JP3513497B2 - 非気密空気マットを使用した生体情報収集装置 - Google Patents
非気密空気マットを使用した生体情報収集装置Info
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- JP3513497B2 JP3513497B2 JP2001250516A JP2001250516A JP3513497B2 JP 3513497 B2 JP3513497 B2 JP 3513497B2 JP 2001250516 A JP2001250516 A JP 2001250516A JP 2001250516 A JP2001250516 A JP 2001250516A JP 3513497 B2 JP3513497 B2 JP 3513497B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は人体や動物の乗った
空気室の空気圧の変化を導管で外部圧力センサ又はマイ
クロフォンに導き、その出力の変化によって人体や動物
の生体情報を収集する装置に関する。
空気室の空気圧の変化を導管で外部圧力センサ又はマイ
クロフォンに導き、その出力の変化によって人体や動物
の生体情報を収集する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種装置においては、密閉され
た空気マットの内部気圧を外部気圧よりプラスに保ち、
いわば膨らんだ弾力のある状態の密閉空気マットに人
体，動物等が乗り、内部空気圧の変化を検出することに
より、生体情報を収集するようになっている。そして、
空気マット上での人体や動物の移動を考えると、人体や
動物の作用面積以上の大きさの空気マットが必要とな
る。しかしこの場合は、作用面積以外（はみ出し部）
は、圧力逃げとして働き、必要な生体信号を減衰させた
り、消失させたりする。従って、乳幼児呼吸検出や睡眠
時無呼吸検出に応用されるごとく人体のようにかなり長
大なものが、寝返りのような移動をした場合でも常時安
定に生体情報を収集するためには空気マットを独立した
複数個の小室に分割し、その各々に圧力センサを取り付
けるように構成されているのが普通である。
た空気マットの内部気圧を外部気圧よりプラスに保ち、
いわば膨らんだ弾力のある状態の密閉空気マットに人
体，動物等が乗り、内部空気圧の変化を検出することに
より、生体情報を収集するようになっている。そして、
空気マット上での人体や動物の移動を考えると、人体や
動物の作用面積以上の大きさの空気マットが必要とな
る。しかしこの場合は、作用面積以外（はみ出し部）
は、圧力逃げとして働き、必要な生体信号を減衰させた
り、消失させたりする。従って、乳幼児呼吸検出や睡眠
時無呼吸検出に応用されるごとく人体のようにかなり長
大なものが、寝返りのような移動をした場合でも常時安
定に生体情報を収集するためには空気マットを独立した
複数個の小室に分割し、その各々に圧力センサを取り付
けるように構成されているのが普通である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、独立し
た複数の空気室の内部の空気圧を等しくし、且つそれを
外部空気圧よりプラスに維持し弾力を保つためには、各
空気マットを気密構造に作り、等しく加圧する必要があ
り、それが空気マットのコストを高くする要因になって
いる。また、万一空気洩れが生じれば使用できなくな
る。一方、圧力センサ又はマイクロフォンは個々の製品
の特性が均一ではなく、これを複数個使用する場合は、
各素子の特性を整合する面倒な作業が必要になる。
た複数の空気室の内部の空気圧を等しくし、且つそれを
外部空気圧よりプラスに維持し弾力を保つためには、各
空気マットを気密構造に作り、等しく加圧する必要があ
り、それが空気マットのコストを高くする要因になって
いる。また、万一空気洩れが生じれば使用できなくな
る。一方、圧力センサ又はマイクロフォンは個々の製品
の特性が均一ではなく、これを複数個使用する場合は、
各素子の特性を整合する面倒な作業が必要になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の装置において、
空気マットは、独立した複数の空気室から成り立ってい
るが、各空気室は通常の状態では内部空気圧と外部空気
圧に差が生じないようになっている。即ち各空気室を構
成する材料は、全く空気を通さない気密な材料である必
要はなく、その縫合なども気密性に配慮する必要はな
い。むしろ全体として、適度の通気性を有することが必
要である。従って、それ自体膨張力を持たないし、弾性
も乏しいことになる。
空気マットは、独立した複数の空気室から成り立ってい
るが、各空気室は通常の状態では内部空気圧と外部空気
圧に差が生じないようになっている。即ち各空気室を構
成する材料は、全く空気を通さない気密な材料である必
要はなく、その縫合なども気密性に配慮する必要はな
い。むしろ全体として、適度の通気性を有することが必
要である。従って、それ自体膨張力を持たないし、弾性
も乏しいことになる。
【０００５】その反面、それのみでは各空気室の形状を
維持することが難しいので、中にスポンジのような復元
力のあるバネ材を封入し、人体等の荷重がかかって変形
した場合も一定の形状と内部の残留空気が保てるように
し、荷重が取り除かれた場合は徐々に原形状に復元でき
るようになっている。
維持することが難しいので、中にスポンジのような復元
力のあるバネ材を封入し、人体等の荷重がかかって変形
した場合も一定の形状と内部の残留空気が保てるように
し、荷重が取り除かれた場合は徐々に原形状に復元でき
るようになっている。
【０００６】各空気室には、荷重がかかった場合のみ開
く通気弁が設けられ、その先は導管によって一又は共通
の圧力センサ又はマイクロフォンに接続される。
く通気弁が設けられ、その先は導管によって一又は共通
の圧力センサ又はマイクロフォンに接続される。
【０００７】このような構造からなる空気マットは、材
質や構造の気密性に高度の配慮する必要がなく、比較的
安価に製造することができる。また、圧力センサ又はマ
イクロフォンは一個又は少数で足りるので、特性整合の
手間も省け、安価で信頼性のある生体情報収集装置を得
ることができる。
質や構造の気密性に高度の配慮する必要がなく、比較的
安価に製造することができる。また、圧力センサ又はマ
イクロフォンは一個又は少数で足りるので、特性整合の
手間も省け、安価で信頼性のある生体情報収集装置を得
ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面によって
説明する。図１において、１は本発明装置に使用する空
気マットで複数の独立した空気室１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄ，１ｅから成り立っている。各空気室は縦２０ｃｍ,
横１０ｃｍ,厚さ1ｃｍ程度の大きさで、一つの空気マッ
ト当りの空気室の数は空気マット１の形状により任意に
選択できる。２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは通気弁
で、独立した空気室１ａ乃至１ｅの各々に設けられ、空
気室に荷重がかかることにより開く構造となっている。
３は空気を通すパイプで通気弁２ａ乃至２ｅを経由して
伝播された空気圧変動を圧力センサ又はマイクロフォン
４に導くようになっている。圧力センサ又はマイクロフ
ォン４の出力５は計測部（図示せず）に接続される。
説明する。図１において、１は本発明装置に使用する空
気マットで複数の独立した空気室１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄ，１ｅから成り立っている。各空気室は縦２０ｃｍ,
横１０ｃｍ,厚さ1ｃｍ程度の大きさで、一つの空気マッ
ト当りの空気室の数は空気マット１の形状により任意に
選択できる。２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは通気弁
で、独立した空気室１ａ乃至１ｅの各々に設けられ、空
気室に荷重がかかることにより開く構造となっている。
３は空気を通すパイプで通気弁２ａ乃至２ｅを経由して
伝播された空気圧変動を圧力センサ又はマイクロフォン
４に導くようになっている。圧力センサ又はマイクロフ
ォン４の出力５は計測部（図示せず）に接続される。
【０００９】図２は、各空気室の構造を説明するための
図１のＡ−Ａ’線における断面の拡大図である。図１と
同一個所には同一の符号を用いている。空気室１ａは表
材６によって袋状に形成される。これは一体に形成して
もよいが、２枚の材料を重ね合わせ周辺部７を縫合或い
は接着する等の方法によって行ってもよい。一方の端部
８には通気弁２ａが取り付けられ、パイプ３に接続され
る。
図１のＡ−Ａ’線における断面の拡大図である。図１と
同一個所には同一の符号を用いている。空気室１ａは表
材６によって袋状に形成される。これは一体に形成して
もよいが、２枚の材料を重ね合わせ周辺部７を縫合或い
は接着する等の方法によって行ってもよい。一方の端部
８には通気弁２ａが取り付けられ、パイプ３に接続され
る。
【００１０】９はスポンジのような弾性体からなる支持
材で、荷重による空気室の圧縮を制限し、内部に空気を
残留させると共に、荷重が去った時は空気室を徐々に元
の形に復元させる働きをする。支持材９としては、スポ
ンジの他、断面が波型の板、コイルスプリングなども用
いることができる。
材で、荷重による空気室の圧縮を制限し、内部に空気を
残留させると共に、荷重が去った時は空気室を徐々に元
の形に復元させる働きをする。支持材９としては、スポ
ンジの他、断面が波型の板、コイルスプリングなども用
いることができる。
【００１１】通気弁２ａは、弾性を持つ柔軟な部材で構
成されており、空気室に人体等の荷重がかかり、空気室
が変形することにより開く構造のものを用いる。その例
を図３によって説明する。図３Ａは通気弁２ａの先端部
１０を、空気室１ａの内側から見た図で、柔軟で弾性を
有する部材の断面は円形となっている。断面の中央部に
は、縦にスリット１１が切られており、通常時はこのス
リットは密着状態である。しかしながら、空気室１ａに
荷重がかかり変形すると、それに伴なってこの部分にも
矢印に示す如く上下方向の力が加わり、柔軟な部材は図
３Ｂに示す如く楕円状に圧縮変形される。すると、スリ
ット１１も離れて開口部１２を形成し空気室内部の空気
圧の外部への伝播が可能となる。通気弁を経由した空気
圧は図１のパイプ３の空気圧変化となり、この変化を圧
力センサ又はマイクロフォン４が検知することになる。
成されており、空気室に人体等の荷重がかかり、空気室
が変形することにより開く構造のものを用いる。その例
を図３によって説明する。図３Ａは通気弁２ａの先端部
１０を、空気室１ａの内側から見た図で、柔軟で弾性を
有する部材の断面は円形となっている。断面の中央部に
は、縦にスリット１１が切られており、通常時はこのス
リットは密着状態である。しかしながら、空気室１ａに
荷重がかかり変形すると、それに伴なってこの部分にも
矢印に示す如く上下方向の力が加わり、柔軟な部材は図
３Ｂに示す如く楕円状に圧縮変形される。すると、スリ
ット１１も離れて開口部１２を形成し空気室内部の空気
圧の外部への伝播が可能となる。通気弁を経由した空気
圧は図１のパイプ３の空気圧変化となり、この変化を圧
力センサ又はマイクロフォン４が検知することになる。
【００１２】空気室２ａから人体等の荷重が去った場合
は、荷重によって変形した支持材９が弾力によって復元
しようとする力によって、空気室の形状も元の状態に戻
ろうとするが、その際空気室１ａの表面から排出された
のとほぼ等量の外気が必要となる。しかしながら、空気
室自体が密閉構造を有していないので、必要な外気は布
目，縫い目，ピンホール等を通じ次第に空気室に還流し
元の形状に復帰する。
は、荷重によって変形した支持材９が弾力によって復元
しようとする力によって、空気室の形状も元の状態に戻
ろうとするが、その際空気室１ａの表面から排出された
のとほぼ等量の外気が必要となる。しかしながら、空気
室自体が密閉構造を有していないので、必要な外気は布
目，縫い目，ピンホール等を通じ次第に空気室に還流し
元の形状に復帰する。
【００１３】図４は、圧力センサ又はマイクロフォン４
の力信号５の一例を示したものである。図４の横軸は時
間（Ｓｅｃ）で、縦軸は出力信号のレベル（Ｖ）を示し
ている。図４の中で、出力信号のレベルが大きく変動し
ている部分は、生体情報を収集される人の寝返りなどの
無意識な体動の不随意の機械的な動きＢＭＴを示してい
る。又、出力信号のレベルが安定して小さく変動してい
る部分は、生体情報を収集される人の呼吸、心臓の拍動
といった不随意の機械的な動きを示している。
の力信号５の一例を示したものである。図４の横軸は時
間（Ｓｅｃ）で、縦軸は出力信号のレベル（Ｖ）を示し
ている。図４の中で、出力信号のレベルが大きく変動し
ている部分は、生体情報を収集される人の寝返りなどの
無意識な体動の不随意の機械的な動きＢＭＴを示してい
る。又、出力信号のレベルが安定して小さく変動してい
る部分は、生体情報を収集される人の呼吸、心臓の拍動
といった不随意の機械的な動きを示している。
【００１４】図５は、図４に示した圧力センサ又はマイ
クロフォン４の、レベルが安定して小さく変動している
部分（図４の丸で囲んだ部分）の信号を拡大した信号Ｓ
１と、同じ部分の信号を微分した信号Ｓ２とを示したも
のである。圧力センサ又はマイクロフォン４の出力信号
を微分した信号Ｓ２の波形の高レベルの周期的信号は心
拍周期を示しており、又、高レベルの周期的信号と中レ
ベルの周期的信号との間は左心室駆出時間を示してい
る。このように、圧力センサ又はマイクロフォン４の出
力信号から各種の生体情報を長時間にわたり連続的に得
ることが出来る。
クロフォン４の、レベルが安定して小さく変動している
部分（図４の丸で囲んだ部分）の信号を拡大した信号Ｓ
１と、同じ部分の信号を微分した信号Ｓ２とを示したも
のである。圧力センサ又はマイクロフォン４の出力信号
を微分した信号Ｓ２の波形の高レベルの周期的信号は心
拍周期を示しており、又、高レベルの周期的信号と中レ
ベルの周期的信号との間は左心室駆出時間を示してい
る。このように、圧力センサ又はマイクロフォン４の出
力信号から各種の生体情報を長時間にわたり連続的に得
ることが出来る。
【００１５】図６は、圧力センサ又はマイクロフォン４
の出力信号を処理して各種の生体情報を得るための信号
処理回路の一例を示すブロック線図である。図６におい
て、ＰＴは圧力センサ又はマイクオフォン４の出力信号
で、図４，図５に示すような信号を出力する。ＬＶはレ
ベル検出回路で、マイクロフォンＰＴの出力が所定レベ
ルを越えたときにパルスＡを出力する。ＬＰはローパス
フィルターで、マイクロフォンＰＴの出力信号の高い周
波数成分を除去する。ＤＦは微分増幅器でマイクロフォ
ンＰＴの出力信号を微分した、図５のＳ２に示すような
信号を出力する。ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３は、最大値検
出器で、これに加えられる信号の最大値を検出する毎に
正極性のパルスを出力する。
の出力信号を処理して各種の生体情報を得るための信号
処理回路の一例を示すブロック線図である。図６におい
て、ＰＴは圧力センサ又はマイクオフォン４の出力信号
で、図４，図５に示すような信号を出力する。ＬＶはレ
ベル検出回路で、マイクロフォンＰＴの出力が所定レベ
ルを越えたときにパルスＡを出力する。ＬＰはローパス
フィルターで、マイクロフォンＰＴの出力信号の高い周
波数成分を除去する。ＤＦは微分増幅器でマイクロフォ
ンＰＴの出力信号を微分した、図５のＳ２に示すような
信号を出力する。ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３は、最大値検
出器で、これに加えられる信号の最大値を検出する毎に
正極性のパルスを出力する。
【００１６】ＣＵ１，ＣＵ２，ＣＵ３は、カウンタでこ
れに加えられるパルスを計数し、設定された値になると
出力信号を発生する。ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３，ＴＭ４
はそれぞれタイマーで、そのスタート端子に信号が加え
られてから、ストップ端子に信号が加えられるまでの時
間を計測しその結果を出力端子に出力する。ＤＶは減衰
器で、これに加えられる信号ｔを１／ｎに減衰して出力
する。ＳＷ１はスイッチ、Ｍ１はメモリーである。無指
向性マイクロフォンＰＴの出力信号は、レベル検出回路
ＬＶ，ローパスフィルターＬＰ，微分増幅器ＤＦに加え
られる。レベル検出回路ＬＶから出力されるパルスはタ
イマーＴＭ１にスタート信号として供給され、又、カウ
ンタＣＵ１に加えられる。
れに加えられるパルスを計数し、設定された値になると
出力信号を発生する。ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３，ＴＭ４
はそれぞれタイマーで、そのスタート端子に信号が加え
られてから、ストップ端子に信号が加えられるまでの時
間を計測しその結果を出力端子に出力する。ＤＶは減衰
器で、これに加えられる信号ｔを１／ｎに減衰して出力
する。ＳＷ１はスイッチ、Ｍ１はメモリーである。無指
向性マイクロフォンＰＴの出力信号は、レベル検出回路
ＬＶ，ローパスフィルターＬＰ，微分増幅器ＤＦに加え
られる。レベル検出回路ＬＶから出力されるパルスはタ
イマーＴＭ１にスタート信号として供給され、又、カウ
ンタＣＵ１に加えられる。
【００１７】カウンタＣＵ１は、レベル検出回路ＬＶか
ら出力されるパルスＡを受ける毎に異なった極性のパル
スを出力するもので、レベル検出回路ＬＶから最初のパ
ルスを受けたときに、負極性のパルスを次のパルスを受
けたときに、正極性のパルスを出力するように動作する
プリセットカウンタである。タイマーＴＭ１は、レベル
検出回路ＬＶより正極性パルスを受けてから、カウンタ
ＣＮ１より正極性パルスを受けるまでの時間を測定し、
その測定値を体動時間ＢＭＴとして出力する。ローパス
フィルターＬＰの出力は最大値検出器ＤＴ１に加えら
れ、ＤＴ１から出力されるパルスは、タイマーＴＭ２に
スタート信号として供給され、又、カウンタＣＵ２に加
えられる。タイマーＴＭ２は、最大値検出器ＤＴより正
極性パルスＡを受けてから、カウンタＣＵ２より正極性
パルスＦを受けるまでの時間を測定し、その測定値を呼
吸周期ＲＰとして出力する。
ら出力されるパルスＡを受ける毎に異なった極性のパル
スを出力するもので、レベル検出回路ＬＶから最初のパ
ルスを受けたときに、負極性のパルスを次のパルスを受
けたときに、正極性のパルスを出力するように動作する
プリセットカウンタである。タイマーＴＭ１は、レベル
検出回路ＬＶより正極性パルスを受けてから、カウンタ
ＣＮ１より正極性パルスを受けるまでの時間を測定し、
その測定値を体動時間ＢＭＴとして出力する。ローパス
フィルターＬＰの出力は最大値検出器ＤＴ１に加えら
れ、ＤＴ１から出力されるパルスは、タイマーＴＭ２に
スタート信号として供給され、又、カウンタＣＵ２に加
えられる。タイマーＴＭ２は、最大値検出器ＤＴより正
極性パルスＡを受けてから、カウンタＣＵ２より正極性
パルスＦを受けるまでの時間を測定し、その測定値を呼
吸周期ＲＰとして出力する。
【００１８】微分増幅器ＤＦの出力信号は、最大値検出
器ＤＴ２に接続されている。最大値検出器ＤＴ２から出
力されるパルスは、タイマーＴＭ３にスタート信号とし
て供給され、又、カウンタＣＵ３に加えられる。タイマ
ーＴＭ３は、最大値検出器ＤＴ２より正極性パルスを受
けてから、カウンタＣＵ３より正極性パルスを受けるま
での時間を測定し、その測定値を心拍周期ＲＲとして出
力する。タイマーＴＭ４は、最大値検出器ＤＴ２から出
力されたパルスでスタートし、タイマーＴＭ３で計測さ
れ、メモリーされた１心拍前の心拍周期ＲＲの１／ｎの
時間だけ、スイッチＳＷ１をＯＮとし、大動脈弁閉塞音
のみを最大値検出器ＤＴ３で検出し、タイマーＴＭ４の
ストップ信号として加え、その測定値を左心室駆出時間
ＥＴとして出力する。
器ＤＴ２に接続されている。最大値検出器ＤＴ２から出
力されるパルスは、タイマーＴＭ３にスタート信号とし
て供給され、又、カウンタＣＵ３に加えられる。タイマ
ーＴＭ３は、最大値検出器ＤＴ２より正極性パルスを受
けてから、カウンタＣＵ３より正極性パルスを受けるま
での時間を測定し、その測定値を心拍周期ＲＲとして出
力する。タイマーＴＭ４は、最大値検出器ＤＴ２から出
力されたパルスでスタートし、タイマーＴＭ３で計測さ
れ、メモリーされた１心拍前の心拍周期ＲＲの１／ｎの
時間だけ、スイッチＳＷ１をＯＮとし、大動脈弁閉塞音
のみを最大値検出器ＤＴ３で検出し、タイマーＴＭ４の
ストップ信号として加え、その測定値を左心室駆出時間
ＥＴとして出力する。
【００１９】次に、上述のように構成された図６の回路
の動作を説明すると次の通りである。無指向性マイクロ
フォンＰＴからは、図４又は、図５のＳ１に示すよう
な、生体情報の電気信号が出力される。この信号は、生
体情報を収集される人や動物の呼吸、心臓の拍動といっ
た不随意の機械的な動きを示している。レベル検出回路
ＬＶは、マイクロフォンＰＴの出力の電気信号が所定レ
ベルを越えたときに、即ち生体情報を収集される人に体
動が起きると、パルスＡを出力し、これをタイマーＴＭ
１に供給する。これに応じてタイマーＴＭ１は体動時間
ＢＭＴの測定を間始する。タイマーＴＭ１は、レベル検
出回路ＬＶよりパルスＡを受けてから、カウンタＣＮ１
よりパルスＢを受けるまでの時間、生体情報を収集され
る人の体動時間ＢＭＴを測定しその測定値を出力する。
の動作を説明すると次の通りである。無指向性マイクロ
フォンＰＴからは、図４又は、図５のＳ１に示すよう
な、生体情報の電気信号が出力される。この信号は、生
体情報を収集される人や動物の呼吸、心臓の拍動といっ
た不随意の機械的な動きを示している。レベル検出回路
ＬＶは、マイクロフォンＰＴの出力の電気信号が所定レ
ベルを越えたときに、即ち生体情報を収集される人に体
動が起きると、パルスＡを出力し、これをタイマーＴＭ
１に供給する。これに応じてタイマーＴＭ１は体動時間
ＢＭＴの測定を間始する。タイマーＴＭ１は、レベル検
出回路ＬＶよりパルスＡを受けてから、カウンタＣＮ１
よりパルスＢを受けるまでの時間、生体情報を収集され
る人の体動時間ＢＭＴを測定しその測定値を出力する。
【００２０】マイクロフォンＰＴの出力の電気信号の中
の体動等に伴う高い周波数成分はローパスフィルターＬ
Ｐにより除去され、その最大値、生体情報を収集される
人呼吸に伴う体動が最大値検出器ＤＴ１により検出され
パルスＡが出力される。タイマーＴＭ２は最大値検出器
ＤＴ１よりパルスＡを受けてから、カウンタＣＵ２より
パルスＢを受けるまでの時間、すなわち図４に示す呼吸
周期ＲＲを測定し、その測定値を出力する。無指向性マ
イクロフォンＰＴの出力の電気信号は微分増幅器ＤＦに
より微分され、図５のＳ２に示すような信号に変換さ
れ、最大値検出器ＤＴ２によりその最大値が検出され
る。
の体動等に伴う高い周波数成分はローパスフィルターＬ
Ｐにより除去され、その最大値、生体情報を収集される
人呼吸に伴う体動が最大値検出器ＤＴ１により検出され
パルスＡが出力される。タイマーＴＭ２は最大値検出器
ＤＴ１よりパルスＡを受けてから、カウンタＣＵ２より
パルスＢを受けるまでの時間、すなわち図４に示す呼吸
周期ＲＲを測定し、その測定値を出力する。無指向性マ
イクロフォンＰＴの出力の電気信号は微分増幅器ＤＦに
より微分され、図５のＳ２に示すような信号に変換さ
れ、最大値検出器ＤＴ２によりその最大値が検出され
る。
【００２１】タイマーＴＭ３は、最大値検出器ＤＴ２よ
りパルスＡを受けてから、カウンタＣＵ３よりパルスＢ
を受けるまでの時間、すなわち図４に示す心拍周期ＲＲ
を測定し、その測定値を出力する。又、タイマーＴＭ４
は、最大値検出器ＤＴ２よりパルスＡを受けてから、１
心拍前の心拍周期ＲＲの１／ｎの時間だけスイッチＳＷ
１をＯＮとし、最大値検出器ＤＴ３よりパルスＢを受け
るまでの時間、すなわち図５に示す左心室駆出時間ＥＴ
を測定し、その測定値を出力する。このようにして圧力
センサ４の出力信号を信号処理回路により処理すること
により各種の生体情報を得ることが出来る。
りパルスＡを受けてから、カウンタＣＵ３よりパルスＢ
を受けるまでの時間、すなわち図４に示す心拍周期ＲＲ
を測定し、その測定値を出力する。又、タイマーＴＭ４
は、最大値検出器ＤＴ２よりパルスＡを受けてから、１
心拍前の心拍周期ＲＲの１／ｎの時間だけスイッチＳＷ
１をＯＮとし、最大値検出器ＤＴ３よりパルスＢを受け
るまでの時間、すなわち図５に示す左心室駆出時間ＥＴ
を測定し、その測定値を出力する。このようにして圧力
センサ４の出力信号を信号処理回路により処理すること
により各種の生体情報を得ることが出来る。
【００２２】上記の例においては、複数の空気室を有す
る１個の空気マットから複数の生体情報を同時に収集す
る場合について説明したが、そのような空気マットを複
数個並列的に使用し、夫々に特定の生体情報を分担させ
て収集するようにすることもできる。例えば、寝返りの
ように間隔が長く、空気圧変動も大きい生体信号と、脈
拍のように規則的で空気圧変動の弱い生体信号を分担す
る別々の空気マットを用いれば圧力センサ又はマイクロ
フォンや、信号処理回路も、それに最も適合したものを
使用することができる。また、一方のみの信号を収集し
たいときは、一方の動作を停止するようにして使用する
ことができる。
る１個の空気マットから複数の生体情報を同時に収集す
る場合について説明したが、そのような空気マットを複
数個並列的に使用し、夫々に特定の生体情報を分担させ
て収集するようにすることもできる。例えば、寝返りの
ように間隔が長く、空気圧変動も大きい生体信号と、脈
拍のように規則的で空気圧変動の弱い生体信号を分担す
る別々の空気マットを用いれば圧力センサ又はマイクロ
フォンや、信号処理回路も、それに最も適合したものを
使用することができる。また、一方のみの信号を収集し
たいときは、一方の動作を停止するようにして使用する
ことができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の装置は空気マットの気密性を要
しないため、安価で製造も容易な空気マットを用いるこ
とができる。また、複数の空気室の空気圧の変化を一個
の圧力センサ又はマイクロフォンによって検出するよう
にしたので、圧力センサ又はマイクロフォンの使用数を
低減できると共に、複数個使用する場合に比し、特性の
整合の手間を省くことができるので、全体として、安価
な生体情報測定装置を得ることができる。本発明の装置
は生体情報,特に乳幼児の呼吸監視や成人の睡眠時無呼
吸検出などに用い、突然死の防止等に効果がある。
しないため、安価で製造も容易な空気マットを用いるこ
とができる。また、複数の空気室の空気圧の変化を一個
の圧力センサ又はマイクロフォンによって検出するよう
にしたので、圧力センサ又はマイクロフォンの使用数を
低減できると共に、複数個使用する場合に比し、特性の
整合の手間を省くことができるので、全体として、安価
な生体情報測定装置を得ることができる。本発明の装置
は生体情報,特に乳幼児の呼吸監視や成人の睡眠時無呼
吸検出などに用い、突然死の防止等に効果がある。
【図１】 本発明装置に使用される空気マットの平面図
【図２】 図１の空気マットのＡ−Ａ´線断面図
【図３】 空気弁の動作を説明する図
【図４】 生体信号の出力を示すグラフ
【図５】 生体信号の出力を示すグラフ
【図６】 信号処理回路の例を示すブロック図
１・・・・・・・・・・・・・・・空気マット
１ａ〜１ｅ・・・・・・・・・・・空気室
２ａ〜２ｅ・・・・・・・・・・・通気弁
３・・・・・・・・・・・・・・・パイプ
４・・・・・・・・・・・・・・・圧力センサ又はマイ
クロフォン ５・・・・・・・・・・・・・・・圧力センサ又はマイ
クロフォンの出力 ６・・・・・・・・・・・・・・・表材 ７・・・・・・・・・・・・・・・空気室周辺 ８・・・・・・・・・・・・・・・空気室の周辺の一部 ９・・・・・・・・・・・・・・・支持材 １０・・・・・・・・・・・・・・通気弁端部 １１・・・・・・・・・・・・・・スリット １２・・・・・・・・・・・・・・開口 ＰＴ・・・・・・・・・・・・・・圧力センサ又はマイ
クロフォンの出力 ＬＶ・・・・・・・・・・・・・・レベルの検出回路 ＬＰ・・・・・・・・・・・・・・ローパスフィルター ＤＦ・・・・・・・・・・・・・・微分増幅器 ＤＴ１,ＤＴ２,ＤＴ３・・・・・・最大値検出器 ＣＵ１,ＣＵ２,ＣＵ３・・・・・・カウンタ ＴＭ１，ＴＭ２,ＴＭ３,ＴＭ４・・タイマー ＳＷ１・・・・・・・・・・・・・スイッチ Ｍ１・・・・・・・・・・・・・・メモリー ＤＶ・・・・・・・・・・・・・・減衰器
クロフォン ５・・・・・・・・・・・・・・・圧力センサ又はマイ
クロフォンの出力 ６・・・・・・・・・・・・・・・表材 ７・・・・・・・・・・・・・・・空気室周辺 ８・・・・・・・・・・・・・・・空気室の周辺の一部 ９・・・・・・・・・・・・・・・支持材 １０・・・・・・・・・・・・・・通気弁端部 １１・・・・・・・・・・・・・・スリット １２・・・・・・・・・・・・・・開口 ＰＴ・・・・・・・・・・・・・・圧力センサ又はマイ
クロフォンの出力 ＬＶ・・・・・・・・・・・・・・レベルの検出回路 ＬＰ・・・・・・・・・・・・・・ローパスフィルター ＤＦ・・・・・・・・・・・・・・微分増幅器 ＤＴ１,ＤＴ２,ＤＴ３・・・・・・最大値検出器 ＣＵ１,ＣＵ２,ＣＵ３・・・・・・カウンタ ＴＭ１，ＴＭ２,ＴＭ３,ＴＭ４・・タイマー ＳＷ１・・・・・・・・・・・・・スイッチ Ｍ１・・・・・・・・・・・・・・メモリー ＤＶ・・・・・・・・・・・・・・減衰器
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(56)参考文献 特開2000−197670（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−342049（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−267106（ＪＰ，Ａ)
特開2002−58653（ＪＰ，Ａ)
特公 平３−67688（ＪＰ，Ｂ２)
特許2754749（ＪＰ，Ｂ２)
特許2629385（ＪＰ，Ｂ２)
国際公開00／24353（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 5/00
A47C 27/08
A61B 5/11
Claims (2)
- 【請求項１】複数の独立した空気室からなる空気マット
において、 各空気室は非気密構造で内部に入れられた弾性のある支
持材で形状が保たれており、 各空気室には、通気弁が取りつけられ、空気室に荷重が
かかることにより通気弁が開くようになっており、 各通気弁は共通のパイプによって１個の圧力センサ又は
マイクロフォンに接続されており、 圧力センサ又はマイクロフォンの出力を計測することに
よって、空気マット上の生体の呼吸，心拍，セキやイビ
キを含む生体情報を収集できるようにした生体情報収集
装置。 - 【請求項２】請求項１記載の生体情報収集装置を複数個
組合わせて使用し、 各生体情報収集装置に収集する生体情報の内容を分担さ
せるようにした生体情報収集装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001250516A JP3513497B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 非気密空気マットを使用した生体情報収集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001250516A JP3513497B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 非気密空気マットを使用した生体情報収集装置 |
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| JP3513497B2 true JP3513497B2 (ja) | 2004-03-31 |
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| JP2001250516A Expired - Fee Related JP3513497B2 (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 非気密空気マットを使用した生体情報収集装置 |
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| JP (1) | JP3513497B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001250516A patent/JP3513497B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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