JP2013123455A - Biological information measuring panel - Google Patents
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Abstract
Description
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関する。 The present invention relates to a biological information measurement panel, a biological information measuring device, and a biological information measuring method used when measuring biological information of a subject.
医療施設(例:病院)、老人施設、一般家庭等では、病人、老人、乳幼児、健康人等の被験者の健康状態を把握するため、被験者の主に就寝中の生体情報(例:呼吸情報、心拍動情報、体動情報)を計測することが行われている。 In medical facilities (eg, hospitals), elderly facilities, general households, etc., in order to grasp the health status of subjects such as sick people, elderly people, infants, and healthy people, biological information (eg: respiratory information, (Heartbeat information, body movement information) is measured.
この計測に用いられる装置として、被験者の下側に配置されるパネルを備えた装置が幾つか知られている(例えば、特許文献1〜5参照)。これらの装置のうち、特開2009−226192号公報(特許文献5)に開示された装置に用いられたパネルの構成について簡単に説明すると、以下のとおりである。 As an apparatus used for this measurement, several apparatuses including a panel arranged on the lower side of a subject are known (see, for example, Patent Documents 1 to 5). Among these devices, the configuration of the panel used in the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2009-226192 (Patent Document 5) will be briefly described as follows.
すなわち、パネルは、被験者の下側に水平状に配置される感圧板と、感圧板の下側に感圧板と対向状に離間して配置された基板とを備えている。感圧板は被験者(人体)の呼吸運動によって振動するものである。感圧板の下面側には伝達促進部材が感圧板の下面に当接して下方向に突出状に設けられている。伝達促進部材の下端部と基板との間には圧電素子(センサ)が配置されている。圧電素子は、伝達促進部材と基板との間に挟まれることで、感圧板から伝達された伝達促進部材の振動を感知して、被験者の呼吸情報の計測に用いられる信号としての電圧を生成して出力するものである。 That is, the panel includes a pressure-sensitive plate that is horizontally disposed below the subject, and a substrate that is disposed on the lower side of the pressure-sensitive plate so as to be opposed to the pressure-sensitive plate. The pressure sensitive plate vibrates by the breathing motion of the subject (human body). On the lower surface side of the pressure sensitive plate, a transmission promoting member is provided so as to protrude downward in contact with the lower surface of the pressure sensitive plate. A piezoelectric element (sensor) is disposed between the lower end of the transmission promoting member and the substrate. The piezoelectric element is sandwiched between the transmission facilitating member and the substrate, and senses the vibration of the transmission facilitating member transmitted from the pressure-sensitive plate, and generates a voltage as a signal used for measuring the respiration information of the subject. Output.
而して、上記構成のパネルでは、感圧板に下方向の大荷重が加わった場合には、伝達促進部材と基板との間に挟まれた圧電素子(センサ)が破損する虞があった。 Thus, in the panel having the above configuration, when a large downward load is applied to the pressure sensitive plate, the piezoelectric element (sensor) sandwiched between the transmission promoting member and the substrate may be damaged.
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、被験者の下側に略水平状に配置される板に下方向の大荷重が加わった場合でも、被験者の生体情報の計測に用いられる信号を出力するセンサの破損を防止できる生体情報計測用パネル、当該パネルを備えた生体情報計測装置、及び、当該パネルを用いた生体情報計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described technical background, and the purpose of the present invention is that even when a large downward load is applied to a plate disposed substantially horizontally below the subject, An object of the present invention is to provide a biological information measuring panel that can prevent damage to a sensor that outputs a signal used for measurement, a biological information measuring device including the panel, and a biological information measuring device using the panel.
本発明は以下の手段を提供する。 The present invention provides the following means.
[1] 被験者の下側に略水平状に配置される受圧板と、
前記受圧板の下側に受圧板と対向状に配置された基板と、
前記基板と前記受圧板との間に配置されるとともに、前記受圧板を前記基板に対して離間した状態に且つ前記受圧板の少なくとも中央部が被験者の生体活動に伴い上下方向に振動しうるように受圧板を支持する支持部材と、
検出センサと、を備え、
前記基板の中央部には、下方向に弾性的に曲げ変形可能な片持ち状の板バネ部が、板バネ部の固定端部側を除く板バネ部の周囲を包囲するように溝孔が基板の厚さ方向に貫通して設けられることにより、形成されており、
前記受圧板と前記板バネ部との間に、前記受圧板の下方向の振動動作を受けて前記板バネ部を下方向に押圧して曲げ変形させる押圧部材が配置されており、
前記検出センサは、前記板バネ部の曲げ変形量の変動を検出して被験者の生体情報の計測に用いられる信号を出力するものであることを特徴とする生体情報計測用パネル。
[1] a pressure receiving plate disposed substantially horizontally below the subject;
A substrate disposed on the lower side of the pressure receiving plate so as to face the pressure receiving plate;
The pressure receiving plate is disposed between the substrate and the pressure receiving plate, and the pressure receiving plate is separated from the substrate, and at least a central portion of the pressure receiving plate can be vibrated in the vertical direction with the biological activity of the subject. A support member for supporting the pressure receiving plate;
A detection sensor;
In the central part of the substrate, a cantilevered leaf spring part that can be bent and deformed elastically downward is provided with a slot so as to surround the periphery of the leaf spring part excluding the fixed end side of the leaf spring part. It is formed by being provided through in the thickness direction of the substrate,
Between the pressure receiving plate and the leaf spring portion, a pressing member that receives a vibration operation in the downward direction of the pressure receiving plate and presses the leaf spring portion downward to bend and deform is disposed,
The biological information measurement panel, wherein the detection sensor detects a change in the amount of bending deformation of the leaf spring portion and outputs a signal used for measuring biological information of a subject.
[2] 前記押圧部材は、前記板バネ部を押圧する方向に弾性的に圧縮可能なものである前項1記載の生体情報計測用パネル。 [2] The biological information measuring panel as recited in the aforementioned Item 1, wherein the pressing member is elastically compressible in a direction in which the leaf spring portion is pressed.
[3]前記押圧部材は、その内部に空洞部を有するものである前項1又は2記載の生体情報計測用パネル。
[3] The biological information measuring panel as recited in the
[4] 前記支持部材は、前記受圧板を支持する方向に弾性的に圧縮可能なものである前項1〜3のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。 [4] The biological information measurement panel according to any one of items 1 to 3, wherein the support member is elastically compressible in a direction in which the pressure receiving plate is supported.
[5] 前記受圧板は、弾性的に撓曲変形可能なものである前項1〜4のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。 [5] The biological information measuring panel according to any one of items 1 to 4, wherein the pressure receiving plate is elastically bendable.
[6] 前記板バネ部の下側に、板バネ部の下方向への曲げ変形を可能にするための空間部が形成されている前項1〜5のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。 [6] The biological information measurement panel according to any one of [1] to [5], wherein a space for enabling downward bending deformation of the leaf spring portion is formed below the leaf spring portion. .
[7] 前記空間部は、前記基板の下面における前記板バネ部の外側位置にスペーサが下方向に突出して設けられることにより、形成されている前項6記載の生体情報計測用パネル。 [7] The biological information measuring panel as recited in the aforementioned Item 6, wherein the space portion is formed by providing a spacer protruding downward at a position outside the leaf spring portion on the lower surface of the substrate.
[8] 前記空間部は、前記板バネ部の下面の高さ位置が前記基板の下面の高さ位置に対して上側に位置するように前記板バネ部の厚さが前記基板の厚さよりも薄く形成されることにより、形成されている前項6記載の生体情報計測用パネル。 [8] In the space portion, the thickness of the leaf spring portion is larger than the thickness of the substrate so that the height position of the lower surface of the leaf spring portion is located above the height position of the lower surface of the substrate. The biological information measurement panel according to item 6, which is formed by being thinly formed.
[9] 前記基板及び前記受圧板は、被験者の頭部の下側に配置されるものであり、
前記基板及び前記受圧板における被験者肩部側の縁辺がそれぞれ平面視で略凸円弧状に形成されている前項1〜8のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。
[9] The substrate and the pressure receiving plate are arranged below the head of the subject,
The biological information measurement panel according to any one of the preceding items 1 to 8, wherein an edge on the subject shoulder side of the substrate and the pressure receiving plate is formed in a substantially convex arc shape in plan view.
[10] 前項1〜9のいずれかに記載の生体情報計測用パネルと、
前記パネルの検出センサから出力された信号に基づいて被験者の生体情報を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする生体情報計測装置。
[10] The biological information measurement panel according to any one of 1 to 9 above,
A biological information measuring device, comprising: a calculating means for calculating biological information of a subject based on a signal output from a detection sensor of the panel.
[11] 前項1〜9のいずれかに記載の生体情報計測用パネルの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。 [11] A biological information measuring method, comprising: measuring biological information of a subject using a signal output from the detection sensor of the biological information measuring panel according to any one of 1 to 9 above.
本発明は以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
[1]の生体情報計測用パネルでは、基板の中央部には、下方向に弾性的に曲げ変形可能な片持ち状の板バネ部が形成されるとともに、受圧板と板バネ部との間に、受圧板の下方向の振動動作を受けて板バネ部を下方向に押圧して曲げ変形させる押圧部材が配置されており、被験者の生体情報の計測に用いられる信号を出力する検出センサは、板バネ部の曲げ変形量の変動を検出するので、受圧板に下方向の大荷重が加わった場合でも当該荷重は検出センサに加わることはない。これにより、検出センサの破損を防止できる。 In the biological information measuring panel of [1], a cantilevered plate spring portion that can be elastically bent and deformed downward is formed at the center of the substrate, and between the pressure receiving plate and the plate spring portion. In addition, a pressing member that receives a downward vibration operation of the pressure receiving plate and presses the leaf spring portion downward to bend and deform is disposed, and a detection sensor that outputs a signal used for measuring the biological information of the subject is provided. Since the variation of the bending deformation amount of the leaf spring portion is detected, even when a large downward load is applied to the pressure receiving plate, the load is not applied to the detection sensor. Thereby, damage to the detection sensor can be prevented.
さらに、板バネ部は、板バネ部の固定端部側を除く板バネ部の周囲を包囲するように溝孔が基板の厚さ方向に貫通して設けられることにより、基板の中央部に形成されたものなので、所望する曲げ弾性特性を有する板バネ部を容易に形成することができる。 Further, the leaf spring portion is formed in the center portion of the substrate by providing a groove hole penetrating in the thickness direction of the substrate so as to surround the periphery of the leaf spring portion excluding the fixed end portion side of the leaf spring portion. Therefore, it is possible to easily form a leaf spring portion having desired bending elastic characteristics.
[2]のパネルでは、押圧部材は板バネ部を押圧する方向に弾性的に圧縮可能なものであることにより、押圧部材の硬さを適切に設定することにより、板バネ部の曲げ変形量の変動から、被験者の生体活動として鼾(いびき)や心拍動等に起因する高周波成分を取り除いて呼吸数等に起因する低周波成分だけを取り出することができる。 In the panel of [2], since the pressing member is elastically compressible in the direction of pressing the leaf spring portion, the amount of bending deformation of the leaf spring portion is set by appropriately setting the hardness of the pressing member. From these fluctuations, it is possible to extract only the low frequency components resulting from the respiratory rate and the like by removing the high frequency components caused by snoring and heartbeat as the subject's biological activity.
[3]のパネルでは、押圧部材はその内部に空洞部を有するものなので、押圧部材は座屈し易くなっている。そのため、受圧板の下方向の振動動作が大きい場合には、押圧部材が弾性的に座屈変形して板バネ部を適度な押圧力で下方向に押圧することができるし、更に、板バネ部に過度の下方向の押圧力が加わることによる板バネ部の塑性的な曲げ変形を防止することができる。 In the panel of [3], since the pressing member has a hollow portion therein, the pressing member is easily buckled. Therefore, when the downward vibration operation of the pressure receiving plate is large, the pressing member can be elastically buckled and deformed to press the plate spring portion downward with an appropriate pressing force. It is possible to prevent plastic bending deformation of the leaf spring portion due to an excessive downward pressing force applied to the portion.
[4]のパネルでは、支持部材が受け部材を支持する方向に弾性的に圧縮可能なものであることにより、被験者の生体活動に伴って受圧板が確実に上下方向に振動しうるものとなり、これにより、板バネ部の曲げ変形量を確実に変動させることができる。 In the panel of [4], since the support member is elastically compressible in the direction of supporting the receiving member, the pressure receiving plate can surely vibrate in the vertical direction with the biological activity of the subject. Thereby, the bending deformation amount of a leaf | plate spring part can be fluctuate | varied reliably.
[5]のパネルでは、受圧板が弾性的に撓曲変形可能なものであることにより、被験者の生体活動に伴って受圧板が確実に上下方向に振動しうるものとなり、これにより、板バネ部の曲げ変形量を確実に変動させることができる。 In the panel of [5], since the pressure receiving plate can be elastically bent and deformed, the pressure receiving plate can surely vibrate in the vertical direction with the biological activity of the subject. The amount of bending deformation of the part can be reliably varied.
[6]のパネルでは、板バネ部の下側に、板バネ部の下方向への曲げ変形を可能にするための空間部が形成されているので、板バネ部の下方向の適正な曲げ変形を生じさせることができる。 In the panel of [6], a space for enabling downward bending deformation of the leaf spring portion is formed below the leaf spring portion. Deformation can occur.
[7]のパネルでは、空間部を確実に且つ容易に形成することができる。 In the panel of [7], the space can be reliably and easily formed.
[8]のパネルでは、空間部を確実に且つ容易に形成することができるし、更に、基板の下面にスペーサを設けることによるパネルの厚さの増加を防止することができる。 In the panel of [8], the space can be reliably and easily formed, and further, the increase in the thickness of the panel due to the provision of the spacer on the lower surface of the substrate can be prevented.
[9]のパネルでは、基板及び受圧板における被験者肩部側の縁辺がそれぞれ略凸円弧状に形成されていることにより、被験者が左側や右側へ寝返り動作をした際に、被験者の顔や肩部が基板及び受圧板における被験者肩部側の縁辺の左端部や左端部に当たるのを防止することができる。これにより、被験者の寝心地を向上させることができる。 In the panel of [9], the test subject shoulder side edges of the substrate and the pressure receiving plate are each formed in a substantially convex arc shape, so that when the test subject turns over to the left or right side, the subject's face or shoulder It is possible to prevent the portion from hitting the left end portion or the left end portion of the edge on the subject shoulder side of the substrate and the pressure receiving plate. Thereby, a test subject's sleeping comfort can be improved.
[10]の生体情報計測用パネルは、上記[1]〜[9]のいずれかに記載のパネルの効果と同様の効果を奏する。 [10] The biological information measuring panel has the same effects as the panel described in any one of [1] to [9].
[11]の生体情報計測方法は、上記[1]〜[9]のいずれかに記載のパネルの効果と同様の効果を奏する。 [11] The biological information measuring method has the same effect as the effect of the panel described in any one of [1] to [9].
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。 Next, several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜11は、本発明の第1実施形態に係る生体情報計測用パネルを説明する図である。なお、図1及び2において、40はベッド等の寝床である。寝床40の上面、即ち寝床面40aは、マットレスや敷き布団等の弾性マットの上面からなる。
FIGS. 1-11 is a figure explaining the panel for biological information measurement which concerns on 1st Embodiment of this invention. 1 and 2,
本第1実施形態のパネル1Aは、図1及び2に示すように、被験者Hの主に就寝中の生体情報として、呼吸情報(例:呼吸数情報、鼾情報)、心拍動情報、体動情報(例:寝返り情報)等を計測する生体情報計測装置30に用いられるものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the panel 1 </ b> A according to the first embodiment includes respiratory information (e.g., respiratory rate information, sputum information), heartbeat information, body motion, It is used for the biological
このパネル1Aは、図1、3〜8に示すように、受圧板2、基板3、複数の支持部材7、押圧部材9、検出センサ10、ケーブル変換ボックス15等を備えている。なお、図3〜8にはケーブル変換ボックス15は図示省略されている。
As shown in FIGS. 1 and 3 to 8, the panel 1 </ b> A includes a
受圧板2は、図1及び2に示すように、被験者Hの被験部位Haとして例えば胸部又は腹部の下側に略水平状に配置されて用いられるものであり、被験者Hの被験部位Haの重量を下方向の荷重として受けるものである。図3に示すように、受圧板2の形状は、平面視で略四角形状であり、詳述すると、平面視で被験者Hの被験部位Haの幅寸法よりも長く左右方向に延びた略長方形状である(図1参照)。受圧板2の長手方向の長さ、短手方向の長さ及び厚さはそれぞれ限定されるものではなく様々に設定可能である。例えば、受圧板2の長手方向の長さは300〜1200mmの範囲内に設定され、受圧板2の短手方向の長さは50〜500mmの範囲内に設定され、受圧板2の厚さは0.5〜3mmの範囲内に設定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
さらに、本第1実施形態では受圧板2はABS樹脂やアクリル樹脂等の樹脂製であり、また受圧板2は弾性的に撓曲変形可能なものである。
Furthermore, in the first embodiment, the
基板3は、図4〜6に示すように、受圧板2の下側に受圧板2と対向状に離間して配置されたものである。図7に示すように、基板3の形状は、平面視で受圧板2の形状と略同一形状である。基板3の厚さは限定されるものではなく様々に設定可能であるが、特に0.5〜5mmの範囲内に設定されることが望ましい。基板3と受圧板2との間の隙間の間隔S(図4参照)は限定されるものではなく様々に設定可能であるが、特に2〜6mmの範囲内に設定されることが望ましい。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
さらに、本第1実施形態では基板3はアルミニウム(その合金を含む。以下同じ。)やステンレス鋼等の金属製であり、また基板3は実質的に撓曲変形不能なものであることが特に望ましい。
Further, in the first embodiment, the
図7に示すように、基板3の中央部には、片持ち状の板バネ部4が、板バネ部4の固定端部4a(即ち板バネ部4の基端部)側を除く板バネ部4の周囲を包囲するように平面視略コ字状の溝孔5が基板3の厚さ方向に貫通して穿設されることにより、形成されている。こうして基板3の中央部に板バネ部4が形成されることによって、この板バネ部4はその固定端部4aを中心にして下方向に弾性的に曲げ変形可能なものとなっている(図9及び10参照)。板バネ部4の長さ及び幅はそれぞれ限定されるものではなく、板バネ部4が所望する曲げ弾性特性を有するものとなるように様々に設定可能である。例えば、板バネ部4の長さは5〜50mmの範囲内に設定され、板バネ部4の幅は5〜50mmの範囲内に設定される。
As shown in FIG. 7, a cantilevered
また、図4〜6、8及び9に示すように、基板3の下面3bにおける板バネ部4の外側近傍位置には、底面視略ロ字枠状のスペーサ14が板バネ部4の周囲を包囲する態様にして下方向に突出して一体的に設けられている。このスペーサ14は、板バネ部4の下方向への曲げ変形を可能にするための空間部13を板バネ部4の下側に形成するためのものであり、スペーサ14の内側領域が空間部13に対応している。すなわち、板バネ部4の下側にこの空間部13がスペーサ14によって形成されている。スペーサ14は、合成ゴムや天然ゴム等のゴム製であり、基板3の下面3bにおける板バネ部4の外側近傍位置に所定の固定手段(例:接着剤)により固着されている。スペーサ14の厚さは、板バネ部4が下方向に曲げ変形した際に板バネ部4の自由端部4bが寝床面40a(図2参照)に当接することで板バネ部4の下方向への曲げ変形が阻害されることがないような厚さに設定されていれば良く、特に限定されるものではない。例えば、スペーサ14の厚さは0.5〜3mmに設定される。
Also, as shown in FIGS. 4 to 6, 8, and 9, a
複数の支持部材7は、図3〜7に示すように、基板3の上面3aの外周縁部近傍と受圧板2の下面2bの外周縁部近傍との間に配置されるとともに、受圧板2を基板3に対して離間した状態に受圧板2の下側から支持するものである。支持部材7は柱状に形成されており、詳述すると円柱状に形成されている。そして、これらの支持部材7の下端面が基板3の上面3aの外周縁部近傍に互いに離間して固着されるとともに、これらの支持部材7の上端面が受圧板2の下面2bの外周縁部近傍に互いに離間して固着されている。本第1実施形態では詳述すると、支持部材7の個数は4つであり、各支持部材7の下端面が基板3の上面3aの各角部近傍に所定の固定手段(例:溶接、溶着、ネジ止め、接着剤)により固着されるとともに、各支持部材7の上端面が受圧板2の下面2bの各角部近傍に所定の固定手段(例:溶接、溶着、ネジ止め、接着剤)により固着されている。このようにして受圧板2はその下面2bの外周縁部近傍でこれらの支持部材7により受圧板2の下側から支持されている。さらに、受圧板2はその少なくとも中央部2cが被験者Hの生体活動に伴い上下方向に振動しうるようにこれらの支持部材7により支持されている。
As shown in FIGS. 3 to 7, the plurality of
さらに、本第1実施形態では支持部材7はアルミニウム等の金属製であり、これにより支持部材7は受圧板2を支持する方向(即ち支持部材7の軸方向)に実質的に圧縮不能なもの、即ち剛体柱からなるものとなされている。
Further, in the first embodiment, the
押圧部材9は、図9及び10に示すように、受圧板2の下方向の振動動作を受けて基板3の板バネ部4だけを下方向に押圧して曲げ変形させるものであり、図4〜6に示すように受圧板2と基板3の板バネ部4との間に配置されている。詳述すると、押圧部材9はその下端部9a(即ち先端部)の断面積が受圧板2の上面2a及び下面2bの面積よりも格段に小さくなっている。さらに、押圧部材9が受圧板2の下面2bの中央部に下方向に突出して一体的に設けられている。押圧部材9の下端部9aは、板バネ部4の上面に当接して又は近接した位置に配置されており、詳述すると板バネ部4の自由端部4b側の上面に当接して又は近接した位置に配置されている。本第1実施形態では押圧部材9の形状は円柱状であり、押圧部材9の上端面が受圧板2の下面2bの中央部に所定の固定手段(例:溶接、溶着、ネジ止め、接着剤)により固着されて一体化されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the pressing
さらに、本第1実施形態では押圧部材9は合成ゴム(例:ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム)や天然ゴム等のゴム製であり、これにより押圧部材9は板バネ部4を押圧する方向(即ち押圧部材9の軸方向)に弾性的に圧縮可能なものとなされている。
Furthermore, in the first embodiment, the pressing
検出センサ10は、基板3の板バネ部4の曲げ変形量の変動を検出して当該曲げ変形量の変動に対応する信号を出力するものである。検出センサ10から出力される信号は、被験者Hの生体情報の計測に用いられる。本第1実施形態では、検出センサ10は圧電素子又は歪みゲージからなるものであり、図6及び9に示すように検出センサ10が板バネ部4の固定端部4a側の上面に固定状態に装着(詳述すると貼着)されている。なお圧電素子はピエゾ素子とも呼ばれている。そして、検出センサ10は、板バネ部4の曲げ変形量の変動により板バネ部4(詳述すると板バネ部4の固定端部4a)に生じた曲げ歪み量の変動を、板バネ部4の曲げ変形量の変動として検出するとともに、検出センサ10から板バネ部4の曲げ歪み量の変動に対応する電圧の変動信号が出力される。そして、こうして出力された電圧の変動信号は、被験者Hの生体情報の計測に用いられる。
The
ケーブル変換ボックス15は、検出センサ10から延びた信号線11を、後述する演算手段20から延びた信号ケーブル27に変換するものであり、図1に示すように基板3の左端又は右端に側方に突出して固定状態に取り付けられている。検出センサ10から延びた信号線11はこのケーブル変換ボックス15を介して演算手段20から延びた信号ケーブル27に変換されている。
The
本第1実施形態に係る生体情報計測装置30は、上記第1実施形態のパネル1A、演算手段20等を備えている。
The biological
演算手段20は、図11に示すように、パネル1Aの検出センサ10から出力された信号に基づいて被験者Hの生体情報を演算するものであり、増幅部21、フィルタ部22、A/D変換部23、中央演算処理部24、通信部25、表示部26等を備えている。中央演算処理部24は、ROM、RAM、CPU等を有するコンピュータからなる。表示部26は液晶ディスプレイ等からなる。
As shown in FIG. 11, the calculation means 20 calculates biological information of the subject H based on the signal output from the
この演算手段20では、検出センサ10から出力された信号(詳述すると電圧の変動信号)が増幅部21で増幅されたのち、増幅された信号から所定の信号(例:ノイズ信号)がフィルタ部22で除去され、次いでA/D変換部23でアナログ信号からデジタル信号へ変換される。そして、このデジタル信号に基づいて中央演算処理部24で所定のプラグラムに従って被験者Hの生体情報についての演算が行われる。この演算は、公知の方法により行われ、例えばFTT法による周波数解析により行われる。中央演算処理部24で演算された被験者Hの生体情報は、表示部26で表示されるとともに、通信部25によってLAN回線、電話回線、インターネット回線等の通信網を介して所定の装置(図示せず)に送信される。
In this calculating means 20, after the signal output from the detection sensor 10 (more specifically, the voltage fluctuation signal) is amplified by the
さらに、演算手段20は、中央演算処理部24で演算された被験者Hの生体情報を記憶するSDカード等を有する記憶部(図示せず)、演算手段20にその動作電力を供給し且つ検出センサ10にその動作電力を信号ケーブル27を介して供給する乾電池等からなる給電部(図示せず)、被験者Hを介護(介助を含む)する介護者(例:看護師)等の計測者が演算手段20に所定の指示を送るための指示ボタンを有する指示部(図示せず)、所定の場合に点灯するランプ(図示せず)等を備えている。
Further, the calculating means 20 is a storage unit (not shown) having an SD card or the like for storing the biological information of the subject H calculated by the
次に、本第1実施形態のパネル1A及び計測装置30の動作について以下に説明する。
Next, operations of the
パネル1Aは、図1及び2に示すように、寝床面40aの上側であって且つ被験者Hの被験部位Haとしての胸部又は腹部の下側に略水平状に配置される。パネル1Aの受圧板2が被験者Hの被験部位Haの重量を受けていない場合には、図9に示すように、押圧部材9は基板3の板バネ部4を押圧しないで押圧部材9の下端部9aが板バネ部4の自由端部4b側の上面に当接して又は近接した位置に配置されている。受圧板2が被験者Hの被験部位Haの重量を受けると、受圧板2の中央部2cが弾性的に下方向に若干撓曲変形する。この下方向の撓曲変形動作によって押圧部材9は板バネ部4を下方向に押圧する。これにより、図10に示すように、板バネ部4はその固定端部4aを中心にして弾性的に下方向に若干撓曲変形する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
さらに、受圧板2は、被験者Hの例えば就寝中の生体活動(例:呼吸、心拍動、体動)に伴ってその中央部2cが上下方向に振動する。この場合において、受圧板2の中央部2cが下方向に振動動作すると、押圧部材9は、この下方向の振動動作によって板バネ部4を下方向に押圧する。これにより、板バネ部4はその固定端部4aを中心にして弾性的に下方向に曲げ変形する。受圧板2が上方向に振動動作すると、押圧部材9は、受圧板2と一緒に上方向に移動し、これにより当該押圧部材9による板バネ部4への押圧力が弱められる。その結果、板バネ部4の曲げ変形量が減少する。したがって、受圧板2が上下方向に振動するのに伴って板バネ部4の曲げ変形量は変動する。
Further, the
このような板バネ部4の曲げ変形量の変動は、検出センサ10によって、板バネ部4に生じた曲げ歪み量の変動として検出されて、検出センサ10から曲げ歪み量の変動に対応する電圧の変動信号が出力される。そして、この信号が信号線11、ケーブル変換ボックス15及び信号ケーブル27を介して演算手段20に送信される。演算手段20はこうして送信された信号に基づいて被験者Hの生体情報を演算する。
Such a variation in the amount of bending deformation of the
本実施形態のパネル1Aには次の利点がある。
The
基板3の中央部には、下方向に弾性的に曲げ変形可能な片持ち状の板バネ部4が形成されるとともに、受圧板2と板バネ部4との間に、受圧板2の下方向の振動動作を受けて板バネ部4を下方向に押圧して曲げ変形させる押圧部材9が配置されており、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検出センサ10は、板バネ部4の曲げ変形量の変動を検出するので、受圧板2に下方向の大荷重が加わった場合でも当該荷重は検出センサ10に直接的に加わることはない。これにより、検出センサ10の破損を防止できる。
At the center of the
さらに、板バネ部4は、板バネ部4の固定端部4a側を除く板バネ部4の周囲を包囲するように平面視略コ字状の溝孔5が基板3の厚さ方向に貫通して穿設されることにより、基板3の中央部に形成されたものなので、所望する曲げ弾性特性(例:曲げ弾性率)を有する板バネ部4を容易に形成することができる。板バネ部4の形状の幾つかの変形例については後述する。
Further, in the
さらに、押圧部材9は板バネ部4を押圧する方向に弾性的に圧縮可能なものなので、押圧部材9の硬さ(圧縮弾性率)を適切に設定することにより、板バネ部4の曲げ歪み量の変動(板バネ部4の曲げ変形量の変動)から、被験者Hの生体活動として鼾や心拍動等に起因する高周波成分を取り除いて呼吸数等に起因する低周波成分だけを取り出することができる。ここで、押圧部材9が板バネ部4を押圧する方向(即ち押圧部材9の軸方向)における押圧部材9の硬さは、JIS(日本工業規格) K 6253−1997に準拠したデュプロメータ(タイプA)で測定された硬さで40〜70の範囲内に設定されることが特に望ましい。押圧部材9の硬さがこの範囲に設定されることにより、板バネ部4の曲げ歪み量の変動から鼾や心拍動等に起因する高周波成分を取り除いて呼吸数に起因する低周波成分(即ち1Hz以下の周波数成分)だけを確実に取り出すことができる。したがって、このように押圧部材9の硬さを適切に設定することにより、被験者Hの様々な生体情報のうち呼吸数等の所望する生体情報を演算手段20で確実に演算することができる。
Furthermore, since the
さらに、受圧板2が弾性的に撓曲変形可能なものであるから、被験者Hの生体活動に伴って受圧板2の少なくとも中央部2cが確実に上下方向に振動しうるものとなり、これにより、板バネ部4の曲げ変形量を確実に変動させることができる。
Furthermore, since the
さらに、板バネ部4の下側に、板バネ部4の下方向への曲げ変形を可能にするための空間部13が形成されているので、板バネ部4の下方向の適正な曲げ変形を生じさせることができる。
Furthermore, since the
さらに、この空間部13がスペーサ14により形成されているので、空間部13を確実に且つ容易に形成することができる。
Furthermore, since the
上記第1実施形態のパネル1Aでは、上述したように、受圧板2は弾性的に撓曲変形可能なものであり、且つ、支持部材7は受圧板2を支持する方向に実質的に圧縮不能なものである。しかるに、本発明に係るパネルでは、受圧板2と支持部材7はこのような特性を有するものであることに限定されず、様々に変更可能である。
In the
例えば、本発明に係るパネルでは、受圧板2が実質的に撓曲変形しないもの(例:剛性板)であり、且つ、支持部材7が受圧板2を支持する方向に弾性的に圧縮可能なものであっても良い。この場合には、受圧板2は例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属製であり、支持部材7は例えばゴム製である。受圧板2は支持部材7によって受圧板2の下側から弾性的に支持される。受圧板2が被験者Hの被験部位Haの重量を受けると、支持部材7が弾性的に若干圧縮されて受圧板2の全体が下方向に若干移動する。そして、被験者Hの生体活動に伴い支持部材7が弾性的に伸縮し、これに伴い受圧板2の全体が上下方向に振動する。支持部材7が受圧板2を支持する方向(即ち支持部材7の軸方向)における支持部材7の硬さは、JIS K 6253−1997に準拠したデュプロメータ(タイプA)で測定された硬さで40〜70の範囲内に設定されることが特に望ましい。このように、支持部材7が受圧板2を支持する方向に弾性的に圧縮可能なものであることにより、被験者Hの生体活動に伴って受圧板2が確実に上下方向に振動しうるものとなり、これにより、板バネ部4の曲げ変形量を確実に変動させることができる。
For example, in the panel according to the present invention, the
さらに、本発明に係るパネルでは、受圧板2が弾性的に撓曲変形可能なものであり、且つ、支持部材7が受圧板2を支持する方向に弾性的に圧縮可能なものものであっても良い。この場合には、受圧板2は支持部材7によって受圧板2の下側から弾性的に支持される。受圧板2が被験者Hの被験部位の重量を受けると、受圧板2の中央部2cが弾性的に下方向に若干撓曲変形するとともに、支持部材7が弾性的に若干圧縮されて受圧板2の全体が下方向に若干移動する。そして、被験者Hの生体活動に伴い、受圧板2の中央部2cは上下方向に振動するとともに受圧板2の全体は上下方向に振動する。したがって、受圧板2はこれらの振動が合わさった状態で上下方向に振動する。支持部材7が受圧板2を支持する方向(即ち支持部材7の軸方向)における支持部材7の硬さは、JIS K 6253−1997に準拠したデュプロメータ(タイプA)で測定された硬さで40〜70の範囲内に設定されることが特に望ましい。さらに、支持部材7の硬さは、押圧部材9の硬さと同じか又は押圧部材9の硬さよりも硬い方が望ましい。さらに、受圧板2の弾性撓曲変形特性については、受圧板2が被験者Hの被験部位Haの重量を受けたときに、受圧板2の中央部2cの下方向への撓曲変形量が押圧部材9の軸方向の圧縮量よりも小さくなるように、受圧板2の弾性撓曲変形特性が設定されていることが特に望ましい。
Furthermore, in the panel according to the present invention, the
上記第1実施形態のパネル1Aでは、押圧部材9の形状は上述したように円柱状である。しかるに、本発明に係るパネルでは、押圧部材9の形状は円柱状であることに限定されず、様々に変更可能である。
In the
図12Aには、上記第1実施形態のパネル1Aで採用された円柱状の押圧部材9が図示されている。図12B〜12Dには、それぞれ上記第1実施形態のパネル1Aの押圧部材9についての変形例が図示されている。
FIG. 12A shows a
図12Bの押圧部材9の形状は角柱状である。
The shape of the
図12Cの押圧部材9の形状は円筒状であり、すなわちこの押圧部材9はその内部にその軸方向に貫通した空洞部9cを有するものであり、これにより押圧部材9は座屈し易くなっている。そのため、この押圧部材9によれば、受圧板2の下方向の振動動作が大きい場合には、押圧部材9が弾性的に座屈変形して板バネ部4を適度な押圧力で下方向に押圧することができるし、板バネ部4に過度の下方向の押圧力が加わることによる板バネ部4の塑性的な曲げ変形を防止することができる。
The shape of the
図12Dの押圧部材9の形状は、下端部9aが球状に形成された円柱状である。
The shape of the
さらに、本発明に係るパネルでは、押圧部材9はこれらの図に示されたものに限定されるものではなく様々に変更可能であり、例えば、図12Bや図12Dの押圧部材9はその内部にその軸方向に貫通した空洞部を有するものであっても良いし、また押圧部材9は逆円錐状や逆角錐状のもの等であっても良い。
Furthermore, in the panel which concerns on this invention, the
上記第1実施形態のパネル1Aでは、基板3の板バネ部4は、上述したように平面視略コ字状の溝孔5が基板3の厚さ方向に貫通して穿設されることにより、基板3の中央部に形成されたものである。図13Aには、上記第1実施形態のパネル1Aで採用された板バネ部4及び溝孔5が図示されている。しかるに、本発明に係るパネルでは、板バネ部4を形成する溝孔5の形状は、平面視略コ字状であることに限定されず、板バネ部4が所望する曲げ弾性特性を有するものとなるように様々に変更可能である。その他に例えば、溝孔5の形状は、図13B〜図13Eに示すように、平面視略U字状、略Ω状等であっても良い。
In the
上記第1実施形態のパネル1Aでは、板バネ部4の下方向への曲げ変形を可能にするための空間部13は、スペーサ14が基板3の下面3bにおける所定位置に下方向に突出して一体的に設けられることにより、形成されている。しかるに、本発明に係るパネルでは、この空間部13は、その他に例えば、図14に示すように、板バネ部4の下面4cの高さ位置が基板3の下面3bの高さ位置に対して上側に位置するように板バネ部4の厚さが基板3の厚さよりも薄く形成されることにより、形成されていても良い。この場合には、空間部13を確実に且つ容易に形成することができるし、更に、基板3の下面3bにスペーサ14を設けることによるパネル1Aの厚さの増加を防止することができる。
In the panel 1 </ b> A of the first embodiment, the
図15は、本発明の第2実施形態に係る生体情報計測用パネル及び計測装置を説明する図である。同図には、上記第1実施形態のパネル1A及び計測装置30に対応する要素に同一の符号が付されている。
FIG. 15 is a diagram illustrating a biological information measurement panel and a measurement device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals are assigned to elements corresponding to the
本第2実施形態のパネル1Bは、寝床面40aの上側であって且つ被験者Hの被験部位Haとしての頭部の下側に配置された枕41の下側に略水平状に配置されている。このパネル1Bでは、基板3における被験者H肩部側の縁辺3zと受圧板2における被験者H側の縁辺2zとは、それぞれ、その全長さ領域に亘って平面視で被験者H肩部側に突出した略凸円弧状に形成されている。これにより、被験者Hが左側や右側へ寝返り動作をした際に被験者Hの顔や肩部が基板3及び受圧板2における被験者H肩部側の縁辺3z、2zの左端部や左端部に当たるのを防止することができる。これにより、被験者Hの寝心地を向上させることができる。
The
このパネル1Bのその他の構成は、上記第1実施形態のパネル1Bと同じである。
Other configurations of the
以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、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。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made.
例えば、上記第1実施形態のパネル1Aでは、検出センサ10は圧電素子や歪みゲージからなるものであるが、本発明に係るパネルでは、検出センサ10は、その他に、加速度センサ(例:半導体式加速度センサ)、距離センサ等であっても良い。
For example, in the
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a biological information measurement panel, a biological information measuring device, and a biological information measuring method used when measuring biological information of a subject.
1A、1B:生体情報計測用パネル
2:受圧板
3:基板
4:板バネ部
5:溝孔
7:支持部材
9:押圧部材
9c:押圧部材の空洞部
10:検出センサ
13:空間部
14:スペーサ
20:演算手段
30:生体情報計測装置
H:被験者
1A, 1B: Biological information measurement panel 2: Pressure receiving plate 3: Substrate 4: Plate spring portion 5: Groove hole 7: Support member 9:
Claims (11)
前記受圧板の下側に受圧板と対向状に配置された基板と、
前記基板と前記受圧板との間に配置されるとともに、前記受圧板を前記基板に対して離間した状態に且つ前記受圧板の少なくとも中央部が被験者の生体活動に伴い上下方向に振動しうるように受圧板を支持する支持部材と、
検出センサと、を備え、
前記基板の中央部には、下方向に弾性的に曲げ変形可能な片持ち状の板バネ部が、板バネ部の固定端部側を除く板バネ部の周囲を包囲するように溝孔が基板の厚さ方向に貫通して設けられることにより、形成されており、
前記受圧板と前記板バネ部との間に、前記受圧板の下方向の振動動作を受けて前記板バネ部を下方向に押圧して曲げ変形させる押圧部材が配置されており、
前記検出センサは、前記板バネ部の曲げ変形量の変動を検出して被験者の生体情報の計測に用いられる信号を出力するものであることを特徴とする生体情報計測用パネル。 A pressure receiving plate disposed substantially horizontally below the subject;
A substrate disposed on the lower side of the pressure receiving plate so as to face the pressure receiving plate;
The pressure receiving plate is disposed between the substrate and the pressure receiving plate, and the pressure receiving plate is separated from the substrate, and at least a central portion of the pressure receiving plate can be vibrated in the vertical direction with the biological activity of the subject. A support member for supporting the pressure receiving plate;
A detection sensor;
In the central part of the substrate, a cantilevered leaf spring part that can be bent and deformed elastically downward is provided with a slot so as to surround the periphery of the leaf spring part excluding the fixed end side of the leaf spring part. It is formed by being provided through in the thickness direction of the substrate,
Between the pressure receiving plate and the leaf spring portion, a pressing member that receives a vibration operation in the downward direction of the pressure receiving plate and presses the leaf spring portion downward to bend and deform is disposed,
The biological information measurement panel, wherein the detection sensor detects a change in the amount of bending deformation of the leaf spring portion and outputs a signal used for measuring biological information of a subject.
前記基板及び前記受圧板における被験者肩部側の縁辺がそれぞれ平面視で略凸円弧状に形成されている請求項1〜8のいずれかに記載の生体情報計測用パネル。 The substrate and the pressure receiving plate are arranged below the head of the subject,
The biological information measurement panel according to any one of claims 1 to 8, wherein an edge on the subject shoulder side of the substrate and the pressure receiving plate is formed in a substantially convex arc shape in plan view.
前記パネルの検出センサから出力された信号に基づいて被験者の生体情報を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする生体情報計測装置。 The biological information measurement panel according to any one of claims 1 to 9,
A biological information measuring device, comprising: a calculating means for calculating biological information of a subject based on a signal output from a detection sensor of the panel.
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