JP2013123454A - 生体情報計測用パネル - Google Patents

Abstract

【課題】被験者の生体情報の計測精度が高い生体情報計測用パネルを提供する。
【解決手段】パネル1Aは、被験者Ｈの下側に配置される敷き板２と、一端部が敷き板２に固定されるとともに、敷き板２の下面側に、敷き板２の撓曲変形によって引張力が作用して他端部の位置が一端部側へ変位し且つ敷き板２の撓曲変形量の変動に伴い他端部の位置の変位量が変動するように配置された引張部材と、引張部材の他端部が連結されるとともに、引張部材５の他端部の位置の変位量の変動に伴い変形量が変動するように配置された弾性変形部材と、弾性変形部材の変形量の変動に対応する弾性変形部材の歪み量の変動を検出し、被験者Ｈの生体情報の計測に用いられる信号を出力する歪み検出センサと、を備える。弾性変形部材の変形時のばね定数は、引張部材の引張ばね定数よりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、被験者の生体情報の計測に用いられる生体情報計測用パネル、生体情報計測装置、及び、生体情報計測方法に関する。

医療施設（例：病院）、老人施設、一般家庭等では、病人、乳幼児、高齢者等の被験者の健康状態を把握するために、被験者の呼吸情報、脈拍情報、体動（寝返り）情報等の生体情報を計測することが行われている。この測定に用いられる装置として、例えば特開２００８−２５３７１４号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。

同公報の装置は、伸縮性部材を備えたベルトを被験者の胸部や腹部に装着し、被験者の呼吸動作に伴い発生した伸縮性部材の伸縮をセンサで計測することで、睡眠時の被験者の呼吸情報を計測するように構成されている。この装置では、被験者の胸部や腹部にベルトを装着するので、被験者は拘束された感じになって被験者の寝心地を悪化させるという難点があった。さらに、センサから信号線や給電線が延びて演算器や電源に接続されている場合には、被験者がベッド等の就寝場所から離れる際にベルトを取り外さなければならないという難点もあった。

そこで、このような難点を解消し得る装置として、例えば特開２００６−４３４４５号公報（特許文献２）に開示されたものが知られている。

同公報の装置は、被験者の下側に弾性的に撓曲変形可能な敷き板を配置し、被験者の生体活動に伴い発生する敷き板の撓曲歪み量の変動を敷き板に装着された歪み検出センサで検出することにより、被験者の生体情報を計測するように構成されている。この装置では、上述したような装置の難点はない。

特開２００８−２５３７１４号公報 特開２００６−４３４４５号公報

しかしながら、この装置は、敷き板の撓曲歪み量の変動を歪み検出センサで検出することで被験者の生体情報を計測するものなので、敷き板の撓曲歪み量の変動が小さい場合には、歪み検出センサによる撓曲歪み量の検出が困難になり、その結果、被験者の生体情報の計測精度が低下するという難点があった。

本発明は上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、被験者の生体情報の計測精度が高い生体情報計測用パネル、生体情報計測装置、及び、生体情報計測方法を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 被験者の下側に配置されるとともに、弾性的に撓曲変形可能で且つ被験者の生体活動に伴い撓曲変形量が変動する敷き板と、
一端部が前記敷き板に固定されるとともに、前記敷き板の下面側に、前記敷き板の撓曲変形によって引張力が作用して他端部の位置が一端部側へ変位し且つ前記敷き板の撓曲変形量の変動に伴い他端部の位置の変位量が変動するように配置された引張部材と、
前記引張部材の他端部が連結されるとともに、前記引張部材の他端部の位置の変位量の変動に伴い変形量が変動するように配置された弾性変形部材と、
前記弾性変形部材の変形量の変動に対応する弾性変形部材の歪み量の変動を検出し、被験者の生体情報の計測に用いられる信号を出力する歪み検出センサと、を備え、
前記弾性変形部材の変形時のばね定数が前記引張部材の引張ばね定数よりも小さいことを特徴とする生体情報計測用パネル。

［２］ 更に、案内部を備えており、
前記引張部材は、前記案内部によって、引張部材の一端部が他端部側へ引っ張られる際に引張方向に案内されるものとなされている前項１記載の生体情報用パネル。

［３］ 前記引張部材は、前記敷き板の下面側に配置された、前記案内部としてのチューブ内に挿通されている前項２記載の生体情報計測用パネル。

［４］ 前記案内部における少なくとも前記引張部材との接触部は樹脂で形成されている前項２又は３記載の生体情報計測用パネル。

［５］ 前記敷き板の下面と前記引張部材との間に、前記引張部材を前記敷き板の下面から離すスペーサが配置されている前項１〜４のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。

［６］ 前記弾性変形部材は、その一端部が前記敷き板に固定されるとともに他端部が固定されておらず、
前記弾性変形部材の他端部に前記引張部材の他端部が連結されている前項１〜５のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。

［７］ 前記弾性変形部材の一端部と他端部との間に、弾性変形部材の変形によって歪みが集中して発生する部位が形成されており、当該部位に前記歪み検出センサが装着されるとともに、当該部位の歪み量の変動を弾性変形部材の歪み量の変動として前記歪み検出センサで検出するものとなされている前項６記載の生体情報計測用パネル。

［８］ 前記敷き板は樹脂製である前項１〜７のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。

［９］ 前項１〜８のいずれかに記載の生体情報計測用パネルと、
前記パネルの歪み検出センサから出力された信号を用いて被験者の生体情報を演算する演算手段と、を具備することを特徴とする生体情報計測装置。

［１０］ 前項１〜８のいずれかに記載の生体情報計測用パネルの歪み検出センサから出力された信号を用いて被験者の生体情報を計測することを特徴とする生体情報計測方法。

本発明は以下の効果を奏する。

前項［１］の生体情報計測用パネルでは、被験者の下側に配置された敷き板の撓曲変形量が被験者の生体活動に伴い変動する。この撓曲変形量の変動に伴い、敷き板の下面側に配置された引張部材における他端部の位置の変位量が変動する。この変位量の変動に伴い弾性変形部材の変形量が変動する。この変形量の変動に対応する弾性変形部材の歪み量の変動が歪み検出センサにより検出される。ここで、弾性変形部材の変形時のばね定数は引張部材の引張ばね定数よりも小さいことから、敷き板が撓曲変形した場合、引張部材の伸張量よりも弾性変形部材の変形量の方が大きくなり、即ち弾性変形部材の歪み量が大きくなる。このように大きくなっている歪み量の変動を歪み検出センサで検出することにより、敷き板の撓曲変形量の変動が小さい場合であっても歪み検出センサで被験者の生体活動に起因する歪み量の変動を検出することができ、その結果、被験者の生体情報の計測精度を高めることができる。

さらに、敷き板の歪み量の変動ではなく弾性変形部材の歪み量の変動を歪み検出センサで検出するので、敷き板を大きくしても歪み検出センサによる歪み検出箇所を増やす必要がない。そのため、パネルの構造を簡素化することができるし、歪み検出センサの個数を増やすことによるパネルの製造コストの増加を防止することができる。

もとより、このパネルは、被験者に対して無拘束な状態で歪み量を検出することができるので、被験者の寝心地を悪化させることはない。

前項［２］のパネルでは、引張部材を、案内部によって、引張部材の一端部が他端部側へ引っ張られる際に引張方向に案内することができる。これにより、引張部材の他端部の位置の変位量の変動を弾性変形部材に確実に伝達することができ、その結果、被験者の生体情報の計測精度を確実に高めることができる。

前項［３］のパネルでは、引張部材が、敷き板の下面側に配置された、案内部としてのチューブ内に挿通されているから、引張部材の他端部が一端部側へ引っ張られる際において引張部材を引張方向に確実に案内することができる。これにより、引張部材の他端部の位置の変位量の変動を弾性変形部材に更に確実に伝達することができ、その結果、被験者の生体情報の計測精度を更に確実に高めることができる。

前項［４］のパネルでは、案内部における少なくとも引張部材との接触部が樹脂で形成されていることにより、案内部に対する引張部材の滑りが良くなり、これにより、引張部材の他端部が一端部側へ引っ張られる際において引張部材が敷き板の下面、スペーサ、敷き布団等の他の部材に対して摺動することによる擦れノイズを軽減することができ、その結果、被験者の生体情報の計測精度を更に高めることができる。

前項［５］のパネルでは、敷き板の下面と引張部材との間に、引張部材を敷き板の下面から離すスペーサが配置されているので、スペーサによって引張部材の敷き板下面からの距離を大きくすることができる。これにより、敷き板の撓曲変形量が変動した際における引張部材の他端部の位置の変位量の変動が大きくなり、これに伴い、弾性変形部材の歪み量の変動が大きくなるので、被験者の生体情報の計測精度を更に高めることができる。

前項［６］のパネルでは、弾性変形部材の固定されていない他端部に引張部材の他端部が連結されているので、弾性変形部材に大きな歪みを確実に生じさせることができる。そのため、歪み検出センサで弾性変形部材の歪み量の変動を確実に検出することができ、その結果、被験者の生体情報の計測精度を確実に高めることができる。

前項［７］のパネルでは、弾性変形部材の変形によって歪みが集中して発生する部位に歪み検出センサが装着され、当該部位の歪み量の変動を弾性変形部材の歪み量の変動として歪み検出センサで検出するものとなされているので、歪み検出センサで弾性変形部材の歪み量の変動を確実に検出することができ、その結果、被験者の生体情報の計測精度を確実に高めることができる。

前項［８］のパネルでは、敷き板が樹脂製であることにより、被験者の下側に配置された敷き板に対してその撓曲変形量を確実に変動させることができる。その結果、被験者の生体情報の計測精度を確実に高めることができる。更には、パネルの軽量化を図ることができる。

前項［９］の生体情報計測装置では、前記［１］〜［８］のいずれかのパネルによる効果と同様の効果を奏する。

前項［１０］の生体情報計測方法では、精度の高い被験者の生体情報を得ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る生体情報計測用パネル及び生体情報計測装置をその使用時の状態で示す概略平面図である。 図２は、同パネルの斜視図である。 図３は、同パネルの平面図である。 図４は、同パネルの底面図である。 図５は、同パネルの正面図である。 図６は、図３中のＸ−Ｘ線断面図である。 図７は、図３中のＹ−Ｙ線断面図である。 図８は、図３中のＺ−Ｚ線断面図である。 図９は、同パネルの弾性変形部材及びその周辺の斜視図である。 図１０は、同パネルの弾性変形部材及びその近傍の平面図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る生体情報計測用パネルの平面図である。 図１２は、同パネルの底面図である。 図１３は、同パネルの正面図である。 図１４は、同パネルの弾性変形部材及びその周辺の斜視図である。

次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜１０は、本発明の第１実施形態に係る生体情報計測用パネル１Ａ及び生体情報計測装置２０を説明する図である。

本第１実施形態の生体情報計測装置２０は、図１に示すように、被験者Ｈの主に就寝中の生体情報を計測するものであり、医療施設、老人施設、一般家庭等で用いられるものである。被験者Ｈとしては、病人、高齢者、乳幼児、健康人等が挙げられる。被験者Ｈの生体情報としては、呼吸情報、脈拍情報、体動（寝返り）情報等が挙げられる。

この計測装置２０は、本第１実施形態の生体情報計測用パネル１Ａと、演算手段としての演算器２１とを具備している。

本第１実施形態のパネル１Ａは、敷き板２、引張部材５、弾性変形部材７、歪み検出センサ８、案内部（案内部材）としてのチューブ１０、スペーサ１２等を備えている。

敷き板２は、弾性的に撓曲変形可能なものであり、図１及び３に示すように平面視略長方形の帯状に形成されている。そして、この敷き板２は、被験者Ｈが臥床するベッド等の寝床部３０上であって仰向け姿勢の被験者Ｈの被験部位としての胸部又は腹部の下側に被験者Ｈの幅方向に延びる態様にして略水平状に配置されるものである。寝床部３０は弾性を有しており、例えば、マットレス、敷き布団等の弾性マットからなる。なお、パネル１Ａの使用時には、被験者Ｈに対して柔らか感を与えて寝心地を良くするため、敷き板２の上に弾性シート（図示せず）等が配置されるのが望ましい。

この敷き板２は被験者Ｈの被験部位の下側に配置された状態では、敷き板２の長さ方向の中間部２ｃが被験者Ｈの被験部位の重量を受けて弾性的に下方向に円弧状に若干撓曲変形する。さらに、被験者Ｈの生体活動（例：呼吸、脈拍、体動）に伴い敷き板２の撓曲変形量が変動する。

敷き板２は、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂等の樹脂製である。図２において、敷き板２の長さＬは例えば４００〜１２００ｍｍ、敷き板２の幅Ｗは例えば３０〜３００ｍｍ、敷き板２の厚さＴは例えば１〜３ｍｍである。また、敷き板２の曲げこわさは例えば５×１０^３〜４０００×１０^３Ｎｍｍ^２である。

ここで本実施形態では、敷き板２の長さＬとは、被験者Ｈの幅方向（左右方向）に沿う敷き板２の長さであり、敷き板２の幅Ｗとは、被験者Ｈの身長方向に沿う敷き板２の長さである。

引張部材５は、一方向に延びたものであり、後述するように弾性変形部材７の他端部７ｂを引っ張るものである。本第１実施形態では、引張部材５は敷き板２の撓曲変形に追従して弾性的に撓曲変形可能なものであり、具体的には引張部材５は条体からなるものであり詳述するとワイヤーからなるものであり、その材質はステンレス鋼、鉄等の金属である。引張部材５の直径は例えば０．３〜０．６ｍｍ、引張部材５のより線数は例えば２〜１０本である。なお本発明では、引張部材５は、その他に、ナイロン繊維、カーボン繊維等からなるものであっても良い。

図２〜４に示すように、引張部材５の一端部５ａは、敷き板２の長さ方向の一端部２ａに設けられた複数の引張部材挿通用小孔３に挿通されて巻き止められることにより、敷き板２の長さ方向の一端部２ａにおける幅方向の中間位置に固定されている。そして、引張部材５が敷き板２の下面２ｄ側に配置されるとともに、引張部材５の他端部５ｂは敷き板２の下面２ｄ側における敷き板２の長さ方向の中間部よりも他端部側に配置されており、更に、引張部材５の他端部５ｂは後述する弾性変形部材７の他端部７ｂに引張部材５が緊張状態になるように連結される。

チューブ１０は、敷き板２の撓曲変形に追従して弾性的に撓曲変形可能なものであって、断面円環状のものであり（図８参照）、図４及び５に示すように、敷き板２の幅方向の中間部の下面２ｄ側に、敷き板２の長さ方向に延びる態様に配置されている。チューブ１０の内径は例えば０．５〜１．５ｍｍであり、チューブ１０の肉厚は例えば０．５〜１ｍｍである。

そして、図６に示すように、チューブ１０の一端部１０ａが敷き板２の長さ方向の一端部２ａに設けられた前記小孔３内に固定状態に配置されており、一方、図７に示すように、チューブ１０の他端部１０ｂが敷き板２の長さ方向の他端部２ｂに設けられた小孔４内に固定状態に配置されている。

さらに、このチューブ１０内に引張部材５が緊張状態に挿通されている。このチューブ１０は、引張部材５の他端部５ｂが一端部５ａ側へ引っ張られる際において引張部材５を引張方向に案内するものである。さらに、チューブ１０はビニル樹脂等の樹脂製であり、これにより、当該チューブ１０における少なくとも引張部材５との接触部である内周面は引張部材５の滑りを良くする作用を有するものとなされている。

スペーサ１２は、敷き板２の撓曲変形に追従して弾性的に撓曲変形可能なものであり、例えばゴム製であり、引張部材５を敷き板２の下面２ｄから離す役割を有している。このスペーサ１２によって引張部材５を敷き板２の下面２ｄから離す距離は例えば１〜３ｍｍである。そして、このスペーサ１２は、敷き板２の下面２ｄと引張部材５が挿通されたチューブ１０との間に敷き板２の長さ方向に延びる態様にして配置されるとともに、敷き板２の下面２ｄにおける幅方向の中間部に固着されている。

さらに、図８に示すように、スペーサ１２の下面には、断面略円弧状乃至略Ｕ字状の溝条１２ａが敷き板２の長さ方向に延びて形成されるとともに、この溝条１２ａ内にチューブ１０が当該溝条１２ａに沿って配置されており、これによりチューブ１０が不慮に動かないように保持されている。

弾性変形部材７は、パネル１Ａにおける起歪体として機能するものであり、略Ｌ字状に屈曲した帯板から形成されている。弾性変形部材７の材質は、鋼（例：バネ鋼）、アルミニウム（その合金を含む）等の金属、あるいは樹脂等である。

そして、図９及び１０に示すように、この弾性変形部材７の長さ方向の一端部７ａは、敷き板２の長さ方向の他端部２ｂの上面に固着された複数の支持ピン１３に係止されることにより、敷き板２の上面側において敷き板２の長さ方向の他端部２ｂに固定状態に支持されており、すなわち弾性変形部材７の一端部７ａは固定端部になっている。一方、弾性変形部材７の長さ方向の中間部から他端部７ｂまでの領域は、敷き板２の幅方向に延びて配置されている。さらに、弾性変形部材７の他端部７ｂは固定されておらず、すなわち自由端部になっている。

そして、この弾性変形部材７の自由端部としての他端部７ｂに引張部材５の他端部５ｂが、チューブ１０内に挿通された引張部材５が緊張状態になるように連結されている。その連結構造は次のとおりである。すなわち、図７、９及び１０に示すように、弾性変形部材７の他端部７ｂに設けられた連結孔７ｄに引張部材５の他端部５ｂが挿通されて当該他端部５ｂに抜止め金具１４が取り付けられることにより、引張部材５の他端部５ｂの連結孔７ｄからの抜け止めが図られており、これにより、引張部材５の他端部５ｂが弾性変形部材７の他端部７ｂに連結されている。

こうして、引張部材５の他端部５ｂが弾性変形部材７の他端部７ｂに連結されることにより、敷き板２の長さ方向の中間部２ｃの下方向への撓曲変形によって引張部材５に引張力が作用してこの引張力により引張部材５の他端部５ｂの位置が引張部材５の一端部５ａ側へ変位するとともに、敷き板２の撓曲変形量の変動に伴い引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量が変動するものとなされている。さらに、引張部材５の他端部５ｂの位置が引張部材５の一端部５ａ側へ変位すると、これに伴い弾性変形部材７の他端部７ｂが引張部材５の一端部５ａ側へ引っ張られて弾性変形部材７の他端部７ｂの位置が引張部材５の一端部５ａ側へ変位し、これにより弾性変形部材７が曲げ変形する。さらに、引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量の変動に伴い弾性変形部材７の曲げ変形量は変動する。

さらに、弾性変形部材７の一端部７ａと他端部７ｂとの間、即ち弾性変形部材７の長さ方向の中間部には、引張部材５の一端部５ａ側に向けて円弧状に屈曲した円弧状部７ｃが形成されている。これにより、弾性変形部材７の他端部７ｂが引張部材５の一端部５ａ側へ変位した際、即ち弾性変形部材７が曲げ変形した際に、当該円弧状部７ｃに弾性変形部材７の曲げ変形に伴う曲げ歪みが集中して発生するものとなされている。つまり、円弧状部７ｃは、弾性変形部材７における曲げ歪み集中発生部位（歪み集中発生部位）になっている。

ここで、引張部材５はワイヤーからなるものであるから、引張部材５に引張力が作用しても引張部材５は殆ど伸張せず、すなわち引張部材５の引張ばね定数は非常に大きい。一方、弾性変形部材７はその他端部７ｂが引張部材５の一端部５ａ側へ引っ張られると容易に曲げ変形する。したがって、弾性変形部材７の曲げ変形時のばね定数は、引張部材５の引張ばね定数よりも格段に小さくなっている。

歪み検出センサ８は、圧電センサ、歪みゲージ等からなるものであり、弾性変形部材７の曲げ変形量の変動に対応する弾性変形部材７の曲げ歪み量の変動を検出するものである。そして、この歪み検出センサ８は、弾性変形部材７の円弧状部７ｃの外側面に接着剤等によって一個だけ貼着されることで、歪み検出センサ８が円弧状部７ｃに装着されている。したがって、本第１実施形態では、歪み検出センサ８は弾性変形部材７の各部位のうち円弧状部７ｃの曲げ歪み量の変動を検出するものとなっている。

この歪み検出センサ８からは信号線９が延びて演算器２１に接続されている（図１参照）。そして、歪み検出センサ８が検出した弾性変形部材７の円弧状部７ｃの曲げ歪み量の変動に対応する電圧信号が、被験者Ｈの生体情報の計測に用いられる信号として歪み検出センサ８から出力されて信号線９を介して演算器２１に送信される。ここで説明の便宜上、図１にのみ信号線９を図示しており、その他の図面では信号線９を図示省略している。

演算器２１は、歪み検出センサ８から出力された信号を用いて被験者Ｈの生体情報を演算するものであり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有するコンピュータを搭載している。コンピュータには、被験者Ｈの生体情報を演算するための所定のプログラムが予めインストールされている。さらに、演算器２１には、演算された被験者Ｈの生体情報を表示する表示部、生体情報を記録する記録部、生体情報を送信する通信部等、歪み検出センサ８にその動作電圧（又は動作電力）を信号線９を介して付与する給電部などが付設されている。

図１及び２において、１５は弾性変形部材７を覆うカバーである。このカバー１５は下面が開口した箱状に形成されており、弾性変形部材７にその上側から被せることで、弾性変形部材７の適正な変形が妨げられないよう弾性変形部材７を覆うためものである。本第１実施形態のパネル１Ａは、このカバー１５で弾性変形部材７を覆った状態にして被験者Ｈの生体情報の計測に使用される。ここで説明の便宜上、図１及び２にのみカバー１５を図示しており、その他の図面ではカバー１５を図示省略している。

次に、上記第１実施形態のパネル１Ａを用いた被験者Ｈの生体情報計測方法について以下に説明する。

まず、図１に示すように、ベッド等の寝床部３０上であって被験者Ｈの被験部位としての胸部又は腹部の下側に、パネル１Ａの敷き板２を被験者Ｈの幅方向（左右方向）に延びる態様にして略水平状に配置する。このとき、被験者Ｈは敷き板２の長さ方向の中間部２ｃの上側に位置している。

この状態では、敷き板２の長さ方向の中間部２ｃには被験者Ｈの被験部位の重量からなる荷重が下方向に作用して敷き板２の長さ方向の中間部２ｃが弾性的に下方向に円弧状に若干撓曲変形する。これにより、引張部材５に引張力が作用して引張部材５の他端部５ｂの位置が一端部５ａ側へ変位する。すると、弾性変形部材７の他端部７ｂが引張部材５の一端部５ａ側へ引っ張られて弾性変形部材７の他端部７ｂの位置が引張部材５の一端部５ａ側へ変位し、これにより弾性変形部材７が曲げ変形して弾性変形部材７の円弧状部７ｃに曲げ歪みが集中して発生する。この曲げ歪み量が歪み検出センサ８で検出される。そして、歪み検出センサ８から曲げ歪み量に対応する電圧信号が被験者Ｈの生体情報の計測に用いられる信号として出力されて信号線９を介して演算器２１に送信される。この送信された信号に基づいて演算器２１は被験者Ｈが寝床部３０上に臥床していると演算する。

この状態から、被験者Ｈの生体活動（呼吸、脈拍、体動等）によって敷き板２の中間部２ｃに作用する荷重が変動すると、これに伴い敷き板２の撓曲変形量が変動する。これにより、引張部材５に作用する引張力が変動し、これに伴い引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量が変動する。すると、弾性変形部材７の他端部７ｂの位置の変位量が変動し、これにより弾性変形部材７の円弧状部７ｃの曲げ変形量が変動し、すなわち当該円弧状部７ｃに発生した曲げ歪み量が変動する。この曲げ歪み量の変動が歪み検出センサ８で検出される。そして、歪み検出センサ８から曲げ歪み量の変動に対応する電圧信号が被験者Ｈの生体情報の計測に用いられる信号として出力されて信号線９を介して演算器２１に送信される。この送信された信号に基づいて演算器２１は被験者Ｈの生体情報を演算する。

而して、上記第１実施形態のパネル１Ａには次の利点がある。

このパネル１Ａでは、弾性変形部材７の曲げ変形時のばね定数が引張部材５の引張ばね定数よりも小さいことから、敷き板２が撓曲変形した場合、引張部材５の伸張量よりも弾性変形部材７の曲げ変形量の方が大きくなり、即ち弾性変形部材７の曲げ歪み量が大きくなる。このように大きくなっている曲げ歪み量の変動を歪み検出センサ８で検出することにより、敷き板２の撓曲変形量の変動が小さい場合であっても歪み検出センサ８で被験者Ｈの生体活動に起因する曲げ歪み量の変動を検出することができ、その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を高めることができる。

さらに、敷き板２の撓曲歪み量の変動ではなく弾性変形部材７の曲げ歪み量の変動を歪み検出センサ８で検出するので、敷き板２を大きくしても歪み検出センサ８による歪み検出箇所を増やす必要がない。そのため、パネル１Ａの構造を簡素化することができるし、歪み検出センサ８の個数を増やすことによるパネル１Ａの製造コストの増加を防止することができる。

もとより、このパネル１Ａは、被験者Ｈに対して無拘束な状態で歪み量を検出することができるので、被験者Ｈの寝心地を悪化させることはない。

さらに、引張部材５が案内部としてのチューブ１０内に挿通されているから、引張部材５の他端部５ｂが一端部５ａ側へ引っ張られる際において引張部材５を引張方向に確実に案内することができる。これにより、引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量の変動を弾性変形部材７に確実に伝達することができ、その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を確実に高めることができる。

さらに、チューブ１０が樹脂製であることにより、チューブ１０内に挿通された引張部材５の滑りが良くなり、これにより、引張部材５の他端部５ｂが一端部５ａ側へ引っ張られる際において引張部材５が敷き板２の下面２ｄ、スペーサ１２、敷き布団等の他の部材に対して摺動することによる擦れノイズを軽減することができ、その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を更に高めることができる。すなわち、引張部材５の他端部５ｂが一端部５ａ側へ引っ張られる際において引張部材５が敷き板２の下面２ｄ、スペーサ１２、敷き布団等の摩擦係数の大きな部材に対して摺動すると、引張部材５が大きく振動してその振動が擦れノイズとして弾性変形部材７に伝達されてしまい、歪み検出センサ８による曲げ歪み量の変動の検出に悪影響を及ぼす。これに対して、このパネル１Ａでは、引張部材５の滑りが良くなっているので、擦れノイズを軽減することができ、その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を更に高めることができる。

さらに、敷き板２の下面２ｄと引張部材５との間に、引張部材５を敷き板２の下面２ｄから離すスペーサ１２が配置されているので、スペーサ１２によって引張部材５の敷き板下面２ｄからの距離を大きくすることができる。これにより、敷き板２の撓曲変形量が変動した際における引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量の変動が大きくなり、これに伴い、弾性変形部材７の曲げ歪み量の変動が大きくなるので、被験者Ｈの生体情報の計測精度を更に高めることができる。

さらに、弾性変形部材７の固定されていない他端部７ｂに引張部材５の他端部５ｂが連結されているので、弾性変形部材７に大きな曲げ歪みを確実に生じさせることができる。そのため、歪み検出センサ８で弾性変形部材７の曲げ歪み量の変動を確実に検出することができ、その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を確実に高めることができる。

さらに、弾性変形部材７の曲げ変形によって歪みが集中して発生する円弧状部７ｃに歪み検出センサ８が装着され、当該円弧状部７ｃの曲げ歪み量の変動を弾性変形部材７の歪み量の変動として歪み検出センサ８で検出するので、歪み検出センサ８で弾性変形部材７の歪み量の変動を確実に検出することができ、その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を確実に高めることができる。

さらに、敷き板２が樹脂製であることにより、被験者Ｈの下側に配置された敷き板２に対してその撓曲変形量を確実に変動させることができる。その結果、被験者Ｈの生体情報の計測精度を確実に高めることができる。更には、パネル１Ａの軽量化を図ることができる。

図１１〜１４は、本発明の第２実施形態に係る生体情報計測用パネル１Ｂを説明する図である。これらの図において、上記第１実施形態のパネル１Ａと同じ要素には同一の符号が付されている。以下に本第２実施形態のパネル１Ｂについて上記第１実施形態のパネル１Ａと異なる点を中心に説明する。

本第２実施形態のパネル１Ｂでは、引張部材５は、一方向に延びるとともに、敷き板２の撓曲変形に追従して弾性的に撓曲変形可能な帯板（詳述すると薄帯板）からなるものであり、その材質はステンレス鋼等の金属である。引張部材５の一端部５ａにはフック部５ｄが一体的に設けられるとともに、当該フック部５ｄが敷き板２の長さ方向の一端に敷き板２の下面２ｄ側から係止されており、これにより、引張部材５の一端部５ａが敷き板２の一端部２ａに固定されている。

弾性変形部材７の長さ方向の一端部７ａはフック状に屈曲形成されるとともに、当該一端部７ａが敷き板２の長さ方向の他端に敷き板２の下面側から係止されている。これにより、弾性変形部材７は敷き板２の長さ方向の他端部２ｂの下面２ｄ側に配置されるとともに、弾性変形部材７の一端部７ａが敷き板２の他端部２ｂに固定されており、すなわち弾性変形部材７の一端部７ａは固定端部になっている。一方、この弾性変形部材７の長さ方向の中間部から他端部７ｂまでの領域は、敷き板２の下面２ｄ側において敷き板２の長さに延びて配置されるとともに、弾性変形部材７の他端部７ｂは固定されておらず、すなわち自由端部になっている。

そして、この弾性変形部材７の自由端部としての他端部７ｂに引張部材５の他端部５ｂが、引張部材５が緊張状態になるように溶接等によって固着されており、これにより、弾性変形部材７の他端部７ｂに引張部材５の他端部５ｂが連結されている。

さらに、弾性変形部材７の一端部７ａと他端部７ｂとの間、即ち弾性変形部材７の長さ方向の中間部には、下側に向けて円弧状に屈曲した円弧状部７ｃが形成されている。これにより、弾性変形部材７の他端部７ｂが引張部材５の一端部５ａ側へ変位した際、即ち弾性変形部材７が引っ張られた際に、当該円弧状部７ｃに弾性変形部材７の引張変形に伴う曲げ歪みが集中して発生するものとなされている。この円弧状部７ｃの外側面に歪み検出センサ８が装着されており、これにより、この円弧状部７ｃの曲げ歪み量の変動を歪み検出センサ８で検出するものとなされている。

なお、本第２実施形態のパネルは、スペーサ、案内部としてのチューブを備えていない。

以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、様々に変更可能である。

また本発明では、敷き板が平面視で円形状、楕円形状、扇形状であるものを排除するものではない。

また本発明では、引張部材は、互いに並列状に離間して配列された複数本の引張部材構成部材から構成されていても良い。

また上記第１及び第２実施形態では、弾性変形部材７は、引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量の変動に伴い曲げ変形量が変動するように配置されたものであるが、本発明では、その他に例えば、引張部材５の他端部５ｂの位置の変位量の変動に伴い引張変形量が変動するように配置されたものであっても良い。この場合、歪み検出センサ８は弾性変形部材７の引張歪み量の変動を検出する。

また、本発明に係るパネルは、上記第１実施形態のパネル１Ａに適用された技術的思想と上記第２実施形態のパネル１Ｂに適用された技術的思想とを組み合わせて構成されたものであっても良い。

本発明は、被験者の生体情報を計測する際に用いられる生体情報計測用パネル、生体情報計測装置、及び、生体情報計測方法に利用可能である。

１Ａ、１Ｂ：生体情報計測用パネル
２：敷き板
２ａ：敷き板の一端部
２ｂ：敷き板の他端部
２ｃ：敷き板の中間部
２ｄ：敷き板の下面
５：引張部材
５ａ：引張部材の一端部
５ｂ：引張部材の他端部
７：弾性変形部材
７ａ：弾性変形部材の一端部
７ｂ：弾性変形部材の他端部
７ｃ：弾性変形部材の円弧状部（歪み集中発生部位）
８：歪み検出センサ
１０：チューブ（案内部）
１２：スペーサ
２０：生体情報計測装置
２１：演算器（演算手段）
Ｈ：被験者

Claims (10)

1. 被験者の下側に配置されるとともに、弾性的に撓曲変形可能で且つ被験者の生体活動に伴い撓曲変形量が変動する敷き板と、
   一端部が前記敷き板に固定されるとともに、前記敷き板の下面側に、前記敷き板の撓曲変形によって引張力が作用して他端部の位置が一端部側へ変位し且つ前記敷き板の撓曲変形量の変動に伴い他端部の位置の変位量が変動するように配置された引張部材と、
   前記引張部材の他端部が連結されるとともに、前記引張部材の他端部の位置の変位量の変動に伴い変形量が変動するように配置された弾性変形部材と、
   前記弾性変形部材の変形量の変動に対応する弾性変形部材の歪み量の変動を検出し、被験者の生体情報の計測に用いられる信号を出力する歪み検出センサと、を備え、
   前記弾性変形部材の変形時のばね定数が前記引張部材の引張ばね定数よりも小さいことを特徴とする生体情報計測用パネル。
2. 更に、案内部を備えており、
   前記引張部材は、前記案内部によって、引張部材の一端部が他端部側へ引っ張られる際に引張方向に案内されるものとなされている請求項１記載の生体情報用パネル。
3. 前記引張部材は、前記敷き板の下面側に配置された、前記案内部としてのチューブ内に挿通されている請求項２記載の生体情報計測用パネル。
4. 前記案内部における少なくとも前記引張部材との接触部は樹脂で形成されている請求項２又は３記載の生体情報計測用パネル。
5. 前記敷き板の下面と前記引張部材との間に、前記引張部材を前記敷き板の下面から離すスペーサが配置されている請求項１〜４のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。
6. 前記弾性変形部材は、その一端部が前記敷き板に固定されるとともに他端部が固定されておらず、
   前記弾性変形部材の他端部に前記引張部材の他端部が連結されている請求項１〜５のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。
7. 前記弾性変形部材の一端部と他端部との間に、弾性変形部材の変形によって歪みが集中して発生する部位が形成されており、当該部位に前記歪み検出センサが装着されるとともに、当該部位の歪み量の変動を弾性変形部材の歪み量の変動として前記歪み検出センサで検出するものとなされている請求項６記載の生体情報計測用パネル。
8. 前記敷き板は樹脂製である請求項１〜７のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の生体情報計測用パネルと、
   前記パネルの歪み検出センサから出力された信号を用いて被験者の生体情報を演算する演算手段と、を具備することを特徴とする生体情報計測装置。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の生体情報計測用パネルの歪み検出センサから出力された信号を用いて被験者の生体情報を計測することを特徴とする生体情報計測方法。

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