JP2001340318A - 静電容量型計測装置及び呼吸計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の微少な変化を示す状態量を対象物と
電極板との静電容量を利用し計測する。 【解決手段】 対象物１００（人体）と電極板２６との
間の静電容量及びその変化に比例したパルス幅を持つパ
ルスをローパスフィルタ回路３０で平滑化する。パルス
が平滑化された低周波成分信号に含まれる直流成分信号
及び交流成分信号をそれぞれ直流成分検出回路３４及び
交流成分検出回路３２により検出する。呼吸解析部４０
は、両信号に基づいて人体の呼吸状態を解析する。解析
結果は目的に応じて表示装置４２、警報装置４４、記録
装置４６、通信装置４８に送られ処理される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電容量型計測装置
に関し、特に人体の呼吸の解析などに適した計測装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】対象物と電極板との間の静電容量を検知
する装置として、例えば特開平７−３３２９１７号公報
及び実公昭６３−３６２４６号公報に記載された静電容
量型計測装置が知られている。

【０００３】これらの装置は、パルス発生回路と二つの
遅延回路を含んでおり、一方の遅延回路は電極板に接続
されている。各々の遅延回路はパルス発生回路からのパ
ルス信号をそれ自身の回路特性に応じて遅延させるが、
電極板と接続されている方の遅延回路はパルス信号を更
に対象物と電極板との静電容量に応じて遅延させる働き
をもっている。したがって、対象物が近づくことによる
静電容量変化に応じて、その遅延時間も変化し、その結
果、両回路のパルス遅延時間の時間差が変化する。この
時間差と既定の基準値とを比較し、その大小関係から対
象物が近接しているか否かを判定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電容量型計測装置は、対象物の近接或いは存否といっ
た大きな変化のみを計測するものに過ぎず、対象物の微
少な変化を計測するように使用されていなかった。

【０００５】一方、近年、我が国において高齢者の占め
る割合が増加しており、それに伴って病気或いは老齢が
原因で介護を必要とする人も増加傾向にあるが、介護者
の増員に関しては十分な対応はできておらず大きな社会
問題となっている。したがって、介護者が常時付添えな
い場合があり、介護者がいなくてもできるだけ被介護者
の状態をモニタリングできるような装置が望まれてい
る。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、対象物のより微少な変化を示す状
態量についても計測可能な静電容量型計測装置を提供す
ることにある。

【０００７】また別の目的は、人体の動き（特に呼吸）
の計測に適する静電容量型呼吸計測装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対象物に対向して設けられた電極板と、
周期的な基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記
対象物と前記電極板との間の静電容量に応じて前記基準
信号の波形を変化させ、それに基く容量情報信号を出力
する容量情報検出手段と、前記容量情報信号を入力し、
低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、前記低周
波成分における交流成分を抽出する交流成分抽出手段
と、を含むことを特徴とする。

【０００９】上記構成によれば、低周波成分検出手段に
よって、静電容量の情報を含んだ容量情報信号の低周波
成分を抽出することができ、さらに、交流成分抽出手段
によって、前記低周波成分における交流成分を抽出する
ことで静電容量の時間変化に関する情報を知ることがで
きる。それゆえ、その情報から、対象物の微少な振動状
態や形状変化、及び内部の誘電率変化等を知ることがで
きる。

【００１０】ここで、電極板の形状は平板状のものに限
らず、対象物の形状に応じて好適な形状を取り得る。ま
た、電極板は対象物と接触していても、していなくても
よい。また、交流成分抽出手段は交流成分の出力が小さ
い場合にはそれを増幅する手段も含んでもよい。

【００１１】望ましくは、前記低周波成分における直流
成分を抽出する直流成分抽出手段と、前記直流成分及び
前記交流成分に基いて、前記対象物の状態を解析する解
析手段と、を含む。

【００１２】上記構成によれば、直流成分検出手段によ
り、低周波成分から直流成分を抽出することができる。
ここで直流成分とは前記交流成分に比べその周波数が十
分低いものをいう。また前記解析手段により、低周波成
分における直流成分と交流成分の一方、或いは両方から
対象物に関する様々な情報を解析できる。

【００１３】また、望ましくは、前記解析手段は前記直
流成分及び前記交流成分の一方を基準として他方を解析
することを特徴とする。上記構成によれば、前記解析手
段により、例えば、直流成分及び交流成分のうち、一方
の成分が特定の条件下にある場合に他方の状態を解析す
ることができる。

【００１４】本発明の好適な態様では前記解析手段は前
記直流成分に基いて前記対象物の有無を判定することを
特徴とする。また、前記解析手段は前記交流成分に基い
て前記対象物の変位を判定することを特徴とする。

【００１５】本発明の好適な態様では、周期的な方形波
信号を発生する方形波発信器と、対象物との間の静電容
量を計測するための電極板と、前記方形波信号を入力
し、その方形波信号を所定回路の特性にしたがって遅延
させ、参照遅延信号を出力する第一の遅延信号発生回路
と、前記方形波信号を入力し、その方形波信号を前記所
定の回路特性及び前記静電容量にしたがって遅延させ、
目的遅延信号を出力する第二の遅延信号発生回路と、前
記参照遅延信号と前記目的遅延信号を比較し、前記静電
容量に応じたパルス幅を持った周期的なパルス信号を発
生する遅延時間検出回路と、前記周期的なパルス信号を
入力し、低周波成分を抽出するローパスフィルタ回路
と、前記低周波成分に基いて、前記対象物の状態を解析
する解析装置と、を含むことを特徴とする。

【００１６】本発明の別の好適な態様では、周期的な基
準信号を発生する基準信号発生手段と、人体との間の静
電容量を計測するための電極板と、前記基準信号を入力
し、前記対象物と前記電極板との間の静電容量に応じて
前記基準信号の波形を変化させ、それに基く容量情報信
号を出力する容量情報検出手段と、前記容量情報信号を
入力し、低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、
前記低周波成分に基いて、前記人体における呼吸状態を
解析する解析手段と、を含むことを特徴とする。

【００１７】上記構成によれば、例えば、人体の有無を
検知することができ、また呼吸周期、呼吸量等の呼吸状
態に関する量を解析できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に従って説明する。

【００１９】図１は本発明の実施形態に係る呼吸計測装
置１０の全体構成を示す図である。また図２は呼吸計測
装置１０の各構成回路の入／出力波形が示されている。
なお、図１において示されている記号（ａ）〜（ｆ）
は、図２で示されている各入／出力波形を示す記号
（ａ）〜（ｆ）に対応している。呼吸計測装置１０は例
えば在床中の人の呼吸状態をモニタするために用いられ
る。

【００２０】図１にしたがって、呼吸計測装置１０にお
ける各回路の構成及び動作について説明する。

【００２１】図１において、方形波発振器１２からの方
形波信号（図２（ａ）参照）が並列的に遅延回路１４、
１６に入力される。ここで、方形波信号の周期Ｔは例え
ば１０μｓ程度である。但し、計測対象や目的に応じ
て、これ以外の信号波形を使用してもよく、また信号周
期も適宜選択可能である。

【００２２】遅延回路１４は抵抗１８及び波形整形回路
２２を含み、遅延回路１６は抵抗２０及び波形整形回路
２４を含む。遅延回路１４のみが対象物１００に対向し
て設けられた電極板２６と接続されている。

【００２３】本実施形態における呼吸計測装置１０にお
いては、対象物１００は人体であり、電極板２６は例え
ば寝床（図示せず）の上方に、在床状態にある人体と対
向するよう設けられる。目的に応じては、寝床内部に埋
め込んで、人体の下方に位置するよう配置すこともでき
る。また、図１において、図示されている電極板は一枚
であるが、複数設置することも可能である。本実施形態
においては、対象物１００は人体であるが、図示される
呼吸計測装置１０の構成は人体以外の対象物に使用され
てもよい。

【００２４】前記遅延回路１４は対象物１００と電極板
２６との間の静電容量ΔＣ、遅延回路１４内部の静電容
量Ｃ（図示せず）、及び抵抗１８の値Ｒによる積分効果
により方形波信号の立ち上がり／下がり時間を遅延さ
せ、方形波信号を変形させる。変形した方形波信号は波
形整形回路２２によって再度方形波に整形される。

【００２５】一方、遅延回路１６に入力された方形波信
号も遅延回路１６内部の静電容量Ｃ（図示せず）及び抵
抗２０の値Ｒに応じて変形される。変形された方形波信
号は波形整形回路２４によって再度方形波に整形され
る。波形整形後の両信号は遅延時間検出回路２８に入力
される。本実施形態では、遅延回路１６の内部の静電容
量と抵抗の値は遅延回路１４のものと同じ値に設定され
ているが、それらの値は、遅延回路１４内部の静電容量
及び抵抗による積分作用と同一の作用を生じるものであ
ればよい。図２には各回路の出力波形を示しており、
（ｃ）は波形整形回路２２の入力波形であり、（ｂ）は
波形整形回路２４の入力波形である。

【００２６】波形（ｃ）は静電容量ΔＣ、遅延回路１４
内部の静電容量Ｃ、及び抵抗１８の値Ｒにより、また波
形（ｂ）は遅延回路１６内部の静電容量Ｃ、及び抵抗２
０の値Ｒにより変形させられている。波形（ｃ）は、静
電容量ΔＣの効果のため、波形（ｂ）よりも、方形波信
号からの変形の度合いが大きく、信号の立ち上がり/下
がりに要する時間は（ｂ）に比べ長いことがわかる。

【００２７】同図において、波形（ｅ）及び（ｄ）はそ
れぞれ波形整形回路２２及び波形整形回路２４からの出
力を示す。波形（ｅ）及び（ｄ）は方形波に整形されて
おり、波形（ａ）と比較すると、ほぼ、前述の波形
（ｃ）及び（ｂ）における信号の立ち上がり/下がりに
要する時間分だけ位相が遅れているのがわかる。ここ
で、波形（ｄ）の位相は反転しているが、これは回路構
成上の都合によるものである。

【００２８】図１の遅延時間検出回路２８は図２に示し
た波形（ｅ）及び（ｄ）の論理積を取ることにより、両
波形の遅延時間の差ΔＴをパルス幅とするパルス信号を
出力する。図２の（ｆ）は遅延時間検出回路２８によっ
て出力されたパルス信号の波形を示す。ΔＴの大きさは
例えば数ｎｓである。但しΔｔは静電容量ΔＣによらな
い回路特性（Ｃ、Ｒに由来する）に対する遅延時間であ
る。

【００２９】ここで得られたパルス信号は静電容量ΔＣ
の情報を含む容量情報信号である。ちなみに、電極板２
６を含まない方の遅延回路１６の出力は、遅延回路１４
の出力に対する参照信号の役割として機能しているに過
ぎず、方形波発振器１２の出力を使用することで遅延回
路１４による単独の評価が可能であれば省略しても構わ
ない。

【００３０】図１に戻ると、ローパスフィルタ回路３０
は前述のパルス信号を平滑化し、低周波成分信号を出力
する。パルス信号の振幅をＶＡとすると、低周波成分信
号の出力電圧Ｖはおおむね、ＶＡ×（ΔＴ/Ｔ）と近似
できる。出力電圧Ｖは上式からも明らかなようにΔＴに
反映された静電容量ΔＣに依存している。

【００３１】方形波信号の周期Ｔに比べて、パルス信号
の時間幅ΔＴは極めて小さいため、パルス信号のままで
はその幅の変化を解析するのは一般に困難であり、装置
も大掛かりなものとなる。そこで、前記パルス信号を平
滑化したアナログ信号としての低周波成分信号を得るこ
とにより、その出力電圧Ｖの変化として静電容量ΔＣの
変化を読み取るようにしている。なお、可能であれば、
パルス信号に直接デジタル処理を施して静電容量変化を
読み取ってもよい。

【００３２】低周波成分信号は、その後二つに分割さ
れ、一方は交流成分検出回路３２に入力され、他方は呼
吸解析部４０に入力される。なお、後述するように、必
要ならば呼吸解析部４０に入力される低周波成分信号を
独立して設けられた直流成分検出回路３４に通過させて
呼吸解析部４０に入力してもよい。

【００３３】交流成分検出回路３２は、ハイパスフィル
タ回路３６と増幅回路３８とからなる。まず、ハイパス
フィルタ回路３６によって、低周波成分のうち交流成分
信号が検出され、その後、その信号が増幅回路３８によ
って増幅される。したがって、交流成分信号の変動が小
さい場合でもその時間変化を精度よく検出することが可
能になる。

【００３４】一方、低周波成分信号から直流成分が評価
できる用途においては、直流成分検出回路３４を独立に
設ける必要はない。このため本実施形態においては、特
に直流成分検出回路３４にあたるものを設けていない。
それを示すために図１では前記直流成分検出回路３４が
破線で示されている。以下、「直流成分検出信号」とい
う語は上述の意味で使用される。

【００３５】直流成分検出回路３４を設ける場合には、
例えば、前記ローパスフィルタ回路３０よりもさらにカ
ットオフ周波数の低いローパスフィルタ回路等によって
低周波成分信号のうちの直流成分信号を検出する。ここ
で、直流成分信号とは低周波成分信号のうち、実質的に
オフセット成分とみなせるものであり、その時間変化の
スケールが前記交流成分信号のものと比べて十分大きい
ものをいう。

【００３６】検出された交流成分信号からは、ΔＣの変
動成分が得られ、直流成分信号からは、静電容量ΔＣの
平均値に相当する情報が得られる。すなわち、直流成分
検出信号は対象物の有無に、交流成分検出信号は対象物
の変位を反映するものである。

【００３７】本実施形態においては、対象物が人体であ
り、その目的が人体の呼吸状態の解析にあるが、上記の
構成により、交流成分検出回路は、人体の呼吸変動に関
する情報を得ており、前記直流成分検出回路からは人体
の存否の情報を得ている。

【００３８】直流成分信号及び交流成分信号の検出例を
図３に示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）においては、前
述した、電極板２６が配置されている寝床に、時刻ｔ０
付近に、人が近づき、時刻ｔ１まで在床して、その後、
寝床から離れた場合のケースを想定したシミュレーショ
ン上での直流成分／交流成分信号が示されている。

【００３９】図３（ａ）には直流成分信号の出力電圧が
示され、図３（ｂ）には交流成分信号の出力電圧が示さ
れている。

【００４０】図３（ａ）において、時刻ｔ０まで電圧の
値はＶ０で一定であるが、人がベッドに近づいて横にな
ると電圧がＶ１付近まで上がり、しばらくして、人が在
床し落ち着くと電圧の値はＶ１で一定に保たれているの
がわかる（図中、Iの部分）。時刻ｔ１まで電圧値は一
定であり、その後、人が起き上がり離床すると、電圧は
再度Ｖ０付近まで下がり、しばらくして元のＶ０で一定
状態に戻る。ちなみに、図中、II、IIIの波形変化は、
本回路の特性により生じた波形の不安定状態を表わして
いる。

【００４１】したがって、電圧の値が不安定状態から移
行して定常状態になった場合の値を測定することによっ
て、人が在床しているか否かを判断できる。

【００４２】図３（ｂ）において、在床時以前及び離床
時以降の電圧値は０である。図３（ａ）の直流成分信号
において、振幅が小さくてあらわに見えなかった、在床
時の人の呼吸運動による静電容量変化に対応した周期的
な電圧波形が、増幅回路によって増幅されているのがわ
かる（図中、Ｉ参照）。 図３（ｃ）は実測されたデー
タを示しており、電圧波形の周期は４秒程度と人の呼吸
周期に対応しているのがわかる。ちなみに、図３（ｂ）
中、II、及びIIIの部分は、電圧の値が飽和している。
これは、図３（ａ）におけるII及びIIIの部分の波形
が、ハイパスフィルタ回路３６で十分抑圧されずに、増
幅された結果である。

【００４３】図１に戻って、呼吸解析部４０は直流成分
信号及び交流成分信号に基づいて対象物（人体）に関す
る解析を行い、解析結果を表示装置４２、警報装置４
４、記録装置４６、通信装置４８に出力する。後述する
が、解析結果は具体的には在床信号、離床信号、呼吸周
期信号、呼吸周期異常信号等である。

【００４４】呼吸解析部４０の一実施形態が図４に示さ
れている。同図において、呼吸解析部４０は在床／離床
検出部５０と呼吸計測部５２を含んでいる。在床／離床
検出部５０は直流成分信号に基づいて在床／離床信号を
前述の各装置及び呼吸計測部５２に出力する。一方、呼
吸計測部５２は交流成分信号及び在床／離床信号に基づ
いて呼吸周期信号及び呼吸周期異常信号を前述の各装置
に出力する。なお、在床／離床検出部５０及び呼吸計測
部５２の具体的な動作については、フローチャートを用
いて、図５及び図６に基づいて後述する。

【００４５】図１に戻って、表示装置４２は前記解析結
果に基づき、寝床での人体の有無、呼吸周期、呼吸周期
の異常の有無を、例えば光或いは音声を利用して表示す
る。そうすれば、視覚や聴覚によって認識できる表示信
号は、その取り扱いが簡単であるため、表示装置４２自
身を小型、軽量にすることができる。

【００４６】警報装置４４は前記解析結果に基づいて、
後述する呼吸周期異常信号を受信した場合に警報を発報
し、在床者の呼吸異常を例えば医療機関等であれば付近
のナースセンタや待機している介護者に知らせることが
できる。

【００４７】記録装置４６も前記解析結果を記録するこ
とができるので、在床履歴や在床時の呼吸周期の変化等
を後日分析することができる。また、記録装置４６は図
７に示すように直流成分信号及び交流成分信号を直接的
に別々に記録するようにしてもよい。

【００４８】また呼吸解析部４０と表示装置４２、警報
装置４４、及び記録装置４６との接続はケーブル等によ
り延長可能で、これら各装置は人が在床している場所か
ら遠く離して設置することも可能である。

【００４９】通信装置４８は、前記解析結果を例えば、
管理センタなどへ送信するようにしてもよい。その場合
には、前記解析結果を呼吸計測装置１０から離れた場所
で受信し、緊急事態が生じれば、至急、担当員が当該場
所に駆け付けることができる。

【００５０】次に、呼吸解析部４０の具体的な動作を、
図５〜図６に示される在床／離床検出部５０及び呼吸計
測部５２の処理過程にしたがって説明する。

【００５１】図５には、在床／離床検出部５０の動作を
示すフローチャートが示されている。まず、呼吸計測装
置の動作開始時または外部からの初期化信号を在床／離
床検出部５０が受信すると、Ｓ１０１では、直流成分信
号の時間変化を測定し、それが一定範囲内にあるか否か
を判定する。これは離床時における静電容量ΔＣの値が
ほぼ一定であることを確かめるためである。こうするこ
とにより、離床時において、寝床付近の環境が安定して
いるか否かを判断できる。ここで直流成分信号が一定範
囲に無い場合は、環境が安定していないと判断し、もう
一度直流成分信号の測定を繰り返す。Ｓ１０２では、Ｓ
１０１の条件が満たされると、直流成分信号の平均値を
算出し、その値に基づきＳ１０３で離床時基準値の設定
が行われる。ここで設定された離床時基準値を離床時の
直流成分信号のゼロ点とみなし、前記離床時基準値と直
流成分信号との差を有意な信号変化分とみなす。こうす
ることにより、たとえば電極板の配置による特有の容量
値等を考慮に入れ、離床判定を行うことができる。な
お、離床時基準値としては前述したものに限らず、例え
ば平均値を取らずに直接直流成分信号を使用してもよい
し、Ｓ１０１で直流成分信号が一定範囲にあると判断し
た後のいずれかの直流成分信号、或いは判断後の一定期
間内における直流成分信号の平均値を使用してもよい。

【００５２】その後、Ｓ１０４で直流成分信号の測定を
継続し、Ｓ１０３で設定された離床時基準値との差をも
とめ、その差が前もって決められた在床閾値を超えてい
るか判定を行う。Ｓ１０４で在床閾値を超えたと判定さ
れた場合、再度Ｓ１０５で直流成分信号の変化量が時間
的に一定範囲内に有るか否かの判定が行われる。これ
は、在床時における静電容量ΔＣの値がほぼ一定である
ことを確かめるためである。ここで、前記変化量が一定
範囲内にあれば、人が安定してベッド内に在床している
と判断し、Ｓ１０６において在床信号を外部に出力す
る。

【００５３】なお、Ｓ１０４における判断に際し、判断
基準として在床閾値と比較する際には、各時点の直流成
分信号を用いても、一定期間内に於ける平均値を用いて
も構わない。

【００５４】在床信号出力後、Ｓ１０７で直流成分信号
の平均値を算出しＳ１０８でその値に基づき在床時基準
値の設定を行う。ここで設定された在床時基準値を在床
時の直流成分信号のゼロ点とみなし、在床時基準値と直
流成分信号との差を有意な信号変化分とみなす。こうす
ることにより、たとえば人の体型や寝相による違いを考
慮して在床判定が行うことができる。なお、在床時基準
値としては前述したものに限らず、例えば平均値を取ら
ずに直接直流成分信号を使用してもよいし、Ｓ１０５で
直流成分信号が一定範囲にあると判断した後のいずれか
の直流成分信号、或いは判断後の一定期間内における直
流成分信号の平均値を使用してもよい。

【００５５】その後、直流成分信号の測定を継続し、Ｓ
１０８で設定された在床時基準値との差をもとめ、その
差が前もって決められた離床閾値を超えているか判定を
行う。Ｓ１０９で離床閾値を超えたと判定された場合、
再度Ｓ１１０で直流成分信号の変化量が時間的に一定範
囲内に有るか否かの判定が行われる。これは、離床時に
おける静電容量ΔＣの値がほぼ一定であることを確かめ
るためである。ここで、前記変化量が一定範囲内にあれ
ば、人がベッドから離れていると判断し、Ｓ１１１にお
いて離床信号を外部に出力する。

【００５６】なお、Ｓ１０９における判断に際し、判断
基準として、離床閾値と比較する際には、各時点の直流
成分信号を用いても、一定期間内に於ける平均値を用い
ても構わない。

【００５７】また、離床／在床時基準値は所定の値を用
いてもよい。ここで在床／離床判断に際しては、例えば
差動増幅器等が使用される。

【００５８】以上の処理によれば、直流成分信号に基づ
いて、信頼性の高い安定した在床／離床判定を行うこと
ができる。

【００５９】なお、在床／離床検出部５０の動作からも
明らかなように、低周波成分信号が入力されている解析
部４０で事実上、直流成分信号の検出が行われている。

【００６０】図６には、呼吸計測部５２の動作を示すフ
ローチャートが示されている。

【００６１】まず、Ｓ２００において、呼吸計測部５２
が在床／離床検出部５０から在床信号を受け取ると、人
が安定した在床状態に有ると判断し、Ｓ２０１で交流成
分信号に基づいて、呼吸周期の算出を開始する。呼吸周
期の算出方法としては、所定の時間内における交流成分
信号データに基づき、それをフーリエ変換して周波数分
布を調べる方法等がある。

【００６２】次に、呼吸周期算出中、Ｓ２０２で在床／
離床検出部５０から離床信号が入力された場合はＳ２０
３で呼吸周期の算出を停止する。Ｓ２０２で離床信号が
無い場合には、呼吸周期算出を継続し、Ｓ２０４で、算
出結果を呼吸周期信号として外部に出力する。

【００６３】続いて、Ｓ２０５で前もって定められた時
間内における呼吸周期の平均値を算出する。Ｓ２０６に
おいて、Ｓ２０５で求められた呼吸周期の平均値に基づ
いて呼吸周期が正常範囲内に有るか否かを判定する。も
し正常範囲に有ればステップＳ２０１に戻り上述の過程
を繰返す。

【００６４】正常範囲に無いと判定した場合には、Ｓ２
０７において呼吸周期異常信号を外部に出力し、その
後、Ｓ２０１に戻り上述の過程を繰返す。

【００６５】ここで、呼吸周期が正常か否かを判定する
具体的な方法は、たとえば、呼吸周期の平均値から一分
間の平均呼吸数を算出しその値が、１０回未満或いは２
０回以上であれば呼吸状態が異常であると判断する。な
お、交流成分信号の振幅から呼吸の強弱を推定すること
も可能で、そのレベルが所定の値より低い場合に呼吸異
常と判定してもよい。

【００６６】上記の呼吸計測処理においては、呼吸周期
の算出方法及び呼吸周期異常判定方法は前述したものに
限らない。例えば、呼吸周期を求める方法としては、所
定の時間内における交流成分信号データを複数用意し、
それらの相互相関値を利用する方法等もある。また、呼
吸周期を測定する代わりに、ゼロクロス法等により一定
期間における呼吸数を測定してもよい。

【００６７】また、他の実施形態に係る呼吸解析部およ
びその解析結果の表示装置の一例を図８に示す。直流レ
ベル比較回路５４は直流成分検出回路３４からの直流成
分信号とある閾値とを比較した後、物体の有無を判定す
る。また、交流レベル比較回路５６は交流成分検出回路
３２からの交流成分信号とある別の閾値と比較すること
によって、物体の変位に関する判定を行う。それらの解
析結果が表示装置４２に表示される。この実施例では直
流成分信号と交流成分信号が独立して並列に解析される
ので装置を簡単に構成できる。

【００６８】また、本実施形態の構成は呼吸計測に限る
ものではない。また対象物は人体に限らず、物質であっ
てもよく、例えば液面の測定等に用いてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
対象物の近接或いは存否といった大きな変化ばかりでな
く、対象物の微少な変化を計測することができる静電容
量型計測装置を提供することができる。特に人体の動き
の計測に適する呼吸計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る呼吸計測装置の全体
構成を示す図である。

【図２】 各回路における出力信号を示す図である。

【図３】 ローパスフィルタからの直流成分信号及び交
流成分信号波形を示す図である。

【図４】 本発明の一実施形態に係る呼吸計測装置にお
ける呼吸解析部の構成を示す図である。

【図５】 在床/離床検出部におけるフローチャートで
ある。

【図６】 呼吸計測部におけるフローチャートである。

【図７】 本発明の他の実施形態に係る記録装置を示す
図である。

【図８】 本発明の他の実施形態に係る呼吸解析部及び
表示装置を示す図である。

【符号の説明】

１２ 方形波発振器、１４，１６ 遅延回路、２６ 電極
板、２８ 遅延時間検出回路、３０ ローパスフィルタ回
路、３２ 交流成分検出回路、３４ 直流成分検出回路、
４０ 呼吸解析部、４２ 表示装置、 ４４ 警報装置、４
６ 記録装置、４８ 通信装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 武司 東京都三鷹市下連雀８丁目１番33号 武蔵 野電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA01 AA22 AA49 BA29 DA01 DA05 HA04 LA06 4C038 SV00 SV01 SV03 SX04 SX07 SX11 VA04 VB33 VC20

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に対向して設けられた電極板と、 周期的な基準信号を発生する基準信号発生手段と、 前記対象物と前記電極板との間の静電容量に応じて前記
   基準信号の波形を変化させ、それに基づく容量情報信号
   を出力する容量情報検出手段と、 前記容量情報信号の低周波成分を抽出する低周波成分抽
   出手段と、 前記低周波成分における交流成分を検出する交流成分検
   出手段と、 を含むことを特徴とする静電容量型計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記低周波成分における直流成分を検出する直流成分検
   出手段と、 前記直流成分及び前記交流成分に基いて、前記対象物の
   状態を解析する解析手段と、 を含むことを特徴とする静電容量型計測装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記解析手段は前記直流成分及び前記交流成分の一方を
   基準として他方を解析することを特徴とする静電容量型
   計測装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の装置において、 前記解析手段は前記直流成分のレベルに基いて前記対象
   物の有無を判定することを特徴とする静電容量型計測装
   置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の装置において、 前記解析手段は前記交流成分の波形に基いて前記対象物
   の変位を演算することを特徴とする静電容量型計測装
   置。
6. 【請求項６】 周期的な方形波信号を発生する方形波発
   信器と、 対象物との間の静電容量を計測するための電極板と、 前記方形波信号を所定の回路特性にしたがって遅延さ
   せ、参照遅延信号を出力する第一の遅延信号発生回路
   と、 前記方形波信号を前記所定の回路特性及び前記静電容量
   にしたがって遅延させ、目的遅延信号を出力する第二の
   遅延信号発生回路と、 前記参照遅延信号と前記目的遅延信号を時間的に比較
   し、前記静電容量に応じたパルス幅を持った周期的なパ
   ルス信号を発生する遅延時間検出回路と、 前記周期的なパルス信号の低周波成分を抽出するローパ
   スフィルタ回路と、 前記低周波成分に含まれる交流成分及び直流成分に基い
   て、前記対象物の状態を解析する解析部と、 を含むことを特徴とする静電容量型計測装置。
7. 【請求項７】 周期的な基準信号を発生する基準信号発
   生手段と、 人体との間の静電容量を計測するための電極板と、 前記人体と前記電極板との間の静電容量に応じて前記基
   準信号の波形を変化させ、それに基づく容量情報信号を
   出力する容量情報検出手段と、 前記容量情報信号の低周波成分を抽出する低周波成分抽
   出手段と、 前記低周波成分に基いて、前記人体における呼吸状態を
   解析する解析手段と、 を含むことを特徴とする呼吸計測装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、 前記解析手段は、 前記低周波成分に基いて、人体の存否を判定する存否判
   定手段と、 前記低周波成分に基いて、人体の呼吸状態を解析する呼
   吸解析手段と、 を含むことを特徴とする呼吸計測装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の装置において、 前記呼吸解析手段は、 前記存否判定手段が人体存在と判断したとき、起動する
   ことを特徴とする呼吸計測装置。