JP4886550B2

JP4886550B2 - 生体情報取得装置

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Publication number: JP4886550B2
Application number: JP2007048253A
Authority: JP
Inventors: 雄二中村
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: EP1964515A1; JP2008209324A; US7658112B2; US20090056465A1

Description

本発明は、圧力計測用マットを用いた生体情報取得装置に関する。

従来、圧力計測用マットとしては、下記の特許文献１に示す睡眠周期検出装置の備えるエアマットが開示されている。エアマットはエアチューブを備えており、エアチューブの内部はエアマットと共に空気で満たされている。睡眠周期検出装置は、エアチューブ内の空気圧とその変化量とを、それぞれ別個のセンサで検出し、検出した空気圧に基づいて被験者がエアマット上にいるか否かを判別し、空気圧の変化量に基づいて被験者の体動を測定する。そして、体動の測定結果に基づき、被験者の睡眠状態を推定する。

特開２０００−２１５号公報

上記睡眠周期検出装置では、被験者の体動が寝返りであるか他の動作であるか等の体動の種類までを測定することが考慮されていないことから、エアマットに加えられる圧力の変化や強さは測定できても、エアマットに加えられる圧力の分布までは測定できなかった。このため、上記エアマットを用いてエアマットに加えられる圧力の分布までをも測定する場合には、エアマットに複数の検出箇所を設け、エアマットに加えられる圧力を測定するためのセンサを各検出箇所毎に設ける必要があった。

本発明は斯かる課題に鑑みてなされたもので、上記課題を解決できる生態情報取得装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の生体情報取得装置は、圧力伝達媒体が内部に充填される複数の媒体収容体と、各前記媒体収容体毎に設けられて前記媒体収容体に入力された圧力を圧力伝達媒体の圧力変化を検知する１つの検知手段を設けた１つの圧力検知箇所に導く、相互に異なる大きさの内径を有して相互に圧力損失係数の異なる接続管路とを備えた圧力計測用マットと、前記圧力検知箇所での圧力変化を検知する検知手段と、この検知手段で検知した圧力変化に基づき前記圧力計測用マット上での圧力の分布及び強さを計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて前記圧力計測用マット上での被験者の身体の位置又は移動を算出する身体位置算出手段とを備えて被験者の生体情報を取得することを特徴とする。
また、本発明は、前記圧力計測用マットの内径の小さな前記接続管路は、内径の大きな前記接続管路に比べて長い管路長を有していることを特徴とする。
また、本発明は、前記圧力計測用マットの内径の小さな前記接続管路が、内径の大きな前記接続管路に比べて開口比の小さな絞り部、又は、多くの絞り部を有していることを特徴とする。
また、本発明は、前記圧力計測用マットの入力された圧力が内径の小さな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体は、入力された圧力が内径の大きな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体に比べて、肉厚に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記圧力計測用マットの各前記媒体収容体は管路から構成されており、入力された圧力が内径の小さな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体は、入力された圧力が内径の大きな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体に比べて、小さな内径を有していることを特徴とする。

本発明によれば、１つの圧力検知箇所に１つの検知手段を設けるという簡単な構成により、入力される圧力の分布を、加えられた圧力の強さと共に測定することが可能となる。また、本発明によれば、圧力計測用マットに加えられる圧力の検出手段を１つ設けるという簡単な構成により、被験者の体動の種類も測定することが可能となる。

本発明の最良の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明を適用した睡眠測定装置１の構成の概略を示す外観図である。この睡眠測定装置１は、圧力計測用マット２上に横になった被験者の脈拍、呼吸、体動等の生体現象に由来して発生する振動を検出して睡眠中の生体データを生成し、この生体データに基づき睡眠に関する様々な指標を算出する装置である。睡眠測定装置１は、圧力計測用マット２と、チューブ２５により圧力計測用マット２と繋がれた制御ボックス４と、ケーブル線６により制御ボックス４と電気的に接続された外部端末装置５とを備えて構成されている。本実施形態では、圧力計測用マット２の上に寝具７を敷き、この寝具７の上に横になった被験者の生体データを睡眠測定装置１により収集する場合について説明する。

図２は、圧力計測用マット２の構成の概略を示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。圧力計測用マット２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレン等の合成樹脂製の２枚のシートを圧着して形成されている。圧力計測用マット２の内部には、第１の管路２１及び第２の管路２２が形成されている。圧力計測用マット２は、第１の管路２１及び第２の管路２２と連通したチューブ２５を備えている。チューブ２５の基端２５ａは、圧力計測用マット２の左奥部に接続されている。圧力計測用マット２を構成するチューブ２５と、第１の管路２１及び第２の管路２２には、圧力伝達媒体として、例えば水が充填されている。また、圧力計測用マット２の幅方向中央部には、圧力計測用マット２の手前側の縁部から奥側の縁部近傍まで上記２枚のシートを圧着して形成された、平坦部２４が設けられている。

第１の管路２１は、圧力計測用マット２の左奥部から平坦部２４の近傍に至るまで、圧力計測用マット２の手前側と奥側との間を往復しながら、圧力計測用マット２の右方に向かって延びている。第１の管路２１における圧力計測用マット２の左奥部の端部には、第１の接続管路２１ａを設けている。また、第１の接続管路２１ａと平坦部２４の間に設置されている第１の管路２１は、第１の媒体収容体２１ｂを構成する。第１の媒体収容体２１ｂに入力された圧力は、第１の接続管路２１ａを矢印に示す方向に伝わる。第１の接続管路２１ａの内径Ｋ２は、第１の媒体収容体２１ｂを構成する管路の内径Ｋ１よりも小さく設定されている。

第２の管路２２は、圧力計測用マット２の左側に設置された第２の接続管路２２ａと、圧力計測用マット２の右側において、圧力計測用マット２の手前側と奥側との間を往復しながら、圧力計測用マット２の右側の縁部まで延びる第２の媒体収容体２２ｂとを備えている。第２の接続管路２２ａは、圧力計測用マット２の左奥部から第１の媒体収容体２１ｂの左側に位置する圧力計測用マット２の縁部を延びる管路２２ａ_５と、管路２２ａ_５から第１の媒体収容体２１ｂの手前側に位置する圧力計測用マット２の縁部を平坦部２４に近接する位置まで延びる管路２２ａ_４とを備えている。また、第２の接続管路２２ａは、管路２２ａ_４から第１の媒体収容体２１ｂと平坦部２４との間を圧力計測用マット２の奥側の縁部まで延びる管路２２ａ_３と、管路２２ａ_３から平坦部２４の奥側に位置する圧力計測用マット２の縁部に沿って延びる管路２２ａ_２と、管路２２ａ_２から圧力計測用マット２の手前側の縁部まで平坦部２４の右側縁に沿って延びる管路２２ａ_１を備えている。第２の媒体収容体２２ｂに入力された圧力は、第２の接続管路２２ａを管路２２ａ_１，管路２２ａ_２，管路２２ａ_３，管路２２ａ_４，管路２２ａ_５の順で矢印に示すように伝わる。

第２の媒体収容体２２ｂの内径Ｋ３は、第１の媒体収容体２１ｂの内径Ｋ１とほぼ等しい長さに設定されている。第２の接続管路２２ａの内径Ｋ４は、第２の媒体収容体２２ｂを構成する管路の内径Ｋ３よりも小さく設定されている。また、第１の接続管路２１ａと第２の接続管路２２ａとは、相互に異なる圧力損失係数を有している。ここで、圧力損失係数は、管路の単位長さ当たりの圧力損失値で定義される。本実施形態では、第２の接続管路２２ａの内径Ｋ４が第１の接続管路２１ａの内径Ｋ２よりも小さく設定され、かつ、第２の接続管路２２ａの管路長が第１の接続管路２１ａの管路長よりも長く設定されることにより、第２の接続管路２２ａの方が第１の接続管路２１ａよりも大きな値の圧力損失係数を有する構成となっている。

図３は、制御ボックス４内のセンサ部４ａの構造の概略を示す断面図である。センサ部４ａは、受圧膜４２で互いが隔てられた空気室４１及び水室４３を備えて構成されている。受圧膜４２は、ゴム等の弾性体から構成されている。水室４３の端部にはチューブ２５との接続口４４が設けられている。センサ部４ａと接続されるチューブ２５の先端２５ｂは、圧力計測用マット２における圧力検知箇所となっている。空気室４１の端部にはマイクロホンセンサ４０が取り付けられるセンサ取付口４５が設けられている。センサ部４ａは、接続口４４を介してチューブ２５と接続されることにより、水室４３が第１の管路２１及び第２の管路２２と共に水で満たされる。また、センサ部４ａは、センサ取付口４５を介してマイクロホンセンサ４０が取り付けられることにより、マイクロホンセンサ４０のマイクロホン受圧部４５ａが空気室４１内に露出した状態となる。このような構成を有するセンサ部４ａは、水室４３内の水圧変化を受圧膜４２で空気圧変化に変換し、それをマイクロホンセンサ４０で捉えて出力信号を得る。

図４は、睡眠測定装置１のハードウエア構成の概略を示すブロック図である。図４に示すように、制御ボックス４内の上述したマイクロホンセンサ４０は、ケーブル線６を介して外部端末装置５と電気的に接続されている。外部端末装置５は、各種の演算や制御を行う演算制御部（ＣＰＵ）５１と、複数のキーからなる入力部５２と、各種の表示を行う表示部５３と、マイクロホンセンサ４０を含む外部機器とのデータ通信を行う送受信部５４と、時間の管理を行う時計部５５と、演算制御部５１での処理に用いられる各種データを記憶する記憶部５６とを備えて構成されている。なお、演算制御部５１は、ＣＰＵと、制御プログラムを記憶したＲＯＭと、制御プログラムが演算等に使用するＲＡＭから構成される。

送受信部５４は、演算制御部５１の制御プログラムの制御に従って、マイクロホンセンサ４０から入力されるアナログ信号を、時計部５５で計時される所定の時間間隔でサンプリングして、デジタル信号に変換する。演算制御部５１は、送受信部５４から入力されたデジタル信号をサンプリングした経過時間と共に生体データとして記憶部５６に記憶する。また、記憶部５６に記憶した生体データを用いて様々な指標を算出する。表示部５３は、演算制御部５１の制御に基づいて、演算制御部５１が算出した指標や生体データを表示する。

演算制御部５１は、送受信部５４から入力される信号レベルが所定値以上になると、その時点に体動が生じたと判別する。また、演算制御部５１は、人間の一般的な呼吸の周波数（約０．２９Ｈｚ）よりも低い周波数成分のみをローパスフィルタを用いて生体データから取り出し、呼吸データを生成する。また、演算制御部５１は、一般的な人間の脈拍の周波数（約０．８８Ｈｚ）を含む所定の周波数成分のみをバンドパスフィルタを用いて生体データから取り出した後、全波整流回路を用いて全波整流を行い、脈拍データを生成する。これらの生成は、本出願人が先に出願した特開２００６−２８０６８６号公報に記載の方法により実行することができる。

上述したように、圧力計測用マット２は、第２の媒体収容体２２ｂを備える右側に入力されてからマイクロホンセンサ４０で検知されるまでに生じる圧力損失が、第１の媒体収容体２１ｂを備える左側に入力されてからマイクロホンセンサ４０で検知されるまでに生じる圧力損失に比べて大きくなる構成を有している。このため、圧力計測用マット２の右側と左側とに加えられた圧力の大きさが同じでも、左側に加えられた圧力のマイクロホンセンサ４０での検出値の方が、右側に加えられた圧力の検出値に比べて大きくなる傾向にある。従って、圧力計測用マット２の左側に被験者がいるときには、右側に被験者がいるときに比べて、被験者の呼吸や脈拍に基づき入力される信号レベルが高くなる傾向にある。

このため、本実施形態では、演算制御部５１において、体動があったと判別した後に得られる信号レベルが、その判別前に得られていた信号レベルよりも所定値以上大きくなっていると、第２の媒体収容体２２ｂを備える圧力計測用マット２の右側から第１の媒体収容体２１ｂを備える圧力計測用マット２の左側に被験者が移動したと判別する。一方、判別前に得られていた信号レベルよりも所定値以上小さくなっていると、第１の媒体収容体２１ｂを備える圧力計測用マット２の左側から第２の媒体収容体２２ｂを備える圧力計測用マット２の右側に被験者が移動したと判別する。

図５は、演算制御部５１により生成された生体データの表示部５３への表示例を示す図である。図５に示す例では、横軸に経過時間（ｓ）のデータ、縦軸に信号の出力（信号レベル）（Ａ）のデータをとったグラフで生体データが表されている。この生体データでは、時間０（ｓ）〜約２００（ｓ）まで信号レベルはほぼ一定の振幅Ｓ１（Ａ）を保っているが、約２００（ｓ）を経過した頃の時間ｔＡ（ｓ）に、著しく大きな振幅の信号レベルＬＡ（Ａ）が得られている。その後、信号レベルは減衰するが、振幅Ｓ１（Ａ）よりも大きな振幅Ｓ２（Ａ）を保っている。そして、時間３８０（ｓ）を経過する頃の時間ｔＢ（ｓ）、及び、時間４６０（ｓ）を経過する頃の時間ｔＣ（ｓ）にも、それぞれ著しく大きな振幅の信号レベルＬＢ（Ａ），ＬＣ（Ａ）が得られているが、減衰後の信号レベルは振幅Ｓ２（Ａ）を保っている。このため、演算制御部５１は、時間ｔＡ（ｓ）に被験者が圧力計測用マット２の右側から左側に寝返りをしたと判別するが、時間ｔＢ（ｓ），ｔＣ（ｓ）には寝返りではなく他の体動が生じたと判別する。

図６は、図５に示す生体データの時間約０（ｓ）〜２０（ｓ）までのデータの拡大図である。図７は、図６に示す生体データを元に演算制御部５１が生成した呼吸データの表示部５３への表示例を示す図である。図８は、図６に示す生体データを元に演算制御部５１が生成した脈拍データの表示部５３への表示例を示す図である。各図に示す例では、横軸に経過時間（ｓ）のデータ、縦軸に信号レベル（Ａ）のデータをとったグラフで、各データが表されている。

図７に示す呼吸データでは、周波数約０．２９Ｈｚ，振幅約Ｓ３（Ａ）の波形が認められる。このデータから約３．４秒の周期で呼吸が行われている等推測することが可能となる。また、図８に示す脈拍データでは、周波数約０．８８Ｈｚ，振幅約Ｓ４（Ａ）の波形が認められる。このデータから約１．１４秒の周期で脈拍がある等推測することが可能となる。このような基本的なデータを元に、演算制御部５１は、被験者の睡眠状態についてさまざまなデータを算出する。例えば、一晩を通して得られるこれらのデータから呼吸や脈拍の行われている頻度（分布）を求めて、各睡眠段階（ノンレムやレム）と照合したり、日々の測定値から呼吸や脈拍の変動パターンを求めて、安静時の呼吸数や脈拍数からの減衰率と各睡眠段階を照合するなどして、被験者の細かな睡眠段階の出現率を算出する。

本実施形態による睡眠測定装置１によれば、第１の接続管路２１ａと第２の接続管路２２ａとで圧力損失係数が異なるので、各接続管路２１ａ，２２ａを通って圧力検知箇所であるチューブ２５の先端２５ｂに伝達される圧力の損失率も、それぞれ異なる値となる。このため、同じ大きさの圧力が外部から圧力計測用マット２に加えられたとしても、媒体収容体２１ｂ，２２ｂの何れに入力されたかによって、チューブ２５の先端２５ｂで検知される圧力が異なる値となる。従って、圧力計測用マット２に横になった被験者の呼吸や脈拍に基づき定期的に一定の大きさで入力される圧力等、検知対象となる圧力の大きさを予め予測できる場合には、検知された圧力が第１の媒体収容体２１ｂのある圧力計測用マット２の左側と、第２の媒体収容体２２ｂのある右側との何れに入力されたかを、検知された圧力の大きさに基づき推測することが可能となる。この結果、１つの圧力検知箇所に１つの検知手段を設けることにより、圧力計測用マット２における圧力の加えられた箇所、つまり、圧力の分布を、加えられた圧力の大きさと共に測定することができる。従って、１つの圧力検知箇所に１つの検知手段を設けることにより、圧力計測用マット２上での寝返り等の被験者の体動の種類も測定することが可能となる。

なお、複数ある媒体収容体に接続された各接続管路の圧力損失係数が相互に異なるのであれば、圧力計測用マット２の構成は任意であり、例えば、図９〜図１１の各図に示す構成とすることもできる。図９は、圧力計測用マット２の第１の変形例の圧力計測用マット２ａを示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。圧力計測用マット２ａは、圧力計測用マット２と同様に２枚のシートを圧着することにより、第１の管路２１０、第２の管路２２０、及びチューブ２５０を備える構成となるように形成されている。第１の管路２１０は、圧力計測用マット２が備える第１の管路２１と同様に、平坦部２４に相当する平坦部２４０がある圧力計測用マット２ａの幅方向中央部まで延び、第１の接続管路２１ａに相当する第１の接続管路２１０ａ、及び、第１の媒体収容体２１ｂに相当する第１の媒体収容体２１０ｂを備えている。第１の媒体収容体２１０ｂに入力された圧力は、第１の接続管路２１０ａを矢印で示すように伝わる。

第２の管路２２０は、圧力計測用マット２が備える第２の管路２２と同様に圧力計測用マット２の右側まで延び、第２の接続管路２２ａに相当する第２の接続管路２２０ａ、及び、第２の媒体収容体２２ｂに相当する第２の媒体収容体２２０ｂを備えている。第２の媒体収容体２２０ｂに入力された圧力は、第２の接続管路２２０ａを矢印で示すように伝わる。第１の接続管路２１０ａの内径Ｋ２０と第１の媒体収容体２１０ｂを構成する管路の内径Ｋ１０とは、ほぼ同じ値に設定されている。第２の接続管路２２０ａの内径Ｋ４０は、第２の媒体収容体２２０ｂを構成する管路の内径Ｋ３０よりも小さい値に設定されている。また、第２の接続管路２２０ａの内径Ｋ４０は、第１の接続管路２１０ａの内径Ｋ２０よりも小さい値に設定されている。この例でも、上記実施形態での説明と同様に、第２の接続管路２２０ａの内径Ｋ４０が第１の接続管路２１０ａの内径Ｋ２０よりも小さく設定され、かつ、第２の接続管路２２０ａの管路長が第１の接続管路２１０ａの管路長よりも長く設定されることにより、第２の接続管路２２０ａの方が第１の接続管路２１０ａよりも大きな値の圧力損失係数を有する構成となっている。

このような構成の圧力計測用マット２ａを用いた場合でも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、圧力計測用マット２ａによれば、第２の接続管路２２０ａに接続された第２の媒体収容体２２０ｂが、第１の接続管路２１０ａに接続された第１の媒体収容体２１０ｂに比べて、小さな内径を有する管路から構成されていることから、圧力検知箇所であるチューブ２５０の先端２５０ｂに伝達される圧力の損失率の相違を、より大きくすることができる。従って、検知された圧力の違いに基づく、圧力計測用マット２における圧力の加えられた箇所の測定の精度を高めることができる。

図１０は、圧力計測用マット２の第２の変形例の圧力計測用マット２ｂを示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。圧力計測用マット２ｂは、圧力計測用マット２と同様に第１の管路２１１、第２の管路２２１、及びチューブ２５１を備える構成を有している。第１の媒体収容体２１１ｂに入力された圧力は、第１の接続管路２１１ａを矢印で示すように伝わる。第２の媒体収容体２２１ｂに入力された圧力は、第２の接続管路２２１ａを管路２２１ａ_１，管路２２１ａ_２，管路２２１ａ_３，管路２２１ａ_４，管路２２１ａ_５の順で矢印に示すように伝わる。この例でも、上記実施形態での説明と同様に、第２の接続管路２２１ａの内径Ｋ４１が第１の接続管路２１１ａの内径Ｋ２１よりも小さく設定され、かつ、第２の接続管路２２１ａの管路長が第１の接続管路２１１ａの管路長よりも長く設定されることにより、第２の接続管路２２１ａの方が第１の接続管路２１１ａよりも大きな値の圧力損失係数を有する構成となっている。また、圧力計測用マット２ｂでは、第１の媒体収容体２１１ｂを備える左側と、第２の媒体収容体２２１ｂを備える右側とで、肉厚の異なる管路を有する構成となっている。つまり、圧力計測用マット２は、左側は２枚のシートを圧着して構成されているのに対し、右側は貼り合わせた２枚のシート同士を圧着することにより合計４枚のシートから構成されている。

このような構成の圧力計測用マット２ｂを用いた場合でも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、圧力計測用マット２ｂによれば、圧力損失係数の大きな第２の接続管路２２１ａに接続された第２の媒体収容体２２１ｂほど、肉厚に形成されていることから、圧力検知箇所に伝達される圧力の損失率の相違を、より大きくすることができる。従って、検知された圧力の違いに基づく、圧力計測用マット２ｂにおける圧力の加えられた箇所の測定の精度を高めることができる。

図１１は、圧力計測用マット２の第３の変形例の圧力計測用マット２ｃを示す図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は図１１（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。圧力計測用マット２ｃは、第１の管路２１２及び第２の管路２２２の他に、第３の管路２３２を備える構成を有している。第１の管路２１２は圧力計測用マット２ｃを幅方向に３つに分けた左側部分、第２の管路２２２は中央部分、第３の管路２３２は右側部分において、圧力計測用マット２ｃの手前側と奥側との間を往復しながら、圧力計測用マット２ｃの右側に延びている。第１の媒体収容体２１２ｂに入力された圧力は、第１の接続管路２１２ａを矢印で示すように伝わる。第２の媒体収容体２２２ｂに入力された圧力は、第２の接続管路２２２ａを管路２２２ａ_１，管路２２２ａ_２，管路２２２ａ_３，管路２２２ａ_４，管路２２２ａ_５の順で矢印に示すように伝わる。第３の媒体収容体２３２ｂに入力された圧力は、第２の接続管路２３２ａを管路２３２ａ_１，管路２３２ａ_２の順で矢印に示すように伝わる。この例では、第３の接続管路２３２ａの内径Ｋ６２及び第２の接続管路２２２ａの内径Ｋ４２が、第１の接続管路２１２ａの内径Ｋ２２よりも小さな値に設定され、かつ、第３の接続管路２３２ａ，第２の接続管路２２２ａ，第１の接続管路２１２ａの順で管路長が長く設定されることにより、第３の接続管路２３２ａ，第２の接続管路２２２ａ，第１の接続管路２１２ａの順で大きな値の圧力損失係数を有する構成となっている。

このような構成の圧力計測用マット２ｃを用いた場合でも、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、圧力計測用マット２ｃによれば、左側、中央部、右側に分けて、何れの領域に圧力が入力されたかを測定できることから、圧力計測用マット２ｃにおける圧力の加えられた箇所の測定の精度を高めることができる。

上記実施形態の説明では、圧力計測用マット２に充填する圧力伝達媒体として水を用いた場合について説明したが、圧力伝達媒体の種類は任意であり、例えば、空気を充填しても良い。また、上記実施形態の説明では、実際に被験者が横になる寝具７の下側に圧力計測用マット２を敷いた場合について説明したが、被験者が圧力計測用マット２に直接横になって呼吸や脈拍、体動を測定してもよい。

また、上記実施形態の説明では、圧力計測用マット２を幅方向中央部から左側と右側とに分け、被験者が圧力計測用マット２の左側と右側の何れに位置しているかを測定した場合について説明した。しかしながら、圧力計測用マット２を手前側から奥側にかけて複数に分けたり、それを更に右側から左側にかけて複数に分けたりして区画された各領域毎に媒体収容体を設け、各媒体収容体に圧力損失係数の異なる接続管路を接続する構成としてもよい。また、各媒体収容体２１ｂ，２２ｂや各接続管路２１ａ，２１ｂを構成する材料を異ならせることにより、各媒体収容体２１ｂ，２２ｂに入力された圧力の損失率に差を設ける構成としてもよい。例えば、圧力計測用マット２の左側をポリエチレン、右側をポリ塩化ビニルから形成し、又は、左側を硬質ポリ塩化ビニル、右側を軟質ポリ塩化ビニルから形成することにより、各媒体収容体２１ｂ，２２ｂや各接続管路２１ａ，２１ｂの圧力損失率を異ならせることができる。

また、上記実施形態の説明では、各接続管路２１ａ，２２ａの内径及び長さを異なる値に設定することにより圧力損失係数を異ならせた場合について説明したが、オリフィス等の絞り部を各接続管路２１ａ，２２ａに設けることによって圧力損失係数を異ならせる構成としてもよい。例えば、各接続管路２１ａ，２２ａに設ける絞り部の開口率や、絞り部の数を異ならせることにより、圧力損失係数に差を設ける構成としてもよい。また、内径及び長さの異なる各接続管路２１ａ，２２ａに異なる数や開口率の絞り部を設けることにより、圧力損失係数の差をより大きくする構成としてもよい。例えば、接続管路２１ａには１個の絞り部を設け、接続管路２２ａには２個以上の多数の絞り部を設ける構成とすることができる。また、各接続管路の有する屈曲部の数やその形状を異ならせることにより圧力損失係数に差を設ける構成としてもよい。

また、上記実施形態の説明では、主に被験者の呼吸や脈拍によって圧力計測用マット２に加えられた圧力に基づき、圧力計測用マット２上での被験者の位置を測定した場合について説明したが、圧力計測用マット２に加えられる圧力の強さをある程度予測できるのであれば、他の原因によって圧力計測用マット２に加えられる圧力の変化に基づいて、圧力計測用マット２上での被験者の位置を測定することもできる。

また、センサ部４ａの備えるセンサの種類は任意であり、コンデンサマイクロホンやピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサや圧電効果を利用した圧力センサ等を用いることができる。また、外部端末装置５は、パソコンに限らず、その他の適当な測定機器を用いることができる。また、各媒体収容体２１ｂ，２２ｂを圧力検知箇所まで導く接続管路は、媒体収容体２１ｂ，２２ｂと一体に形成された管路である必要はなく、その構成は任意である。また、媒体収容体も必ずしも管路から構成されている必要はなく、その形状は任意であり、例えば袋状体を呈した媒体収容体を用いることもできる。また上記実施形態の説明では、チューブ２５の先端２５ｂを圧力計測用マット２における圧力検知箇所とした場合について説明したが、圧力検知箇所の場所は任意である。例えば、圧力計測用マット２がチューブ２５を備えずに、圧力計測用マット２の左奥部を圧力検知箇所としてセンサを接続する構成としてもよい。

上記実施の形態の説明では、体動の種類として寝返りの情報を取得する睡眠測定装置１に本発明を適用した場合について説明した。しかしながら、本発明の生体情報取得装置は、圧力計測用マット２上で被験者の身体から加えられる圧力の強さ及び分布に基づき、ひきつけやてんかん発作に伴う痙攣等の他の種類の体動の情報を取得することも可能である。

上記実施形態の説明では、圧力計測用マット２の左側と右側とで、外部から入力された圧力の損失率の差が、呼吸や脈拍等に基づく入力信号のレベルに比べて、それほど大きくないため、センサ部４ａからの入力信号をそのまま用いて生体データを生成した場合について説明した。しかしながら、センサ部４ａからの入力信号や生体データの信号レベルを複数段階に増幅できる構成とし、体動があったと判別した後にどの増幅段階で生体データを取得できるかに基づき、圧力計測用マット２上での被験者の位置を判別する構成としてもよい。例えば、ある増幅段階で生体データ取得できていたときに体動が生じ、その後、その増幅段階では生体データを所定時間取得できない場合には、増幅段階を上げたり下げたりし、増幅段階を上げたときに生体データを取得できたときには、圧力計測用マット２の左側から右側に被験者が移動したと判別する。一方、増幅段階を下げたときに生体データを取得できたときには、圧力計測用マット２の右側から左側に被験者が移動したと判別する。この構成によれば、圧力計測用マット２の左側と右側とで、外部から入力された圧力の損失率の差が、呼吸や脈拍等に基づく入力信号のレベルに比べて著しく大きな場合や小さな場合でも、被験者が圧力計測用マット２の左側と右側のどちらにいるのかを判別することが可能となる。

また、上記実施形態の説明では、呼吸データや脈拍データの混ざった生体データに基づき、圧力計測用マット２上での被験者の移動を判別した場合について説明した。しかしながら、圧力計測用マット２の右側と左側とで入力された圧力の損失率に十分な差を設けることができる場合には、生体データに基づき生成された呼吸データや脈拍データ等の信号レベルの変化に基づき、圧力計測用マット２上での被験者の移動を判別する構成としてもよい。

また、上記実施形態の説明では、体動があったと判別した後に得られる信号レベルが、その判別前に得られていた信号レベルよりも所定値以上大きいか否かに基づき、つまり、信号レベルの変化量に基づき、圧力計測用マット２上での被験者の位置や移動を判別した場合について説明した。しかしながら、被験者が必ず圧力計測用マット２上に直接横になる等の計測条件により、呼吸や脈拍に基づいて得られる信号レベルが予め予測できる場合には、信号レベル自体に基づき圧力計測用マット２上での被験者の位置や移動を判別できる構成としてもよい。

また上記実施形態の説明では、本発明の圧力計測用マットを生体情報取得装置としての睡眠測定装置１において被験者の生体データを取得するために用いた場合について説明した。しかしながら、本発明の圧力計測用マットは、これらの装置だけでなく、他の装置と組み合わせて用いることも可能である。例えば、本発明を適用した圧力計測用マットを室内の床面等に敷き、圧力計測用マットに入力される圧力に基づいて室内での人体等の位置や姿勢を検知して、この検知結果に基づき冷暖房装置を含む家電製品の作動状態を調整することもできる。

本発明を適用した睡眠測定装置の構成の概略を示す外観図である。（ａ）は図１に示す圧力計測用マットの構成の概略を示す平面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１に示す制御ボックス内のセンサ部の構造の概略を示す断面図である。図１に示す睡眠測定装置のハードウエア構成の概略を示すブロック図である。図４に示す演算制御部により生成された生体データの表示部への表示例を示す図である。図５に示す生体データの時間約０（ｓ）〜２０（ｓ）までのデータの表示例を示す図である。図６に示す生体データを元に演算制御部が生成した呼吸データの表示例を示す図である。図６に示す生体データを元に演算制御部が生成した脈拍データの表示例を示す図である。（ａ）は圧力計測用マットの第１の変形例を示す平面図，（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。（ａ）は圧力計測用マットの第２の変形例を示す平面図，（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。（ａ）は圧力計測用マットの第３の変形例を示す平面図，（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

符号の説明

１睡眠測定装置
２圧力計測用マット
２１第１の管路
２１ａ第１の接続管路
２１ｂ第１の媒体収容体
２２第２の管路
２２ａ第２の接続管路
２２ｂ第２の媒体収容体
２５チューブ
４制御ボックス
５外部端末装置

Claims

圧力伝達媒体が内部に充填される複数の媒体収容体と、各前記媒体収容体毎に設けられ
て前記媒体収容体に入力された圧力を圧力伝達媒体の圧力変化を検知する１つの検知手段を設けた１つの圧力検知箇所に導く、相互に異なる大きさの内径を有して相互に圧力損失係数の異なる接続管路とを備えた圧力計測用マットと、
前記圧力検知箇所での圧力変化を検知する検知手段と、この検知手段で検知した圧力変化に基づき前記圧力計測用マット上での圧力の分布及び強さを計測する計測手段と、この計測手段による計測結果に基づいて前記圧力計測用マット上での被験者の身体の位置又は移動を算出する身体位置算出手段とを備えて被験者の生体情報を取得することを特徴とする生体情報取得装置。
前記圧力計測用マットの内径の小さな前記接続管路は、内径の大きな前記接続管路に比べて長い管路長を有していることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得装置。
前記圧力計測用マットの内径の小さな前記接続管路は、内径の大きな前記接続管路に比べて開口比の小さな絞り部、又は、多くの絞り部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報取得装置。
前記圧力計測用マットの入力された圧力が内径の小さな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体は、入力された圧力が内径の大きな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体に比べて、肉厚に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の生体情報取得装置。
前記圧力計測用マットの各前記媒体収容体は管路から構成されており、入力された圧力が内径の小さな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体は、入力された圧力が内径の大きな前記接続管路で前記圧力検知箇所に導かれる前記媒体収容体に比べて、小さな内径を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の生体情報取得装置。