JP2007054606A - Biological signal detecting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、心拍、呼吸、体動等の生体信号を検出する生体信号検出装置に関する。 The present invention relates to a biological signal detection apparatus that detects biological signals such as heartbeat, respiration, and body movement.
近年、就寝中における生体の各種状態を検出する装置が開発されており、例えば、特許文献1に示されるように、睡眠深度を就寝者を無拘束でかつ高精度に推定することができる睡眠深度推定装置が知られている。この睡眠深度推定装置は、人体の心拍数及び呼吸数を含む生体情報を検出する生体情報センサと、この生体情報センサによって検出された生体情報に所定の処理を施して複数の睡眠深度基礎データを算出する生体情報処理回路と、生体情報処理回路から得られる睡眠深度基礎データに基づいて睡眠深度を推定する睡眠深度推定回路から構成されている。また、例えば、特許文献2に示されるように、被験者の様々な生体情報のうち、特に呼吸情報や脈拍情報等を精度良く計測することができ、更に、市販されているベッドに対して着用することができる生体情報計測用パネル、生体情報計測用マット、生体情報計測装置及び生体情報計測方法や、被験者の様々な生体活動のうち、特に呼吸や脈拍の状況を確実に監視することができる生体情報計測用パネル又は生体情報計測用マットを備えた生体活動監視システムが知られている。
上記特許文献1に開示の睡眠深度推定装置では、圧力センサをマットレス上または掛け蒲団や衣類に取り付けて計測を行っている。マットレス上や衣類に取り付けた場合には生体に負担をかけるという問題点があり、また、掛け布団にセンサを取り付けた場合には就寝中に掛け蒲団をはいでしまう可能性があり、長時間連続した計測には不適である。また、上記特許文献2に開示の生体情報計測用パネルでは、弾性的に撓曲可能な敷板に歪み検出センサを取り付けている。この生体情報計測用パネルでは、敷板部の上下両面のうち少なくとも一方の面に弾性層を設ける、敷板部の他の部位より厚さが薄い薄肉部を設ける、敷板部の上下両面のうち少なくとも一方の面に凹部を設けるなどの構造の工夫がなされているが、ベッドのマットレス上面、畳面、床面、敷布団上面等に配設されて生体による荷重がかかった場合に、センサや敷板が生体やマットレス等に接触して変位が制限され、検出精度の低下が考えられる。
In the sleep depth estimating apparatus disclosed in
本発明は、上記問題を解消するものであり、生体に起因する圧力変化を検出可能なセンサを可撓性を有する圧力伝達部に取り付け、これを生体保持部に対して隙間をもって配設することで、生体に負担をかけることなく、センサを直接生体保持部に配設する場合と比較して、より精度良く生体信号を検出することが可能な生体信号検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, and attaches a sensor capable of detecting a pressure change caused by a living body to a flexible pressure transmission unit and arranges the sensor with a gap with respect to the living body holding unit. Thus, an object of the present invention is to provide a biological signal detection device capable of detecting a biological signal with higher accuracy than in the case where the sensor is directly disposed on the biological holding unit without imposing a burden on the biological body. .
上記目的を達成するために、本発明は、生体を保持する生体保持部と、前記生体保持部を乗せる基台と、生体に起因する圧力変化を受ける、可撓性を有する圧力伝達部と、前記圧力伝達部に取り付けられ該圧力伝達部が受けた圧力変化を検出するセンサ部と、前記センサ部による出力信号から生体信号を検出する生体信号検出部と、を備え、前記圧力伝達部は、該圧力伝達部と前記生体保持部又は前記基台との間に隙間をもって配設されている生体信号検出装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a living body holding section that holds a living body, a base on which the living body holding section is placed, a flexible pressure transmission section that receives a pressure change caused by the living body, A sensor unit that is attached to the pressure transmission unit and detects a pressure change received by the pressure transmission unit; and a biological signal detection unit that detects a biological signal from an output signal from the sensor unit, the pressure transmission unit comprising: The biological signal detection device is disposed with a gap between the pressure transmission unit and the biological holding unit or the base.
また、前記圧力伝達部は、板状でその面方向両端に支持部材を備え、この支持部材があることで、該圧力伝達部と前記生体保持部又は基台との間に隙間が形成されるものとすればよい。
また、前記支持部材は、前記圧力伝達部と一体化されているものとすればよい。
また、前記圧力伝達部は、前記センサ部を保持すると共に、前記生体保持部に取り付けられているものとすればよい。
また、前記圧力伝達部は、その略中央に前記センサ部を保持するものとすればよい。
前記圧力伝達部は、その下面側に前記センサ部を保持すると共に、このセンサ部の近傍で前記支持部材の高さより低い第2の支持部材を有し、この第2の支持部材の存在により、前記圧力伝達部に生体による荷重が加わった場合においても前記生体保持部又は前記基台との間の隙間が保たれるものとすればよい。
また、前記圧力伝達部は、生体による過重が加わって最大曲げ応力が生じた場合に破損が生じない材質、形状から構成されているものとすればよい。
また、前記圧力伝達部は、前記基台に対して、生体による過重が加わったときに生じる最大撓み量以上の高さを有して配設されているものとすればよい。
また、前記支持部材は、弾性体から成るものとすればよい。
また、前記支持部材は、その両端が弾性体上に配設されているものとすればよい。
また、前記支持部材は、前記弾性体と接触する部分が板状であって、且つ前記圧力伝達部と平行であるものとすればよい。
また、前記支持部材は、板状の敷板上に配設されるものとすればよい。
The pressure transmission unit is plate-shaped and includes support members at both ends in the surface direction, and the presence of the support members forms a gap between the pressure transmission unit and the living body holding unit or the base. It should be.
Moreover, the said supporting member should just be integrated with the said pressure transmission part.
The pressure transmission unit may hold the sensor unit and be attached to the living body holding unit.
The pressure transmission unit may be configured to hold the sensor unit at substantially the center thereof.
The pressure transmission unit holds the sensor unit on the lower surface side, and has a second support member lower than the height of the support member in the vicinity of the sensor unit, and due to the presence of the second support member, Even when a load due to a living body is applied to the pressure transmitting unit, a gap between the living body holding unit or the base may be maintained.
In addition, the pressure transmission unit may be made of a material and a shape that are not damaged when a maximum bending stress is generated due to an overload by a living body.
Further, the pressure transmission unit may be disposed with a height that is greater than or equal to the maximum amount of bending that occurs when the living body is overloaded with respect to the base.
The support member may be made of an elastic body.
Moreover, what is necessary is just to let the both ends of the said support member be arrange | positioned on the elastic body.
Further, the support member may have a plate-like portion in contact with the elastic body and be parallel to the pressure transmission unit.
Moreover, the said supporting member should just be arrange | positioned on a plate-shaped floor board.
本発明の生体信号検出装置によれば、センサ部を取り付けた可撓性を有する圧力伝達部を生体保持部又は前記基台との間に隙間を有して配設しているので、センサ部を直に生体保持部と基台との間に配設した場合に比べて、生体に起因するセンサ部の変位が制限されなくなり、生体保持部から伝播される圧力変化をセンサ部はより精度良く検出することができる。しかも、生体に負担をかけることがなく、精度良く生体信号を検出することが可能となる。 According to the biological signal detection device of the present invention, the flexible pressure transmitting unit with the sensor unit attached is disposed with a gap between the biological holding unit or the base. Compared with the case where the sensor unit is directly disposed between the living body holding unit and the base, the displacement of the sensor unit due to the living body is not limited, and the sensor unit can more accurately detect the pressure change propagated from the living body holding unit. Can be detected. In addition, the biological signal can be detected with high accuracy without imposing a burden on the living body.
また、圧力伝達部の両端を支持部材で支えることにより、圧力伝達部と基台の間に隙間が保たれ、センサ部の出力電圧が増加し、より精度の良い生体信号検出が可能になる。
また、圧力伝達部とその両端を支持する支持部材を一体化させることで、センサ部の出力電圧が増加し、より精度の良い生体信号検出が可能になると同時に、構造が簡素で取り扱い性が良く単一の材質で圧力伝達部の製作が可能になる。
また、基台と生体保持部の間に隙間を有することで、センサ出力電圧が大きくなり、心拍をも精度良く検出することが可能となる。
また、圧力伝達部の略中央に生体による荷重が加わったときに最も撓みが生じるため、精度良く生体信号を検出可能となる。
また、圧力伝達部に第2の支持部材があることで、生体による過度な荷重が加わった場合でも、圧力伝達部の撓みを一定値以内に留めることができ、圧力伝達部の耐久性が向上する。
また、生体による過重が圧力伝達部に加わったときに生じる曲げ応力が許容曲げ応力以内となる材質、形状を用いることで、圧力伝達部の破損すなわち塑性変形や破断を防ぐことができる。
また、生体による過重が圧力伝達部に加わったときに生じる最大撓み量以上の高さの支持部材を用いることで、生体による荷重が加わったときでも圧力伝達部が撓んで底に接触することがなく、圧力伝達部と生体保持部又は基台との隙間が確保されるため、センサ出力電圧が保たれ、精度の良い生体信号検出が可能となる。
また、弾性体から成る支持部材で圧力伝達部の両端が支持されることで、支持部材で支持されている部分が大きく動き、センサ出力電圧が大きくなり、心拍をも精度良く検出することが可能となる。
また、圧力伝達部と一体化された支持部材の両端が弾性体で支持されることで、弾性体で支持されている部分が大きく動き、センサ出力電圧が大きくなり、心拍をも精度良く検出することが可能となる。また、支持部材の両端を弾性体に圧入すれば、支持を安定させることができる。
また、支持部材の弾性体と接触する部分が板状であって、且つ圧力伝達部と平行であることで、安定した配設が可能となる。
また、支持部材を敷板上に配設することで、クッション等の柔らかい材質の上に配設した場合に、クッションと圧力伝達部が接触することが防がれ、圧力伝達部とクッション等の柔らかい材質との隙間が確保されるため、センサ出力電圧が保たれる。さらには、支持部材の両端が弾性体上に配設されており、支持部材の弾性体と接触する部分が板状であって、且つ圧力伝達部と平行である場合に、敷板への取付けが容易になる。また、クッション等の柔らかい材質の上に配設した場合でも、大きなセンサ出力が得られ、心拍をも精度良く検出することが可能となる。
Further, by supporting both ends of the pressure transmission unit with the support members, a gap is maintained between the pressure transmission unit and the base, the output voltage of the sensor unit increases, and a more accurate biological signal detection becomes possible.
Also, by integrating the pressure transmission part and the support members that support both ends of the pressure part, the output voltage of the sensor part increases, enabling more accurate detection of biological signals, and at the same time, the structure is simple and easy to handle. The pressure transmission part can be manufactured with a single material.
Further, by providing a gap between the base and the living body holding unit, the sensor output voltage is increased, and the heartbeat can be detected with high accuracy.
In addition, since a deflection occurs most when a load due to a living body is applied to the approximate center of the pressure transmission unit, a biological signal can be detected with high accuracy.
In addition, since the pressure transmitting portion has the second support member, even when an excessive load is applied by the living body, the deflection of the pressure transmitting portion can be kept within a certain value, and the durability of the pressure transmitting portion is improved. To do.
Further, by using a material and a shape in which a bending stress generated when an excessive weight due to a living body is applied to the pressure transmission unit is within an allowable bending stress, it is possible to prevent the pressure transmission unit from being damaged, that is, plastic deformation or fracture.
In addition, by using a support member having a height that is greater than the maximum amount of bending that occurs when excessive weight from the living body is applied to the pressure transmission unit, the pressure transmission unit can be bent and contact the bottom even when a load from the living body is applied. Since the gap between the pressure transmission unit and the living body holding unit or the base is secured, the sensor output voltage is maintained and the biological signal detection with high accuracy is possible.
In addition, since both ends of the pressure transmission unit are supported by the support member made of an elastic body, the portion supported by the support member moves greatly, the sensor output voltage increases, and the heartbeat can be detected with high accuracy. It becomes.
In addition, since both ends of the support member integrated with the pressure transmission unit are supported by the elastic body, the portion supported by the elastic body moves greatly, the sensor output voltage increases, and the heartbeat is detected with high accuracy. It becomes possible. Further, if both ends of the support member are press-fitted into the elastic body, the support can be stabilized.
In addition, since the portion of the support member that comes into contact with the elastic body is plate-shaped and is parallel to the pressure transmission unit, stable arrangement is possible.
In addition, when the support member is disposed on the floor plate, the cushion and the pressure transmission unit are prevented from coming into contact with each other when the support member is disposed on a soft material such as a cushion. Since a gap with the material is secured, the sensor output voltage is maintained. Furthermore, when both ends of the support member are disposed on the elastic body, and the portion of the support member that contacts the elastic body is plate-shaped and parallel to the pressure transmission portion, the support member can be attached to the floor plate. It becomes easy. In addition, even when placed on a soft material such as a cushion, a large sensor output can be obtained and the heartbeat can be detected with high accuracy.
以下、本発明の実施形態に係る生体信号検出装置について図面を参照して説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1(A)は、生体信号検出装置のセンサ検出部構成を示す。センサ検出部は、生体に起因する圧力変化を受ける板状の可撓性を有する圧力伝達部1と、この圧力伝達部1に取り付けられ該圧力伝達部1が受けた圧力変化を検出するセンサ部2と、圧力伝達部1の面方向両端に設けられた支持部材3とを備える。この支持部材3があることで、圧力伝達部1と生体保持部4又は基台5(図1(B)(C)参照)との間に隙間が形成される。センサ部2は、圧力伝達部1の平面略中央位置に取り付ける。圧力伝達部1としては、例えば鉄板を、センサ部2としては、圧電高分子であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いる。
Hereinafter, a biological signal detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted. FIG. 1A shows a sensor detection unit configuration of the biological signal detection device. The sensor detection unit includes a plate-like flexible
図1(B)(C)は、それぞれ本発明の生体信号検出装置の前提構成と、実施形態構成を示す。生体信号検出装置は、生体LBを保持する生体保持部4と、この生体保持部4を乗せる基台5と、センサ検出部と、センサ検出部による出力信号から生体信号を検出する生体信号検出部(図示なし)とを備える。ここに、生体保持部4は、寝具(スプリングマット)等のマットレスであり、基台5は、ベッド台であり、以下では、これら用語で言い換える。図1(B)は、センサ検出部のセンサ部2を取り付けた圧力伝達部1(鉄板など)がマットレス4とベッド台5の間に配設され、圧力伝達部1がベッド台5と接触している場合である。
FIGS. 1B and 1C respectively show a premise configuration and an embodiment configuration of the biological signal detection device of the present invention. The biological signal detection device includes a
図1(C)は、圧力伝達部1(鉄板など)が、支持部材3により圧力伝達部1とマットレス4又はベッド台5との間に隙間をもって配設されている。すなわち、マットレス4の下側に圧力伝達部1を配設し、ベッド台5と圧力伝達部1の間に支持部材3(例えば、鉄製)を配設し、圧力伝達部1とベッド台5の間に隙間を有している実施形態である。この例では、マットレス4にセンサ検出部が挿入される凹部4aを形成している。
In FIG. 1C, the pressure transmission unit 1 (iron plate or the like) is disposed with a gap between the
図2は実施形態に係る生体信号検出装置の信号伝達系の構成を示す。本装置において、生体LBからその変位による圧力は、生体保持部としてのマットレス4等の寝具、圧力伝達部1を経て、センサ部2に伝達され、センサ検出出力は生体信号検出部20にて検出される。
FIG. 2 shows a configuration of a signal transmission system of the biological signal detection apparatus according to the embodiment. In this apparatus, the pressure due to the displacement from the living body LB is transmitted to the
図3(A)、(B)は、上記図1(B)、(C)の各々の場合において、被験者(男性、体重64kg)がベッド中央で仰臥した場合のセンサ出力波形(上段)と、同時に計測した心電図波形(下段)を示す。図3(A)、(B)の下側の心電図の波形において、振幅が最も大きいピークは心拍R波である。上記図1(C)に示した本実施形態の構成によれば、センサ部2からの出力電圧が大きくなり、心拍R波に相当する信号成分が明瞭となる。このため、本実施形態においては、図3(B)に示すように、図3(A)に比べて、心拍R波からある時間遅れの後、センサ出力に明瞭なピークが現れ、それが周期的に繰り返し、精度の良い心拍検出ができている。
FIGS. 3 (A) and 3 (B) are sensor output waveforms (upper stage) when the subject (male, weight 64 kg) lies in the center of the bed in each of FIGS. 1 (B) and (C). The electrocardiogram waveform (lower part) measured simultaneously is shown. In the electrocardiogram waveforms on the lower side of FIGS. 3A and 3B, the peak with the largest amplitude is the heartbeat R wave. According to the configuration of the present embodiment shown in FIG. 1C, the output voltage from the
上記図1(B)のように、センサ部2を直にマットレス4とベッド台5の間に配設した場合は、生体に起国する圧力の変化によるセンサの変位が制限され、望ましくない。そこで、本実施形態では、上記図1(C)に示すように、圧力伝達部1の面方向両端に支持部材3が備えられることで、圧力伝達部1とベッド台5との間に隙間を有し、圧力伝達部1としての鉄板は、生体の体重などによる荷重がかかった状態で撓んだ状態においても、鉄板及びセンサ部2がベッド台5に接触しないようにしている。荷重による接触の有無は、鉄板の場合、広さ、厚さ、高さなどの組み合わせによって決まる。例えば、鉄板の広さは一辺が20cmの正方形、厚みは1mm、高さ22mmの鉄製の保持部材を用いればよく、体重100kgの被験者がマットレス4を介してセンサ部2の真上に乗っても接触しないものとすることが望ましい。センサ部2の取り付けは、圧力伝達部1の上側でも下側でもよい。
As shown in FIG. 1B, when the
センサ部2としては、可携性を有するものとして、ここではPVDFを用いたが、圧電素子にはPVDFの他に、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸亜鉛等の圧電セラミックス等が知られており、例えば、略矩形や略円形のシート状のものでも、帯状のものでも、ボタン状のものでも、ケーブル状のものでもよい。ケーブル状の圧電素子は、例えば、長尺な線状の中心電極と、この中心電極を被覆する圧電体と、この圧電体を被覆する外側電極とから成り、ケーブルの何れの部分においても感度があるデバイスが知られている。また、センサ部2として、圧電素子以外にも光ファイバ、歪ゲージ、磁気センサ等を用いることができる。センサ部2の圧力を検出する原理として、光ファイバは圧力付加による伝送特性の変化を検出し、磁気センサは圧力付加による磁気変化を検出する。このように、可携性を有し、生体に起因する圧力の変化を検出することができ、鉄板などの圧力伝達部1に取り付けが可能で、屈曲方向に対して起電力を発生する出力発生原理を持つものであれば、任意に採用できる。
Here, PVDF is used as the
圧力伝達部1の配設構成は、上記のように、マットレス4とベッド台5との間に配設するものに限られない。図4(A)、(B)は、他の実施形態を示す。図4(A)は、圧力伝達部1をマットレス4上に配設する場合を、図4(B)は圧力伝達部1をマットレス4内部に配設する場合を示す。
The arrangement of the
圧力伝達部1とその両端を支持する支持部材3を一体化させてもよい。図5(A)はその実施形態を示し、圧力伝達部6及び支持部材7として、鉄板を折り曲げ形成している。この折り曲げた鉄板の下側にセンサ部2を取り付ける。図5(B)は圧力伝達部6の配設位置を示す。ここでは、圧力伝達部6として、20cm角、1mm厚、高さ15mm、脚部20mmの構造の鉄板を用いたが、鉄板の形状は、生体の体重などによる荷重がかかった状態でも圧力伝達部6及びセンサ部2がベッド台5に接触しない広さ、厚さ、高さであればよい。また、ここでは、圧力伝達部6の配設位置をマットレス4の下側としたが、マットレス4上でもマットレス4内部でもよい。図6は、図5(B)の構成において計測したセンサ出力波形と心電図を示す。
You may integrate the
図7(A)(B)は、さらに他の実施形態を示す。いずれの実施形態も、センサ部2を取り付けた鉄板から成る圧力伝達部1をマットレス4下側に取り付け、マットレス4とベッド台5との間に隙間を有する。図7(A)では、マットレス4とベッド台5の間に支持部材3を配設しており、図7(B)では、マットレス4下側に取り付けた圧力伝達部1をベッド台5の凹所5aに配設している。ここでは、圧力伝達部1に20cm角、1mm厚の鉄板を用いた。図8は、図7(A)の構成において計測したセンサ出力波形と心電図を示す。
7A and 7B show still another embodiment. In any of the embodiments, the
図9(A)(B)は、圧力伝達部1(鉄板)へのセンサ部2の取り付け構成を示し、いずれも圧力伝達部1が撓んだ状態を示している。図9(A)は、センサ部2を圧力伝達部1の中央部表面に取り付けた例、図9(B)は、センサ部2を圧力伝達部1の周辺部表面に取り付けた例である。センサ部2は生体信号が検出できる圧力伝達部1の任意の位置に取り付けることができる。
FIGS. 9A and 9B show a configuration for mounting the
図10(A)(B)は、圧力伝達部6(鉄板)のその他の実施形態を示す。いずれも、センサ部2を取り付けた圧力伝達部6の下側に、センサ部2の近傍で両端の支持部材7の高さより低い、弾性部材などで成る第2の支持部材8を配設したものである。これにより、生体の荷重が加わって鉄板が撓んでも、第2の支持部材8があることで、鉄板とベッド台5の間の隙間が保たれる。図10(A)は、センサ部2の両側に2つ円柱形状の支持部材8を配設したものであるが、支持部材8の数と配設位置は鉄板の下側であれば特に問わない。また、支持部材8の形状と材質は、両端の支持部材7の高さより低く、生体による荷重が加わった時に鉄板の撓みを支持することができればよい。また、支持部材8は鉄板に取り付けても、ベッド台5に取り付けてもよい。図10(B)は、圧力伝達部6を成す鉄板の一部を折り曲げて第2の支持部材9を構成したものである。
10A and 10B show another embodiment of the pressure transmission unit 6 (iron plate). In either case, a
また、上記各実施形態において、生体による荷重が加わった時の最大曲げ応力が許容曲げ応力を超えないように圧力伝達部1(6)を設計する。これにより、圧力伝達部1(6)の破損すなわち塑性変形や破断を防ぐことができる。圧力伝達部1の材質、形状に関係するパラメータは、奥行きl、幅B、ヤング率E、板厚tがある。生体による荷重Pが圧力伝達部1(6)に加わったとき、単位長さ当たりの荷重ω=P/B、断面係数Mmax=ωl2/8、曲げモーメントZ=lt2/6として、最大曲げ応力σmax=Mmax/Z=3ωl/4t2と算出される。許容曲げ応力σallowとすると、σmax<σallowより、t>(3ωl/4σallow)1/2として、必要な板厚tが算出される。例えば、パラメータをl=100[mm]、B=100[mm]、E=205800[MPa]と固定して必要な板厚tを計算する。生体による荷重P=30[kgf]がかかった場合、許容曲げ応力σallow=98[MPa]であることから、σmax<σallowより、必要な板厚tは、t>1.5[mm]と算出される。ここでは、奥行きl、幅B、ヤング率Eを固定して板厚:tを求めたが、他のパラメータを固定して、奥行きl、幅B、ヤング率E等を求めてもよい。
In each of the above embodiments, the pressure transmission unit 1 (6) is designed so that the maximum bending stress when a load from a living body is applied does not exceed the allowable bending stress. Thereby, the damage of the pressure transmission part 1 (6), ie, plastic deformation and a fracture | rupture, can be prevented. Parameters relating to the material and shape of the
さらに、上記各実施形態において、生体による荷重が加わった時の最大撓み量以上の高さを有するように支持部材3(7)を設計する。これにより、生体による荷重が加わったときでも圧力伝達部1(6)が撓んで底に接触することがなく、圧力伝達部1(6)と生体保持部4又は基台5との隙間が確保されるため、センサ出力電圧が保たれ、精度の良い生体信号検出が可能となる。生体による荷重Pが奥行きl、幅B、ヤング率E、板厚tの圧力伝達部1(6)に加わったとき、単位長さ当たりの荷重ω=P/B、弾性2次モーメントI=lt2/12として、最大撓み量vmax=5ωl4/384EI=5ωl3/32Et3と算出される。例えば、P=30[kgf]、l=100[mm]、B=100[mm]、E=205800[MPa]、t=2[mm]のとき、必要な支持部材3(7)の高さは、0.28[mm]以上と算出される。
Furthermore, in each said embodiment, the supporting member 3 (7) is designed so that it may have the height more than the maximum deflection amount when the load by a biological body is added. As a result, even when a load is applied by the living body, the pressure transmission unit 1 (6) is not bent and does not contact the bottom, and a clearance between the pressure transmission unit 1 (6) and the biological
図11は、圧力伝達部1のさらに他の実施形態を示す。センサ部2を取り付けた鉄板から成る圧力伝達部1の両端を弾性体から成る弾性支持部材10により支持したものである。これにより、弾性支持部材10で支持されている部分が大きく動き、センサ出力電圧が大きくなり、心拍をも精度良く検出することが可能となる。ここでは、弾性支持部材10の形状は、生体による荷重が加わった場合に圧力伝達部1が底に接触しない高さを有するものであれば特に問わない。
FIG. 11 shows still another embodiment of the
図12は、圧力伝達部6のさらに他の実施形態を示す。鉄板から成る圧力伝達部6と一体化された(鉄板の両端を折り曲げて形成された)支持部材7の両端を弾性体から成る弾性支持部材10上に配設したものである。これにより、弾性支持部材10で支持されている部分が大きく動き、センサ出力電圧が大きくなり、心拍をも精度良く検出することが可能となる。また、支持部材7の両端を弾性支持部材10に圧入すれば、支持を安定させることができる。ここでは、弾性支持部材10の形状は、生体による荷重が加わった場合に圧力伝達部6が底に接触しない高さを有するものであれば特に問わない。
FIG. 12 shows still another embodiment of the
図13(A)(B)は、圧力伝達部6のさらに他の実施形態を示す。いずれの実施形態も、鉄板から成る圧力伝達部6の両端を折り曲げてL字型の脚部11(支持部材7)を形成し、その脚部11を弾性体から成る弾性支持部材10上に配設したものである。すなわち、圧力伝達部1と一体化された支持部材7の両端を弾性支持部材10上に配設し、支持部材7の弾性支持部材10と接触する部分が板状であって、且つ圧力伝達部1と平行であるものである。これにより、安定した配設が可能となる。図13(A)では、支持部材7を外側に折り曲げたL字型の脚部11を弾性支持部材10上に配設しており、図13(B)では、支持部材7を内側に折り曲げたL字型の脚部11を弾性支持部材10上に配設している。ここでは、弾性支持部材10とL字型の脚部11の形状は、生体による荷重が加わった場合に圧力伝達部6が底に接触しない高さを有するものであれば特に問わない。
FIGS. 13A and 13B show still another embodiment of the
図14(A)は、比較例として支持部材3をクッション等の柔らかい素材12の上に配設した場合を示し、図14(B)は支持部材3を敷板13で支持してクッション等の柔らかい素材12の上に配設した場合を示す。図14(A)に示すように、支持部材3をクッション等の柔らかい素材12の上に配設した場合には、クッション等の柔らかい素材12が圧力伝達部1に接触して、圧力伝達部1の変位が制限される。これに対し、図14(B)に示すように、支持部材3を敷板13で支持してクッション等の柔らかい素材12の上に配設した場合には、圧力伝達部1とクッション等の柔らかい素材12との接触が防がれ、圧力伝達部1とクッション等の柔らかい素材12との隙間が確保され、これにより、センサ出力電圧が保たれる。圧力伝達部1は、このように支持部材3を敷板13で支持してクッション等の柔らかい素材12の上に配設してもよい。敷板13の材質と形状は、クッション等の柔らかい素材12の上に配設した場合に、クッション等の柔らかい素材12に押され撓んで圧力伝達部1や支持部材3に接触することがなければ特に問わない。
FIG. 14A shows a case where the
図15(A)(B)は、圧力伝達部6のさらに他の実施形態を示す。いずれの実施形態も、圧力伝達部6の両端を折り曲げて形成したL字型の脚部11(支持部材7)を敷板13上に配設し、脚部11と敷板13とをネジ止め固定したものである。図15(A)では、25cm角、1.8mm厚、高さ1cm、脚部11を1cmとした鉄板から成る圧力伝達部6と、25cm×27cm、1.8mm厚の鉄板から成る敷板13とを、ナットなどの固定用部材14及びネジなどの固定用部材15によりネジ止め固定しており、図15(B)では、脚部11と敷板13との間に硬度50、1mm厚のシリコンゴム(弾性体)から成る弾性支持部材10を設けている。図16(A)(B)は、それぞれ、図15(A)(B)の構成において計測したセンサ出力波形と心電図を示す。
FIGS. 15A and 15B show still another embodiment of the
センサ部2の生体に対する配設位置は、上記各種実施形態では生体支持部であるマットレス4の場合を示したが、生体に起因する圧力を検出することができれば任意の場所でよく、マットレスがリクライニングする形態や、図17(A)(B)に示すように、椅子形機器に適用してもよい。ここに、16はクッション、17は椅子であり、センサ部2の配置位置は、椅子17の背部(生体の胸部に対応)でも座部(生体の尻部に対応)でもよく、また、クッション16の下側、内部、上側でもよい。
The arrangement position of the
さらに、マットレス4やクッション16は、スプリング、低反発ウレタンなど生体に起因する圧力変化が圧力伝達部1に到着し、生体信号を検出することができれば材質、構造は問わない。また、マットレス4と基台5は一体でもよく、布団でも構わない。この場合、畳、床などが基台に相当する。
Furthermore, the material and structure of the
また、センサ部2と圧力伝達部1の数は、1つに限定されるものではなく、例えば、図18に示すように、マットレス4下の全面に亘ってマトリクス状に配設したものでもよい。心拍については、首から肩にかけた生体部分に、センサ部2の検出部分が重なるように配設すると精度良く検出できる。また、呼吸については、生体部分のいずれでもよいが、特に首から尻にかけた生体部分に重なるように、センサ部2の検出部分を配設するとよい。また、生体の仰臥、横臥、伏臥などの寝姿勢の違いによって、それぞれセンサ部2の出力波形は異なるが、心拍、呼吸、体動等の生体信号の検出が可能である。本発明は、上記実施形態の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
Moreover, the number of the
1 圧力伝達部
2 センサ部
3 支持部材
4 生体保持部(マットレス)
5 基台(ベッド台)
5a 基台凹所
6 一体化させた圧力伝達部
7 支持部材
8 第2の支持部材
9 鉄板の一部を折り曲げた第2の支持部材
10 弾性体から成る弾性支持部材
11 L字型に折り曲げられた脚部
12 クッション等の柔らかい素材
13 敷板
14 ナットなどの固定用部材
15 ネジなどの固定用部材
16 クッション
17 椅子
LB 生体
DESCRIPTION OF
5 base (bed)
Claims (12)
前記生体保持部を乗せる基台と、
生体に起因する圧力変化を受ける、可撓性を有する圧力伝達部と、
前記圧力伝達部に取り付けられ、該圧力伝達部が受けた圧力変化を検出するセンサ部と、
前記センサ部による出力信号から生体信号を検出する生体信号検出部と、を備え、
前記圧力伝達部は、該圧力伝達部と前記生体保持部又は前記基台との間に隙間をもって配設されていることを特徴とする生体信号検出装置。 A living body holding unit for holding a living body;
A base on which the living body holding unit is placed;
A pressure transmitting unit having flexibility and receiving a pressure change caused by a living body;
A sensor unit attached to the pressure transmission unit for detecting a pressure change received by the pressure transmission unit;
A biological signal detection unit for detecting a biological signal from an output signal from the sensor unit,
The biological signal detection device, wherein the pressure transmission unit is disposed with a gap between the pressure transmission unit and the biological body holding unit or the base.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008220392A (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Nitta Ind Corp | Biological information measuring apparatus |
US7459645B2 (en) * | 2003-12-12 | 2008-12-02 | Hill-Rom Services, Inc. | Seat force sensor for a patient support |
JP2009226192A (en) * | 2008-10-16 | 2009-10-08 | Medical Trust Co Ltd | Biological information detector using piezoelectric element |
JP2011245143A (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Sky Net:Kk | Living body monitoring device |
DE112010001899T5 (en) | 2009-04-23 | 2012-06-14 | Medical Trust Co., Ltd. | Bioinformationserfassungsvorrichtung |
WO2013108361A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-25 | 株式会社日立製作所 | Venous pressure measurement system |
JP2015128574A (en) * | 2013-12-06 | 2015-07-16 | 国立大学法人宇都宮大学 | Subject state determination system |
JP2017022964A (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドAac Technologies Pte.Ltd. | Vibration motor |
JP2017028976A (en) * | 2015-07-16 | 2017-02-02 | エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッド | Vibration motor |
JPWO2014185532A1 (en) * | 2013-05-17 | 2017-02-23 | テイ・エス テック株式会社 | Biological information measuring device and vehicle seat |
JP2022079537A (en) * | 2017-07-10 | 2022-05-26 | パラマウントベッド株式会社 | Mattress device and bed |
WO2023166774A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 住友理工株式会社 | Sheet with sensor |
-
2006
- 2006-04-21 JP JP2006118548A patent/JP2007054606A/en not_active Withdrawn
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7459645B2 (en) * | 2003-12-12 | 2008-12-02 | Hill-Rom Services, Inc. | Seat force sensor for a patient support |
US7714238B2 (en) | 2003-12-12 | 2010-05-11 | Hill-Rom Services, Inc. | Mattress seat force sensing method |
JP2008220392A (en) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Nitta Ind Corp | Biological information measuring apparatus |
JP2009226192A (en) * | 2008-10-16 | 2009-10-08 | Medical Trust Co Ltd | Biological information detector using piezoelectric element |
DE112010001899T5 (en) | 2009-04-23 | 2012-06-14 | Medical Trust Co., Ltd. | Bioinformationserfassungsvorrichtung |
JP2011245143A (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Sky Net:Kk | Living body monitoring device |
WO2013108361A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-07-25 | 株式会社日立製作所 | Venous pressure measurement system |
JPWO2013108361A1 (en) * | 2012-01-17 | 2015-05-11 | 株式会社日立製作所 | Pulse pressure measurement system |
JP2020044361A (en) * | 2013-05-17 | 2020-03-26 | テイ・エス テック株式会社 | Vital information measurement device and vehicle seat |
JPWO2014185532A1 (en) * | 2013-05-17 | 2017-02-23 | テイ・エス テック株式会社 | Biological information measuring device and vehicle seat |
US10244959B2 (en) | 2013-05-17 | 2019-04-02 | Ts Tech Co., Ltd. | Vital information measurement device and vehicle seat |
US10765334B2 (en) | 2013-05-17 | 2020-09-08 | Ts Tech Co., Ltd. | Vital information measurement device and vehicle seat |
JP2015128574A (en) * | 2013-12-06 | 2015-07-16 | 国立大学法人宇都宮大学 | Subject state determination system |
JP2017022964A (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドAac Technologies Pte.Ltd. | Vibration motor |
JP2018051560A (en) * | 2015-07-08 | 2018-04-05 | エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッドAac Technologies Pte.Ltd. | Vibration motor |
JP2017028976A (en) * | 2015-07-16 | 2017-02-02 | エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッド | Vibration motor |
JP2018057267A (en) * | 2015-07-16 | 2018-04-05 | エーエーシー テクノロジーズ ピーティーイー リミテッド | Vibration motor |
JP2022079537A (en) * | 2017-07-10 | 2022-05-26 | パラマウントベッド株式会社 | Mattress device and bed |
JP7431877B2 (en) | 2017-07-10 | 2024-02-15 | パラマウントベッド株式会社 | Mattress equipment and beds |
WO2023166774A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 住友理工株式会社 | Sheet with sensor |
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