JP2004313495A

JP2004313495A - 生体データ検出装置

Info

Publication number: JP2004313495A
Application number: JP2003112432A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yanaga; 秋彦彌永
Original assignee: Advanced Medical Inc
Current assignee: Advanced Medical Inc
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP4411580B2

Abstract

【課題】被験者から発生される振動を効率よく検出し、さらに正確な生体生理データを検出することのできる生体データ検出装置を提供する。
【解決手段】被験者が滞在するベッドの物理的変動量を検出する変動量検出手段と、該変動量検出手段によって検出された変動量から前記被験者の生体データを検出する生体データ検出手段とによって少なくとも構成される生体データ検出装置において、前記変動量検出手段は、前記ベッドのフレームを伝達する振動を検出する振動検出手段である。また、前記振動検出手段は、前記ベッドのフレームと、該フレームを支持する脚部との間に介在される。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、ベッドに滞在する被験者の生体生理状態、例えば、離着床、呼吸数、脈拍数、鼾、咳、体動、寝返り等を検出する生体データ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベッドに寝たきりの状態にある被験者の体重測定は、介護者等の手によって被験者を秤皿等に乗せて測定しており、また透析中の患者の体重変化は循環量を透析機で測定して算出していた。
【０００３】
また、生体生理データの測定は、呼吸センサ、脈拍センサを被験者に取り付けて測定する必要があった。この種の生体モニタ装置として、特許文献１に開示される生体モニタ装置は、カード型の本体に、脈波を検出するための発光部及び受光部と、心電図、体脂肪率及び皮膚抵抗の少なくとも一つを検出する電極、体温や皮膚温を検出するための温度検出部、心拍や呼吸による体表面の振動及び身体動作による体動の少なくとも一つを検出するための振動検出部を備えるものである。
【０００４】
しかしながら、従来の体重測定では、介護者への負担が大きいという問題点を有し、また生体モニタ装置を身体に取り付けて測定する場合には、被験者の煩わしさを助長するという問題点があった。また、検出するためのセンサには、高価なセンサが必要となるという問題点があった。
【０００５】
また、上述した問題点を解決するために、本出願人は、特許文献２において、被験者の滞在するベッドに脚部にかかる荷重を検出し、これの荷重の変動に基づいて、上述した生体生理データを検出する生体生理検出装置を提案した。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２９９７４０号公報
【特許文献２】
特開２００３−５５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本出願人は、上述した特許文献２による方法に基づいて、被験者から発生される振動を効率よく検出し、さらに正確な生体生理データを検出することのできる生体データ検出装置を提供することを本発明の目的とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
したがって、この発明は、被験者が滞在するベッドの物理的変動量を検出する変動量検出手段と、該変動量検出手段によって検出された変動量から前記被験者の生体データを検出する生体データ検出手段とによって少なくとも構成される生体データ検出装置において、前記変動量検出手段は、前記ベッドのフレームを伝達する振動を検出する振動検出手段であることにある。
【０００９】
また、前記振動検出手段は、前記ベッドのフレームと、該フレームを支持する脚部との間に介在されることが望ましい。
【００１０】
さらに、前記振動検出手段は、硬質ケースと、該硬質ケースの上下一方の側面に設けられる圧電素子と、前記硬質ケースに内設され、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記圧電素子の電気変化を検出する電気信号検出手段とから少なくとも構成されることが望ましい。また、前記圧電素子としては、燐−ジルコニア−チタン系のセラミック（ＰＺＴ）からなるセラミック圧電素子であることが望ましい。さらに、他の圧電素子としては、ロッシェル塩、水晶、ポリ弗化ブリニデン等がある。
【００１１】
さらにまた、前記振動検出手段は、硬質ケースと、該硬質ケース内に配設された感圧高分子素子と、前記硬質ケースに内設され、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記感圧高分子素子の電気的な変化を検出する電気信号検出手段とから少なくとも構成されることが望ましい。尚、上記硬質ケースは、金属製であることが望ましい。尚、前記感圧高分子素子は、ポリ弗化ブニリデン又は感圧ゴムであることが望ましい。
【００１２】
また、前記振動検出手段は、弾性硬質ケースと、該弾性硬質ケース内に充填される流体と、前記フレームを伝達する振動によって生じる該流体の圧力変化を電気的な変化として検出する電気信号検出手段とから少なくとも構成されることが望ましい。尚、前記電気信号検出手段は、半導体圧力センサであることが望ましく、またコンデンサマイクロフォンであることが望ましい。尚、前記弾性硬質ケースは、ゴム、樹脂、金属等からなることが望ましい。さらに、前記流体としては、空気等の気体であってもよく、また液体であっても良いものである。
【００１３】
さらに、前記生体データは、離着床、呼吸数、脈拍数、鼾、咳、体動、寝返りの少なくとも一つであることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。
【００１５】
本願発明の実施の形態に係るベッド１は、少なくとも被験者が滞在するマット等が設置されるベッドフレーム２と、このベッドプレート２を支持する脚フレーム３と、脚フレーム３のそれぞれの端部を保持する脚部４とによって構成される。ぞして、前記脚フレーム３の端部は、前記脚部４の側面に開口する脚フレーム保持孔４１に挿入され、抜け防止ピン３１によって脚部４に保持固定される。
【００１６】
また、前記脚フレーム３の端部と、前記脚フレーム保持孔４１の底面部４２との間には、図２で示すように、振動検出センサ５が設けられる。この振動検出センサ５は、図示しないコントロールユニットと有線又は無線で電気的に接続される。さらに、前記振動検出センサ５と前記脚フレーム３との間には、衝撃吸収用ゴムシート６を配するようにしても良いものである。
【００１７】
前記振動検出センサ５は、図３に示すように、金属からなる硬質ケース５０と、この硬質ケース５０の表面に貼り付けられ、前記脚フレーム３が当接する圧電素子５２と、前記硬質ケース５０の内部に配置され、前記圧電素子５２とコネクタ５５によって接続される電子回路が配線させた基板５１と、この基板５１から延出し、前記コントロールユニットと接続される外部接続線５３とによって少なくとも構成される。尚、図３において、５４は、電子部品を示している。
【００１８】
これによって、ベッド上の被験者から発せされる振動が、ベッフレーム２及び脚フレーム３を介して前記振動検出センサ５の前記圧電素子５２に伝達され、振動検出センサ５内の電子回路で増幅されてコントロールユニットに外部接続線５３を介して送信されるものである。
【００１９】
前記コントロールユニットでは、図４に示すように、振動検出センサ５が送信された信号をアナログ回路７１において増幅し、ＡＤ変換器７２においてデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、ＣＰＵ７３に送られて処理された後、スイッチユニット７４の指示により、表示／印刷ユニット７５でディスプレーやプリンターに検出結果を表示する。また、スイッチユニット７４による選択により、通信ユニット７６を介して所定の場所、診療センターや介護センター、医師等に送信される。また、検出結果に異常が発見された場合には、自動的に通信ユニット７６を介して異常内容を送信したり、警報ユニット７７によって警報を発するものである。
【００２０】
前記ＣＰＵ７３での処理は、例えば図５に示すもので、ＡＤ変換されたデータが、離着床用デジタルフィルタ８１、呼吸用デジタルフィルタ８２、脈波用デジタルフィルタ８３、鼾用デジタルフィルタ８４、咳用デジタルフィルタ８５、体動用デジタルフィルタ８６、及び寝返り用デジタルフィルタ８７にそれぞれ送られて、それぞれの生体データに必要な信号が必要に応じて選択される。
【００２１】
そして、離着床デジタルフィルタ８１では、前記ＡＤ変換データの大きさがフィルタされ、レベル抽出９１によって所定の閾値以上に増加した場合が検出され、これによって離着床判定１０１において被験者の離着床が判定される。
【００２２】
呼吸用デジタルフィルタ８２では、前記ＡＤ変換データを、０．０５〜１．２５Ｈｚでフィルタし、波形抽出９２において波形の抽出を行う。そして、呼吸数判定１０２において、波形のピーク（ボトム）と次の波形のピーク（ボトム）間の時間を算出し、１分間当たりの呼吸回数を算出する。又は、１分間の何回ピーク（ボトム）があったかをカウントして算出する。さらに、必要に応じて波形を記憶する。
【００２３】
また、脈波用デジタルフィルタ８３では、前記ＡＤ変換データを、０．５〜４．５Ｈｚでフィルタし、波形抽出９３において波形の抽出を行う。そして、脈拍数判定１０３において、波形のピーク（ボトム）と次の波形のピーク（ボトム）間の時間を算出し、１分間当たりの脈拍数を算出する。又は、１分間の何回ピーク（ボトム）があったかをカウントして算出する。さらに、必要に応じて波形を記憶する。
【００２４】
鼾用デジタルフィルタ８４では、前記ＡＤ変換データを、２０〜５００Ｈｚでフィルタし、波形抽出９４において鼾波形の抽出を行い、さらに閾値以上の波形を抽出する。そして、鼾判定１０４において、ある期間の持続性を有し、包絡状（エンベロープ）を有するなどの判定を行い、１分間、１時間、１睡眠当たりの回数とする。また、１分、１時間、１睡眠に何回発生したかをカウントし、必要に応じて波形を記憶する。
【００２５】
咳用デジタルフィルタ８５では、前記ＡＤ変換データを、２０〜５００Ｈｚでフィルタし、波形抽出９４において咳波形の抽出を行い、さらに閾値以上の波形を抽出する。そして、鼾判定１０４において、ある期間の持続性を有し、包絡状（エンベロープ）を有するなどの判定を行い、１分間、１時間、１睡眠当たりの回数とする。また、１分、１時間、１睡眠に何回発生したかをカウントし、必要に応じて波形を記憶する。
【００２６】
体動判定１０６は、体動用デジタルフィルタ８６及び波形抽出９６によって所定の波形を抽出し、直流成分の変動が少なく、交流成分の変動の大きい場合に被験者の体動を検出する。
【００２７】
寝返り判定１０７は、寝返り用デジタルフィルタ８７及び波形抽出８７によって所定の波形を抽出し、直流成分の変動が大きく、交流成分の変動が大きい場合に被験者の寝返りを検出する。
【００２８】
以上の構成により、前記ベッドフレーム２及び脚フレーム３（以下、フレーム２，３）を介して伝達される振動を振動検出センサ５によって検出し、これに基づいて被験者の生体データを被験者の不快感なしに検出することができるものである。
【００２９】
図６で示す第２の実施の形態に係る振動検出センサ５Ａは、前記硬質ケース５０と前記基板５１との間に、感圧高分子、例えばポリ弗化ブニリデン、感圧ゴム等からなる高分子素子を配し、前記フレーム２，３を介して伝達される被験者から発生される振動による状態の変化を前記基板３上に配される電子回路によって検出するようにしたものである。具体的には、前記ポリ弗化ブニリデンを用いた場合には、前記振動による歪み（変形）により前記ポリ弗化ブニリデンに発生する電荷を検出して前記フレーム２，３の振動を検出するものである。また、感圧ゴムを用いた場合には、前記振動による歪み（変形）により変化する体積抵抗を電流変動として検出して前記フレーム２，３の振動を検出するものである。
【００３０】
図７で示す第３の実施の形態に係る振動検出センサ５Ｂは、ゴム、樹脂、金属等によって形成された硬質ケース５０と、この硬質ケース５０内に密封された流体、例えば空気等の気体又はオイル等の液体と、該流体の圧力変動を検出する検出回路部５９と、前記流体の圧力変動を前記検出回路部５９に伝達する外部接続チューブ５８とによって少なくとも構成される。また、前記検出回路部５９において、前記流体の圧力変動を検出するものとしては、半導体圧力センサや、コンデンサマイクロフォン等が好ましい。さらに、前記硬質ケース５０は、弾性を有することが望ましい。
【００３１】
このように、図６及び図７で示された第２及び第３の実施の形態に係る振動検出センサ５Ａ，５Ｂにおいても上述した第１の実施の形態における振動検出センサ５と同様の効果を奏することができるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ベッド上に滞在する被験者から発せされる振動を、ベッドのフレームを介して検出するようにしたことから、被験者に直接接触する端子がないため、被験者に不快感を生じさせることなく、被験者の生体データを検出することができるものである。
【００３３】
また、振動検出センサに、圧電素子や、感圧高分子等を用いたことによって、安価に振動の検出を行うことができるようになったものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】生体データ検出装置が取り付けられるベッドの概略構成図である。
【図２】前記ベッドにおける振動検出センサの取り付け状態を示した説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係る振動検出センサの構造を示した断面図である。
【図４】前記生体データ検出装置の概略構成図である。
【図５】ＣＰＵにおけるデータ処理の流れを示したブロック図である。
【図６】第２の実施の形態に係る振動検出センサの構造を示した断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る振動検出センサの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１ベッド
２ベッドフレーム
３脚フレーム
４脚部
５，５Ａ，５Ｂ振動検出センサ
６衝撃吸収用ゴムシート
５０硬質ケース
５１基板

Claims

被験者が滞在するベッドの物理的変動量を検出する変動量検出手段と、該変動量検出手段によって検出された変動量から前記被験者の生体データを検出する生体データ検出手段とによって少なくとも構成される生体データ検出装置において、
前記変動量検出手段は、前記ベッドのフレームを伝達する振動を検出する振動検出手段であることを特徴とする生体データ検出装置。
前記振動検出手段は、前記ベッドのフレームと、該フレームを支持する脚部との間に介在されることを特徴とする請求項１記載の生体データ検出装置。
前記振動検出手段は、硬質ケースと、該硬質ケースの上下一方の側面に設けられる圧電素子と、前記硬質ケースに内設され、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記圧電素子の電気変化を検出する電気信号検出手段とから少なくとも構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の生体データ検出装置。
前記振動検出手段は、硬質ケースと、該硬質ケース内に配設された感圧高分子素子と、前記硬質ケースに内設され、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記感圧高分子素子の電気的な変化を検出する電気信号検出手段とから少なくとも構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の生体データ検出装置。
前記振動検出手段は、弾性硬質ケースと、該弾性硬質ケース内に充填される流体と、前記フレームを伝達する振動によって生じる該流体の圧力変化を電気的な変化として検出する電気信号検出手段とから少なくとも構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の生体データ検出装置。
前記電気信号検出手段は、半導体圧力センサであることを特徴とする請求項５記載の生体データ検出装置。
前記電気信号検出手段は、コンデンサマイクロフォンであることを特徴とする請求項５記載の生体データ検出装置。
前記生体データは、離着床、呼吸数、脈拍数、鼾、咳、体動、寝返りの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の生体データ検出装置。