JP2016007446A - Biological signal detector and wake-up device - Google Patents

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通寛 小倉
Michihiro Ogura
通寛 小倉
山崎 幸生
Yukio Yamazaki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological signal detector capable of detecting a biological signal with high sensitivity, and a wake-up device comprising the same.SOLUTION: A biological signal detector includes a bendable plate member, and a piezoelectric element which is provided on one surface of the plate member, which is brought away from the center of bending and which is bent in such a manner as to interlock with the bending of the plate member. When the plate member is bent on the basis of vibrations transmitted to the plate member from a predetermined region of the human body, the piezoelectric element is bent in such a manner as to interlock with the plate member. Thus, the piezoelectric element outputs an electric signal corresponding to the vibrations.

Description

本発明は、ベッド等の就寝装置に設置し、人体の所定部位から生体信号を検出する生体信号検出装置及び該生体信号検出装置を備える目覚まし装置に関する。   The present invention relates to a biological signal detection device that is installed in a sleeping device such as a bed and detects a biological signal from a predetermined part of a human body, and an alarm device including the biological signal detection device.

高齢者又は病人の就寝中の突発性重大事故を未然に防ぐとともに、快適な治癒環境の創造、及び今後の高齢化社会での看護の効率化を図るため、心拍・呼吸・体動を検知することは極めて有用である。従来、心拍は体に複数の電極を設置して検出することにより、また呼吸は鼻の穴にチューブを入れて検出することにより行うのが一般的であったが、検出モニタが高価であり、また設置場所を確保する必要があることから、検出は重症患者のみに限定される。そのため、一般患者又は在宅高齢者は、心疾患又は脳梗塞等による急変を看護婦又は看護人に知らせる事ができずに死亡する可能性があった。   Heart rate, respiration, and body movement are detected to prevent sudden accidents while the elderly or sick are sleeping, to create a comfortable healing environment, and to improve the efficiency of nursing in an aging society in the future. It is extremely useful. Conventionally, heartbeats are generally detected by installing multiple electrodes on the body, and breathing is generally performed by inserting a tube into the nostril, but the detection monitor is expensive, Moreover, since it is necessary to secure an installation place, detection is limited only to a serious patient. Therefore, a general patient or an elderly person at home may die without being able to notify the nurse or nurse of a sudden change due to a heart disease or cerebral infarction.

そこで、近年では、ベッド又は布団に装着して高齢者が衣類を身に付けたまま寝るだけで、体動・心拍・呼吸を検出することができる生体情報検出装置が考案されている。生体情報検出装置は、人体の生体信号を検出し、検出して得られた電気信号に対して所要の周波数フィルタ処理を行うことにより、心拍信号又は呼吸信号を抽出するとともに、電気信号の振幅が所定の閾値を超えると体動であると判断することが可能である。   Therefore, in recent years, a biological information detection device has been devised that can detect body movement, heartbeat, and respiration by simply putting it on a bed or a futon and sleeping an elderly person wearing clothes. The biological information detection device detects a biological signal of a human body, performs a required frequency filtering process on the electrical signal obtained by the detection, extracts a heartbeat signal or a respiratory signal, and the amplitude of the electrical signal is When a predetermined threshold value is exceeded, it is possible to determine that it is a body movement.

例えば、生体情報検出装置の検知方法として、マット内圧を検知する方法(特許文献1参照)、静電容量変化を検知する方法(特許文献2参照)などがある。   For example, as a detection method of the biological information detection device, there are a method for detecting the mat internal pressure (see Patent Document 1), a method for detecting a change in capacitance (see Patent Document 2), and the like.

また、圧電素子を用いて検知する方法として、被験者が、複数のピエゾケーブルを等間隔に並べたケーブルベースシートの上に接触して仰臥すると心拍動作の振動圧力がピエゾケーブルの圧電素子に機械的信号として伝わり、この機械的信号に比例した電圧が圧電素子に発生し、圧電素子に発生した電圧を検出することで心拍動を検出する装置が開示されている(特許文献3参照)。   As a method of detecting using a piezoelectric element, when a subject touches and lies on a cable base sheet in which a plurality of piezo cables are arranged at equal intervals, the vibration pressure of heartbeat motion is mechanically applied to the piezoelectric elements of the piezo cable. There has been disclosed a device that detects a heartbeat by detecting a voltage that is transmitted as a signal and proportional to the mechanical signal is generated in the piezoelectric element, and the voltage generated in the piezoelectric element is detected (see Patent Document 3).

特開2000−107154号公報JP 2000-107154 A 特開平10−14889号公報JP-A-10-14889 特開2005−160650号公報JP 2005-160650 A

圧電素子は、加えられた圧力に応じた電圧を発生する。より具体的には、例えば、圧電素子が縮小する方向に力が加えられた場合、圧電素子の電極間に正電荷が発生し、圧電素子が伸長する方向に力が加えられた場合、負電荷が発生する。このため、例えば、特許文献3のような装置にあっては、被験者がケーブルベースシートの上に接触して仰臥した場合、ピエゾケーブルの圧電素子には、縮小する方向の力と伸長する方向の力とが同時に加わるため、圧電素子の電極間で発生する正電荷と負電荷とが相殺され、生体信号を検出する感度が低下するという問題がある。   The piezoelectric element generates a voltage corresponding to the applied pressure. More specifically, for example, when a force is applied in the direction in which the piezoelectric element shrinks, a positive charge is generated between the electrodes of the piezoelectric element, and when a force is applied in the direction in which the piezoelectric element extends, a negative charge is generated. Occurs. For this reason, for example, in a device such as Patent Document 3, when a subject touches and lies on a cable base sheet, the piezoelectric element of the piezo cable has a contracting force and an expanding direction. Since force is applied at the same time, there is a problem that the positive charge and the negative charge generated between the electrodes of the piezoelectric element cancel each other, and the sensitivity for detecting a biological signal is lowered.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、生体信号を高感度に検出することができる生体信号検出装置及び該生体信号検出装置を備える目覚まし装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a biological signal detection device capable of detecting a biological signal with high sensitivity, and an alarm device including the biological signal detection device.

本発明に係る生体信号検出装置は、屈曲可能な板部材と、該板部材の一面に設けられ屈曲中心から離隔させて、該板部材の屈曲に連動して屈曲する圧電素子とを備え、人体の所定部位から前記板部材に伝わる振動に基づいて生体信号を検出するようにしてあることを特徴とする。   A biological signal detection apparatus according to the present invention includes a bendable plate member, and a piezoelectric element that is provided on one surface of the plate member and is spaced apart from the bending center and bends in conjunction with the bending of the plate member. A biological signal is detected on the basis of vibration transmitted from the predetermined portion to the plate member.

本発明に係る生体信号検出装置は、前記板部材は、板厚を薄くした薄板部を設けてあり、前記薄板部を屈曲中心として屈曲可能にしてあることを特徴とする。   The biological signal detection apparatus according to the present invention is characterized in that the plate member is provided with a thin plate portion having a thin plate thickness, and the thin plate portion can be bent around the thin plate portion.

本発明に係る生体信号検出装置は、蝶番を備え、前記板部材は、前記蝶番にそれぞれの一側を固定した第1の板部材及び第2の板部材を有し、前記蝶番の蝶番軸を前記屈曲中心として屈曲可能にしてあることを特徴とする。   The biological signal detection apparatus according to the present invention includes a hinge, and the plate member includes a first plate member and a second plate member each having one side fixed to the hinge, and the hinge shaft of the hinge is The bending center is bendable.

本発明に係る生体信号検出装置は、前記板部材の前記一面の反対側に前記屈曲中心を設けてあることを特徴とする。   The biological signal detection apparatus according to the present invention is characterized in that the bending center is provided on the opposite side of the one surface of the plate member.

本発明に係る目覚まし装置は、前述の発明に係る生体信号検出装置を備える目覚まし装置であって、該生体信号検出装置で検出した生体信号に基づいて振動する覚醒部を備え、前記覚醒部の振動周波数を前記目覚まし装置が有する複数の固有振動数のうちの一の固有振動数と同等にしてあることを特徴とする。   An alarm device according to the present invention is an alarm device including the biological signal detection device according to the above-described invention, and includes an awakening portion that vibrates based on a biological signal detected by the biological signal detection device, and the vibration of the awakening portion. The frequency is made equal to one of a plurality of natural frequencies of the alarm device.

本発明によれば、生体信号を高感度に検出することができる。   According to the present invention, a biological signal can be detected with high sensitivity.

第1実施形態の生体信号検出装置の構造の要部の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the principal part of the structure of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の生体信号検出装置の第1実施例を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 図2のIII−III線から見た縦断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the longitudinal cross section seen from the III-III line | wire of FIG. 第1実施形態の生体信号検出装置による生体信号の検出の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the detection of the biosignal by the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 屈曲中心と圧電素子との離隔距離が短い場合の生体信号の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the biosignal when the separation distance of a bending center and a piezoelectric element is short. 屈曲中心と圧電素子との離隔距離が長い場合の生体信号の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the biosignal in case the separation distance of a bending center and a piezoelectric element is long. 第1実施形態の生体信号検出装置の第2実施例を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 図7のIIX−IIX線から見た縦断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the longitudinal cross section seen from the IIX-IIX line | wire of FIG. 第1実施形態の生体信号検出装置の第3実施例を示す平面図である。It is a top view which shows the 3rd Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 図9のX−X線から見た縦断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the longitudinal cross section seen from the XX line of FIG. 第1実施形態の生体信号検出装置の第4実施例を示す平面図である。It is a top view which shows the 4th Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の生体信号検出装置の第5実施例を示す平面図である。It is a top view which shows the 5th Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の生体信号検出装置の第6実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 6th Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の生体信号検出装置の第6実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 6th Example of the biosignal detection apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の目覚まし装置の設置状態を側面から見た一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example which looked at the installation state of the alarm device of 1st Embodiment from the side. 第1実施形態の目覚まし装置の設置状態を上面から見た一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example which looked at the installation state of the alarm device of 1st Embodiment from the upper surface. 第1実施形態の目覚まし装置の構造の要部の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the principal part of the structure of the alarm device of 1st Embodiment. 第1実施形態の目覚まし装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the alarm device of 1st Embodiment. 板状モデルを用いたモーダル解析の第1例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st example of the modal analysis using a plate-shaped model. 板状モデルを用いたモーダル解析の第1例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st example of the modal analysis using a plate-shaped model. 板状モデルを用いたモーダル解析の第2例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd example of the modal analysis using a plate-shaped model. 板状モデルを用いたモーダル解析の第2例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd example of the modal analysis using a plate-shaped model. 板状モデルを用いたモーダル解析の第3例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 3rd example of the modal analysis using a plate-shaped model. 板状モデルを用いたモーダル解析の第3例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 3rd example of the modal analysis using a plate-shaped model. 板状モデルを用いたモーダル解析の第4例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 4th example of the modal analysis using a plate-shaped model. モータの振動周波数と圧電素子の信号振幅との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the vibration frequency of a motor, and the signal amplitude of a piezoelectric element. 第2実施形態の目覚まし装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the alarm device of 2nd Embodiment. 第2実施形態の目覚まし装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the alarm device of 2nd Embodiment. 第2実施形態の目覚まし装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the alarm device of 2nd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は第1実施形態の生体信号検出装置50の構造の要部の一例を示す説明図である。生体信号検出装置50は、例えば、プラスチック製であって可撓性を有する板部材20、板部材20の中央部に配置された圧電素子21、圧電素子21で生じた電気信号を、後述の回路基板62へ送出するためのリード線22(正負両極のリード線)などを有する。また、生体信号検出装置50は、本体部60とともに目覚まし装置100を構成する。なお、目覚まし装置100については後述する。圧電素子21は板部材20と一体的にテープ等で貼り付けられている。
(First embodiment)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a main part of the structure of the biological signal detection device 50 according to the first embodiment. The biological signal detection device 50 is made of, for example, a plastic plate member 20 having flexibility, a piezoelectric element 21 disposed in the center of the plate member 20, and an electric signal generated by the piezoelectric element 21 as described below. A lead wire 22 (both positive and negative lead wires) for delivery to the substrate 62 is included. The biological signal detection device 50 constitutes the alarm device 100 together with the main body 60. The alarm device 100 will be described later. The piezoelectric element 21 is attached to the plate member 20 integrally with a tape or the like.

図2は第1実施形態の生体信号検出装置50の第1実施例を示す平面図であり、図3は図2のIII−III線から見た縦断面を示す断面図である。図2及び図3に示すように、生体信号検出装置50は、板部材201(第1の板部材)、板部材202(第2の板部材)、圧電素子21、弾性マット40、蝶番30などを備える。   FIG. 2 is a plan view showing a first example of the biological signal detection apparatus 50 according to the first embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a longitudinal section viewed from the line III-III in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the biological signal detection device 50 includes a plate member 201 (first plate member), a plate member 202 (second plate member), the piezoelectric element 21, the elastic mat 40, a hinge 30, and the like. Is provided.

蝶番30は、円筒状の蝶番本体31、取付部32、33などを備え、蝶番本体31は、屈曲中心としての蝶番軸30aを有する。取付部32、33は、蝶番軸30aを屈曲中心として屈曲するようにしてある。蝶番30の一方の取付部32には、板部材201の一側を固定してあり、蝶番30の他方の取付部33には、板部材202の一側を固定してある。すなわち、板部材201と板部材202とは、蝶番30により相互に機械的に接続されている。   The hinge 30 includes a cylindrical hinge body 31, attachment portions 32, 33, and the like, and the hinge body 31 has a hinge shaft 30a as a bending center. The attachment portions 32 and 33 are bent with the hinge shaft 30a as a bending center. One side of the plate member 201 is fixed to one attachment portion 32 of the hinge 30, and one side of the plate member 202 is fixed to the other attachment portion 33 of the hinge 30. That is, the plate member 201 and the plate member 202 are mechanically connected to each other by the hinge 30.

蝶番30は、例えば、アルミニウム等の金属製であり、蝶番軸30aの太さは、例えば、5mm程度、取付部32、33の寸法は、例えば、15mm×15mmとすることができる。   The hinge 30 is made of metal such as aluminum, for example. The thickness of the hinge shaft 30a can be about 5 mm, for example, and the dimensions of the mounting portions 32 and 33 can be 15 mm × 15 mm, for example.

2つの板部材201、202と蝶番30が接続されている面の下側に横長形状の圧電素子21が蝶番軸30aと直交をなすように両面テープで概略一直線に固定してある。圧電素子21を挟んで板部材201、202の下側には弾性マット40が配置されている。   A horizontally long piezoelectric element 21 is fixed in a substantially straight line with a double-sided tape so as to be orthogonal to the hinge shaft 30a below the surface to which the two plate members 201, 202 and the hinge 30 are connected. An elastic mat 40 is disposed below the plate members 201 and 202 with the piezoelectric element 21 interposed therebetween.

圧電素子21は、例えば、Ormal Electronics社製の圧電ケーブルVibetek10を用いることができるが、これに限定されるものではない。   For example, a piezoelectric cable Vibetek10 manufactured by Ormal Electronics can be used as the piezoelectric element 21, but the piezoelectric element 21 is not limited to this.

板部材201、202は、例えば、ABS樹脂製であり、寸法は、例えば、9cm×10cm角、厚さは1〜10mmとすることができる。弾性マット40は、例えば、ウレタン製で、寸法は、例えば、20cm×10cm角、厚さは10mm〜30mmとすることができる。   The plate members 201 and 202 are made of, for example, ABS resin, and the dimensions can be, for example, 9 cm × 10 cm square and the thickness can be 1 to 10 mm. The elastic mat 40 is made of, for example, urethane, and can have a size of, for example, 20 cm × 10 cm square and a thickness of 10 mm to 30 mm.

図3に示すように、生体信号検出装置50は、屈曲中心としての蝶番軸30aの回りに屈曲可能な板部材201、202と、蝶番軸30aの中心(屈曲中心線とも称する)から離隔させて板部材201、202の一面に設けられ、板部材201、202の屈曲に連動して屈曲する圧電素子21とを備える。すなわち、圧電素子21は、板部材201、202の一面に設けられ板部材201、202の屈曲に連動して屈曲する。そして、圧電素子21は、板部材201、202が屈曲する際の蝶番軸30aの中心から離隔してある(図3では、符号dで示す距離だけ離隔している)。   As shown in FIG. 3, the biological signal detection device 50 is separated from the plate members 201 and 202 that can be bent around the hinge shaft 30a serving as the bending center, and the center of the hinge shaft 30a (also referred to as a bending center line). The piezoelectric element 21 is provided on one surface of the plate members 201 and 202 and bent in conjunction with the bending of the plate members 201 and 202. That is, the piezoelectric element 21 is provided on one surface of the plate members 201 and 202 and bends in conjunction with the bending of the plate members 201 and 202. The piezoelectric element 21 is separated from the center of the hinge shaft 30a when the plate members 201 and 202 are bent (in FIG. 3, it is separated by a distance indicated by reference sign d).

なお、以下の説明において、屈曲中心、蝶番軸30a、屈曲中心線は、同意であるとし、生体信号検出装置50を水平な台のうえに設置した際に、生体信号検出装置50の板部材201、202を屈曲させている部品又は部材の厚み方向の中心を通り、かつ板部材201、202の上面及び底面に平行な直線を指すものとする。例えば、蝶番30の蝶番軸30aの軸方向が屈曲中心線に該当する。   In the following description, it is assumed that the bending center, the hinge shaft 30a, and the bending center line are the same, and the plate member 201 of the biological signal detection device 50 when the biological signal detection device 50 is installed on a horizontal base. , 202 is a straight line that passes through the center in the thickness direction of the component or member that is bent, and is parallel to the top and bottom surfaces of the plate members 201, 202. For example, the axial direction of the hinge shaft 30a of the hinge 30 corresponds to the bending center line.

なお、簡便のため図示していないが、圧電素子21に接続されたリード線22は、本体ケース61内の増幅器に接続されている。増幅器によって増幅された電圧信号は、AD変換器、フィルタリング回路を経てデジタル信号に変換され、無線ないし有線にてタブレット端末、スマートフォン又はPC等の外部の情報処理装置へ送信され、当該情報処理装置が行う信号処理によって体動信号・呼吸信号・心拍信号等の生体情報に変換される。また、当該生体情報は、情報処理装置のディスプレイを通してユーザにフィードバックすることができる。   Although not shown for simplicity, the lead wire 22 connected to the piezoelectric element 21 is connected to an amplifier in the main body case 61. The voltage signal amplified by the amplifier is converted into a digital signal through an AD converter and a filtering circuit, and transmitted to an external information processing device such as a tablet terminal, a smartphone, or a PC by wireless or wired communication. It is converted into biological information such as a body motion signal, a respiratory signal, and a heartbeat signal by signal processing. In addition, the biological information can be fed back to the user through the display of the information processing apparatus.

生体信号検出装置50は、例えば、ユーザの敷布団側に挿入される。ユーザに直接触れるように配置すると、ユーザが異物感を感じ、睡眠を阻害する場合があるため、通常は布団等を介して配置する。このため、3cm〜10cm厚の敷布団を介して配置されることが望ましいが、ユーザによっては、敷布団が無くマットレス上にシーツを敷いてその上に寝る場合があり、この場合にはマットレスの下に生体信号検出装置50を配置すればよい。また、生体信号検出装置50が敷かれる面は、マットレス等弾力性のある面であることが望ましいが、弾力性の無いベッドの底板又はフローリング、畳等上に配置してもよい。   The biological signal detection device 50 is inserted, for example, on the user's mattress side. If it arrange | positions so that a user may be touched directly, a user may feel a foreign body feeling and may disturb sleep, Usually, it arrange | positions via a futon. For this reason, although it is desirable to arrange | position through 3 cm-10 cm thick mattresses, depending on the user, there is no mattress and there is a case where a sheet is laid on the mattress and sleeps on the mattress. The biological signal detection device 50 may be arranged. In addition, the surface on which the biological signal detection device 50 is laid is preferably an elastic surface such as a mattress, but may be disposed on the bottom plate or flooring, tatami floor, or the like of an inelastic bed.

生体信号検出装置50は、呼吸又は心拍を検出する目的で使用する際、横隔膜又は心臓などの部位がその主な振動源となるため、これらの部位の直下に生体信号検出装置50が配置されるようにするのが望ましい。なお、枕の下側など比較的生体信号を安定して検出することができる箇所であれば、任意の箇所に配置することができる。   When the biological signal detection device 50 is used for the purpose of detecting respiration or heartbeat, a part such as the diaphragm or the heart serves as a main vibration source, and thus the biological signal detection device 50 is disposed immediately below these parts. It is desirable to do so. In addition, if it is a location which can detect a biological signal comparatively stably, such as under the pillow, it can arrange | position in arbitrary locations.

次に、生体信号検出装置50による生体信号の検出方法について説明する。図4は第1実施形態の生体信号検出装置50による生体信号の検出の一例を示す模式図である。なお、図4の例は、板部材201、202が蝶番30の蝶番軸30aを中心にして屈曲した状態を示すが、理解を容易にするため、屈曲状態は少々誇張して模式的に図示されており、実際の屈曲状態を忠実に示すものではない。   Next, a method for detecting a biological signal by the biological signal detection device 50 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of detection of a biological signal by the biological signal detection device 50 according to the first embodiment. 4 shows a state in which the plate members 201 and 202 are bent around the hinge shaft 30a of the hinge 30, the bent state is schematically illustrated with a little exaggeration for easy understanding. It does not faithfully show the actual bent state.

生体信号検出装置50にユーザの体動(振動)が伝わると、蝶番30の蝶番軸30a(屈曲中心線)の回りに板部材201、202が、板部材201、202の板厚方向に変位する(屈曲する)。通常、圧電素子21には、引張応力と圧縮応力とが加わる。そして、圧電効果によって圧電素子21の両電極間に電荷信号が発生する。   When the user's body motion (vibration) is transmitted to the biological signal detection device 50, the plate members 201 and 202 are displaced in the thickness direction of the plate members 201 and 202 around the hinge shaft 30 a (bending center line) of the hinge 30. (Bend). Usually, tensile stress and compressive stress are applied to the piezoelectric element 21. A charge signal is generated between both electrodes of the piezoelectric element 21 by the piezoelectric effect.

しかし、図3及び図4に示したように、圧電素子21は、板部材201、202が屈曲する際の蝶番軸30aの中心から離隔してあるので、圧電素子21の板部材側の面付近には、符号Aで示すように、比較的小さな引張応力が加わる。一方、圧電素子21の板部材と反対側の面付近には、蝶番軸30aの中心からの距離が大きいので、符号Bで示すように、比較的大きな引張応力が加わる。すなわち、圧電素子21の両面が、蝶番軸30aの中心から離隔してあるので、引張応力だけが生じているように見ることができる。   However, as shown in FIGS. 3 and 4, since the piezoelectric element 21 is separated from the center of the hinge shaft 30a when the plate members 201 and 202 are bent, the vicinity of the surface of the piezoelectric element 21 on the plate member side. As shown by the symbol A, a relatively small tensile stress is applied. On the other hand, since the distance from the center of the hinge shaft 30a is large in the vicinity of the surface of the piezoelectric element 21 opposite to the plate member, a relatively large tensile stress is applied as indicated by reference numeral B. That is, since both surfaces of the piezoelectric element 21 are separated from the center of the hinge shaft 30a, it can be seen that only the tensile stress is generated.

一方、従来の構成では、圧電素子の内部に屈曲中心が存在していたため、圧電素子が屈曲した場合、圧電素子の一方の表面側では伸長し、他方の表面側では縮小する。このため、圧電素子の電極間で正電荷と負電荷とが同時に発生して打消し合い、圧電素子から取り出す電気信号が弱くなっていた。   On the other hand, in the conventional configuration, since the bending center exists inside the piezoelectric element, when the piezoelectric element is bent, the piezoelectric element expands on one surface side and contracts on the other surface side. For this reason, a positive charge and a negative charge are simultaneously generated between the electrodes of the piezoelectric element and cancel each other, and an electric signal taken out from the piezoelectric element is weakened.

本実施の形態では、圧電素子21に加わるのは引張応力又は圧縮応力どちらか一方のみである。このため、人体の所定部位から板部材201、202に伝わる振動に基づいて圧電素子21が伸縮又は圧縮する場合に、相殺される電荷量を少なくすることができる。つまり、生体信号を検出する際の感度向上、S/N比向上に寄与する。   In the present embodiment, only the tensile stress or the compressive stress is applied to the piezoelectric element 21. For this reason, when the piezoelectric element 21 expands or contracts based on the vibration transmitted from the predetermined part of the human body to the plate members 201 and 202, the amount of charge that is offset can be reduced. That is, it contributes to the improvement in sensitivity and the S / N ratio when detecting a biological signal.

図5は屈曲中心と圧電素子との離隔距離が短い場合の生体信号の一例を示す説明図であり、図6は屈曲中心と圧電素子との離隔距離が長い場合の生体信号の一例を示す説明図である。屈曲中心は、蝶番30の蝶番軸30a(屈曲中心線)である。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a biological signal when the separation distance between the bending center and the piezoelectric element is short, and FIG. 6 is an explanation showing an example of a biological signal when the separation distance between the bending center and the piezoelectric element is long. FIG. The bending center is the hinge shaft 30a (bending center line) of the hinge 30.

図5及び図6において、横軸は時間(秒)を示し、縦軸は生体信号の電圧(V)を示す。図5に示す、屈曲中心と圧電素子との離隔距離が短い場合に比較して、図6に示す、屈曲中心と圧電素子との離隔距離が長い場合は、生体信号の電圧が大きいことが分かる。   5 and 6, the horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents the voltage (V) of the biological signal. It can be seen that the voltage of the biological signal is larger when the distance between the bending center and the piezoelectric element shown in FIG. 6 is longer than when the distance between the bending center and the piezoelectric element shown in FIG. 5 is short. .

上述のとおり、蝶番30にそれぞれの一側を固定した板部材201、202を有し、板部材201、202は、蝶番30の蝶番軸30aを屈曲中心として屈曲可能にしてある。すなわち、板部材201、202は、蝶番軸30aを屈曲中心としてお互いに屈曲させることができる。これにより、人体の所定部位から板部材201、202に伝わる振動に基づいて圧電素子21が伸縮する場合に、相殺される電荷量を少なくすることができるので、生体信号を高感度で検出することができる。   As described above, the plate members 201 and 202 each having one side fixed to the hinge 30 are provided, and the plate members 201 and 202 can be bent with the hinge shaft 30a of the hinge 30 as a bending center. That is, the plate members 201 and 202 can be bent with respect to each other about the hinge shaft 30a. Thereby, when the piezoelectric element 21 expands and contracts based on the vibration transmitted from the predetermined part of the human body to the plate members 201 and 202, the amount of charge that is canceled can be reduced, so that the biological signal is detected with high sensitivity. Can do.

蝶番30の蝶番軸30a(屈曲中心線)と圧電素子とが離隔することにより得られる効果に加えて、板部材201、202それぞれの蝶番30側の角部と、圧電素子21の2つの接点において圧電素子21に折れが生じ、垂直応力による圧電効果がさらに得られるので、生体信号を検出する際の感度向上、S/N比向上に寄与することになる。   In addition to the effect obtained by separating the hinge shaft 30a (bending center line) of the hinge 30 and the piezoelectric element, at the corners on the hinge 30 side of the plate members 201 and 202 and at the two contact points of the piezoelectric element 21 Since bending occurs in the piezoelectric element 21 and a piezoelectric effect due to vertical stress is further obtained, it contributes to an improvement in sensitivity and an S / N ratio when detecting a biological signal.

また、本実施の形態では、蝶番軸30aを跨いで圧電素子21が配置され、かつ蝶番軸30aと圧電素子21とがわずかでも離間していれば、部材の大きさ、材料、数量に関わらず、生体信号を検出する際の感度を向上させることができる。   In the present embodiment, as long as the piezoelectric element 21 is disposed across the hinge shaft 30a and the hinge shaft 30a and the piezoelectric element 21 are slightly separated from each other, regardless of the size, material, and quantity of the member. The sensitivity at the time of detecting a biological signal can be improved.

また、圧電素子21は、チタン酸ジルコン酸鉛などを用いた人工セラミックスでもよく、ポリフッ化ビニリデンなどを用いたポリマーでもよい。圧電効果があり、効率よく体動の振動を検知できるものであれば適宜のものを使用することができる。また、圧電素子21の形態についてもケーブル状でもよく、あるいはフィルム状でもよい。   The piezoelectric element 21 may be an artificial ceramic using lead zirconate titanate or the like, or may be a polymer using polyvinylidene fluoride or the like. Any suitable piezoelectric device can be used as long as it has a piezoelectric effect and can efficiently detect body motion vibration. The piezoelectric element 21 may be in the form of a cable or a film.

また、圧電素子21の配置は、図2及び図3の例に限定されるものではない。例えば、板部材の周囲近傍に配置してもよく、複数本配置してもよい。また、圧電素子21は、直線状に配置する他、曲線状に配置してもよい。また、圧電素子21は、板部材201、202が人体と対向する面と反対側の面に設けているが、板部材201、202の振動を検知するように一体的に形成されていればよい。すなわち、板部材201、202の人体と対向する面に配置してもよく、板部材201、202内に埋め込むようにして配置してもよい。また、図2及び図3の例では、蝶番30を1つ備える構成であるが、蝶番30を複数具備する構成でもよい。また、圧電素子21、板部材201、202の大きさ又は材質は適宜設定することができる。   Further, the arrangement of the piezoelectric elements 21 is not limited to the examples of FIGS. For example, it may be arranged in the vicinity of the periphery of the plate member, or a plurality of them may be arranged. Further, the piezoelectric element 21 may be arranged in a curved shape in addition to the linear shape. In addition, the piezoelectric element 21 is provided on the surface opposite to the surface where the plate members 201 and 202 face the human body, but may be formed integrally so as to detect the vibration of the plate members 201 and 202. . That is, the plate members 201 and 202 may be arranged on the surface facing the human body, or may be arranged so as to be embedded in the plate members 201 and 202. 2 and 3, the configuration includes one hinge 30, but a configuration including a plurality of hinges 30 may also be used. Moreover, the magnitude | size or material of the piezoelectric element 21 and the board members 201 and 202 can be set suitably.

図7は第1実施形態の生体信号検出装置50の第2実施例を示す平面図であり、図8は図7のIIX−IIX線から見た縦断面を示す断面図である。第2実施例では、第1実施例と比べて、板部材20が一つの素材で構成されており、屈曲中心(屈曲中心線)の部分では板部材20の厚みが薄くなっている。   FIG. 7 is a plan view showing a second example of the biological signal detection apparatus 50 according to the first embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing a longitudinal section taken along line IIX-IIX in FIG. In the second embodiment, as compared with the first embodiment, the plate member 20 is made of one material, and the thickness of the plate member 20 is thin at the bent center (bent center line).

すなわち、図7及び図8に示すように、板部材20は、板厚を薄くした薄板部25を設けてあり、薄板部25の中心25aを屈曲中心として屈曲可能にしてある。薄板部25の厚みは、圧電素子20の厚み(符号Sで示す)よりも薄くなっている。このように、1枚の板部材に設けた薄板部25を屈曲中心とすることができるので、板部材を屈曲させるための追加の部材が不要となり、製造コストを低減することができる。   That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the plate member 20 is provided with a thin plate portion 25 having a thin plate thickness, and can be bent with a center 25 a of the thin plate portion 25 as a bending center. The thickness of the thin plate portion 25 is thinner than the thickness of the piezoelectric element 20 (indicated by reference sign S). As described above, since the thin plate portion 25 provided on one plate member can be the center of bending, an additional member for bending the plate member is not necessary, and the manufacturing cost can be reduced.

第2実施例のように、一枚の板部材20を屈曲させる構成とした場合でも、屈曲中心線と圧電素子21とがわずかでも離間していれば、圧電素子21の電極間で発生する電荷の相殺を低減することができる。   Even when the single plate member 20 is bent as in the second embodiment, if the bending center line and the piezoelectric element 21 are slightly separated, the charge generated between the electrodes of the piezoelectric element 21 is reduced. Can be reduced.

なお、図7の例では、圧電素子21は、板部材20略中央に配置されているが、圧電素子21の配置は、図7の例に限定されるものではなく、例えば、板部材20の周囲近傍に配置してもよく、あるいは複数の圧電素子21を配置することもできる。また、圧電素子21は、直線状に配置されているが、板部材20の形状等に合わせて曲線状に配置してもよい。また、圧電素子21、板部材20の大きさ又は材質は適宜設定することができる。   In the example of FIG. 7, the piezoelectric element 21 is disposed at the approximate center of the plate member 20. However, the arrangement of the piezoelectric element 21 is not limited to the example of FIG. 7. It may be arranged near the periphery, or a plurality of piezoelectric elements 21 may be arranged. Further, although the piezoelectric elements 21 are arranged in a straight line, they may be arranged in a curved line according to the shape of the plate member 20 and the like. Moreover, the magnitude | size or material of the piezoelectric element 21 and the plate member 20 can be set suitably.

図9は第1実施形態の生体信号検出装置50の第3実施例を示す平面図であり、図10は図9のX−X線から見た縦断面を示す断面図である。図10に示すように、第3実施例では、第1実施例と比べて、板部材201、202を間に挟んで圧電素子21と蝶番30とが配置されている。   FIG. 9 is a plan view showing a third example of the biological signal detection apparatus 50 according to the first embodiment, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a vertical cross section viewed from line XX of FIG. As shown in FIG. 10, in the third embodiment, compared to the first embodiment, the piezoelectric element 21 and the hinge 30 are arranged with the plate members 201 and 202 interposed therebetween.

すなわち、板部材201、202の一面側に圧電素子21を配置し、板部材201、202の当該一面の反対側の面に屈曲中心(蝶番軸30a)を設けている。これにより、圧電素子21と屈曲中心との離隔距離をさらに大きく(長く)することができるので、板部材201、202が屈曲した場合に、圧電素子21の大部分に伸長する方向の力が加わることになり、相殺される電荷量をさらに少なくすることができるので、生体信号をさらに高感度で検出することができ、感度向上、S/N比向上に寄与する。   That is, the piezoelectric element 21 is disposed on one surface side of the plate members 201 and 202, and a bending center (hinge shaft 30a) is provided on the surface of the plate members 201 and 202 opposite to the one surface. As a result, the separation distance between the piezoelectric element 21 and the bending center can be further increased (longened). Therefore, when the plate members 201 and 202 are bent, a force in the extending direction is applied to most of the piezoelectric element 21. In other words, the amount of charge that is canceled out can be further reduced, so that a biological signal can be detected with higher sensitivity, contributing to improved sensitivity and improved S / N ratio.

なお、図9の例では、圧電素子21は、板部材201、202の略中央、すなわち蝶番30の近くに配置されているが、圧電素子21の配置は、図9の例に限定されるものではなく、例えば、板部材201、202の周囲近傍に配置してもよく、あるいは複数の圧電素子21を配置することもできる。また、圧電素子21は、直線状に配置されているが、板部材201、202の形状等に合わせて曲線状に配置してもよい。また、圧電素子21、板部材201、202の大きさ又は材質は適宜設定することができる。   In the example of FIG. 9, the piezoelectric element 21 is arranged in the approximate center of the plate members 201 and 202, that is, near the hinge 30, but the arrangement of the piezoelectric element 21 is limited to the example of FIG. 9. Instead, for example, it may be arranged near the periphery of the plate members 201 and 202, or a plurality of piezoelectric elements 21 may be arranged. Further, although the piezoelectric elements 21 are arranged in a straight line, they may be arranged in a curved line according to the shape of the plate members 201 and 202. Moreover, the magnitude | size or material of the piezoelectric element 21 and the board members 201 and 202 can be set suitably.

図11は第1実施形態の生体信号検出装置50の第4実施例を示す平面図である。第4実施例では、圧電素子21の一例として圧電ケーブル21aを採用した例を示す。図11に示すように、第4実施例では、3枚の板部材201、202、203、2つの蝶番30を具備しており、板部材201及び板部材202は、一方の蝶番軸30aを中心にして屈曲するようにしてあり、板部材202及び板部材203は、他方の蝶番軸30aを中心にして屈曲するようにしてある。そして、圧電ケーブル21aを、3つ並べた板部材201、202、203の縁辺に沿って周設してある。   FIG. 11 is a plan view showing a fourth example of the biological signal detection apparatus 50 according to the first embodiment. In the fourth embodiment, an example in which a piezoelectric cable 21 a is employed as an example of the piezoelectric element 21 is shown. As shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, three plate members 201, 202, 203 and two hinges 30 are provided, and the plate member 201 and the plate member 202 are centered on one hinge shaft 30a. The plate member 202 and the plate member 203 are bent around the other hinge shaft 30a. And the piezoelectric cable 21a is provided along the edge of the plate member 201, 202, 203 which arranged three.

圧電ケーブル21aは、同じ設置面積で比較すると、他の圧電素子を利用した形態に比べ安価に製造することが可能である。第4実施例の構成を採用することにより、生体信号検出装置50の製造コストを低減することができる。   When compared with the same installation area, the piezoelectric cable 21a can be manufactured at a lower cost than a form using other piezoelectric elements. By employing the configuration of the fourth embodiment, the manufacturing cost of the biological signal detection device 50 can be reduced.

また、生体信号検出装置50を安価に製造することができると、生体信号検出装置50を広範囲に設けることができ、体動による振動を広範囲にわたり検出することができる。これによって、ユーザが寝具上を就寝時に移動することがあっても、生体信号をより確実に検出することができる。   Further, if the biological signal detection device 50 can be manufactured at a low cost, the biological signal detection device 50 can be provided in a wide range, and vibration due to body movement can be detected in a wide range. Thereby, even if the user moves on the bedding at bedtime, the biological signal can be detected more reliably.

なお、図11の例では、圧電ケーブル21aは、板部材201、202、203の縁辺に周設されているが、圧電ケーブル21aの配置は、図11の例に限定されるものではなく、例えば、板部材201、202、203の中央部に配置してもよく、あるいは複数の圧電ケーブル21aを配置することもできる。また、圧電ケーブル21aは、略U字状に配置されているが、板部材201、202、203の形状等に合わせて他の形状で配置してもよい。また、蝶番30は、対向する板部材の間に1つ設ける構成であるが、板部材の形状又は大きさに応じて複数設けることもできる。また、圧電ケーブル21a、板部材201、202、203の大きさ又は材質は適宜設定することができる。   In the example of FIG. 11, the piezoelectric cable 21a is provided around the edges of the plate members 201, 202, and 203. However, the arrangement of the piezoelectric cable 21a is not limited to the example of FIG. The plate members 201, 202, and 203 may be disposed at the center, or a plurality of piezoelectric cables 21a may be disposed. Moreover, although the piezoelectric cable 21a is arrange | positioned at substantially U shape, you may arrange | position with another shape according to the shape etc. of the plate members 201, 202, and 203. FIG. Further, although one hinge 30 is provided between the opposing plate members, a plurality of hinges 30 may be provided depending on the shape or size of the plate member. The size or material of the piezoelectric cable 21a and the plate members 201, 202, and 203 can be set as appropriate.

図12は第1実施形態の生体信号検出装置50の第5実施例を示す平面図である。第5実施例では、圧電素子21の一例として圧電フィルム21bを採用した例を示す。図12に示すように、第5実施例では、第4実施例と同様に、3枚の板部材201、202、203、2つの蝶番30を具備しており、板部材201及び板部材202は、一方の蝶番軸30aを中心にして屈曲するようにしてあり、板部材202及び板部材203は、他方の蝶番軸30aを中心にして屈曲するようにしてある。そして、帯状の圧電フィルム21bの長手方向が、蝶番軸30aの軸方向と直交する方向になるように、圧電フィルム21bを蝶番30の近傍に設けてある。   FIG. 12 is a plan view showing a fifth example of the biological signal detection apparatus 50 according to the first embodiment. In the fifth embodiment, an example in which a piezoelectric film 21 b is employed as an example of the piezoelectric element 21 is shown. As shown in FIG. 12, in the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, three plate members 201, 202, 203 and two hinges 30 are provided, and the plate member 201 and the plate member 202 are The plate member 202 and the plate member 203 are bent around the other hinge shaft 30a. And the piezoelectric film 21b is provided in the vicinity of the hinge 30 so that the longitudinal direction of the strip-shaped piezoelectric film 21b becomes a direction orthogonal to the axial direction of the hinge shaft 30a.

圧電フィルム21bは、一般的にセンサの構成としてバイモルフなどの積層構造を採るため、同じ設置面積で比較すると他の圧電素子を利用した形態に比べ圧力に対する感度が高いが、その分製造コストが高いという特徴がある。また、圧電フィルム21bは、ある一定の方向に感度の指向性を持たせることができるため、板部材201、202、203を屈曲中心線で屈曲させた際に圧電フィルム21bが引っ張られる方向に感度を設定することにより効率よく電気信号を取り出すことができる。   Since the piezoelectric film 21b generally has a laminated structure such as a bimorph as a sensor structure, when compared with the same installation area, the sensitivity to pressure is higher than that using other piezoelectric elements, but the manufacturing cost is higher accordingly. There is a feature. Further, since the piezoelectric film 21b can have sensitivity directivity in a certain direction, the sensitivity in the direction in which the piezoelectric film 21b is pulled when the plate members 201, 202, and 203 are bent at the bending center line. By setting, an electric signal can be efficiently extracted.

第5実施例によれば、感度の高い圧電フィルム21bを局所的に配置することができ、生体信号検出装置100の製造コストを低減することができる。また、圧電フィルム21bは、厚みを薄くすることができるため、生体信号検出装置100の厚さを薄くすることができ、折りたたんだ際にかさばらないといった運用面での利便性も向上することができる。   According to the fifth embodiment, the highly sensitive piezoelectric film 21b can be locally disposed, and the manufacturing cost of the biological signal detection device 100 can be reduced. In addition, since the piezoelectric film 21b can be reduced in thickness, the biological signal detection device 100 can be reduced in thickness, and the operational convenience that it is not bulky when folded can be improved. .

なお、図12の例では、圧電フィルム21bは、蝶番30の近傍に配置されているが、蝶番軸30aを跨ぐように配置するのであれば、図12の例に限定されるものではない。また、蝶番30は、対向する板部材の間に1つ設ける構成であるが、板部材の形状又は大きさに応じて複数設けることもできる。また、圧電フィルム21b、板部材201、202、203の大きさ又は材質は適宜設定することができる。   In the example of FIG. 12, the piezoelectric film 21b is disposed in the vicinity of the hinge 30; however, the piezoelectric film 21b is not limited to the example of FIG. 12 as long as the piezoelectric film 21b is disposed across the hinge shaft 30a. Further, although one hinge 30 is provided between the opposing plate members, a plurality of hinges 30 may be provided depending on the shape or size of the plate member. The size or material of the piezoelectric film 21b and the plate members 201, 202, and 203 can be set as appropriate.

図13及び図14は第1実施形態の生体信号検出装置50の第6実施例を示す説明図である。第6実施例は、圧電素子21、圧電ケーブル21aを板部材に固定する方法を示す。図13に示すように、板部材20、201、202、203の表面上であって、圧電素子21又は圧電ケーブル21aを配置する箇所に沿って、適長離隔させて複数の筒状のポケット41を取り付けておく。複数のポケット41の内側に圧電素子21(又は圧電ケーブル21a)を嵌め込むことにより、圧電素子21を所要の位置に配置することができ、圧電素子21を取り付ける際の作業性がよくなり、製造コストも低減することができる。   FIG.13 and FIG.14 is explanatory drawing which shows the 6th Example of the biosignal detection apparatus 50 of 1st Embodiment. The sixth embodiment shows a method of fixing the piezoelectric element 21 and the piezoelectric cable 21a to a plate member. As shown in FIG. 13, a plurality of cylindrical pockets 41 are separated from each other by an appropriate length on the surface of the plate member 20, 201, 202, 203 along the location where the piezoelectric element 21 or the piezoelectric cable 21 a is disposed. Install. By fitting the piezoelectric element 21 (or the piezoelectric cable 21a) inside the plurality of pockets 41, the piezoelectric element 21 can be arranged at a required position, and the workability when attaching the piezoelectric element 21 is improved. Cost can also be reduced.

また、図14に示すように、板部材20、201、202、203の表面上であって、圧電素子21又は圧電フィルム21bを配置する箇所にツメ42を取り付けておく。ツメ42に圧電素子21(又は圧電フィルム21b)を嵌め込むことにより、圧電素子21を所要の位置に配置することができ、圧電素子21を取り付ける際の作業性がよくなり、製造コストも低減することができる。   Further, as shown in FIG. 14, a claw 42 is attached on the surface of the plate member 20, 201, 202, 203 on the place where the piezoelectric element 21 or the piezoelectric film 21b is arranged. By fitting the piezoelectric element 21 (or the piezoelectric film 21b) into the claw 42, the piezoelectric element 21 can be arranged at a required position, workability when attaching the piezoelectric element 21 is improved, and manufacturing cost is also reduced. be able to.

図15は第1実施形態の目覚まし装置100の設置状態を側面から見た一例を示す模式図であり、図16は第1実施形態の目覚まし装置100の設置状態を上面から見た一例を示す模式図である。図15及び図16は、ユーザ(人)が就寝する寝具の一例を示す。図15において、符号1はマットレスである。マットレス1の上側には敷布団2が敷かれている。符号3は枕である。ユーザは、頭部が枕3の上に配置されるよう仰臥し、就寝している。なお、図15及び図16において、掛け布団やシーツ等については煩雑を避けるため図示していない。また、図16では、簡便のためユーザを図示していない。   FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of an installation state of the alarm device 100 according to the first embodiment as viewed from the side, and FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of the alarm device 100 according to the first embodiment as viewed from above. FIG. FIG.15 and FIG.16 shows an example of the bedding which a user (person) sleeps. In FIG. 15, reference numeral 1 denotes a mattress. A mattress 2 is laid on the upper side of the mattress 1. Reference numeral 3 denotes a pillow. The user is lying on his / her back with his head placed on the pillow 3. In FIGS. 15 and 16, comforters, sheets, and the like are not shown in order to avoid complications. In FIG. 16, the user is not shown for convenience.

図15に示すように、本実施の形態の目覚まし装置100は、枕3と敷布団2との間に配置して使用される。枕3と敷布団2との間に配置する理由は、目覚まし装置100をユーザの頭部に一層近い位置に配置されることが望ましいが、目覚まし装置100が直接頭部に接すると、寝心地を害するなどのユーザへの負担となるためである。なお、目覚まし装置100の配置は、図15及び図16の例に限定されるものではなく、頭部の下方に配置されるのであれば、適宜変更することができる。例えば、目覚まし装置100を枕3内に挿入してもよく、敷布団2とマットレス1の間に配置してもよく、あるいはマットレス1内に配置してもよい。また、寝具の構成は図15及び図16の例に限定されるものではなく、敷布団2又はマットレス1は必須の構成ではない。   As shown in FIG. 15, alarm device 100 of the present embodiment is used by being arranged between pillow 3 and mattress 2. The reason why the alarm device 100 is disposed between the pillow 3 and the mattress 2 is preferably located closer to the user's head. However, if the alarm device 100 is in direct contact with the head, the sleeping comfort may be impaired. This is to burden the user. Note that the arrangement of the alarm device 100 is not limited to the examples of FIGS. 15 and 16, and can be appropriately changed as long as it is arranged below the head. For example, the alarm device 100 may be inserted into the pillow 3, may be disposed between the mattress 2 and the mattress 1, or may be disposed within the mattress 1. Moreover, the structure of bedding is not limited to the example of FIG.15 and FIG.16, and the mattress 2 or the mattress 1 is not an essential structure.

図15に示すように、本実施の形態の目覚まし装置100は、その厚みが比較的薄く、また図16に示すように、その形状は枕3の形状よりも小さい。また、図16に示すように、目覚まし装置100は、生体信号検出装置50及び本体部60などで構成される。   As shown in FIG. 15, the alarm device 100 of the present embodiment has a relatively thin thickness, and the shape thereof is smaller than the shape of the pillow 3 as shown in FIG. 16. As shown in FIG. 16, the alarm device 100 includes a biological signal detection device 50, a main body 60, and the like.

なお、枕3の代わりにタオル等の布帛を使用してもよい。特に乳児の場合には首への負担をなくすために枕3でなく布帛を使用することが多いが、このような場合にも本実施の形態の目覚まし装置100を適用することが可能となる。   A cloth such as a towel may be used instead of the pillow 3. In particular, in the case of an infant, in order to eliminate the burden on the neck, a cloth is often used instead of the pillow 3. Even in such a case, the alarm device 100 of the present embodiment can be applied.

図17は第1実施形態の目覚まし装置100の構造の要部の一例を示す説明図である。目覚まし装置100は、本体部60、生体信号検出装置50などを備える。   FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of a main part of the structure of the alarm device 100 according to the first embodiment. The alarm device 100 includes a main body 60, a biological signal detection device 50, and the like.

本体ケース61内には、回路基板62、モータ63、モータ63の回転による振動を本体ケース61へ伝えるための振動部材64が配置されている。なお、モータ63の回転による振動を直接本体ケース61へ伝えることができる場合には、振動部材64は必須の構成ではない。   In the main body case 61, a circuit board 62, a motor 63, and a vibration member 64 for transmitting vibration due to rotation of the motor 63 to the main body case 61 are arranged. Note that the vibration member 64 is not an essential component in the case where the vibration caused by the rotation of the motor 63 can be directly transmitted to the main body case 61.

生体信号検出装置50の板部材20の中央部には、圧電素子21を配置してあり、本体ケース61内の回路基板62とリード線22で電気的に接続されている。圧電素子21は板部材20と一体的にテープ等で貼り付けられている。また、回路基板62に電力を供給するための電源コード65が本体ケース61の外側へ延伸してある。   The piezoelectric element 21 is disposed at the center of the plate member 20 of the biological signal detection device 50 and is electrically connected to the circuit board 62 in the main body case 61 by the lead wire 22. The piezoelectric element 21 is attached to the plate member 20 integrally with a tape or the like. A power cord 65 for supplying power to the circuit board 62 extends to the outside of the main body case 61.

回路基板62とモータ63とは電気的に接続されており、モータ63は、その振動が本体ケース61に伝わるように、本体ケース61と力学的に一体的に形成されている。モータ63は、例えば、携帯電話やスマートフォンのバイブレーション機能に採用されている振動源等を用いることができる。なお、図17において、回路基板62、モータ63等は、本体ケース61内に収納されているが、図17では便宜上、本体ケースが開かれた状態を示している。   The circuit board 62 and the motor 63 are electrically connected, and the motor 63 is formed integrally with the main body case 61 so that the vibration is transmitted to the main body case 61. As the motor 63, for example, a vibration source or the like employed for a vibration function of a mobile phone or a smartphone can be used. In FIG. 17, the circuit board 62, the motor 63, and the like are housed in the main body case 61, but FIG. 17 shows a state where the main body case is opened for convenience.

図18は第1実施形態の目覚まし装置100の構成の一例を示すブロック図である。図18は第1実施形態の目覚まし装置100の構成を機能面から表したものである。図18に示すように、目覚まし装置100は、装置全体を制御する制御部10、生体信号検出部11、信号処理部12、覚醒部13などを備える。   FIG. 18 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the alarm device 100 according to the first embodiment. FIG. 18 illustrates the configuration of the alarm device 100 according to the first embodiment from the functional aspect. As illustrated in FIG. 18, the alarm device 100 includes a control unit 10 that controls the entire apparatus, a biological signal detection unit 11, a signal processing unit 12, a wake-up unit 13, and the like.

生体信号検出部11は、人体の頭部を介して体動を含む生体信号を検出する。体動は、人が就寝中であるか否かに関わらず、人体の部位(頭、首、腕、肩、腰、手など)の動きを含む。生体信号は、例えば、体動の他に、心拍、呼吸などの信号も含む。生体信号の検出には、圧電素子21などの生体信号検出センサを用いることができる。なお、圧電素子21の代わりに、静電容量センサ、加速度センサ、電磁波による変位検知センサ、ジャイロセンサ、マイクロフォンなどの生体信号検出センサを用いてもよい。   The biological signal detection unit 11 detects a biological signal including body movement through the human head. Body movement includes movement of a part of the human body (head, neck, arm, shoulder, waist, hand, etc.) regardless of whether or not the person is sleeping. The biological signal includes, for example, signals such as heartbeat and respiration in addition to body movement. For detection of the biological signal, a biological signal detection sensor such as the piezoelectric element 21 can be used. Instead of the piezoelectric element 21, a biological signal detection sensor such as a capacitance sensor, an acceleration sensor, a displacement detection sensor using electromagnetic waves, a gyro sensor, or a microphone may be used.

生体信号検出部11は、図17の例では、圧電素子21及び板部材20で構成された生体信号検出装置50に相当する。すなわち、生体信号検出部11は、可撓性を有する板部材20と、板部材20に設けられた生体信号検出センサとしての圧電素子21を備える。   In the example of FIG. 17, the biological signal detection unit 11 corresponds to the biological signal detection device 50 including the piezoelectric element 21 and the plate member 20. That is, the biological signal detection unit 11 includes a plate member 20 having flexibility and a piezoelectric element 21 as a biological signal detection sensor provided on the plate member 20.

信号処理部12は、図17の例における回路基板62に相当する。信号処理部12は、例えば、回路基板62に配置されたマイコン、AD変換器、増幅回路などで構成することができる。また、フィルタを備えることもできる。   The signal processing unit 12 corresponds to the circuit board 62 in the example of FIG. The signal processing unit 12 can be configured by, for example, a microcomputer, an AD converter, an amplifier circuit, and the like disposed on the circuit board 62. A filter can also be provided.

信号処理部12は、生体信号検出部11で検出した生体信号から体動信号の有無を判定する。体動信号は、例えば、生体信号の大きさ(例えば、信号の振幅)が所定の閾値より大きい場合には、体動信号がありと判定し、生体信号の大きさが所定の閾値より小さい場合には、体動信号がないと判定することができる。   The signal processing unit 12 determines the presence or absence of a body motion signal from the biological signal detected by the biological signal detection unit 11. For example, when the magnitude of the biological signal (for example, the amplitude of the signal) is larger than a predetermined threshold, it is determined that there is a body movement signal, and the magnitude of the biological signal is smaller than the predetermined threshold. It can be determined that there is no body motion signal.

また、体動の発生頻度から睡眠深度を算出することができる。例えば、体動の発生頻度が少ないほど睡眠深度が深くなる。   In addition, the sleep depth can be calculated from the frequency of occurrence of body movement. For example, the less the frequency of body movement, the deeper the sleep depth.

また、信号処理部12は、生体信号検出部11で検出した生体信号から少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出する。例えば、心拍信号は、生体信号から0.7〜5Hzの信号を取り出すことにより抽出することができる。また、呼吸信号は、生体信号から0.2〜0.7Hzの信号を取り出すことにより抽出することができる。   Further, the signal processing unit 12 extracts at least a heartbeat signal or a respiratory signal from the biological signal detected by the biological signal detection unit 11. For example, the heartbeat signal can be extracted by extracting a signal of 0.7 to 5 Hz from the biological signal. The respiratory signal can be extracted by extracting a 0.2 to 0.7 Hz signal from the biological signal.

また、生体信号検出部11で検出した生体信号から70〜500Hzの信号を取り出すことによりいびき音を取り出して、睡眠指標としてユーザに通知(例えば、表示)するようにしてもよい。また、心拍の間隔のフーリエスペクトルを求め、0.3Hz近傍のパワーを取得することにより、副交感神経活動量を求め、ユーザに通知することもできる。当該パワーが高い程、副交感神経の活動が活発であることが判る。   Moreover, you may make it take out a snoring sound by taking out the signal of 70-500 Hz from the biological signal detected by the biological signal detection part 11, and notify (for example, display) to a user as a sleep parameter | index. Further, by obtaining the Fourier spectrum of the heartbeat interval and acquiring the power in the vicinity of 0.3 Hz, the amount of parasympathetic nerve activity can be obtained and notified to the user. It can be seen that the higher the power, the more active the parasympathetic nerve activity.

覚醒部13は、生体信号検出部11で検出した生体信号に基づいて作動する。覚醒部13は、例えば、モータ63を用いることができるが、モータ63の他にアクチュエータ、スピーカ、ベル、ブザーなどを用いることができる。特に、第1実施形態の目覚まし装置100では、頭部の下方に設置されるものであることから、モータ63により目覚まし装置100自体(本体ケース61及び/又は板部材20)を振動させる手段が最も有効である。   The awakening unit 13 operates based on the biological signal detected by the biological signal detection unit 11. For example, the awakening unit 13 can use the motor 63, but in addition to the motor 63, an actuator, a speaker, a bell, a buzzer, or the like can be used. In particular, in the alarm device 100 of the first embodiment, since it is installed below the head, the means for vibrating the alarm device 100 itself (the body case 61 and / or the plate member 20) by the motor 63 is the most. It is valid.

すなわち、覚醒部13は、振動源と、振動源の振動を伝える可撓性を有する板部材とを備える。振動源としては、例えば、モータ63を用いることができる。モータ63により生じた振動を板部材20全体に拡散する(伝える)ことができる。例えば、当該板部材20を頭部に対向配置させることにより、板部材20全体の振動が頭部に伝わり人を目覚めさせることができる。   That is, the awakening unit 13 includes a vibration source and a flexible plate member that transmits the vibration of the vibration source. For example, a motor 63 can be used as the vibration source. The vibration generated by the motor 63 can be diffused (transmitted) throughout the plate member 20. For example, by arranging the plate member 20 so as to face the head, the vibration of the entire plate member 20 is transmitted to the head and the person can be awakened.

また、覚醒部13は、振動によりユーザを覚醒させるものであるが、その振動周波数は、目覚まし装置100全体の複数の固有振動数のうちの一の固有振動数と同等にしてある。同等とは、例えば、覚醒部13の振動周波数が、一の固有振動数の±10%程度の範囲内とすることができる。これにより、比較的小さな振幅を発生させる覚醒部13(振動源)であっても、覚醒部13の振動が装置全体で共振により強調されるので、大きな振幅を発生させる振動源が不要となり、省電力の低減、装置の小型化を図ることができる。   The awakening unit 13 awakens the user by vibration, and the vibration frequency thereof is set to be equal to one of a plurality of natural frequencies of the alarm device 100 as a whole. “Equivalent” means, for example, that the vibration frequency of the awakening portion 13 is within a range of about ± 10% of one natural frequency. As a result, even if the awakening unit 13 (vibration source) generates a relatively small amplitude, the vibration of the awakening unit 13 is emphasized by resonance in the entire apparatus, so that a vibration source that generates a large amplitude is not necessary and saved. Electric power can be reduced and the apparatus can be downsized.

制御部10は、心拍又は呼吸などの信号を抽出することができる場合に、体動信号が無いと判定することができるときは、人が目覚めていないと判定することができるので、覚醒部13を作動させる。人体の頭部を介して生体信号を検出するので、装置のサイズを頭部の大きさ程度に小型化することができ、装置のサイズをコンパクトにすることができる。   When the control unit 10 can extract a signal such as heartbeat or respiration and can determine that there is no body motion signal, the control unit 10 can determine that the person is not awake. Is activated. Since the biological signal is detected through the head of the human body, the size of the device can be reduced to the size of the head, and the size of the device can be made compact.

次に、第1実施形態の目覚まし装置100の動作について説明する。目覚まし装置100は、ユーザが睡眠中に絶えず生体信号検出部11で生体信号を検出する。検出した生体信号(体動)により睡眠深度を検出し続ける。そして、予め設定した起床時間範囲内で睡眠深度がレム睡眠段階に到達すると、覚醒部13を動作させ、ユーザに目覚めを促す。   Next, the operation of the alarm device 100 according to the first embodiment will be described. The alarm device 100 continuously detects a biological signal by the biological signal detection unit 11 while the user sleeps. The depth of sleep is continuously detected based on the detected biological signal (body motion). When the sleep depth reaches the REM sleep stage within the preset wake-up time range, the awakening unit 13 is operated to urge the user to wake up.

人の睡眠周期は約90分であり、その内訳は深い睡眠であるノンレム睡眠段階が約70分、浅い睡眠であるレム睡眠段階が約20分である。レム睡眠段階に起床を促すことにより、人は快適に目覚めることが可能となる。起床時間範囲内にレム睡眠段階が訪れる可能性を考慮し、起床時間範囲は70分以上設けられることが望ましいが、70分未満であっても、その起床時間範囲内で最も睡眠深度が浅い状態で覚醒させれば比較的快適な目覚めをユーザに提供することが可能となる。   The sleep cycle of a person is about 90 minutes, and the breakdown is about 70 minutes for the non-REM sleep stage, which is deep sleep, and about 20 minutes for the REM sleep stage, which is shallow sleep. By prompting the user to wake up during the REM sleep stage, the person can wake up comfortably. Considering the possibility that the REM sleep stage will come within the wake-up time range, it is desirable that the wake-up time range is set to 70 minutes or more, but even if it is less than 70 minutes, the sleep depth is the shallowest within the wake-up time range By awakening, it is possible to provide the user with a relatively comfortable awakening.

次に、睡眠深度の算出方法について説明する。予め被験者に対し、本実施の形態の目覚まし装置100をセットすると同時に、脳波計を装着した状態で睡眠を摂らせる。そして、本実施の形態の目覚まし装置100による体動データと脳波データとを同時に検出する。次に測定したデータより、体動発生頻度と脳波データにより算出した睡眠深度の相関式を求める。具体的には、体動データにおいて、無信号時のレベルから所定の閾値を超えた信号が発生した頻度を検出し、この頻度と睡眠深度の相関が強くなるように、ニューラルネットワークによる機械学習ツールを用いて、当該閾値を求める。   Next, a method for calculating the sleep depth will be described. The subject is set in advance with alarm device 100 of the present embodiment, and at the same time, the subject is allowed to sleep while wearing an electroencephalograph. Then, body motion data and brain wave data by the alarm device 100 of the present embodiment are detected simultaneously. Next, from the measured data, a correlation formula between the frequency of body movement and the sleep depth calculated from the electroencephalogram data is obtained. Specifically, in body motion data, a machine learning tool based on a neural network is used to detect the frequency of occurrence of a signal that exceeds a predetermined threshold from the level when there is no signal, and to increase the correlation between this frequency and sleep depth. Is used to find the threshold value.

本実施の形態の目覚まし装置100では、頭部の下方、例えば、枕3や布帛の下に設置して使用する。従来は寝具の下に振動センサを配置していたのに対し、本実施の形態の目覚まし装置100の形状は、枕3の大きさ程度となるので、装置のサイズをコンパクトにすることができる。   In alarm device 100 of the present embodiment, it is used by being installed below the head, for example, under pillow 3 or a fabric. Conventionally, the vibration sensor is arranged under the bedding, but the shape of the alarm device 100 of the present embodiment is about the size of the pillow 3, so that the size of the device can be made compact.

また、ユーザが寝返り等をすることにより、頭部が枕3からずれると、生体信号を検出することができないということをユーザが十分に認知することができるので、枕3や布帛の上で寝ていれば確実に検出できるという安心感をユーザに与えることができる。   Further, when the user turns over, etc., the user can fully recognize that the biological signal cannot be detected if the head is displaced from the pillow 3, so the user can sleep on the pillow 3 or the fabric. If this is the case, it is possible to give the user a sense of security that it can be reliably detected.

また、本実施の形態の目覚まし装置100は、枕3の形状・デザインを問わないため、ユーザにとって好みの枕3や布帛を用いて使用することができ、ユーザに対する目覚まし装置100の設置による負担を無くすことが可能となる。   Moreover, since the alarm device 100 of this Embodiment does not ask | require the shape and design of the pillow 3, it can be used using the pillow 3 and cloth which a user likes, and the burden by installation of the alarm device 100 with respect to a user is carried out. It can be eliminated.

また、生体信号検出部11で検出した生体信号に基づいて、頭部を流れる血流から生じる脈拍を検知することが可能となり、ユーザの在床・離床の判定精度向上に寄与させることができる。   Further, based on the biological signal detected by the biological signal detection unit 11, it is possible to detect a pulse generated from the blood flow flowing through the head, and it is possible to contribute to improvement of the determination accuracy of the user's presence / absence of bed.

また、従来のように寝具全体に対して振動センサを設置した場合には、振動を伝える対象が体全体となるのに対し、本実施の形態では、覚醒部13として必要な振動源を頭部近くに配置するので、振動を伝える対象が頭部だけとなる。このため、従来に比べて、振動対象の重量が軽いので、少ない電力で覚醒に必要な振動を生成することが可能となる。さらに、頭部へ振動を伝える方が、振動以外に振動源の音も覚醒作用に寄与する上、体全体へ振動を伝える場合に比べ覚醒効果が高いため、少ない振動で覚醒させることが可能となる。   In addition, when the vibration sensor is installed for the entire bedding as in the prior art, the object to transmit vibration is the entire body, whereas in the present embodiment, the vibration source necessary for the awakening unit 13 is the head. Because it is placed close to it, only the head is the target for transmitting vibration. For this reason, since the weight of the vibration target is lighter than in the past, it is possible to generate the vibration necessary for awakening with less power. In addition to transmitting vibrations to the head, the sound of the vibration source contributes to the awakening action, and the awakening effect is higher than when transmitting vibrations to the entire body. Become.

目覚まし装置100を枕3の下に配置した状態でユーザが就寝すると、睡眠中の体動により板部材20が変形し、この変形を圧電素子21が検知することにより、圧電素子21は、変形の大きさに応じた電気信号を回路基板62へ出力する。信号処理部12は、圧電素子21が出力した電気信号を取得して所定の信号処理を行う。そして、覚醒動作を開始するための条件が満たされた場合、制御部10は、覚醒部13としてのモータ63を作動させる。これにより、本体ケース61自体を振動させることができる。また、本体ケース61と板部材20とは力学的に一体となっているため、板部材20全体も振動する。そして、本体ケース61及び板部材20の振動がユーザの頭部に伝わり、有効な覚醒を促すこととなる。   When the user goes to sleep with the alarm device 100 placed under the pillow 3, the plate member 20 is deformed by body movement during sleep, and the piezoelectric element 21 detects the deformation, whereby the piezoelectric element 21 is deformed. An electric signal corresponding to the size is output to the circuit board 62. The signal processing unit 12 acquires the electrical signal output from the piezoelectric element 21 and performs predetermined signal processing. And when the conditions for starting an awakening operation | movement are satisfy | filled, the control part 10 operates the motor 63 as the awakening part 13. FIG. Thereby, main body case 61 itself can be vibrated. Further, since the main body case 61 and the plate member 20 are mechanically integrated, the entire plate member 20 also vibrates. Then, the vibrations of the main body case 61 and the plate member 20 are transmitted to the user's head, which promotes effective awakening.

本実施の形態の目覚まし装置100は、モータ63の振動によりユーザを覚醒させるものであり、その振動周波数が装置全体の固有振動数の一つに概略一致しているので、比較的小さな振幅を発生させる震動源であっても、その振動が装置全体で共振により強調される。従って、大きな振幅を発生させる震動源が不要であるから、小さなモータ等を使用する事ができ、消費電力の低減、装置の小型化を図ることがきる。なお、概略一致とは、例えば、モータ63の振動周波数が、一の固有振動数の±10%程度の範囲内であれば、概略一致ということができる。   The alarm device 100 according to the present embodiment awakens the user by the vibration of the motor 63, and the vibration frequency substantially matches one of the natural frequencies of the entire device, so that a relatively small amplitude is generated. Even if it is a vibration source, the vibration is emphasized by resonance in the entire device. Therefore, since a vibration source that generates a large amplitude is unnecessary, a small motor or the like can be used, and power consumption can be reduced and the apparatus can be downsized. The approximate match can be said to be approximate match if, for example, the vibration frequency of the motor 63 is within a range of about ± 10% of one natural frequency.

上述のように、本実施の形態では、モータ63の振動数は、目覚まし装置100全体の固有振動数のひとつに略一致するようにしてある。目覚まし装置100全体の固有振動数は、例えば、装置全体の形状についてモーダル解析を行うことにより求めることができる。以下、固有振動数について説明する。   As described above, in the present embodiment, the frequency of the motor 63 is made to substantially match one of the natural frequencies of the alarm device 100 as a whole. The natural frequency of the entire alarm device 100 can be obtained, for example, by performing a modal analysis on the shape of the entire device. Hereinafter, the natural frequency will be described.

図19A及び図19Bは板状モデルを用いたモーダル解析の第1例を示す模式図であり、図20A及び図20Bは板状モデルを用いたモーダル解析の第2例を示す模式図であり、図21A及び図21Bは板状モデルを用いたモーダル解析の第3例を示す模式図であり、図22は板状モデルを用いたモーダル解析の第4例を示す模式図である。   19A and 19B are schematic diagrams illustrating a first example of modal analysis using a plate model, and FIGS. 20A and 20B are schematic diagrams illustrating a second example of modal analysis using a plate model. 21A and 21B are schematic views showing a third example of modal analysis using a plate model, and FIG. 22 is a schematic diagram showing a fourth example of modal analysis using a plate model.

図19から図22は、簡便のため板状モデルを目覚まし装置100の形状と見立てて計算を行ったものである。図19、図20、図22は寸法が400mm×100mm×2mmの板形状について計算したものであり、図21は寸法が600mm×300mm×2mmの板形状について計算したものである。板部材の材質はABS樹脂、密度は1.02e−006kgmm-3、ヤング率は2000Mpa、ポアソン比は0.394、体積弾性率は3144.7MPa、せん断弾性係数は717.36MPaを用いている。また、図19、図20、図21では、板部材の両端を固定としており、図22では、板部材の片端のみを固定して計算を行っている。 19 to FIG. 22 are calculated by assuming that the plate-like model is the shape of the alarm device 100 for the sake of simplicity. 19, FIG. 20 and FIG. 22 are calculated for a plate shape having dimensions of 400 mm × 100 mm × 2 mm, and FIG. 21 is a calculation for a plate shape having dimensions of 600 mm × 300 mm × 2 mm. The material of the plate member is ABS resin, the density is 1.02e-006 kgmm −3 , the Young's modulus is 2000 Mpa, the Poisson's ratio is 0.394, the bulk modulus is 3144.7 MPa, and the shear modulus is 717.36 MPa. In FIG. 19, FIG. 20, and FIG. 21, both ends of the plate member are fixed, and in FIG. 22, only one end of the plate member is fixed.

図19は板部材の長さ方向(長手方向)の振動モードを表し、図19Aは基本モードを示し、図19Bは1次モードを示す。図20は板部材のひねり方向の振動モードであり、図20Aは基本モードを示し、図20Bは1次モードを示す。また、板部材の幅方向の寸法が長くなると、図21のような幅方向の振動モードが生じる。図21Aは基本モードを示し、図21Bは長さ方向及び幅方向の混成振動モードを示す。   FIG. 19 shows vibration modes in the length direction (longitudinal direction) of the plate member, FIG. 19A shows the basic mode, and FIG. 19B shows the primary mode. FIG. 20 shows vibration modes in the twist direction of the plate member, FIG. 20A shows the basic mode, and FIG. 20B shows the primary mode. Further, when the dimension in the width direction of the plate member becomes longer, a vibration mode in the width direction as shown in FIG. 21 is generated. FIG. 21A shows the basic mode, and FIG. 21B shows the hybrid vibration mode in the length direction and the width direction.

各振動モードには固有周波数が存在し、同じ種類の振動モード間で比較した場合、必ず基本モードに近い次数のモードである程、固有周波数は小さくなる。一方、異なる種類の振動モード間で比較した場合、いずれの固有周波数が小さいかは形状によって異なり、一概には言えない。固有周波数が小さい程、回転数の小さなモータで振動を発生させることができ、小型化、省電力化を図ることができるので、最も固有周波数の小さい振動モードを選択してモータ63を振動させるのがよい。   Each vibration mode has a natural frequency, and when compared between vibration modes of the same type, the natural frequency becomes smaller as the mode is always closer to the fundamental mode. On the other hand, when comparing between different types of vibration modes, which natural frequency is lower depends on the shape and cannot be generally stated. The smaller the natural frequency, the more vibration can be generated by the motor with the smaller number of rotations, and the reduction in size and power can be achieved. Therefore, the vibration mode with the smallest natural frequency is selected to vibrate the motor 63. Is good.

固有周波数が小さくなるのは、図22のように片端のみを固定した場合である。例えば、400mm×100mm×2mmの板部材においては、長さ方向、ひねり方向、幅方向の各振動モードにおける固有周波数がそれぞれ20.3Hz、26.3Hz、379.2Hzであるのに対し、図22に例示するような振動モードの固有周波数は3.3Hzの如く1桁又は2桁分小さくなっている。   The natural frequency becomes small when only one end is fixed as shown in FIG. For example, in the plate member of 400 mm × 100 mm × 2 mm, the natural frequencies in the vibration modes in the length direction, the twist direction, and the width direction are 20.3 Hz, 26.3 Hz, and 379.2 Hz, respectively. The natural frequency of the vibration mode illustrated in Fig. 5 is smaller by one or two digits, such as 3.3 Hz.

すなわち、装置の長さ方向の両端が固定されない状態における振動モードで振動させた場合に、最も小さな固有周波数で振動させることができ、装置の小型化、省電力化の観点から有利であるといえる。これを実現させるための一方法としては、装置形状である板形状が、人の部位の荷重がかかる領域に比べて少なくとも2倍程度以上の長さを有していれば、人の部位の荷重により板形状の中央が擬似的に固定となり、板形状の両端が自由端となり、図22に例示するような振動モードを発生させることができ、小さな固有周波数で装置全体に亘り振動させることが可能となる。   That is, when vibrating in the vibration mode in a state where both ends in the length direction of the device are not fixed, it can be vibrated at the smallest natural frequency, which is advantageous from the viewpoint of miniaturization of the device and power saving. . One way to achieve this is to load the human part if the plate shape, which is the device shape, has a length that is at least twice as long as the area where the load on the human part is applied. This makes the center of the plate shape quasi-fixed, and both ends of the plate shape become free ends, can generate vibration modes as illustrated in FIG. 22, and can vibrate the entire device with a small natural frequency. It becomes.

モータ63の振動周波数を求めるには、以下のような方法を用いることができる。例えば、目覚まし装置100を動作させる前に、目覚まし装置100を実使用環境に近い状態に設置する。そして、モータ63の振動周波数を所定の走査周波数区間(例えば、0.5Hz〜100Hz程度がよく、さらに望ましくは1Hz〜10Hzがよい)で走査し、目覚まし装置100の振動量を圧電素子で検出し、圧電素子が出力する電気信号の振幅(信号振幅)が極大値を示す1又は複数の周波数(固有周波数に相当)のうち最小の周波数を記憶する。そして、目覚まし装置100を動作させる場合には、記憶した最小の周波数でモータ63を作動させる。   In order to obtain the vibration frequency of the motor 63, the following method can be used. For example, before operating the alarm device 100, the alarm device 100 is installed in a state close to the actual use environment. Then, the vibration frequency of the motor 63 is scanned in a predetermined scanning frequency section (for example, about 0.5 Hz to 100 Hz is preferable, and more preferably 1 Hz to 10 Hz is preferable), and the vibration amount of the alarm device 100 is detected by a piezoelectric element. The minimum frequency is stored among one or a plurality of frequencies (corresponding to natural frequencies) at which the amplitude (signal amplitude) of the electric signal output from the piezoelectric element has a maximum value. When operating the alarm device 100, the motor 63 is operated at the stored minimum frequency.

図23はモータ63の振動周波数と圧電素子の信号振幅との関係を示す説明図である。図23において、圧電素子の信号振幅が極大値を示す周波数が固有周波数となる。そこで、モータ63を、固有周波数のうち最小の固有周波数で作動させることにより、より正確に固有振動モードを生じさせることができる。これにより、目覚まし装置100が設置される状況により僅かに固有周波数がずれることによる、装置の振動効率低下を防ぐことができる。   FIG. 23 is an explanatory diagram showing the relationship between the vibration frequency of the motor 63 and the signal amplitude of the piezoelectric element. In FIG. 23, the frequency at which the signal amplitude of the piezoelectric element shows the maximum value is the natural frequency. Therefore, the natural vibration mode can be generated more accurately by operating the motor 63 at the minimum natural frequency among the natural frequencies. Thereby, it is possible to prevent a reduction in vibration efficiency of the device due to a slight shift in the natural frequency depending on the situation where the alarm device 100 is installed.

上述のとおり、本実施の形態では、覚醒部13の振動周波数が、目覚まし装置100の固有振動数に概略一致しているので、定格の小さなモータでも起床誘導に必要な振動を得ることができる。また、寝具内(例えば、枕の下)に目覚まし装置100を設置すると、固有振動数が変化する場合があるが、寝具内に設置した状態でモータの振動周波数を所定の走査周波数区間毎に変化させ、生体信号検出装置50を用いて圧電素子の信号振幅を測定し、信号振幅が極大値を示す振動周波数を用いて起床誘導時の振動周波数とする。これにより、小さなモータで起床誘導に必要な振動を得ることができ、目覚まし装置100の小型化、省電力化を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, the vibration frequency of the wake-up unit 13 approximately matches the natural frequency of the wake-up device 100, so that even a motor with a small rating can obtain the vibration necessary for waking up. In addition, when the wake-up device 100 is installed in the bedding (for example, under the pillow), the natural frequency may change. However, the vibration frequency of the motor changes for each predetermined scanning frequency section in the state of being installed in the bedding. Then, the signal amplitude of the piezoelectric element is measured using the biological signal detection device 50, and the vibration frequency at which the signal amplitude shows the maximum value is used as the vibration frequency at the time of waking up. Thereby, the vibration required for waking up can be obtained with a small motor, and the wake-up device 100 can be reduced in size and power can be saved.

本実施の形態では、生体信号を検出するため圧電素子21を用いている。圧電素子21は薄く、比較的安価であり、感度が高く非常に微小な振動も検出することが可能であるため、睡眠中の体動を検知するのに最も適している。   In the present embodiment, the piezoelectric element 21 is used to detect a biological signal. Since the piezoelectric element 21 is thin and relatively inexpensive, and has a high sensitivity and can detect very minute vibrations, it is most suitable for detecting body movements during sleep.

本実施の形態では、板部材20はユーザの体動を検知し圧電素子21にその振動を集めて伝達する役割を有している。これにより、圧電素子21が枕3と直接接触していない場合でも、板部材20の少なくとも一部が枕と接触していれば、頭部からの振動が枕3へ伝わり、さらに板部材20へ伝わり、さらに圧電素子20へ伝達させることができる。   In the present embodiment, the plate member 20 has a role of detecting a user's body movement and collecting and transmitting the vibration to the piezoelectric element 21. Thereby, even when the piezoelectric element 21 is not in direct contact with the pillow 3, if at least a part of the plate member 20 is in contact with the pillow, vibration from the head is transmitted to the pillow 3 and further to the plate member 20. Can be further transmitted to the piezoelectric element 20.

本実施の形態では、さらに、板部材20は、モータ63によって生じた振動を枕3全体に拡散させる役割も有する。これにより頭部がモータ63の近傍に位置していない場合でも、枕3を介してモータ63の振動を頭部に伝えることができる。   In the present embodiment, the plate member 20 further has a role of diffusing vibration generated by the motor 63 throughout the pillow 3. Thereby, even when the head is not positioned in the vicinity of the motor 63, the vibration of the motor 63 can be transmitted to the head via the pillow 3.

また、本実施の形態では、板部材20は、人の体動に起因する振動を集めて圧電素子21へ伝達する第1の機能と、モータ63の振動を枕3全体に拡散させる第2の機能とを有する。第1の機能を果たす板部材と第2の機能を果たす板部材とを別々に設けることもできるが、1つの板部材20に両方の機能を持たせることにより、装置のサイズの小型化、省コスト化を図ることができるため有利である。   In the present embodiment, the plate member 20 has a first function of collecting vibrations caused by human body movements and transmitting the vibrations to the piezoelectric element 21 and a second function of diffusing the vibrations of the motor 63 throughout the pillow 3. With functions. Although the plate member that performs the first function and the plate member that performs the second function can be provided separately, by providing both functions to one plate member 20, the size of the apparatus can be reduced and the size of the apparatus can be reduced. This is advantageous because the cost can be reduced.

また、板部材20の厚みは、例えば、0.2〜5mm程度とすることができるが、さらに望ましくは0.5〜2mm程度とするのがよい。また、板部材20の大きさは、ユーザの身長方向については1〜20cm程度が望ましく、身長方向に直交する方向については5〜100cm程度が望ましい。また、板部材20の材質は、可橈性を有していればよく、例えば、強度を考慮するとABS樹脂等を用いることができる。   The thickness of the plate member 20 can be set to, for example, about 0.2 to 5 mm, and more preferably about 0.5 to 2 mm. The size of the plate member 20 is preferably about 1 to 20 cm in the height direction of the user, and is preferably about 5 to 100 cm in the direction perpendicular to the height direction. In addition, the material of the plate member 20 may be flexible, and for example, ABS resin or the like can be used in consideration of strength.

また、目覚まし装置100の本体部60は、枕3又は布帛の下に配置することができる。これにより、目覚まし装置100全体のサイズを小さくすることができる。また、ユーザの負担とならないように、本体ケース61は極力薄くなるよう設計することが求められ、望ましくは2cm以下、さらに望ましくは1cm以下がよい。   Moreover, the main-body part 60 of the alarm device 100 can be arrange | positioned under the pillow 3 or the cloth. As a result, the overall size of the alarm device 100 can be reduced. Further, the main body case 61 is required to be designed to be as thin as possible so as not to be a burden on the user, and is desirably 2 cm or less, and more desirably 1 cm or less.

上述の実施の形態において、信号処理部12の他の構成として、例えば、AD変換器の前段にフィルタを設けることもできる。フィルタにより、検出した生体信号の中から特定の生体情報のみを含む電気信号を取り出すことができる。フィルタは、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター、バンドエリミネーションフィルター又はこれらの組み合わせを用いることができる。   In the above-described embodiment, as another configuration of the signal processing unit 12, for example, a filter can be provided in the previous stage of the AD converter. The filter can extract an electrical signal including only specific biological information from the detected biological signal. As the filter, a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, a band elimination filter, or a combination thereof can be used.

また、信号処理部12の他の構成として、マイコンに代えてインタフェース回路を具備してもよい。検出した生体信号を、インタフェース回路を介して外部機器へ送出し、外部機器において信号処理を行ってもよい。インタフェース回路は、例えば、USB、RS232C、IEEE1394等、有線による外部機器への通信手段でもよく、あるいは、Bluetooth(登録商標)、無線LAN、WiFi等、無線による外部機器への通信手段でもよい。外部機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、モバイル機器、携帯電話、タブレット端末、スマートフォン、サーバに接続されたインターネット回線ルータ等でもよい。   As another configuration of the signal processing unit 12, an interface circuit may be provided instead of the microcomputer. The detected biological signal may be sent to an external device via an interface circuit, and signal processing may be performed in the external device. The interface circuit may be, for example, a communication means to a wired external device such as USB, RS232C, IEEE 1394 or the like, or may be a communication means to a wireless external device such as Bluetooth (registered trademark), wireless LAN, or WiFi. The external device may be, for example, a personal computer, a mobile device, a mobile phone, a tablet terminal, a smartphone, an Internet line router connected to a server, or the like.

上述のように、本実施の形態の目覚まし装置100によれば、枕3又は布帛のエリアだけを利用して生体信号を検出するとともに覚醒動作を行うので、装置サイズをコンパクトにすることができる。また、ユーザの頭部を利用するので、頭部の脈から心拍を検出することが容易になる。また、ユーザの頭部を利用するので、口又は鼻などの部位に近くなり、呼吸を検出することが容易になる。また、覚醒に必要な振動源を頭部の近くに配置することができるので、寝具内に配置した場合に比べて、少ない消費電力で覚醒に必要な振動を生成することができる。   As described above, according to the alarm device 100 of the present embodiment, since the biological signal is detected and the awakening operation is performed using only the pillow 3 or the fabric area, the device size can be reduced. Further, since the user's head is used, it is easy to detect the heartbeat from the pulse of the head. Further, since the user's head is used, it becomes close to a part such as the mouth or nose, and it becomes easy to detect respiration. In addition, since the vibration source necessary for awakening can be arranged near the head, it is possible to generate the vibration necessary for awakening with less power consumption than in the case where the vibration source is arranged in the bedding.

(第2実施形態)
図24は第2実施形態の目覚まし装置120の構成の一例を示すブロック図である。図18に例示した第1実施形態の目覚まし装置100との相違点は、インタフェース部14、スケジュール記憶部15を具備する点である。第1実施形態の目覚まし装置100と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。第2実施形態の目覚まし装置120は、生体信号検出装置50で検出した生体信号を用いて、ユーザの起床時間を予測して、外部の家電機器の動作を制御するものである。
(Second Embodiment)
FIG. 24 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the alarm device 120 according to the second embodiment. The difference from the alarm device 100 of the first embodiment illustrated in FIG. 18 is that the interface unit 14 and the schedule storage unit 15 are provided. The same parts as those of the alarm device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The alarm device 120 of the second embodiment predicts the user's wake-up time using the biological signal detected by the biological signal detection device 50 and controls the operation of the external home appliance.

インタフェース部14は、外部の機器、例えば、家電機器との間で情報の授受を行うためのものである。インタフェース部14は、特に家電機器を制御するための制御信号を送信する機能を有する。インタフェース部14は、例えば、USB、RS232C、IEEE1394等の有線通信のインタフェースでもよく、あるいは、Bluetooth(登録商標)、無線LAN、WiFi等の無線通信のインタフェースでもよい。   The interface unit 14 is for exchanging information with an external device, for example, a home appliance. The interface unit 14 has a function of transmitting a control signal for controlling home appliances in particular. The interface unit 14 may be, for example, a wired communication interface such as USB, RS232C, or IEEE1394, or a wireless communication interface such as Bluetooth (registered trademark), wireless LAN, or WiFi.

スケジュール記憶部15は、所定のスケジュールデータを記憶する。スケジュールデータは、例えば、平日、休日、イベント日毎に対応付けた睡眠サイクル数を含む。例えば、平日の睡眠サイクル数は4であり、休日の睡眠サイクル数は5であり、イベント日の睡眠サイクル数は、イベント毎に3、4、5などとすることができる。睡眠サイクルは、睡眠周期と同義であり、人の睡眠周期は、約90分(約70分のノンレム睡眠+約20分のレム睡眠の合計)である。したがって、睡眠サイクル数が5ということは、睡眠時間を7時間30分(5×90分)とるということを意味する。   The schedule storage unit 15 stores predetermined schedule data. The schedule data includes, for example, the number of sleep cycles associated with each weekday, holiday, and event day. For example, the number of sleep cycles on weekdays is 4, the number of sleep cycles on holidays is 5, and the number of sleep cycles on event days can be 3, 4, 5, etc. for each event. The sleep cycle is synonymous with the sleep cycle, and the sleep cycle of a person is about 90 minutes (a total of about 70 minutes of non-REM sleep + about 20 minutes of REM sleep). Therefore, a sleep cycle number of 5 means that the sleep time is 7 hours 30 minutes (5 × 90 minutes).

図25及び図26は第2実施形態の目覚まし装置120の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、簡便のため処理の主体を制御部10として説明する。制御部10は、生体信号を検出し(S11)、睡眠深度を算出する(S12)。制御部10は、睡眠サイクルが1周期経過したか否かを判定し(S13)、1周期を経過していない場合(S13でNO)、ステップS11以降の処理を繰り返す。ステップS11からS13の処理により、ユーザ固有の睡眠サイクル1周期分の睡眠時間を求めることができる。   25 and 26 are flowcharts illustrating an example of a processing procedure of the alarm device 120 according to the second embodiment. In the following, for the sake of simplicity, the subject of processing will be described as the control unit 10. The control unit 10 detects a biological signal (S11) and calculates the sleep depth (S12). The control unit 10 determines whether or not one cycle of the sleep cycle has passed (S13), and when one cycle has not passed (NO in S13), repeats the processing after step S11. By the processing from step S11 to S13, the sleep time for one period of the sleep cycle unique to the user can be obtained.

睡眠サイクルが1周期経過した場合(S13でYES)、制御部10は、スケジュール記憶部15を参照して、起床する日に応じて睡眠サイクル(睡眠サイクル数)を決定する(S14)。具体的には、起床する日が、平日、休日、イベント日であるかを決定するとともに、決定した日に応じた睡眠サイクルを決定する。例えば、平日は時間が限られているため、サイクル数を4に設定し、休日は時間に余裕があるのでサイクル数を5に設定し、イベントのある日は状況に応じ特別にサイクル数を決定する。   When one cycle of the sleep cycle has elapsed (YES in S13), the control unit 10 refers to the schedule storage unit 15 and determines the sleep cycle (the number of sleep cycles) according to the day to wake up (S14). Specifically, it is determined whether the day to wake up is a weekday, a holiday, or an event day, and a sleep cycle corresponding to the determined day is determined. For example, since the time is limited on weekdays, the number of cycles is set to 4, and the number of cycles is set to 5 because there is plenty of time on holidays, and the number of cycles is specially determined according to the situation on days with events To do.

制御部10は、決定した睡眠サイクル数を用いて起床時刻を算出し(S15)、対象機器(例えば、対象の家電機器)の運転開始時刻を算出する(S16)。例えば、睡眠サイクル数を4とし、ユーザ固有の睡眠サイクル1周期分の睡眠時間を90分とすると、起床時刻は、就寝時刻に360分(4×90分)を加算して求めることができる。また、家電機器が運転を開始してから所定の動作を完了するまでに要する時間を、起床時刻から遡って算出する。例えば、炊飯器が運転開始してから炊き上げ完了するまでに60分要する場合は、起床時刻から60分遡った時間を運転開始時刻とする。   The control unit 10 calculates the wake-up time using the determined number of sleep cycles (S15), and calculates the operation start time of the target device (for example, the target home appliance) (S16). For example, assuming that the number of sleep cycles is 4 and the sleep time for one cycle of the user-specific sleep cycle is 90 minutes, the wake-up time can be obtained by adding 360 minutes (4 × 90 minutes) to the bedtime. In addition, the time required from the start of operation of the home appliance to the completion of the predetermined operation is calculated retroactively from the wake-up time. For example, when it takes 60 minutes from the start of operation of the rice cooker to completion of cooking, the time starting 60 minutes from the wake-up time is set as the operation start time.

制御部10は、生体信号を検出し(S17)、睡眠深度を算出する(S18)。制御部10は、対象機器の運転開始時刻であるか否かを判定し(S19)、運転開始時刻である場合(S19でYES)、対象機器の運転開始信号を当該対象機器へ送信し(S20)、後述のステップS21の処理を行う。   The control unit 10 detects a biological signal (S17) and calculates the sleep depth (S18). The control unit 10 determines whether or not it is the operation start time of the target device (S19), and when it is the operation start time (YES in S19), transmits the operation start signal of the target device to the target device (S20). ), The process of step S21 described later is performed.

対象機器の運転開始時刻ではない場合(S19でNO)、制御部10は、現在の時刻が睡眠サイクル時間×整数倍に到達したか否かを判定し(S21)、到達していない場合(S21でNO)、ステップS17以降の処理を繰り返す。   If it is not the operation start time of the target device (NO in S19), the control unit 10 determines whether or not the current time has reached sleep cycle time × integer multiple (S21), and if it has not reached (S21) NO), the processing after step S17 is repeated.

現在の時刻が睡眠サイクル時間×整数倍に到達した場合(S21でYES)、制御部10は、現在の時刻が決定した睡眠サイクル(睡眠サイクル数)に到達したか否かを判定し(S22)、到達していない場合(S22でNO)、1周期当たりの睡眠サイクル時間を、それまでの睡眠サイクル時間の平均値にセットして補正するとともに、セットした睡眠サイクル時間を用いて起床時刻を再計算して補正し(S23)、ステップS17以降の処理を繰り返す。   When the current time has reached sleep cycle time × integer multiple (YES in S21), the control unit 10 determines whether the current time has reached the determined sleep cycle (sleep cycle number) (S22). If not reached (NO in S22), the sleep cycle time per cycle is corrected to the average value of the sleep cycle time so far, and the wake-up time is reset using the set sleep cycle time. Calculation and correction are made (S23), and the processing after step S17 is repeated.

現在の時刻が決定した睡眠サイクル(睡眠サイクル数)に到達した場合(S22でYES)、制御部10は、覚醒動作を開始し(S24)、処理を終了する。   If the current time has reached the determined sleep cycle (the number of sleep cycles) (YES in S22), the control unit 10 starts an awakening operation (S24) and ends the process.

なお、ステップS16において、対象機器の運転開始時刻を算出する際、運転開始から所定動作が完了するまでに要する時間を用いるが、この時間は家電機器毎に予め定められた時間を記憶しておけばよい。あるいは、ステップS11の処理を行う前に、運転開始から所定動作が完了するまでに要する時間又は当該時間を算出するために必要な情報を対象機器から受信するようにしてもよい。必要な情報を対象機器から受信する構成とする理由は、例えば、炊飯器は炊く米の量により炊飯に要する時間が異なる等、各家電機器の状態により所定動作に要する時間が異なる可能性があるためであり、かかる情報を対象機器から取得して対象機器の運転開始時刻を算出することにより、起床時刻により正確に合わせた制御が可能となる。   In step S16, when calculating the operation start time of the target device, the time required from the start of operation to the completion of the predetermined operation is used, but this time can be stored in advance for each home appliance. That's fine. Or before performing the process of step S11, you may make it receive from a target apparatus the information required in order to calculate the time required from a driving | operation start until a predetermined operation | movement is completed, or the said time. The reason why it is configured to receive necessary information from the target device is that the time required for the predetermined operation may vary depending on the state of each home appliance, for example, the time required for rice cooking differs depending on the amount of rice cooked. Therefore, by acquiring such information from the target device and calculating the operation start time of the target device, it is possible to perform control more accurately according to the wake-up time.

スケジュール記憶部15に記憶するスケジュールデータは、目覚まし装置120にボタン、タッチパネル又はキーボード等の入力装置を具備しておき、当該入力装置を用いて目覚まし装置120に直接入力すればよい。その他の方法としては、例えば、携帯情報端末又はパーソナルコンピュータ等に記憶したスケジュールデータを有線又は無線を通して目覚まし装置120へ転送するようにしてもよい。また、ネットワークを通してサーバにアップロードしたスケジュールデータをダウンロードするようにしてもよい。   The schedule data stored in the schedule storage unit 15 may be input directly to the wake-up device 120 by using the input device such as a button, a touch panel, or a keyboard provided in the wake-up device 120. As another method, for example, schedule data stored in a portable information terminal or a personal computer may be transferred to the wake-up device 120 via a wired or wireless connection. Further, schedule data uploaded to the server via the network may be downloaded.

また、ステップS14において、睡眠サイクル(睡眠サイクル数)を決定する際、例えば、平日の就寝時間が遅くなる等の理由により、睡眠時間が不足気味であった場合、その週末の休日は、通常より睡眠サイクル数を自動的に増加させるようにしてもよい。睡眠時間の過不足判定は、例えば、睡眠サイクル時間(90分)×平日のサイクル数×平日日数(例えば、月曜日から金曜日までの5日)を理想の睡眠時間合計とし、平日中の睡眠時間の合計との差が閾値時間を超えるか否かで行うことができる。この判定は、休日が含まれる単位であればよく、例えば、1週間単位で行うことができる。   In addition, when determining the sleep cycle (the number of sleep cycles) in step S14, for example, if the sleep time seems to be insufficient due to a delay in the bedtime on weekdays, the weekend holiday is more than usual. The number of sleep cycles may be automatically increased. The sleep time excess / deficiency determination is, for example, the sleep cycle time (90 minutes) × the number of weekday cycles × the number of weekdays (for example, five days from Monday to Friday) as the ideal total sleep time, This can be done based on whether the difference from the sum exceeds the threshold time. This determination may be performed in units that include holidays, for example, in units of one week.

本実施の形態の目覚まし装置120は、ユーザの起床時間を予測して対象機器の運転を制御しているので、ユーザが起床した際に対象機器の成果物(例えば、炊飯器の場合はご飯の炊きあがり)を理想的な状態で利用することができる。また、理想的な状態で利用することができるので、成果物の再調整による作業が減り、エネルギーの消費量も削減することができる。また、対象機器からの制御を受信できるように各家電機器の設定を一度行えば、利用者の都合により変化する起床時間に合わせたタイマー予約を毎日設定する必要がなく、自動的に対象機器の動作時間を予約することができる。   The wake-up device 120 according to the present embodiment predicts the user's wake-up time and controls the operation of the target device. Therefore, when the user wakes up, the product of the target device (for example, rice cooker (Cooking) can be used in an ideal state. Moreover, since it can utilize in an ideal state, the work by readjustment of a product reduces and the amount of energy consumption can also be reduced. In addition, once each home appliance is set so that it can receive control from the target device, it is not necessary to set a timer reservation every day according to the user's convenience, and automatically sets the target device. The operating time can be reserved.

また、インタフェース部14が対象機器へ送信する制御信号は、直接対象機器が受信してもよいが、他の制御機器で制御信号を受信し、当該制御機器が対象機器へ制御信号を送信するようにしてもよい。例えば、エコーネットに見られるホームゲートウェイに制御信号を送信するようにしてもよい。また、対象機器との連携機能を有する清掃ロボット等に制御信号を送信するようにしてもよい。   The control signal transmitted from the interface unit 14 to the target device may be received directly by the target device. However, the control signal is received by another control device, and the control device transmits the control signal to the target device. It may be. For example, the control signal may be transmitted to a home gateway found in Echonet. Moreover, you may make it transmit a control signal to the cleaning robot etc. which have a cooperation function with object apparatus.

上述のように、目覚まし装置120によれば、起床時刻を予測して対象機器の運転を制御することができ、ユーザが起床したときに対象機器の状態が所望の状態になっているので、ユーザの利便性が向上する。   As described above, according to the wake-up device 120, the operation of the target device can be controlled by predicting the wake-up time, and the state of the target device is in a desired state when the user wakes up. Improved convenience.

本発明の上述の各実施の形態で記載されている技術特徴は、お互いに組み合わせて新しい技術方案を形成することができる。   The technical features described in the above embodiments of the present invention can be combined with each other to form a new technical plan.

本実施の形態の生体信号検出装置は、屈曲可能な板部材(20、201、202、203)と、該板部材の一面に設けられ屈曲中心から離隔させて、該板部材の屈曲に連動して屈曲する圧電素子(21、21a、21b)とを備え、人体の所定部位から前記板部材に伝わる振動に基づいて生体信号を検出するようにしてあることを特徴とする。   The biological signal detection apparatus according to the present embodiment is provided with a bendable plate member (20, 201, 202, 203), and is provided on one surface of the plate member so as to be separated from the bending center and interlocked with the bending of the plate member. And a piezoelectric element (21, 21a, 21b) that bends and detects a biological signal based on vibrations transmitted from a predetermined part of the human body to the plate member.

生体信号検出装置は、屈曲可能な板部材と、板部材の一面に設けられ屈曲中心から離隔させて、板部材の屈曲に連動して屈曲する圧電素子とを備える。すなわち、圧電素子は、板部材の一面に設けられ板部材の屈曲に連動して屈曲する。そして、圧電素子は、板部材が屈曲する際の屈曲中心から離隔してあるので、圧電素子が屈曲する場合、圧電素子に対して伸長する方向に加わる力が縮小方向に加わる力よりも大きくなり、例えば、圧電素子の電極間で正電荷と負電荷とが相殺される電荷量が少なくなる。そして、人体の所定部位から板部材に伝わる振動に基づいて圧電素子が伸縮する場合に、相殺される電荷量を少なくすることができるので、生体信号を高感度で検出することができる。   The biological signal detection device includes a bendable plate member, and a piezoelectric element that is provided on one surface of the plate member and is spaced apart from the center of bending and bends in conjunction with the bending of the plate member. That is, the piezoelectric element is provided on one surface of the plate member and bends in conjunction with the bending of the plate member. Since the piezoelectric element is separated from the bending center when the plate member is bent, when the piezoelectric element is bent, the force applied to the piezoelectric element in the extending direction is larger than the force applied in the reducing direction. For example, the amount of charge that cancels out the positive charge and the negative charge between the electrodes of the piezoelectric element is reduced. When the piezoelectric element expands and contracts based on vibration transmitted from a predetermined part of the human body to the plate member, it is possible to reduce the amount of charge that is canceled out, so that a biological signal can be detected with high sensitivity.

本実施の形態の生体信号検出装置は、前記板部材は、板厚を薄くした薄板部(25)を設けてあり、前記薄板部を屈曲中心として屈曲可能にしてあることを特徴とする。   In the biological signal detection apparatus according to the present embodiment, the plate member is provided with a thin plate portion (25) having a thin plate thickness, and the thin plate portion can be bent around the thin plate portion.

板部材は、板厚を薄くした薄板部を設けてあり、薄板部を屈曲中心として屈曲可能にしてある。例えば、1枚の板部材に設けた薄板部を屈曲中心とすることができるので、板部材を屈曲させるための追加の部材が不要となり、製造コストを低減することができる。   The plate member is provided with a thin plate portion having a thin plate thickness, and is capable of bending with the thin plate portion as a bending center. For example, since the thin plate part provided in one plate member can be made into a bending center, the additional member for bending a plate member becomes unnecessary and manufacturing cost can be reduced.

本実施の形態の生体信号検出装置は、蝶番(30)を備え、前記板部材は、前記蝶番にそれぞれの一側を固定した第1の板部材(201)及び第2の板部材(202)を有し、前記蝶番の蝶番軸(30a)を前記屈曲中心として屈曲可能にしてあることを特徴とする。   The biological signal detection apparatus according to the present embodiment includes a hinge (30), and the plate member includes a first plate member (201) and a second plate member (202) each having one side fixed to the hinge. And the hinge shaft (30a) of the hinge is bendable about the bending center.

生体信号検出装置は、蝶番を備える。板部材は、蝶番にそれぞれの一側を固定した第1の板部材及び第2の板部材を有し、蝶番の蝶番軸を屈曲中心として屈曲可能にしてある。すなわち、第1の板部材及び第2の板部材は、蝶番軸を屈曲中心としてお互いに屈曲させることができる。これにより、人体の所定部位から第1の板部材及び第2の板部材に伝わる振動に基づいて圧電素子が伸縮する場合に、相殺される電荷量を少なくすることができるので、生体信号を高感度で検出することができる。   The biological signal detection device includes a hinge. The plate member has a first plate member and a second plate member, each of which is fixed to a hinge, and can be bent with the hinge axis of the hinge as a bending center. In other words, the first plate member and the second plate member can be bent with respect to each other about the hinge axis. Thereby, when the piezoelectric element expands and contracts based on vibration transmitted from the predetermined part of the human body to the first plate member and the second plate member, it is possible to reduce the amount of charge that is canceled out, thereby increasing the biological signal. It can be detected with sensitivity.

本実施の形態の生体信号検出装置は、前記板部材の前記一面の反対側に前記屈曲中心を設けてあることを特徴とする。   The biological signal detection apparatus according to the present embodiment is characterized in that the bending center is provided on the opposite side of the one surface of the plate member.

板部材の一面の反対側に屈曲中心を設けてある。これにより、圧電素子と屈曲中心との離隔距離をさらに大きく(長く)することができるので、板部材が屈曲した場合に、圧電素子の大部分に伸長する方向の力が加わることになり、相殺される電荷量をさらに少なくすることができるので、生体信号をさらに高感度で検出することができる。   A bending center is provided on the opposite side of one surface of the plate member. As a result, the separation distance between the piezoelectric element and the bending center can be further increased (longened), so that when the plate member is bent, a force in the extending direction is applied to the majority of the piezoelectric element, which cancels out. Since the amount of charge to be generated can be further reduced, the biological signal can be detected with higher sensitivity.

本実施の形態の目覚まし装置は、前述の発明に係る生体信号検出装置を備える目覚まし装置であって、該生体信号検出装置で検出した生体信号に基づいて振動する覚醒部(13、63)を備え、前記覚醒部の振動周波数を前記目覚まし装置が有する複数の固有振動数のうちの一の固有振動数と同等にしてあることを特徴とする。   The alarm device according to the present embodiment is an alarm device including the biological signal detection device according to the above-described invention, and includes an awakening unit (13, 63) that vibrates based on the biological signal detected by the biological signal detection device. The vibration frequency of the wake-up part is made equal to one of a plurality of natural frequencies of the wake-up device.

生体信号検出装置で検出した生体信号に基づいて振動する覚醒部を備え、覚醒部の振動周波数を目覚まし装置が有する複数の固有振動数のうちの一の固有振動数と同等にしてある。同等とは、例えば、覚醒部の振動周波数が、一の固有振動数の±10%程度の範囲内とすることができる。これにより、比較的小さな振幅を発生させる覚醒部(振動源)であっても、覚醒部の振動が装置全体で共振により強調されるので、大きな振幅を発生させる振動源が不要となり、省電力の低減、装置の小型化を図ることができる。   A wake-up unit that vibrates based on a bio-signal detected by the bio-signal detection device is provided, and the vibration frequency of the wake-up unit is made equal to one of a plurality of natural frequencies of the wake-up device. “Equivalent” means, for example, that the vibration frequency of the awakening part is within a range of about ± 10% of one natural frequency. As a result, even if the awakening part (vibration source) generates a relatively small amplitude, the vibration of the awakening part is emphasized by resonance in the entire apparatus. Reduction and downsizing of the apparatus can be achieved.

10 制御部
11 生体信号検出部
12 信号処理部
13 覚醒部
14 インタフェース部
15 スケジュール記憶部
20、201、202、203 板部材
21 圧電素子
21a 圧電ケーブル
21b 圧電フィルム
22 リード線
25 薄板部
30 蝶番
30a 蝶番軸
40 弾性マット
50 生体信号検出装置
60 本体部
61 本体ケース
62 回路基板
63 モータ
64 振動部材
65 電源コード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 11 Biosignal detection part 12 Signal processing part 13 Awakening part 14 Interface part 15 Schedule memory | storage part 20,201,202,203 Plate member 21 Piezoelectric element 21a Piezoelectric cable 21b Piezoelectric film 22 Lead wire 25 Thin plate part 30 Hinge 30a Hinge Axis 40 Elastic mat 50 Biological signal detection device 60 Body portion 61 Body case 62 Circuit board 63 Motor 64 Vibration member 65 Power cord

Claims (5)

屈曲可能な板部材と、
該板部材の一面に設けられ屈曲中心から離隔させて、該板部材の屈曲に連動して屈曲する圧電素子と
を備え、
人体の所定部位から前記板部材に伝わる振動に基づいて生体信号を検出するようにしてあることを特徴とする生体信号検出装置。
A bendable plate member;
A piezoelectric element that is provided on one surface of the plate member and is spaced apart from the bending center and bends in conjunction with the bending of the plate member;
A biological signal detection apparatus, wherein a biological signal is detected based on vibration transmitted from a predetermined part of a human body to the plate member.
前記板部材は、
板厚を薄くした薄板部を設けてあり、
前記薄板部を屈曲中心として屈曲可能にしてあることを特徴とする請求項1に記載の生体信号検出装置。
The plate member is
A thin plate part with a reduced thickness is provided,
The biological signal detection device according to claim 1, wherein the thin plate portion is bendable with the bend center as a bend center.
蝶番を備え、
前記板部材は、
前記蝶番にそれぞれの一側を固定した第1の板部材及び第2の板部材を有し、
前記蝶番の蝶番軸を前記屈曲中心として屈曲可能にしてあることを特徴とする請求項1に記載の生体信号検出装置。
With a hinge,
The plate member is
A first plate member and a second plate member each having one side fixed to the hinge;
2. The biological signal detection device according to claim 1, wherein the hinge shaft of the hinge is bendable with the bend center as the bend center.
前記板部材の前記一面の反対側に前記屈曲中心を設けてあることを特徴とする請求項3に記載の生体信号検出装置。   The biological signal detection apparatus according to claim 3, wherein the bending center is provided on the opposite side of the one surface of the plate member. 請求項1から4までのいずれか1項に記載の生体信号検出装置を備える目覚まし装置であって、
該生体信号検出装置で検出した生体信号に基づいて振動する覚醒部を備え、
前記覚醒部の振動周波数を前記目覚まし装置が有する複数の固有振動数のうちの一の固有振動数と同等にしてあることを特徴とする目覚まし装置。
An alarm device comprising the biological signal detection device according to any one of claims 1 to 4,
A wake-up part that vibrates based on a biological signal detected by the biological signal detection device;
A wake-up device, wherein the vibration frequency of the wake-up part is made equal to one of a plurality of natural frequencies of the wake-up device.
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