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
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Abstract
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
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)。
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)。
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。
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、検出素子を例示したものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明は、基体の構成を例示したものである。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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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