JPH07327939A - 監視装置 - Google Patents
監視装置Info
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- JPH07327939A JPH07327939A JP6127761A JP12776194A JPH07327939A JP H07327939 A JPH07327939 A JP H07327939A JP 6127761 A JP6127761 A JP 6127761A JP 12776194 A JP12776194 A JP 12776194A JP H07327939 A JPH07327939 A JP H07327939A
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- Japan
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- detecting means
- vibration detecting
- series data
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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)
Abstract
特徴などを限定することなく簡易な構成で、より確実に
心拍数、呼吸数を算出する。 【構成】 寝具の所定の位置に平面的に配設された線状
または帯状の振動検知手段3と、この振動検知手段3の
出力信号を時系列データに変換する信号変換手段4と、
信号変換手段4によって収集された時系列データの周波
数成分を算出する周波数成分算出手段5とを備えてい
る。
Description
中の人を監視する監視装置に関するものである。
て、図10に示すように寝具に複数の振動検知手段17
a〜17iを設けて、生体の生命現象によって生じる振
動の出力データを収集して信号変換を行い、収集データ
の周波数成分のうち、生体信号抽出手段では特定周波数
帯でのパワースペクトルに応じて人の心拍数または呼吸
数などの生体信号を抽出する装置を考案していた。
来の技術の監視装置では次のような課題があった。
検知手段の接触状況が変化すると、出力信号の形態が非
常によく変化する。例えば、体動検知手段を多点に配設
した場合、肩胛骨から腰にかけての部位など、呼吸によ
る横隔膜の上下運動の振動が伝播しやすい部位からは呼
吸信号が検出されやすいが、肩口、後頭部、踵などから
は、明確な心拍信号は検出されるが、呼吸信号は検出さ
れにくい。また、健常人であれば就寝中一定の姿勢を保
持することはなく、寝返りが生じて寝位置や姿勢は変化
するので、体動検知手段と人体との関係を一定に保つこ
とはできない。また、就寝者の身体特徴(例えば、身
長、体重など)は就寝者によって異なるので、体動検知
手段の位置が一定では異なる身体特徴をもった使用者に
対応できない。このような条件下で振動検知手段の数を
少なくして、この種の監視装置の信号検出の確実性を上
げることは難しく、多数の体動検出手段を用いることで
上記の状況に対応していた。
地を逆向きにして横になったり、使用者が老人病院など
の痴呆性老人であったりすると寝具の天地を逆に使用し
てしまうことがあったりする。寝具を洗濯や場所移動し
て再設置する際に、天地を逆にしてしまうことも生じ
る。このような状況で、寝具の天地の方向性をもたせた
振動検知手段の配設をすると、信号の検出が不十分なこ
とも生じる。
いて、簡易な構成にし、就寝位置や、就寝姿勢、就寝者
を限定することなく心拍や呼吸などを含めた体動信号を
確実に検知することが出来る監視装置を提供することに
ある。
に本発明の監視装置は、寝具の所定の範囲を面状に占め
るように配設された線状または帯状の振動検知手段と、
前記振動検知手段の出力信号を時系列データに変換する
信号変換手段と、前記信号変換手段によって収集された
時系列データの周波数成分を算出する周波数成分算出手
段とからなる。
置を区分し、この区分されたそれぞれの位置に配設され
た複数の線状または帯状の振動検知手段と、前記振動検
知手段の出力信号を時系列データにする信号変換手段
と、前記信号変換手段によって収集された時系列データ
の統計量を算出する演算手段と、前記演算手段の演算結
果を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に応
じて周波数を算出する周波数算出手段からなる。
なる。
る。寝具の所定の範囲を面状に占めるように配設された
線状または帯状の振動検知手段が、寝具上の就寝者の心
臓の拍動や呼吸などの微細な体動によって生じた振動を
検知する。前記振動検知手段ので検知された信号は信号
変換手段によって時系列データに変換され、前記信号変
換手段によって収集された時系列データを用いて周波数
成分算出手段によって周波数成分が算出される。
置を区分し、この区分されたそれぞれの位置に配設され
た複数の線状または帯状の振動検知手段が寝具上の人の
体動を検知すると、信号変換手段で前記振動検知手段の
出力信号が時系列データに変換され、演算手段で前記信
号変換手段によって収集された時系列データの統計量が
算出される。比較手段では前記演算手段の統計量の演算
結果を比較し、その比較結果に応じて周波数算出手段で
周波数を算出する。
なり、これが寝具に配設され、就寝者の微細な体動信号
を検知する。
を、図2にその外観図を示す。図2において、1はベッ
ド、2はベッドパッド、3は線状に連続的に設けられた
振動検知手段である。線状の振動検知手段3はここでは
テープ状に整形された圧電素子が用いられ寝具、ベッド
パッドの人体上半身部の支持部となる部位に蛇行させて
配設してある。この実施例では横向きの蛇行であるが、
縦向きや斜め、また、円形や多角形などの形に配設して
上半身支持部となる範囲を包括するようにしてあればよ
い。図1において、4は信号変換手段、5は周波数成分
算出手段、6は通報手段である。7は信号処理ユニット
で、ベッド1の側部や背面に取り付けておくようになっ
ており、この中に、信号変換手段4、周波数算出手段5
を内蔵している。信号変換手段4には、帯域増幅部8、
A/D変換部9、計時部10、データ一時記憶部11が
設けてあり、周波数算出手段5には、フィルタ部12、
波形整形部13、FFT算出部14が含まれる。
知手段3には、線状または、帯状に成形された圧電素子
を用いる。ここで用いた圧電素子は、ポリフッ化ビニリ
デン(PVDF)等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成形されたも
ので、人がベッドパッド2上に横たわると入床時の体動
や寝返り、心臓の拍動や呼吸による身体の細かな体動等
によって生じた振動で圧電素子が変形をうけ圧電効果に
より電圧が発生し、信号を出力する。ここで検知された
信号は、信号処理ユニット7に納められた信号変換手段
4におくられる。ここで、帯域増幅部8をとおり、計時
部10で計時される単位時間毎にA/D変換部9によっ
て、デジタル信号に変換され、データ一時記憶部11に
保持される。データ保持量が一定の量になると、周波数
算出手段5へおくられる。ここで、フィルタ部12は心
拍、呼吸の各々の信号抽出にふさわしい帯域のフィルタ
を持っており、各々のフィルタを通り、波形整形手段1
3によって基本周波数を強調するための包絡線処理など
をおこない、FFT算出部14において、パワースペク
トルを算出する。この演算結果例えば1分間当りの心拍
数、呼吸数等が通報手段6へ送られる。そして例えば病
院などで使用される場合にはナースセンターなどへ、ま
た患者などが在宅でこの装置を使用する場合には医者な
どの監視者に通報される。
る。振動検知手段3が寝具の上半身の支持部となる範囲
を包括するように配設してあるので、就寝者が寝返りを
うって体の位置が左右に変わったり、上下の移動があっ
たり、寝位置や寝姿勢が変化しても、また、寝具を使用
する人が変化する病院などのような場所で、使用者の身
体特徴(身長の高低など)が変わっても、心拍や呼吸等
の微細な体動信号を確実に検知することができる。簡易
な構成なので製作時のコスト、工数も低減でき、装置の
小型化も可能となる。また、身体の一部位があたるだけ
でなく、他部位も同時に同一の振動検知手段にあたるの
で、より強調して信号検出することができる。図3に、
体の各部位から得られた信号が信号変換手段4のA/D
変換部9でA/D変換された後の出力を示す。図3の
(a)は肩胛骨下10cmの位置で検知された信号、(b)
は腰部で検知された信号、(c)は踵部で検知された信
号である。また(d)は図1のように蛇行させた振動検
知手段3によって検知された信号、(e)はこの時同時
に計測された心拍パルスと信号、(f)は呼吸信号であ
る。この図3からもわかるように、(d)には心拍信
号、呼吸信号が重畳していることが確認される。このよ
うに1つの振動検知手段3によって信号の特徴をより強
調して検知することができ、周波数算出手段5で算出さ
れる周波数の精度も向上する。
検出は、2枚の面状の電極を絶縁材の両面に貼付け、生
体の体動信号を静電容量の変化として検知する方式も考
えられるが、この場合、電極の防水加工や、シールド加
工など必要な加工を施すと、寝具として快適な睡眠をと
るための望ましい通気性、通湿性、保温性などの性能を
保つことが出来ない。ところが、本実施例であれば、部
分的に配設してあるので全面的な振動検知手段の配設と
は異なり適度な通気性、通湿性、保温性などの性能を保
つことが出来る。
図、図5にその外観図を示す。図において、振動検知手
段3a及び3bはベッドパッド2にベッド1の長手方向
に上・下2つに区分し、頭方向と足方向に各々備え付け
られている。信号処理ユニット7には、信号変換手段4
a、4bと、演算手段15a、15bと比較手段16
と、周波数算出手段5を内蔵している。6は通信手段で
ある。
知手段3a、3bには、線状または、帯状に成形された
圧電素子を用いる。人がベッドパッド2上に横たわると
入床時の体動や寝返り、心臓の拍動や呼吸による身体の
細かな体動等によって生じた振動で圧電素子が変形をう
け圧電効果により電圧が発生し、信号を出力する。例え
ば、就寝者が振動検知手段3aの方向へ頭部を向ける
と、振動検知手段3aには上半身の重心支持部(例え
ば、胸部から腰部にかけての部位)の加重がかかる。振
動検知手段3bには、下半身の重心支持部(かかと、ふ
くらはぎ、だいたい部など)の加重がかかる。振動検知
手段3aは第1の実施例において説明したように、心
拍、呼吸などの体動信号を確実に捕らえることができる
が、振動検知手段3bでは、特に呼吸信号について検知
することが不十分となる。しかし、就寝者の頭の方向が
逆になると、振動検知手段3bが心拍、呼吸による体動
信号を確実にとらえることができる。このように対称形
に配設した振動検知手段3a、3bの圧電素子で検知さ
れた信号は、信号処理ユニット7に納められた信号変換
手段4a、4bに送られる。ここでは第1の実施例と同
様に信号処理が行われるので、その説明は省略する。信
号変換手段4a、4bにおいて時系列データに変換され
ると、そのデータは各々、演算手段15a、15bにお
いて統計量を演算するのに用いられる。ここでは、平均
値からのばらつき度を示す分散値を算出する。この分散
値は、心拍、呼吸の信号が確実に検知されていればいる
ほど大きな値を示す。よって、比較手段16において、
演算手段15a、15b各々の演算結果を比較し、確実
に体動信号を検知している大きな分散値がどの振動検知
手段から得られたデータに対応するものであるかを判断
する。そして、周波数算出手段5においては、比較手段
16で最も大きな分散値を得られた時系列データを用い
て、第1の実施例と同様に基本周波数の算出を行う。算
出された基本周波数は、通信手段6によって、例えば1
分間当りの心拍数、呼吸数といった数値で第1の実施例
と同様に監視者へ送られる。
る。振動検知手段3a、3bが頭方向と足方向に対称形
となるようにとりつけてあるため、使用者が天地を逆に
して就寝したり、寝具取り付け時に天地方向を逆にした
としても確実に体動信号を検知することができる。ま
た、使用者側からは、天地方向を気にすることなく使用
できて、また、信号処理ユニット7の取り付け位置など
の向きに関しても方向を気にすることがなく、取り扱い
が簡単になる。
仕方としては、他に次のようなものがある。
たって寝具の位置を2つに区分し、中心線に対して線対
称になるように振動検知手段3c、3d、3eの3本を
配設したものである。
寝具の長手方向にわたって寝具の位置を2つに区分し、
中心点に対して点対称になるように振動検知手段3f、
3gを配設したものである。
わたって寝具の位置を2つに区分して、この2つの場所
に振動検知手段3h、3iを同じ形で配設するようにし
たものである。
向にわたって2つに区分して、2つの区分部分において
各々点対称になるように振動検知手段3j、3k、3
l、3mの4本を配設するようにしたものである。
方向に2つに区分しているが、2つに限定するものでは
なく3つ以上に区分することも考えられる。
特徴が変化しても、連続した振動検知手段だけを用いる
という簡易な構成で、就寝者の上半身を支持する部位と
考えられる所定の部位を包括するように配設されている
ので、振動検知手段を多点に配設するのと同様に就寝者
の微細な体動信号を確実に検知することができる。ま
た、連続した振動検知手段を用いるので、より明確な体
動信号を検知することもできる。
るので、天地を逆に使用しても確実に体動信号を検知す
ることができる。したがって、体動信号が確実に検知で
きた振動検知手段の信号を用いて心拍、呼吸を算出する
ので、監視装置の検知精度が向上し、使用者は寝具の天
地方向を気にすることなく使用でき、取扱が簡単にな
る。さらに信号処理ユニットを設置する場所も都合にあ
わせて変えることもできる。
ック図
ら検知した信号出力図
ック図
検知手段の配設を示す平面図
検知手段の配設を示す平面図
検知手段の配設を示す平面図
検知手段の配設を示す平面図
平面図
Claims (3)
- 【請求項1】寝具の所定の位置に平面状に配設した線状
または帯状の振動検知手段と、前記振動検知手段の出力
信号を時系列データに変換する信号変換手段と、前記時
系列データの周波数成分を算出する周波数成分算出手段
とからなる監視装置。 - 【請求項2】寝具の長手方向にわたって寝具の位置を区
分し、この区分されたそれぞれの位置に配設された複数
の線状または帯状の振動検知手段と、前記振動検知手段
の出力信号を時系列データにする信号変換手段と、前記
時系列データの統計量を算出する演算手段と、前記演算
手段の演算結果を比較する比較手段と、前記比較手段の
比較結果に応じて周波数を算出する周波数算出手段とか
らなる監視装置。 - 【請求項3】振動検知手段は圧電素子からなる請求項1
または請求項2記載の監視装置。
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1994
- 1994-06-09 JP JP12776194A patent/JP3353460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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