JP3884660B2 - 体動検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体動検出装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、睡眠中に無呼吸状態となる無呼吸症候群が増加しており、家庭や病院で被検体の呼吸を容易に監視したいという要求が高まってきている。また、寝たきり老人や手術後の患者等の体動を２４時間監視したいという要望もある。そのため、様々な体動検出装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６０−２９１３２号公報や、実開昭５８−１８８００８号公報に記載されているように、流体を弾性変形可能なカバー内に密閉してエアマットを形成し、エアマットの端部に接続チューブを設け、この接続チューブを圧力センサを有するモニタに連結した装置がある（従来例１）。この装置は、被検体の体動によるエアマット内の容積変化を圧力変化としてモニタ側の圧力センサにて検出するものである。
また、特開２０００−１０７１５４号公報に記載されているように、感圧部とこの感圧部の上下に配置される上板及び下板とを備えて構成された板ばね方式の検出マットを備える無呼吸検出装置がある（従来例２）。被検体の体の動きにより、検出マットの上板が変形し、この変形に伴う圧力変化が感圧部に伝達され、この感圧部に伝達された圧力をモニタ内の圧力センサで検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エアマットを有する装置（従来例１）では、エアマット全体にかかる圧力変化を検出する必要があり、エアマット内の容積が大きいことから体動による圧力変化は小さくなってしまい検出感度が悪いという問題がある。
また、板ばね方式の検出マットを有する無呼吸検出装置（従来例２）は、上板の固有振動や、空調等の風圧による上板の振動を生じた場合、振動ノイズが発生し検出感度を低下させてしまう可能性がある。さらに、上板は樹脂板、木板等から形成されており、硬いため、検出マット上に直接寝た場合には寝心地があまり良くない。このため、通常は上板上に布団やマットレスを敷いて被検体を寝かせており、その分検出感度が低下してしまう。従って、検出マット上に被検体を直接寝かせることができ、かつ、より感度の高く、例えば、心拍等も検出可能な体動検出装置が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、検出感度が高く、寝心地のよい体動検出装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は以下の構成を採用して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の体動検出装置は、被検体の呼吸を含む体動を検出する体動検出装置であって、前記被検体を載せる検出マット本体及び前記被検体の体動に同調して圧力変化が発生する感圧部を有して構成される検出マットと、前記感圧部内部の圧力を計測する圧力計測手段と、この圧力計測手段によって計測された圧力値から体動を検出する体動検出手段とを備え、前記検出マット本体は前記被検体の体動により弾性変形可能な柔軟性部材を有し、前記感圧部は、弾性変形可能な中空体であり、前記検出マット本体の前記柔軟性部材内部に埋め込まれ、前記検出マット本体の厚さ方向の略中央に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、被検体とは、人間のみならず、猫や犬等の動物をも含むものである。
また、体動とは、被検体の動きをいい、呼吸や、心拍等を含む意である。
本発明の体動検出装置の用途は、睡眠時の無呼吸状態の検出に限らず、例えば、寝たきりの老人の監視や、老人の徘徊防止のための監視、入院患者の人工呼吸器が外れたことの検出、手術後のペット（猫や犬等）の監視等に使用することができる。
さらに、検出マット上には、被検体が直接載ってもよく、シーツ、マットレス、布団等を敷いて間接的に載ってもよい。
【０００８】
この構成の本発明では、検出マット本体の柔軟性部材を介して伝わる被検体の体動に同調して発生する感圧部の圧力変化を測定することで、被検体の体動を検出するため、従来のように検出マット全体にかかる圧力を測定する場合に比べ、検出感度を高めることができる。
また、本発明の検出マットは、従来の検出マットのようにばね性のある上板を使用しないため、振動ノイズや風圧による影響が発生せず、検出感度をより高めることができる。振動ノイズが発生しないため、検出信号を処理する電気回路に振動ノイズの検出を防止するためのノイズフィルター等を設ける必要が無くなり、製造コストの低減を図ることができる。
【０００９】
さらに、弾性変形可能な感圧部が検出マット本体の柔軟性部材内部に埋め込まれているため、感圧部及び柔軟性部材にかかる圧力が解除されれば、感圧部自身の復元力に加え、柔軟性部材の復元力が感圧部に働く。従って、感圧部は柔軟性部材の復元力を利用して元の形状に戻ることができるので、感圧部が完全につぶれてしまう虞がない。そのため、感圧部がつぶれてしまうことを防ぐための構造、例えば、感圧部の周囲にスペーサーを設けて感圧部の潰れ量を規制する構造等が不要となり、製造の手間を省くことができる。
検出マットは弾性変形可能な柔軟性部材から構成されているため、従来の上板を使用した板ばね方式の検出マットに比べ、寝心地がよく、検出マット上に直接寝ることも可能となる。
また、本願発明の検出マットは、感圧部を検出マット本体の厚さ方向の略中央に配置しているので、上下面等の区別が不要となり、使用面を選ばず使用することができるので、ユーザーにとって使い勝手のよいものとすることができる。
【００１０】
この際、前記感圧部は、長尺の筒状であることが好ましい。
感圧部は円盤形状等の中空体であってもよいが、感圧部を長尺の筒状の中空体とすれば、検出マットの長さ全長にわたって感圧部を配置することが可能となるため、被検体が動いた場合でも確実に体動を検出することができるようになる。
【００１１】
また、前記柔軟性部材はポリウレタンフォームであることが好ましい。
ポリウレタンフォームは一般的にベッドやクッションに使用されているものであり、柔軟性部材をポリウレタンフォームとすれば、検出マットに被検体が直接寝ても、よい寝心地を得ることができ、かつ安価に製造することができる。
【００１２】
さらに、前記感圧部は、前記被検体の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に延ばして配置されることが好ましい。
被検体の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に感圧部が延ばして配置されていれば、被検体が寝返りをしても常に体動を検出することができるようになる。特に、感圧部をベッドの横幅に近い長さ寸法とすれば、体動の検出を確実に行うことができるようになる。
【００１３】
また、前記圧力計測手段は、前記感圧部内部の圧力を検出する圧力センサ部を有し、前記圧力センサ部には、前記感圧部の内部からの圧力を受ける受圧室と、前記受圧室に隣接する背圧室とが設けられており、前記受圧室及び背圧室は、絞り機構を有する連通孔を介して大気と連通していることが好ましい。
【００１４】
圧力センサ部の受圧室を密封状態とすると、大気圧や周囲の温度の変化、あるいは被検体の体温の変化等、体動と比べて圧力応答の遅い外部要因の影響により、受圧室内の圧力がゆっくりと上昇または下降して、大気圧から大きく外れてしまうことがある。この場合、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが困難となってしまう。これに対し、絞り機構を有する連通孔を介して、受圧室を大気と連通させることで、外部要因が生じても受圧室内を常に大気圧に維持することが可能となる。従って、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが可能となる。
【００１５】
また、単に背圧室を大気に開放しただけでは、体動検出装置が設置された部屋のドアの開閉や空調の風等の大気変化により、背圧室が直接その影響を受けて体動の検出が通常通り行われなくなる虞がある。これに対し、背圧室も絞り機構を有する連通孔を介して大気と連通させることで、連通孔の絞り機構が連通孔に入ってくる風等の流路抵抗となり、背圧室が直接影響を受け、体動の検出が正常に行われなくなることを防ぐことができる。
【００１６】
この際、前記絞り機構は前記連通孔に設けられた多孔質構造の多孔質部材であることが好ましい。
連通孔を小さな径の孔とすることにより、絞り機構を有する連通孔とすることができるが、この場合、孔径を公差内にすることが難しく、加工後の径及び形状がばらついてしまうため、通気量を定量的に制限することが困難である。孔径が小さすぎた場合には、外部要因の影響を受けやすく、大きすぎた場合には体動検出感度が悪くなるという問題がある。また、体動検出装置の製造中または使用中に連通孔にゴミや塵、水、油等が浸入したり、錆が生じたりして通気量が減少し、さらには連通孔が詰まってしまうという可能性もある。
これに対し、連通孔に多孔質構造の多孔質部材を設ければ、連通孔の径を大きいものとしても、大気との通気量を常時一定とすることができ、かつ、ゴミ等により連通孔が詰まってしまうという問題も解消することができる。
【００１７】
また、本発明の体動検出装置は、前記圧力計測手段によって計測された圧力値を外部機器に通信する通信手段を有することが好ましい。
ここで、通信方法は、無線通信でもよく、有線通信でもよい。
外部機器としては、電光表示器、液晶表示器等の目で直接視認できるものや、ブザー等の聴認できるもの、あるいはプリンタ等の紙に打ち出して表示するものや、パソコン等が考えられる。
通信手段を有する体動検出装置とすることで、外部機器に圧力値を送信することができるため、体動検出装置とは離れた場所、例えば被検体とは別の部屋等で被検体を監視することも可能となり、監視者の監視負担等を軽減することが可能となる。
【００１８】
さらに、前記圧力計測手段によって計測された圧力値を記憶する記憶手段を備えることが好ましい。
体動検出装置に圧力値を記憶する記憶手段を設けることで、体動の検出中のみならず、体動の検出後に圧力値の変化等を検討することが可能となる。そのため、被検体の容態等によっては、監視者は体動検出中、常に圧力値を監視する必要が無くなり、監視者の負担を軽減することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施の形態の体動検出装置１が示されている。この体動検出装置１は平面矩形形状の検出マット２と、この検出マット２に加わる圧力を計測して体動を検出するモニタ３とを有する。検出マット２とモニタ３とは連結パイプ４により連結されている。
本実施形態において、体動検出装置１は無呼吸の検出に使用されており、被検体７は成人の人間である。
【００２０】
検出マット２はベッド８や布団等の上に載置され、被検体７の胸部から腰部の下に設置される。被検体７は検出マット２上に直接載ってもよく、シーツ等を敷いて間接的に載ってもよい。検出マット２の長手方向の長さ寸法は、ベッド８の短辺方向の長さ寸法と略同じ長さ寸法であり、例えば３００ｍｍから８００ｍｍとなっている。また、検出マット２の短辺方向の長さ寸法は、例えば５０ｍｍから３００ｍｍ、検出マット２の厚さ寸法は、例えば１０ｍｍから３０ｍｍとなっている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、検出マット２は被検体７を載せる検出マット本体２１と、この検出マット本体２１内部に設けられた感圧部２２とを有する。
検出マット本体２１は、被検体７の体動により弾性変形可能な柔軟性部材２１２と、この柔軟性部材２１２を覆うカバー部材２１１とを有する。柔軟性部材２１２は弾性変形可能な発泡体、例えば、エーテルＥＣＳ系等のポリウレタンフォームであり、密度０．０１６から０．１１４ｇ／ｃｍ３程度である。
カバー部材２１１はビニールまたは布製のものである。被検体７の寝返り等により、検出マット本体２１の設置位置がずれてしまわないように、カバー部材２１１の表面にはシリコンの滑り止めが貼り付けられている。
【００２２】
被検体７の体動に同調して圧力変化が発生する感圧部２２は、長尺の円筒状の中空体であり、弾性変形可能なものである。この感圧部２２は、例えば、外径５ｍｍ、内径４ｍｍのシリコンチューブで形成されている。感圧部２２は、検出マット本体２１の長手方向に沿って配置されており、検出マット本体２１の柔軟性部材２１２の厚さ方向の略中心に埋め込まれている。検出マット２はその長手方向がベッド８の短辺方向に沿うように配置されているため、感圧部２２は、被検体７の寝姿勢と直交する方向に延びるように配置されることとなる。
予め、検出マット本体２１にその長手方向に沿って感圧部２２を配置するための空洞（例えば径寸法が５．５ｍｍ程度）を形成しておき、この空洞に感圧部２２を挿入することで、感圧部２２は検出マット本体２１内部に配置される。
感圧部２２の一方の端部には埋栓２３が取り付けられており、この一方の端部から空気が漏出するのが防止される。感圧部２２の他方の端部には連結パイプ４が取り付けられている。
【００２３】
図４に示すように、検出マット２と連結パイプ４で連結されるモニタ３は、圧力計測手段３１と、通信手段３２と、記憶手段３３と、体動検出手段３４と、モニタ駆動用の電源部３５とを備える。なお、図示しないがモニタ３はＣＰＵ等の演算手段及び制御手段を有している。
圧力計測手段３１は、感圧部２２内部の圧力変化を検出する圧力センサ部３１１と、圧力センサ部３１１で検出した圧力変化を所定時間毎に演算して圧力値として計測する圧力計測部３１２とを有する。
【００２４】
通信手段３２は、圧力計測手段３１の圧力計測部３１２で計測した圧力値を外部機器６に通信する通信部３２１を有する。通信方法は、有線通信を行ってもよく、また、通信部３２１に送信部３２２を設けて無線通信を行ってもよい。この送信部３２２はモニタ３内部に設けられていてもよく、モニタ３に外付けされるものであってもよい。
外部機器６としては、パソコン６１の他、電光表示器、液晶表示器等の目で直接視認できるものや、ブザー等の聴認できるもの、あるいはプリンタ等の紙に打ち出して表示するもの等が考えられる。無線通信を行う場合は、送信部３２２からのデータを受信する受信部６２を外部機器６として設ける。
【００２５】
記憶手段３３は、圧力計測手段３１の圧力計測部３１２によって計測された圧力値を記憶する記憶部３３１を有している。
体動検出手段３４は、圧力計測部３１２で計測した圧力値から体動、例えば、無呼吸状態等を検出する体動検出部３４１と、体動検出部３４１で検出された結果を表示する表示部３４２と、無呼吸状態を検出したらそれを知らせる警報部３４３とを備えて構成されている。
電源部３５は、電池またはＡＣ／ＤＣ変換器である。
【００２６】
図５から図７に示すように、圧力計測手段３１の圧力センサ部３１１は、連結パイプ４が接続され、内部に圧力導入孔３１６が形成された圧力接続部３１３と、圧力導入孔３１６から導入される感圧部２２の圧力を受ける受圧室３１４と、この受圧室３１４に当接して設置される圧力センサ回路３１７と、受圧室３１４と隣接する背圧室３１５とを有する。なお、図５に示すようにモニタ３には、圧力センサ部３１１に隣接して回路基板３６が取り付けられている。
【００２７】
圧力導入孔３１６には、大気と連通する連通孔３１６Ａが形成されている。この連通孔３１６Ａを介して受圧室３１４は大気と連通している。この連通孔３１６Ａは絞り機構を有しており、この絞り機構は連通孔３１６Ａの大気側の端部に貼り付けられた多孔質構造の多孔質部材３１９Ａである。この多孔質部材３１９Ａとしては、例えば、ジャパンゴアテックス（株）社製のゴアテックス（登録商標）オレオベントフィルタ等があげられる。これ以外の多孔質部材を使用してもよいが、ゴアテックス（登録商標）オレオベントフィルタは通気性及び撥水性を有しているため、多孔質部材３１９Ａとして使用することが好ましい。
【００２８】
受圧室３１４に当接して設けられる圧力センサ回路３１７は、図示しない電子回路を有する基板３１７Ａと、この基板３１７Ａ上に配置され、かつ感圧部２２の圧力を検出する圧力センサチップ３１７Ｂとを備えている。基板３１７Ａの中心部には貫通孔３１７Ｃが形成されている。
圧力センサチップ３１７Ｂは、例えば、図８に示すように表裏面の中央部分が凹んだダイアフラム３１７Ｄの表裏面に面状の絶縁体３１７Ｅ,３１７Ｆを一体的に設けたものである。ダイアフラム３１７Ｄは、シリコン単結晶等から構成されており、絶縁体３１７Ｅ，３１７Ｆは、ガラス等から構成されている。絶縁体３１７Ｅ,３１７Ｆには、それぞれ貫通孔３１７Ｇ,３１７Ｈが形成されており、絶縁体３１７Ｅの貫通孔３１７Ｇからは感圧部２２からの圧力が導入され、絶縁体３１７Ｆの貫通孔３１７Ｈからは大気圧が導入される。これらの圧力がダイアフラム３１７Ｄに加わることで、ダイアフラム３１７Ｄが変形し、この変形による歪み量や静電容量等として取り出す。この歪み量や静電容量等は、電子回路で電気信号に変換される。
【００２９】
圧力センサ回路３１７には、センサカバー３１８が設けられ、基板３１７Ａを固定し、受圧室３１４と背圧室３１５を密封している。このセンサカバー３１８には、切欠部３１８Ａが形成されている。
背圧室３１５は、基板３１７Ａを挟んで受圧室３１４と隣接する背圧室本体３１５Ａと、切欠部３１８Ａによりこの背圧室本体３１５Ａと連通する前室３１５Ｂとを有する。
背圧室３１５の前室３１５Ｂは、受圧室３１４と同様の連通孔３１６Ｂにより大気と連通しており、これにより背圧室本体３１５Ａも大気と連通することとなる。
連通孔３１６Ｂには多孔質構造の多孔質部材３１９Ｂが貼り付けられている。この多孔質部材３１９Ｂは多孔質部材３１９Ａと同様の材質である。
【００３０】
このような体動検出装置１において、無呼吸状態を検出する動作について以下に説明する。
検出マット２に載った被検体７の呼吸等の体動により、検出マット本体２１の柔軟性部材２１２が圧力を受ける。この圧力が感圧部２２に伝達され、感圧部２２内部の容積変化が生じ、この容積変化に伴った圧力変化が生じる。この圧力変化は連結パイプ４を介してモニタ３の圧力センサ部３１１で捉えられる。圧力センサ部３１１で検出された圧力は、所定時間毎に圧力計測部３１２で計測される。
この圧力計測部３１２で計測された圧力値は随時、通信手段３２により外部機器６に通信されてもよく、記憶部３３１に記憶され、計測終了後に通信手段３２により外部機器６に通信されてもよい。さらには、記憶部３３１で記憶されると同時に、通信手段３２により外部機器６に通信されてもよい。
一方、圧力計測部３１２で計測された圧力値は、体動検出部３４１に入力され、体動検出部３４１で無呼吸状態かどうか判定される。無呼吸状態であると判定された場合には、表示部３４２に無呼吸であることが表示され、警報部３４３からブザーや警告灯の点滅等の警報が出力される。このようにして被検体７の無呼吸状態が検出される。
【００３１】
従って、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
検出マット本体２１の柔軟性部材２１２を介して伝わる被検体７の体動に同調して発生する感圧部２２の圧力変化を測定することで、被検体７の体動を検出するため、従来のように検出マット全体にかかる圧力を測定する場合に比べ、検出感度を高めることができる。
また、検出マット２は、従来の検出マットのようにばね性のある上板を使用しないため、振動ノイズや風圧による影響が発生せず、検出感度をより高めることができる。振動ノイズが発生しないため、検出信号を処理する電気回路に振動ノイズの検出を防止するためのノイズフィルター等を設ける必要が無くなり、製造コストの低減を図ることができる。
また、検出マット２とモニタ３とを別体としているため、検出マット２内部にセンサや電気配線を配置する必要がないので安全性に優れたものとすることができる。
また、検出マット２内にはセンサ等が設置されていないので過大な衝撃を与えたとしても体動検出装置１が故障することが無く、耐久性の高いものとすることができる。
さらに、検出マット２とモニタ３とを別体としており、モニタ３に、圧力センサ部３１１を設けているので、検出マット内に圧力センサ部や電気配線を設ける場合に比べ、製造が容易となる。
【００３２】
さらに、弾性変形可能な感圧部２２が検出マット本体２１の柔軟性部材２１２内部に設けられているため、感圧部２２及び柔軟性部材２１２にかかる圧力が解除されれば、感圧部２２自身の復元力に加え、柔軟性部材２１２の復元力が感圧部２２に働く。従って、感圧部２２は柔軟性部材２１２の復元力を利用して元の形状に戻ることができるので、感圧部２２が完全につぶれてしまう虞がない。そのため、感圧部２２がつぶれてしまうことを防ぐための構造、例えば、感圧部２２の周囲にスペーサーを設けて感圧部の潰れ量を規制する構造等が不要となり、製造の手間を省くことができ、検出マット２を安価なものとすることが可能となる。
さらに、このような検出マット２はモニタ３とは別体であるため、検出マット２を使い捨てタイプのものとすることも可能である。
【００３３】
検出マット２は弾性変形可能な柔軟性部材２１２から構成されているため、従来の上板を使用した板ばね方式の検出マットに比べ、寝心地がよく、検出マット２上に直接寝ることも可能となる。柔軟性部材２１２をベッドやクッション等に使用されているポリウレタンフォームとしているため、一般的なベッド等と同等の寝心地を確保することができる。さらに、検出マット２の厚さは、例えば１０ｍｍから３０ｍｍ程度であり、薄いため、被検体７が検出マット２上に直接寝ても違和感がなく、寝心地に支障をきたさないものとすることができる。
また、柔軟性部材２１２をポリウレタンフォームとしており、ポリウレタンフォームは軽いため、検出マット２をユーザーが持ち運びしやすいものとすることができる。さらに、ポリウレタンフォームは柔軟性を有しているため、持ち運び時に検出マット２が落下しても壊れることはなく、使用者に負担のかからないものとすることができる。
【００３４】
感圧部２２を検出マット本体２１の厚さ方向の略中央に配置したため、上下面等の区別が不要となり、使用面を選ばず使用することができるので、ユーザーにとって使い勝手のよいものとすることができる。
感圧部２２を断面四角形状とした場合には、図９（Ａ）に示すように配置する必要があり、例えば図９（Ｂ）に示すように感圧部２２を配置した場合には、圧力の伝わりが悪くなり、感度が低下する虞もある。そのため、断面四角形状の感圧部２２を用いた場合には、検出マット本体２１に対する感圧部の設置方向を選ばなくてはならない。
これに対し、本実施形態では感圧部２２を円筒状としたため、設置方向を選ばずに取り付けることができ、検出マット２の製造に手間を要しない。さらに、感圧部２２を円筒状としたたため、圧力の変化に対する容積の変化が直線的になり、正確に圧力変化を捉えることができる。
【００３５】
また、感圧部２２は図１０（Ａ）に示すように平面円形形状や、図１０（Ｂ）に示すように平面矩形形状の中空体であってもよいが、感圧部２２は長尺の円筒状の中空体であるため、検出マット２の長さ全長にわたって感圧部２２を配置することが可能となり、被検体７が動いた場合でも確実に体動を検出することができるようになる。また、円筒状とした方が、感圧部２２内部の内容積を小さく抑えることができ、感度を高めることができる。
【００３６】
さらに、感圧部２２は検出マット２の長手方向に沿って設けられており、被検体７の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に感圧部２２が延ばして配置されることとなるため、被検体７が寝返りをしても常に体動を検出することができるようになる。
【００３７】
圧力センサ部３１１の受圧室３１４を密封状態とすると、大気圧や周囲の温度の変化、あるいは被検体７の体温の変化等、体動と比べて圧力応答の遅い外部要因の影響により、受圧室３１４内の圧力がゆっくりと上昇または下降して、大気圧から大きく外れてしまうことがある。この場合、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが困難となってしまう。これに対し、絞り機構を有する連通孔３１６Ａを介して受圧室３１４を大気と連通させることで、外部要因が生じても受圧室３１４内を常に大気圧に維持することが可能となる。従って、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが可能となる。
【００３８】
また、単に背圧室３１５を大気に開放しただけでは、体動検出装置１が設置された部屋のドアの開閉や空調の風等の大気変化により背圧室３１５が直接その影響を受けて体動の検出が通常通り行われなくなる虞がある。これに対し、背圧室３１５も絞り機構を有する連通孔３１６Ｂを介して大気と連通させることで、連通孔３１６Ｂの絞り機構が連通孔３１６Ｂに入ってくる風等の流路抵抗となり、背圧室３１５が直接影響を受け、体動の検出が正常に行われなくなることを防ぐことができる。
【００３９】
連通孔を小さな径の孔とすることで絞り機構を有するものとすることができるが、この場合、孔径を公差内にすることが難しく、加工後の径及び形状がばらついてしまうため、通気量を定量的に制限することが困難である。孔径が小さすぎた場合には、外部要因の影響を受けやすく、大きすぎた場合には体動検出感度が悪くなってしまう。また、体動検出装置の製造中または使用中に連通孔にゴミや塵、水、油等が浸入したり、錆が生じたりして通気量が減少し、さらには連通孔が詰まってしまうという可能性もある。
これに対し、本実施形態では、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂに多孔質構造の多孔質部材３１９Ａ，３１９Ｂを設けたため、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂの径を大きいものとしても、大気との通気量を常時一定とすることができ、かつ、ゴミ等により連通孔が詰まってしまうという問題も解消することができる。さらに、連通孔３１６Ａの径を大きいものとすることが可能となるため、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂの形成に手間を要しない。
【００４０】
また、体動検出装置１は通信手段３２を有するものであるため、外部機器６に圧力値を送信することができ、体動検出装置１とは離れた場所、例えば被検体７とは別の部屋等で被検体７を監視することも可能となり、監視者の監視負担等を軽減することが可能となる。
さらに、体動検出装置１に圧力値を記憶する記憶手段３３を設けることで、体動の検出中のみならず、体動の検出後に圧力値の変化等を検討することが可能となる。そのため、被検体７の容態等によっては、監視者は体動検出中、常に圧力値を監視する必要が無くなり、監視者の負担を軽減することが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施の形態では体動検出装置１を無呼吸状態の検出に用いていたが、本発明では、例えば、寝たきりの老人の監視や、老人の徘徊防止のための監視、入院患者の人工呼吸器が外れたことの検出、手術後のペット（猫や犬等）の監視等に使用してもよい。
また、被検体７は成人の人間に限らず、乳幼児であってもよく、さらには猫や犬等の動物であってもよい。
【００４２】
前記実施形態では、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂには、絞り機構として多孔質部材３１９Ａ，３１９Ｂを設けたが、連通孔の径を小さく形成することにより、絞り機構を有するものとしてもよい。このようにすれば、多孔質部材３１９Ａ，３１９Ｂを設ける必要が無くなるため、部材点数の削減を図ることができる。
【００４３】
また、感圧部２２は長尺の円筒状の中空体としたが、断面四角形状等の他の断面形状の中空体としてもよい。ただし、断面四角形状とすると、検出マット本体２１に対する感圧部の取付方向が限定されるため、取付に手間を要する。これに対し、前記実施形態のように感圧部２２を円筒状とすることで、感圧部２２の取付方向が限定されず、取付に手間を要しない。また、感圧部は、平面矩形形状や平面円形形状であってもよく、実施にあたって適宜決めればよい。ただし、円筒状とした方が、感圧部内部の内容積を小さく抑えることができ、感度を高めることができる。
【００４４】
さらに、感圧部２２は、検出マット本体２１に空洞を形成し、この空洞に感圧部２２を通すことで配置されるとしたが、図１１に示すように検出マット本体２１を切り欠き、感圧部２２を配置するための溝２１３を形成し、この溝２１３内に感圧部２２を配置した後、その上にスポンジのふた２１４を両面テープＴで固定することで、検出マット本体２１内部に感圧部２２が配置されるものとしてもよい。このようにすれば、溝２１３に感圧部２２を置くだけで感圧部２２が設置されるため、感圧部２２の設置が容易となる。また、溝２１３に感圧部２２が設置されているので、感圧部２２が動いてしまう虞もない。
【００４５】
感圧部２２は被検体７の寝姿勢と直交する方向に延びて配置されるとしたが、寝姿勢に沿って配置されていてもよい。例えば、被検体が乳幼児の場合には、単に寝返りをするだけでなく、睡眠中にベッド上を動き回るため、寝姿勢（ベッドの長手方向）に沿って配置する方が、被検体が感圧部上から外れる可能性が少なくなり、確実に体動を検出することができるようになる。
さらに、前記実施形態では、感圧部２２は検出マット本体２１の長手方向に沿って、直線上に配置されていたが、これに限らず、蛇行して配置されていてもよく、さらには、円形状に配置されていてもよい。
【００４６】
柔軟性部材２１２はポリウレタンフォーム等の発泡体としたが、これに限らず、弾性変形し、その上に直接寝た場合に、違和感がないような柔軟性を有するものであればよい。
モニタ３内部に記憶手段３３や通信手段３２を設けたが、記憶手段や通信手段はモニタの外部に取り付けるものであってもよい。
また、体動検出手段３４に警報部３４３や表示部３４２を設けたが、体動検出装置１の用途によっては、例えば、成人の軽度の無呼吸検出等に使用する場合には、これらは設けられていなくてもよい。
【００４７】
【実施例】
本発明の効果を確かめるために、次のような比較実験を行った。
前記実施形態で説明した体動検出装置１を用いて実験を行った。
（実施例１）
ノイズの影響についての実験を行った。まず、検出マット２をベッド上に置き、ベッドに振動を与えた。さらに、空調により風を当てた。結果を図１２のグラフに示す。
（実施例２）
検出マット２を被検体７の背中の下に設置し、被検体７が仰臥位となった状態での胸部左側の体動の検出を行った。結果を図１３のグラフに示す。
（実施例３）
検出マット２を被検体７の腰の下に設置し、被検体７が側臥位となった状態での腹部左側の体動の検出を行った。結果を図１４のグラフに示す。
（実施例４）
検出マット２を被検体７の背中の下に設置し、被検体７が仰臥位となった状態での胸部中央の体動の検出を行った。結果を図１５のグラフに示す。
【００４８】
図１２のグラフに示されるように、ベッドの振動や風による影響はほとんど無いことが明らかとなった。また、図１３から図１５のグラフに示されるように体動の検出感度が高いものであることがわかった。特に、図１５のグラフでは無呼吸状態において、心拍がはっきりと検出され、被検体７の状態を確実に検出することが可能となった。
【００４９】
次に、前記実施例の効果を確認するための比較例について説明する。
比較例においては、従来例２の板ばね方式の検出マットを有する体動検出装置を使用した。
（比較例１）
実施例１と同様の条件でノイズの影響についての実験を行った。結果を図１６のグラフに示す。
（比較例２）
実施例２と同様の条件で、被検体７が仰臥位となった状態での胸部左側の体動の検出を行った。結果を図１７に示す。
（比較例３）
実施例３と同様の条件で、被検体７が側臥位となった状態での腹部左側の体動の検出を行った。結果を図１８のグラフに示す。
（比較例４）
実施例４と同様の条件で、被検体７が仰臥位となった状態での胸部中央の体動の検出を行った。結果を図１９のグラフに示す。
【００５０】
実施例１から４と比較例１から４とをそれぞれ比較すると、実施例に比べ比較例の方がベッドの振動や風の影響を受けやすく、また、検出感度も比較例の方が悪いことがわかった。特に図１９のグラフに示すように、比較例では、無呼吸状態での心拍を検出することは困難であった。
従って、本発明の体動検出装置の検出感度が高いという効果が顕著に示された。
【００５１】
【発明の効果】
このような本発明によれば検出感度が高く、寝心地のよい体動検出装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる体動検出装置を示す斜視図である。
【図２】前記体動検出装置の検出マットの平面図である。
【図３】図２のIII-III方向の断面図である。
【図４】体動検出装置の断面図及びブロック図である。
【図５】体動検出装置のモニタを示す平面図である。
【図６】図５のVI-VI方向の断面図である。
【図７】図５のVII-VII方向の断面図である。
【図８】前記モニタの圧力センサ回路を示す断面図である。
【図９】本願発明の体動検出装置の感圧部の変形例を示す断面図である。
【図１０】本願発明の体動検出装置の感圧部の変形例を示す断面図である。
【図１１】本願発明の体動検出装置の検出マットの変形例を示す断面図である。
【図１２】実施例１の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１３】実施例２の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１４】実施例３の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１５】実施例４の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１６】比較例１の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１７】比較例２の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１８】比較例３の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１９】比較例４の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 体動検出装置
２ 検出マット
３ モニタ
４ 連結パイプ
６ 外部機器
２１ 検出マット本体
２２ 感圧部
３１ 圧力計測手段
３２ 通信手段
３３ 記憶手段
３４ 体動検出手段
２１２ 柔軟性部材
３１１ 圧力センサ部
３１４ 受圧室
３１５ 背圧室
３１６Ａ，３１６Ｂ 連通孔
３１９Ａ，３１９Ｂ 多孔質部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、体動検出装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、睡眠中に無呼吸状態となる無呼吸症候群が増加しており、家庭や病院で被検体の呼吸を容易に監視したいという要求が高まってきている。また、寝たきり老人や手術後の患者等の体動を２４時間監視したいという要望もある。そのため、様々な体動検出装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６０−２９１３２号公報や、実開昭５８−１８８００８号公報に記載されているように、流体を弾性変形可能なカバー内に密閉してエアマットを形成し、エアマットの端部に接続チューブを設け、この接続チューブを圧力センサを有するモニタに連結した装置がある（従来例１）。この装置は、被検体の体動によるエアマット内の容積変化を圧力変化としてモニタ側の圧力センサにて検出するものである。
また、特開２０００−１０７１５４号公報に記載されているように、感圧部とこの感圧部の上下に配置される上板及び下板とを備えて構成された板ばね方式の検出マットを備える無呼吸検出装置がある（従来例２）。被検体の体の動きにより、検出マットの上板が変形し、この変形に伴う圧力変化が感圧部に伝達され、この感圧部に伝達された圧力をモニタ内の圧力センサで検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エアマットを有する装置（従来例１）では、エアマット全体にかかる圧力変化を検出する必要があり、エアマット内の容積が大きいことから体動による圧力変化は小さくなってしまい検出感度が悪いという問題がある。
また、板ばね方式の検出マットを有する無呼吸検出装置（従来例２）は、上板の固有振動や、空調等の風圧による上板の振動を生じた場合、振動ノイズが発生し検出感度を低下させてしまう可能性がある。さらに、上板は樹脂板、木板等から形成されており、硬いため、検出マット上に直接寝た場合には寝心地があまり良くない。このため、通常は上板上に布団やマットレスを敷いて被検体を寝かせており、その分検出感度が低下してしまう。従って、検出マット上に被検体を直接寝かせることができ、かつ、より感度の高く、例えば、心拍等も検出可能な体動検出装置が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、検出感度が高く、寝心地のよい体動検出装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は以下の構成を採用して前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の体動検出装置は、被検体の呼吸を含む体動を検出する体動検出装置であって、前記被検体を載せる検出マット本体及び前記被検体の体動に同調して圧力変化が発生する感圧部を有して構成される検出マットと、前記感圧部内部の圧力を計測する圧力計測手段と、この圧力計測手段によって計測された圧力値から体動を検出する体動検出手段とを備え、前記検出マット本体は前記被検体の体動により弾性変形可能な柔軟性部材を有し、前記感圧部は、弾性変形可能な中空体であり、前記検出マット本体の前記柔軟性部材内部に埋め込まれ、前記検出マット本体の厚さ方向の略中央に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、被検体とは、人間のみならず、猫や犬等の動物をも含むものである。
また、体動とは、被検体の動きをいい、呼吸や、心拍等を含む意である。
本発明の体動検出装置の用途は、睡眠時の無呼吸状態の検出に限らず、例えば、寝たきりの老人の監視や、老人の徘徊防止のための監視、入院患者の人工呼吸器が外れたことの検出、手術後のペット（猫や犬等）の監視等に使用することができる。
さらに、検出マット上には、被検体が直接載ってもよく、シーツ、マットレス、布団等を敷いて間接的に載ってもよい。
【０００８】
この構成の本発明では、検出マット本体の柔軟性部材を介して伝わる被検体の体動に同調して発生する感圧部の圧力変化を測定することで、被検体の体動を検出するため、従来のように検出マット全体にかかる圧力を測定する場合に比べ、検出感度を高めることができる。
また、本発明の検出マットは、従来の検出マットのようにばね性のある上板を使用しないため、振動ノイズや風圧による影響が発生せず、検出感度をより高めることができる。振動ノイズが発生しないため、検出信号を処理する電気回路に振動ノイズの検出を防止するためのノイズフィルター等を設ける必要が無くなり、製造コストの低減を図ることができる。
【０００９】
さらに、弾性変形可能な感圧部が検出マット本体の柔軟性部材内部に埋め込まれているため、感圧部及び柔軟性部材にかかる圧力が解除されれば、感圧部自身の復元力に加え、柔軟性部材の復元力が感圧部に働く。従って、感圧部は柔軟性部材の復元力を利用して元の形状に戻ることができるので、感圧部が完全につぶれてしまう虞がない。そのため、感圧部がつぶれてしまうことを防ぐための構造、例えば、感圧部の周囲にスペーサーを設けて感圧部の潰れ量を規制する構造等が不要となり、製造の手間を省くことができる。
検出マットは弾性変形可能な柔軟性部材から構成されているため、従来の上板を使用した板ばね方式の検出マットに比べ、寝心地がよく、検出マット上に直接寝ることも可能となる。
また、本願発明の検出マットは、感圧部を検出マット本体の厚さ方向の略中央に配置しているので、上下面等の区別が不要となり、使用面を選ばず使用することができるので、ユーザーにとって使い勝手のよいものとすることができる。
【００１０】
この際、前記感圧部は、長尺の筒状であることが好ましい。
感圧部は円盤形状等の中空体であってもよいが、感圧部を長尺の筒状の中空体とすれば、検出マットの長さ全長にわたって感圧部を配置することが可能となるため、被検体が動いた場合でも確実に体動を検出することができるようになる。
【００１１】
また、前記柔軟性部材はポリウレタンフォームであることが好ましい。
ポリウレタンフォームは一般的にベッドやクッションに使用されているものであり、柔軟性部材をポリウレタンフォームとすれば、検出マットに被検体が直接寝ても、よい寝心地を得ることができ、かつ安価に製造することができる。
【００１２】
さらに、前記感圧部は、前記被検体の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に延ばして配置されることが好ましい。
被検体の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に感圧部が延ばして配置されていれば、被検体が寝返りをしても常に体動を検出することができるようになる。特に、感圧部をベッドの横幅に近い長さ寸法とすれば、体動の検出を確実に行うことができるようになる。
【００１３】
また、前記圧力計測手段は、前記感圧部内部の圧力を検出する圧力センサ部を有し、前記圧力センサ部には、前記感圧部の内部からの圧力を受ける受圧室と、前記受圧室に隣接する背圧室とが設けられており、前記受圧室及び背圧室は、絞り機構を有する連通孔を介して大気と連通していることが好ましい。
【００１４】
圧力センサ部の受圧室を密封状態とすると、大気圧や周囲の温度の変化、あるいは被検体の体温の変化等、体動と比べて圧力応答の遅い外部要因の影響により、受圧室内の圧力がゆっくりと上昇または下降して、大気圧から大きく外れてしまうことがある。この場合、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが困難となってしまう。これに対し、絞り機構を有する連通孔を介して、受圧室を大気と連通させることで、外部要因が生じても受圧室内を常に大気圧に維持することが可能となる。従って、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが可能となる。
【００１５】
また、単に背圧室を大気に開放しただけでは、体動検出装置が設置された部屋のドアの開閉や空調の風等の大気変化により、背圧室が直接その影響を受けて体動の検出が通常通り行われなくなる虞がある。これに対し、背圧室も絞り機構を有する連通孔を介して大気と連通させることで、連通孔の絞り機構が連通孔に入ってくる風等の流路抵抗となり、背圧室が直接影響を受け、体動の検出が正常に行われなくなることを防ぐことができる。
【００１６】
この際、前記絞り機構は前記連通孔に設けられた多孔質構造の多孔質部材であることが好ましい。
連通孔を小さな径の孔とすることにより、絞り機構を有する連通孔とすることができるが、この場合、孔径を公差内にすることが難しく、加工後の径及び形状がばらついてしまうため、通気量を定量的に制限することが困難である。孔径が小さすぎた場合には、外部要因の影響を受けやすく、大きすぎた場合には体動検出感度が悪くなるという問題がある。また、体動検出装置の製造中または使用中に連通孔にゴミや塵、水、油等が浸入したり、錆が生じたりして通気量が減少し、さらには連通孔が詰まってしまうという可能性もある。
これに対し、連通孔に多孔質構造の多孔質部材を設ければ、連通孔の径を大きいものとしても、大気との通気量を常時一定とすることができ、かつ、ゴミ等により連通孔が詰まってしまうという問題も解消することができる。
【００１７】
また、本発明の体動検出装置は、前記圧力計測手段によって計測された圧力値を外部機器に通信する通信手段を有することが好ましい。
ここで、通信方法は、無線通信でもよく、有線通信でもよい。
外部機器としては、電光表示器、液晶表示器等の目で直接視認できるものや、ブザー等の聴認できるもの、あるいはプリンタ等の紙に打ち出して表示するものや、パソコン等が考えられる。
通信手段を有する体動検出装置とすることで、外部機器に圧力値を送信することができるため、体動検出装置とは離れた場所、例えば被検体とは別の部屋等で被検体を監視することも可能となり、監視者の監視負担等を軽減することが可能となる。
【００１８】
さらに、前記圧力計測手段によって計測された圧力値を記憶する記憶手段を備えることが好ましい。
体動検出装置に圧力値を記憶する記憶手段を設けることで、体動の検出中のみならず、体動の検出後に圧力値の変化等を検討することが可能となる。そのため、被検体の容態等によっては、監視者は体動検出中、常に圧力値を監視する必要が無くなり、監視者の負担を軽減することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施の形態の体動検出装置１が示されている。この体動検出装置１は平面矩形形状の検出マット２と、この検出マット２に加わる圧力を計測して体動を検出するモニタ３とを有する。検出マット２とモニタ３とは連結パイプ４により連結されている。
本実施形態において、体動検出装置１は無呼吸の検出に使用されており、被検体７は成人の人間である。
【００２０】
検出マット２はベッド８や布団等の上に載置され、被検体７の胸部から腰部の下に設置される。被検体７は検出マット２上に直接載ってもよく、シーツ等を敷いて間接的に載ってもよい。検出マット２の長手方向の長さ寸法は、ベッド８の短辺方向の長さ寸法と略同じ長さ寸法であり、例えば３００ｍｍから８００ｍｍとなっている。また、検出マット２の短辺方向の長さ寸法は、例えば５０ｍｍから３００ｍｍ、検出マット２の厚さ寸法は、例えば１０ｍｍから３０ｍｍとなっている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、検出マット２は被検体７を載せる検出マット本体２１と、この検出マット本体２１内部に設けられた感圧部２２とを有する。
検出マット本体２１は、被検体７の体動により弾性変形可能な柔軟性部材２１２と、この柔軟性部材２１２を覆うカバー部材２１１とを有する。柔軟性部材２１２は弾性変形可能な発泡体、例えば、エーテルＥＣＳ系等のポリウレタンフォームであり、密度０．０１６から０．１１４ｇ／ｃｍ３程度である。
カバー部材２１１はビニールまたは布製のものである。被検体７の寝返り等により、検出マット本体２１の設置位置がずれてしまわないように、カバー部材２１１の表面にはシリコンの滑り止めが貼り付けられている。
【００２２】
被検体７の体動に同調して圧力変化が発生する感圧部２２は、長尺の円筒状の中空体であり、弾性変形可能なものである。この感圧部２２は、例えば、外径５ｍｍ、内径４ｍｍのシリコンチューブで形成されている。感圧部２２は、検出マット本体２１の長手方向に沿って配置されており、検出マット本体２１の柔軟性部材２１２の厚さ方向の略中心に埋め込まれている。検出マット２はその長手方向がベッド８の短辺方向に沿うように配置されているため、感圧部２２は、被検体７の寝姿勢と直交する方向に延びるように配置されることとなる。
予め、検出マット本体２１にその長手方向に沿って感圧部２２を配置するための空洞（例えば径寸法が５．５ｍｍ程度）を形成しておき、この空洞に感圧部２２を挿入することで、感圧部２２は検出マット本体２１内部に配置される。
感圧部２２の一方の端部には埋栓２３が取り付けられており、この一方の端部から空気が漏出するのが防止される。感圧部２２の他方の端部には連結パイプ４が取り付けられている。
【００２３】
図４に示すように、検出マット２と連結パイプ４で連結されるモニタ３は、圧力計測手段３１と、通信手段３２と、記憶手段３３と、体動検出手段３４と、モニタ駆動用の電源部３５とを備える。なお、図示しないがモニタ３はＣＰＵ等の演算手段及び制御手段を有している。
圧力計測手段３１は、感圧部２２内部の圧力変化を検出する圧力センサ部３１１と、圧力センサ部３１１で検出した圧力変化を所定時間毎に演算して圧力値として計測する圧力計測部３１２とを有する。
【００２４】
通信手段３２は、圧力計測手段３１の圧力計測部３１２で計測した圧力値を外部機器６に通信する通信部３２１を有する。通信方法は、有線通信を行ってもよく、また、通信部３２１に送信部３２２を設けて無線通信を行ってもよい。この送信部３２２はモニタ３内部に設けられていてもよく、モニタ３に外付けされるものであってもよい。
外部機器６としては、パソコン６１の他、電光表示器、液晶表示器等の目で直接視認できるものや、ブザー等の聴認できるもの、あるいはプリンタ等の紙に打ち出して表示するもの等が考えられる。無線通信を行う場合は、送信部３２２からのデータを受信する受信部６２を外部機器６として設ける。
【００２５】
記憶手段３３は、圧力計測手段３１の圧力計測部３１２によって計測された圧力値を記憶する記憶部３３１を有している。
体動検出手段３４は、圧力計測部３１２で計測した圧力値から体動、例えば、無呼吸状態等を検出する体動検出部３４１と、体動検出部３４１で検出された結果を表示する表示部３４２と、無呼吸状態を検出したらそれを知らせる警報部３４３とを備えて構成されている。
電源部３５は、電池またはＡＣ／ＤＣ変換器である。
【００２６】
図５から図７に示すように、圧力計測手段３１の圧力センサ部３１１は、連結パイプ４が接続され、内部に圧力導入孔３１６が形成された圧力接続部３１３と、圧力導入孔３１６から導入される感圧部２２の圧力を受ける受圧室３１４と、この受圧室３１４に当接して設置される圧力センサ回路３１７と、受圧室３１４と隣接する背圧室３１５とを有する。なお、図５に示すようにモニタ３には、圧力センサ部３１１に隣接して回路基板３６が取り付けられている。
【００２７】
圧力導入孔３１６には、大気と連通する連通孔３１６Ａが形成されている。この連通孔３１６Ａを介して受圧室３１４は大気と連通している。この連通孔３１６Ａは絞り機構を有しており、この絞り機構は連通孔３１６Ａの大気側の端部に貼り付けられた多孔質構造の多孔質部材３１９Ａである。この多孔質部材３１９Ａとしては、例えば、ジャパンゴアテックス（株）社製のゴアテックス（登録商標）オレオベントフィルタ等があげられる。これ以外の多孔質部材を使用してもよいが、ゴアテックス（登録商標）オレオベントフィルタは通気性及び撥水性を有しているため、多孔質部材３１９Ａとして使用することが好ましい。
【００２８】
受圧室３１４に当接して設けられる圧力センサ回路３１７は、図示しない電子回路を有する基板３１７Ａと、この基板３１７Ａ上に配置され、かつ感圧部２２の圧力を検出する圧力センサチップ３１７Ｂとを備えている。基板３１７Ａの中心部には貫通孔３１７Ｃが形成されている。
圧力センサチップ３１７Ｂは、例えば、図８に示すように表裏面の中央部分が凹んだダイアフラム３１７Ｄの表裏面に面状の絶縁体３１７Ｅ,３１７Ｆを一体的に設けたものである。ダイアフラム３１７Ｄは、シリコン単結晶等から構成されており、絶縁体３１７Ｅ，３１７Ｆは、ガラス等から構成されている。絶縁体３１７Ｅ,３１７Ｆには、それぞれ貫通孔３１７Ｇ,３１７Ｈが形成されており、絶縁体３１７Ｅの貫通孔３１７Ｇからは感圧部２２からの圧力が導入され、絶縁体３１７Ｆの貫通孔３１７Ｈからは大気圧が導入される。これらの圧力がダイアフラム３１７Ｄに加わることで、ダイアフラム３１７Ｄが変形し、この変形による歪み量や静電容量等として取り出す。この歪み量や静電容量等は、電子回路で電気信号に変換される。
【００２９】
圧力センサ回路３１７には、センサカバー３１８が設けられ、基板３１７Ａを固定し、受圧室３１４と背圧室３１５を密封している。このセンサカバー３１８には、切欠部３１８Ａが形成されている。
背圧室３１５は、基板３１７Ａを挟んで受圧室３１４と隣接する背圧室本体３１５Ａと、切欠部３１８Ａによりこの背圧室本体３１５Ａと連通する前室３１５Ｂとを有する。
背圧室３１５の前室３１５Ｂは、受圧室３１４と同様の連通孔３１６Ｂにより大気と連通しており、これにより背圧室本体３１５Ａも大気と連通することとなる。
連通孔３１６Ｂには多孔質構造の多孔質部材３１９Ｂが貼り付けられている。この多孔質部材３１９Ｂは多孔質部材３１９Ａと同様の材質である。
【００３０】
このような体動検出装置１において、無呼吸状態を検出する動作について以下に説明する。
検出マット２に載った被検体７の呼吸等の体動により、検出マット本体２１の柔軟性部材２１２が圧力を受ける。この圧力が感圧部２２に伝達され、感圧部２２内部の容積変化が生じ、この容積変化に伴った圧力変化が生じる。この圧力変化は連結パイプ４を介してモニタ３の圧力センサ部３１１で捉えられる。圧力センサ部３１１で検出された圧力は、所定時間毎に圧力計測部３１２で計測される。
この圧力計測部３１２で計測された圧力値は随時、通信手段３２により外部機器６に通信されてもよく、記憶部３３１に記憶され、計測終了後に通信手段３２により外部機器６に通信されてもよい。さらには、記憶部３３１で記憶されると同時に、通信手段３２により外部機器６に通信されてもよい。
一方、圧力計測部３１２で計測された圧力値は、体動検出部３４１に入力され、体動検出部３４１で無呼吸状態かどうか判定される。無呼吸状態であると判定された場合には、表示部３４２に無呼吸であることが表示され、警報部３４３からブザーや警告灯の点滅等の警報が出力される。このようにして被検体７の無呼吸状態が検出される。
【００３１】
従って、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
検出マット本体２１の柔軟性部材２１２を介して伝わる被検体７の体動に同調して発生する感圧部２２の圧力変化を測定することで、被検体７の体動を検出するため、従来のように検出マット全体にかかる圧力を測定する場合に比べ、検出感度を高めることができる。
また、検出マット２は、従来の検出マットのようにばね性のある上板を使用しないため、振動ノイズや風圧による影響が発生せず、検出感度をより高めることができる。振動ノイズが発生しないため、検出信号を処理する電気回路に振動ノイズの検出を防止するためのノイズフィルター等を設ける必要が無くなり、製造コストの低減を図ることができる。
また、検出マット２とモニタ３とを別体としているため、検出マット２内部にセンサや電気配線を配置する必要がないので安全性に優れたものとすることができる。
また、検出マット２内にはセンサ等が設置されていないので過大な衝撃を与えたとしても体動検出装置１が故障することが無く、耐久性の高いものとすることができる。
さらに、検出マット２とモニタ３とを別体としており、モニタ３に、圧力センサ部３１１を設けているので、検出マット内に圧力センサ部や電気配線を設ける場合に比べ、製造が容易となる。
【００３２】
さらに、弾性変形可能な感圧部２２が検出マット本体２１の柔軟性部材２１２内部に設けられているため、感圧部２２及び柔軟性部材２１２にかかる圧力が解除されれば、感圧部２２自身の復元力に加え、柔軟性部材２１２の復元力が感圧部２２に働く。従って、感圧部２２は柔軟性部材２１２の復元力を利用して元の形状に戻ることができるので、感圧部２２が完全につぶれてしまう虞がない。そのため、感圧部２２がつぶれてしまうことを防ぐための構造、例えば、感圧部２２の周囲にスペーサーを設けて感圧部の潰れ量を規制する構造等が不要となり、製造の手間を省くことができ、検出マット２を安価なものとすることが可能となる。
さらに、このような検出マット２はモニタ３とは別体であるため、検出マット２を使い捨てタイプのものとすることも可能である。
【００３３】
検出マット２は弾性変形可能な柔軟性部材２１２から構成されているため、従来の上板を使用した板ばね方式の検出マットに比べ、寝心地がよく、検出マット２上に直接寝ることも可能となる。柔軟性部材２１２をベッドやクッション等に使用されているポリウレタンフォームとしているため、一般的なベッド等と同等の寝心地を確保することができる。さらに、検出マット２の厚さは、例えば１０ｍｍから３０ｍｍ程度であり、薄いため、被検体７が検出マット２上に直接寝ても違和感がなく、寝心地に支障をきたさないものとすることができる。
また、柔軟性部材２１２をポリウレタンフォームとしており、ポリウレタンフォームは軽いため、検出マット２をユーザーが持ち運びしやすいものとすることができる。さらに、ポリウレタンフォームは柔軟性を有しているため、持ち運び時に検出マット２が落下しても壊れることはなく、使用者に負担のかからないものとすることができる。
【００３４】
感圧部２２を検出マット本体２１の厚さ方向の略中央に配置したため、上下面等の区別が不要となり、使用面を選ばず使用することができるので、ユーザーにとって使い勝手のよいものとすることができる。
感圧部２２を断面四角形状とした場合には、図９（Ａ）に示すように配置する必要があり、例えば図９（Ｂ）に示すように感圧部２２を配置した場合には、圧力の伝わりが悪くなり、感度が低下する虞もある。そのため、断面四角形状の感圧部２２を用いた場合には、検出マット本体２１に対する感圧部の設置方向を選ばなくてはならない。
これに対し、本実施形態では感圧部２２を円筒状としたため、設置方向を選ばずに取り付けることができ、検出マット２の製造に手間を要しない。さらに、感圧部２２を円筒状としたたため、圧力の変化に対する容積の変化が直線的になり、正確に圧力変化を捉えることができる。
【００３５】
また、感圧部２２は図１０（Ａ）に示すように平面円形形状や、図１０（Ｂ）に示すように平面矩形形状の中空体であってもよいが、感圧部２２は長尺の円筒状の中空体であるため、検出マット２の長さ全長にわたって感圧部２２を配置することが可能となり、被検体７が動いた場合でも確実に体動を検出することができるようになる。また、円筒状とした方が、感圧部２２内部の内容積を小さく抑えることができ、感度を高めることができる。
【００３６】
さらに、感圧部２２は検出マット２の長手方向に沿って設けられており、被検体７の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に感圧部２２が延ばして配置されることとなるため、被検体７が寝返りをしても常に体動を検出することができるようになる。
【００３７】
圧力センサ部３１１の受圧室３１４を密封状態とすると、大気圧や周囲の温度の変化、あるいは被検体７の体温の変化等、体動と比べて圧力応答の遅い外部要因の影響により、受圧室３１４内の圧力がゆっくりと上昇または下降して、大気圧から大きく外れてしまうことがある。この場合、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが困難となってしまう。これに対し、絞り機構を有する連通孔３１６Ａを介して受圧室３１４を大気と連通させることで、外部要因が生じても受圧室３１４内を常に大気圧に維持することが可能となる。従って、心拍や呼吸などの体動による微妙な圧力変化を検出することが可能となる。
【００３８】
また、単に背圧室３１５を大気に開放しただけでは、体動検出装置１が設置された部屋のドアの開閉や空調の風等の大気変化により背圧室３１５が直接その影響を受けて体動の検出が通常通り行われなくなる虞がある。これに対し、背圧室３１５も絞り機構を有する連通孔３１６Ｂを介して大気と連通させることで、連通孔３１６Ｂの絞り機構が連通孔３１６Ｂに入ってくる風等の流路抵抗となり、背圧室３１５が直接影響を受け、体動の検出が正常に行われなくなることを防ぐことができる。
【００３９】
連通孔を小さな径の孔とすることで絞り機構を有するものとすることができるが、この場合、孔径を公差内にすることが難しく、加工後の径及び形状がばらついてしまうため、通気量を定量的に制限することが困難である。孔径が小さすぎた場合には、外部要因の影響を受けやすく、大きすぎた場合には体動検出感度が悪くなってしまう。また、体動検出装置の製造中または使用中に連通孔にゴミや塵、水、油等が浸入したり、錆が生じたりして通気量が減少し、さらには連通孔が詰まってしまうという可能性もある。
これに対し、本実施形態では、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂに多孔質構造の多孔質部材３１９Ａ，３１９Ｂを設けたため、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂの径を大きいものとしても、大気との通気量を常時一定とすることができ、かつ、ゴミ等により連通孔が詰まってしまうという問題も解消することができる。さらに、連通孔３１６Ａの径を大きいものとすることが可能となるため、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂの形成に手間を要しない。
【００４０】
また、体動検出装置１は通信手段３２を有するものであるため、外部機器６に圧力値を送信することができ、体動検出装置１とは離れた場所、例えば被検体７とは別の部屋等で被検体７を監視することも可能となり、監視者の監視負担等を軽減することが可能となる。
さらに、体動検出装置１に圧力値を記憶する記憶手段３３を設けることで、体動の検出中のみならず、体動の検出後に圧力値の変化等を検討することが可能となる。そのため、被検体７の容態等によっては、監視者は体動検出中、常に圧力値を監視する必要が無くなり、監視者の負担を軽減することが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施の形態では体動検出装置１を無呼吸状態の検出に用いていたが、本発明では、例えば、寝たきりの老人の監視や、老人の徘徊防止のための監視、入院患者の人工呼吸器が外れたことの検出、手術後のペット（猫や犬等）の監視等に使用してもよい。
また、被検体７は成人の人間に限らず、乳幼児であってもよく、さらには猫や犬等の動物であってもよい。
【００４２】
前記実施形態では、連通孔３１６Ａ，３１６Ｂには、絞り機構として多孔質部材３１９Ａ，３１９Ｂを設けたが、連通孔の径を小さく形成することにより、絞り機構を有するものとしてもよい。このようにすれば、多孔質部材３１９Ａ，３１９Ｂを設ける必要が無くなるため、部材点数の削減を図ることができる。
【００４３】
また、感圧部２２は長尺の円筒状の中空体としたが、断面四角形状等の他の断面形状の中空体としてもよい。ただし、断面四角形状とすると、検出マット本体２１に対する感圧部の取付方向が限定されるため、取付に手間を要する。これに対し、前記実施形態のように感圧部２２を円筒状とすることで、感圧部２２の取付方向が限定されず、取付に手間を要しない。また、感圧部は、平面矩形形状や平面円形形状であってもよく、実施にあたって適宜決めればよい。ただし、円筒状とした方が、感圧部内部の内容積を小さく抑えることができ、感度を高めることができる。
【００４４】
さらに、感圧部２２は、検出マット本体２１に空洞を形成し、この空洞に感圧部２２を通すことで配置されるとしたが、図１１に示すように検出マット本体２１を切り欠き、感圧部２２を配置するための溝２１３を形成し、この溝２１３内に感圧部２２を配置した後、その上にスポンジのふた２１４を両面テープＴで固定することで、検出マット本体２１内部に感圧部２２が配置されるものとしてもよい。このようにすれば、溝２１３に感圧部２２を置くだけで感圧部２２が設置されるため、感圧部２２の設置が容易となる。また、溝２１３に感圧部２２が設置されているので、感圧部２２が動いてしまう虞もない。
【００４５】
感圧部２２は被検体７の寝姿勢と直交する方向に延びて配置されるとしたが、寝姿勢に沿って配置されていてもよい。例えば、被検体が乳幼児の場合には、単に寝返りをするだけでなく、睡眠中にベッド上を動き回るため、寝姿勢（ベッドの長手方向）に沿って配置する方が、被検体が感圧部上から外れる可能性が少なくなり、確実に体動を検出することができるようになる。
さらに、前記実施形態では、感圧部２２は検出マット本体２１の長手方向に沿って、直線上に配置されていたが、これに限らず、蛇行して配置されていてもよく、さらには、円形状に配置されていてもよい。
【００４６】
柔軟性部材２１２はポリウレタンフォーム等の発泡体としたが、これに限らず、弾性変形し、その上に直接寝た場合に、違和感がないような柔軟性を有するものであればよい。
モニタ３内部に記憶手段３３や通信手段３２を設けたが、記憶手段や通信手段はモニタの外部に取り付けるものであってもよい。
また、体動検出手段３４に警報部３４３や表示部３４２を設けたが、体動検出装置１の用途によっては、例えば、成人の軽度の無呼吸検出等に使用する場合には、これらは設けられていなくてもよい。
【００４７】
【実施例】
本発明の効果を確かめるために、次のような比較実験を行った。
前記実施形態で説明した体動検出装置１を用いて実験を行った。
（実施例１）
ノイズの影響についての実験を行った。まず、検出マット２をベッド上に置き、ベッドに振動を与えた。さらに、空調により風を当てた。結果を図１２のグラフに示す。
（実施例２）
検出マット２を被検体７の背中の下に設置し、被検体７が仰臥位となった状態での胸部左側の体動の検出を行った。結果を図１３のグラフに示す。
（実施例３）
検出マット２を被検体７の腰の下に設置し、被検体７が側臥位となった状態での腹部左側の体動の検出を行った。結果を図１４のグラフに示す。
（実施例４）
検出マット２を被検体７の背中の下に設置し、被検体７が仰臥位となった状態での胸部中央の体動の検出を行った。結果を図１５のグラフに示す。
【００４８】
図１２のグラフに示されるように、ベッドの振動や風による影響はほとんど無いことが明らかとなった。また、図１３から図１５のグラフに示されるように体動の検出感度が高いものであることがわかった。特に、図１５のグラフでは無呼吸状態において、心拍がはっきりと検出され、被検体７の状態を確実に検出することが可能となった。
【００４９】
次に、前記実施例の効果を確認するための比較例について説明する。
比較例においては、従来例２の板ばね方式の検出マットを有する体動検出装置を使用した。
（比較例１）
実施例１と同様の条件でノイズの影響についての実験を行った。結果を図１６のグラフに示す。
（比較例２）
実施例２と同様の条件で、被検体７が仰臥位となった状態での胸部左側の体動の検出を行った。結果を図１７に示す。
（比較例３）
実施例３と同様の条件で、被検体７が側臥位となった状態での腹部左側の体動の検出を行った。結果を図１８のグラフに示す。
（比較例４）
実施例４と同様の条件で、被検体７が仰臥位となった状態での胸部中央の体動の検出を行った。結果を図１９のグラフに示す。
【００５０】
実施例１から４と比較例１から４とをそれぞれ比較すると、実施例に比べ比較例の方がベッドの振動や風の影響を受けやすく、また、検出感度も比較例の方が悪いことがわかった。特に図１９のグラフに示すように、比較例では、無呼吸状態での心拍を検出することは困難であった。
従って、本発明の体動検出装置の検出感度が高いという効果が顕著に示された。
【００５１】
【発明の効果】
このような本発明によれば検出感度が高く、寝心地のよい体動検出装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる体動検出装置を示す斜視図である。
【図２】前記体動検出装置の検出マットの平面図である。
【図３】図２のIII-III方向の断面図である。
【図４】体動検出装置の断面図及びブロック図である。
【図５】体動検出装置のモニタを示す平面図である。
【図６】図５のVI-VI方向の断面図である。
【図７】図５のVII-VII方向の断面図である。
【図８】前記モニタの圧力センサ回路を示す断面図である。
【図９】本願発明の体動検出装置の感圧部の変形例を示す断面図である。
【図１０】本願発明の体動検出装置の感圧部の変形例を示す断面図である。
【図１１】本願発明の体動検出装置の検出マットの変形例を示す断面図である。
【図１２】実施例１の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１３】実施例２の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１４】実施例３の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１５】実施例４の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１６】比較例１の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１７】比較例２の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１８】比較例３の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【図１９】比較例４の時間経過に伴う圧力値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 体動検出装置
２ 検出マット
３ モニタ
４ 連結パイプ
６ 外部機器
２１ 検出マット本体
２２ 感圧部
３１ 圧力計測手段
３２ 通信手段
３３ 記憶手段
３４ 体動検出手段
２１２ 柔軟性部材
３１１ 圧力センサ部
３１４ 受圧室
３１５ 背圧室
３１６Ａ，３１６Ｂ 連通孔
３１９Ａ，３１９Ｂ 多孔質部材
Claims (8)
- 被検体の呼吸を含む体動を検出する体動検出装置であって、
前記被検体を載せる検出マット本体及び前記被検体の体動に同調して圧力変化が発生する感圧部を有して構成される検出マットと、
前記感圧部内部の圧力を計測する圧力計測手段と、
この圧力計測手段によって計測された圧力値から体動を検出する体動検出手段とを備え、
前記検出マット本体は前記被検体の体動により弾性変形可能な柔軟性部材を有し、
前記感圧部は、弾性変形可能な中空体であり、前記検出マット本体の前記柔軟性部材内部に埋め込まれ、前記検出マット本体の厚さ方向の略中央に配置されている
ことを特徴とする体動検出装置。 - 請求項１記載の体動検出装置において、
前記感圧部は、長尺の筒状であることを特徴とする体動検出装置。 - 請求項１または２に記載の体動検出装置において、
前記柔軟性部材はポリウレタンフォームであることを特徴とする体動検出装置。 - 請求項１から３の何れかに記載の体動検出装置において、
前記感圧部は、前記被検体の寝姿勢に沿った方向と直交する方向に延びて配置されることを特徴とする体動検出装置。 - 請求項１から４の何れかに記載の体動検出装置において、
前記圧力計測手段は、前記感圧部内部の圧力を検出する圧力センサ部を有し、
前記圧力センサ部には、前記感圧部の内部からの圧力を受ける受圧室と、前記受圧室に隣接する背圧室とが設けられており、
前記受圧室及び背圧室は、絞り機構を有する連通孔を介して大気と連通していることを特徴とする体動検出装置。 - 請求項５に記載の体動検出装置において、
前記絞り機構は前記連通孔に設けられた多孔質構造の多孔質部材であることを特徴とする体動検出装置。 - 請求項１から６の何れかに記載の体動検出装置において、
前記圧力計測手段によって計測された圧力値を外部機器に通信する通信手段を有することを特徴とする体動検出装置。 - 請求項１から７の何れかに記載の体動検出装置において、
前記圧力計測手段によって計測された圧力値を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする体動検出装置。
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