JP6671184B2 - Biological monitoring device - Google Patents

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Description

本発明は、1枚のエアーマットから微小信号の生体情報と体重が推定できるレベルの大きい信号を同時に取得して離床検知と体重を推定する生体モニタ装置に関する。   The present invention relates to a living body monitoring device that simultaneously acquires biological information of a minute signal and a signal having a large level at which a weight can be estimated from a single air mat and detects bed leaving and estimates the weight.

病院や高齢者施設等では、患者や入居者等の安全及び体調管理のために、離床状態を的確に検知することができる離床検知装置(例えば、特許文献1)及び体重を測定して体調を管理する患者の体重測定装置(例えば、特許文献2)が知られている。   In hospitals, facilities for the elderly, etc., for the safety and physical condition management of patients, residents, etc., an out-of-bed detection device (for example, Patent Document 1) capable of accurately detecting an out-of-bed state and measuring body weight to measure physical condition. 2. Description of the Related Art There is known a patient weight measurement device for managing patients (for example, Patent Document 2).

特開2004−105416号公報JP 2004-105416 A 特開2004−271368号公報JP-A-2004-271368

特許文献1の離床検知装置は、ベッドの荷重重量を検出するセンサと、センサが検出した荷重重量により、ベッド上に患者が存在している在床状態とベッド上に患者が存在していない不在状態とを判定し、在床状態から不在状態に遷移したと判定したとき、離床状態であることを通知して誤報や失報を防止するものである。   The bed leaving detection device disclosed in Patent Document 1 uses a sensor that detects the weight of the bed and the weight detected by the sensor to detect the presence of the patient on the bed and the absence of the patient on the bed. The state is determined, and when it is determined that the state has transitioned from the occupied state to the absent state, the fact that the apparatus is in the wake-up state is notified to prevent false reports and unreported reports.

また、特許文献2の患者の体重測定装置は、患者をエアーマットで保持した状態で電磁弁を開けて空気を排出しエアーマットのマット内部圧力を漸次低下させ、エアーマットの内部圧力とエアーマットに加わる患者を含む荷重とを平衡状態にして患者の体重を測定するものである。   In addition, the patient weight measuring device disclosed in Patent Literature 2 opens a solenoid valve while holding the patient on an air mat, discharges air, gradually lowers the internal pressure of the air mat, and reduces the internal pressure of the air mat and the air mat. The weight of the patient is measured by balancing the load including the patient and the weight of the patient.

何れの場合においても荷重を検出して離床状態の検知及び体重推定をしているため、装置が大掛かりになり、簡単な構成で実行できないという難点があった。   In any case, since the load is detected to detect the leaving state and the weight is estimated, the apparatus becomes large-sized, and there is a problem that it cannot be executed with a simple configuration.

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、エアーマットをベッド上に敷き、1枚のエアーマットから微小信号の生体情報と体重が推定できるレベルの大きい信号を同時に取得して離床検知と体重推定を可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. An air mat is laid on a bed, and a small signal of biological information and a large signal at which a weight can be estimated can be simultaneously obtained from one air mat. It is intended to enable leaving bed detection and weight estimation.

上記目的を達成するため、請求項1の生体モニタ装置は、ベッドの上で寝ている就寝者の荷重を空気圧の変動で伝えるエアーマットと、エアーマットの空気圧変動を信号処理装置に伝達する中空のエアチューブと、エアチューブを信号処理装置内で2つに分岐する分岐コネクタと、分岐コネクタから分岐した一方のエアチューブに接続し生体信号を検出する微差圧センサと、他方のエアチューブに接続し大気圧とエアーマットの空気圧の圧力差を計測する気圧センサと、を備え、信号処理装置は、気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇し、かつ微差圧センサから生体信号が検出された場合に着床状態と判断し、着床状態から一定値以上気圧センサの値が低下した場合に起床状態と判断して起床警報を発することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the living body monitoring device according to claim 1 is an air mat for transmitting the load of a sleeping person sleeping on a bed by air pressure fluctuation, and a hollow for transmitting air pressure fluctuation of the air mat to a signal processing device. Air tube, a branch connector for branching the air tube into two in the signal processing device, a micro differential pressure sensor for detecting a biological signal by connecting to one of the air tubes branched from the branch connector, and A pressure sensor for measuring the pressure difference between the atmospheric pressure and the air pressure of the air mat.The signal processing device increases the value of the pressure sensor by a predetermined value or more, and outputs a biological signal from the minute differential pressure sensor. that when it is detected determines that the implantation conditions, the value of the pressure sensor a predetermined value or more from the implantation condition is characterized by emitting a wakeup alarm is determined that the wake-up state when the drops A.

また、請求項2の生体モニタ装置は、ベッドの上で寝ている就寝者の荷重を空気圧の変動で伝えるエアーマットと、エアーマットの空気圧変動を信号処理装置に伝達する中空のエアチューブと、エアチューブを信号処理装置内で2つに分岐する分岐コネクタと、分岐コネクタから分岐した一方のエアチューブに接続し生体信号を検出する微差圧センサと、他方のエアチューブに接続し大気圧とエアーマットの空気圧の圧力差を計測する気圧センサと、を備え、信号処理装置は、気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇し、かつ微差圧センサから生体信号が検出された場合に着床状態と判断し、着床状態から一定値以上気圧センサの値が低下し、かつ気圧センサの値の低下後一定時間以上微差圧センサから生体信号が検出されない場合に離床状態と判断して離床警報を発することを特徴とするものである。 In addition, the living body monitoring device according to claim 2, an air mat that transmits the load of a sleeping person who is sleeping on a bed by air pressure fluctuation, a hollow air tube that transmits air pressure fluctuation of the air mat to a signal processing device, A branch connector that branches the air tube into two in the signal processing device, a micro differential pressure sensor that connects to one of the air tubes branched from the branch connector to detect a biological signal, and an atmospheric pressure that connects to the other air tube. A pressure sensor for measuring a pressure difference between the air pressures of the air mats, and a signal processing device, when the value of the pressure sensor increases by a predetermined value or more, and when a biological signal is detected from the slight differential pressure sensor. When it is determined that the patient is in the landing state, the value of the barometric pressure sensor has decreased by more than a certain value from the landing state, and no biological signal is detected from the minute differential pressure sensor for more than a certain time after the value of the barometric pressure sensor has dropped. Is characterized in that to emit lifting alarm is determined that the lifting state.

また、請求項3の生体モニタ装置は、請求項1又は2記載の生体モニタ装置であって、信号処理装置は、気圧センサの値が一定値以下となった場合にエアーマットの空気漏れと判断して異常信号を出力することを特徴とするものである。 The biological monitoring device according to claim 3 is the biological monitoring device according to claim 1 or 2, wherein the signal processing device determines that the air mat has leaked air when the value of the barometric pressure sensor falls below a certain value. And outputs an abnormal signal .

また、請求項4の生体モニタ装置は、請求項1乃至3記載の生体モニタ装置であって、信号処理装置は、気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇した場合着床時の気圧センサの値から空気圧の変動を計測することによりベッドの上で寝ている就寝者の体重を推定して外部に知らせることを特徴とするものである。 The biological monitoring device according to claim 4 is the biological monitoring device according to claims 1 to 3 , wherein the signal processing device is configured such that the pressure sensor at the time of landing is provided when the value of the pressure sensor increases by a predetermined value or more. The weight of a sleeping person who is sleeping on a bed is estimated by measuring the fluctuation of the air pressure from the value of .

本発明によれば、ベッドの上で寝ている就寝者の荷重を空気圧の変動で伝えるエアーマットと、エアーマットの空気圧変動を信号処理装置に伝達する中空のエアチューブと、エアチューブを信号処理装置内で2つに分岐する分岐コネクタと、分岐コネクタから分岐した一方のエアチューブに接続し生体信号を検出する微差圧センサと、他方のエアチューブに接続し大気圧とエアーマットの空気圧の圧力差を計測する気圧センサとを備えたので、同一のエアーマットから微小信号の生体情報と体重が推定できるレベルの大きい信号を同時に取得して離床検知と体重を推定することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the air mat which transmits the load of the sleeper who sleeps on a bed by air pressure fluctuation | variation, the hollow air tube which transmits the air pressure fluctuation | variation of an air mat to a signal processing apparatus, and signal processing an air tube A branch connector that branches into two inside the device, a micro-differential pressure sensor connected to one air tube branched from the branch connector to detect a biological signal, and an atmospheric pressure and air pressure of an air mat connected to the other air tube. Since the air pressure sensor for measuring the pressure difference is provided, it is possible to simultaneously obtain biological information of a minute signal and a signal having a large level at which the weight can be estimated from the same air mat, and thus it is possible to detect bed leaving and estimate the weight.

また、本発明によれば、気圧センサの値が一定値以下となった場合にエアーマットの空気漏れと判断して異常信号を出力し、気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇し、かつ微差圧センサから生体信号が検出された場合に着床状態と判断し、着床状態から一定値以上気圧センサの値が低下した場合に起床状態と判断して起床警報を発報し、着床状態から一定値以上気圧センサの値が低下し、かつ気圧センサの値の低下後一定時間以上微差圧センサから生体信号が検出されない場合に離床状態と判断して離床警報を発報するので、簡単な回路構成で、かつ短時間で離床警報を発報することができる。   Further, according to the present invention, when the value of the barometric pressure sensor becomes equal to or less than a certain value, it is determined that air is leaking from the air mat and an abnormal signal is output, and the value of the barometric pressure sensor increases by a predetermined value or more, And, when a biological signal is detected from the slight differential pressure sensor, it is determined that the patient is in the landing state, and when the value of the atmospheric pressure sensor has decreased from the landing state by a certain value or more, it is determined that the user is in the wake-up state and a wake-up alarm is issued, If the value of the barometric pressure sensor decreases by a certain value or more from the landing state and the biological signal is not detected from the minute differential pressure sensor for a certain period of time after the pressure sensor value decreases, it is determined that the user has left the bed and an alarm is issued. Therefore, the leaving alarm can be issued in a short time with a simple circuit configuration.

更にまた、本発明によれば、気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇した場合着床時の気圧センサの値から空気圧の変動を計測することによりベッドの上で寝ている就寝者の体重を推定して外部に知らせることができるので、ベッド全体の重量を測定することなく、ベッドに寝たままで、介助が必要な就寝者の体重を簡単に推定することができる。   Still further, according to the present invention, when the value of the barometric pressure sensor rises by a predetermined value or more, the variation of the air pressure is measured from the value of the barometric pressure sensor at the time of landing, so that the sleeping person sleeping on the bed is measured. Since the weight can be estimated and notified to the outside, it is possible to easily estimate the weight of a sleeping person who needs assistance while staying in the bed without measuring the weight of the entire bed.

本発明の生体モニタ装置の使用例を示す概念図である。It is a key map showing an example of use of a living body monitor device of the present invention. 本発明の生体モニタ装置の一実施例を示すシステム構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system configuration diagram showing one embodiment of a living body monitoring device of the present invention. (a)は信号処理装置の一例を示す外観図、(b)は空気圧表示器を示す部分拡大図である。(A) is an external view which shows an example of a signal processing apparatus, (b) is the elements on larger scale which show a pneumatic indicator. 信号処理装置の動作を示すCPUのデーターフロー図である。FIG. 4 is a data flow diagram of the CPU showing the operation of the signal processing device. 着床時の信号波形を時系列で表した図である。It is the figure which represented the signal waveform at the time of landing in time series. 起床時、離床時の信号波形を時系列で表した図である。It is the figure which expressed the signal waveform at the time of getting up and leaving a bed in time series.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、10はベッド20の上で寝ている就寝者30の荷重を空気圧の変動で伝えるエアーマットである。40はエアーマット10の空気圧変動を信号処理装置50に伝達する中空のエアチューブである。信号処理装置50はACアダプタ70から給電され、エアーマット10の空気圧変動に応じた各種警報音を報知端末部80に出力する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, reference numeral 10 denotes an air mat for transmitting the load of a sleeping person 30 sleeping on a bed 20 by air pressure fluctuation. Numeral 40 denotes a hollow air tube for transmitting fluctuations in air pressure of the air mat 10 to the signal processing device 50. The signal processing device 50 is supplied with power from the AC adapter 70, and outputs various alarm sounds corresponding to fluctuations in the air pressure of the air mat 10 to the notification terminal unit 80.

図1及び図2に示すように、エアーマット10はベッド20の上に敷き、その上にシーツなどをかけて使用する。エアーマット10はエアチューブ40を介し、着脱可能なカプラ41により信号処理装置50と接続されている。エアチューブ40に取り付けられたカプラ41には空気の漏れ防止弁が備えられており、信号処理装置50からエアチューブ40を外してもエアーマット10内の空気が抜けることはない。エアーマット10が汚れた場合は、カプラ41で信号処理装置50からエアチューブ40ごと取り外して水洗いできる。エアーマット10の空気圧は、低すぎると生体信号などの信号が取れなくなり、また高すぎると寝心地が悪くなり、エアーマット10が破損する恐れもあるため適正な値、例えば、2kPa〜4kPa程度にしておく必要がある。エアチューブ40は、エアーマット10の上にシーツなどをかけるため、可撓性があるとともに、折れたりつぶれたりして空気の振動の伝達を妨げることの無いように適度な剛性を持つ必要がある。様々な材料を検証した結果、外径が8mm程度で内径が4mm程度の塩化ビニール製のチューブが適している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the air mat 10 is laid on a bed 20, and sheets and the like are used thereon. The air mat 10 is connected to the signal processing device 50 via a detachable coupler 41 via an air tube 40. The coupler 41 attached to the air tube 40 is provided with an air leakage prevention valve, so that the air in the air mat 10 does not escape even if the air tube 40 is removed from the signal processing device 50. When the air mat 10 becomes dirty, the air tube 40 can be removed from the signal processing device 50 with the coupler 41 and washed with water. If the air pressure of the air mat 10 is too low, signals such as vital signs cannot be obtained, and if it is too high, the sleeping comfort becomes poor, and the air mat 10 may be damaged, so that an appropriate value, for example, about 2 kPa to 4 kPa, Need to be kept. The air tube 40 is required to have flexibility and to have appropriate rigidity so as not to be broken or crushed so as not to hinder the transmission of air vibration in order to cover the air mat 10 with sheets or the like. . As a result of examining various materials, a vinyl chloride tube with an outer diameter of about 8 mm and an inner diameter of about 4 mm is suitable.

エアチューブ40は、信号処理装置50内で分岐コネクタ51により2つのエアチューブ42、43に分岐され、分岐コネクタ51から分岐した一方のエアチューブ42には生体信号を検出する微差圧センサとしてのコンデンサマイク52が接続され、他方のエアチューブ43には大気圧とエアーマット10の空気圧の圧力差を計測する気圧センサ53が接続されている。コンデンサマイク52の出力は適当な信号レベルになるように増幅回路52aで増幅され、CPU54に入力される。気圧センサ53の出力も同様にして適当な信号レベルになるように増幅回路53aで増幅され、CPU54に入力される。なお、CPU54には起床・離床モードを切替えるモード切替スイッチ55、報知速度を切替える報知速度切替スイッチ56、エアーマット10の圧力値を補正するため周囲温度を測定する温度センサ57、報知停止を制御する一時停止スイッチ58が接続される。CPU54の出力は、心拍数、呼吸数、推定体重等の生体情報を数値データとして出力するシリアル出力回路59、起床・離床報知信号を出力する警報出力回路60、エアーマット10の空気圧を表示する空気圧表示器61に接続される。   The air tube 40 is branched into two air tubes 42 and 43 by a branch connector 51 in the signal processing device 50, and one of the air tubes 42 branched from the branch connector 51 serves as a minute differential pressure sensor for detecting a biological signal. A condenser microphone 52 is connected, and a pressure sensor 53 for measuring a pressure difference between the atmospheric pressure and the air pressure of the air mat 10 is connected to the other air tube 43. The output of the condenser microphone 52 is amplified by the amplifier circuit 52a so as to have an appropriate signal level, and is input to the CPU 54. Similarly, the output of the atmospheric pressure sensor 53 is amplified by the amplifier circuit 53a so as to have an appropriate signal level, and is input to the CPU 54. The CPU 54 controls a mode changeover switch 55 for switching between the wake-up / wake-up mode, a notification speed changeover switch 56 for switching the notification speed, a temperature sensor 57 for measuring the ambient temperature to correct the pressure value of the air mat 10, and a notification stop. The pause switch 58 is connected. The output of the CPU 54 includes a serial output circuit 59 for outputting biological information such as a heart rate, a respiratory rate and an estimated weight as numerical data, an alarm output circuit 60 for outputting a wake-up / wake-up notification signal, and an air pressure for displaying the air pressure of the air mat 10. It is connected to the display 61.

信号処理装置50は、図3(a)に示すように、起床・離床のお知らせモードを切替えるモード切替スイッチ55、報知速度(早・遅)を切替える報知速度切替スイッチ56、一時停止スイッチ58、空気圧表示器61が実装され、モード切替スイッチ55により起床状態で警報を送出するか、離床状態で警報を送出するかを切替えることができる。報知速度切替スイッチ56により起床状態或いは離床状態を検出してから実際に報知出力を出すまでの時間を切替えることができる。周囲温度でエアーマット10の空気圧が変動するため温度を測定してエアーマット10の圧力値を補正することができる。空気圧表示器61によりエアーマット10の空気圧が適性かどうかを利用者が判別することができる。例えば、図3(b)に示すように、表示用のLEDを5個並べて、右へ行くほど圧力が高いことを示している。一番左側のLEDL1は、圧力が低下しているという異常状態を示しており、注意を喚起するための明るい赤色としている。また、一番右側のLEDL5は、空気圧が高すぎてマットが破損する可能性があることを警告するため、同様に明るい赤色としている。中3つのLEDL2、L3、L4は就寝を妨げない適性圧のLEDで明るさを抑えた緑色としている。機器の故障などの場合は、全部のLEDを表示・点滅させ、機器が正常に動作していないことを示している。   As shown in FIG. 3A, the signal processing device 50 includes a mode changeover switch 55 for switching between a wake-up / wake-up notification mode, a notification speed changeover switch 56 for switching a notification speed (early / slower), a pause switch 58, and an air pressure. The display 61 is mounted, and the mode changeover switch 55 can be used to switch between sending out an alarm in a rising state and sending out an alarm in a leaving state. The time from when the wake-up state or the wake-up state is detected by the notification speed switch 56 to when the notification output is actually output can be switched. Since the air pressure of the air mat 10 fluctuates at the ambient temperature, the pressure value of the air mat 10 can be corrected by measuring the temperature. The air pressure indicator 61 allows the user to determine whether the air pressure of the air mat 10 is appropriate. For example, as shown in FIG. 3B, five LEDs for display are arranged, and the pressure increases as going to the right. The leftmost LED L1 indicates an abnormal state in which the pressure is decreasing, and is bright red to call attention. The rightmost LEDL5 is similarly bright red in order to warn that the air pressure is too high and the mat may be damaged. The middle three LEDs L2, L3, L4 are green with reduced brightness with LEDs of appropriate pressure that do not prevent sleep. In the case of a failure of the device, all the LEDs are displayed and blinked to indicate that the device is not operating normally.

次に、本発明の生体モニタ装置の動作を、図4に示したCPUのデーターフロー図を用いて説明する。信号処理装置50に電源を供給するACアダプタ70がコンセントから抜けた時(図1参照)に、電源脱落を検知し機器故障と判断して異常信号を出すとともにLEDを制御して空気圧表示器61の全LEDを表示・点滅させて管理者に異常を伝える。信号処理装置50内には少なくとも報知信号を出す時間(例えば1秒から3秒程度)は電源脱落後も機器が作動できるような大容量のコンデンサや内蔵電池を備えている。エアーマット10の空気圧変動から心拍数、呼吸数などの生体信号を検出する微差圧センサとしてのコンデンサマイクにより生体分析を行い心拍数、呼吸数などの生体信号を出力する。また、エアーマット10の空気圧変動から大気圧とエアーマット10の空気圧の圧力差を気圧センサにより計測する。気圧センサの個体差によるバラツキを低減するため製造時点で1気圧の出力レベル(電圧値)をCPU内部のフラッシュメモリに書き込んでおく。エアーマット10の空気圧は周囲温度により変動するため温度センサにより周囲温度を測定してエアーマット10の圧力値を補正する。気圧センサの値が変動しているのにコンデンサマイクに何も信号が入ってこなければコンデンサマイクの故障と判断(機器故障判断)し、気圧センサ53の圧力測定値がゼロ(大気圧とエアーマット10の空気圧が等しい)か、あるいは一定値以下(例えば1kPa以下)の場合、エアーマット10が接続されていない若しくはエア漏れしていると判断(機器故障判断)して異常信号を出すとともに空気圧表示器61の全LEDを表示・点滅させて管理者に異常を伝える。ベッドのシーツ交換作業をする場合、一時停止スイッチ58を押下すると報知停止制御が作用して、例えばスイッチ押下後3分間報知出力を停止する。   Next, the operation of the biological monitoring device of the present invention will be described with reference to the data flow diagram of the CPU shown in FIG. When the AC adapter 70 that supplies power to the signal processing device 50 is disconnected from the outlet (see FIG. 1), the power supply is detected, the device is determined to be faulty, an abnormal signal is output, and the LED is controlled to control the air pressure indicator 61. All LEDs are displayed and blinked to notify the administrator of the abnormality. The signal processing device 50 includes a large-capacity capacitor and a built-in battery so that the device can operate even after the power is turned off for at least a time (for example, about 1 to 3 seconds) at which the notification signal is output. Biological analysis is performed by a condenser microphone as a minute differential pressure sensor that detects a biological signal such as a heart rate and a respiratory rate from the air pressure fluctuation of the air mat 10 and outputs a biological signal such as a heart rate and a respiratory rate. Further, the pressure difference between the atmospheric pressure and the air pressure of the air mat 10 is measured by the air pressure sensor from the fluctuation of the air pressure of the air mat 10. At the time of manufacture, an output level (voltage value) of 1 atm is written in a flash memory inside the CPU in order to reduce variations due to individual differences of the atmospheric pressure sensors. Since the air pressure of the air mat 10 varies depending on the ambient temperature, the ambient temperature is measured by a temperature sensor to correct the pressure value of the air mat 10. If no signal is input to the condenser microphone even though the value of the atmospheric pressure sensor fluctuates, it is determined that the condenser microphone has failed (device failure determination), and the pressure measurement value of the atmospheric pressure sensor 53 is zero (atmospheric pressure and air mat). When the air pressure of the air mat 10 is equal to or less than a predetermined value (for example, 1 kPa or less), it is determined that the air mat 10 is not connected or air is leaking (equipment failure determination), an abnormal signal is output, and the air pressure is displayed. All the LEDs of the device 61 are displayed and blinked to notify the administrator of the abnormality. When the bed sheet is exchanged, when the temporary stop switch 58 is pressed, the notification stop control is activated. For example, the notification output is stopped for three minutes after the switch is pressed.

次に、着床時の生体モニタ装置の動作を説明する。図5は着床時の信号波形であり、気圧センサで測定したエアーマットの空気圧とコンデンサマイクで観測した微小な空気圧変化(生体信号)を示している。時刻t1に気圧センサ53の圧力値p0が一定値p1以上(例えば2kPa以上)上昇した場合、人あるいは荷物などがエアーマット10に乗ったと判断し、時刻t1からt2の間は大きな生体信号が観測され、人がエアーマットの上で身体を動かしていると判断される。時刻t2以降は生体信号が周期的に観測され、ノイズの影響を抑えるため一定振幅a1以上の信号を有効とする。空気圧が一定値p1以上上昇し、かつ、一定振幅a1以上の生体信号が一定時間以上(例えば5秒以上)観測された時刻t3に着床状態と判断する。これによりエアーマット上に荷物を載せたときなどの誤判定を防止している。   Next, the operation of the biological monitoring device at the time of landing will be described. FIG. 5 is a signal waveform at the time of landing, showing the air pressure of the air mat measured by the air pressure sensor and the minute air pressure change (biological signal) observed by the condenser microphone. When the pressure value p0 of the atmospheric pressure sensor 53 rises at a certain value p1 or more (for example, 2 kPa or more) at time t1, it is determined that a person or a luggage has got on the air mat 10, and a large biological signal is observed from time t1 to t2. It is determined that a person is moving on the air mat. After time t2, the biological signal is periodically observed, and a signal having a constant amplitude a1 or more is made valid to suppress the influence of noise. At the time t3 when the air pressure rises by a certain value p1 or more and a biological signal having a certain amplitude a1 or more is observed for a certain time or more (for example, five seconds or more), it is determined that the vehicle is in the landing state. This prevents erroneous determinations such as when luggage is placed on the air mat.

次に、起床時の生体モニタ装置の動作を説明する。図4において、エアーマットの空気圧の変動をコンデンサマイクで測定した生体分析信号と、気圧センサで測定した圧力変換信号を用いて起床・離床分析処理で起床の判断を行い、起床と判断した場合は起床・離床報知制御処理で起床警報出力を行うとともに生体情報等としてデータ出力も行う。図6に示した起床・離床時の信号波形は、気圧センサで測定したエアーマットの空気圧とコンデンサマイクで観測した微小な空気圧変化(生体信号)を示している。着床状態から時刻t1で起床の準備に入るためエアーマット上で身体を動かすので大きな振幅の生体信号が観測される。時刻t2で身体を起こしたため空気圧が一定値p2以上低下し、その状態が一定時間経過し時刻t4を過ぎた時点でエアーマット10から体が離れた(起床)したと判断し起床警報を出力する。   Next, the operation of the living body monitor device when waking up will be described. In FIG. 4, when a change in air pressure of the air mat is measured using a biological analysis signal measured by a condenser microphone and a pressure conversion signal measured by an air pressure sensor, a wake-up / wake-up analysis process is used to determine wake-up, and In the wake-up / wake-up notification control processing, a wake-up alarm is output and data is output as biological information and the like. The signal waveform at the time of getting up and leaving the bed shown in FIG. 6 shows the air pressure of the air mat measured by the air pressure sensor and the minute air pressure change (biological signal) observed by the condenser microphone. At time t1 from the landing state, the body is moved on the air mat to enter the preparation for getting up, so that a biological signal having a large amplitude is observed. Since the body was raised at time t2, the air pressure decreased by a certain value p2 or more, and when the state passed for a certain period of time and passed time t4, it was determined that the body had separated (was up) from the air mat 10 and a wakeup alarm was output. .

次に、離床時の生体モニタ装置の動作を説明する。図4において、エアーマットの空気圧の変動をコンデンサマイクで測定した生体分析信号と、気圧センサで測定した圧力変換信号を用いて起床・離床分析処理で離床の判断を行い、離床と判断した場合は起床・離床報知制御処理で離床警報出力を行うとともに生体情報等としてデータ出力も行う。図6に示した起床・離床時の信号波形は、時刻t2からt3の間は身体を起こしているがまだベッド上にいるため圧力がp2以下となってもなお振幅b以上の生体信号が観測されている。時刻t3で生体信号が振幅b以下となり、コンデンサマイクから殆ど検出できないレベルとなり、その状態が一定時間経過し時刻t5を過ぎた時点でベッドから体が離れた(離床)したと判断し離床警報を出力する。   Next, the operation of the biological monitoring device when leaving the bed will be described. In FIG. 4, when a change in the air pressure of the air mat is measured by a condenser microphone and a pressure conversion signal measured by a barometric pressure sensor is used to determine the leaving of the bed in the wake-up / leaving-out analysis processing, In the wake-up / wake-up notification control processing, a wake-up alarm is output and data is also output as biological information. In the signal waveform at the time of getting up and leaving the bed shown in FIG. 6, a biological signal having an amplitude b or more is observed even when the pressure becomes p2 or less because the body is awake from time t2 to t3 but is still on the bed. Have been. At time t3, the biological signal becomes equal to or less than the amplitude b, and becomes a level that can hardly be detected from the condenser microphone. Output.

起床状態で起床警報を出力するか、離床状態で離床警報を出力するかは、信号処理装置50に設けてあるモード切替スイッチ55で切替えることができる。また、実際に起床状態、離床状態を判定するのは、寝返り等の短時間の動作などの影響を低減させるため、信号変化から一定時間t4、t5の間その状態が継続していることを確認後に行っている。t4、t5の時間は報知速度切替スイッチ56で設定することができる。   Whether to output the wake-up alarm in the wake-up state or to output the wake-up alarm in the wake-up state can be switched by a mode changeover switch 55 provided in the signal processing device 50. In addition, in order to reduce the influence of a short-time operation such as turning over, etc., the determination of the wake-up state and the wake-up state is actually performed. I'm going later. The times t4 and t5 can be set by the notification speed switch 56.

エアーマット10の空気圧は、マットに乗った荷重に比例して変化するため、気圧センサ53の値があらかじめ定めた一定値p1以上上昇した場合、着床時の気圧センサ53の値p0(図5)を計測することにより、マットに乗っている荷重が分かり、この値からベッドに寝ている就寝者の体重を推定して外部に知らせることができる。   Since the air pressure of the air mat 10 changes in proportion to the load on the mat, when the value of the air pressure sensor 53 increases by a predetermined value p1 or more, the value p0 of the air pressure sensor 53 at the time of landing (see FIG. 5). ), The load on the mat can be determined, and from this value, the weight of the sleeping person sleeping on the bed can be estimated and notified to the outside.

報知信号とは別に、心拍数、呼吸数、推定体重等を数値データとした生体情報、寝返りの頻度や回数、いびきの回数および時間、着床、起床・離床などの状態、故障内容を含めたシステム構成機器の状態等をシリアルデータとしてシリアル出力回路59からUSBインターフェースなどの有線通信や無線LANやブルートゥースといった無線通信で外部に送出することもできる。   In addition to the notification signal, biological information including heart rate, respiratory rate, estimated weight, etc. as numerical data, frequency and number of times of turning over, number and time of snoring, conditions such as landing, getting up and getting out of bed, and failure contents were included. The status and the like of the system components can be transmitted as serial data from the serial output circuit 59 to the outside through wired communication such as a USB interface or wireless communication such as a wireless LAN or Bluetooth.

以上説明したように、薄いエアーマットをベッド上に敷き、微小な空気圧変動を検出できるコンデンサマイクにより生体信号(呼吸、心拍、いびき)を検出するとともに、大気圧とマット内の空気圧の差を検出する気圧センサにより、エアーマット内部に適量の空気が入っているか、およびマットに荷重がかけられているかを検出することにより、建物の振動や人の足音、ドアの開閉音などのノイズの影響を受けることなく、離床検知と体重推定を素早く正確に行なうことが可能となる。   As described above, a thin air mat is laid on the bed, and a condenser microphone that can detect minute air pressure fluctuations detects biological signals (respiration, heartbeat, snoring) and detects the difference between atmospheric pressure and air pressure inside the mat. The air pressure sensor detects whether an appropriate amount of air is in the air mat and whether the air mat is under a load, thereby reducing the effects of noise such as building vibration, human footsteps, and door opening and closing sounds. Without receiving it, it is possible to quickly and accurately perform the leaving-bed detection and the weight estimation.

10 エアーマット
20 ベッド
30 就寝者
40 エアチューブ
50 信号処理装置
51 分岐コネクタ
52 微差圧センサ(コンデンサマイク)
53 気圧センサ
54 CPU
55 モード切替スイッチ
56 報知速度切替スイッチ
57 温度センサ
58 一時停止スイッチ
59 シリアル出力回路
60 警報出力回路
61 空気圧表示器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Air mat 20 Bed 30 Sleeping person 40 Air tube 50 Signal processing device 51 Branch connector 52 Micro differential pressure sensor (condenser microphone)
53 barometric pressure sensor 54 CPU
55 Mode changeover switch 56 Notification speed changeover switch 57 Temperature sensor 58 Temporary stop switch 59 Serial output circuit 60 Alarm output circuit 61 Air pressure indicator

Claims (4)

ベッドの上で寝ている就寝者の荷重を空気圧の変動で伝えるエアーマットと、前記エアーマットの空気圧変動を信号処理装置に伝達する中空のエアチューブと、前記エアチューブを信号処理装置内で2つに分岐する分岐コネクタと、前記分岐コネクタから分岐した一方のエアチューブに接続し生体信号を検出する微差圧センサと、他方のエアチューブに接続し大気圧と前記エアーマットの空気圧の圧力差を計測する気圧センサと、を備え、前記信号処理装置は、前記気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇し、かつ前記微差圧センサから前記生体信号が検出された場合に着床状態と判断し、着床状態から一定値以上前記気圧センサの値が低下した場合に起床状態と判断して起床警報を発することを特徴とする生体モニタ装置。 An air mat for transmitting the load of a sleeper who is sleeping on a bed by air pressure fluctuation, a hollow air tube for transmitting air pressure fluctuation of the air mat to a signal processing device, and the air tube in the signal processing device. A branch connector, a minute differential pressure sensor connected to one air tube branched from the branch connector to detect a biological signal, and a pressure difference between atmospheric pressure and the air pressure of the air mat connected to the other air tube. And a signal processing device, wherein the signal processing device is in a landing state when the value of the pressure sensor increases by a predetermined value or more, and when the biological signal is detected from the slight differential pressure sensor. A living body monitor device which determines that the user is in the wake-up state and issues a wake-up alarm when the value of the pressure sensor decreases by a certain value or more from the landing state . ベッドの上で寝ている就寝者の荷重を空気圧の変動で伝えるエアーマットと、前記エアーマットの空気圧変動を信号処理装置に伝達する中空のエアチューブと、前記エアチューブを信号処理装置内で2つに分岐する分岐コネクタと、前記分岐コネクタから分岐した一方のエアチューブに接続し生体信号を検出する微差圧センサと、他方のエアチューブに接続し大気圧と前記エアーマットの空気圧の圧力差を計測する気圧センサと、を備え、前記信号処理装置は、前記気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇し、かつ前記微差圧センサから前記生体信号が検出された場合に着床状態と判断し、着床状態から一定値以上前記気圧センサの値が低下し、かつ前記気圧センサの値の低下後一定時間以上前記微差圧センサから生体信号が検出されない場合に離床状態と判断して離床警報を発することを特徴とする生体モニタ装置。 An air mat for transmitting the load of a sleeper who is sleeping on a bed by air pressure fluctuation, a hollow air tube for transmitting air pressure fluctuation of the air mat to a signal processing device, and the air tube in the signal processing device. A branch connector, a minute differential pressure sensor connected to one air tube branched from the branch connector to detect a biological signal, and a pressure difference between atmospheric pressure and the air pressure of the air mat connected to the other air tube. And a signal processing device, wherein the signal processing device is in a landing state when the value of the pressure sensor increases by a predetermined value or more, and when the biological signal is detected from the slight differential pressure sensor. It is determined that the value of the barometric pressure sensor has decreased from a landing state by a certain value or more, and a biological signal is detected from the minute differential pressure sensor for a certain time or more after the value of the barometric pressure sensor has decreased. Biological monitoring apparatus characterized by issuing a lifting alarm is determined that the lifting state when the non. 前記信号処理装置は、前記気圧センサの値が一定値以下となった場合に前記エアーマットの空気漏れと判断して異常信号を出力することを特徴とする請求項1又は2記載の生体モニタ装置。 The biological monitoring device according to claim 1, wherein the signal processing device outputs an abnormal signal when the value of the air pressure sensor becomes equal to or less than a predetermined value, determining that the air mat is leaking. . 前記信号処理装置は、前記気圧センサの値があらかじめ定めた一定値以上上昇した場合着床時の気圧センサの値から空気圧の変動を計測することにより前記ベッドの上で寝ている就寝者の体重を推定して外部に知らせることを特徴とする請求項1乃至3記載の生体モニタ装置。 The signal processing device measures the weight of a sleeping person who is sleeping on the bed by measuring a change in air pressure from the value of the pressure sensor at the time of landing when the value of the pressure sensor rises by a predetermined value or more. biological monitoring apparatus of claims 1 to 3, wherein the estimating the Tell to the outside.
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