JP2014529448A - 波状生理信号収集装置及び生理信号収集マットレス - Google Patents

波状生理信号収集装置及び生理信号収集マットレス Download PDF

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Abstract

本発明は、波状生理信号収集装置及生理信号収集マットレスに関する。その装置は、波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含み、前記波状フレキシブル体はフレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、前記凸フレキシブル体がフレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、前記引張力センサーがフレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得られる。本発明は、波状フレキシブル体により人体圧力を電気信号に変換し処理を行うことで、人体の皮膚と直接接触する形ではない方式で日常生活でも人体の生理信号を取得することができ、生理信号の取得はより便利となる。【選択図】図1

Description

本発明は、生理信号収集領域に関し、特に波状生理信号収集装置及び生理信号収集マットレスに関する。
従来の人体生理信号収集装置は、人体に関する重要な生理信号、例えば心拍、呼吸及び痙攣などの生理信号を取得するために、信号電極と人体の皮膚とを緊密に接触させることにより、筋肉による圧力信号を収集し、電気信号に変換して処理を行う必要がある。
前記人体生理信号収集装置によれば、生理信号の収集を行う過程中に人体の皮膚との緊密な接触が必要となり、使用過程中に利用者にとって不便なところが多いと思われる。また、収集するとき、信号電極を人体の皮膚表面に貼り付ける必要があり、人体の皮膚への貼り付け位置が毎回異なるという原因などで抵抗も同じではないため、収集した信号の強度(振幅)が安定ではなく、希望の生理信号、例えば心拍の強度情報を正確に収集できない恐れがある。
本発明の主な目的は、波状生理信号収集装置を提供し、生理信号収集の便利性を向上させる。
本発明によれば、波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含む波状生理信号収集装置を提供する。
前記波状フレキシブル体はフレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、前記凸フレキシブル体は前記フレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、前記引張力センサーは前記フレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものである。
前記凸フレキシブル体のそれぞれが、前記フレキシブル基板の上底面及び下底面に間隔をおいて設置され、波状フレキシブル基板を形成していることが好ましい。
前記引張力センサーが二つの前記凸フレキシブル体の間である離隔エリアに位置していることが好ましい。
前記信号処理ユニットは、
前記アナログ電気信号を増幅させるための信号増幅回路と、
増幅されたアナログ電気信号に対しフィルター処理を行い、必要とする人体の生理信号を取得するためのフィルター回路と、
フィルター処理されたアナログ電気信号をディジタル信号に変換するためのA/D変換回路とを含むことが好ましい。
前記装置は、
前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力するための無線パススルー回路をさらに含むことが好ましい。
前記装置は、
電源を供給するための電源ユニットと、
前記電源ユニットを管理するための電源管理ユニットとをさらに含むことが好ましい。
前記電源ユニットはバッテリーを含むことが好ましい。
本発明によれば、少なくとも二つの波状生理信号収集装置及び無線パススルー回路を含む生理信号収集マットレスを提供する。
前記波状生理信号収集装置は、波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含み、前記波状フレキシブル体は、フレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、前記凸フレキシブル体は前記フレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、前記引張力センサーは前記フレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものであり、
前記無線パススルー回路は、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力するためのものである。
前記凸フレキシブル体のそれぞれが、前記フレキシブル基板の上底面及び下底面に間隔をおいて設置され、波状フレキシブル基板を形成していることが好ましい。
前記引張力センサーが二つの前記凸フレキシブル体の間である離隔エリアに位置していることが好ましい。
本発明によれば、少なくとも二つの波状生理信号収集装置及び無線パススルー回路を含む生理信号収集マットレスを提供する。
前記波状生理信号収集装置は、波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含み、前記波状フレキシブル体は、フレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、前記凸フレキシブル体は前記フレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、前記引張力センサーは前記フレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものであり、
前記波状フレキシブル体は、前記フレキシブル基板及び凸フレキシブル体が一体成型されて一体化されたものであり、
前記フレキシブル基板は、細長い形状であり、少なくとも上底面及び下底面を備え、前記凸フレキシブル体のそれぞれが前記上底面及び下底面に設置され、
前記無線パススルー回路は、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力する。
前記凸フレキシブル体のそれぞれが前記フレキシブル基板の上底面及び下底面に間隔をおいて設置され、波状フレキシブル基板を形成していることが好ましい。
前記引張力センサーが二つの凸フレキシブル体の間である離隔エリアに位置していることが好ましい。
本発明は、波状フレキシブル体により人体圧力を電気信号に変換し処理を行うことで、人体の皮膚と直接接触する形ではない方式で日常生活でも人体の生理信号を取得することができ、生理信号の取得はより便利となる。また、無線技術を利用して取得した生理信号をリモート設備に伝送することにより、信号の収集及び更なる分析または統一的な記憶等の動作が分離し、生理信号の収集がもっと便利となる。
本発明に係る波状生理信号収集装置の実施例における部品の構成概略図である。 本発明に係る波状生理信号収集装置の実施例における波状フレキシブル体の物理的構成概略図である。 本発明に係る波状生理信号収集装置の実施例における波状フレキシブル体の物理的構成の横断面概略図である。 本発明に係る波状生理信号収集装置の実施例における信号処理ユニットの構成概略図である。 本発明に係る波状生理信号収集装置の他実施例の構成概略図である。 本発明に係る生理信号収集マットレスの実施例における構成概略図である。
本発明の目的の実現、機能特徴及び優れた点について、実施例に基づき図面を参照しながら詳しく説明する。
なお、ここで記述の具体的な実施例は、本発明を解釈するためのものに過ぎなく、本発明を限定するものではない。
図1に示すように、本発明に係る波状生理信号収集装置の実施例が提案される。その装置には、波状フレキシブル体11、引張力センサー12及び信号処理ユニット13などを含むことが好ましい。
前記波状フレキシブル体11は、フレキシブル基板111及び凸フレキシブル体112を含むことが好ましい。その凸フレキシブル体112は、フレキシブル基板111上(図3を参照)に設置され、受けられた人体の圧力を引張力に変換するものであり、その引張力センサー12は、フレキシブル基板111の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、その信号処理ユニット13は、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものである。前記生理信号は、呼吸、心拍、痙攣及び運動等の信号を含む。
本実施例の実際制作中において、波状フレキシブル体11は一体化されてもよく、フレキシブル基板111及び凸フレキシブル体112が一体成型でよい。説明の便利上、この両方を別々にする形態で説明を行った。
図2に示すように、フレキシブル基板111が細長い形状であると仮定し、その細長い形状のフレキシブル基板111は、少なくとも上底面及び下底面を備え、そして、凸フレキシブル体112が当該上底面及び下底面のそれぞれに設置されている。その凸フレキシブル体112は縞模様であってもよく、その細長い形状の幅に平行しており、そして、二つの凸フレキシブル体112の間に離隔距離が設置され、その二つの凸フレキシブル体112により当該離隔エリア113が該当する凹みエリアとなっている。そのフレキシブル基板111の上底面及び下底面のそれぞれに凸フレキシブル体112及び離隔エリア113が設置されており、そして、その上底面の離隔エリア113は下底面に設置された凸フレキシブル体112に対応している一方、その上底面に凸フレキシブル体112が設置されたエリアは下底面に設置された離隔エリア113に対応していることで、波状フレキシブル体11基板が形成される。その凸フレキシブル体112の横断面は曲面に設定してもよい。。凸フレキシブル体112がフレキシブル基板111の上底面及び下底面に設置されている形態として、フレキシブル基板111の横断面中において、その上底面及び下底面に設置されている凸フレキシブル体112の曲面がフレキシブル基板111を中心に対称している「正弦曲線」と類似する図示となっていることが好ましい。
このように、凸フレキシブル体112が人体からの圧力を受けたとき、その凸フレキシブル体112が離隔エリア113に対応するように設置されているため,その離隔エリア113のフレキシブル基板111による引張力が発生することにより、凸フレキシブル体112が人体から受けた圧力を引張力に変換する。引張力センサー12をフレキシブル基板111の離隔エリア113(図3を参照)に設置してもよく、変換された後の引張力により電気信号が生成する。その電気信号は通常にアナログ信号である。
波状フレキシブル体11がマットレス、座布団、クッション及びオットマン等の日用雑貨に使われ、利用者が前記日用雑貨を使用するときに利用者の人体圧力を取得するためである。波状フレキシブル体11が圧力を受けたら、その波状エリアが圧力を引張力に変換することができるため、その波状フレキシブル体11により人体圧力を引張力に変換することが可能となる。利用者にとって、日常生活にいつでもどこでも使えるようになることは便利である。
図4に示すように、前記信号処理ユニット13は、信号増幅回路131、フィルター回路132及びA/D変換回路133を含むことが好ましい。その信号増幅回路131は、前記アナログ電気信号を増幅させるものであり、そのフィルター回路132は増幅されたアナログ電気信号に対しフィルター処理を行い、必要とする人体の生理信号を取得するためのものであり、そのA/D変換回路133はフィルター処理されたアナログ電気信号をディジタル信号に変換するものである。
信号増幅回路131は、引張力センサー12に接続してもよく、その引張力センサー12による電気信号を増幅させることで、その電気信号にフィルター操作を行うためである。その信号増幅回路131による電気信号の増幅レベルは、必要に応じて設定してもよい。
フィルター回路132は、信号増幅回路131に接続してもよく、その信号増幅回路131により増幅された電気信号をフィルターする。そのフィルター回路132に対し、当該パラメータを設定することにより不要な信号チャネルを濾過し、必要とする電気信号を取得する。例えば、0.7Hz〜3Hz以外の信号を濾過し、心拍信号(周波数が通常0.7Hz〜3Hzである)を取得する。そのフィルター回路132は、周波数等のパラメータを設定することにより電気信号をフィルターして必要とする生理信号を取得する。
A/D変換回路133は、フィルター回路132に接続してもよく、フィルターを行った電気信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。引張力センサー12による電気信号は通常にアナログ電気信号であるため、そのフィルターを行った電気信号もアナログ電気信号である。そのA/D変換回路133は。そのアナログ電気信号をディジタル信号に変換することができるため、信号に対する更なる処理及び伝送等の動作が便利になる。
図5に示すように、他実施例中において、前記装置は、無線パススルー回路14をさらに含み、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力する。
人体の生理信号を収集するときの便利性を向上させるため、生理信号の収集及び生理信号の更なる分析または統一的な記憶等を分離させる。更なる分析または統一的な記憶等のために、希望の生理信号を収集した後、無線パススルー回路14によりその生理信号をリモート設備に伝送する。
前記装置は、電源ユニット(図示せず)及び電源管理ユニット(図示せず)をさらに含み、その電源ユニットは電源を供給するものであり、その電源管理ユニットは前記電源ユニットを管理するものである。
前記電源ユニットは、バッテリーであってもよく、前記装置に電源を供給する。その装置は、前記電源管理ユニットによりそのバッテリーを管理する。
前記電源ユニットは、外部電源に接続するための接続部品であってもよく、外部電源を接続することにより前記装置に電源を供給する。その装置は、前記電源管理ユニットによりその接続部品を管理する。
前記波状生理信号収集装置は、波状フレキシブル体11により人体圧力を電気信号に変換し処理を行うことで、人体の皮膚と直接接触する形ではない方式で人体の生理信号を取得することになり、生理信号の取得は便利である。また、無線技術を利用して取得した生理信号をリモート設備に伝送することにより、信号の収集及び更なる分析または統一的な記憶等の動作が分離し、生理信号の収集がもっと便利となる。
図6に示すように、本発明に係る生理信号収集マットレスの実施例が提案される。その装置は、少なくとも二つの波状生理信号収集装置及び無線パススルー回路14を含むことが好ましい。
前記波状生理信号収集装置は、波状フレキシブル体11、引張力センサー12及び信号処理ユニット13を含む。その波状フレキシブル体11は、フレキシブル基板111及び凸フレキシブル体112を含み、その凸フレキシブル体112はフレキシブル基板111上(図3を参照)に設置され、受けられた人体の圧力を引張力に変換するものであり、その引張力センサー12は、フレキシブル基板111の中に設置され、その引張力により電気信号を生成するものであり、その信号処理ユニット13は、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものであり、無線パススルー回路14は、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力するものである。前記生理信号は、呼吸、心拍、痙攣及び運動等の信号を含む。
コストの節約のために、二つまたは二つ以上の前記波状生理信号収集装置は一つの無線パススルー回路14を共有し、ディジタル信号を出力する。
前記少なくとも二つの波状生理信号収集装置における信号処理ユニット13は、それぞれ違う生理信号を取得し、それぞれ無線パススルー回路14により出力する。例えば、一つの波状生理信号収集装置は呼吸信号を取得し、もう一つは心拍信号等を取得する。
本実施例の実際制作中において、波状フレキシブル体11は一体化されてもよく、フレキシブル基板111及び凸フレキシブル体112が一体成型でよい。説明の便利上、この両方を別々にする形態で説明を行った。
図2に示すように、フレキシブル基板111が細長い形状であると仮定し、その細長い形状のフレキシブル基板111は、少なくとも上底面及び下底面を備え、そして、凸フレキシブル体112が当該上底面及び下底面のそれぞれに設置されている。その凸フレキシブル体112は縞模様であってもよく、その細長い形状の幅に平行しており、そして、二つの凸フレキシブル体112の間に離隔距離が設置され、その二つの凸フレキシブル体112により当該離隔エリア113が該当する凹みエリアとなっている。そのフレキシブル基板111の上底面及び下底面のそれぞれに凸フレキシブル体112及び離隔エリア113が設置されており、そして、その上底面の離隔エリア113は下底面に設置された凸フレキシブル体112に対応している一方、その上底面に凸フレキシブル体112が設置されたエリアは下底面に設置された離隔エリア113に対応していることで、波状フレキシブル体11基板が形成される。その凸フレキシブル体112の横断面は曲面に設定してもよい。。凸フレキシブル体112がフレキシブル基板111の上底面及び下底面に設置されている形態として、フレキシブル基板111の横断面中において、その上底面及び下底面に設置されている凸フレキシブル体112の曲面がフレキシブル基板111を中心に対称している「正弦曲線」と類似する図示となっていることが好ましい。
このように、凸フレキシブル体112が人体からの圧力を受けたとき、その凸フレキシブル体112が離隔エリア113に対応するように設置されているため、その離隔エリア113のフレキシブル基板111による引張力が発生することにより、凸フレキシブル体112が人体から受けた圧力を引張力に変換する。引張力センサー12をフレキシブル基板111の離隔エリア113(図3を参照)に設置してもよく、変換された後の引張力により電気信号が生成する。その電気信号は通常にアナログ信号である。
波状フレキシブル体11が圧力を受けたら、その波浪エリアが圧力を引張力に変換することができるため、その波状フレキシブル体11により人体圧力を引張力に変換することが可能となる。利用者にとって、日常生活にいつでもどこでも使えるようになることは便利である。
図4に示すように、信号処理ユニット13は、信号増幅回路131、フィルター回路132及びA/D変換回路133を含むことが好ましい。その信号増幅回路131は、前記アナログ電気信号を増幅させるものであり、そのフィルター回路132は増幅されたアナログ電気信号に対しフィルター処理を行い、必要とする人体の生理信号を取得するためのものであり、そのA/D変換回路133はフィルター処理されたアナログ電気信号をディジタル信号に変換するものである。
信号増幅回路131は、引張力センサー12に接続してもよく、その引張力センサー12による電気信号を増幅させることで、その電気信号にフィルター操作を行うためである。その信号増幅回路131による電気信号の増幅レベルは、必要に応じて設定してもよい。
フィルター回路132は、信号増幅回路131に接続してもよく、その信号増幅回路131により増幅された電気信号をフィルターする。そのフィルター回路132に対し、当該パラメータを設定することにより不要な信号チャネルを濾過し、必要とする電気信号を取得する。例えば、0.7Hz〜3Hz以外の信号を濾過し、心拍信号(周波数が通常0.7Hz〜3Hzである)を取得する。そのフィルター回路132は、周波数等のパラメータを設定することにより電気信号をフィルターして必要とする生理信号を取得する。
A/D変換回路133は、フィルター回路132に接続してもよく、フィルターを行った電気信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。引張力センサー12による電気信号は通常にアナログ電気信号であるため、そのフィルターを行った電気信号もアナログ電気信号である。そのA/D変換回路133は、そのアナログ電気信号をディジタル信号に変換することができるため、信号に対する更なる処理及び伝送等の動作が便利になる。
人体の生理信号を収集するときの便利性を向上させるため、生理信号の収集及び生理信号の更なる分析または統一的な記憶等を分離させる。更なる分析または統一的な記憶等のために、希望の生理信号を収集した後、無線パススルー回路14によりその生理信号をリモート設備に伝送する。
前記装置は、電源ユニット(図示せず)及び電源管理ユニット(図示せず)をさらに含み、その電源ユニットは電源を供給するものであり、その電源管理ユニットは前記電源ユニットを管理するものである。
前記電源ユニットは、バッテリーであってもよく、前記装置に電源を供給する。その装置は、前記電源管理ユニットによりそのバッテリーを管理する。
前記電源ユニットは、外部電源に接続するための接続部品であってもよく、外部電源を接続することにより前記装置に電源を供給する。その装置は、前記電源管理ユニットによりその接続部品を管理する。
前記生理信号収集マットレスは、波状フレキシブル体11により人体圧力を電気信号に変換し処理を行うことで、人体の皮膚と直接接触する形ではない方式で日常生活でも人体の生理信号を取得することができ、生理信号の取得は便利である。また、無線技術を利用して取得した生理信号をリモート設備に伝送することにより、信号の収集及び更なる分析または統一的な記憶等の動作が分離し、生理信号の収集がもっと便利となる。
以上の記載は、あくまでも本発明の好適な実施例に過ぎなく、本発明の保護範囲はこれに限られることなく、本発明の明細書及び図面内容により制作された同等構成もしくは同等流れの変更、または他の関連技術領域に直接もしくは間接的に応用されることは、本発明の特許保護範囲に含まれると理解されるべきであろう。

Claims (13)

  1. 波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含み、
    前記波状フレキシブル体はフレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、
    前記凸フレキシブル体は前記フレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、
    前記引張力センサーは前記フレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、
    前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものであることを特徴とする波状生理信号収集装置。
  2. 前記凸フレキシブル体のそれぞれが、前記フレキシブル基板の上底面及び下底面に間隔をおいて設置され、波状フレキシブル基板を形成していることを特徴とする請求項1に記載の波状生理信号収集装置。
  3. 前記引張力センサーが二つの前記凸フレキシブル体の間である離隔エリアに位置していることを特徴とする請求項2に記載の波状生理信号収集装置。
  4. 前記信号処理ユニットは、
    前記アナログ電気信号を増幅させるための信号増幅回路と、
    増幅されたアナログ電気信号に対しフィルター処理を行い、必要とする人体の生理信号を取得するためのフィルター回路と、
    フィルター処理されたアナログ電気信号をディジタル信号に変換するためのA/D変換回路とを含むことを特徴とする請求項1に記載の波状生理信号収集装置。
  5. 前記装置は、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力するための無線パススルー回路をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の波状生理信号収集装置。
  6. 前記装置は、電源を供給するための電源ユニットと、前記電源ユニットを管理するための電源管理ユニットとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の波状生理信号収集装置。
  7. 前記電源ユニットはバッテリーを含むことを特徴とする請求項6に記載の波状生理信号収集装置。
  8. 少なくとも二つの波状生理信号収集装置及び無線パススルー回路を含み、
    前記波状生理信号収集装置は、波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含み、
    前記波状フレキシブル体は、フレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、
    前記凸フレキシブル体は、前記フレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、
    前記引張力センサーは、前記フレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、
    前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものであり、
    前記無線パススルー回路は、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力するためのものであることを特徴とする生理信号収集マットレス。
  9. 前記凸フレキシブル体のそれぞれが、前記フレキシブル基板の上底面及び下底面に間隔をおいて設置され、波状フレキシブル基板を形成していることを特徴とする請求項8に記載の生理信号収集マットレス。
  10. 前記引張力センサーが二つの前記凸フレキシブル体の間である離隔エリアに位置していることを特徴とする請求項9に記載の生理信号収集マットレス。
  11. 少なくとも二つの波状生理信号収集装置及び無線パススルー回路を含み、
    前記波状生理信号収集装置は、波状フレキシブル体、引張力センサー及び信号処理ユニットを含み、
    前記波状フレキシブル体は、フレキシブル基板及び凸フレキシブル体を含み、
    前記凸フレキシブル体は、前記フレキシブル基板上に設置され、人体から受けた圧力を引張力に変換するものであり、
    前記引張力センサーは、前記フレキシブル基板の中に設置され、前記引張力により電気信号を生成するものであり、
    前記信号処理ユニットは、前記電気信号を処理することにより人体の生理信号を得ることができるものであり、
    前記波状フレキシブル体は、前記フレキシブル基板及び凸フレキシブル体が一体成型されて一体化されたものであり、
    前記フレキシブル基板は、細長い形状であり、少なくとも上底面及び下底面を備え、前記凸フレキシブル体のそれぞれが前記上底面及び下底面に設置され、
    前記無線パススルー回路は、前記ディジタル信号を無線パススルーにより出力することを特徴とする生理信号収集マットレス。
  12. 前記凸フレキシブル体のそれぞれが前記フレキシブル基板の上底面及び下底面に間隔をおいて設置され、波状フレキシブル基板を形成していることを特徴とする請求項11に記載の生理信号収集マットレス。
  13. 前記引張力センサーが二つの凸フレキシブル体の間である離隔エリアに位置していることを特徴とする請求項12に記載の生理信号収集マットレス。
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