WO2004096044A1 - 体動検知装置及び該装置を利用した各種器具 - Google Patents

体動検知装置及び該装置を利用した各種器具 Download PDF

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WO2004096044A1
WO2004096044A1 PCT/JP2003/005618 JP0305618W WO2004096044A1 WO 2004096044 A1 WO2004096044 A1 WO 2004096044A1 JP 0305618 W JP0305618 W JP 0305618W WO 2004096044 A1 WO2004096044 A1 WO 2004096044A1
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movement detecting
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heart rate
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Seijiro Tomita
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Seijiro Tomita
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1118Determining activity level
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique

Definitions

  • the present invention relates to various types of body motion detection devices, such as a body motion detection device that detects body motion of a person or an animal using air pressure and can be used to determine the physical condition of the person or animal, and a monitoring device using the body motion detection device Equipment related.
  • a body motion detection device that detects body motion of a person or an animal using air pressure and can be used to determine the physical condition of the person or animal
  • a monitoring device using the body motion detection device Equipment related.
  • the former technology is related to a technology for determining a sleep state by detecting that a person is sleeping or sitting on bedding or a cushion using an air mat-like detection means
  • the latter technology is related to human beings.
  • This technology is related to electronic clocks that detect sleep rhythms by voltage changes and sound an alarm according to the sleep rhythm of a person.
  • the present invention was devised in view of such circumstances, and the first object of the invention is to allow the air pressure of the air sensor unit to be naturally maintained at a constant pressure in a normal state, and to reduce the pressure over time.
  • Airse The aim is to provide a very inexpensive and highly safe body motion detection device that can easily raise the internal pressure of a part of the sensor to a constant pressure and has high body motion detection performance.
  • a second object of the present invention is to provide an inexpensive and highly safe body motion detecting device having the above configuration and a high body motion detecting performance, by arranging the body motion detecting means on a seat belt or a seat of a vehicle. Monitoring the physical condition of the driver and passengers, preventing drowsiness accidents, etc., and encouraging safe driving and air conditioning comfort detection devices, wheelchairs and chairs, futons, cushions, beds, etc.
  • a device with motion detection means a device for detecting blood flow, blood pressure, heart rate or respiratory condition, a communication device using respiration suitable for critically ill patients, a training device for respiration and heart rate data, Life and death confirmation devices, lie detectors, game controllers, pedometers, menstrual period determination devices, jet lag determination devices, SID (sudden death) prevention devices for infants and other detection devices such as stress, and silent breath detection Equipment, various nursing care equipment, shoes Data can be collected by attaching it to any kind of footwear, belts and accessories, accessories such as pads, clothing, alarm clocks, wandering elderly and pet movement detection devices, etc., and also supports heart rate and respiratory rate It can also be used as a control means to change the story development of the game, and furthermore, in the present invention, the detection data of heart rate, breathing, etc. is measured in a natural state without being noticed by humans It is intended to provide technology that can be used as marketing information for products or as a device for checking the impact effects of movies and music.
  • the most significant feature of the present invention is to provide a technique for quickly obtaining more accurate biological information by comparing the above-mentioned heartbeat and respiratory detection data with previously acquired force-dian data. Things.
  • the present invention solves the above various problems at a stretch by the following means.
  • the present invention described in claim 1 is an air pump in which air is sealed. And a sensor for detecting a change in air pressure in the air pad, and a body movement detection device having a technical premise.
  • the air pad and the sensor unit are air-tightly connected. It is characterized by being connected.
  • the air pad is filled with a urethane foam resin (sponge) as described in claim 2, and the pressure inside the air pad is always kept constant by the elastic restoring force of the urethane foam resin. It is desirable to configure so that it can be done.
  • a flow path to which an air pump for replenishing air pressure can be connected is formed, and the flow path is configured to prevent outflow of air from the air pad.
  • a check valve is provided to prevent the air pad from being restored when the pressure in the air pad is insufficient.
  • the present invention described in claim 4 is characterized in that the sensor and the air pad are air-tightly connected to each other via a hollow member such as a pipe or a tube.
  • the present invention without using such a hollow member, as described in claim 5, by enclosing the sensor in an air pad and integrating it, a smaller and more commercial product can be obtained. It is characterized in that it is configured to greatly improve the applicability of. Further, according to the present invention, as described in claim 6, by using a self-powered generator using a piezoelectric element as a power supply for operating the sensor, an external power supply is not required. It is characterized in that it is configured to be easily attached to products. In this case, as described in claim 7, the piezoelectric generator can be further miniaturized by being sealed and integrated in the air pad.
  • the heartbeat data and / or respiration data detected by the body motion detection device having the above-described configuration are stored in advance as described in claim 8. Higher accuracy data can be obtained by comparing with the obtained Sian power rhythm data.
  • the endian rhythm is an endogenous biological rhythm that repeatedly fluctuates in a cycle of about 24 hours.
  • the endian rhythm of heart rate variability in daily life is used to determine the physiological and pathological changes of an individual. For example, the frequency of heartbeat and respiration and the number of these per unit time vary widely depending on the physique, age, gender and race of the person. It is not impossible to identify an individual by measuring every four hours or at regular intervals, removing the necessary noise and performing correction processing.
  • the detected data is determined by comparing the heartbeat frequency and the respiratory frequency measured every 24 hours or every fixed time and the number per unit time with the detected data. I do.
  • an index of the autonomic tone of the heart can be obtained, which can be used to detect heart failure, coronary artery disease, and acute myocardial infarction.
  • this heart rate variability can be obtained by evaluating the total heart rate variability (time domain) and performing power spectrum analysis (frequency domain) of the frequency component of the heart cycle variability.
  • this power spectrum analysis is performed with low-frequency components (LF) of 0 to 0.05 Hz, which are related to vascular motor activity, body temperature regulation, and the renin-angiotensin system.
  • LF low-frequency components
  • MF mid-frequency component
  • HF high-frequency component
  • the power spectrum of the low-frequency component in the frequency domain is affected by various external factors such as physical and mental activities during the day and body position. Also, at night, 0. 0 5 H Z following slowly Ritoshi was periodic variation, one In other words, there are periodic and aperiodic fluctuations. It has been pointed out that the variability of heart rate depending on the time of day indicates that cardiovascular accidents often occur early on. At the same time as awakening, the sympathetic activity increases, and the parasympathetic activity seen at night decreases. The change of the power of the low frequency component and the high frequency component at night becomes maximum around AM3: 00 to AM5: 00 or AM6: 00.
  • the characteristics of each 24 hour period are as follows.
  • the total power of heart rate variability decreases at night, the low frequency component and the high frequency component increase, and the medium frequency component decreases.
  • Diurnal variability is also affected by age, and it is known that the response of the autonomic nervous system decreases with aging.
  • the present invention after elucidating these facts, revealed that the circadian variability in heart rate variability was associated with the pathology of various heart diseases, such as acute myocardial infarction, transient myocardial ischemic attack, cerebrovascular accident, severe arrhythmia, sudden cardiac death It is characterized in that it is used as data for cardiovascular accident determination and prognosis prediction.
  • Figure 1 shows an example of a power spectrum analysis of heart rate variability in the daily life of a 61-year-old woman.
  • A shows time-series data of the electrocardiogram RR interval over 24 hours every 5 minutes. The figure obtained by spectrum analysis divided into areas,
  • B shows the time series data of the average RR interval.
  • the heart rate decreases due to the decrease in sympathetic nervous activity and the enhancement of parasympathetic nervous activity. It can be seen that the power and amplitude of HF) increase significantly and the LFZHF ratio decreases.
  • autonomic nervous activity becomes active, and it is affected by exogenous factors such as physical stress, emotional stress, respiration, diet, and body position.
  • rhythm rhythm
  • many biological functions such as blood pressure and heart rate also have an intrinsic dian rhythm.
  • the present invention analyzes such various power endian rhythms and analyzes the heart rate and the heart rate detected in real time.
  • the respiration data By comparing the respiration data with the respiration data to determine the detection data, of course, by accumulating them on a monthly or yearly basis, for example, and accumulating the endian rhythm data of the subject, Therefore, the subject's specific force dian rhythm pattern is made more accurate, so that the subject's physical condition can be determined with high accuracy from the heartbeat / respiration data obtained in real time.
  • the invention described in claim 10 uses at least one pair of the body motion detecting devices according to any one of claims 1 to 9, and calculates a difference between detection data from each of the body motion detecting devices. By performing the processing, the detection position in the internal direction of the body can be specified by a so-called three-dimensional search.
  • the invention according to claim 11 is characterized in that the body movement detecting means having the configuration according to any one of claims 1 to 10 is attached to a vehicle seat belt or a vehicle seat,
  • the system is characterized in that it is applied to a monitoring device that can quickly detect the wearing state of the vehicle and dangerous and uncomfortable conditions such as drowsiness, irritation, and frustration of the driver, and enable safe driving.
  • the invention according to claim 12 is the invention according to claim 10, wherein a microphone is attached to the outside of the vehicle, and the microphone is obtained from heart rate data and respiration data obtained from the body motion detection device. It is characterized by canceling and correcting the information obtained by the mouth phone.
  • the invention according to claim 13 detects the driver's dozing state ⁇ stress based on the respiratory rate and heart rate data obtained by the vehicle's seat belt ⁇ body movement detecting means attached to the vehicle's seat After that, based on the detected data, an alarm such as a buzzer or an awakening / stress relieving means for playing music is activated, or an appropriate operation state of an air conditioner or the like is automatically controlled. It is assumed that.
  • the present invention according to claim 14 provides a body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 as a wheelchair or a chair, a futon, a cushion, It is characterized by being arranged in a bed.
  • the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is arranged on footwear such as shoes, boots, and slippers. It is characterized by having been constituted.
  • the present invention described in claim 16 is a medical device for detecting a state of blood flow, blood pressure, heart rate, or respiration by using the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. It is characterized by being applied to an apparatus.
  • the present invention described in claim 17 is based on the respiratory rate and heart rate obtained by the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, for example, for severely ill patients and the like.
  • the feature is that it is configured as a communication device that can communicate the intention.
  • the present invention described in claim 18 measures the amount of exercise based on respiratory rate and heart rate data obtained by the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10.
  • it is characterized in that it is configured as a motor training device for athletes.
  • the present invention described in claim 19 detects the presence or absence of respiration and the presence or absence of a heartbeat obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, and detects this, for example, It is characterized in that it is configured as a life and death confirmation device that can determine whether a person or animal is alive or not from a remote location by transmitting it through a communication means such as the Internet or a portable terminal.
  • the present invention described in claim 20 is based on the true or false verbal behavior based on the respiratory fluctuation and the heartbeat fluctuation obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. It is configured as a lie detector that determines
  • a change in a respiratory rate or a heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is counted and displayed. It is characterized in that it is configured as a pedometer.
  • the present invention described in claim 22 is the invention of claims 1 to 1 0.
  • a time difference for determining a jet lag from a change in a respiratory rate or a heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is provided. It is characterized by being configured as a blur determination device.
  • the present invention described in claim 24 is based on a change in respiratory rate or heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, for example, It is characterized in that it is configured to determine whether or not it is necessary or to use it as data for determining the physical condition of the cared person.
  • the present invention described in claim 25 is a method for detecting the change in the respiratory rate or heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 to detect the SID of an infant. (Sudden death) and monitoring of the occurrence of apnea, providing a weak stimulus when detecting the condition, or generating a sound to cancel the SID condition or apnea It is characterized by '
  • the present invention described in claim 26 detects the change in respiratory rate or heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, and detects REM sleep or It is characterized as an alarm clock that detects a NONREM sleep state and activates an alarm when REM sleeps close to the alarm set time.
  • the body movement detecting means according to any one of Claims 1 to 10 is configured as an accessory arranged on a belt, an accessory, a pad, or the like. It is characterized by the following.
  • the body movement detecting means can be used for a human or animal body or in clothing or clothing. Or a collar, and detects fluctuations in the respiratory rate and heart rate obtained from the body movement detecting means, for example, to determine the movement position of a wandering elderly person or a pet by using GPS, the Internet, a mobile terminal, or the like. It is characterized in that it is configured as a movement detection device that detects using.
  • the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is provided, for example, on a human body such as a panelist, or on clothes or accessories,
  • the fluctuation of the respiratory rate and heart rate obtained from the body motion detecting means is detected in a natural state without being noticed by panelists or the like, and the detected data is used as product marketing information, or for movies, music, etc. It is characterized in that it is configured as a product effect confirmation device that can be used to confirm the impact effect and the like.
  • the present invention which is described in K in claim 30, mounts the body movement detecting device according to any one of claims 1 to 10 on a game player, and determines the heart rate and the heart rate of the game player. It is characterized by being configured as a game controller that ranks and determines the degree of excitement and tension from the respiratory rate and can vary the development of the game story based on the command signal of this rank. .
  • FIG. 1 shows an example of a power spectrum analysis of heart rate variability in a 61-year-old woman's daily life.
  • A shows time-series data of the ECG RR interval over 24 hours every 5 minutes.
  • B is a chart showing time-series data of the average RR interval.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the body motion detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a pressure detection circuit of the body motion detection device.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a circuit of a piezoelectric power generation device that drives and controls a sensor of the body motion detection device. '
  • FIG. 6 is a partially cutaway explanatory view showing another configuration example of the body motion detection device.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example in which the main body motion detection device is worn on a seat belt or a seat of a car.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example in which the main body motion detection device is mounted on a mattress.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example in which the main body motion detection device is mounted on a bed and a pillow.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example in which the main body motion detection device is attached to a person's clothes, a belt, or the like.
  • FIG. 11 is a perspective view showing an example in which the main body motion detection device is applied to eyeglasses.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an example in which the main body motion detection device is applied to a chair.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an example in which the main body motion detection device is applied to a wheelchair.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example in which the main body motion detection device is applied to a stretcher.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example in which the main body motion detection device is applied to a training machine.
  • FIGS. 2 and 3 show a body movement detecting device 1 according to a first embodiment of the present invention, in which a foamed polyurethane resin 2 such as an aerated sponge is sealed. And a sensor 4 for detecting a change in air pressure in the air pad 3.
  • the air pad 3 and the sensor 4 are formed by a flexible hollow tube 5. It is configured to be connected and connected while maintaining the airtight state.
  • the urethane foam resin 2 is filled in the air pad 3 so as to maintain a constant inflated state in the air pad 3.After the air pad 3 is deformed by an external force, when the external force stops acting, Acts to quickly restore the original inflated state.
  • the air pad 3 is a bag-like body having a rectangular planar shape to maintain airtightness. As described above, this is also formed by bonding with an adhesive capable of maintaining airtightness, and one end of a pipe 6 that communicates with the inside of the air pad is protruded from a part thereof. Of course, it is sealed with the above-mentioned adhesive so that air does not leak from around the pipe 6. Similarly, the sensor 4 and the hollow tube 5 are configured and connected in an airtight manner.
  • the air pad 3 is desirably made of a material having excellent airtightness, such as rubber or soft synthetic resin. In order to further improve the airtightness, the air pad 3 is preferably formed of a plurality of layers. desirable.
  • the air pad 3 is formed by a pipe or the like with a flow path 11 to which an air pump 10 for replenishing air pressure can be connected and connected, and the flow path 11 flows out of the air in the air pad 3.
  • a check valve (not shown) is provided to prevent air leakage. This is because, even if the air pad 3 and the sensor 4 are connected in an airtight state, the pressure in the air pad 3 decreases due to the use over time, so it is necessary to increase the pressure to a certain value by the air pump 10. It is. When the pressure in the air pad 3 becomes a constant value by the air pump 10, it is preferable that the pressure is not further increased by the check valve, for example.
  • the sensor 4 As the sensor 4, a known pressure sensor that detects a change in the air pressure in the air pad 3 is used, and the output signal converted by the pressure sensor 4 is shaped by a waveform shaping circuit 7 as shown in FIG. And is converted into a pulse signal.
  • the waveform shaping circuit 7 includes a comparison circuit (not shown), and the comparison circuit selects only signals of a set level or more to apply noise and minute movement. It is configured to prevent malfunction and misjudgment.
  • the output signal shaped in this way is sent to the counting means 8, and the data counted by the counting means 8 is sent to the judgment circuit 9 via the next-stage dian rhythm data storage circuit C at the next stage. Sent and used as various kinds of judgment data.
  • the power dian rhythm data circuit C calculates the heart rate variability as a low-frequency component (LF) from 0 to 0.05 Hz and a mid-frequency component (MF) from 0.05 to 0.20 Hz. It is obtained from the frequency fluctuation in the three frequency domain with the high frequency component (HF) of 0.20 to 0.35 Hz, and this is obtained, for example, by using data obtained by measuring for one month or one year.
  • the type is stored as modeler's force dian data, or, if there is the subject's own force dian rhythm data, the data is used as a comparison target.
  • the Sian power dian rhythm data circuit C compares the stored Sian power dian rhythm data with the real-time heart rate / respiration data detected by the body motion detection device 1, and calculates the total heart rate. Evaluation of fluctuations (time domain) and power spectrum analysis of frequency components of heartbeat periodic fluctuations
  • the low-frequency component is used as information to determine the relationship between vascular motor activity and body temperature regulation and the renin-angiotensin system, while the medium-frequency component is used to determine the relationship with the baroreceptor system.
  • the high frequency component is used to determine the relationship with the respiratory variation.
  • the judgment circuit 9 compares the Sian dian rhythm data stored in the Sian dian rhythm data circuit C with the real-time heartbeat / respiration data detected by the body motion detection device 1. It can determine cardiovascular accidents such as acute myocardial infarction, transient myocardial ischemic attack, cerebrovascular accident, severe arrhythmia, sudden cardiac death, etc., and the judgment data is prognostic data It can also be used as As for the means and data processing methods for acquiring the Sian power dian rhythm data, there are conventionally known methods and methods in time diagnosis and time medicine, such as the fast Fourier transform (FFT) method. Since it can be used, a detailed description thereof will be omitted here.
  • FFT fast Fourier transform
  • a self-vibration power generation type piezoelectric power generation device 12 using a piezoelectric element.
  • a piezoelectric element Many inorganic and organic materials exhibiting the piezoelectric effect are known, but materials such as PZT (piezoelectricceramics) of ceramics are currently known as practical materials.
  • PZT piezoelectricceramics
  • a piezoelectric ceramic element is an element in which a high DC voltage is applied to a polycrystalline body to generate remanent polarization and thereby impart piezoelectricity. The composition of the piezoelectric ceramic element can change the basic piezoelectric constant considerably freely.
  • the piezoelectric power generating device 12 using such a piezoelectric ceramic element applies mechanical impact energy due to collision to the piezoelectric element plate to excite flexural vibration on the piezoelectric element plate to extract electric energy.
  • the electric energy generated by the piezoelectric power generation device 12 is charged to a desired set level, and when the set level is reached, the charged electric energy is discharged at once or sequentially discharged. 4 can extract the electric energy required.
  • the piezoelectric power generating device 12 includes a piezoelectric ceramic element 13, a capacitor 14 connected to the piezoelectric ceramic element 13, and opening and closing of the capacitor 14.
  • Self-holding current switch 15 a trigger circuit (not shown) connected to the self-holding current switch 15 for setting a discharge start level, and diodes 16 A to 16 for waveform shaping. F and.
  • the capacitor 14 and the self-holding type current switch 15 and the trigger circuit and the diodes 16 A to 16 F constituting the piezoelectric generator 12 are integrated with the piezoelectric ceramic element 13 to be united.
  • this can be reduced in size and can be applied to various uses.
  • the piezoelectric generator 12 using a power supply is a very suitable power supply.
  • the flexible hollow tube 5 for connecting and connecting the air pad 3 and the sensor 4 is made of an airtight material.
  • a pipe made of metal or hard resin can be used.
  • FIG. 6 shows a body motion detection device 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • the sensor 4 and the piezoelectric generator 12 are connected to an air pad. 3 and externally, it is united as if it consisted of only the air pad 3.Other than that, the configurations of the air pad, the sensor and the piezoelectric generator itself are described in Figs. 2 and 3 above. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals as those used in FIGS. 2 and 3 denote the drawings, and a detailed description thereof will be omitted here.
  • the body motion detection device 1 Since the body motion detection device 1 according to this embodiment is cut out as described above, the piping connecting the air pad 3 and the sensor 4 and the piezoelectric generator 12 and the sensor 4 are connected. There is no need to expose the wiring to be connected to the outside.As a result, it is possible to greatly reduce the cause of the decrease in air pressure in the air pad 3, and to have a structure that can withstand use over time. Since it can be supplied as a sensor device, for example, it is possible to collect desired heart rate and respiration data without noticing that the person is wearing the main body motion detection device, greatly improving versatility Can be
  • the body motion detecting device 1 uses at least one pair to calculate the time difference and the delicate difference in frequency of the detection data from each of the body motion detecting devices 1 and 1.
  • This makes it possible to specify the detection position in the internal direction of the body, that is, in the depth direction by a so-called three-dimensional search.
  • the body motion detection devices 1 and 1 are attached to the chest at a fixed distance, and the slight temporal shift of heart rate data and respiration data from each of the body motion detection devices 1 and 1
  • a known measurement principle such as a principle of a measurement method
  • the utility in the field can be greatly improved.
  • FIG. 7 shows a case in which the body movement detecting device 1 is attached to the seat belt 20 of the vehicle and the backrest 21 of the driver's seat to form a safe driving monitoring device.
  • the body motion detection device 1 When attaching the body motion detection device 1 to the seat belt 20, it is desirable to freely attach it so that it can be positioned at an optimal location corresponding to the driver's physique, for example, on the chest. .
  • the safe driving monitoring device By configuring the safe driving monitoring device in this way, the driver's drowsiness, fatigue, and frustration while driving the vehicle are detected from fluctuations in the driver's respiratory rate and heart rate.
  • a warning sound generator that generates a warning sound is activated, or a car stereo is automatically activated, or the vehicle is automatically decelerated to inform the driver of this and promote safe driving. You can.
  • this safety driving monitoring device can be worn not only on the driver's seat but also on all seats and seat belts to control the air conditioner to a comfortable operating state based on the data of the passenger's breathing rate and heart rate. I can do it.
  • a microphone is attached to the outside of the vehicle, and heart rate data and respiration data obtained from the body motion detection device 1 are used. By canceling the external sound obtained by the above microphone and correcting it, it is possible to quickly detect a more accurate physical condition of the driver, and a computer (MPU) for determining this is also required. It can be downsized.
  • FIG. 8 shows a state where the body motion detection device 1 is arranged on the mattress 30.
  • the body motion detection device 1 is disposed in an embedded state so as to be located immediately below the chest portion when the sleeping person 31 is sleeping.
  • the body movement detecting device 1 may be provided on a futon, a cushion, or a bed 31 or a sheet 32 or a pillow 33 as shown in FIG. The same effects as the following effects can be obtained.
  • a body motion detecting device is installed on the leg 34 of the bed 31 so that the vibration can be prevented even if the user sleeps at any position of the bed 31. It can be detected reliably.
  • the body motion detection device 1 when the body movement detecting device 1 receives deformation due to body movement, a sensor detects a voltage change, amplifies the voltage change with an amplifier circuit, and is shaped by the waveform shaping circuit. Recorded.
  • the body motion detection device 1 is fixed or adjustable on the surface of the mattress 30 or the sheets 32 or the pillow 33 so as to be located right below the chest when the person goes to bed. Or on the legs 34 of the bed 31 so that not only can it detect the turning of a person on the bed, but also the presence or absence of heartbeat or breathing and transmit this by communication means. This makes it possible to remotely and easily monitor sudden death of a sleeping person or death of a single person.
  • the body motion detection device 1 it is possible to use it as a means of communication, particularly by analyzing and using fluctuations in the respiratory rate and heart rate of critically ill patients who cannot speak. It is.
  • Fig. 10 shows that one or more body motion detectors 1 are not directly attached to the human body, but are attached to clothes, lashes 40 or straps or belts 41, and the respiration obtained from the body motion detector 1 is detected.
  • This figure shows a case in which the presence or absence of a heartbeat is detected and transmitted via a built-in communication means, so that confirmation of a person's life or death can be determined from a remote place.
  • this can be applied not only to humans but also to the management of animals such as cows and horses.
  • the body motion detecting device 1 is arranged on the arm portions 51, 51 of the glasses 50, and the presence or absence of breathing or heartbeat obtained from the body motion detecting device 1 is detected and incorporated.
  • This figure shows a case in which data is transmitted through a communication means that is configured so that a person's life and death can be confirmed and a physical condition can be determined from a remote place.
  • Fig. 12 shows that the body motion detection device 1 is attached to the backrest 61 of the sofa 60 and the armrest.
  • FIG. 72 detects the respiratory rate and heart rate obtained from the body motion detection device 1 and transmits them via a built-in communication means, so that the physical condition of the seated person can be determined from a remote place.
  • FIG. 14 shows that the above-mentioned body motion detection device 1 is arranged on the backrest portion 81 and the bed portion 82 of the stretcher 80, and detects the respiratory rate and heart rate obtained from the body motion detection device 1.
  • This figure shows a case in which the data is transmitted through a built-in communication means so that the physical condition of the carried person can be determined and recorded even from a remote position.
  • FIG. 15 shows a case in which the above-described body motion detection device 1 is arranged on the backrest portion 91 of the training machine 90, and the respiration rate and the heart rate obtained from the body motion detection device 1 are detected to measure the amount of exercise.
  • the figure shows a case where it is configured so that it can be performed.
  • the exerciser's heart rate is displayed on the screen, and the trainee adjusts his or her breathing in accordance with the heart rate, making it possible to carry out a very effective and efficient exercise. .
  • the body motion detection device 1 has the above-described configuration and operation, and is not limited to the illustrated example.
  • the respiration obtained from the body motion detection device 1 Monitors lie detectors, pedometers, menstrual day detectors, jet lag detectors, and infants' SID (sudden death) and apnea that determine the veracity of speech based on fluctuations in numbers and heart rate and, by donating a weak stimulation when detecting the state, or sound c course it can be a by generating applicable to sudden death prevention device to release the SID state and apnea, as disposed subject Shoes, boots, sandals, slippers, etc., and accessories such as pendants, bracelets, earrings, neckless, etc., or watches, etc.
  • Heartbeat day You can get respiration data.
  • the story development of the game can be performed by using the above-mentioned tension level and excitement level (in units of heart rate and respiration rate). It is measured at intervals of time, and this is graded. If necessary, it is also possible to rank based on data on age, gender, and ethnicity.)
  • the game can be adapted to the individual's physical condition, gender, age, etc. by controlling the story development as a if the rank is a, and the story development as b if the degree of excitement and tension is B.
  • the game can be given a wide variety of variations and enjoyed without getting bored.
  • REM sleep or NONREM sleep status by detecting fluctuations in respiratory rate and heart rate obtained from the body motion detection means, and as an alarm clock that activates an alarm when REM sleep is near the alarm setting time. It can also be configured.
  • the body motion detection device 1 by disposing the body motion detection device 1 on, for example, a collar or the like, it is possible to detect the movement position of the pet by using GPS or the like.
  • the body motion detection device 1 is arranged on a human body such as a panelist or clothes or accessories, and changes in the respiratory rate and heart rate obtained from each of the body motion detection devices 1 are not noticed by the panelist or the like. By detecting it in a natural state and statisticizing it, it can be used as product marketing information or as a product effect confirmation device that confirms the impact of movies, music, etc. .
  • the body motion detection device 1 is not limited to the above-described embodiment.
  • the body motion detecting device 1 may be used in a bath, and may be variously changed without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention is not limited to the illustrated apparatus, but can be applied to various apparatuses and devices. Industrial applicability
  • a body movement detecting device includes: an air pad filled with air; and a sensor configured to detect a change in air pressure in the air pad.
  • the above-mentioned air pad and the sensor section are connected and connected in an airtight state, so that the body motion can be reliably detected with a very simple configuration and provided at a very low cost. be able to.
  • the air pad can be held in an expanded state, As a result, a change in body movement can be detected reliably and in a stable state.
  • the air pad is formed with a flow path to which an air pump for air pressure supplement can be connected, and the flow path prevents the air from flowing out of the air pad.
  • a check valve is provided to reduce pressure in the air pad due to long-term use without the need for special power. Even when active, body movement can be reliably detected.
  • the air pad and the sensor are connected to each other via a pipe-shaped hollow member, the air pad and the sensor can be maintained in an airtight state. As a result, even a slight change in body motion can be reliably and stably detected.
  • the power source for operating the sensor is a power generation device using a piezoelectric element, so that the sensor can be operated without a power source. Free activities are guaranteed without being restrained, and the piezoelectric generator is As described in Box 7, by being enclosed in the air pad and configured, if the sensor described in Claim 5 is also enclosed in the air pad, the body or clothes or human or animal body It can be easily and unobtrusively attached to jewelry accessories and seat belts, greatly improving versatility.
  • the invention described in claim 8 provides a game player with the body movement detecting device according to any one of claims 1 to 7, and calculates the body movement detection device based on the heart rate and respiration rate of the game player. A game controller that ranks and determines the degree of excitement and nervousness and makes the development of a game story different based on command signals of this rank.
  • the invention described in claim 8 is a method of comparing the heart rate data and / or the respiration data detected by the body motion detection device having the above configuration with the previously obtained surian dian rhythm data to obtain more accurate data. Is obtained.
  • the low-endian rhythm data is defined as a low-frequency component (LF) of 0 to 0.05 Hz and a mid-frequency component of 0.05 to 0.2 Hz.
  • Component (MF) and the high frequency component (HF) of 0.20 to 0.35 Hz. ⁇
  • MF low-frequency component
  • HF high frequency component
  • At least one pair of the body motion detection devices according to any one of claims 1 to 9 is used, and the detection data from each of these body motion detection devices is used. Since the difference is calculated, the position where the heart rate data and respiratory data are collected can be specified for the internal direction (depth) of the body, greatly improving the usefulness in the medical field. be able to.
  • the invention according to claim 11 provides a body movement detecting unit having the configuration according to any one of claims 1 to 10 with a seat bell of a vehicle.
  • the safe driving monitoring system is configured by mounting the vehicle on the vehicle or in the vehicle seat, and quickly detects the wearing state of the seat belt and dangerous and uncomfortable conditions such as drowsiness, irritation, and frustration of the driver, and promotes safe driving. Can be done.
  • the invention according to claim 12 is the invention according to claim 11, wherein a microphone is attached to the outside of the vehicle, so that heart rate data and respiration data obtained from the body motion detection device are provided. By canceling and correcting the information obtained by the microphone microphone from above, the data necessary for safe driving can be obtained with higher accuracy and speed.
  • the driver's dozing state is determined based on the breathing rate and heart rate data obtained by the seat belt of the vehicle and the body movement detecting means attached to the vehicle seat. ⁇ ⁇ After detecting stress, activate alarms such as a buzzer or music, etc. based on the detected data to activate awakening / stress cancellation means, or automatically control the appropriateness of the operating state of an air conditioner or the like. Can be.
  • the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is arranged on a wheelchair, a chair, a futon, a cushion, or a bed. It is not necessary to attach the kind of body movement detection means directly to the body, so that the data can be collected in a natural state without the subject being noticed, and when placed on a bed or futon, There is no need to worry about going to bed.
  • the present invention described in claim 15 is configured such that the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is arranged on footwear such as shoes, boots, and slippers. Unlike conventional body motion detectors of this type, there is no need for wiring, so even if you move around freely, you can collect the necessary heart rate and respiration data, especially blood vessels concentrated on the soles of the feet Therefore, more accurate data can be collected without fail.
  • the present invention described in claim 16 is a medical device for detecting a state of blood flow, blood pressure, heart rate, or respiration by using the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. Applied to the device so that inpatients can notice It can reliably collect heart rate and respiration data necessary for treatment.
  • the present invention described in claim 17 is based on the respiratory rate and heart rate obtained by the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, for example, the intention of a severely ill patient or the like.
  • the device is configured as a communication device that can transmit information, so that the intention of a patient who is conscious but does not speak can be transmitted without burdening the patient.
  • the present invention described in claim 18 measures the amount of exercise based on respiratory rate and heart rate data obtained by the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. For example, because it is configured as an athletic force training device for athletes, it is possible to control unreasonable exercises that place a burden on the body while exercising. Can provide guidance that suits the needs.
  • the present invention described in claim 19 detects the presence or absence of respiration and the presence or absence of a heartbeat obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, and detects this, for example, through the Internet. Since transmission is performed by communication means such as a portable terminal, the life and death of humans and animals can be determined from a remote location.
  • the trueness of speech and speech is determined based on a change in breathing and a change in heartbeat obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. Since it is configured as a false detection lie detector, it is not necessary to attach a large number of electrodes to the body as in a conventional lie detector, and the inspection can be performed without the partner's notice.
  • the present invention described in claims 21 to 23 counts fluctuations in respiratory rate and heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. By configuring it as a pedometer that displays this, or as a device for judging menstrual days, or as a jet lag judging device, it can be used in daily life without placing a burden on the body of the subject.
  • the required heart rate and respiration data can be obtained in a natural state.
  • a nursing care device is configured based on a change in respiratory rate or heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10. As a result, for example, it is possible to determine whether or not care is required, and to collect the condition of the care receiver in a natural state without noticing the condition of the care recipient.
  • the sudden death is detected by detecting a change in the respiratory rate or heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10.
  • the prevention device is configured to monitor the occurrence of SID (sudden death) or apnea in infants, or to provide a weak stimulus when the condition is detected, or to generate a sound or to generate a SID condition or apnea. The state can be canceled.
  • the present invention described in claim 26 detects the change in respiratory rate or heart rate obtained from the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10, and detects REM sleep or
  • the alarm clock is configured to detect the NONREM sleep state, so it can be configured to activate the alarm when the REM sleeps close to the alarm set time, and wakes up more comfortably and reliably be able to.
  • the present invention described in claim 27 provides a body accessory by arranging the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 on a belt accessory or a pad or the like. As a result, necessary heart rate and respiration data can be collected in a natural state without putting a burden on the wearer's body.
  • the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is provided on a human or animal body, clothing, accessories, or a collar. And the movement detection device is configured to detect fluctuations in the respiratory rate and heart rate obtained from the body movement detection means without putting a burden on the animal body of the wearer and without being noticed by the other party In addition to this, for example, the location of a wandering elderly person or a pet can be accurately detected using GPS, the Internet, a mobile terminal, or the like. According to the present invention described in claim 29, the body movement detecting means according to any one of claims 1 to 10 is provided, for example, on a human body such as a panelist, or on clothes or accessories.
  • the product effect confirmation device is configured, fluctuations in the respiratory rate and heart rate obtained from the body movement detecting means can be detected in a natural state without being noticed by panelists, etc., and the detected data is used for product marketing. By using it as information or as data for confirming the impact effects of movies and music, it is possible to formulate an appropriate sales plan.
  • a game player is provided with the body movement detecting device according to any one of the first to tenth aspects, and the heart rate and the heart rate of the game player are determined. Based on the respiratory rate, the degree of excitement and the degree of tension are ranked and judged, and the development of the game story can be made different based on the command signal of this rank, so that the game can be adapted to the physical condition, gender, age, etc. of the individual You can give a variety of variations to the game and enjoy it without getting bored.

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Abstract

空気圧を利用し、人や動物の体動を検知して、当該人や動物の体調等の判定に利用できる体動検知装置及び該体動検知装置を利用した監視装置等の各種器具を提供するため、体動検知装置を、空気が封入されたエアーパッドと、該エアーパッド内の空気圧の変化を検知するセンサーと、を有して構成されてなる体動検知装置を技術的前提とし、上記エアーパッドとセンサー部とを、気密状態で連通接続し、該エアーパッド内には、スポンジ状の発泡ウレタン樹脂を封入して、該発泡ウレタン樹脂の弾性復元力で、常にエアーパッド内の圧力を一定に保持できるように構成し、かつ、上記エアーパッドには、空気圧補充のためのエアーポンプを接続可能に構成した。

Description

糸田
体動検知装置及ぴ該装置を利用した各種器具 技術分野
この発明は、 空気圧を利用し、 人や動物の体動を検知して、 当該人 や動物の体調等の判定に利用できる体動検知装置及び該体動検知装置 を利用した監視装置等の各種器具に関する。
背景技術
従来から空気や液体等の流体圧を利用し、 人や動物等の体動を検知 し、 医学的な治療等に役立てる技術が種々提案されている。 その一例 として、 例えば、 特開平 5— 1 9 2 3 1 5号や特許第 2 6 1 8 6 3 0 号等がある。
前者の技術は、 寝具や座布団等に人が就寝し或は座っていることを エアーマツ ト状の検出手段で検知することにより睡眠状態を判別する 技術に関するものであり、 後者の技術は、 人間の睡眠のリズムを電圧 変化で検出し、 人間の睡眠のリズムに合わせてアラームを鳴らす電子 時計に関する技術である。
しかしながら、 上記従来の提案された各種体動検知手段及びこれを 用いた各種商品に関する提案にあっては、 体動を検知する最も重要な エアーセンサー部の構造が非常に曖昧であって、 具体的にどのような 構成を採用することで、 常にエアーセンサー部の圧力を一定に保持す るか、 といった構成や、 気密性を有して構成されてはいても、 経時使 用により空気圧が自然に低下するのを如何に防止するか、 という空気 圧を利用した体動検知装置にとっては不可欠な構成が全く開示されて おらず、 その結果、 非常に安価で安全な空気圧を利用した体動装置の 商品化が達成されていないのが現状である。
この発明はかかる現状に鑑み創案されたものであって、 その第 1の 目的とするところは、 常態においてエアーセンサー部の空気圧を自然 に一定圧力に保つことができ、 かつ、 経時使用して減圧したエアーセ ンサ一部の内圧を、 簡単に一定圧へと昇圧させることができる、 非常 に安価で安全性が高く、 体動検知性能も高い体動検知装置を提供しよ うとするものである。
また、 本発明の第 2の目的は、 上記構成からなる安価で安全性が多 く、 体動検知性能も高い体動検知装置を、 車両のシー トベルトや座席 に該体動検知手段を配置して運転者や同乗者の体調を監視し、 居眠り 事故等を未然に防止し安全運転の励行を促がせる装置やエアコンの快 適度検出装置、 車椅子や椅子、 布団、 座布団、 ベッド等に該体動検知 手段を配置したもの、 血流や血圧、 心拍数或は呼吸の状態を検知する 装置や重症患者に好適な呼吸を利用した意思伝達装置、 呼吸や心拍デ ータによる運動力トレーニング装置、 生死確認装置、 うそ発見器、 ゲ ームコントロール器、 万歩計、 生理日判定器具、 時差ボケ判定装置、 乳幼児の S I D (突然死) の防止装置やス トレス等の検出装置、 無呼 吸検出装置、 各種介護器具、 靴などの履物、 ベルトやアクセサリー、 パッ ド等の装身具や衣服、 目覚まし時計、 徘徊老人やペットの移動検 知装置等に取り付けてデータを採取することが可能であると共に、 心 拍数や呼吸数に対応させてゲームのス トーリー展開を変更する、 とい う制御手段としても利用することができ、 さらには、 本発明では、 心 拍、 呼吸等の検出データを人に気付かせることなく 自然の状態で測定 すること 'ができるので、 これを商品のマーケティング情報として利用 したり、 映画や音楽等のインパク ト効果等を確認する装置として利用 することができる技術を提供しょうとするものである。
さらに、 本発明の最大の特徴は、 上記心拍や呼吸の検出データを、 予め採取したサ一力ディアンデータと比較することで、 より正確な生 体情報を迅速に得られる技術を提供しようとするものである。
発明の開示
本発明は以下の手段により前記様々な課題を一気に解決するもので ある。
先ず、 請求の範囲 1に記載の本発明は、 空気が封入されたエアーパ ッ ドと、 該エアーパッ ド内の空気圧の変化を検知するセンサーと、 を 有して構成されてなる体動検知装置を技術的前提とし、 上記エアーパ ッドとセンサー部とを、 気密状態で連通接続したことを特徴とするも のである。
この場合、 前記エアーパッド内には、 請求の範囲 2に記載したよう に、 発泡ウレタン樹脂 (スポンジ) を封入し、 該発泡ウレタン樹脂の 弾性復元力で、 常にエアーパッ ド内の圧力を一定に保持できるように 構成するのが望ましい。
また、 請求の範囲 3に記載の本発明は、 前記エアーパッドに、 空気 圧補充のためのエアーポンプが接続可能な流路が形成され、 該流路に は、 エアーパッド内の空気の流出を防止する逆止弁を配設し、 エアー パッド内の圧力が不足したときには、 容易に復元させることができる ように構成したことを特徴とするものである。
次に、 請求の範囲 4に記載の本発明は、 前記センサーとエアーパッ ドとを、 パイプゃチューブ等の中空部材を介して気密状に連通接続し たことを特徴とするものである。
勿論、この発明にあっては、このような中空部材を用いることなく、 請求の範囲 5に記載したように、 前記センサーを、 エアーパッド内に 封入し一体化することで、 より小型で商品としての適用性を大幅に向 上させることができるように構成したことを特徴とするものである。 また、 この発明にあっては、 請求の範囲 6に記載したように、 前記 センサーを作動させる電源を、 圧電素子を利用した自己発電装置を用 いることで、 外部電源を不要となし、 いずれの商品にも簡単に取り付 けることができるように構成したことを特徴とするものである。 この 場合、 上記圧電発電装置は、 請求の範囲 7に記載したように、 前記ェ ァーパッド内に封入し一体化することで、 より小型化を図ることがで きる。
このように構成されてなる体動検知装置により検出された心拍デー タ及び/又は呼吸データは、 請求の範囲 8に記載したように、 予め揉 取したサ一力ディアンリズムデータと比較することでより高精度のデ ータが得られる。
サ一力ディアンリズムとは、 およそ 2 4時間の周期で、 繰り返し変 動する内因性の生物リズムをいい、 日常生活における心拍変動のサー 力ディアンリズムは、 個体の生理的、 病態的変化を知る上で有効な手 段であり、 例えば、 心拍の周波数や呼吸の周波数並びにこれらの単位 時間当たりの数は、 その人の体格や年齢、 性別及び人種によって千差 万別であり、 これらを 2 4時間或は一定時間毎に測定し、 必要なノィ ズを除去し補正処理することで、 個体を特定することは不可能ではな い。 本発明では、 このような 2 4時間或は一定時間毎に測定された心 拍の周波数や呼吸の周波数並びにこれらの単位時間当たりの数と検出 データとを比較することで、 当該検出データを判定する。
即ち、 心拍の R R間隔の 1拍毎の変動を瞬時に測定することにより 心臓の自律神経緊張の指標を得ることができ、 これを心不全や冠動脈 疾患、 急性心筋梗塞を検知することができる。
この心拍変動を検知するためには、 全心拍変動 (時間領域) の評価 と、 心拍の周期変動の周波数成分をパワースペク トル解析 (周波数領 域) することで求めることができる。 このパワースペク トル解析は、 請求の範囲 9に記載したように、 血管の運動活動や体温調整及びレニ ンーアンジォテンシン系に関係する 0〜 0 . 0 5 H zの低周波成分(L F ) と、 圧受容体系と関係する 0 . 0 5〜0 . 2 0 H zの中周波成分 (M F ) と、 呼吸変動に関係する 0 . 2 0〜0 . 3 5 H zの高周波成 分 (H F ) から求められる。
このようにして得られた周波成分から、 統計学的に有意義な数、 パ ヮー及び周波数帯中央値に関する情報を得て、 D Cノイズを差し引い たり、補正値によって自己相関アルゴリズムを判定することができる。 即ち、 周波数領域における低周波成分のパワースペク トルは、 日中 の身体的、精神的活動、体位等の種々の外的要因により影響を受ける。 また、 夜間には、 0 . 0 5 H Z以下のゆっく りとした周期的変動、 つ まり、 周期的変動と非周期的変動がみられる。 1 日の時間帯により心 拍変動が異なるということは、 心血管系事故が早期に多い、 という経 験的事実が指摘されている。 覚醒と同時に交感神経活性は高まり、 夜 間に見られた副交感神経活性の亢進が減退する。 夜間における低周波 成分と高周波成分のパワーの変化が最大となるのは AM 3 : 0 0〜A M 5 : 0 0或は AM 6 : 0 0頃である。
2 4時間の各々の時間帯における特徴は、 健常者の場合、 夜間では 心拍変動のトータルパワーが減少し、 低周波成分と高周波成分は増加 し、 中周波成分は減少する。 日内変動は年齢によっても影響を受け、 加齢とともに自律神経系の反応は減少することが知られている。 本発 明は、 これらを明らかにした上で、 心拍変動の日内変動が各種心疾患 の病態、 例えば、 急性心筋梗塞や一過性心筋虚血発作、 脳血管事故、 重症不整脈、 心突然死等の心血管事故の判定や予後予測のデータとし て活用することに特徴を有する。
図 1は、 6 1歳の女性の日常生活における心拍変動のパワースぺ ク トル解析の 1例を示しており、 (A ) は、 2 4時間にわたる心電図 R R間隔の時系列データを 5分毎の区域に分けスぺク トル解析した図を、 ( B ) は平均 R R間隔の時系列データを示している。 この図からも明 らかなように、 夜間睡眠中には、 交感神経活動の減退と副交感神経活 動の亢進により、 心拍数は減少し、 その反映として、 低周波成分 (L F ) と高周波成分 (H F ) のパワー及ぴ振幅が著しく増加し、 L F Z H F比は減少することが判る。 また、 覚醒中は、 自律神経活動が活発 となることから、 身体的ス ト レスや情緒的ス トレス、 呼吸、 食事、 体 位等の外因性の影響を受け、 血漿中の力テコラミン濃度やコルチゾー ルをはじめとする各種ホルモン等の生体神経内分泌性因子に内因性の 日内変動 (サ一力ディアンリズム) が存在することが判っている。 勿 論、 血圧や心拍等の生体機能の多くのものにも内因性のサ一力ディァ ンリズムがあることが判っている。 本発明は、 このような各種のサー 力ディアンリズムを解析し、 これにリアルタイムで検出された心拍や 呼吸のデータとを比較することで、検出データを判定することは勿論、 これらを例えば 1ヶ月単位或は 1年単位で集積し、 当該被測定者のサ 一力ディアンリズムデータを蓄積することで、 当該被測定者特有のサ 一力ディアンリズムパターンをより高精度化し、 これによつて、 リア ルタイムで得られる心拍 ·呼吸データから被測定者の体調を高精度に 判定することができるように構成したことを特徴とするものである。 請求の範囲 1 0に記載の発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 9の いずれかに記載の体動検知装置を少なく とも一対用い、 これら各体動 検知装置からの検出データの差を演算処理することで、 体の内部方向 の検出位置を、 所謂 3次元探査で特定可能としたことを特徴とするも のである。
請求の範囲 1 1に記載の発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0 のいずれかに記載の構成からなる体動検知手段を、 車両のシートベル トまたは車両の座席に取り付け、 シートベルトの着用状態や、 運転者 の眠気やイライラ、 焦燥感等の危険で不快な状態を素早く検知し、 安 全運転が励行できるような監視装置に適用したことを特徴とするもの である。
請求の範囲 1 2に記載の発明は、 請求の範囲 1 0に記載の発明にお いて、 車両の外部にマイクロフォンを取り付け、 前記体動検知装置か ら得られた心拍データや呼吸データから上記マイク口フォンで得られ た情報をキャンセルし補正することを特徴とするものである。
請求の範囲 1 3に記載の発明は、 車両のシートベルトゃ車両の座席 に取り付けられた体動検知手段で得られた呼吸数や心拍数のデータに 基づいて運転者の居眠り状態ゃストレスを検知した後、 該検知データ に基づいてブザー等のアラームや音楽を流す覚醒 · ストレス解消手段 を作動させたり、 或は、 エアコン等の運転状態の適否を自動的に制御 するように構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲 1 4に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を車椅子や椅子、 布団、 座布団、 べッ ドに配置したことを特徴とするものである。
'請求の範囲 1 5に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 靴やブーツ、 ス リ ッパ等の履 物に配置して構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲 1 6に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 血流や血圧、 心拍数或は呼吸 の状態を検知する医療装置に適用した場合を特徴とするものである。 請求の範囲 1 7に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体'動検知手段により得られる呼吸数や心拍によ つて、 例えば、 重症患者等の意思を伝達可能な意思伝達装置として構 成したことを特徴とするものである。
請求の範囲 1 8に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段で得られた呼吸数や心拍数のデー タにより運動量を計測する、 例えばァスリート向けの運動力トレー二 ング装置として構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲 1 9に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸の有無や心拍の 有無を検出し、 これを例えばィンターネットゃ携帯端末等の通信手段 で送信することで、 人や動物の生死を遠隔地からでも判定することが できる生死確認装置として構成したことを特徴とするものである。 請求の範囲 2 0に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸の変動や心拍の 変動に基づいて、 言動の真偽を判定するうそ発見器として構成したこ とを特徴とするものである。
請求の範囲 2 1に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動を計数し、 これを表示する万歩計として構成したことを特徴とする ものである。
請求の範囲 2 2に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動から生理日を判定する生理日判定器具として構成したことを特徴と するものである。
請求の範囲 2 3に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動から時差ボケを判定する時差ボケ判定装置として構成したことを特 徴とするものである。
請求の範囲 2 4に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動に基づいて、 例えば、 介護が必要か否かを判定したり、 被介護者の 体調を判別するデータとして利用するように構成したことを特徴とす るものである。
請求の範囲 2 5に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動を検知して乳幼児の S I D (突然死) や無呼吸の発生を監視し、 該 状態を検知したときに弱い刺激を供与し、 或は音を発生させて S I D 状態や無呼吸状態を解除させる突然死防止装置として構成したことを 特徴とするものである。 '
請求の範囲 2 6に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動を検知して R E M睡眠又は N O N R E M睡眠状態を検出し、 アラー ム設定時刻に近い R E M睡眠のときに、 アラームを作動させる目覚ま し時計として構成したことを特徴とするものである。
.請求の範囲 2 7に記載した本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 ベルトやアクセサリー或は パッ ト等に配置した装身具として構成したことを特徴とするものであ る。
請求の範囲 2 8に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 人や動物の体又は衣服や装身 具或は首輪に配設し、 該体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の 変動を検知して、 例えば、 徘徊老人やペッ トの移動位置を、 G P Sや インターネッ ト、 携帯端末等を利用して検出する移動検知装置として 構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲 2 9に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 例えば、 パネリス ト等の人体 又は衣服や装身具に配設し、 該体動検知手段から得られる呼吸数や心 拍数の変動を、 パネリスト等に気付かれずに自然な状態で検知して、 該検出データを商品のマーケティング情報として、 或は、 映画や音楽 等のインパク ト効果等を確認するために利用することができる商品効 果確認装置として構成したことを特徴とするものである。
請求の範囲 3 0に K載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知装置を、 ゲーム遊戯者に装着させ、 該 ゲーム遊戯者の心拍数や呼吸数からその興奮度や緊張度をランク付け て判定し、 このランクの指令信号に基づいてゲームス トーリ一の展開 を異ならしめることができるゲームコントロール器として構成したこ とを特徴とするものである。
図面の簡単な説明
図 1は、 6 1歳の女性の日常生活における心拍変動のパワースぺク トル解析の 1例を示しており、 (A ) は、 2 4時間にわたる心電図 R R 間隔の時系列データを 5分毎の区域に分けスぺク トル解析した図を、 ( B ) は平均 R R間隔の時系列データを示すチヤ一トグラフである。 図 2は、 本発明の実施の形態に係る体動検知装置の概略的な構成を 示す説明図である。
図 3は、 図 2の A _ A線拡大断面図である。
図 4は、 体動検知装置の圧力検出回路例を示すプロック図である。 図 5は、 同体動検知装置のセンサーを駆動制御する圧電発電装置の 回路例を示す回路図である。 '
図 6は、 体動検知装置の他の構成例を示す一部切欠説明図である。 図 7は、 本体動検知装置を車のシートベルトや座席に装着した例を 示す説明図である。
図 8は、 本体動検知装置をマットレスに装着した例を示す説明図で ある。
図 9は、 本体動検知装置をべッド及ぴ枕に装着した例を示す説明図 である。
図 1 0は、 本体動検知装置を、 人の衣服やベルト等に取り付けた例 を示す説明図である。
図 1 1は、本体動検知装置を眼鏡に適用した例を示す斜視図である。 図 1 2は、本体動検知装置を椅子に適用した例を示す斜視図である。 図 1 3は、 本体動検知装置を車椅子に適用した例を示す斜視図であ る。
図 1 4は、 本体動検知装置をストレツチヤ一に適用した例を示す斜 視図である。
図 1 5は、 本体動検知装置をトレーニングマシーンに適用した例を 示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図 2と図 3は、 本発明を実施する第 1形態例に係る体動検知装置 1 を示しており、 該体動検知装置 1は、 内部に含気スポンジ等の発泡ゥ レタン樹脂 2が封入されたエアーパッド 3と、 該エアーパッ ド 3内の 空気圧の変化を検知するセンサー 4と、 を有して構成されており、 該 エアーパッド 3とセンサー 4とは、 可撓性の中空チューブ 5で気密状 態を保持して連通接続されて構成されている。
発泡ウレタン樹脂 2は、 エアーパッド 3内を一定の膨張状態を保つ ようにエアーパッド 3内に充填されており、 エアーパッド 3が外力に より変形した後、 該外力が作用しなくなったときに、 素早く元の膨張 状態に復元するように作用する。
エアーパッド 3は、 平面形状が矩形の袋状体で気密性が保持される ように、 これも気密性を保持できる接着剤で貼合されて形成されてお り、 その一部には、 エアーパッド内部と連通するパイプ 6の一端部が 突設されている。 勿論、 このパイプ 6の回りからもエアーが漏れない ように、 上記接着剤でシールされる。 同様に、 センサー 4と中空チュ ーブ 5も気密性を有して構成され接続されている。 尚、 このエアーパ ッド 3は、 例えば、 ゴムや軟質合成樹脂等の気密性に優れた材質を用 いるのが望ましく、 また、 より気密性を高めるためには、 複数層で形 成するのが望ましい。
また、 上記エアーパッド 3には、 空気圧補充のためのエアーポンプ 1 0が連通接続可能な流路 1 1がパイプ等で形成され、 該流路 1 1に は、 エアーパッド 3内の空気の流出を防止する逆止弁 (図示せず) が 配設されている。 これは、 エアーパッド 3とセンサー 4とを気密状態 で連結したとしても、 経時使用によりエアーパッド 3内の圧力が低下 するため、 該エアーポンプ 1 0で圧力を一定値まで昇圧させる必要が あるためである。 尚、 上記エアーポンプ 1 0によってエアーパッド 3 内の圧力が一定値となったときには、 例えば、 上記逆止弁によってそ れ以上昇圧しないように構成するのが望ましい。
センサー 4は、 エアーパッ ド 3内の空気圧の変動を検知する公知の 圧力センサーが用いられ、 該圧力センサー 4で電圧変換された出力信 号は、 図 4に示すように、 波形整形回路 7において整形されパルス信 号化される。 尚、 上記波形整形回路 7には比較回路 (図示せず) が含 まれており、該比較回路は、ノイズや極微小な体動を力ットするため、 設定レベル以上の信号のみが選別されるように構成し、 誤動作 ·誤判 定が防止されるように構成されている。 このようにして整形された出 力信号は、 計数手段 8へと送られ、 該計数手段 8で計数されたデータ は、 次段のサ一力ディアンリズムデータ格納回路 Cを経て判定回路 9 へと送られ、 各種の判定データとして利用される。 勿論、 この検出デ ータは、 内蔵されている通信回路 (図示せず) を介して伝送すること ができるように構成するのが望ましい。 サ一力ディアンリズムデータ回路 Cは、 心拍変動を、 0〜0. 0 5 H zの低周波成分 (L F) と、 0. 0 5〜 0. 2 0 H zの中周波成分 (MF) と、 0. 2 0〜0. 3 5 H zの高周波成分 (HF) との 3周 波領域における周波数の変動から求め、 これを、 例えば、 一ヶ月或は 1年間測定して得られたデータを格納するもので、 種類としては、 モ デルサ一力ディアンデータ、 或は被測定者自身のサ一力ディアンリズ ムデータ ある場合には当該データが比較対象として用いられる。 即ち、 このサ一力ディアンリズムデータ回路 Cは、 格納されている サ一力ディアンリズムデータと、 体動検知装置 1で検出されたリアル タイムの心拍 ·呼吸データとを比較するもので、 全心拍変動 (時間領 域) の評価と、 心拍の周期変動の周波数成分をパワースペク トル解析
(周波数領域) することで求める。 3周波の内、 低周波成分は、 血管 の運動活動や体温調整及ぴレニン一アンジォテンシン系に関係を判定 する情報として用いられ、 中周波成分は圧受容体系との関係を判定す るために用いられ、 さらに、 高周波成分は、 呼吸変動との関係を判定 するために用いられる。
このようにサ一力ディアンリズムデータ回路 Cに格納されているサ 一力ディアンリズムデータと体動検知装置 1で検出されたリアルタイ ムの心拍 ·呼吸データとを判定回路 9で比較することで、 急性心筋梗 塞や一過性心筋虚血発作、 脳血管事故、 重症不整脈、 心突然死等の心 血管事故等の判定をすることができ、 また、 該判定データは、 予後予 測のデータとして活用することもできる。 尚、 サ一力ディアンリズム データの採取手段やデータ処理手法については、 時間診断'学や時間医 学等で従来から公知の手段と手法、 例えば、 高速フーリエ法 ( f a s t F o u r i e r t r a n s f o r m : F F T) 等を用いることが できるので、 この明細書では、 その詳細な説明をここでは省略する。 尚、 このセンサー 4を駆動する電源は、 公知の各種電池を用いるこ とができるが、 特に、 圧電素子を利用した自己振動発電型の圧電発電 装置 1 2を用いるのが望ましい。 圧電効果を示す物質は無機 ·有機ともに多くの材料が知られている が、 現在実用レベルにある材料としてセラミックスの P Z T系 (p i e z o e l e c t r i c c e r a m i c s )等の材料が公知である。 圧電セラミックス素子は、 多結晶体に、 直流高電圧を印加し、 残留 分極を発生させて圧電性をもたせた素子であり、 組成によりかなり自 由に基本圧電定数を変化させることができる。
このような圧電セラミックス素子を用いた圧電発電装置 1 2は、 圧 電素子板に衝突による機械的衝撃エネルギーを印加して圧電素子板に たわみ振動を励起して電気エネルギーを取り出す。
そして、 この圧電発電装置 1 2によって発電される電気エネルギー を所望の設定レベルまで充電し、 設定レベルに達した時点でこの充電 された電気エネルギーを一気に、 或は、 逐次放電させることで、 セン サー 4に必要な電気エネルギーを取り出すことができる。
具体的には、 上記圧電発電装置 1 2は、 図 5に示すように、 圧電セ ラミックス素子 1 3と、 この圧電セラミックス素子 1 3に接続された コンデンサ 1 4と、 該コンデンサ 1 4を開閉する自己保持型電流スィ ツチ 1 5と、 該自己保持型電流スィツチ 1 5に接続され放電開始レべ ルを設定するトリガー回路 (図示せず) 及び波形整形を行うダイォー ド 1 6 A乃至 1 6 Fと、 を有して構成されている。
この場合、 上記圧電発電装置 1 2を構成するコンデンサ 1 4と自己 保持型電流スィツチ 1 5及ぴトリガー回路及びダイォード 1 6 A乃至 1 6 Fを前記圧電セラミックス素子 1 3と集積しュニッ ト化すること で、これを小型化することができ、各種用途に適用することができる。 本発明において、 特に移動しながら使用する器具の場合、 センサー 4 を常時作動させる必然性がなく、 所要時間毎にセンサー 4を作動させ ればよいため、 コンデンサ 1 4に所要電圧を蓄電して、 その電源を利 用する圧電発電装置 1 2は、 まさにうつてつけの電源である。
尚、 上記エアーパッド 3とセンサー 4とを連通接続する可撓性の中 空チューブ 5は、 気密性を有する材質で形成されている。 勿論、 可撓 性の中空チューブ 5に代えて、 金属或は硬質樹脂で形成されたパイプ を用いることもできる。
図 6は、 この発明の実施の第 2形態例に係る体動検知装置 1を示し ており、 この形態例に係る体動検知装置 1では、 前記センサー 4及ぴ 圧電発電装置 1 2をエアーパッド 3内に封入し、 外見的には、 エアー パッ ド 3のみから構成したようにュニッ ト化した他は、 エアーパッド やセンサー及ぴ圧電発電装置自体の構成は、 前記図 2と図 3に記載の 形態例と同様に構成されているので、 図面には図 2と図 3で用いた符 号と同一の符号を付して、 その詳細な説明をここでは省略する。
この形態例に係る体動検知装置 1は、 上記したようにュ-ット化さ れているので、 エアーパッ ド 3とセンサー 4とを連通接続する配管や 圧電発電装置 1 2とセンサー 4とを接続する配線を外部に露出させる 必要が無く、 その結果、 エアーパッド 3内の空気圧の減少要因を大幅 に削減することができ、 経時使用に耐え得る構造とすることができる と共に、 一体で超小型のセンサー装置として供給することができるの で、 例えば、 人に本体動検知装置を装着していることを気付かせずに 所望の心拍 ·呼吸データを採取することができ、 汎用性を大幅に高め ることができる。
尚、 この発明に係る体動検知装置 1は、 これを少なく とも一対用い ることで、 これら各体動検知装置 1, 1からの検出データの時間的差 や周波数の微妙な差を演算処理することで、 体の内部方向、 即ち、 深 度方向の検出位置を、 所謂 3次元探査で特定することが可能である。 例えば、胸部にこの体動検知装置 1 , 1を一定の距離を隔てて装着し、 各体動検知装置 1, 1からの心拍データや呼吸データの僅かな時間的 ズレゃ周波数のズレを、 三角測定法等の原理等の公知の測定原理を用 いて演算処理することで、 体のどの位置における心拍データ ·呼吸デ ータであるかを特定することができる。 従って、 体動検知装置 1, 1 の装着部位を任意に変更するだけで、 その特定位置を可変することが でき、 任意の位置の心拍データや呼吸データが採取可能となり、 治療 分野における有用性を大幅に向上させることができる。
次に、 以上のように構成されてなる体動検知装置 1の適用分野を、 図面に基づき説明する。
図 7は、 車両のシートベルト 2 0及び運転座席の背凭れ 2 1に体動 検知装置 1を取り付けて安全運転監視装置を構成した場合を示してい る。 尚、 シートベルト 2 0に体動検知装置 1を取り付ける場合には、 運転者の体格に対応させて最適な場所、 例えば、 胸部に位置決めする ことができるように、 スライ ド自在に取り付けるのが望ましい。 このように安全運転監視装置を構成することで、 車両運転中におけ る運転者の眠気、 疲労度、 焦燥感を、 運転者の呼吸数や心拍数の変動 から検知して、 例えば、 ブザーや警告音声を発生させる警告音声発生 装置を作動させ、 或は、 カーステレオを自動的に作動させ、 或は、 自 動的に減速させる等して、 これを運転者に知らしめ安全運転を促がす ことができる。
また、 この安全運転監視装置は、 運転席だけではなく、 全ての座席 とシートベルトにも装着することで、 同乗者の呼吸数や心拍数のデー タに基づいてェアコンを快適作動状態に制御することが きる。 尚、 本発明に係る体動検知装置 1を車両の安全運転監視装置に用い る場合には、 車両の外部にマイクロフォンを取り付け、 前記体動検知 装置 1から得られた心拍データや呼吸データから、 上記マイクロフォ ンで得られた外部音をキャンセルし、 これを補正することで、 より正 確な運転者の体調を迅速に検知することが可能となり、 また、 これを 判定するコンピュータ (M P U ) も小型化することもできる。
図 8は、 上記体動検知装置 1をマッ トレス 3 0に配置した状態を示 している。 この場合、 上記体動検知装置 1は、 就寝者 3 1が就寝した 状態における胸部部分の真下に位置するように埋め込まれた状態で配 置されている。 勿論、 マッ トレス 3 0に代えて、 体動検知装置 1を布 団ゃ座布団、 或は、 図 9に示すように、 ベッド 3 1やシーツ 3 2或は 枕 3 3に配設しても、 下記の効果と同様の効果を得ることができる。 また、 ベッド 3 1に配設する場合には、 ベッ ド 3 1の脚部 3 4に体動 検知装置を配設することで、 ベッド 3 1のどの位置で就寝等しても、 その振動を確実に検出することができる。
このように構成することで、 体動検知装置 1が体動による変形を受 けると、 センサーが電圧の変動を検出し、 該電圧変動を増幅回路で増 幅して前記波形整形回路で整形されて記録される。 この場合、 体動検 知装置 1は、 人が就寝したときの胸部の真下に位置するようにマツ ト レス 3 0やシーツ 3 2或は枕 3 3の表面に固定若しくは調整可能に配 置し、 或は、 ベッ ド 3 1の脚部 3 4に配置されるので、 寝床上におけ る人の寝返りを検知できることは勿論、 心拍や呼吸の有無も検出して これを通信手段により送信することができるので、 就寝者の突然死や 一人暮らしの人の生死を、 遠隔で、 かつ、 容易に監視することができ る。 勿論、 就寝者の体調等をモニタリングすることもできるので、 介 護における有効な情報として利用することができる。 また、 このよう に体動検知装置 1を用いることで、 特に、 会話が不能な重症患者の呼 吸数や心拍数の変動を解析して利用することで、 意思伝達手段として も用いることが可能である。
図 1 0は、 体動検知装置 1を、 人体に直接ではなく、 衣服やたすき 4 0又はストラップ或はベルト 4 1に 1個以上配設し、 該体動検知装 置 1から得られる呼吸の有無や心拍の有無を検出して内蔵されている 通信手段を介して送信し、 人の生死確認を遠隔地から判定することが できるように構成した場合を示している。 勿論、 これが適用可能なの は人に限定されるものではなく、 牛や馬等の動物の管理としても利用 することができる。
図 1 1は、 上記体動検知装置 1を眼鏡 5 0のアーム部 5 1, 5 1に 配置し、 該該体動検知装置 1から得られる呼吸の有無や心拍の有無を 検出して内蔵されている通信手段を介して送信し、 人の生死確認や体 調を遠隔地から判定することができるように構成した場合を示してい る。 図 1 2は、 上記体動検出装置 1をソファ 6 0の背凭れ 6 1及び肘掛
6 2, 6 2に配置し、 該該体動検知装置 1から得られる呼吸数や心拍 数を検出して内蔵されている通信手段を介して送信し、 着座者の体調 を遠隔地から判定することができるように構成した場合を示している c 図 1 3は、 上記体動検出装置 1を、 車椅子 7 0の背凭れ 7 1や座部
7 2に配置し、 該該体動検知装置 1から得られる呼吸数や心拍数を検 出して内蔵されている通信手段を介して送信し、 着座者の体調を遠隔 地から判定することができるように構成した場合を示している。
図 1 4は、 上記体動検出装置 1 を、 ス トレッチヤー 8 0の背凭れ部 8 1や就寝部 8 2に配置し、 該該体動検知装置 1から得られる呼吸数 や心拍数を検出して内蔵されている通信手段を介して送信し、 被運搬 者の体調を離れた位置からでも判定し記録することができるように構 成した場合を示している。
図 1 5は、 上記体動検出装置 1を、 トレーニングマシーン 9 0の背 凭れ部 9 1に配置し、 該該体動検知装置 1から得られる呼吸数や心拍 数を検出してその運動量を計測することができるように構成した場合 を示している。 この場合、 運動中の心拍数を画面に表示し、 練習者が 呼吸を心拍数に対応させて調整することで、 非常に効果的、 かつ、 効 率的な運動を実施することが可能となる。
尚、 特に図示はしないが、 本発明に係る体動検知装置 1は、 以上の ような構成 ·作用を有しているため、 図示例に限らず、 例えば、 体動 検知装置 1から得られる呼吸数の変動や心拍数の変動により言動の真 偽を判定するうそ発見器や、 万歩計、 生理日判定器具、 時差ボケ判定 装置や、 乳幼児の S I D (突然死) や無呼吸の発生を監視し、 該状態 を検知したときに弱い刺激を供与し、 或は音を発生させて S I D状態 や無呼吸状態を解除させる突然死防止装置にも適用することができる c 勿論、 配設対象体として、 靴やブーツ、 草履、 スリ ッパ等の履物や、 ペンダン トやブレスレツ ト、 イアリ ング、 ネック レス等のアクセサリ 一、.或は時計等にも配設することができ、 より自然な状態で心拍デー タゃ呼吸データを得ることができる。
また、 心拍数と呼吸数のデータによって、 当該個体の緊張度や興奮 度を検知することができるため、例えば、ゲームのストーリ一展開を、 上記緊張度や興奮度 (心拍数や呼吸数を単位時間毎に計測して、 これ を段階化したもの。 必要があれば、 年齢別、 性別、 人種別のデータを 加味したランク付けでも可能である。) に応じて、 興奮度 ·緊張度が A ランクであれば a というストーリー展開とし、 興奮度 ·緊張度が Bラ ンクであれば bというストーリー展開とする、 といった具合にコント ロールすることで、 ゲームを個人の体調や性別、 年齢等に対応させる ことができ、 ゲームに多種多様のパリエーションを与えて飽きさせず に楽しませることができる。
さらに、 上記体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を検 知して R E M睡眠又は N O N R E M睡眠状態を検出し、 アラーム設定 時刻に近い R E M睡眠のときに、 アラームを作動させる目覚まし時計 として構成することもできる。
加えて、 上記体動検知装置 1を、 例えば、 首輪等に配設することに より、 ぺッ トの移動位置を G P S等を利用して検出することも可能で ある。
また、 上記体動検知装置 1をパネリスト等の人体又は衣服や装身具 に配設し、 これら各体動検知装置 1から得られる呼吸数や心拍数の変 動を、 パネリスト等に気付かれることなく、 自然な状態で検知してこ れを統計化することで、 商品のマーケティング情報として、 或は、 映 画や音楽等のィンパク ト効果等を確認する商品効果確認装置として利 用することも可能である。
尚、 本発明に係る体動検知装置 1は、 上記した実施の形態に限定さ れるものではなく、 例えば、 風呂に浮かべて使用することもでき、 本 発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿 論、 例示した器具に限定されるものではなく、 種々の器具 ·装置に適 用可能である。 産業上の利用可能性
請求の範囲 1に記載の発明によれば、 体動検知装置を、 空気が封入 されたエアーパッドと、 該エアーパッ ド内の空気圧の変化を検知する センサーと、 を有して構成されてなる体動検知装置において、 上記ェ ァーパッドとセンサー部とを、気密状態で連通接続して構成したので、 非常に簡単な構成で体動を確実に検知することができ、 しかも、 非常 に安価に提供することができる。
請求の範囲 2に記載の発明によれば、 エアーパッド内には、 スポン ジ状の発泡ウレタン樹脂を封入して構成したので、 エアーパッドを膨 らんだ状態となるように保持することができ、 その結果、 体動の変化 を確実に、 かつ、 安定した状態で検出することができる。
請求の範囲 3に記載の発明によれば、 エアーパッドには、 空気圧補 充のためのエアーポンプが接続可能な流路を形成し、 該流路には、 ェ ァーパッド内の空気の流出を防止する逆止弁を配設して構成したので、 経時使用によるエアーパッド内に減圧に対しても、 特別な動力を用い ることなく、 簡単に昇圧することができ、 その結果、 屋外で長期間活 動する場合であっても、 確実に体動を検知することができる。
請求の範囲 4に記載の発明にあっては、 前記センサーとエアーパッ ドとパイプ状の中空部材を介して連通接続して構成されているので、 エアーパッ ドとセンサーとを気密状態に保持することができ、 その結 果、 わずかな体動の変動であっても、 確実に、 かつ安定的にこれを検 知することができる。
請求の範囲 5に記載の発明にあっては、 上記センサーをエアーパッ ド内に封入したので、連通接続のための配管が不要となり、その結果、 部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
請求の範囲 6に記載の発明にあっては、 前記センサーを作動させる 電源を、 圧電素子を利用した発電装置とすることで、 無電源でセンサ 一を作動させることができ、 その結果、 電源に拘束されることなく、 外でも自由な活動が保証され、 しかも、 該圧電発電装置は、 請求の範 囲 7に記載したように、 エアーパッド内に封入して構成することで、 請求の範囲 5に記載したセンサーも一緒にエアーパッド内に封入した 場合には、 人や動物の身体や衣服或は装身具ゃシートベルト等にも、 目立たずに簡単に取り付けることができ、 汎用性が大幅に向上する。 請求の範囲 8に記載の発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 7のい ずれかに記載の体動検知装置を、 ゲーム遊戯者に装着させ、 該ゲーム 遊戯者の心拍数や呼吸数からその興奮度や緊張度をランク付けて判定 し、 このランクの指令信号に基づいてゲームストーリーの展開を異な らしめることを特徴とするゲームコントロール器。
請求の範囲 8に記載の発明は、 上記構成からなる体動検知装置によ り検出された心拍データ及び 又は呼吸データを、 予め採取したサー 力ディアンリズムデータと比較することでより高精度のデータが得ら れる。
請求の範囲 9に記載した本発明では、 サ一力ディアンリズムデータ を、 0〜0. 0 5 H zの低周波成分 (L F) と、 0. 0 5〜0. 2 0 H zの中周波成分 (MF) と、 0. 2 0〜 0. 3 5 H zの高周波成分 (HF)の 3周波成分から求めるように構成したので、低周波成分(L F) では血管の運動活動や体温調整及ぴレニン一アンジォテンシン系 との関係を判別することができ、 また、 中周波成分 (MF) では圧受 容体系との関係を判別することができ、 さらに、 高周波成分 (HF) からは呼吸変動との関係を判別することができる。
請求の範囲 1 0に記載の発明によれば、 請求の範囲 1乃至請求の範 囲 9のいずれかに記載の体動検知装置を少なく とも一対用い、 これら 各体動検知装置からの検出データの差を演算処理するように構成した ので、 当該心拍データや呼吸データの採取位置を、 体の内部方向 (深 度) に対しても特定することができ、 医療分野における有用性を大幅 に向上させることができる。
請求の範囲 1 1に記載の発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0 のいずれかに記載の構成からなる体動検知手段を、 車両のシートベル トまたは車両の座席に取り付けて安全運転監視装置を構成したので、 シートベルトの着用状態や、 運転者の眠気やイライラ、 焦燥感等の危 険で不快な状態を素早く検知し、安全運転を励行させることができる。 請求の範囲 1 2に記載の発明は、 請求の範囲 1 1に記載の発明にお いて、 車両の外部にマイクロフォンを取り付けて構成したので、 前記 体動検知装置から得られた心拍データや呼吸データから上記マイク口 フォンで得られた情報をキャンセルし補正することで、 安全運転に必 要なデータをより高精度に、 かつ、 迅速に得ることができる。
請求の範囲 1 3に記載の発明にあっては、 車両のシートベルトゃ車 両の座席に取り付けられた体動検知手段で得られた呼吸数や心拍数の データに基づいて運転者の居眠り状態ゃストレスを検知した後、 該検 知データに基づいてブザー等のアラームや音楽を流す覚醒 · ス トレス 解消手段を作動させたり、 或は、 エアコン等の運転状態の適否を自動 的に制御することができる。
請求の範囲 1 4に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を車椅子や椅子、 布団、 座布団、 べッドに配置したので、 この種の体動検知手段を直接体に取り付ける 必要がなく、 その結果、 被測定者に気付かれることなく、 自然な状態 でデータを採取することができ、 また、 ベッドや布団に配置した場合 には、 就寝を妨げる心配がない、 という効果が得られる。
請求の範囲 1 5に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 靴やブーツ、 スリッパ等の履 物に配置して構成したので、 従来のこの種の体動検知装置のように、 配線が必要ないので、 自由に動き回っても、 必要な心拍 ·呼吸データ を採取可能であ'り、特に、足の裏には血管が集中しているので、 より正 確な上記データを確実に採取することができる。
請求の範囲 1 6に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 血流や血圧、 心拍数或は呼吸 の状態を検知する医療装置に適用したので、 入院患者に気付かれるこ となく、 治療に必要な心拍 ·呼吸データを確実に採取することができ る。
請求の範囲 1 7に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段により得られる呼吸数や心拍によ つて、 例えば、 重症患者等の意思を伝達可能な意思伝達装置として構 成したので、 意識はあっても声が出ない患者の意思を、 患者に負担を かけることなく伝達することができる。
請求の範囲 1 8に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段で得られた呼吸数や心拍数のデー タにより運動量を計測する、 例えばァスリ一ト向けの運動力トレー- ング装置として構成したので、 体に負担がかかる無理な運動を、 運動 をしながらでも自己コントロールすることができ、 また、 運動施設側 からも、 運動する人に合った指導を行うことができる。
請求の範囲 1 9に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸の有無や心拍の 有無を検出し、 これを例えばィンターネッ トゃ携帯端末等の通信手段 で送信するように構成したので、 人や動物の生死を遠隔地からでも判 定することができる。
,請求の範囲 2 0に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸の変動や心拍の 変動に基づいて、 言動の真偽を判定するうそ発見器として構成したの で、従来のうそ発見器のような多数の電極を体に装着する必要がなく、 相手に気付かれることなく、 検査を行うことができる。
請求の範囲 2 1乃至請求の範囲 2 3に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる 呼吸数や心拍数の変動を計数し、これを表示する万歩計として構成し、 或は生理日判定器具として構成し、 或はまた時差ボケ判定装置として 構成することで、 被測定者の体に負担をかけることなく、 日常生活に おいて自然な状態で必要な心拍 ·呼吸データを得ることができる。 請求の範囲 2 4に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動に基づいて介護器具を構成したので、 例えば、 介護が必要か否かを 判定したり、 被'介護者の体調を相手に気付かれることなく、 自然な状 態で採取することができる。
請求の範囲 2 5に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動を検知することで突然死防止装置を構成したので、 乳幼児の S I D (突然死) や無呼吸の発生を監視したり、 該状態を検知したときに弱 い刺激を供与し、 或は音を発生させて S I D状態や無呼吸状態を解除 させることができる。
請求の範囲 2 6に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変 動を検知して R E M睡眠又は N O N R E M睡眠状態を検出するように 目覚まし時計を構成したので、 アラーム設定時刻に近い R E M睡眠の ときに、 アラームを作動させるように構成することができ、 より快適 な状態で、 かつ、 確実に覚醒させることができる。
請求の範囲 2 7に記載した本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 ベルトゃァクセサリ一或は パッ ト等に配置して装身具を構成したので、 装着者の体に負担をかけ ることなく、 自然な状態で、 必要な心拍 ·呼吸データを採取すること ができる。
請求の範囲 2 8に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 人や動物の体又は衣服や装身 具或は首輪に配設して移動検知装置を構成したので、 該体動検知手段 から得られる呼吸数や心拍数の変動を装着者に動物の体に負担をかけ ることなく、 かつ、 相手に気付かれることなく検知することができる と共に、 例えば、 徘徊老人やペッ トの移動位置を、 G P Sやインター ネット、 携帯端末等を利用して正確に検出することができる。 請求の範囲 2 9に記載の本発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検知手段を、 例えば、 パネリス ト等の人体 又は衣服や装身具に配設して商品効果確認装置を構成したので、 該体 動検知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を、 パネリスト等に気 付かれずに自然な状態で検知することができ、 該検出データを商品の マーケティング情報として、 或は、 映画や音楽等のインパク ト効果等 を確認するデータとして活用することで、 適切な販売計画を立案する ことができる。
請求の範囲 3 0に記載の発明は、 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0 のいずれかに記載の体動検知装置を、 ゲーム遊戯者に装着させ、 該ゲ ーム遊戯者の心拍数や呼吸数からその興奮度や緊張度をランク付けて 判定し、 このランクの指令信号に基づいてゲームストーリーの展開を 異ならしめることができるので、 ゲームを個人の体調や性別、 年齢等 に対応させることができ、 ゲームに多種多様のバリエーションを与え て飽きさせずに楽しませることができる。

Claims

請求の範囲
1 .空気が封入されたエアーパッドと、該エアーパッ ド内の空気圧の 変化を検知するセンサーと、 を有して構成されてなる体動検知装置に おいて、 上記エアーパッドとセンサー部とを、 気密状態で連通接続し たことを特徴とする体動検知装置。
2 .前記エアーパッド内には、発泡ウレタン樹脂が封入されているこ とを特徴とする請求の範囲 1に記載の体動検知装置。
3 . 前記エアーパッドには、 空気圧補充のためのエアーポンプが接 続可能な流路が形成され、 該流路には、 エアーパッド内の空気の流出 を防止する逆止弁が配設されていることを特徴とする請求の範囲 1又 は請求の範囲 2のいずれかに記載の体動検出装置。
4 . 前記センサーは、 エアーパッドと中空部材を介して連通接続さ れていることを特徴とする請求の範囲 1乃至請求の範囲 3のいずれか に記載の体動検知装置。
5 . 前記センサーは、 エアーパッド内に封入されていることを特徴 とする請求の範囲 1乃至請求の範囲 3のいずれかに記載の体動検知装 置。
6 . 前記センサーを作動させる電源は、 圧電素子を利用した発電装 置であること.を特徴とする請求の範囲 1乃至請求の範囲 5のいずれか に記載の体動検知装置。
7 . 前記圧電発電装置は、 前記エアーパッド内に封入されているこ とを特徴とする請求の範囲 6に記載の体動検知装置。
8 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 7のいずれかに記載の体動検知手 段により検出された心拍データ及び/又は呼吸データを、 予め採取し たサ一力ディアンリズムデータと比較することを特徴とする体動検知
9 . 前記サ一力ディアンリズムデータは、 低周波成分と中周波成分 及び高周波成分から心拍変動を検知することを特徴とする請求の範囲 8に記載の体動検知装置。
1 0 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 9のいずれかに記載の体動検知 装置を少なく とも一対用い、 これら各体動検知装置からの検出データ の差を演算処理することで、 体の内部方向の検出位置を特定可能とし たことを特徴とする体動検知装置。
1 1 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段を、 車両のシートベルトまたは車両の] ¾席に取り付けてなる安 全運転監視装置。
1 2 . 車両の外部にマイクロフォンを取り付け、 前記体動検知装置 から得られた心拍データや呼吸データから上記マイク口フォンで得ら れた情報をキャンセルし補正することを特徴とする請求の範囲 1 1に 記載の安全運転監視装置。
1 3 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段を、 シートベルトまたは車両の座席に取り付け、 該体動検知手 段で得られた呼吸数や心拍数のデータに基づいて居眠り状態ゃストレ スを検知し、 アラームや音楽を流す等の覚醒 · ス トレス解消手段を作 動させ、 或は、 エアコン等の運転状態を制御するように構成されてな る車両安全運転監視装置。
1 4 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段.を配置してなる車椅子や椅子、 布団、 座布団、 ベッド。
1 5 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段を配置してなる履物。
1 6 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段が配置された血流や血圧、 心拍数或は呼吸の状態を検知する装 置。
1 7 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段により得られる呼吸数や心拍によって意思を伝達可能な意思伝
1 8 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段で得られた呼吸数や心拍数のデータにより運動量を計測する運 動力トレーニング装置。
1 9 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸の有無や心拍の有無を検出し、 人や動物の生 死を判定する生死確認装置。
2 0 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸の変動や心拍の変動により言動の真偽を判定 するうそ発見器。
2 1 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を計数し、 これを表示する ことを特徴とする万歩計。
2 2 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動から生理日を判定すること を特徴とする生理日判定器具。
2 3 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動から時差ボケを判定するこ とを特徴とする時差ボケ判定装置。
2 4 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を介護データとして利用す ることを特徴とする各種介護器具。
2 5 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を検知して乳幼児の S I D (突然死) や無呼吸の発生を監視し、 該状態を検知したときに弱い刺 激を供与し、 或は音を発生させて S I D状態や無呼吸状態を解除させ ることを特徴とする突然死防止装置。
2 6 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を検知して R E M睡眠又は N O N R E M睡眠状態を検出し、 アラーム設定時刻に近い R E M睡眠 のときに、 アラームを作動させるように構成したことを特徴とする目 覚まし時計。
2 7 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段を配置してなる装身具。
2 8 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段を人や動物の体又は衣服や装身具或は首輪に配設し、 該体動検 知手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を検知して、 徘徊老人ゃぺ ッ トの移動位置を G P S等を利用して検出することを特徴とする移動 検知装置。
2 9 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知手段をパネリスト等の人体又は衣服や装身具に配設し、 該体動検知 手段から得られる呼吸数や心拍数の変動を検知して、 該検出データを 商品のマーケティング情報や映画や音楽等のィンパク ト効果等を確認 するために利用するように構成したことを特徴とする商品効果確認装
3 0 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 1 0のいずれかに記載の体動検 知装置を、 ゲーム遊戯者に装着させ、 該ゲーム遊戯者の心拍数や呼吸 数からその興奮度や緊張度をランク付けて判定し、 このランクの指令 信号に基づいてゲームストーリ一の展開を異ならしめることを特徴と するゲームコントロール器。
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