JP2007159893A - Biological signal detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベッド等の寝具に設置し、心拍や体動などの信号を検出する生体信号検出装置に関するものである。 The present invention relates to a biological signal detection apparatus that is installed in bedding such as a bed and detects signals such as heartbeats and body movements.
従来、この種の生体信号検出装置は、寝具や椅子など生体の荷重の掛かる製品に設置するもので、検出感度を向上させるため、生体信号検出手段と凹凸部材を組み合わせた構造を持つものがある。(例えば、特許文献1、および特許文献2参照)。
Conventionally, this type of biological signal detection device is installed on a product that is subjected to a biological load, such as bedding or a chair, and has a structure in which a biological signal detection means and an uneven member are combined in order to improve detection sensitivity. . (For example, see
図20は、特許文献1に記載された従来の生体信号検出装置の構成図である。図21は、同文献に記載された生体信号検出装置の要部断面図である。図20において、感圧手段1は硬質部材2の上に設置されその硬質部材2には穴3a〜3d(本発明の複数の棒に相当)のあいた硬質部材3の上に設置されそれをベッド床板4とマットレス5の間に設置する。ベッドの上に就寝する生体からの振動により、図21の穴の縁(例えば点31)で感圧手段1に大きな曲げ変形が加えられるため大きな信号が得られる。
FIG. 20 is a configuration diagram of a conventional biological signal detection device described in
また、図22は特許文献2に記載された従来の別の生体信号検出装置の検出部の構成図である。図22において、従来の生体信号検出装置は、信号を検出する光ファイバー6(本発明の感圧手段に相当する)を凹凸部材7a、7b(本発明の複数の棒に相当)にはさみ、生体からの振動が加わったときに光ファイバー6を大きく屈曲させて大きな信号を得る構成である。
しかしながら、前記従来の構成では、硬質部材2は寝具と同程度の大きさがあり、大きくかさばるため設置や移動に手間がかかり、また硬質部材2も凹凸部材7a、7bも硬質であるため小さく収納することが困難であるという課題があった。
However, in the conventional configuration, the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設置性と収納性の良い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-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a biological signal detection device having good installation property and storage property.
前記従来の課題を解決するため、本発明の生体信号検出装置は、生体より発生した圧力変動を検知する、可撓性を持つ単一もしくは複数のケーブル状の感圧手段を備え、前記感圧手段が少なくとも一点で交差するように柔軟な部材に配設する構成としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the biological signal detection device of the present invention includes a flexible single or plural cable-shaped pressure-sensitive means for detecting pressure fluctuations generated from a living body, and the pressure-sensitive device. The means is arranged on a flexible member so that the means intersect at least at one point.
これによって、生体信号検出装置に生体からの振動が加わったときに、感圧手段の交点でお互いの感圧手段の断面形状に沿って曲げ作用が加わるので生体からの振動検出の感度が増加する。また、感圧手段と感圧手段を配設する柔軟な部材が可撓性をもつため、設置時や移動時に曲げられる、曲げて収納できるなど、取り扱い時の利便性の高い物となる。 As a result, when vibration from the living body is applied to the biological signal detection device, a bending action is applied along the cross-sectional shape of each pressure-sensitive means at the intersection of the pressure-sensitive means, thereby increasing the sensitivity of vibration detection from the living body. . In addition, since the pressure-sensitive means and the flexible member on which the pressure-sensitive means are disposed have flexibility, it can be bent at the time of installation or movement, and can be bent and stored.
本発明の生体信号検出装置は、生体からの振動の検出感度が高く、また設置や収納などの取り扱い時の利便性が高い物を提供することができる。 The biological signal detection apparatus of the present invention can provide a thing with high detection sensitivity of vibration from a living body and high convenience in handling such as installation and storage.
第1の発明は、生体より発生した圧力変動を検知する、可撓性を持つ単一もしくは複数のケーブル状の感圧手段を備え、前記感圧手段が少なくとも一点で交差するように柔軟な部材に配設する構成とすることで、生体信号検出装置に生体からの振動が加わったときに、感圧手段の交点でお互いの感圧手段の断面形状に沿って曲げ作用が加わるので生体からの振動の感度が増加する。また、感圧手段と感圧手段を配設する柔軟な部材が可撓性をもつため、設置時や移動時に曲げられる、曲げて収納できるなど、取り扱い時の利便性の高い生体信号検出装置を提供することができる。 A first invention includes a flexible single or plural cable-like pressure sensing means for detecting pressure fluctuations generated from a living body, and a flexible member such that the pressure sensing means intersects at least at one point. When the vibration from the living body is applied to the biological signal detection device, a bending action is applied along the cross-sectional shape of each pressure-sensitive means at the intersection of the pressure-sensitive means. Increased vibration sensitivity. In addition, since the pressure-sensitive means and the flexible member on which the pressure-sensitive means are disposed are flexible, the biological signal detection device is highly convenient during handling, such as being bent during installation or moving, and can be bent and stored. Can be provided.
第2の発明は、特に第1の発明において、弾性部材を有し、感圧手段と重なるように配置したことで、押圧により窪み変形を起こす弾性部材に感圧手段が陥入する形となり、感圧手段と重なった感圧手段の断面形状に沿ってより大きく曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生し検出感度の高い生体信号検出装置を提供することができる。 The second invention has an elastic member, particularly in the first invention, and is arranged so as to overlap the pressure-sensitive means, so that the pressure-sensitive means is indented into the elastic member that causes depression deformation by pressing, A biological signal detection device with high detection sensitivity can be provided by generating a large signal output by applying a bending action more greatly along the cross-sectional shape of the pressure-sensitive means that overlaps the pressure-sensitive means.
第3の発明は、特に第1または第2のいずれか1つに記載の発明において、単一もしくは複数のケーブル状の感圧手段と前記感圧手段が配設された柔軟な部材を少なくとも単一箇所で折り曲げて、部材が重ね合わさった状態で前記感圧手段が交差するように構成することで、容易に感圧手段を交差させ高い感度で生体信号を検出することができ、また、高い感度が必要なく広い箇所の信号検出が必要な場合は、折り曲げずに設置して信号検出することもできる。このように、目的によって、生体信号検出装置を折り曲げて使用したり広げて使用したり使い分けることができる使い勝手の良い生体信号検出装置を提供することができる。 According to a third aspect of the invention, in particular, in the first or second aspect of the invention, at least a single or a plurality of cable-like pressure sensing means and a flexible member provided with the pressure sensing means are provided. Bending at one place and configuring the pressure-sensitive means to intersect in a state where the members are overlapped, it is possible to easily cross the pressure-sensitive means and detect a biological signal with high sensitivity, and high If signal detection is necessary for a wide area without requiring sensitivity, the signal can be detected by installing without bending. In this way, it is possible to provide an easy-to-use biosignal detection device that can be used by folding the biosignal detection device, expanding it, or using it depending on the purpose.
第4の発明は、特に第3の発明において、柔軟な部材の折り曲げ部の曲げ端部沿ってケーブル状感圧手段を直線状に配設する構成とすることで、折り曲げによって変形が過大にならないため信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる。また、この構成であれば、単一のケーブル状感圧手段を折り曲げ部とそれ以外の部分で部材に配設する場合でも部分的な曲げ変形による曲部変形が緩衝できる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, in the third aspect of the invention, the cable-like pressure-sensitive means is arranged linearly along the bent end portion of the bent portion of the flexible member, so that the deformation does not become excessive due to the bending. Therefore, a highly reliable biological signal detection device can be provided. Further, with this configuration, even when a single cable-like pressure-sensitive means is disposed on the member at the bent portion and other portions, the bent portion deformation due to partial bending deformation can be buffered.
第5の発明は、特に第3または第4のいずれか1つに記載の発明において、柔軟な部材の折り曲げ部に不感ケーブルを配設する構成とすることで、生体信号検出装置を折り曲げて使用する場合に、不感ケーブルに変形がかかることになる。そして、この折り曲げに対する変形は感圧手段として出力されないので検知性能に対して曲げ部分は無視でき、より信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる。単一のケーブル状感圧手段であっても、部分的に不感部位であればよく、まげ部分にかかる変形によるノイズ要因を排除できる。 According to a fifth aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the third and fourth aspects, the insensitive cable is disposed in the bent portion of the flexible member so that the biological signal detection device is bent and used. In this case, the dead cable is deformed. And since the deformation | transformation with respect to this bending is not output as a pressure-sensitive means, a bending part can be disregarded with respect to detection performance, and a more reliable biological signal detection apparatus can be provided. Even if it is a single cable-like pressure-sensitive means, it is sufficient if it is a partially insensitive part, and a noise factor due to deformation of the eyelash part can be eliminated.
第6の発明は、特に第1から第5のいずれか1つに記載の発明において、感圧手段の交差する点の分布が領域ごとに異なるよう配設したことで、多数の交差する点がある部分は感度が高くそれ以外の部分は感度が低くなり、荷重がより多く掛かる部分に感度の高い領域を配置するなどして必要な信号を効率的に検出できる生体信号検出装置を提供することができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, since the distribution of the intersecting points of the pressure-sensitive means is different for each region, a large number of intersecting points are obtained. To provide a biological signal detection device capable of efficiently detecting a necessary signal by arranging a highly sensitive area in a portion where the sensitivity is high in a certain portion and the sensitivity is low in other portions, and the portion where the load is applied more. Can do.
第7の発明は、特に第1から第6のいずれか1つに記載の発明において、少なくともケーブル状の感圧手段を、単一もしくは複数のフィルム状部材よりなる防塵防水手段の内部に封入したことで、飲料や食品などをこぼしても生体信号の検知に影響を与えず信頼性の高い検出が可能な生体信号検出装置を提供することができる。 According to a seventh aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, at least a cable-like pressure-sensitive means is enclosed in a dustproof / waterproof means comprising a single or a plurality of film-like members. Thus, it is possible to provide a biological signal detection device capable of performing highly reliable detection without affecting the detection of the biological signal even if a beverage or food is spilled.
第8の発明は、特に第7の発明において、防水防塵手段としての単一もしくは複数のフィルム状部材は導電性を有することで、生体信号の収集や処理のために近くで電子機器を
用いたり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしてもノイズが重畳することの少ない信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる。
In the eighth invention, in particular, in the seventh invention, the single or plural film-like members as the waterproof and dustproof means have conductivity so that electronic devices can be used nearby for collecting and processing biological signals. In addition, it is possible to provide a highly reliable biological signal detection device in which noise is not superimposed even when a communication device such as a mobile phone is used nearby.
第9の発明は、特に第1から第8のいずれか1つに記載の発明において、感圧手段は、内側電極と、前記内側電極に周設された感圧部材と、前記感圧部材に周設した外側電極とを備えて同軸ケーブル状に構成したことで、検出した生体信号を伝達する中心電極に対し外部電極がシールドの役を果たし外来電磁波ノイズの影響を受けにくい物となる。よって、生体信号の収集や処理のために近くで電子機器を用いたり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしてもノイズが重畳することの少ない信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる。 According to a ninth aspect of the invention, in the invention described in any one of the first to eighth aspects, the pressure-sensitive means includes an inner electrode, a pressure-sensitive member provided around the inner electrode, and the pressure-sensitive member. With the outer electrode provided around and being configured in the shape of a coaxial cable, the external electrode serves as a shield with respect to the central electrode that transmits the detected biological signal, and is not easily affected by external electromagnetic noise. Therefore, a highly reliable biological signal detection apparatus with little noise superimposed even when an electronic device is used nearby for the collection and processing of biological signals or a communication device such as a mobile phone is used nearby Can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は生体信号検出装置の表面の構成図である。また、図2は、本発明の第1の実施の形態における生体信号検出装置が設置されたベッドの構成図、図3は感圧手段1の断面図、図4は生体信号検出装置のブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of the surface of the biological signal detection device. 2 is a configuration diagram of the bed in which the biological signal detection device according to the first embodiment of the present invention is installed, FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure sensing means 1, and FIG. 4 is a block diagram of the biological signal detection device. It is.
図1において、布8ような柔軟性のあるフィルム状部材の表面に、感圧手段として可撓性を有した単一のケーブル状圧電センサ1がほぼ中央部において1点で交差するように縫い付けられ生体信号検知装置9をなしている。この例の圧電センサ1は約90度の角度で交差している。また、圧電センサ1の一端には圧電センサ1からの出力信号を処理する制御ユニット10が接続されている。
In FIG. 1, a single cable-like
図2においてベッドの床板4の上に生体信号検出装置9が圧電センサ1を縫い付けた面を上面にして設置され、その上にマットレス5を配置し、さらにその上に生体である生体11が就寝している。このとき、生体11からの心拍や呼吸や体動などの振動はマットレス5を介して伝わり生体信号検出装置9に達する、そのとき圧電センサ1には特にその交点において、交差する圧電センサ1の断面形状に沿って曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生する。実験において、直径約2.5mmの円形断面形状の圧電センサを用いることで、良好な結果を得ることができた。従って、本発明の構成により生体からの振動の検出感度が高い物とすることができる。尚、圧電センサ1の交差する位置は生体11がベッドに就寝したときに体圧がかかる部位の近傍例えば頭部、肩部、臀部等になるように圧電センサ1を配設することが好ましい。
In FIG. 2, a biological
また、圧電センサ1が可撓性を持っており、なおかつ圧電センサ1を配設している布8も柔軟な材質であるため、生体信号検出装置9はいずれの方向にも曲げたり丸めたりすることができるため、持ち運びや設置、収納が容易な利便性の高い物になる。
Further, since the
また、ベッド床板5とマットレス4の間に設置するため、生体信号検出装置9と生体11の間にはマットレス4が介在することとなり、圧電センサ1が生体11直接接する事が無く、就寝を阻害しない物とすることができる。
In addition, since the
尚、就寝する人によって、違和感が無い場合は、生体信号検出装置9をマットレス4の上に配置してもよい。
If there is no sense of incongruity depending on the person who goes to bed, the biological
尚、この例ではベッドなどの就寝具に生体信号検出装置9を設置する例を説明したが、これに限られることは無く、椅子や座布団などに設置して用いてもかまわない。すなわち、生体荷重を継続的に受ける生活用品であれば、本実施の形態のように生体信号を検出す
ることが可能となる。その場合、本実施の形態の生体信号検出装置9を、例えば椅子の座面とクッションの間、畳と座布団の間などに設置する。
In this example, the biological
また、圧電センサ1を配設する柔軟な部材としては布8に限らず樹脂製シート等を用いてもよい。また、布8と圧電センサ1、の配設方法も縫い付けに限られること無く接着などでも良い。
The flexible member on which the
以下に本発明の生体信号検出装置9に用いる圧電センサ1について説明する。図3において、圧電センサ1は内側電極として導体からなる中心電極101、感圧部材である圧電体層102、導体からなる外側電極103、弾性体からなる被覆層104を備えている。圧電体層102はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体や、特定の樹脂部材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いることができる。そして外側電極103は内側電極101と圧電体層102を囲うように配置されており、圧電センサ1は同軸ケーブル状となるため信号を伝達する中心電極101に対し外部電極103がシールドの役を果たし外来電磁波ノイズの影響を受けにくい物となる。よって、生体信号の収集や処理するために電子機器を近くで使用したり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしても圧電センサ1にノイズが重畳することの少ない信頼性の高い生体信号検出装置9を提供することができる。
Hereinafter, the
尚、内側電極と外側電極を持つケーブル状の感圧手段として同軸ケーブル状の圧電センサ1を例として示したが、本発明はこれに限られることは無く、中心導体が複数あるケーブル、中心導体が外側電極の中心から偏心しているケーブル、断面形状が円形ではないケーブルなどを用いても同様の効果がある。
Although the coaxial cable-like
次に、圧電センサ1の出力信号の処理例と、生体11からの生体信号の検出作用を説明する。図4は本発明の第1の実施の形態における生体信号検出装置9のブロック図である。図4において、制御ユニット10は、検出手段12、判定手段13、報知手段14を備えている。検出手段12は、圧電センサ1からの出力信号を所定の濾波特性で濾波し、かつ、所定の増幅度で増幅を行うフィルタ部15と、フィルタ部15の出力信号を予め設定された設定値と比較を行うコンパレータ部16とを備えている。フィルタ部15の濾波特性としては、例えばノイズとして信号に重畳しやすい商用電源周波数は50Hzおよび60Hzであるが、生体11の信号、例えば心拍などは1Hz前後、呼吸などは0.1Hz前後、体動などは数Hzの範囲なので、濾波特性としては例えば、0.05Hz〜20Hzの信号成分を通過させるバンドパスフィルタとする。
Next, a processing example of the output signal of the
以上のように構成された生体信号検出装置9について、以下その動作、作用を特に心拍を検出する場合について図5に基づいて説明する。図5は生体11の心拍に由来する振動が圧電センサ1に加わったときの圧電センサ1の出力に対応するフィルタ部15の出力信号Vとコンパレータ部16の出力信号Jの経時変化を示す特性図である。
The operation and action of the
まず、ベッドの上に生体11が横たわると、生体11からの体重などの圧力や心拍等の振動等がマットレス4を介して圧電センサ1に印加される。このとき圧電センサ1は変形し、圧電効果により圧電センサ1の変形の加速度に応じた信号が出力される。そのため、変動の無い体重による圧力等は検出されず、変動のある振動成分のみが検出され、例えば体の動きや呼吸、心拍信号等を検出する。このとき特に圧電センサ1の交点の部分で圧電センサ1の曲げ変形が大きくなりより大きな出力信号が得られる。そして、圧電センサ1の出力信号は、フィルタ部15により心拍などの生体からの振動の接触時の周波数帯域である0.05〜20Hzの信号を通過させ、他の周波数帯の信号は除去される。図5にフィルタ部16の出力信号Vを示す。心拍振動の検出時には、Vに基準電位V0より大きな信号成分が現れる。そして変形量の2次微分値である加速度も大きくなり、結果として圧
電センサ1の出力信号も大きくなる。コンパレータ部16はVのV0からの振幅|V−V0|がD0より大ならば心拍振動を検出して判定し、時刻t1で判定出力としてLo→Hi→Loのバルス信号を出力する。
First, when the living
上述したように、コンパレータ部16から出力された信号が判定手段13に入力され例えば心拍信号の周期Δtより心拍周期つまり心拍数がわかり、報知手段14により心拍数を表示したり音声により報知したりできる。 As described above, the signal output from the comparator unit 16 is input to the determination unit 13, and for example, the heart rate period, that is, the heart rate is known from the cycle Δt of the heart rate signal, and the notification unit 14 displays the heart rate or reports it by voice. it can.
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態における生体信号検出装置について図6(a)図6(b)及び図7を用いて説明する。図6(a)は、本実施の形態の生体信号検出装置の構成図である。
第1の実施の形態との違いは、布8に縫い付けられた単一のケーブル状の圧電センサ1をほぼ中央で折り曲げることによって部材である布8を重ね合わせ、重なった布に配設した圧電センサ1が交差するように構成したものである。重なる部材である布8のそれぞれの部分へ配設するパターンは重ね合わさった状態で交差するように設ければよい。また、布8の折り曲げ部の曲げた谷部分もしくは山に沿って圧電センサを直線状に配設したことである。
(Embodiment 2)
A biological signal detection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a), 6 (b), and 7. FIG. FIG. 6A is a configuration diagram of the biological signal detection apparatus of the present embodiment.
The difference from the first embodiment is that a single cable-like
以下に構成について説明する。図6(a)に示すように、圧電センサ1は布8にS字状に縫い付けられ、布8のほぼ中央部のA−Aで折り曲げて信号検出する。このとき、圧電センサ1の一部を、折り曲げ部であるA−Aに沿うように直線状に配設する。そして、それ以外の部分はA−Aに対して約45度の角度でA−Aの上部と下部にそれぞれ縫い付けられておりその結果S字状になっている。このように圧電センサ1を縫い付けた布8をA−Aで折り曲げて重ねると図6(b)のように圧電センサ1は1点において約90度で交差する。尚、折り曲げる方向はこれに限らず図7のように裏と表を図6(b)に対して逆に折り曲げても良い。
The configuration will be described below. As shown in FIG. 6A, the
折り曲げ部A−Aの圧電センサ1は直線状となるので圧電センサ1に対する曲げ変形が過大にならないため信頼性の高い生体信号検出装置とすることができる。つまり、布8の折り曲げに対する圧電センサ1の変形は約180度のねじれ変形をA−Aに配設されている圧電センサ1の直線部全体で分担することになる。一方、例えば折り曲げ部A−Aと交差するように圧電センサ1を配設すると、折り曲げ部1点に小さな曲率の曲げ変形が生じるため圧電センサ1に対する負担が局所的に大きくなってしまい結果として信頼性が低下する場合がある。しかしながら本発明のような構成とすることで信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる。
Since the
また、感度の高い信号が必要なく、広い箇所の信号検出が必要な場合は、本発明の生体信号検出装置9を折り曲げずに広げてベッドなどに設置して信号検出してもよい。その場合例えば、呼吸、心拍などの信号を正確に検出することはできなくてもベッド上に就寝する人の在、不在、などの検知をするなどの目的で使用できる。このように、目的によって、生体信号検出装置9を折り曲げて使用したり広げて使用したり使い分けることができる。
In addition, when a signal with high sensitivity is not required and signal detection in a wide area is necessary, the biological
尚、この例では折り曲げ部A−Aに以外に配設する圧電センサ1の角度をA−Aに対して45度として説明したが、これに限られることは無く、それ以外の角度でもかまわない。その場合布8を折り曲げたとき圧電センサ1が交差する角度が90度ではなくなるが、90度ではなくても圧電センサ1が交差する点での曲げ作用が期待できる。
In this example, the angle of the
また、本実施の形態では交差点がほぼ部材の中央となり、信号の検出する領域が中央で
ある場合にこの構成がのぞましく、他の検出領域を主体とする場合には交差点を該当領域内に入るように構成すると、効率良く信号の検出ができるものである。
In the present embodiment, this configuration is preferable when the intersection is approximately the center of the member and the signal detection area is the center. When the other detection areas are mainly used, the intersection is within the corresponding area. If it is configured to enter, signal detection can be performed efficiently.
(実施の形態3)
本発明の第3の実施の形態における生体信号検出装置について図8(a)、図8(b)及び図9を用いて説明する。図8(a)、図8(b)は本実施の形態の生体信号検出装置の構成図、図9は生体信号検出装置の図8(b)におけるC−C断面図である。
(Embodiment 3)
A biological signal detection apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a), 8 (b), and 9. FIG. FIGS. 8A and 8B are configuration diagrams of the biological signal detection device according to the present embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the biological signal detection device taken along line CC in FIG. 8B.
第1および第2の実施の形態との違いは、圧電センサ1を配設した布8にスポンジ17と重ねて配置した点である。
The difference from the first and second embodiments is that the sponge 17 is placed on the
このときの動作作用を説明する、生体11からの振動はマットレス5介して圧電センサ1に伝わる、そのとき図9に示すように、押圧により窪み変形を起こすスポンジ18に圧電センサ1はスポンジ18に陥入する形となり、圧電センサ1は重なった圧電センサ1の断面形状に沿って曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生する。スポンジ18の硬さは、生体12の体重やマットレス5の重量によって変形するがつぶれてしまわない程度の硬さを持つこものが望ましく、例えばマットレス5程度の硬さの物が使用できる。このような構成とすることで、より感度よく生体信号を検出することができる。
The vibration from the living
また、本実施の形態では圧電センサ1は布8に蛇行して配設される。図8(a)のように折り曲げ部B−Bを境に下半分は圧電センサ1を横方向に蛇行させ、上半分は縦方向に蛇行させて配設している。このように配設することによりB−Bで折り曲げたときに図8(b)のように圧電センサ1は複数の点で交差する。このことにより1点で交差する場合より広い領域で感度のよい生体信号の検出が可能となる。
In the present embodiment, the
尚、スポンジ18のような弾性部材としてエアバッグを用いても同様な作用効果がある。
Even if an airbag is used as the elastic member such as the
もちろん、本実施の形態のようなセンサ配設として弾性部材を備えないで生体信号検出装置を構成してもよい。 Of course, the biological signal detection apparatus may be configured without an elastic member as a sensor arrangement as in the present embodiment.
(実施の形態4)
本発明の第4の実施の形態における生体信号検出装置について図10から図12を用いて説明する。図10は本実施の形態の生体信号検出装置の構成図、図11は生体信号検出装置を折りたたんだ時の図、図12は生体信号検出装置の図11におけるF−F断面図である。
(Embodiment 4)
A biological signal detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a configuration diagram of the biological signal detection device of the present embodiment, FIG. 11 is a diagram when the biological signal detection device is folded, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the biological signal detection device taken along line FF in FIG.
第1から第3の実施の形態との違いは、圧電センサ1を配設した布8を2回折り曲げる構成としたことである。図10に示すようにD−DとE−Eの2箇所で布8をほぼ3等分する場所で折り曲げ、図11のように折り曲げた形態で生体信号を検出する。圧電センサ1は、折り曲げ部D−Dより上の部分では横方向に蛇行して配設され、折り曲げ部D−DとE−Eに挟まれた部分では縦方向に蛇行して配設され、折り曲げ部E−Eより下の部分では横方向に蛇行して配設されている。また、D−Dより上の部分とE−Eより下の部分は共に横方向に蛇行して配設されているが、布8を折り曲げたとき圧電センサ1同士が重ならないような位置関係になるように圧電センサ1を配設することが望ましい。つまり、図12に示すように、最上段の圧電センサ1(D−Dより上の部分の配設された圧電センサ1)が最下段の圧電センサ1(E−Eより下の部分に配設された圧電センサ1)と互い違いになるように配設されている。
The difference from the first to third embodiments is that the
このように配設することで、最上段の圧電センサ1と最下段の圧電センサ1にはさまれ
た圧電センサ1は、生体からの荷重や振動により、圧電センサ1断面形状に沿ってお互いに曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生する。また、振動検出装置9を裏にして使用しても同じように圧電センサ1の断面形状に沿ってお互いに曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生するため、裏表を考慮に入れずに設置できる使い勝手の良い生体信号検出装置9とすることができる。
By arranging in this way, the
また、図13に示すように、折り曲げた生体信号検出装置9を覆うように水透過性の無い樹脂フィルムよりなる袋19に封入し粉塵や水の浸入が無いようにして、防塵防水手段としている。そのため、ベッド上で飲料や食品などをこぼして、それが生体信号検出装置9にかかったとしても生体信号の検知に影響を与えず信頼性の高い検出をすることができる。尚、折り曲げる前の状態で生体信号検出装置9を樹脂の袋19に封入してから折り曲げてもかまわない。その場合、樹脂の袋19により圧電センサ1の変形量が若干規制されるため、折り曲げた状態で袋19に封入するほうが好ましいが、適切な薄さと柔軟性を備えたフィルムを選択することで折り曲げる前の状態で封入しても所望の感度を売ることができる。また尚、生体信号検出装置9を複数の樹脂フィルムで上下からはさみその周囲を熱溶着などして封止してもかまわない。また尚、圧電センサ1を配設する布8の代わりに水透過性の無い樹脂フィルムに圧電センサ1を接着し、その上から圧電センサ1を挟み込むように水透過性の無い樹脂フィルムにより圧電センサ1を覆うように接着配置して防水防塵手段としても良い。
Moreover, as shown in FIG. 13, it is sealed in a
また、袋19を形成する樹脂フィルムは導電性を有しており、シールドの役を果たし外来電磁波ノイズの影響を受けにくい物となる。よって、生体信号の収集や処理のために近くで電子機器を用いたり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしてもノイズが重畳することの少ない信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる
(実施の形態5)
本発明の第5の実施の形態における生体信号検出装置について図14(a)及び図14(b)を用いて説明する。図14(a)は本実施の形態の生体信号検出装置の構成図、図14(b)は生体信号検出装置を折り曲げたときの図である。
In addition, the resin film forming the
A biological signal detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b). FIG. 14A is a configuration diagram of the biological signal detection device of the present embodiment, and FIG. 14B is a diagram when the biological signal detection device is bent.
第1から第4の実施の形態との違いは、2本の圧電センサ1aと1bをそれぞれ布8の折り曲げ部G−Gの上部と下部に配設して、それらを例えばテレビ用同軸ケーブル20のような圧電作用の無い不感ケーブルを用いコネクタ21により接続し、単一の制御ユニット10を用いて生体信号を検出する点である。
The difference from the first to fourth embodiments is that two
この構成により、折り曲げ部G−Gには折り曲げ部に沿って直線状に同軸ケーブル20が配設され、生体信号検出装置9を折り曲げて使用する場合には同軸ケーブル20に約180度のねじれ変形が直線部全体にかかることになる。そして、この折り曲げに対するケーブル変形は圧電センサ1には掛からないので検知性能に対して曲げ部分は無視でき、より信頼性の高い生体信号検出装置9を提供することができる。
With this configuration, the
尚、本実施の形態では不感ケーブルとして同軸ケーブル20を用いたが、これに限られず、分極されていない圧電センサ1を用いてもかまわない。分極する前の圧電センサ1は、変形が加わっても信号を発生しないので同様に検知性能に対して曲げ部分を無視することができる。
In this embodiment, the
尚、図15(a)、図15(b)のように、布8の表面に圧電センサ1aを配設し、裏面に圧電センサ1bを配設して、表面の圧電センサ1aと裏面の圧電センサ1bを同軸ケーブル20で接続しても良い。このとき、同軸ケーブル20にはねじれでは無く曲げ変形が作用するが、この曲率は圧電ケーブル20の強度の許容範囲内になるように設計するまた、このときに曲げに対するケーブル変形は圧電センサ1には掛からないので検知性能に対
して曲げ部分は無視でき、より信頼性の高い生体信号検出装置9を提供することができる。
As shown in FIGS. 15A and 15B, the
また尚、同軸ケーブル20はコネクタ21により圧電センサ1と接続しているので、曲げ作用により同軸ケーブル20が劣化した場合などは新しい同軸ケーブル20と交換しても良い。
In addition, since the
尚、不感ケーブルとして用いる同軸ケーブル20として本実施の形態ではテレビ用同軸ケーブルたとえば3C-2Vを用いる例を示したがこれに限られることは無い。例えば、圧電センサ1と同程度の外径をもつ1.5C-2Vなどを用いれば生体信号検出装置9がコンパクトなり尚良い。また尚、同軸ケーブル20と圧電センサ1を接続するコネクタ21も一般的な同軸コネクタであるFコネクタやBNCコネクタを使用することができるが、よりコンパクトなSMAコネクタ、SMBコネクタなどを使用すればより生体信号検出装置9がコンパクトになり尚よい。
In this embodiment, an example of using a coaxial cable for television, for example, 3C-2V, is shown as the
(実施の形態6)
本発明の第6の実施の形態における生体信号検出装置について図16から図18を用いて説明する。図16は本実施の形態の生体信号検出装置の構成図、図17は生体信号検出装置を折り曲げたときの構成図。また、図18は生体信号検出装置が設置されたベッド(就寝装置)の構成図である。第1から第5の実施の形態との違いは、圧電センサ1を配設した布8を2回折りたたむ構成としたことで、布8を2回折りたたむ構成とした実施の形態4との違いは、折りたたむ位置を圧電センサ1の一部のみ重なるような位置としたことである。
(Embodiment 6)
A biological signal detection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a configuration diagram of the biological signal detection device of the present embodiment, and FIG. 17 is a configuration diagram when the biological signal detection device is bent. FIG. 18 is a configuration diagram of a bed (sleeping apparatus) in which a biological signal detection device is installed. The difference from the first to fifth embodiments is that the
以下に構成について説明する。圧電センサ1を配設した布8を図16に示すようにH−HとI―Iの2箇所で折り曲げ、図17のような形態で生体信号を検出する。折り曲げ部H―Hと折り曲げ部I―Iにはさまれた領域はその上下の領域より狭くなっている。その結果、生体信号検出装置9を折り曲げると図17のように生体信号検出装置9の一部である領域Jのみが圧電センサ1の重なる部分となる。従って、圧電センサ1が交差することによって感度が増加する部分は領域Jのみとなり、感度が部分的に異なる生体信号検出装置9となる。
The configuration will be described below. The
この生体信号検出装置9を図18のようにベッドに組み込む、例えば生体11がベッドに寝たときに荷重がかかる肩胛骨下あたりに生体信号検出装置9の領域Jが位置するように配置することで心拍振動を効率的に検出し、領域J以外の部分でベッド上の生体11の有無を判定するような使用方法があり、より効率的に生体信号を検出することができる。
This biological
尚、領域Jに関して本実施の形態の位置つまり生体信号検出装置の中央付近に限られる物ではなく、生体信号検出装置の上部を領域Jとして生体11の頭部付近からの信号をより感度よく検出したり、生体信号検出装置の下部を領域Jとして生体11の臀部付近からの信号をより感度よく検出したりしてもよい。
Note that the position of the region J is not limited to the position of the present embodiment, that is, the vicinity of the center of the biological signal detection device, and the signal from the vicinity of the head of the living
(実施の形態7)
本発明の第7の実施の形態における生体信号検出装置について図19を用いて説明する。図19は本実施の形態の生体信号検出装置の構成図である。第1から第6の実施の形態との違いは、布8に配設する圧電センサ1の配設の仕方である。図19に示すように領域Lにおいて特に圧電センサ1の配設密度が高くなるようにそれ以外の部分より多く蛇行配設している。そしてK−Kで布8を折り曲げることにより領域Lにおいて他の部分より多数の交点が生じるため、結果として領域Lの感度をそれ以外の部分より高くすることができる。
(Embodiment 7)
A biological signal detection apparatus according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a configuration diagram of the biological signal detection apparatus of the present embodiment. The difference from the first to sixth embodiments is how the
尚、実施の形態1から6では感圧手段として圧電センサ8を用いた構成であったが、感圧手段として、押圧変形に感応して透過光が変調する特性を持つ光ファイバをケーブル状感圧手段として用いても同様の効果がある。
In the first to sixth embodiments, the
上のように、本発明にかかる生体信号検出装置は、単一もしくは複数の圧電センサ同士が交差するよう柔軟な部材に配設して感度を増加させるため生体信号検出装置自身を容易に曲げることができ、従来のような設置の手間がなく、上記のように簡単にベッドに設置して生体信号の取得に活用できるとともに、例えば、マッサージチェアのようなリラクゼーション機器、自動車用座席、娯楽施設の座席等の座面に設置して、生体信号を検出するシステムとしても適用できる。また、ペット用マットの下に配置する等生体に限らず動物の生体信号を検出する用途にも応用可能である。 As described above, the biological signal detection device according to the present invention can be easily bent to arrange the flexible signal so that single or plural piezoelectric sensors intersect to increase sensitivity. It can be installed in a bed as described above and used to acquire biosignals, and can be used for relaxation devices such as massage chairs, car seats, and entertainment facilities. It can also be applied as a system for detecting a biological signal by installing it on a seating surface such as a seat. Further, the present invention is applicable not only to living organisms such as being placed under a pet mat, but also to uses for detecting animal biological signals.
1 圧電センサ(感圧手段)
8 布(柔軟な部材)
9 生体信号検出装置圧電
18 スポンジ(弾性部材)
19 樹脂フィルムの袋(防塵防水手段)
20 同軸ケーブル(不感ケーブル)
101 中心電極(内側電極)
102 圧電体層(感圧部材)
103 外側電極
1 Piezoelectric sensor (pressure sensitive means)
8 Cloth (Flexible material)
9
19 Resin film bag (dustproof and waterproof)
20 Coaxial cable (dead cable)
101 Center electrode (inner electrode)
102 Piezoelectric layer (pressure-sensitive member)
103 outer electrode
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005361566A JP2007159893A (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Biological signal detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005361566A JP2007159893A (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Biological signal detector |
Publications (1)
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---|---|
JP2007159893A true JP2007159893A (en) | 2007-06-28 |
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ID=38243461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005361566A Pending JP2007159893A (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Biological signal detector |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2007159893A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013514853A (en) * | 2009-12-21 | 2013-05-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Sensor system |
JP2013111113A (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Aisin Seiki Co Ltd | Biological information detecting device |
WO2014196232A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-11 | シャープ株式会社 | Vibration detecting device |
CN105534498A (en) * | 2016-01-15 | 2016-05-04 | 深圳市云传智联技术有限公司 | Organism moving monitor based on Internet-of-Things piezoelectric cable application technology |
-
2005
- 2005-12-15 JP JP2005361566A patent/JP2007159893A/en active Pending
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