JP2015136423A

JP2015136423A - 生体情報検知用床センサ

Info

Publication number: JP2015136423A
Application number: JP2014008532A
Authority: JP
Inventors: 小林　信明; Nobuaki Kobayashi; 信明小林
Original assignee: MEDICAL PROJECT KK
Current assignee: MEDICAL PROJECT KK
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: JP6375116B2

Abstract

【課題】検知のためのセンサを床面下に設置できるようにし、利用者は室内で通常の日常行動をとりながらも、２４時間いわゆる見守りを行うことができ、且つ体動や生体情報を検知することのできる、生体情報検知用床センサを提供する【解決手段】適宜の剛性を有する基板２と、この基板２上に、平面視において適宜の間隔を隔てて連通状に満遍なく配設される検知チューブ３と、この検知チューブ３の上方に設けられる床面板５とを具え、前記検知チューブ３は、センサモジュール６に接続されるとともに、センサモジュール６との接続部以外の範囲は、チューブ内空間が密閉空間とした。【選択図】図２

Description

本発明は室内にいる人の呼吸、心拍等を、床面を通じて検知することのできる、生体情報検知用床センサに関するものである。

近時、人口構成の面で高齢化が著しく、これに伴い独居老齢者をどのように見守るかが、社会的課題となっている。
この課題に対応するためには、介護者等による人的配置を行い、２４時間見守りができれば理想的であるものの、現実には、社会的負担等から完璧にはできない。
このため種々の支援機器を設置して、介護者による見守りを支援する提案がされている。
一般的には、屋内に体温を検出するセンサや物体移動の有無を検出するセンサ、更には室内状況を撮影できるカメラ等により見守りを行う機器が提案されている。
しかしながらこれらは、人の動きの有無を検知する程度であって、呼吸、心拍等の情報まで得ることはできない他、撮影による場合には、プライバシーの面からこれを嫌う利用者もいる。

このようなことから、生体情報をより詳しく得るための試みとして、例えば特許第４７９６９８０号に示されるような空気圧式検知センサが提案されている（特許文献１）。
この先行技術は、身体の動きを密閉したチューブに伝え、心拍動や上半身の引き起こし運動等の生体活動により、チューブ内の微細な空気振動を生じさせ、これをセンサモジュールに検知させるようにしたものである。
しかしながらこのものはあくまで就寝姿勢の利用者が敷いて用いることを前提とするものであり、屋内にいたとしても、ベッドや布団を離れると生体情報が得られなくなってしまう。
また、直接の物理的拘束ではないものの、利用者をベッドや布団の上に拘束するような状況を強いるものとなってしまう。
更に痴呆症患者等の場合、前記センサモジュールの配線やチューブを断線させてしまう等の可能性も排除できない。
このように、前記特許文献１に開示された空気圧式検知センサには、複数の観点から改良する余地があった。

特許第４７９６９８０号公報

本発明はこのような従来手法を考慮して成されたものであって、検知のためのセンサを床面下に設置できるようにし、利用者は室内で通常の日常行動をとりながらも、２４時間いわゆる見守りを行うことができ、且つ体動や生体情報を検知することのできる、新規な装置の開発を技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の生体情報検知用床センサは、適宜の剛性を有する基板と、この基板上に、平面視において適宜の間隔を隔てて連通状に満遍なく配設される検知チューブと、この検知チューブの上方に設けられる床面板とを具え、前記検知チューブは、センサモジュールに接続されるとともに、センサモジュールとの接続部以外の範囲は、チューブ内空間が密閉空間であることを特徴として成るものである。

また請求項２記載の生体情報検知用床センサは、前記要件に加え、前記検知チューブは、連続して閉ループ状に形成されていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項３記載の生体情報検知用床センサは、前記要件に加え、前記検知チューブは、基板１ｍ² 当たり２００００ｃｍ³ 以上の空気容量となるように配設されていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項４記載の生体情報検知用床センサは、前記要件に加え、前記検知チューブと床面板との間に、上面板が設けられていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項５記載の生体情報検知用床センサは、前記要件に加え、前記基板のサイズは、一般の床材標準寸法とされていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項６記載の生体情報検知用床センサは、前記要件に加え、前記センサモジュールの出力を解析し、二以上の生体情報を認識するための解析装置が具えられていることを特徴として成るものである。
そしてこれら各請求項記載の発明を手段として前記課題の解決が図られる。

まず請求項１記載の発明によれば、被験者の自由を拘束することなく、屋内に居さえすれば、ベッドや布団を離れているときであっても、生体情報（呼吸・心拍・体動）を検知することができる。

また請求項２記載の発明によれば、検知チューブによって検出される生体情報（呼吸・心拍・体動）を、低損失でセンサモジュールに伝送することができ、高感度での検出を可能とすることができる。

更にまた請求項３記載の発明によれば、検知チューブの検出感度を良好なものとすることができる。

また請求項４記載の発明によれば、床面板による検知チューブの損傷を防ぐことができる。

また請求項５記載の発明によれば、床構築の従来手法と同様に、生体情報検知用床センサの施工を行うことができる。

更にまた請求項６記載の発明によれば、被験者の健康状態を多方面から把握することができる。

本発明の生体情報検知用床センサが設置された室内の様子を一部透視して示す斜視図である。床センサユニットを示す分解斜視図である。床センサユニットを示す断面図である。検知チューブの引き廻しパターンを異ならせた床センサユニットを示す平面図である。複数の床センサユニットを連結して構成された生体情報検知用床センサを示す平面図である。

本発明の生体情報検知用床センサの最良の形態は以下に示すとおりであるが、この形態に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。

図中、符号１で示すものは本発明の生体情報検知用床センサであり、このものは、適宜の剛性を有する基板２と、この基板２上に平面視において適宜の間隔を隔てて連通状に満遍なく配設される検知チューブ３と、この検知チューブ３の上方に設けられる床面板５とを具えて成るものである。なおこの実施例では前記検知チューブ３と床面板５との間に、上面板４が設けられている。
そして生体情報検知用床センサ１は、例えば病院における病室の床に設置されるものであり、床面板５の上に、直接あるいは間接的に位置する被験者の生体情報（呼吸・心拍・体動）を、検知チューブ３によって捕えるとともに、検知チューブ３内において空気振動を生じさせ、この空気振動をセンサモジュール６に送り、ここで電気信号に変換することが行われる機器である。
なおこの電気信号は、パソコンＰ等の解析装置に送られ、ここで生体情報（呼吸・心拍・体動）として解析され、その波形や数値をモニタ等に表示するとともに、適宜の記憶媒体に記録され、更に値に応じて適宜警報音を発することにより、介護者等に異常を知らせるようにして供される。
以下、生体情報検知用床センサ１の構成要素について詳しく説明する。

まず前記基板２は、塩化ビニル、ポリカーボネイト、プラスチック等の合成樹脂、木材（集成材、無垢材）等の素材が板状に成形されたものであり、適宜の剛性を有するものである。
ここで適宜の剛性とは、基板２の上面に設置される検知チューブ３を不都合なく支持するとともに、検知チューブ３の弾性変形を妨げてしまうことがない程度の硬度を有するものであることを意味するものである。
また基板２の寸法は、いわゆる規格寸法と呼ばれる一般の床材標準寸法（３００ｍｍ×１８００ｍｍ）とすることが好ましく、更にその半分の寸法（３００ｍｍ×９００ｍｍ）としたり、倍の寸法（６００ｍｍ×１８００ｍｍ）等としてもよい。なお基板２のサイズが大きくなる程、生体情報検知用床センサ１としての感度が落ちてくることが、本出願人によって確認されており、９００ｍｍ×１８００ｍｍ以下とすることが好ましい。
また基板２の好ましい厚さは、素材によって異なってくるものであるが、塩化ビニルの場合、１〜５ｍｍとされる。

また前記検知チューブ３の好ましい断面寸法は、素材によって異なってくるものであるが、外径４〜６ｍｍ、内径２．５〜４ｍｍ程度とされるものであり、一例としてシリコンを素材とした場合、外径５ｍｍ、内径３ｍｍが好ましい寸法であった。
なお基板２のサイズが６００ｍｍ×４５０ｍｍのときに、６０００ｃｍ³ 以上（１ｍ² 当たり２２２２２ｃｍ³ 以上）の空気容量が確保されるように、検知チューブ３の内径及び長さを設定することにより、良好な感度とすることができるが、本出願人によって確認されている。

また前記上面板４は、塩化ビニル、ポリカーボネイト、プラスチック等の合成樹脂、木材（集成材、無垢材）等の素材が板状に成形されたものであり、その好ましい厚さは、素材によって異なってくるものであるが、塩化ビニルの場合、１〜５ｍｍとされる。
なお、特に床面板５としてフローリング材を用いる場合には、部屋の隅から順次フローリング材を嵌め込むような施工が行われるため、検知チューブ３の損傷を防止するために、上面板４を設けることが好ましい。

また前記床面板５は、生体情報検知用床センサ１の最上面に位置する部材であり、フローリング材（木材）、タイル、畳等が適用される

そして前記基板２の表面に対して検知チューブ３を引き廻すとともに、適宜の止め具３１によって固定し（図３（ａ）参照）、更にその上に上面板４を乗せるとともに固定することにより、床センサユニット１０が構成される（図３（ｂ）参照）。
また更にその上に床面板５を乗せるとともに固定し、この状態のものを床センサユニット１０としてもよい（図３（ｃ）参照）。
また上面板４を設けることなく、検知チューブ３の上に床面板５を乗せるとともに固定し、この状態のものを床センサユニット１０としてもよいし（図３（ｄ）参照）。

ここで前記検知チューブ３の引き廻し形態は、隣接する部分との間隔ｄが等間隔となるようにされるものであり、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにつづら折れ状に引き廻されるものとする。
なお前記間隔ｄの寸法は、床センサユニット１０の寸法によって最適値が異なってくるものであり、６００ｍｍ×４５０ｍｍ及び９００ｍｍ×９００ｍｍのときには５０ｍｍ、１８００ｍｍ×９００ｍｍのときには１００ｍｍ〜１５０ｍｍであることが、出願人によって確認されており、この場合、良好な感度を確保することができる。
また特に検知チューブの３の一方の端部が閉塞されている場合には、図４（ｃ）に示すように、スパイラル状に引き廻すことも可能である。

また前記センサモジュール６は、空気振動を感知するための素子であるセンサエレメント６０と、各種電子部品によって構成される電子回路６１が具えられて成るものである。
なお前記電子回路６１は、オペアンプ等を具えて成るものであり、センサエレメント６０の出力を適宜増幅する等して、パソコンＰ等の解析装置の入力信号のスペックに適合した出力信号を得るものである。なおセンサモジュール６とパソコンＰとの間に適宜の制御装置７を設け、この制御装置７に一部の処理を担わせるようにしてもよい。

なおこの実施例では、前記センサエレメント６０として一例として焦電センサが適用されるものであり、空気は微小な圧力変化で温度変化を生じることを利用して、検出された微小な温度変化から圧力変化を導出するような処理が行われるものとした。
ここで焦電センサに用いられている焦電素子について説明すると、誘電体の一種に焦電体（チタン酸ジルコン酸鉛等）というものがあり、この焦電体は赤外線を受けると、熱エネルギーを吸収して自発分極に変化が生じ、その変化量に比例して表面に電荷が誘起されることとなる（焦電効果）。この特性を利用して赤外線を含む光を感知する（変化を見る）ものが焦電センサである。
この実施例では一例として、前記センサエレメント６０として富士セラミック社製、ＦＫＳ−ＨＭ０２を適用した。因みにこの実施例で示されるセンサモジュール６は、１パスカルの変化を検出できるものである。

なお前記センサエレメント６０としては、圧力センサまたはマイクロフォンを適用するようにしてもよく、この場合のマイクロフォンとしては、ダイナミックマイク、コンデンサマイク等が挙げられる。
またセンサモジュール６に対して無線機能を具えることにより、パソコンＰとの間の配線を不要とすることができる。

そして前記検知チューブ３が、直接または間接的にセンサモジュール６に接続されることにより、センサモジュール６との接続部以外の範囲は、チューブ内空間が密閉空間とされるものである。
このような検知チューブ３と空圧センサ（モジュール）６との具体的な接続態様は、床センサユニット１０が単一である場合と複数である場合で異なるものであり、更に検知チューブ３の端部の状態によって異なるため、以下それぞれの場合毎に説明する。

（１）単一の床センサユニットの場合
まず、単一の床センサユニット１０であり、且つ検知チューブ３の両端部が解放状態とされた場合について説明する。この場合、図４（ａ）に示すように検知チューブ３の両端部をそれぞれ連結管８に接続し、この連結管８を、センサモジュール６におけるセンサエレメント６０に接続するものである。

次に、単一の床センサユニット１０であり、且つ検知チューブ３の片方の端部が閉鎖状態とされた場合について説明する。この場合、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように検知チューブ３の開放された端部を、センサモジュール６におけるセンサエレメント６０に接続するものである。

（２）複数の床センサユニットが組み合わされる場合
次に、複数の床センサユニット１０が組み合わされ、且つ検知チューブ３の両端部が解放状態とされた場合について説明する。この場合、図５（ａ）に示すように各床センサユニット１０における検知チューブ３の両端部をそれぞれ連結管８に接続し、この連結管８を、センサモジュール６におけるセンサエレメント６０に接続するものである。

次に、複数の床センサユニット１０が組み合わされ、且つ検知チューブ３の片方の端部が閉鎖状態とされた場合について説明する。この場合、図５（ｂ）に示すように各床センサユニット１０にそれぞれセンサモジュール６が具えられ、各床センサユニット１０における検知チューブ３の開放された端部を、それぞれセンサモジュール６におけるセンサエレメント６０に接続するものである。すなわち個々の床センサユニット１０の形態は図４（ｂ）、（ｃ）に示したものとなる。更に各センサモジュール６の信号出力は、伝送線９を用いてパソコンＰに接続される。ここで伝送線９には給電線も含まれるものとする。
なお図５（ｂ）に示す態様は、個々の床センサユニット１０における検知チューブ３の両端部が解放状態とされた場合にも適用できるものであり、この場合には個々の床センサユニット１０の形態は図４（ａ）に示したものとなる。
そしてこのように複数の床センサユニット１０が組み合わされた形態が採られた場合（図５（ｂ））には、被験者がどの床センサユニット１０上にいるのかが判るため、被験者の活動状況を把握することができる。

そして本発明の生体情報検知用床センサ１は、一例として根太Ｎ上に設けられた床下地Ｙの上に設置されるものであり、被験者は生体情報検知用床センサ１が設けられた部屋の中で、通常と何ら変わらない生活を送りながらも、生体情報（呼吸・心拍・体動）が収集されることとなる。
具体的には、図１に示されるように、被験者が床面板５上に設けられたベッドに寝た状態で、呼吸と心拍と体動とが混合した波形をオシロスコープで観測できることが、本出願人によって確認されている。また図１に仮想線で示すように、被験者が、床面板５上に直接立った状態、床面板５上に設けられた椅子に座った状態いずれの状態であっても呼吸と心拍と体動とが混合した波形をオシロスコープで観測できることが、本出願人によって確認されている。
そしてこの波形を解析することにより、被験者の異変を知ることができ、適宜警報音を発することにより、別の部屋や別の建物に待機している介護者等に異常を知らせることができる。更にパソコンＰにデータを蓄積することができるため、被験者の健康管理をより詳細に行うことが可能となる。

１生体情報検知用床センサ
１０床センサユニット
２基板
３検知チューブ
３１止め具
４上面板
５床面板
６センサモジュール
６０センサエレメント
６１電子回路
７制御装置
８連結管
９伝送線
Ｎ根太
Ｐパソコン
Ｙ床下地

Claims

適宜の剛性を有する基板と、この基板上に、平面視において適宜の間隔を隔てて連通状に満遍なく配設される検知チューブと、この検知チューブの上方に設けられる床面板とを具え、前記検知チューブは、センサモジュールに接続されるとともに、センサモジュールとの接続部以外の範囲は、チューブ内空間が密閉空間であることを特徴とする生体情報検知用床センサ。
前記検知チューブは、連続して閉ループ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の生体情報検知用床センサ。
前記検知チューブは、基板１ｍ² 当たり２００００ｃｍ³ 以上の空気容量となるように配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の生体情報検知用床センサ。
前記検知チューブと床面板との間に、上面板が設けられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の生体情報検知用床センサ。
前記基板のサイズは、一般の床材標準寸法とされていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の生体情報検知用床センサ。
前記センサモジュールの出力を解析し、二以上の生体情報を認識するための解析装置が具えられていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の生体情報検知用床センサ。