JPWO2006095687A1 - 呼吸センサ、呼吸センサの使用方法、及び呼吸状態監視装置 - Google Patents

呼吸センサ、呼吸センサの使用方法、及び呼吸状態監視装置 Download PDF

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    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816Measuring devices for examining respiratory frequency

Abstract

誤差が少なく、装置を小型化でき、口や鼻から息、更にはいびきを確実に検知できる呼
吸センサ、呼吸センサの使用方法、及び呼吸状態監視装置を提供すること。呼吸センサ(1)のセンサ本体(3)は、中央部(センサ本体(3)の左右対称の線対称の対称軸)にて山形に折り曲げられた薄肉のフィルム状の部材であり、口及び鼻からの息を検出するための呼吸検出部(11)と、呼吸検出部(11)の後端側の左右の両端から突出する一対の脚部(13)、(15)とから構成されている。センサ本体(3)は、略T字状のフィルム状の基体(17)と、山形の一方の斜面の内側に貼り付けられた長方形の圧電素子(19)とから構成されている。呼吸検出部(11)は、上方が凸の山形となるように折り曲げられた長方形であり、口からの息のかかる方向(矢印A方向)に対向するとともに、鼻からの息が流れる方向(矢印B方向)と並行となるように配置されている。

Description

本発明は、圧電フィルム等を用いて、例えば睡眠時などの呼吸の正常・異常やいびきなどの呼吸状態を調べることができる呼吸センサ、呼吸センサの使用方法、及び呼吸状態監視装置に関する。
従来より、人の呼吸の状態を調べる技術として、口元にサーミスタを貼り付ける技術が知られている(特許文献1参照)
また、体の動きを圧電素子で検出し、その検出結果から呼吸の状態を調べる技術も知られている(特許文献2参照)。
更に、赤外線を用いた画像処理により呼吸を検出する技術も知られている(特許文献3参照)。
その上、近年では、口にPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムを貼り付け、その検出信号から呼吸を検出する技術も開示されている(特許文献4参照)。
特許第2794196号公報 (第2頁 第2図) 特許第2803374号公報 (第1頁 図2) 特許第3390802号公報 (第1頁 図1) 米国特許第5311875号明細書 (第1頁 第1図)
しかし、引用文献1の技術では、サーミスタの位置による誤差が大きいという問題があった。
また、引用文献2、3の技術では、装置が大型化するという問題があった。
更に、引用文献4の技術では、平板状のフィルムを直接に口の上に貼り付けるので、測定精度が高くないという問題があった。
また、いびきについても同様に、簡易な方法で安定していびきの検出ができないという問題があった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、誤差が少なく、装置を小型化でき、口や息の呼吸を容易に検知でき、しかも、いびきの状態も検出できる呼吸センサ、呼吸センサの使用方法、及び呼吸状態監視装置を提供すること目的とする。
(1)請求項1の発明は、生体の表面に取り付けて、生体の呼吸状態を検出する呼吸センサであって、生体の呼吸及びいびきのうち少なくとも一方の呼吸状態に対応した信号を出力する検出素子と、検出素子を生体の表面から離れた所定の検出位置に保持する基体と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、基体によって、検出素子を生体の表面から離れた所定の検出位置(即ち、呼吸やいびきによる息がかかり、それによって呼吸状態を検出できる位置)に配置しているので、検出素子を直接に口に貼り付ける場合に比べて、口や鼻からの息(少なくともどちらか一方の息)の状態を検出することが容易であり、よって、精度良く呼吸やいびきを検出することができる。
なお、検出素子及び基体としては、異なる材質の部材を採用できるが、同じ材質の部材を用いても良い。つまり、基体が検出素子と同じ材質からなるもの(例えば同じ圧電体であるもの)も、本発明の範囲である(以下同様)。
(2)請求項2の発明は、検出素子が、圧電素子又は温度感知素子であることを特徴とする。
本発明は、検出素子を例示したものである。
尚、圧電素子としては、呼吸やいびきによってその形状がひずんで測定可能な信号が検出できれば良く、板状の圧電体の両側に電極を備えたもの、特にフィルム状の圧電体の両側にそれぞれ薄膜の電極を配置したものが挙げられる。この圧電体としては、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等の有機高分子材料を用いた圧電体を採用できる。また、温度感知素子としては、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体等を用いることができる。
(3)請求項3の発明は、検出素子を、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿うように配置したことを特徴とする。
本発明では、生体の表面から離れた位置にて、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿うように、例えば息が流れると振動する又は熱を検知するフィルム状等の検出素子(例えば圧電素子)を配置している。従って、この呼吸センサでは、呼吸やいびき以外の(例えば口等の動きなどの)影響を受け難く、従来と比べて呼吸やいびきを精度良く検出することができる。
ここで、「口からの息の方向に対向する」とは、検出素子に対して口からの息が所定以上の例えば深い角度で当たる状態(例えば口からの息が当たってその流れが遮られるように配置された状態)をいい、例えば口からの息の方向と検出素子が広がる方向との角度としては、90°±30°の範囲が挙げられる。また、「鼻からの息の方向に沿う」とは、鼻からの息が流れる方向と同様な方向を意味し、例えば鼻からの息の方向と検出素子が広がる方向との角度としては、180°±30°の範囲が挙げられる。
(4)請求項4の発明は、検出素子を、口及び鼻の少なくとも一方からの息が所定以上の角度で当たるように配置したことを特徴とする。
本発明では、口や鼻からの息の少なくとも一方が、検出素子に対して所定以上の角度(0°を上回る角度:例えば10°以上)で当たるので、呼吸状態を検出し易いという利点がある。
(5)請求項5の発明は、基体の形状を、口及び鼻の少なくとも一方からの息を検出素子側に導くようにしたことを特徴とする。
本発明では、基体の形状を、鼻や口からの息を検出素子側に導くように形成したので、精度良く呼吸やいびきを検出することができる。
(6)請求項6の発明は、基体の生体側となる内側を、凹状にしたことを特徴とする。
本発明では、基体の形状を、内側を凹状に形成したので、鼻や口からの息を検出素子側に効率良く導くことができ、よって、精度良く呼吸やいびきを検出することができる。
(7)請求項7の発明は、検出素子を、基体の凹状の溝の底部表面に配置したことを特徴とする。
本発明では、例えば基体の短冊状の中央部の内側に検出素子を配置しているので、鼻や口からの息が効率良く検出素子側に導かれる。よって、測定精度が高いという利点がある。
(8)請求項8の発明は、凹状の溝において、鼻からの息の流路に対して垂直の断面を、台形状としたことを特徴とする。
本発明では、凹状の溝に沿った流路(鼻からの息の流路)の断面は、台形であるので(即ち口側の方が開口部分が広いので)、口からの息を凹状の溝の底部側に効率良く導くことができる。よって、測定精度が向上する。
(9)請求項9の発明は、凹状の溝において、鼻からの息の流路に対して垂直の断面積を、鼻側から遠ざかるほど小さく設定したことを特徴とする。
本発明では、凹状の溝に沿った流路(鼻からの息の流路)の断面の面積は、鼻側よりも先端側の方が小さくなっているので、鼻からの息は、先端側に効率よく集められる。従って、この先端側に検出素子を配置することにより、測定精度を高めることができる。
(10)請求項10の発明は、基体の鼻側を、凹状の溝における鼻からの息の流路に沿って、基体の生体への取り付け位置よりも鼻側に突出させたことを特徴とする。
これによって、呼吸センサを口と鼻との間に取り付けた場合には、基体が隙間無く鼻孔の周辺を覆うことができるので、鼻からの息を効率良く集めることができる。それによって、測定精度が向上する。
(11)請求項11の発明は、基体が、板状(例えばフィルム状)の部材であることを特徴とする。
本発明は、基体の構成を例示したものである。
(12)請求項12の発明は、検出素子は板状であり、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿って広がる表面を有することを特徴とする。
本発明は、例えばフィルム等からなる平板状や湾曲状の圧電素子の表面形状を例示したものである。
尚、基体としては、フィルム状の部材やメッシュ状の部材やワイヤを組み合わせた部材等、各種の形状のものを採用できる。
(13)請求項13の発明は、基体は板状であり、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿って広がる表面を有することを特徴とする。
本発明は、例えばフィルム等からなる平板状や湾曲状の基体の表面形状を例示したものである。
(14)請求項14の発明は、基体の表面に検出素子を配置したことを特徴とする。
本発明では、検出素子の配置を例示したものである。これにより、基体の所望の位置に容易に検出素子を配置することができる。
(15)請求項15の発明は、基体の生体側に検出素子を配置したことを特徴とする。
本発明では、検出素子は基体の生体側(内側)に配置されているので、息が直接に検出素子に当たり易く、よって、測定精度が高いという利点がある。
(16)請求項16の発明は、検出素子が圧電素子である場合には、基体に圧電素子の配置位置に対応して換気孔を設けたことを特徴とする。
圧電素子は、温度差が小さくなると、その出力変化が少なくなる傾向がある。それに対して、本発明では、圧電素子の近傍に換気孔を設けているので、一旦圧電素子に到った息は、速やかに外部に排出される。これによって、圧電素子の温度上昇を抑制できるので、測定精度が向上するという効果がある。
(17)請求項17の発明は、換気孔を、検出素子(ここでは圧電素子)の基体への投影領域に設けたことを特徴とする。
本発明では、換気孔を圧電素子の外側(即ち生体と反対側)の基体の部分(即ち投影領域)に設けている。従って、一旦圧電素子に到った息は、速やかに外部に排出される。これによって、圧電素子の温度上昇を抑制できるので、測定精度が向上するという効果がある。
尚、投影領域とは、圧電素子を基体の表面に対して(垂直に)投影した領域である。
(18)請求項18の発明は、換気孔を、検出素子(ここでは圧電素子)の側方に設けたことを特徴とする。
これによって、圧電素子の温度上昇を抑制できるので、測定精度が向上するという効果がある。
(19)請求項19の発明は、検出素子が圧電素子である場合には、圧電素子の外側には基体を設けずに、圧電素子を外部に露出させたことを特徴とする。
従って、一旦圧電素子に到った息は、速やかに外部に排出される。これによって、圧電素子の温度上昇を抑制できるので、測定精度が向上するという効果がある。また、圧電素子は撓み易くなるので、センサ出力が大きくなるという利点もある。
(20)請求項20の発明は、第1部分と第2部分とを有する板状の圧電体を備え、検出素子は、圧電体の第1部分と第1部分の厚み方向両側に設けられた電極とからなり、基体は、圧電体の第2部分からなることを特徴とする。
本発明の呼吸センサは、板状(フィルム状を含む)の圧電体を用いたものであり、これにより、呼吸センサを一層薄くすることができる。
(21)請求項21の発明は、基体における口の息の方向と対向する面に、基体を貫通する開口部を備えたことを特徴とする。
本発明では、基体に開口部を備えているので、口の息が検出素子近傍に流れ易く、よって測定精度が向上するという利点がある。
(22)請求項22の発明は、基体の検出素子が配置された箇所にて、鼻からの息の吐出方向の先端側に、先端から吐出方向に沿って切れ込みを入れたことを特徴とする。
本発明では、検出素子が配置された箇所(例えば呼吸検出部)に切り込みを入れてあるので、タブの様な状態となる。そのため、口からの息等によって検出素子が振動し易く、測定精度が向上するという利点がある。
(23)請求項23の発明は、基体を折り曲げて又は湾曲させて、生体と検出素子との距離を保つ構成としたことを特徴とする。
例えば線対称の形状の基体を、その対称軸にて折り曲げて山形(一方の側に凸)とすることにより、検出素子を生体から離れた検出位置に配置することができる。これにより、容易に上述した検出素子の配置構成とすることができる。
また、例えば線対称の形状の基体を湾曲させて山形とすることにより、検出素子を生体から離れた検出位置に配置することができる。これにより、容易に上述した検出素子の配置構成とすることができる。
(24)請求項24の発明は、基体は、検出素子を生体の表面から離す脚部を備えたことを特徴とする。
例えば基体の中央部に検出素子を配置し、その左右に伸びる脚部を設け、この脚部を生体に当接することにより、検出素子を生体の表面から離して配置することができる。
(25)請求項25の発明は、脚部の生体側の先端側に、呼吸センサを生体に接着する接着部を備えたことを特徴とする。
本発明では、脚部の先端の(接着テープ等の)接着部にて生体に接着することにより、呼吸センサを容易に生体に固定することができる。
(26)請求項26の発明は、脚部を左右一対備えるともに、両脚部を繋ぐ連結部を備え、更に、連結部の生体側に、呼吸センサを生体に接着する接着部を備えたことを特徴とする。
本発明では、左右一対の脚部を繋ぐ連結部に接着部を備えているので、呼吸センサを確実に固定できるという利点がある。また、脚部を連結部で繋ぐ構成によって、検出素子を配置する位置を常に一定に保つことができるという利点がある。
(27)請求項27の発明は、検出素子として、呼吸を検出するための圧電素子と、いびきを検出するための圧電素子とを配置したことを特徴とする。
本発明では、呼吸を検出するための圧電素子と、いびきを検出するための圧電素子とを備えているので、各圧電素子からの信号に基づいて、呼吸の有無やいびきを検出することができる。
尚、同一の圧電素子からの信号を用いた場合でも、呼吸やいびきの信号の特性の違いから呼吸やいびきを検出できるが、別体の圧電素子を用いた方が、その測定精度が高いという利点がある。
(28)請求項28の発明は、呼吸を検出するための圧電素子の厚みと、いびきを検出するための圧電素子の厚みとを違えたことを特徴とする。
例えば、いびきを検出するための圧電素子の厚みを呼吸を検出するための圧電素子の厚みをより薄くする。つまり、圧電素子の厚みを違えた場合には、薄い方が振動し易いので、呼吸といびきとを確実に区別して容易に検出することができる。
(29)請求項29の発明は、検出素子が圧電素子の場合には、その圧電素子の表面を覆うように、導電性を有するシールド層を配置したことを特徴とする。
本発明では、センサ本体の表面、例えば生体側の面や生体側と反対の面に導電性を有するシールド層を配置している。従って、このシールド層をアースと接続することにより、電磁波をシールドすることができるので、圧電素子に対する電気的ノイズを低減できる。また、センサーの帯電を防止できる。その結果、測定精度が向上する。
尚、シールド層は、呼吸センサの出力信号の妨害とならないように、生体や圧電素子と接触しないように配置したり、或いは、一方の電極と接するように配置してもよい。
ここで、シールド層としては、アルミ等の金属箔や導電塗料など各種の材料を使用できる。
(30)請求項30の発明は、検出素子が圧電素子である場合に、圧電素子の先端側(鼻と反対側)を生体側に曲げ、又は圧電素子を基体に対して角度を付けて取り付けたことを特徴とする。
本発明では、圧電素子の先端側を折り曲げて又は湾曲させて、或いは圧電素子を基体に対して角度(0°を上回る角度:例えば10°以上)を付けて取り付けることにより、生体側に立ち上げている。これにより、鼻からの息が圧電素子に当たり易くなるので、測定精度が向上する。
(31)請求項31の発明は、呼吸センサは、折り曲げ及び展開が可能であることを特徴とする。
本発明の呼吸センサは、例えばセンサ本体にて折り曲げたり広げたりすることができる。よって、搬送時や包装時には、呼吸センサを折り曲げることにより、コンパクトにすることができ、その扱いが容易である。
(32)請求項32の発明は、検出素子を保持する基体と、基体の外側にて検出素子を覆う外カバーと、を備えたことを特徴とする。
本発明では、検出素子を備えた基体の外側を外カバーで覆う構造であるので、指等が不用意に検出素子に接触することを防止できる。また、検出素子から伸びる配線を、基体と外カバーとの間に配置できるので、配線が邪魔になりにくいという利点がある。
(33)請求項33の発明は、外カバーに、換気孔を設けたことを特徴とする。
検出素子が圧電素子である場合、圧電素子は、温度差が小さくなると、その出力変化が少なくなる傾向がある。それに対して、本発明では、外カバーに換気孔を設けているので、一旦圧電素子に到った息は、速やかに外部に排出される。これによって、圧電素子の温度上昇を抑制できるので、測定精度が向上するという効果がある。
(34)請求項34の発明は、請求項31に記載の呼吸センサの使用方法であって、
輸送時又は包装時には、呼吸センサを折りたたむことを特徴とする。
本発明で用いる呼吸センサは、折り曲げたり広げたりすることができる。よって、搬送時や包装時には、呼吸センサを折り曲げることにより、コンパクトにすることができ、その扱いが容易である。
(35)請求項35の発明は、請求項1〜33のいずれかに記載の呼吸センサの使用方法であって、呼吸センサの使用時には、呼吸センサを口と鼻との間に貼り付けることを特徴とする。
本発明では、呼吸センサを口と鼻との間に貼り付けることにより、容易に口や鼻からの呼吸を検出したりいびきを検出することができる。
(36)請求項36の発明は、請求項1〜33のいずれかに記載の呼吸センサの信号を用いて生体の呼吸状態を監視する呼吸状態監視装置であって、呼吸センサの信号を増幅するアンプ部と、信号を記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする。
従って、呼吸センサと呼吸状態監視装置とを接続することにより、呼吸状態を容易に検出することができる。
(37)請求項37の発明は、呼吸センサの信号を周波数帯により識別し、呼吸を表す呼吸信号といびきを表すいびき信号とを検出することを特徴とする。
呼吸によって圧電素子から得られる呼吸信号と、いびきによって圧電素子から得られるいびき信号とは、その周波数が異なる。従って、信号の周波数から、呼吸かいびきかを識別することができる。
(38)請求項38の発明は、携帯可能な記憶装置を着脱可能としたことを特徴とする。
これにより、データの取り扱いが容易になる。尚、携帯可能な記憶装置としては、メモリカード(フラッシュカード、SDカード等)やCD等の各種のものを採用できる。
(39)請求項39の発明は、データを外部に通信する通信機能を備えたことを特徴とする。
これにより、データの取り扱いが容易になる。尚、通信機能としては、有線や無線(電波や赤外線等)を採用できる。
実施例1の呼吸センサを示す斜視図である。 (a)は実施例1の呼吸センサのセンサ本体を展開して示した、その表側の説明図、(b)は裏側の説明図、(c)は(a)のA−A断面を模式的に示す説明図である。 (a)、(b)は実施例1の呼吸センサの使用方法を示す説明図である。 実施例1で用いる呼吸状態監視装置を示す説明図である。 実施例2の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例3の呼吸センサのセンサ本体を展開して示す説明図である。 実施例4の呼吸センサの折りたたんだ状態を示す斜視図である。 (a)は実施例5の呼吸センサのセンサ本体を展開して示した、その表側の説明図、(b)は裏側の説明図、(c)は(a)のA−A断面を模式的に示す説明図である。 (a)は実施例6の呼吸センサを示した、その斜視図、(b)は使用方法を示す説明図である。 実施例7の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例8の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例8の呼吸センサのシールド層を示す斜視図である。 実施例8で用いる呼吸状態監視装置を示す説明図である。 実施例9の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例10の呼吸センサを示す斜視図である。 (a)、(b)は実施例10の呼吸センサの使用方法を示す説明図である。 実施例11の呼吸センサの断面を模式的に示す説明図である。 実施例12の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例12の呼吸センサを示す平面図である。 (a)は実施例12の呼吸センサの基体の展開図、(b)は呼吸センサの側面図である。 実施例12の呼吸センサの装着状態を示す説明図である。 実施例13の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例14の呼吸センサを示す斜視図である。 実施例15の呼吸センサを示す斜視図である。 (a)は実施例15の呼吸センサの基体の展開図、(b)は呼吸センサの側面図である。 実施例15の呼吸センサの装着状態を示す説明図である。 (a)は実施例16の呼吸センサの斜視図、(b)は(a)のD−D断面図、(c)はその他の例を示す説明図である。 (a)は実施例17の呼吸センサの平面図、(b)は側面図、(c)は底面図である。
符号の説明
1、61、81、101、111、121、161、171、201、221、241、251、261、291・・・呼吸センサ
3、63、71、83、91、103、113、123、163、173、219・・・センサ本体
9、87、131、215・・・連結部
13、15、127、129、179、171、207、209、225、227・・・脚部(側部)
17、191、203、223、243、253、263、281、295・・・基体(カバー)
11、67、75、85、93、115、125、165、175・・・呼吸検出部
19、69、79、97、98、117、137、139、167、169、200、217、235、247、255、279、283、293・・・圧電素子
25・・・圧電体(PVDFフィルム)
27、29・・・電極
68、77、78、95、96、133、135・・・斜面
65、14・・・シールド層
次に、本発明を実施するための最良の形態の例(実施例)について説明する。
本実施例の呼吸センサは、患者等の呼吸を検出するものである。
a)まず、本実施例の呼吸センサの構成を図1及び図2(a)、(b)、(c)を用いて説明する。
図1に示す様に、本実施例の呼吸センサ1は、主として、略T字形状のセンサ本体3と、センサ本体3の左端から(重ね合わされて1本となって)伸びる一対のリード線5、6と、センサ本体3の右端から伸びるダミー線7と、センサ本体3の左右の下端を連結する連結部9とから構成されている。
前記センサ本体3は、中央部(センサ本体3の線対称の対称軸:山の稜線部分)にて山形に折り曲げられた薄肉のフィルム状の部材であり、口及び鼻からの息を検出するための呼吸検出部11と、呼吸検出部11の後端側(同図左下方)の左右の両端から突出する一対の脚部13、15とから構成されている。このセンサ本体3は、略T字状の例えばポリエステルからなるフィルム状の基体(カバー)17と、前記山形の一方の斜面の内側(同図下方:生体側)に貼り付けられた長方形の圧電素子19とからなる。
このうち、呼吸検出部11は、上方が凸の山形となるように約90°〜120°の角度で前記対称軸に沿って折り曲げられた長方形であり、口からの息が当たってその流れが遮られるように口からの息のかかる方向(矢印A方向)に対向するとともに、鼻からの息が流れる方向(矢印B方向)と並行となるように配置されている。また、一対の脚部13、15は長方形であり、その先端はカシメ金具21、23により連結部9の両端に固定されている。
図2(a)、(b)、(c)にセンサ本体3を展開して示す様に、前記圧電素子19は、圧電体である長方形のPVDFフィルム25の上下両面に、電極27、29を備えたものである。この電極27、29は、Ag、Pt、Au、Ni等の金属の層を、蒸着、厚膜印刷、箔を貼り付けなどにより形成したものである。尚、電極27、29の外側は、前記防湿フィルム31により覆われている。
また、一対のリード線5、6は、それぞれカシメ端子33、35により、電極27、29の一方に接続されている。つまり、一方のリード線5は、カシメ端子33により、図2(c)の上側の電極27に接続されており、他方のリード線6は、カシメ端子35により、図2(c)の下側の電極29に接続されている。尚、両電極27、29は、接触しないように配置されている。
更に、前記連結部9は、図1に示す様に、短冊状の部材であり、弾性を有する例えばポリウレタンからなる長尺の支持板37と、その裏側には貼り付けられた両面テープ(接着部)39とから構成されている。
b)次に、呼吸センサ1の使用方法を図3(a)、(b)及び図4を用いて説明する。
図3(a)、(b)に示す様に、呼吸センサ1は、口と鼻との間に貼り付けて用いる。つまり、略T字状の呼吸センサ1のうち、(T字の横線部分に該当する)連結部9の両面テープ39を口と鼻との間に貼り付けて、(T字の縦線部分に該当する)呼吸検出部11が口の上になるように配置する。
これにより、呼吸検出部11の圧電素子19が口から離れて配置され、しかも、呼吸検出部11に対しては、口からの息が直角に近い角度(対称軸では直角)で当たるようになるとともに、鼻からの息が並行に流れるようになる。
そして、呼吸の検出を行う場合には、呼吸センサ1のリード線5、6を、図4に示す呼吸状態監視装置41に接続する。
この呼吸状態監視装置41は、周知のアンプ43、A/D変換器45、CPU47、記憶装置(バックアップRAM等)49、電源51等を備えている。また、呼吸状態監視装置41には、メモリカード等を着脱可能である。更に、呼吸状態監視装置41からは、有線(又は無線)により、測定データ等を外部に送信可能である。
c)次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例では、口からの息が呼吸検出部11に垂直に近い角度で当たると、圧電素子19がたわむ(ひずむ)ので、そのひずみによって発生した電圧を、呼吸状態監視装置41によって検出でき、よって、口での呼吸を検出することができる。
また、圧電素子19のPVDFは、焦電効果も示すので、温度変化にも反応する。従って、呼吸に伴う温度変化も検出できるので、呼吸を検出する際の精度が向上する。つまり、鼻からの息は、圧電素子19と並行に流れるが、この圧電素子19の焦電効果により、鼻からの息も検出することができる。
更に、本実施例では、圧電素子19は、生体から離れて配置されているので、生体からの(呼吸以外の)影響を受け難く、よって、測定精度が向上するという利点もある。
尚、本実施例の呼吸センサ1を、後述する実施例8の呼吸状態監視装置に接続することにより、呼吸だけでなく、いびきも検出することができる。
次に、実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図5に示す様に、本実施例の呼吸センサ61では、センサ本体63の表面に、アースされた導電性のシールド層65を備えている。
つまり、本実施例では、山形となった呼吸検出部67の一方の斜面68の内側に圧電素子69が配置され、その斜面68の外側の面(上面)に、圧電素子69の全面を覆う様に、長方形のシールド層65が配置されている。
従って、本実施例では、シールド層65を備えていることにより、呼吸センサ61の帯電を防止できるとともに、電磁波シールドを行うことができるので、ノイズによる測定精度の低下を防止できる。
次に、実施例3について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図6に(センサ本体を展開して)示す様に、本実施例の呼吸センサでは、センサ本体71の斜面に、開口部73が設けられている。
つまり、山形となる呼吸検出部75の一方の斜面77には長方形の圧電素子79が配置され、他方の斜面78には同様な長方形の開口部73が設けられている。
これによって、口からの息が開口部73を介して流出し易くなり、よって、口からの息が圧電素子79に対して垂直に当たり易くなるので、測定精度が向上するという利点がある。
次に、実施例4について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図7に示す様に、本実施例の呼吸センサ81は中央部にて折り曲げ可能である。
つまり、センサ本体83の呼吸検出部85や連結部87の中央部(呼吸センサ81の左右対称の対称軸)には、呼吸センサ81を内側に折り曲げ可能な溝等が形成してある。尚、連結部87は内側に凸となるように折り曲げる。
これによって、搬送時や包装時などには、呼吸センサ81を折り曲げてコンパクトにできるので、搬送や包装に便利であるという利点がある。
次に、実施例5について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図8(a)、(b)、(c)に(センサ本体を展開して)示す様に、本実施例の呼吸センサでは、センサ本体91の山形となる呼吸検出部93の左右の斜面95、96に、それぞれ圧電素子97、98が配置されている。
これによって、呼吸を検出する能力が向上し、測定精度が高まるという利点がある。
次に、実施例6について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図9(a)に示す様に、本実施例の呼吸センサ101は、センサ本体103の中央部に切り込み105が設けられて、2つのタブ107、109が形成されている。
つまり、センサ本体103の先端側(同図左下側)に伸びる2つのタブ107、109には、それぞれ圧電素子(図示せず)が配置されており、各タブ107、109は上下方向に容易にたわむことができる。
これによって、本実施例では、図9(b)に示す様に、タブ107、109を口の上に配置した場合には、口からの息に応じて大きくたわむことができるので、測定精度が向上するという利点がある。
次に、実施例7について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図10に示す様に、本実施例の呼吸センサ111は、センサ本体113がR形状に曲げられ、その呼吸検出部115の中央部に同様にR形状に湾曲した圧電素子117が配置されている。
本実施例でも、前記実施例1と同様な効果を奏するとともに、呼吸検出部115はR形状であるので、たわみ易く、よって、測定精度が向上するという利点がある。
次に、実施例8について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例は、通常の呼吸を検出できるだけでなく、いびきの検出も行うことができる呼吸センサである。
図11に示す様に、本実施例の呼吸センサ121は、山形に曲げられたセンサ本体123と、センサ本体123の呼吸検出部125から伸びる脚部127、129同士をつなぐ連結部131とを備えている。
前記呼吸検出部125の一方の斜面133の内側には、呼吸検出用の第1圧電素子137が配置されるとともに、他方の斜面135の内側には、いびき検出用の第2圧電素子139が配置されている。
また、図12に示す様に、呼吸検出部125の外側には、両圧電素子137、139を覆う様に、導電性のシールド層(例えばアルミ箔)141が形成されている。尚、シールド層141は、リード線143によりアースされている。
そして、上述した呼吸センサ121は、図13に示す様に、呼吸状態監視装置145に接続される。
この呼吸状態監視装置145は、プリアンプ147からA/D変換器149の間に、ローパスフィルタ151及びメインアンプ153を備えるとともに、ハイパスフィルタ155及びメインアンプ157を備えている。また、CPU159、記憶装置161、電源163等を備えている。更に、呼吸状態監視装置145には、メモリカード等を着脱可能である。尚、呼吸状態監視装置145からは、有線(又は無線)により、測定データ等を外部に送信可能である。
このうち、ローパスフィルタ151やハイパスフィルタ155は、いびきを検出するためのものである。
つまり、通常の呼吸動作(いびき無しの場合)では、呼吸センサ121の出力信号の周波数は低く、逆に、いびきの場合には、呼吸センサ121の出力信号の周波数は高くなる。よって、ローパスフィルタ151やハイパスフィルタ155を用いて、呼吸センサ121の出力信号の周波数の大きさを識別することにより、いびきを検出することが可能となる。
従って、本実施例では、前記実施例1と同様な効果を奏するとともに、通常の呼吸を検出できるだけでなく、いびきの検出も行うことができるという顕著な効果を奏する。
また、アースされたシールド層141を備えているので、呼吸センサ121の帯電を防止でき、シールド層141により電磁波シールドを行うので、ノイズによる測定精度の低下を防止できる。
次に、実施例9について説明するが、前記実施例8と同様な内容の説明は省略する。
本実施例は、通常の呼吸を検出できるだけでなく、いびきの検出も行うことができる呼吸センサである。
図14に示す様に、本実施例の呼吸センサ161は、山形に曲げられたセンサ本体163の呼吸検出部165に、山形の峰である対称軸に沿って、その先端側(同図右上側)から順に、呼吸検出用の第1圧電素子167が配置されるとともに、いびき検出用の第2圧電素子169が配置されている。尚、両圧電素子167、169は山形に折り曲げられている。
従って、本実施例では、前記実施例8と同様な効果を奏する。
次に、実施例10について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例の呼吸センサは、連結部を有しない簡易な構成である。
図15に示す様に、本実施例の呼吸センサ171は、センサ本体173が山形に折り曲げられたものであり、呼吸検出部175には、ほぼ全面にわたって(山形に折り曲げられた)1個の圧電素子177が配置され、呼吸検出部175からは左右に脚部179、181が伸びている。
この脚部179、181の先端は、外側に僅かに折り曲げられており、その内側面には両面テープ183、185が貼り付けられている。
本実施例では、図16(a)、(b)に示す様に、脚部179、181の先端を口と鼻との間に押しつけて、両面テープ183、185で接着する。また、同図に示す様に、脚部179、181の外側から接着テープ187、189で貼り付けて、呼吸センサ171を固定してもよい。その場合には、両面テープ183、185を省略することができる。
本実施例では、連結部が無いので、構成を簡易化できコストを低減することができる。また、連結部が無いので、呼吸センサを貼り付ける際にヒゲの邪魔にならず、よって、ヒゲのある人に好適である。
次に、実施例11について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例の呼吸センサでは、実施例1の様にフィルム状の基体の表面に圧電素子を貼り付けるのではなく、図17に展開してその断面を示す様に、(絶縁体である)PVDFフィルム(圧電体)を用い、その両面に実施例1の電極と同様な形状の電極193、195を形成して、防湿フィルム197、199で覆ったものである。
この場合は、前記圧電体のうち、電極193、195を形成した部分(第1部分)が圧電素子200として機能し、それ以外の部分(第2部分)は、圧電素子200を所定の検出位置に保持する基体191として機能する。
次に、実施例12について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図18及び図19に示す様に、本実施例の呼吸センサ201は、フィルム状のカバーである基体203を、1軸(鼻からの息が流れる方向に沿った1軸:C軸)に沿って、その中央部分にて外側に凸となるように折り曲げたものである。
具体的には、基体203は、中央のC軸に沿って伸びる短冊状の中央部205と、中央部205の左右にて内側(生体側)に折り曲げられ先端側の幅が狭い略三角形の側部(脚部)207、209と、各側部207、209の左右の後端側(鼻側)にて外側に折り曲げられた足部211、213とから構成されている(図20(a)の展開図参照)。
この折り曲げられた基体203の内部の凹状部分は、前記C軸に対する垂直断面が台形であり、後端側よりも先端側の断面積が小さくなるように形成されている。つまり、基体203の内側の凹状の溝は、鼻からの息の流路が先端側に向かって収束されるとともに、口からの息が中央部205側に向かって集まるように構成されている(図20(b)の側面図参照)。
また、中央部205の先端側の内側には、フィルム状の圧電素子217が貼り付けされている。ここで、圧電素子217と基体203とによりセンサ本体219が構成されている。
尚、左右の足部211、213を連結するように連結部215が設けられ、この連結部215の底面側が口と鼻との間に貼り付けられる。
本実施例では、生体側が凹状になるように折り曲げられたフィルム状のカバーである基体203を用いるので、図21に示す様に、呼吸センサ201を鼻と口との間に貼り付けた場合には、鼻からの息と口からの息とを効率よく圧電素子217側に導くことができる。
特に、基体203の内側の溝は、その断面が台形で、断面積は先端側にゆくほど小さく設定されているので、この点からも、鼻からの息と口からの息とを効率よく圧電素子217側に導くことができる。
よって、測定精度が非常に高いという顕著な利点がある。
次に、実施例13について説明するが、前記実施例12と同様な内容の説明は省略する。
図22に示す様に、本実施例の呼吸センサ221のカバーである基体223の形状は、基本的には前記実施例12と同様である。
本実施例では、側部225、227の先端側の中央部229側、即ち中央部229と側部225、227との折れ曲がり部分に沿って、スリット状の換気孔231、233が設けられている。詳しくは、圧電素子235の左右方向に、左右一対の換気孔231、233が設けられている。
これによって、鼻や口からの息が圧電素子235側に導かれた後は、この換気孔231、233を介して速やかに外部に排出されるので、圧電素子235付近に過度に息が滞留することない。このため、息によって圧電素子235の温度が過度に上昇することがなく、呼吸の有無やいびきを正確に検出することができる。
次に、実施例14について説明するが、前記実施例12と同様な内容の説明は省略する。
図23に示す様に、本実施例の呼吸センサ241のカバーである基体243の形状は、基本的には前記実施例12と同様である。
本実施例では、中央部245の先端側がカットされており、これによって、圧電素子247が外部に露出している。
そのため、鼻や口からの息が圧電素子247側に導かれた後は、このカット部分249を介して速やかに外部に排出されるので、圧電素子247付近に過度に息が滞留することない。このため、息によって圧電素子247の温度が過度に上昇することがなく、常に呼吸の有無やいびきを正確に検出することができる。
また、圧電素子247は、片持ち形状であるので、息がかかった場合には撓み易く、大きなセンサ出力が得られるという利点がある。
次に、実施例15について説明するが、前記実施例12と同様な内容の説明は省略する。
図24及び図25(a)に示す様に、本実施例の呼吸センサ251のカバーである基体243の形状は、基本的には前記実施例12と同様に外側に凸な形状である。
特に本実施例では、中央部245の後端側が大きく(例えばΔT)鼻側に突出している。つまり、図25(b)に示す様に、基体243の鼻側は、基体243の底面244に対して垂直ではなく、所定角度αだけ鼻側に傾斜して突出している。
従って、図26に示す様に、呼吸センサ251を鼻と口との間に貼り付けた場合には、鼻側に大きく張り出した基体243によって、隙間無く鼻孔を覆うことができる。
このため、特に鼻からの息を効率よく圧電素子に導くことができるので、測定精度が向上するという効果がある。
次に、実施例16について説明するが、前記実施例13と同様な内容の説明は省略する。
図27(a)に示す様に、本実施例の呼吸センサ261のカバーである基体263の形状は、基本的には前記実施例12と同様である。
本実施例では、前記実施例12と同様な換気孔265、267に加え、中央部269には、長手方向に沿って4列のスリット状の換気孔271〜277が形成されている。
つまり、この換気孔271〜277は、圧電素子279の中央部269の先端側の外側(中央部269に対する投影部分)に形成されている。
また、圧電素子279は、図27(b)に示す様に、先端側が持ち上がるように、内側(生体側)に折れ曲がっている。
これによって、鼻や口からの息が圧電素子235側に導かれた後は、この換気孔265〜277を介して速やかに外部に排出されるので、圧電素子279付近に過度に息が滞留することない。このため、息によって圧電素子279の温度が過度に上昇することがなく、常に呼吸の有無やいびきを正確に検出することができる。
また、本実施例では、圧電素子279の先端側が内側に曲げられているので、圧電素子279の先端側の内側表面は、口からの息の方向に対向するとともに、鼻からの息の方向にも対向している。つまり、圧電素子279の先端側の内側表面と、口からの息の方向及び鼻からの息の方向とは、圧電素子279に対して平行ではなく、それぞれ所定の角度以上(0°を上回る角度:例えば10°以上)の傾きとなっている。従って、一層測定精度が高いという利点がある。
尚、他の例として、図27(c)に示す様に、基体281の内側にて圧電素子283の先端を曲げるのではなく、圧電素子283を基体281の外側から、開口部285を介してある傾きで挿入して取り付けてもよい。
次に、実施例17について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
図28(a)、(b)、(c)に示す様に、本実施例の呼吸センサ291は、圧電素子293が配置された基体295と、その外側を覆う外カバー297との2重構造を有している。
つまり、(展開した時に略T字形状の)基体295の先端に圧電素子293が取り付けられており、その圧電素子293及び基体295の外側を所定間隔を空けて覆うように、(展開した時に略T字形状の)外カバー297が配置されている。
そして、基体295の左右両側(図28(a)参照)と外カバー297の左右両側とは、ハトメ299により固定されて一体化されている。
また、圧電素子293の外側に対応する外カバー297には、複数のスリット状の換気孔301が設けられている。
更に、圧電素子293の同図の上端側から伸びるリード線303、305は、基体295と覆う外カバー297との隙間にて引き回されて、基体295及び外カバー297の左右両端に配置された一対のハトメ299の間から外部に取り出されている。
尚、圧電素子293の先端側は、基体293の上面より内側に、例えば15°程度折れ曲がっている。
従って、本実施例では、圧電素子293が外カバー297で覆われているので、不用意に外側より指等が触れることがないという効果がある。また、圧電素子293から伸びるリード線303、305は、基体295と外カバー297との間に配置できるので、リード線303、305が邪魔にならないという利点がある。
尚、本発明は前記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、種々の態様で実施できることはいうまでもない。
(1)例えば、一体の圧電素子を用いるのではなく、別体の圧電素子を用い、それらを電気的に接続してもよい。
(2)また、シールド層で、呼吸センサの上面だけでなく、下面側のみ、又は上下両面を覆ってもよい。
(3)更に、例えば山形となった左右の斜面にそれぞれ圧電素子を配置する場合には、一方の圧電素子と他方の圧電素子との厚みを違えてもよい。これにより、たわみ易さや応答性が変わり、呼吸といびきの検出に最適な状態にできるという利点がある。

Claims (39)

  1. 生体の表面に取り付けて、前記生体の呼吸状態を検出する呼吸センサであって、
    前記生体の呼吸及びいびきのうち少なくとも一方の呼吸状態に対応した信号を出力する検出素子と、
    前記検出素子を前記生体の表面から離れた所定の検出位置に保持する基体と、
    を備えたことを特徴とする呼吸センサ。
  2. 前記検出素子が、圧電素子又は温度感知素子であることを特徴とする請求項1に記載の呼吸センサ。
  3. 前記検出素子を、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿うように配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の呼吸センサ。
  4. 前記検出素子を、口及び鼻の少なくとも一方からの息が所定以上の角度で当たるように配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の呼吸センサ。
  5. 前記基体の形状を、口及び鼻の少なくとも一方からの息を前記検出素子側に導くようにしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の呼吸センサ。
  6. 前記基体の前記生体側となる内側を、凹状にしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の呼吸センサ。
  7. 前記検出素子を、前記基体の凹状の溝の底部表面に配置したことを特徴とする請求項6に記載の呼吸センサ。
  8. 前記凹状の溝において、鼻からの息の流路に対して垂直の断面を、台形状としたことを特徴とする請求項6又は7に記載の呼吸センサ。
  9. 前記凹状の溝において、鼻からの息の流路に対して垂直の断面積を、鼻側から遠ざかるほど小さく設定したことを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の呼吸センサ。
  10. 前記基体の鼻側を、前記凹状の溝における鼻からの息の流路に沿って、前記基体の生体への取り付け位置よりも鼻側に突出させたことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の呼吸センサ。
  11. 前記基体が、板状の部材であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の呼吸センサ。
  12. 前記基体は、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿って広がる表面を有することを特徴とする請求項11に記載の呼吸センサ。
  13. 前記検出素子は板状であり、口からの息の方向に対向するとともに鼻からの息の方向に沿って広がる表面を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の呼吸センサ。
  14. 前記基体の表面に、前記検出素子を配置したことを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の呼吸センサ。
  15. 前記基体の生体側に、前記検出素子を配置したことを特徴とする請求項14に記載の呼吸センサ。
  16. 前記検出素子が圧電素子である場合には、前記基体に、前記圧電素子の配置位置に対応して、換気孔を設けたことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の呼吸センサ。
  17. 前記換気孔を、前記検出素子の前記基体への投影領域に設けたことを特徴とする請求項16に記載の呼吸センサ。
  18. 前記換気孔を、前記検出素子の側方に設けたことを特徴とする請求項16又は17に記載の呼吸センサ。
  19. 前記検出素子が圧電素子である場合には、前記圧電素子の外側には前記基体を設けずに、前記圧電素子を外部に露出させたことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の呼吸センサ。
  20. 第1部分と第2部分とを有する板状の圧電体を備え、
    前記検出素子は、前記圧電体の第1部分と該第1部分の厚み方向両側に設けられた電極とからなり、
    前記基体は、前記圧電体の第2部分からなることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の呼吸センサ。
  21. 前記基体における前記口からの息の方向に対向する面に、該基体を貫通する開口部を備えたことを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の呼吸センサ。
  22. 前記基体の前記検出素子が配置された箇所にて、前記鼻からの息の吐出方向の先端側に、その先端から前記吐出方向に沿って切れ込みを入れたことを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の呼吸センサ。
  23. 前記基体を折り曲げて又は湾曲させて、前記生体と前記検出素子との距離を保つようにしたことを特徴とする請求項1〜22のいずれかに記載の呼吸センサ。
  24. 前記基体は、前記検出素子を前記生体の表面から離す脚部を備えたことを特徴とする請求項1〜23のいずれかに記載の呼吸センサ。
  25. 前記脚部の前記生体側の先端側に、前記呼吸センサを前記生体に接着する接着部を備えたことを特徴とする請求項24に記載の呼吸センサ。
  26. 前記脚部を左右一対備えるともに、該両脚部を繋ぐ連結部を備え、更に、前記連結部の前記生体側に、前記呼吸センサを前記生体に接着する接着部を備えたことを特徴とする請求項25に記載の呼吸センサ。
  27. 前記検出素子として、呼吸を検出するための圧電素子と、いびきを検出するための圧電素子とを配置したことを特徴とする請求項1〜26のいずれかに記載の呼吸センサ。
  28. 前記呼吸を検出するための圧電素子の厚みと、いびきを検出するための圧電素子の厚みとを違えたことを特徴とする請求項27に記載の呼吸センサ。
  29. 前記検出素子が圧電素子である場合に、該圧電素子の表面を覆うように、導電性を有するシールド層を配置したことを特徴とする請求項1〜28のいずれかに記載の呼吸センサ。
  30. 前記検出素子が圧電素子である場合に、該圧電素子の先端側を生体側に曲げ、又は該圧電素子を基体に対して角度を付けて取り付けたことを特徴とする請求項1〜29のいずれかに記載の呼吸センサ。
  31. 前記呼吸センサは、折り曲げ及び展開が可能であることを特徴とする請求項1〜30のいずれかに記載の呼吸センサ。
  32. 前記検出素子を保持する基体と、該基体の外側にて前記検出素子を覆う外カバーと、を備えたことを特徴とする請求項1〜31のいずれかに記載の呼吸センサ。
  33. 前記外カバーに、換気孔を設けたことを特徴とする請求項32に記載の呼吸センサ。
  34. 請求項31に記載の呼吸センサの使用方法であって、
    輸送時又は包装時には、前記呼吸センサを折りたたむことを特徴とする呼吸センサの使用方法。
  35. 請求項1〜33のいずれかに記載の呼吸センサの使用方法であって、
    前記呼吸センサの使用時には、前記呼吸センサを口と鼻との間に貼り付けることを特徴とする呼吸センサの使用方法。
  36. 前記請求項1〜33のいずれかに記載の呼吸センサの信号を用いて生体の呼吸状態を監視する呼吸状態監視装置であって、
    前記呼吸センサの信号を増幅するアンプ部と、前記信号を記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする呼吸状態監視装置。
  37. 前記呼吸センサの信号を周波数帯により識別し、前記呼吸を表す呼吸信号と前記いびきを表すいびき信号とを検出することを特徴とする請求項36に記載の呼吸状態監視装置。
  38. 携帯可能な記憶装置を着脱可能としたことを特徴とする請求項36又は37に記載の呼吸状態監視装置。
  39. データを外部に通信する通信機能を備えたことを特徴とする請求項36〜38のいずれかに記載の呼吸状態監視装置。

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