JP2003033262A - センサーシーツ - Google Patents
センサーシーツInfo
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- JP2003033262A JP2003033262A JP2001220930A JP2001220930A JP2003033262A JP 2003033262 A JP2003033262 A JP 2003033262A JP 2001220930 A JP2001220930 A JP 2001220930A JP 2001220930 A JP2001220930 A JP 2001220930A JP 2003033262 A JP2003033262 A JP 2003033262A
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- temperature resistance
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- belt
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 導電繊維を用いて、温度分布および圧力分布
を推定することが可能な、安価でメンテナンス容易なシ
ーツセンサを構成することを目的とする。 【解決手段】 複数の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維を並べ、緩衝布を挟んで、別の複数の帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維を前述の帯状繊維とは交差する方向
に並べる。この各帯状繊維の電気抵抗を測定し、この帯
状繊維の平均温度を推定し、このデータを基にして連立
方程式を解き、シーツの温度分布を求める。緩衝布の片
側のある一つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維に電
圧を印加し、別側にある一つの帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維を接地して、この２つの帯状繊維間の電流を
測定し、この２つの帯状繊維の交差部分に加わる圧力を
推定する。この測定を、２つの帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維を順に走査選択して行うことにより、シーツ
面の圧力分布を求める。
を推定することが可能な、安価でメンテナンス容易なシ
ーツセンサを構成することを目的とする。 【解決手段】 複数の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維を並べ、緩衝布を挟んで、別の複数の帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維を前述の帯状繊維とは交差する方向
に並べる。この各帯状繊維の電気抵抗を測定し、この帯
状繊維の平均温度を推定し、このデータを基にして連立
方程式を解き、シーツの温度分布を求める。緩衝布の片
側のある一つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維に電
圧を印加し、別側にある一つの帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維を接地して、この２つの帯状繊維間の電流を
測定し、この２つの帯状繊維の交差部分に加わる圧力を
推定する。この測定を、２つの帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維を順に走査選択して行うことにより、シーツ
面の圧力分布を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療介護分野にお
いて、就寝者の生体情報を取得するためのセンサーシー
ツに関するものである。
いて、就寝者の生体情報を取得するためのセンサーシー
ツに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の就寝者の非侵襲生体情報取得のた
めには、寝具に圧力センサーや温度センサーを設置する
方法であり、高価であるとともに、洗濯などのメンテナ
ンスの障害ととなっていた。また、導電繊維をセンサー
の代用とする方法もあるが、この場合はシーツ全体の平
均温度や平均圧力しか測定出来ず、部位を特定した温度
や圧力の測定が不可能であった。
めには、寝具に圧力センサーや温度センサーを設置する
方法であり、高価であるとともに、洗濯などのメンテナ
ンスの障害ととなっていた。また、導電繊維をセンサー
の代用とする方法もあるが、この場合はシーツ全体の平
均温度や平均圧力しか測定出来ず、部位を特定した温度
や圧力の測定が不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】導電繊維を用いて、温
度分布および圧力分布を推定することが可能な、安価で
メンテナンス容易なシーツセンサ構成することを目的と
する。
度分布および圧力分布を推定することが可能な、安価で
メンテナンス容易なシーツセンサ構成することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維を素材として利用し、それを特殊な構造に並
べてシーツを作製する。そのシーツの各帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維片の電気抵抗値から温度分布を推定
し、各帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維間の電気抵抗
値から圧力分布を推定する。
化導電繊維を素材として利用し、それを特殊な構造に並
べてシーツを作製する。そのシーツの各帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維片の電気抵抗値から温度分布を推定
し、各帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維間の電気抵抗
値から圧力分布を推定する。
【０００５】
【発明の実施の形態】複数の帯状起毛表面温度抵抗変化
導電繊維を並べ、緩衝布を挟んで、別の複数の帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維を前述の帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維とは交差する方向に並べる。この各帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維の電気抵抗を測定し、こ
の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の平均温度を推定
し、このデータを基にして連立方程式を解き、シーツの
温度分布を求める。緩衝布の片側のある一つの帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維に電圧を印加し、別側にある
一つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維を接地して、
この２つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維間の電流
を測定し、この２つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維の交差部分に加わる圧力を推定する。但し、他の交差
部分の影響を軽減するため、接地した帯状起毛表面温度
抵抗変化導電繊維以外のこれと同じ側にある帯状起毛表
面温度抵抗変化導電繊維はすべて前述の印可電圧と同じ
電圧を印可する。この測定を、２つの帯状起毛表面温度
抵抗変化導電繊維を順に走査選択して行うことにより、
シーツ面の圧力分布を求める。
導電繊維を並べ、緩衝布を挟んで、別の複数の帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維を前述の帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維とは交差する方向に並べる。この各帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維の電気抵抗を測定し、こ
の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の平均温度を推定
し、このデータを基にして連立方程式を解き、シーツの
温度分布を求める。緩衝布の片側のある一つの帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維に電圧を印加し、別側にある
一つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維を接地して、
この２つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維間の電流
を測定し、この２つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維の交差部分に加わる圧力を推定する。但し、他の交差
部分の影響を軽減するため、接地した帯状起毛表面温度
抵抗変化導電繊維以外のこれと同じ側にある帯状起毛表
面温度抵抗変化導電繊維はすべて前述の印可電圧と同じ
電圧を印可する。この測定を、２つの帯状起毛表面温度
抵抗変化導電繊維を順に走査選択して行うことにより、
シーツ面の圧力分布を求める。
【０００６】
【作用】図１に示すように緩衝布３の片側に帯状起毛表
面温度抵抗変化導電繊維１、２を並べ、他の側に帯状起
毛表面温度抵抗変化導電繊維４、５を並べた場合におい
て、その作用を説明する。まず、温度分布の測定原理を
図２により説明する。端点１Ａおよび端点１Ｂ間の電気
抵抗を計ることにより、左上の領域の温度Ｔ１と、左下
の領域の温度Ｔ３との平均温度（Ｔ１＋Ｔ３）／２を推
定することができる。この温度をＭ１とする。また、端
点２Ａおよび端点２Ｂ間の電気抵抗を計ることにより、
右上の領域の温度Ｔ２と、右下の領域の温度Ｔ４との平
均温度（Ｔ２＋Ｔ４）／２を推定することができる。こ
の温度をＭ２とする。さらに、端点４Ａおよび端点４Ｂ
間の電気抵抗を計ることにより、左上の領域の温度Ｔ１
と、右上の領域の温度Ｔ２との平均温度（Ｔ１＋Ｔ２）
／２を推定することができる。この温度をＭ３とする。
また、端点５Ａおよび端点５Ｂ間の電気抵抗を計ること
により、左下の領域の温度Ｔ３と、右下の領域の温度Ｔ
４との平均温度（Ｔ３＋Ｔ４）／２を推定することがで
きる。この温度をＭ４とする。これらの関係をまとめる
と次式を得る。
面温度抵抗変化導電繊維１、２を並べ、他の側に帯状起
毛表面温度抵抗変化導電繊維４、５を並べた場合におい
て、その作用を説明する。まず、温度分布の測定原理を
図２により説明する。端点１Ａおよび端点１Ｂ間の電気
抵抗を計ることにより、左上の領域の温度Ｔ１と、左下
の領域の温度Ｔ３との平均温度（Ｔ１＋Ｔ３）／２を推
定することができる。この温度をＭ１とする。また、端
点２Ａおよび端点２Ｂ間の電気抵抗を計ることにより、
右上の領域の温度Ｔ２と、右下の領域の温度Ｔ４との平
均温度（Ｔ２＋Ｔ４）／２を推定することができる。こ
の温度をＭ２とする。さらに、端点４Ａおよび端点４Ｂ
間の電気抵抗を計ることにより、左上の領域の温度Ｔ１
と、右上の領域の温度Ｔ２との平均温度（Ｔ１＋Ｔ２）
／２を推定することができる。この温度をＭ３とする。
また、端点５Ａおよび端点５Ｂ間の電気抵抗を計ること
により、左下の領域の温度Ｔ３と、右下の領域の温度Ｔ
４との平均温度（Ｔ３＋Ｔ４）／２を推定することがで
きる。この温度をＭ４とする。これらの関係をまとめる
と次式を得る。
【０００７】
【数１】
【０００８】上式は、一般的な線形方程式であるので、
その解は容易に求めることができ、このようにしてＴ
１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を求めることができる。この帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維片の大きさや数を変える
ことにより、任意の大きさのシーツにおいて、任意の部
位の温度を推定することができる。因みに推定する温度
分布分解能は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片の
組の数の積となる。
その解は容易に求めることができ、このようにしてＴ
１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を求めることができる。この帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維片の大きさや数を変える
ことにより、任意の大きさのシーツにおいて、任意の部
位の温度を推定することができる。因みに推定する温度
分布分解能は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片の
組の数の積となる。
【０００９】図１の断面図の一部分を拡大した図３を用
いて圧力の測定の原理を説明する。帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維１には表面に起毛１Ｓが多数存在し、そ
れが緩衝布３に上から突き刺さる。同様に帯状起毛表面
温度抵抗変化導電繊維５にも起毛５Ｓが存在し、それが
緩衝布３に下から突き刺さる。帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維１上からと帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維５下から力が加わると、それぞれの起毛同士が接触
し、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１と帯状起毛表
面温度抵抗変化導電繊維５は電気的に導通する。この抵
抗は加わった力に相関するものとなる。従って、この抵
抗を測定することにより、加わった力を測定することが
可能となる。
いて圧力の測定の原理を説明する。帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維１には表面に起毛１Ｓが多数存在し、そ
れが緩衝布３に上から突き刺さる。同様に帯状起毛表面
温度抵抗変化導電繊維５にも起毛５Ｓが存在し、それが
緩衝布３に下から突き刺さる。帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維１上からと帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維５下から力が加わると、それぞれの起毛同士が接触
し、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１と帯状起毛表
面温度抵抗変化導電繊維５は電気的に導通する。この抵
抗は加わった力に相関するものとなる。従って、この抵
抗を測定することにより、加わった力を測定することが
可能となる。
【００１０】前述の起毛同士の接触による電気抵抗は、
帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維自身の抵抗値に較べ
て、極めて大きいものである。そこで、帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維自身の抵抗を無視して考えると、図
４下部のような等価回路を考えることができる。まず、
帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１と帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維４との交差部に加わる圧力を測定す
るために抵抗Ｒ１を測定する場合を説明する。帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維１に電圧ＶＨを加え、帯状起
毛表面温度抵抗変化導電繊維４に電圧ＶＬを加える。他
の横方向の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維にはすべ
て電圧ＶＨを加えておくものとする。このような状況で
は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１または４に流
れる電流は抵抗Ｒ１を流れるものと同一となる。そこ
で、この電流を計測し、電圧ＶＨと電圧ＶＬの差を、こ
の値で除すことにより抵抗値を求めることができる。こ
のような手順により、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維が交差する部分の抵抗を求めることができる。抵抗Ｒ
２を測定する場合は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維２に電圧ＶＨを加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導電
繊維４に電圧Ｖ Ｌを加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導
電繊維５には電圧ＶＨを加える。抵抗Ｒ３を測定する場
合は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１に電圧ＶＨ
を加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維５に電圧Ｖ
Ｌを加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維４には電
圧ＶＨを加える。抵抗Ｒ４を測定する場合は、帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維２に電圧ＶＨを加え、帯状起
毛表面温度抵抗変化導電繊維５に電圧ＶＬを加え、帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維４には電圧Ｖ Ｈを加え
る。この帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片の大きさ
や数を変えることにより、任意の大きさのシーツにおい
て、任意の部位の圧力を推定することができる。
帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維自身の抵抗値に較べ
て、極めて大きいものである。そこで、帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維自身の抵抗を無視して考えると、図
４下部のような等価回路を考えることができる。まず、
帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１と帯状起毛表面温
度抵抗変化導電繊維４との交差部に加わる圧力を測定す
るために抵抗Ｒ１を測定する場合を説明する。帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維１に電圧ＶＨを加え、帯状起
毛表面温度抵抗変化導電繊維４に電圧ＶＬを加える。他
の横方向の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維にはすべ
て電圧ＶＨを加えておくものとする。このような状況で
は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１または４に流
れる電流は抵抗Ｒ１を流れるものと同一となる。そこ
で、この電流を計測し、電圧ＶＨと電圧ＶＬの差を、こ
の値で除すことにより抵抗値を求めることができる。こ
のような手順により、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維が交差する部分の抵抗を求めることができる。抵抗Ｒ
２を測定する場合は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊
維２に電圧ＶＨを加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導電
繊維４に電圧Ｖ Ｌを加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導
電繊維５には電圧ＶＨを加える。抵抗Ｒ３を測定する場
合は、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維１に電圧ＶＨ
を加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維５に電圧Ｖ
Ｌを加え、帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維４には電
圧ＶＨを加える。抵抗Ｒ４を測定する場合は、帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維２に電圧ＶＨを加え、帯状起
毛表面温度抵抗変化導電繊維５に電圧ＶＬを加え、帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維４には電圧Ｖ Ｈを加え
る。この帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片の大きさ
や数を変えることにより、任意の大きさのシーツにおい
て、任意の部位の圧力を推定することができる。
【００１１】
【実施例】縦方向に５本の帯状起毛表面温度抵抗変化導
電繊維片があり、横方向に６本の帯状起毛表面温度抵抗
変化導電繊維片がある場合の実施例を図５に示す。ここ
で帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維は、米国特許 US
6,172,344 B1 で示されものと同等な素材とする。４Ａ
〜４Ｅは縦方向に設置された５本の帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維片であり、６Ａ〜６Ｆは縦方向に設置さ
れた６本の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片であ
る。３は緩衝布であり、１および２のカバー布により、
上下から固定保護されている。この帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維片の両端には金属端子が設置されてお
り、そこから電線により、図６に示すように、シーツの
外部へ配線されている。これらの配線は、マルチプレク
サ機能回路７により、測定されるべき帯状起毛表面温度
抵抗変化導電繊維片の組が選ばれて、その組および他へ
適切な電圧が印加されて、８の抵抗測定回路にて、当該
箇所の抵抗が測定される。マルチプレクサ機能回路７の
制御や、抵抗測定回路８の制御はコントローラ９により
行われる。得られたデータは、外部ネットワーク９へ送
出される。
電繊維片があり、横方向に６本の帯状起毛表面温度抵抗
変化導電繊維片がある場合の実施例を図５に示す。ここ
で帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維は、米国特許 US
6,172,344 B1 で示されものと同等な素材とする。４Ａ
〜４Ｅは縦方向に設置された５本の帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維片であり、６Ａ〜６Ｆは縦方向に設置さ
れた６本の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片であ
る。３は緩衝布であり、１および２のカバー布により、
上下から固定保護されている。この帯状起毛表面温度抵
抗変化導電繊維片の両端には金属端子が設置されてお
り、そこから電線により、図６に示すように、シーツの
外部へ配線されている。これらの配線は、マルチプレク
サ機能回路７により、測定されるべき帯状起毛表面温度
抵抗変化導電繊維片の組が選ばれて、その組および他へ
適切な電圧が印加されて、８の抵抗測定回路にて、当該
箇所の抵抗が測定される。マルチプレクサ機能回路７の
制御や、抵抗測定回路８の制御はコントローラ９により
行われる。得られたデータは、外部ネットワーク９へ送
出される。
【００１２】
【発明の効果】当該繊維を素材に、本発明で記載された
方法でセンサーシーツを構成することにより、柔軟、安
価かつメンテナンス容易なセンサーシーツが得られる。
また、このセンサーシーツにより、シーツ上の特定部位
の温度や圧力を測定することが可能となる。さらに、こ
の部位の大きさや分解能は、当該繊維片の大きさを加減
することにより任意に設定可能である。
方法でセンサーシーツを構成することにより、柔軟、安
価かつメンテナンス容易なセンサーシーツが得られる。
また、このセンサーシーツにより、シーツ上の特定部位
の温度や圧力を測定することが可能となる。さらに、こ
の部位の大きさや分解能は、当該繊維片の大きさを加減
することにより任意に設定可能である。
【００１３】
【図１】センサーシーツの構造を説明するための平面図
と側面図である。
と側面図である。
【図２】温度分布測定の原理を説明するための図面であ
る。全体を４つの領域に分け、これらの領域の温度を推
定する。
る。全体を４つの領域に分け、これらの領域の温度を推
定する。
【図３】センサーシーツの一部分の拡大図である。緩衝
布に上下の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の起毛が
突き刺さっている。
布に上下の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の起毛が
突き刺さっている。
【図４】圧力分布測定の原理を説明するための図面であ
る。緩衝布を通しての接触抵抗のみに注目した等価回路
図である。
る。緩衝布を通しての接触抵抗のみに注目した等価回路
図である。
【図５】実施例を示した図である。縦方向に５本の帯状
起毛表面温度抵抗変化導電繊維片があり、横方向に６本
の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片がある場合であ
る。
起毛表面温度抵抗変化導電繊維片があり、横方向に６本
の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維片がある場合であ
る。
【図６】実施例の信号処理の一例を示した図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の帯状起毛表面温度抵抗変化導電
繊維を並べ、緩衝布を挟んで、別の複数の帯状起毛表面
温度抵抗変化導電繊維を前述の帯状起毛表面温度抵抗変
化導電繊維とは交差する方向に並べ、全体を一体化して
構成するシーツ - 【請求項２】 請求項１に記載されたシーツにおいて、
各帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の電気抵抗を測定
し、この帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の平均温度
を推定し、このデータを基にして連立方程式を解き、シ
ーツの温度分布を求める装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載されたシーツにおいて、
緩衝布の片側のある一つの帯状起毛表面温度抵抗変化導
電繊維に電圧を印加し、別側にある一つの帯状起毛表面
温度抵抗変化導電繊維を接地して、この２つの帯状起毛
表面温度抵抗変化導電繊維間の電流を測定し、この２つ
の帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維の交差部分に加わ
る圧力を推定する。但し、他の交差部分の影響を軽減す
るため、接地した帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維以
外のこれと同じ側にある帯状起毛表面温度抵抗変化導電
繊維はすべて前述の印可電圧と同じ電圧を印可する。こ
の測定を、２つの帯状起毛表面温度抵抗変化導電繊維を
順に走査選択して行うことにより、シーツ面の圧力分布
を求める装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載されたシーツと請求項２
に記載された温度分布測定装置および請求項３に記載さ
れた圧力分布測定装置を併用することにより、温度分布
と圧力分布を同時に測定できる装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220930A JP2003033262A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | センサーシーツ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220930A JP2003033262A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | センサーシーツ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003033262A true JP2003033262A (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=19054677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001220930A Pending JP2003033262A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | センサーシーツ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003033262A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001220930A patent/JP2003033262A/ja active Pending
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