JPH06241926A - 圧力分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体と物体とが混在しても、生体だけの圧力
分布を測定できる圧力分布測定装置を提供する。 【構成】 複数個の体動検知手段１ａ〜１ｚが生体の心
拍や呼吸による細かい体動、すなわち細体動を検知して
それぞれ細体動信号を出力し、信号変換手段４は各細体
動信号の単位時間当りの積分値を各体動検知手段１ａ〜
１ｚに対応して出力する。この積分値は各体動検知手段
１ａ〜１ｚに印加される圧力に比例している。演算手段
９は前記各積分値に基づいて圧力の相対分布を演算す
る。信号変換手段４におけるリレースイッチ５と演算手
段９におけるリレースイッチ１０は信号を各体動検知手
段に対応して処理するための切換スイッチである。体動
信号に基づいて圧力を検出するので、生体以外による圧
力が排除できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力分布測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、人間工学的に物を研究する場合、
生体にかかる圧力分布を測定する圧力分布測定装置が用
いられる。

【０００３】以下、従来の圧力分布測定装置について説
明すると、たとえば、実開平３−４４６４２号公報に記
載されているように、ロードセルなどの圧力センサを用
いて２次元のマトリックスを組み、測定装置上に測定物
を載せて、その圧力分布を測定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧力
分布測定装置では、測定装置上に生体だけでなく、生体
以外の物体があっても生体と同様に荷重を測定し、物体
の圧力分布までも測定される。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するもので、生
体だけの圧力分布を測定でき、また、生体の心拍や呼吸
による体動、すなわち細体動以外の体動があるときには
警告を発し、また、個人差に対応して測定でき、また、
総重量に対する換算値を算出できる圧力分布測定装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項１に係わる発明は、生体と接する
面に配設され、生体から発せられる心拍や呼吸などによ
る細かい体動を検知して細体動信号をそれぞれ出力する
複数個の体動検知手段と、前記細体動信号のそれぞれの
単位時間当りの積分値を求める信号変換手段と、前記各
積分値の相対的な大きさによって前記生体の接触面の圧
力分布を求める演算手段とを備えた圧力分布測定装置で
あり、また、請求項２に係わる発明は、生体と接する面
に配設され、生体が動いたときに生じる粗体動と安静時
でも発せられる心拍や呼吸などによる細体動とを検知し
て体動信号をそれぞれ出力する複数個の体動検知手段
と、前記体動信号のそれぞれの単位時間当りの積分値を
求める信号変換手段と、前記各積分値の大きさを判定す
るためのしきい値をあらかじめ記憶している記憶手段
と、前記各積分値の大きさを前記しきい値と比較して粗
体動の有無を判定し、細体動による各積分値だけを選別
して出力する判定手段と、前記判定手段が出力する前記
各積分値の相対的な大きさによって前記生体の接触面の
圧力分布を求める演算手段とを備えた圧力分布測定装置
であり、また、請求項３に係わる発明は、判定手段が細
体動による積分値を出力できないときに警告を発する警
告手段を設けた圧力分布測定装置であり、また、請求項
４に係わる発明は、記憶手段に記憶しておくしきい値を
調整するための調整手段を備えた圧力分布測定装置であ
り、また、請求項５に係わる発明は、生体の総重量を入
力するための入力手段と、各体動検知手段に対応する相
対圧力値を前記総重量に基づいて絶対圧力値に換算する
算出手段とを設けた圧力分布測定装置である。

【０００７】

【作用】本発明は上記の構成において、請求項１に係わ
る発明において、生体が測定装置上にあるとき、複数の
体動検知手段がそれぞれ生体の心拍や呼吸による細体動
を検知して細体動信号を出力する。信号変換手段が細体
動信号出力を単位時間当りに積分し、演算手段が各積分
値に基づいて相対圧力分布を演算する。

【０００８】また、請求項２に係わる発明において、各
体動検知手段が生体の細体動と粗体動とを検知してそれ
ぞれ体動信号を出力し、信号変換手段がそれぞれの体動
信号を積分して出力する。判定手段は前記各積分値を記
憶手段があらかじめ記憶しているしいきい値と比較し、
しきい値より大きい場合には粗体動ありと判定し、また
積分値が０であれば細体動なしと判定し、細体動に対応
する各積分値を選別して出力する。演算手段は各積分値
に基づいて相対圧力分布を演算する。

【０００９】また、請求項３に係わる発明において、判
定手段により体動が細体動でないと判定されるとき、ま
たは細体動がないと判定されるとき、警告手段が警告を
発する。

【００１０】また、請求項４に係わる発明において、調
整手段により記憶手段に記憶しておくしきい値を任意に
調整する。

【００１１】また、請求項５に係わる発明において、入
力手段により測定装置にかかる生体の総重量を入力し、
算出手段において入力された総重量に基づいて相対圧力
を実際の絶対圧力に換算する。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の圧力分布測定装置の第１の
実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本
実施例の圧力分布測定装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、１ａ〜１ｚは測定器２の表面に設けら
れた体動検知手段である。これらは、たとえば、圧電素
子であって、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの
高分子圧電材料を薄膜状にし、両面に可とう性の電極膜
を付着させ、テープ状に整形されたもので、可とう性が
ある。それらの出力信号を処理するユニット３は信号変
換手段４と演算手段９とを備える。信号変換手段４は、
体動検知手段１ａ〜１ｚのいずれかひとつの信号を順に
得られるように切り換えるリレースイッチ５と、その信
号出力を濾波するローパスフィルタ６と、ローパスフィ
ルタ６の出力を増幅する増幅器７とその出力を積分する
積分器８とを備える。また、演算手段９は前記リレース
イッチ５の切換動作に連動して積分器８の出力を切り換
えるリレースイッチ１０を備え、１１ａ〜１１ｚはその
出力である。すなわち、たとえば、体動検知手段１ａに
対応する演算出力は１１ａである。

【００１３】以下、上記構成要素の相互関係と動作につ
いて説明する。測定器２は体動検知手段１ａ〜１ｚが内
蔵されている。人が測定器２の上に乗ると、体動検知手
段１ａ〜１ｚはそれぞれ心臓の拍動や呼吸による身体の
細かな体動（以下、細体動と称す）によって生じた振動
で変形を受け、圧電効果により電圧を発生して信号を出
力する。この出力信号はローパスフィルタ６で濾波さ
れ、増幅器７で増幅され、積分器８によって単位時間当
りの積分値が求められる。図２はこのときの出力波形を
示す特性図である。信号変換手段４からの出力は、高い
圧力がかかる部位であれば、（ａ）に示すようにレベル
が高く、振幅のはっきりした波形が得られるが、圧力が
低いときは（ｂ）に示したようにレベルが低く、振幅が
小さい。

【００１４】上記の動作により、心拍や呼吸などの細体
動だけを検知する体動検知手段を用いて、その積分値に
対応した相対的な大きさを圧力とするので、測定器上に
物が存在しても細体動がないので出力がなく、生体だけ
についての相対圧力値を得ることができる。この出力
は、記録装置などに接続して記録したり、ディスプレイ
に接続して圧力分布を等圧線で結んだ等圧線図にして表
示したり、部位ごとの圧力の遷移のグラフにしたりする
こともできる。

【００１５】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。図３は本実施例
の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施例と
同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略
する。本実施例が第１の実施例と異なる点は、判定手段
１２と記憶手段１３とを備えたことにある。

【００１６】以下、上記構成要素の相互関係と動作につ
いて説明する。人が測定器２上に乗ると、乗ったときの
衝撃や、四肢や胴体の動きなどによる粗体動や、心臓の
拍動や呼吸による細体動によって生じた振動により、体
動検知手段１ａ〜１ｚの圧電素子は変形を受け、圧電効
果により電圧が発生して信号を出力する。この出力信号
はローパスフィルタ６で濾波され、増幅器７で増幅さ
れ、積分器８によって単位時間当りの積分値が求められ
る。図４は積分器８の出力信号の一例を示す特性図であ
る。図に示したように、測定器２上へ乗ったとき、四肢
を動かしたとき、または重心の移動などが起こったとき
には、期間（t1〜ｔ2）、（ｔ3〜ｔ4）、（ｔ5〜ｔ6）
に示したように大きな出力があり、そのたの安静状態の
場合には、ｔ1 以前、期間（ｔ2〜ｔ3）に示したよう
に、生体の心拍、呼吸に伴う細体動によるレベルの低い
出力が得られる。また、生体がなく、物体だけが載って
いる場合であれば、ｔ7 以降のように、体動がないので
出力はゼロとなる。すなわち、測定器２上に生体が存在
する限り、少なくとも生体の心拍、呼吸に伴う細体動に
よってレベルの低い出力が得られる。判定手段１２は信
号変換手段４からの出力値を記憶手段１３に記憶されて
いるしきい値Ｖａと比較する。前記出力値がしきい値Ｖ
ａ以下であり、ゼロレベルでなければ細体動有りと判定
する。この場合、前記出力値は演算手段９に出力され、
相対的な大きさを演算する。

【００１７】以上のように、体動検知手段１ａ〜１ｚが
それぞれ細体動以外の粗体動を検知しても、そのレベル
により判定手段１２が細体動であるか否かを判定し、細
体動だけを出力値とするので、粗体動のノイズが生じて
もそれを除いた生体のみの相対圧力分布値を得ることが
できる。

【００１８】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について図面を参照しながら説明する。図５は本実施例
の構成を示すブロック図である。本実施例が第１または
第２の実施例と異なる点は警告手段１４を備えたことに
ある。測定器２上に体動検知手段１ａ〜１ｚを備え、人
が測定器上に乗ったときの衝撃や四肢または胴体の動き
による粗体動と、心臓の拍動や呼吸による細体動とを検
知する。信号変換手段４で変換された信号を受けた判定
手段１２で、体動が細体動でないと判定されると警告手
段１４に信号が出力される。たとえば、図４に示したよ
うに、粗体動があって被測定者が安静状態にない場合で
あるとか、被測定者が測定器２から離れた場合などは警
告手段１４から警告が発せられる。警告手段１４からの
警告信号は、たとえば、発光ダイオードの点灯であると
か、ブザー音などによって報知することができる。測定
者はその警告を目安に被測定者の状態が安静状態でない
ことを知ることができ、被測定者に対して安静状態にす
るように指示することができる。また、測定者が安静中
の安定したデータであるか否かの判断もできるし、デー
タを選ぶこともできる。

【００１９】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について説明する。図６は本実施例の構成をブロック図
で示す。なお、第１ないし第３の実施例と同じ構成要素
には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施
例が第２または第３の実施例と異なる点は、調整手段１
６を備えたことにある。第２または第３の実施例では記
憶手段１３に記憶されたしきい値Ｖａが一定であるとし
たが、本実施例ではしきい値Ｖａを調整手段１６によっ
て任意に設定できるようにする。たとえば、しきい値Ｖ
ａがある被測定者にとって低すぎる場合、安静状態にし
ていても判定手段１２で粗体動と判定され、警告信号が
常時または頻繁に出力されて相対圧力分布が測定できな
いようになる。そこで、調整手段１６を用いて警告信号
が出力されないようなレベルＶａ−１にしきい値を調整
して設定することにより、安静時、すなわち細体動と判
定されたときの出力を相対圧力値として、演算手段９か
ら出力する。

【００２０】以上のように、全体的にまたは局部的にも
大きな圧力がかかり、測定が困難な場合でも、しきい値
を調整して相対圧力分布を計測可能の状態に設定しなお
すことにより、個人差、部位差に対応した相対圧力分布
の測定が可能になる。

【００２１】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について図面を参照しながら説明する。図７は本実施例
の構成を示すブロック図である。なお、実施例１ないし
実施例４と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な
説明を省略する。本実施例が第４の実施例と異なる点
は、入力手段１8と算出手段１７を備えたことにある。

【００２２】測定器２上にかかる生体の総重量を入力手
段１８により入力する。たとえば、測定器２上に被測定
者が横臥しているとき、被測定者の体重を入力する。算
出手段１７は信号変換手段４が出力する相対的な出力値
を総重量に基づいて圧力の絶対値に換算して出力し、演
算手段９は圧力の絶対値の分布を演算して出力する。

【００２３】以上のように、被測定者の測定器２にかか
る総重量を入力することにより、相対的な圧力分布値を
実際の圧力に換算した値を算出するので、相対圧力でな
く、絶対値の圧力分布を得ることができる。

【００２４】図８は本実施例の構成を斜視図で示す。図
において、１９はディスプレイ、２０は発光ダイオード
（ＬＥＤ）、２１は調節つまみ、２２は数値入力ボタン
である。ディスプレイ１９を用いて演算手段９からの出
力値を表示する。ＬＥＤ２０は警告手段１４からの警告
信号が出力されると点灯し、調節つまみ２１はしきい値
Ｖａの上下調整を行うようにしておく。被測定者が安静
状態でＬＥＤ２０の点灯がないように調節つまみ２１で
調節すると、細体動が検知される。数値入力ボタン２２
で測定器２にかかる総重量を入力すると、ディスプレイ
１９からの出力値は絶対値の圧力分布を示す。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、生体と接する面に配設され、生体から発せられる心
拍や呼吸などによる細かい体動を検知して細体動信号を
それぞれ出力する複数個の体動検知手段と、前記細体動
信号のそれぞれの単位時間当りの積分値を求める信号変
換手段と、前記各積分値の相対的な大きさによって前記
生体の接触面の圧力分布を求める演算手段とを備えたこ
とにより、各体動検知手段の細体動信号の積分値から生
体だけの圧力分布を測定でき、また、生体と接する面に
配設され、生体が動いたときに生じる粗体動と安静時で
も発せられる心拍や呼吸などによる細体動とを検知して
体動信号をそれぞれ出力する複数個の体動検知手段と、
前記体動信号のそれぞれの単位時間当りの積分値を求め
る信号変換手段と、前記各積分値の大きさを判定するた
めのしきい値をあらかじめ記憶している記憶手段と、前
記各積分値の大きさを前記しきい値と比較して粗体動の
有無を判定し、細体動による各積分値だけを選別して出
力する判定手段と、前記判定手段が出力する前記各積分
値の相対的な大きさによって前記生体の接触面の圧力分
布を求める演算手段とを備えたことにより、生体の細体
動と粗体動とを区別し、粗体動による積分値を排除して
細体動に対応する積分値だけにより的確に圧力分布を測
定でき、また、判定手段が細体動による積分値を出力で
きないときに警告を発する警告手段を設けたことによ
り、粗体動ばかりが検出されるときや、生体がなくて細
体動が検出されないときには警告を発して測定者に知ら
せることができ、また、記憶手段に記憶しておくしきい
値を調整するための調整手段を備えたことにより、細体
動の個人差に対応して測定でき、また、生体の総重量を
入力するための入力手段と、各体動検知手段に対応する
相対圧力値を前記総重量に基づいて絶対圧力値に換算す
る算出手段とを設けたことにより、相対圧力値を絶対圧
力値に換算して求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図

【図２】本発明の第１の実施例における細体動信号を示
す特性図

【図３】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図

【図４】本発明の第２の実施例における体動信号を示す
特性図

【図５】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図

【図６】本発明の第４の実施例の構成を示すブロック図

【図７】本発明の第５の実施例の構成を示すブロック図

【図８】本発明の第５の実施例の構成を示す斜視図

【符号の説明】

１ａ〜１ｚ 体動検出手段 ４ 信号変換手段 ９ 演算手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体と接する面に配設され、生体から発
   せられる心拍や呼吸などによる細かい体動を検知して細
   体動信号をそれぞれ出力する複数個の体動検知手段と、
   前記細体動信号のそれぞれの単位時間当りの積分値を求
   める信号変換手段と、前記各積分値の相対的な大きさに
   よって前記生体の接触面の圧力分布を求める演算手段と
   を備えた圧力分布測定装置。
2. 【請求項２】 生体と接する面に配設され、生体が動い
   たときに生じる粗体動と安静時でも発せられる心拍や呼
   吸などによる細体動とを検知して体動信号をそれぞれ出
   力する複数個の体動検知手段と、前記体動信号のそれぞ
   れの単位時間当りの積分値を求める信号変換手段と、前
   記各積分値の大きさを判定するためのしきい値をあらか
   じめ記憶している記憶手段と、前記各積分値の大きさを
   前記しきい値と比較して粗体動の有無を判定し、細体動
   による各積分値だけを選別して出力する判定手段と、前
   記判定手段が出力する前記各積分値の相対的な大きさに
   よって前記生体の接触面の圧力分布を求める演算手段と
   を備えた圧力分布測定装置。
3. 【請求項３】 判定手段が細体動による積分値を出力で
   きないときに警告を発する警告手段を設けた請求項１ま
   たは請求項２記載の圧力分布測定装置。
4. 【請求項４】 記憶手段に記憶しておくしきい値を調整
   するための調整手段を備えた請求項１ないし３のいづれ
   かに記載の圧力分布測定装置。
5. 【請求項５】 生体の総重量を入力するための入力手段
   と、各体動検知手段に対応する相対圧力値を前記総重量
   に基づいて絶対圧力値に換算する算出手段とを設けた請
   求項１ないし３のいづれかに記載の圧力分布測定装置。