JP3167561U - 体動状態監視センサ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生体の体動状態の異常をより確実に検知可能な、体動状態監視センサ装置を提供する。【解決手段】体動状態監視センサ装置1はセンサ本体2とセンサ回路9とを備える。センサ本体2は、生体の近傍に配置される検出電極3を備え、生体と検出電極3の間の静電容量を検出する。センサ回路9は、センサ本体2によって検出された静電容量の変化量に基づいて生体の体動状態を監視するためのものであって、静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、生体の体動状態が異常状態であることを示す判定信号を出力するようになっている。【選択図】図1
Description
本考案は、体動状態監視センサ装置、特に、人や動物等の生体の体動状態の異常を検知するための体動状態監視センサ装置に関するものである。
近年、少子化や高齢化に伴い、高齢者等の要介護者を世話する介護支援者の負担が大きな社会問題になっている。特に、要介護者の就寝状態を確認するために、介護支援者が就寝中の要介護者に常に付き添うのは極めて困難である。そこで、このような介護支援者の負担を少しでも軽減するために、以下に説明するような(1)マットスイッチ方式、(2)監視カメラ方式または(3)静電容量センサ方式を採用した、要介護者の就寝状態を監視する各種装置が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
(1)特許文献1に記載の装置は、要介護者のベッド近傍の床上に配置されたマットスイッチ(圧力感知マット)を備え、要介護者がベッドから離れる際にマットスイッチを踏んだことを検出して、要介護者がベッドから離れたか否かを監視するものである。
(2)特許文献2に記載の装置は、ベッド近傍に配置された監視カメラを備え、この監視カメラで就寝中の要介護者を撮像して、その画像データを解析して、要介護者が起床したか否かを監視するものである。
(3)特許文献3に記載の装置は、要介護者のベッド近傍に配置された静電容量センサ(静電容量タッチセンサー)を備え、この静電容量センサの検出電極(静電容量タッチ電極)と誘電体である要介護者との間の静電容量の変化を検出して、要介護者がベッドに存在しているか否かを監視するものである。
(2)特許文献2に記載の装置は、ベッド近傍に配置された監視カメラを備え、この監視カメラで就寝中の要介護者を撮像して、その画像データを解析して、要介護者が起床したか否かを監視するものである。
(3)特許文献3に記載の装置は、要介護者のベッド近傍に配置された静電容量センサ(静電容量タッチセンサー)を備え、この静電容量センサの検出電極(静電容量タッチ電極)と誘電体である要介護者との間の静電容量の変化を検出して、要介護者がベッドに存在しているか否かを監視するものである。
しかしながら、上記の従来の各装置は、以下に説明するような問題点がある。
(1)特許文献1に記載の装置では、要介護者以外の者がマットスイッチを踏むと誤報が生じる上、要介護者がマットスイッチを踏まない限り、その異常状態は検知されない。
(2)特許文献2に記載の装置では、要介護者が監視カメラで撮像されているという不快感をもつ上、要介護者が上体を起こす等して起床しない限り、その異常状態は検知されない。しかも、この装置は、監視カメラで撮像した画像データの解析が複雑かつ高コストである。
(3)特許文献3に記載の装置では、要介護者が離床または帰床する等してベッドの静電容量センサに接近しない限り、その異常状態は検知されない。
(1)特許文献1に記載の装置では、要介護者以外の者がマットスイッチを踏むと誤報が生じる上、要介護者がマットスイッチを踏まない限り、その異常状態は検知されない。
(2)特許文献2に記載の装置では、要介護者が監視カメラで撮像されているという不快感をもつ上、要介護者が上体を起こす等して起床しない限り、その異常状態は検知されない。しかも、この装置は、監視カメラで撮像した画像データの解析が複雑かつ高コストである。
(3)特許文献3に記載の装置では、要介護者が離床または帰床する等してベッドの静電容量センサに接近しない限り、その異常状態は検知されない。
そして、上記(1)〜(3)の各装置に共通している問題点は、就寝中であった要介護者がベッドから離れたり起床したりする等の異常状態は検知される反面、要介護者がベッド上にいるときには正常状態であるという誤った判定がなされてしまう点にある。すなわち、特許文献1〜3に記載の装置は、例えば、ベッド上で要介護者が意識を失っていたり身動きがとれなかったりして動かない等の異常状態を検知できない。
ところで、本考案者らは、要介護者等の生体では姿勢変化等によって、常に一定レベルの体動が生じていることに着目し、何らかの理由により体動が生じなくなった場合、または、微弱な(低レベルの)体動が長時間続く場合等においては、生体の体動状態が異常であると判定することが可能であることを見出した。
そこで、本考案の課題は、生体の体動状態の異常をより確実に検知可能な、体動状態監視センサ装置を提供することにある。
そこで、本考案の課題は、生体の体動状態の異常をより確実に検知可能な、体動状態監視センサ装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本考案は、生体の近傍に配置される検出電極を備え、前記生体と前記検出電極の間の静電容量を検出するセンサ本体と、前記センサ本体によって検出された静電容量の変化量に基づいて前記生体の体動状態を監視するためのセンサ回路と、を備えた体動状態監視センサ装置であって、前記センサ回路は、前記静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、前記生体の体動状態が異常状態であることを示す判定信号を出力するようになっていることを特徴とする体動状態監視センサ装置としたものである。
ここで、生体とは、人のみに限定されず動物の体をも広く含む概念である。また、体動とは、寝返り等の姿勢変化、頭や手足の動き等を広く含む、生体の動きを意味する。
この考案によれば、センサ本体によって検出された静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、センサ回路が判定信号を出力するように構成されているので、従来技術では実現できなかった、例えば就寝中の要介護者等の生体が動かない等の異常をより確実に検知することができる。
ここで、生体とは、人のみに限定されず動物の体をも広く含む概念である。また、体動とは、寝返り等の姿勢変化、頭や手足の動き等を広く含む、生体の動きを意味する。
この考案によれば、センサ本体によって検出された静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、センサ回路が判定信号を出力するように構成されているので、従来技術では実現できなかった、例えば就寝中の要介護者等の生体が動かない等の異常をより確実に検知することができる。
上記構成において、前記検出電極は、絶縁部材で被覆された導電性撚り線、導線、または導電性薄膜からなり、前記センサ本体は、一方の面(表面)に前記検出電極が設けられた絶縁シートと、前記検出電極に対する前記生体以外からの電界を遮蔽するために、前記絶縁シートの他方の面(裏面)にベタ状、格子状もしくは網目状に設けられた導電性薄膜または導電板からなるガード電極と、をさらに備え、前記センサ回路は、前記ガード電極に、前記検出電極と同一の電位を前記検出電極よりも低インピーダンスで与えるガード回路と、をさらに備えたことが好ましい。
この考案によれば、センサ本体において、絶縁シートの一方の面に導電性撚り線、導線、または導電性薄膜からなる検出電極が設けられ、他方の面に導電性薄膜または導電板からなるガード電極が設けられているので、センサ本体を薄くてフレキシブルなものにすることができる。
また、ガード回路において、ガード電極が検出電極に対して低インピーダンスで同じ電位に保持されるように構成されている。このため、センサ本体において、検出電極と生体の間の静電容量のみが検出され、この静電容量以外のノイズの原因になる静電容量、すなわち、検出電極の電位とは異なる電位を有する周辺環境(例えば検出電極の裏面や周辺機器などの物体)と当該検出電極の間の静電容量は検出されなくなる。
この考案によれば、センサ本体において、絶縁シートの一方の面に導電性撚り線、導線、または導電性薄膜からなる検出電極が設けられ、他方の面に導電性薄膜または導電板からなるガード電極が設けられているので、センサ本体を薄くてフレキシブルなものにすることができる。
また、ガード回路において、ガード電極が検出電極に対して低インピーダンスで同じ電位に保持されるように構成されている。このため、センサ本体において、検出電極と生体の間の静電容量のみが検出され、この静電容量以外のノイズの原因になる静電容量、すなわち、検出電極の電位とは異なる電位を有する周辺環境(例えば検出電極の裏面や周辺機器などの物体)と当該検出電極の間の静電容量は検出されなくなる。
上記構成において、前記センサ回路は、前記センサ本体によって検出された静電容量の変化量をシグマ−デルタ変換方式または発振周波数方式によって検出してデジタル信号に変換するデジタル変換部と、前記デジタル変換部によって変換された前記デジタル信号を前記所定時間間隔で順次記憶する記憶部と、前記記憶部に順次記憶された前記所定時間の前後におけるデジタル信号をそれぞれM、Nとしたときに、|(N−M)/M|×100[%]なる式で定義される、前記Mに対する前記Nの変化率の絶対値、または、|N−M|なる式で定義される、前記Mに対する前記Nの差分の絶対値、を算出し、前記変化率の絶対値または前記差分の絶対値が所定値以上であるときに、リセット信号を出力する演算部と、予め設定された少なくとも1つ以上の設定時間を計測することにより、前記設定時間の経過後に、前記生体の体動状態が異常状態であることを示す判定信号を出力するタイマー部と、をさらに備え、前記タイマー部が前記演算部から前記リセット信号を受信した時に、前記設定時間の時間計測がリセットされうるように構成されていることが好ましい。
この考案によれば、演算部によるデジタル信号の演算結果に基づいて、タイマー部から判定信号が出力されるようになっているので、この判定信号によって、生体の体動状態が異常状態であるか否かを簡単に検知することができる。
この考案によれば、演算部によるデジタル信号の演算結果に基づいて、タイマー部から判定信号が出力されるようになっているので、この判定信号によって、生体の体動状態が異常状態であるか否かを簡単に検知することができる。
上記構成において、前記タイマー部は、予め設定された第1の設定時間を計測することにより、前記第1の設定時間の経過後に、前記生体の体動状態が注意状態であることを示す第1の判定信号を出力する第1のタイマー部と、予め設定された、前記第1の設定時間よりも長い第2の設定時間を計測することにより、前記第2の設定時間の経過後に、前記生体の体動状態が警告状態であることを示す第2の判定信号を出力する第2のタイマー部と、を備え、前記第1のタイマー部が前記演算部から前記リセット信号を受信した時に、前記第1の設定時間の時間計測がリセットされる一方、前記第2のタイマー部が前記演算部から前記リセット信号を受信した時に、前記第2の設定時間の時間計測がリセットされないように構成されていることが好ましい。
ここで、注意状態とは、生体の体動状態がやや危険な状態にあることを意味し、警告状態とは、生体の体動状態が注意状態よりもさらに危険な状態にあることを意味する。
この考案によれば、第1および第2のタイマー部によって、それぞれ第1および第2の設定時間が計測され、第1および第2の判定信号が出力されるようになっているので、これらの判定信号によって、生体の体動状態の異常状態をより詳しく判別した形で検知することができる。
また、第2のタイマー部がリセット信号を受信しても、第2の設定時間の時間計測がリセットされないようになっている。これにより、警告状態であることを示す第2の判定信号が出力されたとき、その出力がリセットされずに保持された状態となるため、生体の体動状態の異常状態をより安全に検知することができる。
ここで、注意状態とは、生体の体動状態がやや危険な状態にあることを意味し、警告状態とは、生体の体動状態が注意状態よりもさらに危険な状態にあることを意味する。
この考案によれば、第1および第2のタイマー部によって、それぞれ第1および第2の設定時間が計測され、第1および第2の判定信号が出力されるようになっているので、これらの判定信号によって、生体の体動状態の異常状態をより詳しく判別した形で検知することができる。
また、第2のタイマー部がリセット信号を受信しても、第2の設定時間の時間計測がリセットされないようになっている。これにより、警告状態であることを示す第2の判定信号が出力されたとき、その出力がリセットされずに保持された状態となるため、生体の体動状態の異常状態をより安全に検知することができる。
本考案によれば、生体の体動状態の異常をより確実に検知可能な、体動状態監視センサ装置を提供することができる。
以下、本考案の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
図1(A)に示すように、本考案に係る体動状態監視センサ装置1は、センサ本体2と、センサ回路9とを備える。
センサ本体2は、生体LBの近傍に配置される検出電極3を備え、誘電体である生体LBと検出電極3の間の静電容量を検出するものである。
センサ回路9は、センサ本体2によって検出された静電容量の変化量に基づいて生体LBの体動状態を監視するものである。センサ回路9は、当該静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、生体LBの体動状態が異常状態であることを示す判定信号(例えば、後述する注意信号や警告信号等)を出力するようになっている。
センサ回路9は、センサ本体2によって検出された静電容量の変化量に基づいて生体LBの体動状態を監視するものである。センサ回路9は、当該静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、生体LBの体動状態が異常状態であることを示す判定信号(例えば、後述する注意信号や警告信号等)を出力するようになっている。
図1(B)および(C)に示すように、センサ本体2は、検出電極3以外に、ガード電極4と、絶縁シート5a、5bと、をさらに備える。なお、図1(A)には、センサ本体2において検出電極3およびガード電極4のみが概略的に図示されている。
検出電極3は、絶縁部材3bで被覆された導電性撚り線3aからなる。検出電極3は、絶縁シート5aの一方の面(表面)に例えば接着手段を介して格子状に設けられている。
ガード電極4は、検出電極3に対する生体LB以外からの電界を遮蔽するためのものであり、例えば金属箔やメッキ箔(銅箔、アルミ箔等)等といった導電性薄膜からなる。ガード電極4は、絶縁シート5aの一方の面の格子状の検出電極3に対応するように、当該絶縁シート5aの他方の面(裏面)に格子状に設けられている。ガード電極4の検出電極3とは反対の側は、絶縁シート5bの一方の面と対向または接触している。
さらに、センサ本体2の周囲は、例えば絶縁布のような絶縁カバー部材5cによってカバーされている。
検出電極3は、絶縁部材3bで被覆された導電性撚り線3aからなる。検出電極3は、絶縁シート5aの一方の面(表面)に例えば接着手段を介して格子状に設けられている。
ガード電極4は、検出電極3に対する生体LB以外からの電界を遮蔽するためのものであり、例えば金属箔やメッキ箔(銅箔、アルミ箔等)等といった導電性薄膜からなる。ガード電極4は、絶縁シート5aの一方の面の格子状の検出電極3に対応するように、当該絶縁シート5aの他方の面(裏面)に格子状に設けられている。ガード電極4の検出電極3とは反対の側は、絶縁シート5bの一方の面と対向または接触している。
さらに、センサ本体2の周囲は、例えば絶縁布のような絶縁カバー部材5cによってカバーされている。
センサ回路9は、センサ本体2の後段に接続されたガード回路6を備える。ガード回路6は、ガード電極4に検出電極3と同一の電位を当該検出電極3よりも低インピーダンスで与えるものであり、バッファーアンプ7を備える公知の回路からなる。センサ本体2とセンサ回路9は、例えば同軸ケーブル8(内側部分が検出電極3で、外側部分がガード電極4からなるケーブル)を介して接続されている。また、センサ回路9は、ガード回路6以外に、ガード回路6の後段に接続されたデジタル変換部10と、クロック信号発生部11と、記憶部12と、演算部13と、タイマー部14と、をさらに備える。
デジタル変換部10は、センサ本体2によって検出された静電容量の変化量を例えばシグマ−デルタ変換方式によって検出してデジタル信号に変換するものである。
ここで、シグマ−デルタ変換方式とは、図2(A)に示すような公知のシグマ−デルタ変換回路を用いるものである。なお、このシグマ−デルタ変換回路と同一のものが本出願人の実用新案登録第3162032号公報に開示されているので、その構成および動作の説明は省略する。このシグマ−デルタ変換回路を用いることにより、検出電極3と生体LBの間の静電容量の変化を高分解能なデジタル信号に変換することができる。
ここで、シグマ−デルタ変換方式とは、図2(A)に示すような公知のシグマ−デルタ変換回路を用いるものである。なお、このシグマ−デルタ変換回路と同一のものが本出願人の実用新案登録第3162032号公報に開示されているので、その構成および動作の説明は省略する。このシグマ−デルタ変換回路を用いることにより、検出電極3と生体LBの間の静電容量の変化を高分解能なデジタル信号に変換することができる。
クロック信号生成部11は、上記所定時間の周期に基づいたクロック信号を生成する。このクロック信号は、後述する記憶部12、演算部13およびタイマー部14に伝達される。
記憶部12は、デジタル変換部10によって変換されたデジタル信号を、クロック信号生成部11からのクロック信号に基づいて、上記所定時間間隔で順次記憶するものであり、例えばシフトレジスタ等のレジスタ回路からなる。
演算部13は、クロック信号に基づいて記憶部12に所定時間間隔で順次記憶されたデジタル信号を次のように演算する回路である。すなわち、演算部13は、この所定時間の前後におけるデジタル信号をそれぞれM、Nとしたときに、|(N−M)/M|×100[%]なる式で定義される、Mに対するNの変化率の絶対値を算出する。そして、演算部13は、算出した変化率の絶対値が所定値以上であるときに、後述するタイマー部14にリセット信号を出力する。
タイマー部14は、予め設定された少なくとも1つ以上の設定時間を計測することにより、設定時間の経過後に、生体LBの体動状態が異常状態であることを示す判定信号を出力するようになっている。なお、タイマー部14は、設定時間が経過するまでは判定信号を出力しない。さらに、タイマー部14が演算部13からリセット信号を受信した時に、設定時間の時間計測がリセットされうるように構成されている。なお、タイマー部14は、自身の電源が投入された時点から設定時間の計測を開始し、クロック信号をカウントすることによりその設定時間を計測するようになっている。
タイマー部14は、この実施例では、第1のタイマー部14aと第2のタイマー部14bとを備える。
第1のタイマー部14aは、予め設定された第1の設定時間(注意時間)を計測することにより、第1の設定時間の経過後に、生体LBの体動状態が注意状態であることを示す第1の判定信号(注意信号)を出力する。なお、第1のタイマー部14aは、第1の設定時間が経過するまでは第1の判定信号を出力しない。さらに、第1のタイマー部14aが演算部13からリセット信号を受信した時に、第1の設定時間の時間計測がリセットされるようになっている。
第2のタイマー部14bは、予め設定された、第1の設定時間よりも長い第2の設定時間(警告時間)を計測することにより、第2の設定時間の経過後に、生体LBの体動状態が警告状態であることを示す第2の判定信号(警告信号)を出力する。第2のタイマー部14bが演算部13からリセット信号を受信した時に、第2の設定時間の時間計測がリセットされないようになっている。なお、第2のタイマー部14bは、第2の設定時間が経過するまでは第2の判定信号を出力しないが、一旦第2の判定信号を出力した後においては、第2の判定信号を出力した状態に保持する。
第1のタイマー部14aは、予め設定された第1の設定時間(注意時間)を計測することにより、第1の設定時間の経過後に、生体LBの体動状態が注意状態であることを示す第1の判定信号(注意信号)を出力する。なお、第1のタイマー部14aは、第1の設定時間が経過するまでは第1の判定信号を出力しない。さらに、第1のタイマー部14aが演算部13からリセット信号を受信した時に、第1の設定時間の時間計測がリセットされるようになっている。
第2のタイマー部14bは、予め設定された、第1の設定時間よりも長い第2の設定時間(警告時間)を計測することにより、第2の設定時間の経過後に、生体LBの体動状態が警告状態であることを示す第2の判定信号(警告信号)を出力する。第2のタイマー部14bが演算部13からリセット信号を受信した時に、第2の設定時間の時間計測がリセットされないようになっている。なお、第2のタイマー部14bは、第2の設定時間が経過するまでは第2の判定信号を出力しないが、一旦第2の判定信号を出力した後においては、第2の判定信号を出力した状態に保持する。
次に、この体動状態監視センサ装置の動作について、実際に寝具上に被検者(要介護者)を就寝させて本装置を用いてこの生体と検出電極との間の静電容量の変化を測定した実験結果(図4)を参照して、以下に説明する。
この実験は、以下のような手順で行った。
まず、図3(A)および(B)に示すように、被検者の生体LBの胸部に対応させた大きさのセンサ本体2を、生体LBの近傍(敷布と敷布団の間)に配置した。
そして、このセンサ本体2によって生体LBと検出電極3の間の静電容量を検出し、センサ回路9によって生体LBの体動状態を約260分間にわたって監視した。
ここで、センサ回路9においては、上記所定時間(クロック信号の周期)を10分として、デジタル変換部10によって変換されたデジタル信号を10分間隔で記憶部12に順次記憶させ、演算部13でデジタル信号の変化率の絶対値を算出した。さらに、演算部13においては、変化率の絶対値が6%以上であるときにリセット信号が出力されるようにした。また、第1および第2のタイマー部14a、14bにおいては、それぞれ第1および第2の設定時間(注意時間および警告時間)を20分、30分に設定した。
まず、図3(A)および(B)に示すように、被検者の生体LBの胸部に対応させた大きさのセンサ本体2を、生体LBの近傍(敷布と敷布団の間)に配置した。
そして、このセンサ本体2によって生体LBと検出電極3の間の静電容量を検出し、センサ回路9によって生体LBの体動状態を約260分間にわたって監視した。
ここで、センサ回路9においては、上記所定時間(クロック信号の周期)を10分として、デジタル変換部10によって変換されたデジタル信号を10分間隔で記憶部12に順次記憶させ、演算部13でデジタル信号の変化率の絶対値を算出した。さらに、演算部13においては、変化率の絶対値が6%以上であるときにリセット信号が出力されるようにした。また、第1および第2のタイマー部14a、14bにおいては、それぞれ第1および第2の設定時間(注意時間および警告時間)を20分、30分に設定した。
図4(A)に示すように、デジタル変換部10が、就寝中の生体LBの体動に伴って刻々と変化するデジタル信号(出力電圧)を出力し、記憶部12が、このデジタル信号を所定時間10分間隔で順次記憶していく。
この時、図4(B)に示すように、演算部13は、記憶部12に順次記憶されたデジタル信号の変化率の絶対値を算出する。そして、図4(C)に示すように、演算部13は、この算出された絶対値が6%以上であるときにリセット信号を出力する(時間t=20、50、70、80、90、120、130、150、180、190分を参照)。
そして、図4(D)および(E)に示すように、第1のタイマー部14aは、20分の注意時間を計測することにより、注意信号を出力する(時間t=40、110、170、210分を参照)。そして、第1のタイマー部14aが演算部13からリセット信号を受信した時には、注意時間の時間計測がリセットされ、注意信号は出力されなくなる(時間t=50、120、180分を参照)。
さらに、図4(D)および(F)に示すように、第2のタイマー部14bは、30分の警告時間を計測することにより、警告信号を出力する(時間t=220分を参照)。なお、図示していないが、第2のタイマー部14bが演算部13からリセット信号を受信した時でも、警告時間の時間計測はリセットされることなく、警告信号は出力されたままになっている。
この時、図4(B)に示すように、演算部13は、記憶部12に順次記憶されたデジタル信号の変化率の絶対値を算出する。そして、図4(C)に示すように、演算部13は、この算出された絶対値が6%以上であるときにリセット信号を出力する(時間t=20、50、70、80、90、120、130、150、180、190分を参照)。
そして、図4(D)および(E)に示すように、第1のタイマー部14aは、20分の注意時間を計測することにより、注意信号を出力する(時間t=40、110、170、210分を参照)。そして、第1のタイマー部14aが演算部13からリセット信号を受信した時には、注意時間の時間計測がリセットされ、注意信号は出力されなくなる(時間t=50、120、180分を参照)。
さらに、図4(D)および(F)に示すように、第2のタイマー部14bは、30分の警告時間を計測することにより、警告信号を出力する(時間t=220分を参照)。なお、図示していないが、第2のタイマー部14bが演算部13からリセット信号を受信した時でも、警告時間の時間計測はリセットされることなく、警告信号は出力されたままになっている。
(効果)
この体動状態監視センサ装置によれば、センサ本体2によって検出された静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、センサ回路9が判定信号を出力するので、例えば就寝中の要介護者等の生体が動かない等の異常をより確実に検知することができる。
また、センサ本体2において、絶縁シート5aの一方の面に導電性撚り線3aからなる検出電極3が設けられ、他方の面に導電性薄膜からなるガード電極4が設けられているので、センサ本体2を薄くてフレキシブルなものにすることができる。そして、ガード回路6において、ガード電極が検出電極に対して低インピーダンスで同じ電位に保持されるので、静電容量の検出の際のノイズを減らすことができる。
また、演算部13によるデジタル信号の演算結果に基づいて、タイマー部14から判定信号が出力されるようになっているので、この判定信号によって、生体LBの体動状態が異常状態であるか否かを簡単に検知することができる。特に、第1および第2のタイマー部14a、14bによって、それぞれ第1および第2の設定時間が計測され、第1および第2の判定信号が出力されるようになっているので、これらの判定信号によって、生体LBの体動状態の異常状態をより詳しく判別した形で検知することができる。
さらに、第2のタイマー部14bがリセット信号を受信しても、第2の設定時間の時間計測がリセットされないようになっている。これにより、警告状態であることを示す第2の判定信号が出力されたとき、その出力がリセットされずに保持された状態となるため、生体LBの体動状態の異常状態をより安全に検知することができる。
この体動状態監視センサ装置によれば、センサ本体2によって検出された静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、センサ回路9が判定信号を出力するので、例えば就寝中の要介護者等の生体が動かない等の異常をより確実に検知することができる。
また、センサ本体2において、絶縁シート5aの一方の面に導電性撚り線3aからなる検出電極3が設けられ、他方の面に導電性薄膜からなるガード電極4が設けられているので、センサ本体2を薄くてフレキシブルなものにすることができる。そして、ガード回路6において、ガード電極が検出電極に対して低インピーダンスで同じ電位に保持されるので、静電容量の検出の際のノイズを減らすことができる。
また、演算部13によるデジタル信号の演算結果に基づいて、タイマー部14から判定信号が出力されるようになっているので、この判定信号によって、生体LBの体動状態が異常状態であるか否かを簡単に検知することができる。特に、第1および第2のタイマー部14a、14bによって、それぞれ第1および第2の設定時間が計測され、第1および第2の判定信号が出力されるようになっているので、これらの判定信号によって、生体LBの体動状態の異常状態をより詳しく判別した形で検知することができる。
さらに、第2のタイマー部14bがリセット信号を受信しても、第2の設定時間の時間計測がリセットされないようになっている。これにより、警告状態であることを示す第2の判定信号が出力されたとき、その出力がリセットされずに保持された状態となるため、生体LBの体動状態の異常状態をより安全に検知することができる。
以上、本考案の好ましい実施例を説明したが、本考案の構成はこれに限定されるものではない。
例えば、検出電極3は、絶縁部材3bに被覆された導電性撚り線3aに限定されるものではなく、絶縁部材3bに被覆された導線や導電性薄膜であってもよい。また、ガード電極4は、導電性薄膜に限定されるものではなく、導電板であってもよい。さらに、絶縁シート3aに対する検出電極3およびガード電極4の配置パターンは、格子状に限定されるものではなく、ベタ状や網目状等の他のさまざまな配置パターンであってもよい。
また、センサ本体2の配置場所は、敷布と敷布団の間に限定されるものではなく、生体LBと検出電極3の間の静電容量を検出可能な、生体LBの近傍の場所であるならば、任意とすることができる。
例えば、検出電極3は、絶縁部材3bに被覆された導電性撚り線3aに限定されるものではなく、絶縁部材3bに被覆された導線や導電性薄膜であってもよい。また、ガード電極4は、導電性薄膜に限定されるものではなく、導電板であってもよい。さらに、絶縁シート3aに対する検出電極3およびガード電極4の配置パターンは、格子状に限定されるものではなく、ベタ状や網目状等の他のさまざまな配置パターンであってもよい。
また、センサ本体2の配置場所は、敷布と敷布団の間に限定されるものではなく、生体LBと検出電極3の間の静電容量を検出可能な、生体LBの近傍の場所であるならば、任意とすることができる。
デジタル変換部10の構成は、シグマ−デルタ変換方式に限定されるものではなく、例えば発振周波数方式のものであってもよい。ここで、発振周波数変換方式とは、図2(B)に示すような公知の発振回路(例えばCR回路)10h、発振状態検出回路10i、出力回路10j、A/D変換回路10kを用いるものである。すなわち、発振回路10hが検出電極3と生体LBの間の静電容量をコンデンサとして発振し、発振状態検出回路10iが発振回路10hの発振信号を検出し、出力回路10jが発振信号に基づいて静電容量の変化に比例したアナログ信号を出力し、A/D変換回路10kが出力回路10jのアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。
記憶部12は、シフトレジスタに限定されるものではなく、メモリであってもよい。
演算部13は、デジタル信号の変化率の絶対値|(N−M)/M|×100[%]を演算する以外に、デジタル信号の差分の絶対値|N−M|を算出し、算出した差分の絶対値が所定値以上であるときに、リセット信号を出力するようになっていてもよい。
演算部13は、デジタル信号の変化率の絶対値|(N−M)/M|×100[%]を演算する以外に、デジタル信号の差分の絶対値|N−M|を算出し、算出した差分の絶対値が所定値以上であるときに、リセット信号を出力するようになっていてもよい。
クロック信号生成部11におけるクロック信号の周期、演算部13におけるリセット信号を出力する際の算出式や所定値、および、タイマー部14における設定時間等は、様々な値に適宜設定されうることは言うまでもない。
また、上記実験では、本考案の体動状態監視センサ装置を、就寝中の人(被検者)の体動状態の異常を検知するのに用いたが、人に限定されず、動物(例えば、ペット、家畜、動物園の動物等)の体動状態の異常を検知するのに用いてもよい。さらに、本考案の体動状態監視センサ装置を、就寝中の生体の体動状態の異常だけでなく、就寝中以外(例えば、食事や休憩中等)の生体の体動状態の異常を検知するのに用いてもよい。
1 体動状態監視センサ装置
2 センサ本体
3 検出電極
3a 導電性撚り線
3b 絶縁部材
4 ガード電極
5a、5b 絶縁シート
5c 絶縁カバー部材
6 ガード回路
7 バッファーアンプ
8 ケーブル(同軸ケーブル)
9 センサ回路
10 デジタル変換部
10a スイッチング回路
10b クロックパルス生成回路
10c 基準パルス生成回路
10d 放電回路
10e 増幅器
10f ラッチ回路
10g ビットストリーム回路
10h 発振回路
10i 発振状態検出回路
10j 出力回路
10k A/D変換回路
11 クロック信号生成部
12 記憶部
13 演算部
14 タイマー部
14a 第1のタイマー部
14b 第2のタイマー部
LB 生体
2 センサ本体
3 検出電極
3a 導電性撚り線
3b 絶縁部材
4 ガード電極
5a、5b 絶縁シート
5c 絶縁カバー部材
6 ガード回路
7 バッファーアンプ
8 ケーブル(同軸ケーブル)
9 センサ回路
10 デジタル変換部
10a スイッチング回路
10b クロックパルス生成回路
10c 基準パルス生成回路
10d 放電回路
10e 増幅器
10f ラッチ回路
10g ビットストリーム回路
10h 発振回路
10i 発振状態検出回路
10j 出力回路
10k A/D変換回路
11 クロック信号生成部
12 記憶部
13 演算部
14 タイマー部
14a 第1のタイマー部
14b 第2のタイマー部
LB 生体
Claims (4)
- 生体の近傍に配置される検出電極を備え、前記生体と前記検出電極の間の静電容量を検出するセンサ本体と、前記センサ本体によって検出された静電容量の変化量に基づいて前記生体の体動状態を監視するためのセンサ回路と、を備えた体動状態監視センサ装置であって、
前記センサ回路は、前記静電容量の変化量が所定時間の間に所定変化量以下であるときに、前記生体の体動状態が異常状態であることを示す判定信号を出力するようになっていることを特徴とする体動状態監視センサ装置。 - 前記検出電極は、絶縁部材で被覆された導電性撚り線、導線、または導電性薄膜からなり、
前記センサ本体は、
一方の面に前記検出電極が設けられた絶縁シートと、
前記検出電極に対する前記生体以外からの電界を遮蔽するために、前記絶縁シートの他方の面にベタ状、格子状もしくは網目状に設けられた導電性薄膜または導電板からなるガード電極と、をさらに備え、
前記センサ回路は、
前記ガード電極に、前記検出電極と同一の電位を前記検出電極よりも低インピーダンスで与えるガード回路と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の体動状態監視センサ装置。 - 前記センサ回路は、
前記センサ本体によって検出された静電容量の変化量をシグマ−デルタ変換方式または発振周波数方式によって検出してデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
前記デジタル変換部によって変換された前記デジタル信号を前記所定時間間隔で順次記憶する記憶部と、
前記記憶部に順次記憶された前記所定時間の前後におけるデジタル信号をそれぞれM、Nとしたときに、|(N−M)/M|×100[%]なる式で定義される、前記Mに対する前記Nの変化率の絶対値、または、|N−M|なる式で定義される、前記Mに対する前記Nの差分の絶対値、を算出し、前記変化率の絶対値または前記差分の絶対値が所定値以上であるときに、リセット信号を出力する演算部と、
予め設定された少なくとも1つ以上の設定時間を計測することにより、前記設定時間の経過後に、前記生体の体動状態が異常状態であることを示す判定信号を出力するタイマー部と、をさらに備え、
前記タイマー部が前記演算部から前記リセット信号を受信した時に、前記設定時間の時間計測がリセットされうるように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の体動状態監視センサ装置。 - 前記タイマー部は、
予め設定された第1の設定時間を計測することにより、前記第1の設定時間の経過後に、前記生体の体動状態が注意状態であることを示す第1の判定信号を出力する第1のタイマー部と、
予め設定された、前記第1の設定時間よりも長い第2の設定時間を計測することにより、前記第2の設定時間の経過後に、前記生体の体動状態が警告状態であることを示す第2の判定信号を出力する第2のタイマー部と、を備え、
前記第1のタイマー部が前記演算部から前記リセット信号を受信した時に、前記第1の設定時間の時間計測がリセットされる一方、前記第2のタイマー部が前記演算部から前記リセット信号を受信した時に、前記第2の設定時間の時間計測がリセットされないように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の体動状態監視センサ装置。
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JP2017124796A (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | 圧湿検出装置 |
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