JP2008183181A - Biological signal detector and sleeping device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベッド等の就寝装置に設置し、心拍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 a sleeping apparatus such as a bed and detects a signal such as a heartbeat.
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, refer to Patent Document 1).
図18は特許文献1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18において、従来の生体信号検出装置1は、信号を検出する光ファイバー2(本発明の感圧手段に相当する)を凹凸部材3a、3b(本発明の複数の凹凸を有する押圧部材に相当)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2を変形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、固定方法が記述されておらず、例えば両端を光ファイバーの厚さに相当するスペーサを介してネジ等で固定した場合、たとえ凹凸部材3a、3bが弾力性を持っており、撓んで振動を伝えたとしても、固定部での動きは規制されるため、振動が固定部に印加された場合には、光ファイバー2へ伝わる振動が抑制されてしまい検出装置の検知能力が低下するという課題が考えられる。
However, in the conventional configuration, the fixing method is not described. For example, when both ends are fixed with screws or the like via spacers corresponding to the thickness of the optical fiber, the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、検出装置のどの部分へ振動が加わっても高い検出感度を実現する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 that realizes high detection sensitivity no matter which part of the detection device is subjected to vibration.
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体信号検出装置は、生体の発生した圧力変動を検知する可撓性を持つ感圧手段と、前記感圧手段と交差するよう配置された複数の凹凸を有する複数の押圧部材を有し、前記押圧部材は前記感圧手段をはさむように重ねて配置し、前記感圧手段は前記押圧部材の凹凸により押圧変形され、前記複数の押圧部材は互いに可動するように連結部材により連結支持する構成とした。そのため、生体信号検出装置を設置した就寝装置の中央付近でも端部でも同様に押圧部材が可動し感圧手段に大きな変形を加えるため就寝位置によらず高い感度で生体信号を検出する。 In order to solve the above-described conventional problems, a biological signal detection device according to the present invention includes a pressure-sensitive means having flexibility for detecting pressure fluctuations generated by a living body, and a plurality of pressure-sensitive means arranged to intersect the pressure-sensitive means. A plurality of pressing members having unevenness, wherein the pressing members are arranged so as to sandwich the pressure-sensitive means, the pressure-sensitive means is pressed and deformed by the unevenness of the pressing members, and the plurality of pressing members are It was set as the structure supported by a connection member so that it might mutually move. For this reason, the pressing member moves in the same manner near the center of the sleeping device where the biological signal detecting device is installed and at the end portion, and the pressure sensitive means is greatly deformed, so that the biological signal is detected with high sensitivity regardless of the sleeping position.
本発明の生体信号検出装置は、高い感度で生体から発生する振動信号を検出できる物を提供することができる。 The biological signal detection device of the present invention can provide an object capable of detecting a vibration signal generated from a living body with high sensitivity.
第1の発明は、本発明の生体信号検出装置は、生体の発生した圧力変動を検知する可撓性を持つ感圧手段と、前記感圧手段と交差するよう配置された複数の凹凸を有する複数の押圧部材を有し、前記押圧部材は前記感圧手段をはさむように重ねて配置し、前記感圧手段は前記押圧部材の凹凸により押圧変形され、前記複数の押圧部材は互いに可動するように連結部材により連結支持する構成としたので、生体信号検出装置を設置した就寝装置の中央付近でも端部でも同様に押圧部材が可動し感圧手段に大きな変形を加えるため就寝位
置によらず高い感度で生体信号を検出する生体信号検出装置を提供することが出来る。
According to a first aspect of the present invention, the biological signal detection apparatus of the present invention has a pressure-sensitive means having flexibility for detecting pressure fluctuations generated by a living body, and a plurality of projections and depressions arranged so as to intersect the pressure-sensitive means. It has a plurality of pressing members, the pressing members are arranged so as to sandwich the pressure-sensitive means, the pressure-sensitive means are pressed and deformed by the unevenness of the pressing members, and the plurality of pressing members move relative to each other. Since the connecting member is connected and supported by the connecting member, the pressing member is movable in the same manner near the center and at the end of the sleeping device in which the biological signal detecting device is installed, and the pressure-sensitive means is greatly deformed, so that it is high regardless of the sleeping position. A biological signal detection apparatus that detects a biological signal with sensitivity can be provided.
第2の発明は、特に第1の発明において、押圧部材は上下に可動するように連結部材で連結支持する構成としたので、生体信号検出装置を設置した就寝装置の中央付近でも端部でも同様に押圧部材が可動し感圧手段に大きな変形を加えるため就寝位置によらず高い感度で上下方向の生体信号を検出する生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the second invention, particularly in the first invention, since the pressing member is connected and supported by the connecting member so as to move up and down, the same applies to the vicinity and the end of the sleeping device in which the biological signal detecting device is installed. In addition, since the pressing member is movable and the pressure-sensitive means is greatly deformed, it is possible to provide a biological signal detection device that detects a biological signal in the vertical direction with high sensitivity regardless of the sleeping position.
第3の発明は、特に第1の発明において、複数の押圧部材が横方向に可動するように連結部材で連結支持する構成としたので、生体信号検出装置を設置した就寝装置の中央付近でも端部でも同様に押圧部材が可動し感圧手段に大きな変形を加えるため就寝位置によらず高い感度で横方向の生体信号を検出する生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the third invention, particularly in the first invention, since the plurality of pressing members are connected and supported by the connecting member so as to be movable in the lateral direction, the end is also provided near the center of the sleeping device in which the biological signal detecting device is installed. Similarly, since the pressing member is movable and the pressure-sensitive means is greatly deformed in the section, it is possible to provide a biological signal detection device that detects a lateral biological signal with high sensitivity regardless of the sleeping position.
第4の発明は、特に第2の発明において、複数の押圧部材を連結支持する連結部材を、弾性部材により構成としたので、押圧部材が容易に上下に可動するため、感度の高い生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the fourth aspect of the invention, particularly in the second aspect, since the connecting member for connecting and supporting the plurality of pressing members is constituted by an elastic member, the pressing member can be easily moved up and down. A device can be provided.
第5の発明は、特に第2の発明において、押圧部材の一部を連結部材により連結支持し、前記連結部材を支点にして可動するよう構成したので、連結部材を支点にして容易に上下に可動する押圧部材により、感圧手段に大きな変形を加えるため高い感度で上下方向の生体信号を検出する生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the fifth aspect of the invention, in particular, in the second aspect of the invention, a part of the pressing member is connected and supported by the connecting member, and is configured to move with the connecting member as a fulcrum. Since the pressure member that moves is largely deformed by the movable pressing member, it is possible to provide a biological signal detection device that detects a biological signal in the vertical direction with high sensitivity.
第6の発明は、特に第5の発明において、複数の押圧部材の一端を連結部材により連結支持し、他端が可動するよう構成したので、連結部材を支点にして他端全体が容易に上下に可動するため就寝位置によらず高い感度で上下方向の生体信号を検出する生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the sixth aspect of the invention, in particular, in the fifth aspect of the invention, one end of the plurality of pressing members is connected and supported by the connecting member and the other end is movable, so that the other end can be easily moved up and down with the connecting member as a fulcrum. Therefore, it is possible to provide a biological signal detection device that detects a biological signal in the vertical direction with high sensitivity regardless of the sleeping position.
第7の発明は、特に第5の発明において、複数の押圧部材を連結部材により中央で連結支持し、両端が可動するよう構成したので、連結部材を支点にして他端全体が容易に上下に可動するため就寝位置によらず高い感度で上下方向の生体信号を検出する生体信号検出装置を提供することが出来る。また、連結部材を中心に対象形状となるため、設置向きによらず高い感度の生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the seventh aspect of the invention, in particular, in the fifth aspect of the invention, the plurality of pressing members are connected and supported at the center by the connecting member, and both ends are movable. Therefore, the entire other end can be easily moved up and down using the connecting member as a fulcrum. Since it is movable, it is possible to provide a biological signal detection device that detects a biological signal in the vertical direction with high sensitivity regardless of the sleeping position. Moreover, since it becomes an object shape centering on a connection member, a highly sensitive biosignal detection apparatus can be provided irrespective of installation direction.
第8の発明は、特に第5から第7のいずれか1つに記載の発明において、押圧部材の連結部材により連結支持されてない部分を弾性部材で支持する構成としたので、押圧部材の凹凸による押圧に対し感圧手段が容易に変形を起こし、押圧がなくなったときに容易に元の形状に復元するため、感度の高い生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the eighth aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the fifth to seventh aspects, the portion of the pressing member that is not connected and supported by the connecting member is supported by the elastic member. Since the pressure-sensitive means easily deforms with respect to the pressure due to the pressure and is easily restored to the original shape when the pressure is lost, it is possible to provide a highly sensitive biological signal detection device.
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、複数の押圧部材は金属により構成され、連結部材は導電性部材を用い、前記押圧部材と連結部材が直接接触するような構成としたので、押圧部材と連結部材が電磁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。 In a ninth aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the first to eighth aspects, the plurality of pressing members are made of metal, the connecting member uses a conductive member, and the pressing member and the connecting member are directly connected. Since the contact member is configured to contact, the pressing member and the connecting member serve as an electromagnetic shield and are not easily affected by external electromagnetic noise. Therefore, a highly reliable biological signal detection apparatus with little noise superimposed even when electronic devices are used nearby for the collection and processing of biological signals or when communication devices such as mobile phones are used nearby Can be provided.
第10の発明は、特に第1から第9のいずれか1つに記載の発明において、感圧手段は弾性部材に支持される構成としたので、押圧部材の凹凸による押圧に対し感圧手段が容易に変形を起こし、押圧がなくなったときに容易に元の形状に復元するため、感度の高い生体信号検出装置を提供することが出来る。 In the tenth aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, the pressure-sensitive means is supported by the elastic member. Since it easily deforms and is easily restored to its original shape when the pressure is lost, a highly sensitive biological signal detection device can be provided.
第11の発明は、特に第1から第10のいずれか1つに記載の発明において、感圧手段
はケーブル状圧電センサとしたので、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。
In the eleventh aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the first to tenth aspects, since the pressure-sensitive means is a cable-like piezoelectric sensor, the external electrode is shielded from the central electrode that transmits the detected biological signal. It becomes a thing that is not easily affected by external electromagnetic noise. Therefore, a highly reliable biological signal detection apparatus with little noise superimposed even when electronic devices are used nearby for the collection and processing of biological signals or when communication devices such as mobile phones are used nearby Can be provided.
第12の発明は、特に第1から第11のいずれか1つに記載の発明において、生体信号検出装置をベッドなどの就寝装置に設置し、前記就寝装置上の生体の脚側が、前記生体信号検出装置の可動する端部になるように設置したので、生体の肩から胸部が生体信号検出装置の可動する端部に位置するため、より大きな圧電センサの出力を得る感度の高い生体信号検出装置を提供することが出来る。 In a twelfth aspect of the invention, in particular, in the invention according to any one of the first to eleventh aspects, the biological signal detection device is installed in a sleeping device such as a bed, and the biological leg on the sleeping device is connected to the biological signal. Since the chest is located from the shoulder of the living body to the movable end of the biological signal detection device because the detection device is installed so as to be a movable end, the biological signal detection device with high sensitivity for obtaining a larger piezoelectric sensor output 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は生体荷重のかかっていない場合の生体信号検出装置の側面断面図、図2は生体信号検出装置の平面部分断面図、図3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(就寝装置)の構成図、図4及び図5は生体信号検出装置が設置されたベッドの断面図である。また、図6は感圧手段の断面図、図8は生体信号検出装置のブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side sectional view of a biological signal detection device when no biological load is applied, FIG. 2 is a partial plan sectional view of the biological signal detection device, and FIG. 3 is a biological signal detection according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 and FIG. 5 are sectional views of the bed in which the biological signal detection device is installed. FIG. 6 is a cross-sectional view of the pressure sensing means, and FIG. 8 is a block diagram of the biological signal detection device.
図1及び図2において、生体信号検出装置4は、平行でほぼ等間隔に並んだ複数の凹凸5を有する金属板よりなる2枚の押圧板(押圧部材)6a、6bと、金属または硬質の樹脂よりなるベース部材7と可撓性を有する感圧手段8と、感圧手段8を保持するスポンジやゴムなどの弾性部材からなる支持体9と、押圧板を両端で支持する金属製のコイルスプリング10(連結部材)からなる。コイルスプリング10は押圧板6a、6b端部の凹凸5のない部分に複数設置され、この例では図2に示すように押圧板の四隅に設置している。ベース部材7は押圧板6bのコイルスプリング10設置部に配置され、押圧板6bにかかる荷重により押圧板6bが撓まないように支えている。そしてコイルスプリング10の弾性により押圧板6a、6bに荷重や振動が加わったときに押圧板6a、6bが上下に可動する。図1では生体信号検出装置4には荷重かかかっていないので、感圧手段8は変形しておらず、またコイルスプリング10も圧縮されていない。
1 and 2, the biological
このとき、感圧手段8としては1本のケーブル状の圧電センサ8を用い、図2に示すように押圧板6a、6bの間に蛇行配置される。このとき圧電センサ8が移動してしまわないように支持体9には溝が彫ってあり、その溝にはめ込むことにより圧電センサ8が保持される。押圧板6a、6bの凹凸5は、例えばプレス加工などにより金属板を曲げることで形成されている。そのため、押圧板6a、6b、の下面の凹凸5は、上面から見ても凹凸5を有する事になる。そして、押圧板6a、6b、の凹凸5は生体信号検出装置4として重ねて設置したときに、同じ位置になるように配置されている。
At this time, a single cable-shaped
そしてこの例では凹凸5と圧電センサ8とは約90度の角度において複数の点で交差する。また、凹凸5は生体が就寝した際に、生体の身長方向と平行になるような方向に形成されている。
In this example, the
また、圧電センサ8の一端には圧電センサ8からの出力信号を処理する制御ユニット11が接続されている。
A
以下に生体信号検出装置4の動作作用を説明する。図3、図4においてベッド12の床
板13の上に生体信号検出装置4が配置され、その上にマットレス14を配しさらにその上に生体である人体15が就寝している。このとき、人体15からの心拍などの生体信号に起因する振動はマットレス14を介して伝わり生体信号検出装置4に達する。そのときコイルスプリング10は圧縮され圧電センサ8は押圧板6aの凹凸5の断面形状に沿って支持体9とともにその下面に設置されている押圧板6bの凹凸5の窪みに入り込むことで圧電センサ8に大きな曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生する。また荷重や振動がない場合は、コイルスプリング10の弾性による復元力と、支持体9の弾性による復元力のため圧電センサ8とともに元の形状に復元する。さらに、凹凸5は板状の押圧板6a、6bに配されているので板自体が撓み変形を起こし、例えばマットレス14の中央の荷重や振動によって、マットレス14の中央部分においてより大きな変形を起こし高い感度で生体信号を検出することが出来る。
Below, the operation | movement effect | action of the
また、図4のように人体15がマットレス14の端に就寝した場合や、寝返り等でマットレス14の端に移動した場合でも、人体15が就寝している側のコイルスプリング10が弾性により収縮し圧電センサ8に曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生するので、マットレス14の中央付近でも端部でも同様に高い感度で生体信号を検出することが出来る。
Further, even when the
実験において、直径約2.5mmの圧電センサ8を用い、押圧板6a、6b、として厚さ0.8mmの金属板に高さ約10mmの凹凸5を30〜100mm間隔で複数配置することで、良好な結果を得ることができた。
In the experiment, by using the
また生体信号検出装置4の設置領域について説明すると、幅方向寸法は、成人の標準体型をもとに、人体15の肩幅より大きく床板13の幅より小さい値にしてある。そして、縦方向寸法は、使用を前提とする成人の頭部から胸部の少なくとも一部が掛かるような大きさとしており、また頭部から胸部の少なくとも一部が掛かるようなベッド上の位置に設置される。そして、このような大きさおよび設置位置にすることで、生体信号検出装置4は人体15の就寝位置が寝返りなどでずれても人体15からの振動が伝達され得る領域に配設されているので、就寝位置によらず十分に人体15から発生する生体信号を検知することができる。
Further, the installation area of the biological
また、本発明の生体信号検出装置4は、押圧板6a、6bと金属性コイルスプリング10により圧電センサ8を挟んでいるため、押圧板6a、6bとコイルスプリング10が電磁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ベッドの近くで使用したり、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8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4を提供することができる。
Further, in the biological
また、本発明の生体信号検出装置4は、ベッド床板13とマットレス14の間に設置するため、生体信号検出装置4と人体15の間にはマットレス14が介在し、直接接する事が無いため、就寝を阻害しない物とすることができる。
Further, since the biological
尚、生体信号検出装置4の配置場所に関しては本実施の形態に限られることは無く、床もしくは畳と敷布団の間でもかまわない。
In addition, regarding the arrangement | positioning location of the
また尚、この例ではベッドなどの就寝具に生体信号検出装置4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、人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4を、例えば椅子の座面とクッションの間、畳と座布団の間に設置する。
In addition, in this example, the example in which the biological
また、支持体9と圧電センサ8は、はめ込みによる固定としたが、接着剤や粘着テープにより固定しても良い。
The
また、凹凸5の高さや配置間隔もこの例は1例であり発明の効果がこれに限定されるものではない。さらに、本実施の形態では凹凸5は、就寝した生体15の身長方向に平行になる方向に配置したが、身長方向と直交する方向としてもよく、その場合は圧電センサ8もそれにあわせて凹凸5と直交するように配置される。
In addition, the height and the arrangement interval of the
また尚、押圧部材6a、6bの支持部材としてコイルスプリング10を使用する例を示したがこれに限られず、板バネ、ゴム、スポンジまたは導電性ゴムなどを用いても同様の作用効果がある。
In addition, although the example in which the
また、コイルスプリング10の設置位置も押圧板6a、6bの四隅に限られず、中央部などに設置してもよい。
Further, the installation positions of the coil springs 10 are not limited to the four corners of the
また、押圧部材として押圧板6a、6bを使用する例を示したがこれに限られず、図6の様にブロック状の押圧ブロック16a、16bを用いても同様の作用効果が得られる。
Moreover, although the example which uses
以下に本発明の生体信号検出装置4に用いる圧電センサ8について説明する。
Hereinafter, the
図7において、圧電センサ8は内側電極として導体からなる中心電極801、感圧部材である圧電体層802、導体からなる外側電極803、弾性体からなる被覆層804を備えている。圧電体層802はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体や、特定の樹脂基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803は内側電極801と圧電体層802を囲うように配置されており、圧電センサ8は同軸ケーブル状となるため信号を伝達する中心電極801に対し外部電極803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4を提供することができる。特に、押圧部材6a、6b及びコイルスプリング10などの支持部材が導電性のない部材で構成された場合により大きな効果を発揮する。
In FIG. 7, 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8出力信号の処理例と、人体15からの生体信号の検出作用を説明する。図8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4のブロック図である。図6において、制御ユニット11は、検出手段17、判定手段18、報知手段19を備えている。検出手段17は、圧電センサ8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20と、フィルタ部20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21とを備えている。フィルタ部20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15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4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9に基づいて説明する。図9は人体15の心拍に由来する振動が圧電センサ8に加わったときの圧電センサ8の出力に対応するフィルタ部20の出力信号Vとコンパレータ部21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、図4のように、ベッドの上に人体15が横たわると、人体15からの体重などの圧力や心拍等の振動等がマットレス14を介して圧電センサ8に印加される。このとき圧電センサ8は変形し、圧電効果により圧電センサ8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。このとき特に押圧板6a、6bの凹凸5の部分で圧電センサ8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8の出力信号は、フィルタ部20により心拍などの人体15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。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の出力信号も大きくなる。コンパレータ部21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た判定し、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, as shown in FIG. 4, when the
上述したように、コンパレータ部21から出力された信号が判定手段18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19により心拍数を表示したり音声により報知したりすることができる。
As described above, the signal output from the
(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10から図12を用いて説明する。図10は生体信号検出装置の側面図、図11は平面図、図12は生体信号検出装置を設置したベッドの側面断面図である。
(Embodiment 2)
A biological signal detection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 is a side view of the biological signal detection device, FIG. 11 is a plan view, and FIG. 12 is a side sectional view of the bed on which the biological signal detection device is installed.
第1の実施の形態との違いは、生体信号検出装置4の2枚の押圧板6a、6bが、連結部材として蝶番を用いて連結支持されている点である。実施の形態1と同一符号の物は同様の動作、作用、効果を示し説明を省略する。
The difference from the first embodiment is that the two
図10に示すように上下の押圧板6a、6bは一端を蝶番22とL字金具23を用いてコの字型に連結することで、蝶番22を支点にして他端が矢印Aのように自由に可動する。また他端にはコイルスプリング24のような弾性部材を配して押圧板6a、6bに加わった荷重や振動の圧縮する力に対して復元する。蝶番22を配置する箇所は図11に示すように、押圧板6a、6bに配された凹凸5と交差する端部に配置しており、この生体信号検出装置を図12に示すように蝶番22側を人体15の頭側、可動する端部を脚側になるように配置する。図11では、蝶番22は凹凸5のない左右端部の2箇所に設置する例を示しているが、これに限られることは無く複数並んだ凹凸5の間の2ヶ所以上に設置してもよい。
As shown in FIG. 10, the upper and lower
この生体信号検出装置4に荷重や心拍などに起因する振動が印加された場合、押圧板6a、6bは蝶番22を支点にして上下に振動し押圧板6a、6bに挟まれた圧電センサ8を変形させ信号を出力する。これは、生体信号検出装置4の中央でも端部でも同様である。
When vibration due to a load, a heartbeat, or the like is applied to the biological
従って、人体15がベッド12中央に就寝してもベッド12端部に就寝しても、就寝位置によらず同様な高い検出感度を得ることが出来る。
Therefore, even if the
また、蝶番22のない可動する端部を人体15の脚側になるよう配置することで人体15の肩から胸部が生体信号検出装置4の可動する端面上に位置するため、より大きな圧電センサ8の出力を得ることが出来る。
Further, since the movable end portion without the
尚、圧電センサ8の支持体9に充分な弾性と復元力があればコイルスプリング10の無い構成としても良い。
If the
(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13及び図14を用いて説明する。図13は生体信号検出装置の側面図、図14は生体信号検出装置を設置したベッドの側面断面図である。
(Embodiment 3)
A biological signal detection apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a side view of the biological signal detection device, and FIG. 14 is a side sectional view of the bed on which the biological signal detection device is installed.
第1および第2の実施の形態との違いは、2枚の押圧板を、押圧板端部の中央で連結支持した点である。実施の形態1および2と同一符号の物は同様の動作、作用、効果を示し説明を省略する。 The difference from the first and second embodiments is that two pressing plates are connected and supported at the center of the pressing plate end. Components having the same reference numerals as those in the first and second embodiments show similar operations, functions, and effects, and description thereof is omitted.
図13に示すように上下2枚の押圧板6a、6bは、左右両端の中央部で継手25(連結部材)により連結されており、継手25は、軸26と、軸26を中心に回転する2つのアーム27a、27bからなる。これにより押圧板6aは継手25を軸にして矢印Bのように可動するので、生体信号検出装置4に荷重や心拍などに起因する振動が印加された場合、押圧板6a、6bに挟まれた圧電センサ8を変形させ信号を出力する。また、圧電センサ8の支持体9の弾性により荷重や振動の圧縮する力に対して復元する。
As shown in FIG. 13, the upper and lower two
このように、押圧板6a、6bの中央が支点になるように継手25を配置したので、図14に示すように、どちらを人体15の脚側に設置しても対称形状になり、設置間違いによる感度の違いが発生せず信頼性が高く、使い勝手の良い生体信号検出装置4を提供することができる。
In this way, since the joint 25 is arranged so that the center of the
尚、押圧板6a、6bの四隅にスプリングを配して押圧に対して復元力を得るような構成としても良い。
In addition, it is good also as a structure which arrange | positions a spring in the four corners of the
また尚、図15のように連結部材として軸の無い円柱状部材28を用いてもよい。その場合、押圧板6aが撓むことにより押圧板6aの両端が可動し同様の効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 15, a
(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16を用いて説明する。図16は、生体信号検出装置の要部断面図である。
(Embodiment 4)
A biological signal detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a cross-sectional view of a main part of the biological signal detection device.
第1から第3の実施の形態との違いは、押圧ブロック29a、29b(押圧部材)が横方向に可動するような構成とした点である。
The difference from the first to third embodiments is that the
図16(a)に示すように、下側の押圧ブロック29bの端部には軸受け30と軸受け30内で回転するローラー31(連結部材)が固定されており、そのローラー31上に上側の押圧板29aが配置され、矢印C方向に可動する。上側の押圧ブロック29aにはストッパー32が配置されており可動する上側の押圧ブロック29aが過剰に移動して外れないように移動量を規制している。そして図16(b)に示すように生体信号検出装置4に心拍などに起因する振動が印加された場合、ローラー31上を移動した上側の押圧ブロック29aの凹凸5は圧電センサ8を下側の押圧板29bの凹凸5に横方向に押しつけるように変形させ高い感度で信号を出力することが出来る。一般的に人体は、心臓の拍動による振動成分と供に、心臓から動脈へ拍出される血流の反作用などによる振動成分を持っ
ているためマットレス及び生体信号検出装置4には縦方向のみならず横方向の振動成分も加わるためこのような構成で生体信号を検出することが可能である。またこのような構成とすることでベッドの中央に就寝した場合でもベッドの端部に就寝した場合でも同様に押圧ブロック29aが動くので、就寝位置によらず高い感度で生体信号を検出可能することができる。
As shown in FIG. 16A, a
生体信号検出装置4の大きさは実施の形態第1から第3と同様でも良いが、図17に示すようにマットレス14と同程度の大きさにしてマットレス14と床板12との摩擦により押圧ブロック29aの横方向の動きが抑制されないようにした方がより高い感度で生体信号が検出可能となる。
The size of the biological
尚、本実施の形態では押圧部材として押圧ブロック29a、29bを用いる例を示したが、実施の形態1から3のように押圧板でも同様の作用効果が得られる。
In the present embodiment, the example in which the
また尚、ローラー31の形状は、円柱状でも球体でもよい。
In addition, the shape of the
また尚、連結部材として、ローラー31と軸受け30等の回転部材に代わり、極めて摩擦係数の低い材質例えばフッ素樹脂のブロック等を押圧ブロック29a、29bに相対向するように設置することで押圧ブロック29aを押圧ブロック29b上で摺動させる構成としても良い。
In addition, instead of the rotating members such as the
尚、実施の形態1から4では感圧手段としてケーブル状の圧電センサ8を用いたが、他の形態の圧電センサでもよく感圧手段として例えば第4の実施の形態で用いたPVDF薄膜の両面を電極で挟んだフィルム状またはリボン状の圧電センサを用いても同様の効果が得られる。
In the first to fourth embodiments, the cable-shaped
尚、実施の形態1から4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、感圧手段に、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用いても同様の効果がある。
In the first to fourth embodiments, the
以上のように、本発明にかかる生体信号検出装置は、圧電センサに複数の凸部を有する板状部材を配置したので、感度よく生体信号を検出することが出来、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、ペット用マット等人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 has a plate-like member having a plurality of convex portions arranged on the piezoelectric sensor, so that the biological signal can be detected with high sensitivity, and the bed can be simply set as described above. It can be used for acquiring a biosignal by installing it in a relaxation device such as a massage chair, a car seat, a seat in an amusement facility, and the like. Further, the present invention is applicable not only to a human body such as a pet mat, but also to uses for detecting biological signals of animals.
4 生体信号検出装置
5 凹凸(押圧部材が有する複数の凹凸)
6a、6b 押圧板(複数の凹凸を有する押圧部材)
8 圧電センサ(可撓性を持つ感圧手段)
9 支持体(感圧手段を支持する弾性部材)
10 コイルスプリング(連結部材)
16a、16b 押圧ブロック(複数の凹凸を有する押圧部材)
22 蝶番(連結部材)
25 継手(連結部材)
28 円柱状部材(連結部材)
29a、29b 押圧ブロック(複数の凹凸を有する押圧部材)
30 軸受け(連結部材)
31 ローラー(連結部材)
4 biological
6a, 6b pressing plate (pressing member having a plurality of irregularities)
8 Piezoelectric sensor (flexible pressure-sensitive means)
9 Support (elastic member that supports pressure-sensitive means)
10 Coil spring (connection member)
16a, 16b pressing block (pressing member having a plurality of irregularities)
22 Hinge (connecting member)
25 Fitting (connecting member)
28 Cylindrical member (connecting member)
29a, 29b pressing block (pressing member having a plurality of irregularities)
30 Bearing (connecting member)
31 Roller (connection member)
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