JPH09192110A

JPH09192110A - 生体信号検出装置

Info

Publication number: JPH09192110A
Application number: JP8004309A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Nakamura; 勝二中村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-29
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: JP3536500B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体を支持させた時に違和感を感じることが
なく、確実に生体信号が検出できる。【解決手段】生体１を支持するための弾性を有する振
動伝達手段２と、該振動伝達手段２の生体１を支持する
側と反対側に配置した生体１の微小な動きを検出するた
めの生体信号検出手段３と、生体信号検出手段３の振動
伝達手段２と反対側に位置して生体信号検出手段３を支
持する支持部４とで構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、椅子、ベッド、マ
ッサージ機等の人体を支える装置に配設され、心拍、体
動、血圧等の生体信号を非拘束で検出する生体信号検出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から生体に接触することなく非拘束
で心拍、体重、血圧等の人体の各種の生体信号を検出す
る手段として、圧電素子等の圧力センサーや、光ファイ
バーを利用したものが提案されている。ここで、光ファ
イバーを使用したものは一端を発光素子、他端を受光素
子に接続し、発光素子を発光させて光ファイバーに光を
透過させ、生体荷重により光ファイバーが撓むことが可
能な構造としたもので、椅子やベットやマッサージ機等
の生体の荷重を受ける箇所に固定したものである。そし
て、生体の荷重がかかると光ファイバーによって発光部
から受光部へと導かれる光の量を、生体荷重の変動に伴
う光ファイバーの撓みによって変化させることで、荷重
変動を捕え、ここから生体信号を検出しようというもの
である。

【０００３】図２、図３には上記光ファイバー８を使用
した生体検出手段３の一例として、荷重がかからない時
には直線状を保ち、荷重がかかった時に撓む構造を示し
ている。すなわち、上面に凹凸部１６を備えた部材１７
ａと下面に凹凸部１６を備えた部材１７ｂとの間に光フ
ァイバー８を通し、部材１７ｂを部材１７ａから浮かせ
ておき、生体荷重がかかって部材１７ｂが下降した際に
光ファイバー８を撓ませるようになっている。

【０００４】この光ファイバー８を使った生体信号検出
手段３は感度が大きいため、心拍による荷重の微小変動
を捕らえることも可能で、これにより心拍数を計測する
ことも提唱されている。しかし、心拍の微小な変動を精
度良く検出するには生体センサーの配設構造も重要な要
素である。生体の荷重変動を捕らえ易く、また、Ｓ／Ｎ
比の良い構造が必要である。

【０００５】図１３には上記生体信号検出手段３を椅子
９に装備した従来例を示している。椅子９は生体と接触
するクッション１０とクッション１０の下部に位置して
生体を支持するためのＳ字状をしたばね材よりなる弾性
体２′を備えており、弾性体２′は椅子本体で支えてあ
る。ここで椅子９に座った場合生体はＳ字状をしたばね
材よりなる弾性体２′により支持される。そして、従来
にあっては、生体信号検出手段３は上記クッション１０
と弾性体２′との間、つまり、生体を支持する部材であ
る弾性体２′の生体を支持する面側に配設してあり、生
体の荷重が直接生体信号検出手段３にかかる構造となっ
ている。この従来例においては、生体信号を検出するに
は生体の荷重が充分に生体信号検出手段３にかかる必要
があるため、この生体信号検出手段３はクッション１０
のほぼ中央に配設されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例にあっては、座る位置や背もたれのリクライニン
グ状態、座る人の体型等によって荷重の位置が変動し、
必ずしも生体信号検出手段３に充分な荷重がかかるとは
かぎらず、生体信号が計測できない場合も生じるもので
ある。また、クッション１０のすぐ下にあるため、生体
信号検出手段３の高さが高いと、座った時にお尻に違和
感を感じリラックスして椅子９に座ることができないこ
とがあり、このため、生体信号検出手段３を違和を感じ
ないように薄く小さくしなければならなくなり、生体信
号検出手段３の制約が大きくなり、生体信号が正確に検
出出来ないことがあるという問題があった。

【０００７】本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発
明したものであって、座ったり、寝たりして生体を支持
させた時に違和感を感じることがなく、確実に生体信号
が検出できる生体信号検出装置を提供することを課題と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の生体信号検出装置は、生体１を支持するため
の弾性を有する振動伝達手段２と、該振動伝達手段２の
生体１を支持する側と反対側に配置した生体１の微小な
動きを検出するための生体信号検出手段３と、生体信号
検出手段３の振動伝達手段２側と反対側に位置して生体
信号検出手段３を支持する支持部４とで構成されて成る
ことを特徴とするものである。このような構成を採用す
ることで、人が生体１を支持するための弾性を有する振
動伝達手段２に座ったり、寝たり、もたれ掛かったりし
て弾性を有する振動伝達手段２に支持されると、弾性を
有する振動伝達手段２が撓み、生体信号検出手段３に荷
重がかかる。そして、心拍等による生体信号による荷重
の微小変動によって生体信号検出手段３への荷重が微小
変動し、この微小変動を検出して生体信号を検出するも
のである。この場合、生体１を支持するための弾性を有
する振動伝達手段２の生体１を支持する側と反対側に配
置した生体の微小な動きを検出するための生体信号検出
手段３を配設してあるから、弾性を有する振動伝達手段
２のどの部分に座ったり、寝たり、もたれたりしても、
弾性を有する振動伝達手段２が撓んで生体信号検出手段
３に荷重がかかり、確実に生体信号を検出することがで
きることになる。そして、弾性を有する振動伝達手段２
の生体１を支持する側に生体信号検出手段３がある場合
に比べて弾性を有する振動伝達手段２に生体１を支持し
た際の違和感がないものである。

【０００９】また、生体信号検出手段３が生体１を支持
するための弾性を有する振動伝達手段２の生体１を支持
する側と反対側の端部に配設されて成ることも好まし
い。このような構成を採用することで、いっそう弾性を
有する振動伝達手段２に生体１を支持した際に生体信号
検出手段３による違和感がないものである。また、生体
信号検出手段３の振動伝達手段２側の面を略半球状をし
た構成としたり、生体信号検出手段３の振動伝達手段２
側の中央部に突起７を設ける構成とすることも好まし
い。このような構成を採用することで、生体信号検出手
段３の荷重点に安定して荷重をかけることができること
になる。

【００１０】また、弾性を有する振動伝達手段２がＳ字
状をしたばね材６により構成してあることも好ましく、
また、Ｓ字状をしたばね材６の直線部６ａが生体信号検
出手段３の中央に当たるように配設して成ることも好ま
しい。このような構成を採用することで、生体１を弾性
を有する振動伝達手段２に支持した際にＳ字状をしたば
ね材６がたわみ、Ｓ字状をしたばね材６の直線部６ａが
生体信号検出手段３の中央に当たって生体信号検出手段
３に均等に荷重を与えて生体信号を検出することができ
る。

【００１１】また、生体信号検出手段３が光ファイバー
８で構成してあることも好ましく、また、生体信号検出
手段３の近傍に信号検出回路５を配設して成ることも好
ましい。このような構成を採用することで、生体信号検
出手段３として用いる光ファイバーを短くできて、ノイ
ズが少なくできることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１には椅子９に生体信号検出装
置を取付けた実施形態を示している。椅子９においては
生体１を支持する部材がＳばねと称されるＳ字状をした
ばね材６等で構成された弾性を有する振動伝達手段２に
より構成してあり、この生体１を支持するための弾性を
有する振動伝達手段２の生体１を支持する側と反対側に
生体の微小な動きを検出するための生体信号検出手段３
が配設してあり、該生体信号検出手段３は生体信号検出
手段３の振動伝達手段２と反対側に位置する支持部４に
支持してある。そして、椅子９においては、生体１を支
持する部材であるＳ字状をしたばね材６等で構成された
弾性を有する振動伝達手段２の上面部に椅子９の座部を
構成するためのクッション１０が配置してある。つま
り、従来にあっては、図１２のように生体１を支持する
部材である弾性体２′の上面（生体１を支持する側の
面）に生体信号検出手段３を配置しているのに対し、本
発明は生体１を支持する部材である弾性を有する振動伝
達手段２の下面（生体１を支持する側と反対側の面）側
において弾性を有する振動伝達手段２と支持部４との間
に配設してある構成に特徴がある。

【００１３】生体信号検出手段３は光ファイバー８の一
端に発光ダイオードのような発光素子１１ａを、他端に
受光素子１１ｂを接続し、、発光素子１１ａを発光させ
て光ファイバー８に光を透過させ、生体荷重を受ける方
向に光ファイバー８が撓むことができるような構造とな
っている。そして、生体１の荷重がかかると、光ファイ
バー８によって発光素子１１ａから受光素子１１ｂへと
導かれる光の量を、生体荷重の変動に伴う光ファイバー
８の撓みによって変化させることで、荷重変動を捕ら
え、ここから生体信号を検出するものである。つまり、
図４には信号検出回路５が示してあり、この図４に示す
ように、受光素子１１ａにはその電流出力を電圧に変換
する変換部１２と増幅部１３とを介してローパスフィル
ターやコンパレータ等からなる弁別部１４を有して体動
や呼吸、あるいは心拍等の生体信号を検出する検出部１
５を接続してある。

【００１４】図２、図３には上記生体信号検出手段３に
おいて光ファイバー８が荷重がかからない時には直線状
を保ち、荷重がかかった時に撓むようにした構造を示し
ている。すなわち、上面に凹凸部１６を備えた部材１７
ａと、下面に凹凸部１６を備えた部材１７ｂとの間に光
ファイバー８を通し、生体荷重がかからない時には図３
（ａ）のように部材１７ｂを部材１７ａから浮かして置
き、生体荷重がかかった場合には図３（ｂ）のように部
材１７ｂが下降して光ファイバー８を撓ませるようにな
っている。ここで、光ファイバー８の屈曲部の数と曲率
は、光ファイバー８の長手方向に複数の凹凸部１６を設
けることと、凹凸部１６の間隔や高さによって設定する
ことができる。図中１８は光ファイバー８が屈曲点から
ずれないように凹凸部１６の凸部に設けた光ファイバー
８固定用の溝であり、光ファイバー８をこの溝１８には
め込むことで屈曲点からずれたり、充分な屈曲量が得ら
れなかったりするという事態が生じないようにしてい
る。該溝１８はすべての凸部に設けてもよいが、一部の
凸部にのみ設けてもよい。

【００１５】しかして、人、つまり生体１が椅子９のク
ッション１０に座ると、その荷重がクッション１０にか
かってクッション１０を支持している弾性を有する振動
伝達手段２である弾性体により支持される。この場合、
生体を弾性を有する振動伝達手段２で支持すると、弾性
を有する振動伝達手段２が撓んで、生体信号検出手段３
に荷重がかかり、確実に生体信号を検出することができ
るものである。この場合、生体１を支持する弾性を有す
る振動伝達手段２の生体１と反対側の面に生体信号検出
手段３を配置しているので、人が椅子９に座っても、生
体１を支持する弾性を有する振動伝達手段２の上に生体
信号検出手段３がある場合に比べて生体信号検出手段３
が邪魔にならず、違和感が少なくなるものである。

【００１６】図１、図５には生体信号検出手段３を生体
１を支持する弾性を有する振動伝達手段２の下面（生体
を支持する面と反対の面）側の中央に配置した例を示し
ているが、図６乃至図９には生体信号検出手段３を生体
１を支持する弾性を有する振動伝達手段２の下面側の端
部に配置した例を示している。この図６乃至図９に示す
ように生体信号検出手段３を生体１を支持する弾性を有
する振動伝達手段２の下面側の端部に配置すると、図
１、図５のように中央に配置した場合に比べ、椅子９に
座った時の弾性を有する振動伝達手段２の中央付近がよ
り撓み、座った時の違和感もより少なくなる。また、ク
ッション１０のどこに座っても弾性を有する振動伝達手
段２は撓んで生体信号検出手段３に荷重を与えるので、
生体信号検出手段３を弾性を有する振動伝達手段２の下
面側の端部に配置しても、生体信号を確実に検出するこ
とができるものである。

【００１７】ところで、生体信号検出手段３が光ファイ
バー８を図２、図３のように凹凸部１６を備えた２枚の
板状の部材１７ａ、１７ｂで挟んで構成されている場
合、より大きな信号を得るためには光ファイバー８が各
凹凸部１６で均等に撓むようにすることが望ましいが、
それには、硬い材質の板状の部材の端部よりも中央部に
荷重を与えることが必要になる、そこで、図５に示す実
施形態においては、生体１を支持するための部材である
弾性を有する振動伝達手段２を構成する弾性体がＳ字状
のばね材６により構成してあり、このＳ字状のばね材６
の直線部６ａが生体信号検出手段３のほぼ中央部に密接
するように配設し、人がクッション１０に座った時にＳ
字状のばね材６が撓み、Ｓ字状のばね材６の直線部６ａ
が生体信号検出手段３のほぼ中央部に荷重を与えて生体
信号を検出することができるようにしてある。このこと
により光ファイバー８が各凹凸部１６で均等に撓むこと
ができて、より大きな信号を得ることができるようにな
っている。

【００１８】また、図１０に示す実施形態のように、Ｓ
字状のばね材６と接触する生体信号検出手段３の中央部
を荷重点とし、部材１７ｂのＳ字状のばね材６と接触す
る面を略半球状にすると、Ｓ字状のばね材６が撓んで荷
重点以外でＳ字状のばね材６が部材１７ｂを押さえるこ
とがなく、荷重点のみに安定して荷重をかけることがで
きるものである。

【００１９】また、図１１に示す実施形態のように、Ｓ
字状のばね材６と接触する生体信号検出手段３の中央部
を荷重点とし、部材１７ｂのＳ字状のばね材６と接触す
る面に突起７を設け、該突起７をばね材６に密接される
構成とすると、部材１７ｂを略半球状にしなくても確実
に荷重点にのみ荷重をかけることができるものである。

【００２０】図１２には生体信号検出手段３で得られた
微小な生体信号を増幅、波形整形、弁別する信号検出回
路５を生体信号検出手段３の近傍に配置した例を示して
いる。すなわち、生体信号検出手段３で使用される光フ
ァイバー８は微小な衝撃を与えても透過光量が微小に変
動し、心拍による微小荷重変動による透過光量と同レベ
ルの大きさに達することがあり、これがノイズとなって
心拍信号の検出が困難になる可能性がある。しかして、
生体信号検出手段３と信号検出回路５を離し、その間を
光ファイバー８で連結すると、光ファイバー８を固定で
きず、自然な曲がりの状態になる。これが、生体１を支
持する弾性を有する振動伝達手段２に接触すれば、光フ
ァイバー８に衝撃を与えてノイズになり、また、例え接
触しなくても生体信号検出手段３の光ファイバー８の撓
みによって、生体信号検出手段３の光ファイバー８に衝
撃が加わりノイズになることがある。このため生体信号
検出手段３以外の光ファイバー８は極力短くする必要が
あり、図８、図９、図１２のように、信号検出回路５を
生体信号検出手段３のごく近傍に配置すれば、生体信号
検出手段３外部の光ファイバー８を短くできてノイズが
少なくなるものである。図中２５は信号検出回路５を内
装した固定ボックスで、上面部に生体信号検出手段３の
部材１７ａ側が装着してある。

【００２１】なお上記各実施形態においては椅子９に生
体信号検出手段３を装備した例を示したが、ベッド、マ
ッサージ機等に上記と同様の構成で生体信号検出手段３
を装備してもよいものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明にあっては、上述のように、生体
を支持するための弾性を有する振動伝達手段と、該振動
伝達手段の生体を支持する側と反対側に配置した生体の
微小な動きを検出するための生体信号検出手段と、生体
信号検出手段の振動伝達手段側と反対側に位置して生体
信号検出手段を支持する支持部とで構成されているの
で、弾性を有する振動伝達手段の生体を支持する側に生
体信号検出手段がある場合に比べて弾性を有する振動伝
達手段に生体を支持した際の違和感がなく、また、この
ように生体を支持した際に生体信号検出手段が違和感が
ないように生体を支持する部材の生体と反対側の面に生
体信号検出手段を配置したにもかかわらず、生体を支持
するための部材が弾性を有する振動伝達手段であるた
め、生体を支持した際に弾性を有する振動伝達手段が撓
んで生体信号検出手段に荷重がかかり、確実に生体信号
を検出することができるものである。しかも、生体を支
持した際に生体信号検出手段が違和感がないように生体
を支持する部材の生体と反対側の面に生体信号検出手段
を配置してあるので、生体信号検出手段の厚さ等の制約
がなくて、生体信号検出手段の厚みを薄くしすぎて生体
信号が正確に検出できないという事態が生じないように
できるものである。

【００２３】また、生体信号検出手段が生体を支持する
ための弾性を有する振動伝達手段の生体を支持する側と
反対側の端部に配設されてるものにおいては、よりいっ
そう生体信号検出手段が邪魔にならず、違和感がないも
のである。また、生体信号検出手段の振動伝達手段側の
面が略半球状をしいたり、生体信号検出手段の振動伝達
手段側の中央部に突起を設けたものにおいては、生体信
号検出手段の定められた荷重点にのみ安定して荷重をか
けることができて、安定して生体信号を検出することが
できるものである。

【００２４】また、弾性を有する振動伝達手段がＳ字状
をしたばね材により構成してあり、該Ｓ字状をしたばね
材の直線部が生体信号検出手段の中央に当たるように配
設したものにおいは、生体信号検出手段の略中央部に荷
重を与えて安定して生体信号を検出することができるも
のである。また、生体信号検出手段の近傍に信号検出回
路を配設してあることで、ノイズを少なくすることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の概略正面図である。

【図２】同上の生体信号検出手段の概略斜視図である。

【図３】（ａ）は同上の荷重がかかっていない状態の概
略正面図であり、（ｂ）は同上の荷重がかかって光ファ
イバーが変形した状態を示す概略正面図である。

【図４】同上のブロック回路図である。

【図５】同上のＳ字状のばね材の直線部を生体信号検出
手段の中央部に配置した例を示す平面図である。

【図６】本発明の他の実施形態を示し、弾性を有する振
動伝達手段の生体を支持する側と反対側の端部に生体信
号検出手段を配置した例を示す概略正面図である。

【図７】同上の平面図である。

【図８】同上の正面断面図である。

【図９】同上の側面断面図である。

【図１０】本発明の更に他の実施形態を示す概略説明図
である。

【図１１】本発明の更に他の実施形態を示す概略説明図
である。

【図１２】本発明の更に他の実施形態を示す概略説明図
である。

【図１３】従来例を示し、（ａ）は正面図であり、
（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１生体２振動伝達手段３生体信号検出手段４支持部５信号検出回路６ばね材６ａ直線部７突起８光ファイバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体を支持するための弾性を有する振動
伝達手段と、該振動伝達手段の生体を支持する側と反対
側に配置した生体の微小な動きを検出するための生体信
号検出手段と、生体信号検出手段の振動伝達手段側と反
対側に位置して生体信号検出手段を支持する支持部とで
構成されて成ることを特徴とする生体信号検出装置。
【請求項２】生体信号検出手段が生体を支持するため
の弾性を有する振動伝達手段の生体を支持する側と反対
側の端部に配設されて成ることを特徴とする請求項１記
載の生体信号検出装置。
【請求項３】生体信号検出手段の振動伝達手段側の面
が略半球状をしていることを特徴とする請求項１記載の
生体信号検出装置。
【請求項４】生体信号検出手段の振動伝達手段側の中
央部に突起を設けて成ることを特徴とする請求項１記載
の生体信号検出装置。
【請求項５】弾性を有する振動伝達手段がＳ字状をし
たばね材により構成してあることを特徴とする請求項１
記載の生体信号検出装置。
【請求項６】Ｓ字状をしたばね材の直線部が生体信号
検出手段の中央に当たるように配設して成ることを特徴
とする請求項５記載の生体信号検出装置。
【請求項７】生体信号検出手段が光ファイバーで構成
してあることを特徴とする請求項１記載の生体信号検出
装置。
【請求項８】生体信号検出手段の近傍に信号検出回路
を配設して成ることを特徴とする請求項１記載の生体信
号検出装置。