等で固定し、吐息と
呼息の温度差から呼吸を検出する。生体の胸部に、収縮するベルトを装着し、呼吸に伴う
ベルトの収縮を、歪みゲージ等で検出する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では、下記の様な不具合が生じる。温度センサ等のセ
ンサリード線が計測器まで繋がれている。このため、就
寝者が様々な寝返りを打つと、センサリード線が首等に
巻き付き、窒息等を招く虞れがある。また、乳幼児の場
合、鼻や胸部に異物（センサ）を装着することを嫌が
り、外してしまう乳幼児もいる。

【０００４】本発明の目的は、生体に負担をかけずに、
就寝者の体調が監視できる生体モニタ装置の提供にあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１について〕寝
具の下、内部、または表面に所定の分布で設置された複
数の荷重センサは、印加荷重に対応した荷重信号を出力
する。呼吸信号生成手段は、生体の呼吸状態に対応した
呼吸信号を生成する。呼吸状態把握手段は、呼吸信号に
基づいて、生体の呼吸状態を検出する。報知手段は、把
握した生体の呼吸状態を報知する。

【０００６】つまり、生体モニタ装置は、寝具に設置し
た複数の荷重センサが出力する複数の荷重信号に基づい
て呼吸信号生成手段が呼吸信号を生成し、この呼吸信号
に基づいて呼吸状態把握手段が生体の呼吸状態を検出す
る構成である。

【０００７】このため、生体に直接センサを着けないの
で、手間がかからないとともに、確実に生体の体調をモ
ニタすることができる（センサの脱落に起因するモニタ
中断が起きないため）。また、センサリード線が生体に
巻き付く虞れが全く無いので、生体がどんな寝返りを打
っても安全である。

【０００８】〔請求項２について〕呼吸信号生成手段
は、所定の周波数域において、最も強い信号（即ち、呼
吸に伴う荷重変化が最も大きい）を持つ荷重信号を出力
する荷重センサを基準センサとして選定し、この基準セ
ンサの荷重信号に基づいて呼吸信号を生成する。これに
より、生体モニタ装置は、高感度で高精度の呼吸信号が
得られる。

【０００９】〔請求項３について〕呼吸信号生成手段
は、基準センサが出力する荷重信号と略同位相の荷重信
号を出力する同位相荷重センサ或いは略逆位相の荷重セ
ンサを出力する逆位相荷重センサの少なくとも一方を選
定し、基準センサの荷重信号と、同位相荷重センサの荷
重信号或いは逆位相荷重センサの荷重信号の反転信号の
少なくとも一方とを重畳して呼吸信号を生成する。これ
により、高感度で高精度の呼吸信号が得られる。

【００１０】〔請求項４について〕呼吸信号生成手段
は、各荷重信号を周波数解析して所定の周波数域のパワ
ースペクトルが最も大きい荷重信号を、最も強い強度を
持つ荷重信号と判断する。これにより、生体の呼吸動作
を最も感度良く検出している荷重センサを見つけること
ができる。

【００１１】〔請求項５について〕呼吸数算出手段は、
呼吸信号に基づいて生体の呼吸数を算出する。音響信号
発生手段は、呼吸信号の波形パターンに対応して、周波
数または信号強度が変化する音響信号を発生させる。

【００１２】報知手段は、生体の呼吸数を表示器に表示
するとともに、音響信号でスピーカを駆動して生体の呼
吸状態を報知する。つまり、報知手段が報知する、生体
の呼吸状態を監視者（乳幼児の場合には母親やベビーシ
ッター等の育児者）がチェックすれば、生体の体調を詳
細に把握することができる。

【００１３】〔請求項６、７について〕（請求項６）姿勢特徴量抽出手段は、各荷重センサが出
力する荷重信号から姿勢特徴量を抽出する。寝姿算出手
段は、抽出された姿勢特徴量から生体の寝姿を算出す
る。報知手段は、生体の呼吸状態とともに、寝姿を報知
する。

【００１４】（請求項７）寝姿算出手段は、各荷重セン
サが出力する荷重信号に基づいて、所定以上の荷重を検
出している荷重センサを特定し、特定された荷重センサ
の中で、隣接する荷重センサの集まりを荷重塊として算
出し、荷重の塊数から生体の寝姿を算出する。報知手段
は、生体の呼吸状態とともに寝姿を報知する。

【００１５】（請求項６、７）報知手段が報知する、生
体の呼吸状態や寝姿を監視者（乳幼児の場合には母親や
ベビーシッター等の育児者）がチェックすれば、生体の
体調を詳細に把握することができる。また、手間がかか
らず（生体に直接センサを着けないため）、モニタの中
断も起きない（センサの脱落が起きないため）。さら
に、センサリード線が生体に巻き付く虞れが全く無いの
で、生体がどんな寝返りを打っても安全である。

【００１６】〔請求項８、９について〕（請求項８）体重算出手段は、各荷重センサが出力する
荷重信号に基づいて各荷重値を求め、これら全ての荷重
値を積算し、この積算値に所定の係数を掛けて生体の体
重を算出する。報知手段は、生体の呼吸状態とともに、
寝姿や体重を報知する。

【００１７】（請求項９）体動量計測手段は、各荷重セ
ンサが出力する荷重信号に基づいて生体の体動量を計測
する。安静状態判別手段は、計測した体動量が予め設定
した体動判定量より小さい状態になると生体が安静状態
にあると判別する。体重算出手段は、安静状態にあると
判別されると全ての荷重値を積算し、この積算値に所定
の係数を掛けて生体の体重を算出する。報知手段は、生
体の呼吸状態とともに、寝姿や体重を報知する。

【００１８】（請求項８、９）つまり、報知手段で報知
される、乳幼児等の就寝者の呼吸状態や寝姿を監視者
（乳幼児の場合には母親やベビーシッター等の育児者）
がチェックすれば、就寝者の現在の体調を詳細に把握す
ることができる。また、生体が乳幼児の場合に、乳幼児
の体重を計測することは、産後間もない時期の乳幼児の
成長を把握する上で重要であるが、計測時間に、乳幼児
をベッドから体重計に移動させることは乳幼児に睡眠障
害等のストレスを与える虞れがある。

【００１９】しかし、請求項８、９の構成を有する生体
モニタ装置では、体重計に移動させることなく、乳幼児
の体重を連続的に計測することができ、乳幼児にストレ
スを与えない。また、手間がかからず（乳幼児等の生体
に直接センサを着けないため）、モニタの中断も起きな
い（センサの脱落が起きないため）。さらに、センサリ
ード線が乳幼児等の生体に巻き付く虞れが全く無いの
で、乳幼児等の生体がどんな寝返りを打っても安全であ
る。

【００２０】〔請求項１０について〕寝具側に設けた送
信手段は、生成や算出した呼吸信号、寝姿、体重値をデ
ータ信号に変換するとともに、電波、光、超音波等の搬
送波にデータ信号を重畳した変調波を送信する。報知手
段側に設けた受信手段は、変調波からデータ信号を復調
する。

【００２１】乳幼児等の就寝者が寝ている場所から離れ
た所に報知手段を置くことができるので、監視者（乳幼
児の場合には母親やベビーシッター等の育児者）が他の
家事を行いながら就寝者の体調をモニタすることができ
便利である。また、報知手段が就寝者から離れているの
で、報知内容が就寝者に影響を与えない。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の生体モニタ装置を乳幼児
に適用した第１実施例（請求項１、２、３、４、５、
６、８、１０に対応）を、図１〜図６に基づいて説明す
る。図１に示す様に、生体モニタシステムＡは、センサ
シート１を配置した乳幼児用ベッド２と、乳幼児用ベッ
ド２側に設置される演算装置３と、スピーカ４１および
表示器４２を有するモニタ装置４とにより構成される。

【００２３】センサシート１は、素子に加わる荷重に比
例して素子の電気抵抗値が低下する感圧素子１１（イン
ターリンク社製のＦＳＲセンサ）を等間隔に２１０個、
配置したものであり、後述するベッド台２２上に敷かれ
た敷布団２０の下に配置されている。このセンサシート
１は、後述する下スペース２６に設置された演算装置３
に電気接続されている。

【００２４】図２に示す様に、各感圧素子１１の各一端
１１１は共通端子としてアナログマルチプレクサ３１の
電源端子Ｖｄに接続され、他端１１２はアナログマルチ
プレクサ３１の電子接点に接続されている。

【００２５】各感圧素子１１からの荷重信号は、パラレ
ルＩ／Ｏ３２からのスイッチング信号により順次切り替
えられて、アナログマルチプレクサ３１から出力され
る。即ち、アナログマルチプレクサ３１によって、各感
圧素子１１からの荷重信号がパラレル信号からシリアル
のアナログ電圧信号に変換されてＡ／Ｄ変換器３３に送
られる。Ａ／Ｄ変換器３３は、アナログ値をデジタル
値（荷重値）に変換し、ＥＣＵ３４に入力する。尚、本
実施例では、アナログマルチプレクサ３１は、２１０個
の感圧素子１１が出力する荷重信号を約７０Ｈｚで読み
込む。

【００２６】ＥＣＵ３４は、入力されたデジタル値（荷
重値）から、呼吸信号、寝姿、および体重を後述する演
算を行って求める。送信部３５は、求めた呼吸信号、寝
姿、および体重値をデータ信号に変換し、搬送波をデー
タ信号で変調した変調波（４００ＭＨｚ帯、１０ｍＷ）
を送信アンテナ３５１から送信する。

【００２７】モニタ装置４は、バッテリを内蔵し、育児
者が携帯可能な大きさと重さを備える。受信部４３は、
受信アンテナ４３１で変調波を捉え、検波してデータ信
号を復調する。ＥＣＵ４４は、データ信号から呼吸信
号、寝姿、体重値を得る。また、呼吸信号から呼吸数を
算出する。

【００２８】表示器４２は、呼吸数、寝姿、および体重
を表示する。スピーカ駆動回路は、呼吸信号の振幅が大
きくなるほど発振周波数が高くなるＶＣＯ回路と、該Ｖ
ＣＯ回路が出力する信号（低周波信号）を電力増幅して
スピーカ駆動信号を出力するアンプとを備え、スピーカ
駆動信号でスピーカ４１を駆動する。乳幼児用ベッド２
は、左右横板２１、ベッド台２２、複数の縦板２３、お
よび横板２４からなり、ベッド台２２を挟んで、上スペ
ース２５と下スペース２６とに区画されている。

【００２９】次に、生体モニタシステムＡの詳細を図３
〜図６に基づいて説明する。演算装置３に作動用電力が
通電されると、図３のステップＳ１において、パラレル
Ｉ／Ｏ３２やＡ／Ｄ変換器３３の周辺回路、およびＥＣ
Ｕ３４のＲＡＭエリア等の初期設定を行う。ステップＳ
２において、ＥＣＵ３４は２１０個の感圧素子１１が出
力する２１０種類の荷重信号を読み込む。

【００３０】ステップＳ３（ステップＳ３１〜ステップ
Ｓ３３）では、乳幼児の呼吸に伴う横隔膜の上下移動に
起因する荷重分布の変化から呼吸信号を生成する。先ず
ステップＳ３１において、呼吸状態に対応した特定の周
波数領域を通過帯域とするバンドパスフィルタによって
各感圧素子１１の信号をフィルタリング処理した後、信
号強度が最も大きい（即ち、呼吸に伴う荷重変化が最も
大きい）荷重信号を出力している感圧素子１１を１つ選
び、これを呼吸信号算出のための基準センサとする。

【００３１】具体的には、フィルタリング処理後の各感
圧素子１１の信号を周波数解析（以下ＦＦＴ解析と呼
ぶ）し、上記特定の周波数領域のパワースペクトルが最
も大きい感圧素子１１を呼吸算出に用いる基準センサと
するのである。この時、特定の周波数領域は、乳幼児の
正常な呼吸状態（１分当り１５回〜２５回）に対応する
周波数領域に、正常域を外れた呼吸状態も検出可能とす
るために、特定の周波数帯を付加して設定される。例え
ば、正常な呼吸状態に対応する周波数領域は０．２５Ｈ
ｚ〜０．４２Ｈｚ）であるが、上記特定の周波数領域
は、正常域を外れた呼吸状態を検出すべく、０．１５Ｈ
ｚ〜０．５５Ｈｚ（呼吸数９〜３３回／ｍｉｎ）に設定
される。

【００３２】次に、ステップＳ３２において、基準セン
サと各感圧素子１１の荷重信号に関する相互相関関数を
算出して、基準センサが出力する荷重信号と略同位相の
信号を出力する感圧素子１１を選択する。このとき、基
準センサが出力する荷重信号に対し、±４５度以内に位
相差が入る信号を同位相の信号としている。なお、同じ
位相の信号の位相差としては±４５度に限られず、例え
ば±９０度内に位相差が入る信号を同位相の信号として
検出しても良い。

【００３３】次に、ステップＳ３３において、選択した
感圧素子１１が出力する同位相の荷重信号と、基準セン
サが出力する荷重信号とを加算して、呼吸信号を算出す
る（図４参照）。この様にして呼吸信号を算出すること
により、呼吸以外の体動等によるノイズの影響を排除し
て、呼吸状態に正確に対応した呼吸信号を求めることが
できる。上記処理により、９〜３３回／ｍｉｎの範囲に
入る呼吸数に応じた呼吸信号が検出されるが、例えば、
無呼吸状態等、その範囲外の異常な呼吸数であるときに
は、その呼吸数に対応した呼吸信号を求めることができ
ない。しかし、その場合には、基準センサが特定できな
いか、若しくは、同位相の荷重信号を加算しても呼吸信
号のレベルが所定のレベルよりも低下するので、その様
な状態を検出した場合には呼吸状態が異常である旨、判
断する。

【００３４】ここで、就寝者の呼吸に応じて、各感圧素
子１１の出力する荷重信号の位相の関係の一例を図１２
に示す。図１２において、呼吸に応じて変化する荷重信
号を出力する感圧素子１１が斜線及び黒色によって示さ
れている。それら感圧素子１１の中で胸部左側に位置す
る感圧素子１１が基準センサとして選定されている。

【００３５】そして、黒色で表示される感圧素子１１
は、基準センサの荷重信号と略同位相の荷重信号を出力
するものであり、斜線で表示される感圧素子１１は略逆
位相の荷重信号を出力するものである。なお、逆位相の
範囲として、基準センサの荷重信号との位相差が１８０
度±４５度の範囲としている。但し、この逆位相差の範
囲は、１８０度±４５度の位相差に限られず、例えば、
１８０度±９０度の位相差としても良い。

【００３６】図１２から明らかな様に、胸部近傍に位置
する感圧素子１１は、基準センサと略同位相の荷重信号
を出力し、頭部及び胸部近傍の感圧素子１１は、略逆位
相の荷重信号を出力している。従って、呼吸に応じて変
化する荷重信号を単に加算しただけでは、同位相及び逆
位相の信号が混合されるだけであり、図４上側に示す様
な信号波形になってしまう。

【００３７】それに対して、上述した様に、基準センサ
の荷重信号と略同位相の荷重信号を出力する感圧素子１
１を選定し、選定された感圧素子１１の荷重信号と基準
センサの荷重信号とを加算すれば、呼吸状態に正確に対
応した呼吸信号を得ることができる。

【００３８】なお、基準センサの荷重信号と略同位相の
荷重信号を出力する感圧素子１１に代えて、略逆位相の
荷重信号を出力する感圧素子１１を選定し、この略逆位
相の荷重信号の反転信号（位相を１８０度ずらした信
号）を基準センサの荷重信号に加算することにより呼吸
信号を算出しても良い。更に、基準センサの荷重信号
に、略同位相の荷重信号及び略逆位相の荷重信号の反転
信号の両方を加算することにより、呼吸信号を求めても
良い。

【００３９】ステップＳ４（ステップＳ４１およびステ
ップＳ４２）において、乳幼児の体重を算出する。ステ
ップＳ４１では、各感圧素子１１が出力する荷重信号か
ら荷重値を求め、全ての荷重値を積算する。積算された
荷重値に所定の係数ｋ１を掛けて乳幼児の体重を算出す
る。尚、掛け布団や衣類の重量を減算しても良い。

【００４０】ステップＳ５（図５のステップＳ５１１〜
ステップＳ５２４）では、乳幼児の寝姿を算出する。先
ず、ステップＳ５１（ステップＳ５１１、Ｓ５１２）に
おいて、ＥＣＵは２１０種類の電圧信号（荷重信号）か
ら就寝者の姿勢特徴量を算出する。先ず、ステップＳ５
１１で、数式１から閾値Ｐｔｈを算出する。この閾値Ｐ
ｔｈは２１０個の感圧素子１１が出力する荷重信号から
姿勢特徴量を算出するために必要である。なお、係数ｋ
は０．５としているが、特にこの値に限定されない。

【００４１】

【数１】

【００４２】次に、ステップＳ５１２で、この閾値Ｐｔ
ｈと荷重信号とを比較して、乳幼児の寝姿特徴量を算出
する。上記姿勢特徴量から、就寝者の姿勢をステップＳ
５２（ステップＳ５２１〜Ｓ５２４）で算出する。先
ず、ステップＳ５２１で、予め就寝者の姿勢別毎に用意
された特徴モデルをランダムに選択する。

【００４３】次に、ステップＳ５２２において、ステッ
プＳ５１で算出された現在の姿勢特徴量とステップＳ５
２１で抽出された就寝姿勢別の特徴モデルのマッチング
を行い、各姿勢別の相関関係を求める。〈相関関係の算出方法〉ｆを現在の姿勢特徴量データ、
ｇを姿勢別特徴モデルデータ、Ｄをｇの専有範囲として
表すと、姿勢特徴量データと姿勢別特徴モデルデータの
不一致度の測度として下記の数式２を用いることができ
る。

【００４４】

【数２】

【００４５】そして、ｇをｆの中の可能な位置に移動さ
せ、各移動（ｍ、ｎ）毎に上記積分値を求めると下記の
数式３となる。

【００４６】

【数３】

【００４７】ここで、コーシーシュバルツの不等式を用
いると、下記の数式４が得られる。

【００４８】

【数４】

【００４９】デジタル画像の場合、積分は総和で置き換
えられるので、数式４は、下記の数式５に置き換えれ
る。

【００５０】

【数５】

【００５１】そして、数式５の左辺を右辺で割ると、下
記の数式６が得られる。

【００５２】

【数６】

【００５３】数式６の相互関数は、就寝者が寝具上で取
り得る全就寝姿勢（関節の角度も含む）について算出す
る。ステップＳ５２３で、全就寝姿勢の相互関数が算出
されたか否かを判断し、終了したらステップＳ５２４で
全就寝姿勢の相互関数から最も適合度が高い就寝姿勢を
現在の就寝姿勢と認識する。

【００５４】以上、ＥＣＵ３４の処理により求められ
た、呼吸信号、体重値、寝姿は、パリティチェック等、
通信エラー検出のための処理を付加したデータ信号とし
て送信部３５に出力され、搬送波をこのデータ信号で変
調し、該変調波はモニタ装置４にワイヤレス搬送され
る。

【００５５】モニタ装置４は、以下の様に作動する（図
６のフローチャート参照）。モニタ装置４の電源スイッ
チをオンにすると、ＥＣＵ４４内部等の初期設定を行う
（ステップＳ６１）。初期設定が終了し、受信アンテナ
４３１で変調波を捉えると、受信部４３は、変調波を検
波してデータ信号を復調する。ステップＳ６２で、ＥＣ
Ｕ４４は、データ信号が正常か否かをパリティチェック
等により判断する。通信エラーでない場合（ＮＯ）に
は、データ信号から呼吸信号、寝姿、体重値を求め、ス
テップＳ６４に進む。また、通信エラーである場合（Ｙ
ＥＳ）には、表示器４２に通信エラー表示を行う（ステ
ップＳ６３）。

【００５６】ステップＳ６４において、ＶＣＯ回路が呼
吸信号に基づいて発振周波数を変化させ、ＶＣＯ回路が
出力する信号をスピーカ駆動回路のアンプが電力増幅
し、スピーカ駆動信号がスピーカ４１を駆動する。な
お、スピーカ４１から出る発振音の音程の変化から、育
児者は乳幼児の呼吸状態を認識できる。

【００５７】ステップＳ６５において、ＥＣＵ４４は１
分間あたりの呼吸回数を表示器４２に表示する。なお、
呼吸回数は、呼吸信号を差分処理して変極点を見つける
ことにより求まる。ステップＳ６６、Ｓ６７で、ＥＣＵ
４４は、体重値と寝姿とを表示器４２に表示する。

【００５８】本実施例の生体モニタシステムＡは、以下
の利点を有する。〔あ〕育児者は、スピーカ４１から出る音の音程変化に
注意するとともに、表示器４２の表示（呼吸数、体重、
寝姿）を時々見れば、離れた所で家事を行っていても乳
幼児の体調を常時モニタすることができる。このため、
乳幼児の呼吸異常（呼吸数や音程から察知可能）、不自
然な寝姿（寝姿から察知可能）、またはベッドからの離
脱（体重変化から察知可能）等の異常状態を早期に発見
でき、危険防止や応急処理を迅速に行うことができる。
また、育児者の育児負担を軽減することができる。

【００５９】〔い〕敷布団２０の下に配置したセンサシ
ート１が出力する荷重信号を使用して乳幼児の呼吸数、
体重、および寝姿を算出する構成であるので、装着作業
が不要であるとともに、乳幼児の機嫌を損ねない。ま
た、センサコードが巻き付かないので安全である。

【００６０】〔う〕ステップＳ３（ステップＳ３１〜ス
テップＳ３３）で、基準センサと、同位相の感圧素子１
１とを選び、上記同位相の感圧素子１１が出力する荷重
信号と、基準センサが出力する荷重信号とを加算して呼
吸信号を求めている。このため、乳幼児の呼吸パターン
に近似した高精度の呼吸信号を生成することができる
（図４の両グラフを比較）。よって、呼吸数を正確に表
示できるとともに、乳幼児の呼吸状態をスピーカ４１か
ら出る音の音程変化で精度良く模倣することができる。

【００６１】〔え〕計測時間になった場合に、表示され
る体重の変化を記録する様にすれば、産後間もない時期
の乳幼児の成長過程を把握することができる。この際、
乳幼児をベッドから体重計に移動させる必要がないので
乳幼児に睡眠障害等のストレスを与える虞れがない。

【００６２】つぎに、本発明の第２実施例（請求項１、
２、３、４、５、７、９、１０に対応）を、図７〜図９
（図１、２、４、６も参照）に基づいて説明する。本実
施例の生体モニタシステムは下記の点が生体モニタシス
テムＡと異なる。

【００６３】乳幼児の体重計測を正確に行うため、乳幼
児の体動量が少ない安静時（睡眠中が多い）に体重計測
を行っている。図７のステップＳ４（図８のステップＳ
４０１、Ｓ４０２、Ｓ４１、Ｓ４２）において、乳幼児
の体重を算出する。ステップＳ４０１で、体動指数ｍの
算出を実施する。具体的には、単位時間当たりの圧力変
化（各感圧素子１１が出力する荷重信号の変化の絶対値
の合計値）を、全体の印加荷重値で除算したものを体動
指数ｍとする。

【００６４】ステップＳ４０２で、体動指数ｍと予め設
定された体動判定定数Ｋｍと比較し、ｍ＜Ｋｍ状態にな
ると（Ｙｅｓ）ステップＳ４１へ進み、生体モニタシス
テムＡと同様に、荷重値の積算（ステップＳ４１）を行
い、体重を算出（ステップＳ４２）する。なお、本実施
例では、体動判定定数Ｋｍ＝０．０５としている。

【００６５】図７のステップＳ５（図９のステップＳ５
１１〜Ｓ５１２、Ｓ５３１〜Ｓ５３５）において、乳幼
児の寝姿を算出する。生体モニタシステムＡと同様に、
ステップＳ５１（ステップＳ５１１、Ｓ５１２）で読み
込まれた複数の荷重信号を数１（数式１）で算出した閾
値を用いて特徴量を算出する。

【００６６】この特徴量は、“０”或いは“１”に二値
化されており、“１”と判定された感圧素子１１に近接
した八カ所の感圧素子１１の二値化結果から、“１”と
判定された感圧素子１１を一つの塊として判定し、この
塊に近接した感圧素子１１が全て“０”と判定された場
合に一つの塊として確定する。

【００６７】これを全部の感圧素子１１に対して行い荷
重塊を算出する（ステップＳ５３１）。この荷重塊の算
出結果から塊数ｎを算出する（ステップＳ５３２）。ス
テップＳ５３３で、塊数ｎを寝姿判定定数Ｋｎと比較
し、ｎ＞Ｋｎであれば図１１に示すうつぶせ状態（ステ
ップＳ５３５）であると判別し、ｎ＜Ｋｎであれば、う
つぶせ寝以外の、例えば、図１０に示す仰向け状態であ
ると判別（ステップＳ５３４）する。

【００６８】つまり、乳幼児が仰向け等、うつぶせ以外
の姿勢で寝ている場合、胴体および頭部に圧力分布が集
中する。この結果、図１０に示す様に、荷重塊は、略２
個となる。これに対して、うつぶせ寝の場合には、足、
膝、腕等にも荷重がかかり、圧力分布が分散する。この
ため、うつぶせ寝の場合に、荷重塊の数を算出すると仰
向け寝等の場合よりも、その数が増加する。

【００６９】本実施例の生体モニターシステムは、
〔あ〕、〔い〕、〔う〕、〔え〕に準じた効果以外に加
えて以下の効果を奏する。〔お〕乳幼児の体動量が少ない安静時に体重計測を行う
構成であるので、乳幼児の体重計測を正確に行うことが
できる。また、乳幼児の寝姿を二種類（うつぶせ寝かど
うか）の寝姿で報知する構成であるので分かりやすく使
い勝手が良い。

【００７０】本発明は、上記実施例以外に、次の実施態
様を含む。ａ．モニタ装置４と演算装置３とが接続線で繋がってい
ても良い（請求項１〜請求項６に対応）。この場合は、
表示器をテレビ画面としても良い。ｂ．報知手段による呼吸状態の報知は、その他、育児
者の腕等に装着したバイブレータを振動させる方法、
複数のＬＥＤを並べた発光素子の点灯数を変化させる方
法、液晶やＣＲＴ等に呼吸曲線で表示する方法等でも
良い（請求項１に対応）。

【００７１】ｃ．呼吸回数が正常域を外れた場合（無呼
吸状態等）には、モニタ装置４から警報音が出る様にし
ても良い。ｄ．荷重センサは、感圧式以外に、静電容量式や歪みゲ
ージ式等を使用しても良い。

【００７２】ｅ．平均的な呼吸回数は、乳幼児の成長と
ともに変化するので、検出した体重等から、乳幼児の年
齢を推定し、この推定年齢に応じて、特定の周波数領域
を変更しても良い。具体的には、推定年齢が低いときに
は、特定の周波数領域を高い周波数方向にシフトし、逆
に推定年齢が高いときには、低い周波数方向にシフトし
ても良い。

【００７３】例えば、１歳未満の乳児であれば、上記所
定の周波数領域を０．３７〜１．２５Ｈｚ（２２回〜７
５回）程度に設定し、１歳〜２歳児であれば、０．２８
〜０．６６Ｈｚ（１７回〜４０回）程度に設定し、以下
年齢が上がるにつれて、徐々に低周波数領域にシフトす
る様に設定することができる。

【００７４】ｆ．第１、第２実施例では、本発明による
生体モニタシステムを乳幼児に適用した例を示したが、
適用対象者としては、乳幼児に限らず、障害者、子供、
成人、老人、病人等に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る生体モニタシステム
の概略図である。

【図２】その生体モニタシステムのブロック図である。

【図３】その生体モニタシステムの演算装置の作動を示
すフローチャートである。

【図４】呼吸信号の波形を示すグラフである。

【図５】寝姿算出に係るフローチャートである。

【図６】その生体モニタシステムの報知装置の作動を示
すフローチャートである。

【図７】本発明の第２実施例に係る生体モニタシステム
の演算装置の作動を示すフローチャートである。

【図８】体重算出に係るフローチャートである。

【図９】寝姿算出に係るフローチャートである。

【図１０】仰向け状態を示す説明図である。

【図１１】うつぶせ状態を示す説明図である。

【図１２】就寝者の呼吸に応じて各感圧素子が出力する
荷重信号の位相の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ生体モニタシステム（生体モニタ装置）１１感圧素子（荷重センサ）２０敷布団（寝具）３５送信部（送信手段）４１スピーカ４２表示器４３受信部（受信手段）

フロントページの続き (72)発明者佐藤知正千葉県我孫子市つくし野２− 16− ７ (72)発明者伊藤正彦愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者森武俊川崎市宮前区鷺沼１−７−１−305 Ｆターム(参考） 4C038 SS09 ST00 SX01 VB33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】寝具の下、内部、または表面に所定の分
布で設置され、印加荷重に対応した荷重信号を出力する
複数の荷重センサと、これら複数の荷重信号に基づいて、生体の呼吸状態に対
応した呼吸信号を生成する呼吸信号生成手段と、前記呼吸信号に基づいて、生体の呼吸状態を検出する呼
吸状態把握手段と、把握した生体の呼吸状態を報知する報知手段とを備える
生体モニタ装置。
【請求項２】前記呼吸信号生成手段は、所定の周波数域において、最も強い信号強度を持つ荷重
信号を出力する荷重センサを基準センサとして選定し、前記基準センサの荷重信号に基づいて前記呼吸信号を生
成することを特徴とする請求項１記載の生体モニタ装
置。
【請求項３】前記呼吸信号生成手段は、前記基準センサが出力する荷重信号と略同位相の荷重信
号を出力する同位相荷重センサ或いは略逆位相の荷重セ
ンサを出力する逆位相荷重センサの少なくとも一方を選
定し、前記基準センサの荷重信号と、同位相荷重センサの荷重
信号或いは逆位相荷重センサの荷重信号の反転信号の少
なくとも一方とを重畳して前記呼吸信号を生成すること
を特徴とする請求項２記載の生体モニタ装置。
【請求項４】前記呼吸信号生成手段は、各荷重信号を周波数解析して所定の周波数域のパワース
ペクトルが最も大きい荷重信号を、最も強い信号強度を
持つ荷重信号と判断することを特徴とする請求項２記載
の生体モニタ装置。
【請求項５】前記呼吸信号の波形パターンに対応し
て、周波数または信号強度が変化する音響信号を発生さ
せる音響信号発生手段とを備え、前記呼吸状態把握手段は、前記呼吸信号に基づいて生体
の呼吸数を算出する呼吸数算出手段を有し、前記報知手段は、前記生体の呼吸数を表示器に表示する
とともに、前記音響信号でスピーカを駆動して前記生体
の呼吸状態を報知することを特徴とする請求項１乃至請
求項４の何れかに記載の生体モニタ装置。
【請求項６】各荷重センサが出力する荷重信号から姿
勢特徴量を抽出する姿勢特徴量抽出手段と、抽出された姿勢特徴量から生体の寝姿を算出する寝姿算
出手段とを設け、前記報知手段は、生体の呼吸状態とともに、寝姿を報知
することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに
記載の生体モニタ装置。
【請求項７】各荷重センサが出力する荷重信号に基づ
いて、所定以上の荷重を検出している荷重センサを特定
し、特定された荷重センサの中で、隣接する荷重センサ
の集まりを荷重塊として算出し、荷重の塊数から生体の寝姿を算出する寝姿算出手段とを
設け、前記報知手段は、生体の呼吸状態とともに、寝姿を報知
することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに
記載の生体モニタ装置。
【請求項８】各荷重センサが出力する荷重信号に基づ
いて荷重値を求め、全ての荷重値を積算し、この積算値
に所定の係数を掛けて生体の体重を算出する体重算出手
段を設け、前記報知手段は、生体の呼吸状態とともに、体重を報知
することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに
記載の生体モニタ装置。
【請求項９】各荷重センサが出力する荷重信号の変化
に基づいて前記生体の体動量を計測する体動量計測手段
と、計測した体動量が予め設定した体動判定量より小さい状
態になると前記生体が安静状態にあると判別する安静状
態判別手段と、安静状態にあると判別されると全ての荷重値を積算し、
この積算値に所定の係数を掛けて生体の体重を算出する
体重算出手段とを設け、前記報知手段は、生体の呼吸状態とともに、体重を報知
することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに
記載の生体モニタ装置。
【請求項１０】前記呼吸信号、寝姿、体重値をデータ
信号に変換するとともに、電波、光、超音波等の搬送波
に前記データ信号を重畳した変調波を送信する送信手段
を寝具側に設け、前記変調波から前記データ信号を復調する受信手段を報
知手段側に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項
９の何れかに記載の生体モニタ装置。