JP2017176275A - 生体検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】被介護人などの生体の検知を精度良く行うことができる生体検知センサを提供する。【解決手段】本発明の生体検知センサＳは、絶縁シート１、上記絶縁シートの一面に積層され且つ生体が上載可能な第１導電板２及び上記絶縁シートの他面に積層された第２導電板３を有するセンサ部Ａと、上記センサ部の第１導電板と第２導電板との間の電位差を測定する電位差測定手段Ｃとを有し、上記電位差測定手段は、第１導電板に生体が近接することによって、第１導電板と第２導電板との間に生じた電位変化を測定可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、生体検知センサに関する。

病院や老人ホームなどでは患者又は入居者（以下「被介護人」という）が危険な状態とならないように十分な監視を行う必要があり、被介護人が安全な状態にいるか否かを介護人が定期的に見回りを行っている。

被介護人を絶え間なく見回ることは介護人にとって大変な労力を要することから、非介護人が離床したか否かを検知するシステムが提案されている。具体的に、特許文献１には、ベッドに設けられたピエゾケーブルと、前記ピエゾケーブルが収納されたボルト形状またはノックピン形状の柔軟性の中空パイプと、前記ピエゾケーブルの出力電圧及び周波数応答により前記ベッドの使用者の離床及び離床予測を判断する判断手段と、を備えている知能化離床・離床予測センサシステムが提案されている。

特開２０１３−３１７７０号公報

しかしながら、上記知能化離床・離床予測システムは、被介護人の正確な検出が不十分であり、被介護人がベッド上に居るにもかかわらず、被介護人がベッド上から離れたという誤報を生じることがあるという問題点を有している。

本発明は、被介護人などの生体の検知を精度良く行うことができる生体検知センサを提供する。

本発明の生体検知センサは、絶縁シート、上記絶縁シートの一面に積層され且つ生体が上載可能な第１導電板及び上記絶縁シートの他面に積層された第２導電板を有するセンサ部と、
上記センサ部の第１導電板と第２導電板との間の電位差を測定する電位差測定手段とを有し、
上記電位差測定手段は、第１導電板に生体が近接することによって、第１導電板と第２導電板との間に生じた電位変化を測定可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の生体検知センサは、絶縁シート、上記絶縁シートの一面に積層された第１導電板及び上記絶縁シートの他面に積層された第２導電板を有するセンサ部と、
上記センサ部の第１導電板と第２導電板との間の電位差を測定する電位差測定手段と、
上記第１導電板上に絶縁体を介して配設された第３導電板とを有し、
上記第３導電板は、延長導電部材を介して電気的に接続され且つ生体を上載可能な第２引出し導電板を有しており、
上記電位差測定手段は、第２引出し導電板に生体が近接することによって、第１導電板と第２導電板との間に生じる電位変化を測定可能に構成されていることを特徴とする。

本発明の生体検知センサは、上述の如き構成を有していることから、生体が上載されているか否かを精度良く検知することができる。

本発明の生体検知センサを示した断面図である 電位差測定手段によって測定された、第１導電板と第２導電板との間の電位差の波形を示したグラフである。 図１の生体検知センサの使用状態を示した模式図である。 本発明の生体検知センサを示した断面図である 図４の生体検知センサの使用状態を示した模式図である。 本発明の生体検知センサを示した断面図である 図６の生体検知センサの使用状態を示した模式図である。

本発明の生体検知センサの一例を図面を参照しながら説明する。生体検知センサＳは、図１に示したように、絶縁シート１と、この絶縁シート１の一面に積層され且つ生体Ｈが上載可能な第１導電板２と、上記絶縁シート１の他面に積層された第２導電板３とを有するセンサ部Ａを備えており、センサ部Ａには給電のための電源回路は接続されておらず、センサ部Ａには電気は供給されていない。

上記絶縁シート１は、第１導電板２と第２導電板３との間に介在し、第１導電板２と第２導電板３とを電気的に絶縁した状態に保持できればよく、合成樹脂シートなどが挙げられる。合成樹脂シートは、非発泡シートであっても発泡シートであってもよい。合成樹脂シートを構成している合成樹脂としては、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して印可電圧５００Ｖにて電圧印可１分後の体積固有抵抗値（以下、単に「体積固有抵抗値」という）が１．０×１０¹⁰Ω・ｍ以上である合成樹脂が好ましい。

絶縁シート１の一面には生体Ｈが上載可能な第１導電板２が積層されていると共に、絶縁シート１の他面には第２導電板３が積層されている。第１導電板２及び第２導電板３は、導電性を有しておれば、特に限定されず、例えば、金属シートなどが挙げられる。第１導電板及び第２導電板は、物理気泡成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理気相成長法：スパッタリング、蒸着など）や化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの公知の方法によって絶縁シートの表面に一体的に形成されたものであってもよい。そして、第２導電板３は、センサ部Ａを収納している筐体などの回路のグランドにおとされている一方、第１導電板２は、グランドにはおとされていない。なお、第１導電板２及び第２導電板の露出した表面には合成樹脂フィルムなどの絶縁フィルムが積層されていてもよい。

そして、センサ部Ａには、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差を測定する電位差測定手段Ｃが電気的に接続されている。電位差測定手段Ｃとしては、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差を測定することができればよく、公知の電位差を測定可能な素子を用いることができる。

センサ部Ａの第１導電板上に生体が上載されていない状態において、センサ部Ａの第１導電板２と第２導電板３との間を電位差測定手段Ｃで測定すると、図２に示したような所定の振幅を有する電位差Ｖ１を検出する。

第１導電板２と第２導電板３との間に電位が検出される理由は明確に分かっていないが、下記の通りと推測される。絶縁シート１の一面に第１導電板２が積層され且つ絶縁シート１の他面に第２導電板３が積層された状態においては、絶縁シート１を介して一対の導電板２、３が互いに電気的に絶縁した状態で相対した状態となっているため、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３がコンデンサ型のアンテナを仮想的に構成し、センサ部が載置されている雰囲気中の電磁波を受信しているためと考えられる。

そして、図３に示したように、第１導電板２上にシーツ及び被服などの絶縁体（図示せず）を介して被介護人などの生体Ｈが上載されると、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量が変化するなどして、受信する電磁波の感度が変化し、その結果、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差（電位差Ｖ２）の振幅が大きくなる。このように、センサ部Ａの第１導電板２上に生体が上載されることによって、第１導電板２と第２導電板３との間の電位の振幅が大きくなり、この電位の振幅の変化によってセンサ部Ａ上に生体が上載されていることを検知できる。なお、第１導電板２上から生体Ｈが除去されると、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが、第１導電板２上に生体Ｈが存在していない時の状態に戻るため、第１導電板２上に生体Ｈが何ら上載されていない状態の電位差（電位差Ｖ１）が第１導電板２と第２導電板３との間に発生する。

上述のように、センサ部Ａは、第１導電板２上に生体Ｈが上載されることによって、仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが変化し、この静電容量などの変化が第１導電板２と第２導電板３との間の電位差に変化をもたらすことによって生体の有無を検知している。従って、仮に、第１導電板２上に誘電体（例えば、人体など）でないものが載置されたとしても、仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナで受信する信号に大きな影響を与えないため、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差に変化は生じない。従って、センサ部Ａは、誘電体（例えば、人体など）でないものが上載されたとしても検知することなく、生体Ｈを精度良く検知することができる。

上記生体検知センサＳでは、第１導電板２上に生体を上載する構造のセンサ部Ａを有している場合を説明したが、下記のような構造のセンサ部Ａであってもよい。なお、図１に示した生体検知センサＳと同一構造の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

具体的には、図４に示したように、第１導電板２には、導電線などの延長導電部材４の一端部が電気的に接続されていると共に、延長導電部材４の他端部には、第１引出し導電板５が電気的に接続されている。なお、第１引出し導電板５としては、導電性を有しておればよく、例えば、金属シートなどが挙げられる。なお、金属シートの表面には合成樹脂フィルムが積層されていてもよい。

第１導電板２上にマットレスなどの絶縁体Ｂが上載されており、この絶縁体Ｂ上に生体Ｈが上載しても、生体Ｈを第１導電板２に十分に近接させることができず、生体Ｈによって、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差に変化を生じさせることができないことがある。このような場合には、上述の通り、第１導電板２に延長導電部材４を介して第１引出し導電板５を電気的に接続することによって、第１導電板２から第１引出し導電板５を引出し、この第１引出し導電板５をマットレスなどの絶縁体Ｂ上に載置し、第１引出し導電板５上に生体Ｈを上載させることによって、上述と同様の要領で、センサ部Ａ上に上載された生体Ｈを精度良く検知することができる。

即ち、図５に示したように、第１引出し導電板５上にシーツ及び被服などの絶縁体（図示せず）を介して被介護人などの生体Ｈが上載されると、生体Ｈが第１引出し導電板５上に上載された影響が第１引出し導電板５及び延長導電部材４を介して第１導電板２に伝達され、生体Ｈが第１導電板２に近接した時と同様の状態となり、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが変化して、受信する電磁波の感度が変化し、その結果、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差（電位差Ｖ２）の振幅が大きくなり、この電位差の振幅の変化によってセンサ部Ａ上に生体が上載されていることが検知できる。

なお、第１引出し導電板５上から生体Ｈが除去されると、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが、第１引出し導電板５上に生体Ｈが存在していない時の状態に戻るため、第１引出し導電板５上に生体が何ら上載されていない状態の時に発生する電位差が有する振幅と同程度の大きさの振幅を有する電位差（電位差Ｖ１）が第１導電板２と第２導電板３との間に発生する。このように、第１引出し導電板５上における生体の有無によって、第１導電板２と第２導電板３との間に発生している電位差が変化し、この変化を測定することによって、生体検知センサ上に生体が存在しているか否かを精度良く検知することができる。

また、上記では、第１導電板２に第１引出し導電板５を延長導電部材４を介して電気的に接続した場合を説明したが、図６に示した構造を有するセンサ部Ａであってもよい。なお、図１に示した生体検知センサと同一の構造部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

具体的には、第１導電板２上に、布などの絶縁体（図示せず）を介して第３導電板６が積層されており、この第３導電板６には、導電線などの延長導電部材７の一端部が電気的に接続されていると共に、延長導電部材７の他端部には、第２引出し導電板８が電気的に接続されている。なお、第２引出し導電板８としては、導電性を有しておればよく、例えば、金属シートなどが挙げられる。なお、金属シートの表面には合成樹脂フィルムが積層されていてもよい。

第１導電板２上にマットレスなどの絶縁体Ｂが上載されており、この絶縁体Ｂ上に生体Ｈが上載しても、生体Ｈを第１導電板２に十分に近接させることができず、生体Ｈによって、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差に変化を生じさせることができないことがある。このような場合には、第１導電板２と絶縁体Ｂとの間に第３導電板６を介在させ、この第３導電板６に延長導電部材７を介して第２引出し導電板８を電気的に接続することによって、第３導電板６から第２引出し導電板８を引出し、この第２引出し導電板８をマットレスなどの絶縁体Ｂ上に載置し、第２引出し導電板８上に生体Ｈを上載させることによって、上述と同様の要領で、センサ部Ａ上に上載された生体Ｈを精度良く検知することができる。

即ち、図６に示した生体検知センサＳのセンサ部Ａにおいては、第２引出し導電板８上に上載された生体Ｈによる影響が延長導電部材７を介して第３導電板６に伝達され、更に、生体Ｈによる影響が第３導電板６を介して第１導電板２に伝達されて、生体Ｈが第１導電板２に近接した時と同様の状態となる。その結果、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが変化し、受信する電磁波の感度が変化し、その結果、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差（電位差Ｖ２）の振幅が大きくなり、この電位差の振幅の変化によってセンサ部Ａ上に生体が上載されていることを検知できる。なお、第２引出し導電板８上に上載されている生体Ｈが除去されると、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが、第２引出し導電板８上に生体Ｈが存在していない時の状態に戻るため、第２引出し導電板８上に生体が何ら上載されていない状態の時に発生する電位差が有する振幅と同程度の大きさの振幅を有する電位差（電位差Ｖ１）が第１導電板２と第２導電板３との間に発生する。この電位変化を電位差測定手段Ｃによって検知することによって、第２引出し導電板８上に上載されていた生体Ｈが除去されたことを検知することができる。

図７に示したように、第２引出し導電板８上にシーツ及び被服などの絶縁体（図示せず）を介して被介護人などの生体Ｈが上載されると、生体Ｈが第２引出し導電板８上に上載された影響が第２引出し導電板８及び延長導電部材７を介して第３導電板６に伝達される。更に、第３導電板６と第１導電板２とは絶縁体を介して相対した状態に配設されており、第３導電板６に伝達された、生体Ｈの影響によって、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが変化し、受信する電磁波の感度が変化し、その結果、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差（電位差Ｖ２）の振幅が大きくなる。このように、センサ部Ａの第２引出し導電板８上に生体が上載されることによって、第１導電板２と第２導電板３との間の電位差（電位差Ｖ２）の振幅が大きくなり、この電位の振幅の変化によってセンサ部Ａ上に生体が上載されていることを検知できる。なお、第２引出し導電板８上から生体が除去されると、絶縁シート１、第１導電板２及び第２導電板３によって仮想的に構成されたコンデンサ型のアンテナの静電容量などが、第２引出し導電板８上に生体Ｈが存在していない時の状態に戻るため、第２引出し導電板８上に生体が何ら上載されていない状態の時に発生する電位差が有する振幅と同程度の大きさの振幅を有する電位差（電位差Ｖ１）が第１導電板２と第２導電板３との間に発生する。このように、第２引出し導電板８上における生体Ｈの有無によって、第１導電板２と第２導電板３との間に発生している電位差が変化し、この変化を測定することによって、生体検知センサＳ上に生体が存在しているか否かを精度良く検知することができる。

１ 絶縁シート
２ 第１導電板
３ 第２導電板
４ 延長導電部材
５ 第１引出し導電板
６ 第３導電板
７ 延長導電部材
８ 第２引出し導電板
Ａ センサ部
Ｂ 絶縁体
Ｃ 電位差測定装置
Ｓ 生体検知センサ
Ｈ 生体

Claims (4)

1. 絶縁シート、上記絶縁シートの一面に積層され且つ生体が上載可能な第１導電板及び上記絶縁シートの他面に積層された第２導電板を有するセンサ部と、
   上記センサ部の第１導電板と第２導電板との間の電位差を測定する電位差測定手段とを有し、
   上記電位差測定手段は、第１導電板に生体が近接することによって、第１導電板と第２導電板との間に生じた電位変化を測定可能に構成されていることを特徴とする生体検知センサ。
2. 第１導電板は、延長導電部材を介して電気的に接続された第１引出し導電板を有しており、この第１引出し導電板上に生体が上載可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の生体検知センサ。
3. 絶縁シート、上記絶縁シートの一面に積層された第１導電板及び上記絶縁シートの他面に積層された第２導電板を有するセンサ部と、
   上記センサ部の第１導電板と第２導電板との間の電位差を測定する電位差測定手段と、
   上記第１導電板上に絶縁体を介して配設された第３導電板とを有し、
   上記第３導電板は、延長導電部材を介して電気的に接続され且つ生体を上載可能な第２引出し導電板を有しており、
   上記電位差測定手段は、第２引出し導電板に生体が近接することによって、第１導電板と第２導電板との間に生じる電位変化を測定可能に構成されていることを特徴とする生体検知センサ。
4. センサの第１導電板及び第２導電板には給電のための電源回路が接続されていないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の生体検知センサ。