JP4411580B2 - 生体データ検出装置 - Google Patents

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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、ベッドに滞在する被験者の生体生理状態、例えば、離着床、呼吸数、脈拍数、鼾、咳、体動、寝返り等を検出する生体データ検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ベッドに寝たきりの状態にある被験者の体重測定は、介護者等の手によって被験者を秤皿等に乗せて測定しており、また透析中の患者の体重変化は循環量を透析機で測定して算出していた。
【0003】
また、生体生理データの測定は、呼吸センサ、脈拍センサを被験者に取り付けて測定する必要があった。この種の生体モニタ装置として、特許文献1に開示される生体モニタ装置は、カード型の本体に、脈波を検出するための発光部及び受光部と、心電図、体脂肪率及び皮膚抵抗の少なくとも一つを検出する電極、体温や皮膚温を検出するための温度検出部、心拍や呼吸による体表面の振動及び身体動作による体動の少なくとも一つを検出するための振動検出部を備えるものである。
【0004】
しかしながら、従来の体重測定では、介護者への負担が大きいという問題点を有し、また生体モニタ装置を身体に取り付けて測定する場合には、被験者の煩わしさを助長するという問題点があった。また、検出するためのセンサには、高価なセンサが必要となるという問題点があった。
【0005】
また、上述した問題点を解決するために、本出願人は、特許文献2において、被験者の滞在するベッドに脚部にかかる荷重を検出し、これの荷重の変動に基づいて、上述した生体生理データを検出する生体生理検出装置を提案した。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−299740号公報
【特許文献2】
特開2003−552号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本出願人は、上述した特許文献2による方法に基づいて、被験者から発生される振動を効率よく検出することのできる生体データ検出装置を提供することを本発明の目的とした。
【0008】
【課題を解決するための手段】
したがって、この発明は、被験者が滞在するベッドの物理的変動量を検出する変動量検出手段と、該変動量検出手段によって検出された変動量から前記被験者の生体データを検出する生体データ検出手段とによって少なくとも構成され、前記ベッドが、前記被験者が滞在するマットが設置されるベッドフレームと、該ベッドフレームを支持する脚フレームと、脚フレームのそれぞれの端部を保持する脚部とによって構成され、前記脚フレームの端部が、前記脚部の側面に開口する脚フレーム保持孔に挿入され、抜け防止ピンによって脚部に保持固定される生体データ検出装置において、前記変動量検出手段は、前記脚フレームの端部と前記脚フレーム保持孔の底面部との間に配される硬質ケースと、該硬質ケースに設けられ前記フレームを伝達する振動によって生じる電気変化を検出する電気信号検出手段とによって少なくとも構成される振動検出手段であることにある。
【0010】
さらに、前記電気信号検出手段は、前記硬質ケースの上下一方の側面に設けられる圧電素子を具備し、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記圧電素子の電気変化を検出することが望ましい。また、前記圧電素子としては、燐−ジルコニア−チタン系のセラミック(PZT)からなるセラミック圧電素子であることが望ましい。さらに、他の圧電素子としては、ロッシェル塩、水晶、ポリ弗化ブリニデン等がある。
【0011】
さらにまた、前記電気信号検出手段は、前記硬質ケース内に配設された感圧高分子素子を具備し、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記感圧高分子素子の電気的な変化を検出することが望ましい。尚、上記硬質ケースは、金属製であることが望ましい。尚、前記感圧高分子素子は、ポリ弗化ブニリデン又は感圧ゴムであることが望ましい。
【0012】
また、前記電気信号検出手段は、前記硬質ケース内に充填される流体を具備し、前記フレームを伝達する振動によって生じる該流体の圧力変化を電気的な変化として検出することが望ましい。尚、前記電気信号検出手段は、半導体圧力センサであることが望ましく、またコンデンサマイクロフォンであることが望ましい。尚、前記弾性硬質ケースは、ゴム、樹脂、金属等からなることが望ましい。さらに、前記流体としては、空気等の気体であってもよく、また液体であっても良いものである。
【0013】
さらに、前記生体データは、離着床、呼吸数、脈拍数、鼾、咳、体動、寝返りの少なくとも一つであることが望ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面により説明する。
【0015】
本願発明の実施の形態に係るベッド1は、少なくとも被験者が滞在するマット等が設置されるベッドフレーム2と、このベッドフレーム2を支持する脚フレーム3と、脚フレーム3のそれぞれの端部を保持する脚部4とによって構成される。して、前記脚フレーム3の端部は、前記脚部4の側面に開口する脚フレーム保持孔41に挿入され、抜け防止ピン31によって脚部4に保持固定される。
【0016】
また、前記脚フレーム3の端部と、前記脚フレーム保持孔41の底面部42との間には、図2で示すように、振動検出センサ5が設けられる。この振動検出センサ5は、図示しないコントロールユニットと有線又は無線で電気的に接続される。さらに、前記振動検出センサ5と前記脚フレーム3との間には、衝撃吸収用ゴムシート6を配するようにしても良いものである。
【0017】
前記振動検出センサ5は、図3に示すように、金属からなる硬質ケース50と、この硬質ケース50の表面に貼り付けられ、前記脚フレーム3が当接する圧電素子52と、前記硬質ケース50の内部に配置され、前記圧電素子52とコネクタ55によって接続される電子回路が配線させた基板51と、この基板51から延出し、前記コントロールユニットと接続される外部接続線53とによって少なくとも構成される。尚、図3において、54は、電子部品を示している。
【0018】
これによって、ベッド上の被験者から発せされる振動が、ベッフレーム2及び脚フレーム3を介して前記振動検出センサ5の前記圧電素子52に伝達され、振動検出センサ5内の電子回路で増幅されてコントロールユニットに外部接続線53を介して送信されるものである。
【0019】
前記コントロールユニットでは、図4に示すように、振動検出センサ5が送信された信号をアナログ回路71において増幅し、AD変換器72においてデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、CPU73に送られて処理された後、スイッチユニット74の指示により、表示/印刷ユニット75でディスプレーやプリンターに検出結果を表示する。また、スイッチユニット74による選択により、通信ユニット76を介して所定の場所、診療センターや介護センター、医師等に送信される。また、検出結果に異常が発見された場合には、自動的に通
信ユニット76を介して異常内容を送信したり、警報ユニット77によって警報を発するものである。
【0020】
前記CPU73での処理は、例えば図5に示すもので、AD変換されたデータが、離着床用デジタルフィルタ81、呼吸用デジタルフィルタ82、脈波用デジタルフィルタ83、鼾用デジタルフィルタ84、咳用デジタルフィルタ85、体動用デジタルフィルタ86、及び寝返り用デジタルフィルタ87にそれぞれ送られて、それぞれの生体データに必要な信号が必要に応じて選択される。
【0021】
そして、離着床デジタルフィルタ81では、前記AD変換データの大きさがフィルタされ、レベル抽出91によって所定の閾値以上に増加した場合が検出され、これによって離着床判定101において被験者の離着床が判定される。
【0022】
呼吸用デジタルフィルタ82では、前記AD変換データを、0.05〜1.25Hzでフィルタし、波形抽出92において波形の抽出を行う。そして、呼吸数判定102において、波形のピーク(ボトム)と次の波形のピーク(ボトム)間の時間を算出し、1分間当たりの呼吸回数を算出する。又は、1分間の何回ピーク(ボトム)があったかをカウントして算出する。さらに、必要に応じて波形を記憶する。
【0023】
また、脈波用デジタルフィルタ83では、前記AD変換データを、0.5〜4.5Hzでフィルタし、波形抽出93において波形の抽出を行う。そして、脈拍数判定103において、波形のピーク(ボトム)と次の波形のピーク(ボトム)間の時間を算出し、1分間当たりの脈拍数を算出する。又は、1分間の何回ピーク(ボトム)があったかをカウントして算出する。さらに、必要に応じて波形を記憶する。
【0024】
鼾用デジタルフィルタ84では、前記AD変換データを、20〜500Hzでフィルタし、波形抽出94において鼾波形の抽出を行い、さらに閾値以上の波形を抽出する。そして、鼾判定104において、ある期間の持続性を有し、包絡状(エンベロープ)を有するなどの判定を行い、1分間、1時間、1睡眠当たりの回数とする。また、1分、1時間、1睡眠に何回発生したかをカウントし、必要に応じて波形を記憶する。
【0025】
咳用デジタルフィルタ85では、前記AD変換データを、20〜500Hzでフィルタし、波形抽出94において咳波形の抽出を行い、さらに閾値以上の波形を抽出する。そして、鼾判定104において、ある期間の持続性を有し、包絡状(エンベロープ)を有するなどの判定を行い、1分間、1時間、1睡眠当たりの回数とする。また、1分、1時間、1睡眠に何回発生したかをカウントし、必要に応じて波形を記憶する。
【0026】
体動判定106は、体動用デジタルフィルタ86及び波形抽出96によって所定の波形を抽出し、直流成分の変動が少なく、交流成分の変動の大きい場合に被験者の体動を検出する。
【0027】
寝返り判定107は、寝返り用デジタルフィルタ87及び波形抽出87によって所定の波形を抽出し、直流成分の変動が大きく、交流成分の変動が大きい場合に被験者の寝返りを検出する。
【0028】
以上の構成により、前記ベッドフレーム2及び脚フレーム3(以下、フレーム2,3)を介して伝達される振動を振動検出センサ5によって検出し、これに基づいて被験者の生体データを被験者の不快感なしに検出することができるものである。
【0029】
図6で示す第2の実施の形態に係る振動検出センサ5Aは、前記硬質ケース50と前記基板51との間に、感圧高分子、例えばポリ弗化ブニリデン、感圧ゴム等からなる高分子素子を配し、前記フレーム2,3を介して伝達される被験者から発生される振動による状態の変化を前記基板3上に配される電子回路によって検出するようにしたものである。具体的には、前記ポリ弗化ブニリデンを用いた場合には、前記振動による歪み(変形)により前記ポリ弗化ブニリデンに発生する電荷を検出して前記フレーム2,3の振動を検出するものである。また、感圧ゴムを用いた場合には、前記振動による歪み(変形)により変化する体積抵抗を電流変動として検出して前記フレーム2,3の振動を検出するものである。
【0030】
図7で示す第3の実施の形態に係る振動検出センサ5Bは、ゴム、樹脂、金属等によって形成された硬質ケース50と、この硬質ケース50内に密封された流体、例えば空気等の気体又はオイル等の液体と、該流体の圧力変動を検出する検出回路部59と、前記流体の圧力変動を前記検出回路部59に伝達する外部接続チューブ58とによって少なくとも構成される。また、前記検出回路部59において、前記流体の圧力変動を検出するものとしては、半導体圧力センサや、コンデンサマイクロフォン等が好ましい。さらに、前記硬質ケース50は、弾性を有することが望ましい。
【0031】
このように、図6及び図7で示された第2及び第3の実施の形態に係る振動検出センサ5A,5Bにおいても上述した第1の実施の形態における振動検出センサ5と同様の効果を奏することができるものである。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ベッド上に滞在する被験者から発せされるベッドの振動を、脚フレームの端部と脚フレーム保持孔の底面部との間に配される硬質ケースと、該硬質ケースに設けられベッドのフレームを伝達する振動によって生じる電気変化を検出するようにしたことから、被験者に直接接触する端子がないため、被験者に不快感を生じさせることなく、被験者の生体データを検出することができるものである。
【0033】
また、フレームを硬質ケースで保持するようにしたことから、振動検出センサに、圧電素子や、感圧高分子等を用いることができるようになったので、安価に振動の検出を行うことができるようになったものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】生体データ検出装置が取り付けられるベッドの概略構成図である。
【図2】前記ベッドにおける振動検出センサの取り付け状態を示した説明図である。
【図3】第1の実施の形態に係る振動検出センサの構造を示した断面図である。
【図4】前記生体データ検出装置の概略構成図である。
【図5】CPUにおけるデータ処理の流れを示したブロック図である。
【図6】第2の実施の形態に係る振動検出センサの構造を示した断面図である。
【図7】第3の実施の形態に係る振動検出センサの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
1 ベッド
2 ベッドフレーム
3 脚フレーム
4 脚部
5,5A,5B 振動検出センサ
6 衝撃吸収用ゴムシート
50 硬質ケース
51 基板

Claims (4)

  1. 被験者が滞在するベッドの物理的変動量を検出する変動量検出手段と、該変動量検出手段によって検出された変動量から前記被験者の生体データを検出する生体データ検出手段とによって少なくとも構成され、前記ベッドが、前記被験者が滞在するマットが設置されるベッドフレームと、該ベッドフレームを支持する脚フレームと、脚フレームのそれぞれの端部を保持する脚部とによって構成され、前記脚フレームの端部が、前記脚部の側面に開口する脚フレーム保持孔に挿入され、抜け防止ピンによって脚部に保持固定される生体データ検出装置において、
    前記変動量検出手段は、前記脚フレームの端部と前記脚フレーム保持孔の底面部との間に配される硬質ケースと、該硬質ケースに設けられ前記フレームを伝達する振動によって生じる電気変化を検出する電気信号検出手段とによって少なくとも構成される振動検出手段であることを特徴とする生体データ検出装置。
  2. 前記電気信号検出手段は、前記硬質ケースの上下一方の側面に設けられる圧電素子を具備し、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記圧電素子の電気変化を検出することを特徴とする請求項1記載の生体データ検出装置。
  3. 前記電気信号検出手段は、前記硬質ケース内に配設された感圧高分子素子を具備し、前記フレームを伝達する振動によって生じる前記感圧高分子素子の電気的な変化を検出することを特徴とする請求項1記載の生体データ検出装置。
  4. 前記電気信号検出手段は、前記硬質ケース内に充填される流体を具備し、前記フレームを伝達する振動によって生じる該流体の圧力変化を電気的な変化として検出することを特徴とする請求項記載の生体データ検出装置。
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