WO2014196232A1 - 振動検出装置 - Google Patents

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WO2014196232A1
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laid
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昭広 岡崎
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シャープ株式会社
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    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4806—Sleep evaluation
    • A61B5/4812—Detecting sleep stages or cycles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6892—Mats

Definitions

  • the present invention relates to a device that is installed in a sleeping device such as a bed and acquires information such as a sleeping state.
  • a detection device that is installed in a sleeping device such as a bed and acquires information such as a sleep state has a complicated mechanism or a large area in order to increase detection sensitivity or to expand a detectable region.
  • a plate-like pressing member is incorporated.
  • Patent Document 1 proposes a biological signal detection device installed on a bed or the like in which a cable-like pressure-sensitive means is sandwiched between two pressing members having a plurality of irregularities. Has been. Each of the pressing members includes a plurality of irregularities. By sandwiching a pressure-sensitive means such as a cable-shaped piezoelectric sensor between these irregularities, pressure is effectively applied to increase detection sensitivity.
  • the biological signal detection apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-183181 has a plate-like pressing member having a plurality of projections and depressions, such as a rubber sponge, in order to increase detection sensitivity or expand a detectable region.
  • a plate-like pressing member having a plurality of projections and depressions, such as a rubber sponge, in order to increase detection sensitivity or expand a detectable region.
  • the vibration detection apparatus includes a plurality of rectangular plate-like members and a foldable pressure-sensitive means for detecting pressure.
  • the plurality of plate-like members are arranged in parallel adjacent to each other with a gap.
  • the pressure sensitive means is laid on the surface of the plurality of plate-like members.
  • the plurality of plate-like members are arranged in parallel in the short-side direction with a gap between the long sides of the plate-like members (each) adjacent to each other.
  • the pressure-sensitive means has a portion that is laid in parallel (substantially) in the short side direction (substantially perpendicular to the long side direction) on the surfaces of the plurality of plate-like members arranged in parallel.
  • the number of gaps between the plurality of plate-like members can be increased, and the number of places where the pressure-sensitive means deforms increases, so that the detection sensitivity of the pressure-sensitive means increases.
  • the pressure-sensitive means further includes a portion laid in parallel with the long side direction of the plate-like member on the surface of the plurality of plate-like members.
  • the detection output generated from the pressure-sensitive means laid on the surface in the long side direction than in the short side direction of the plate member is more Become bigger.
  • the detection sensitivity can be increased more than the pressure-sensitive means laid only in the short side direction of the plate-like member.
  • the vibration detection apparatus further includes at least two sheet-like exterior members that hold a plurality of plate-like members and pressure-sensitive means.
  • the two exterior members sandwich a plurality of plate-like members by sandwiching a plurality of plate-like members provided with pressure-sensitive means.
  • the vibration detection device is hardly damaged and the service life is increased.
  • the plurality of plate-like members provided with pressure-sensitive means are bonded and sandwiched between two exterior members.
  • a plurality of plate-like members provided with pressure-sensitive means can be easily and stably fixed.
  • the material of the plurality of plate-like members is preferably ABS resin.
  • the vibration detection device of the present invention is light in weight and high in durability.
  • the pressure sensitive means is preferably a piezo cable.
  • the detection sensitivity, detection accuracy, and stability of the vibration detection apparatus of the present invention are increased.
  • the material of the exterior member is preferably a film, felt, or cloth.
  • the vibration detection device of the present invention can be reduced in thickness and weight.
  • the vibration detection device As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vibration detection device with high detection sensitivity, accuracy, and stability. In addition, the vibration detection device can be reduced in thickness, weight, and portability.
  • the mat-like sensor 10 of the present invention is formed as shown in FIG.
  • a piezo cable 1 is a cable-shaped piezoelectric sensor that can be bent.
  • the piezo cable 1 is held along the surface of the six plate-like members 2 and is laid on the surface of the six plate-like members 2.
  • the diameter of the piezo cable 1 is about 3.5 mm, and the total length is about 1.2 m.
  • Each of the six plate-like members 2 has a long side length of about 39 cm, a short side length of about 9 cm, and a thickness of about 2 mm.
  • a plate material such as a flame retardant ABS resin is used for the plate member 2.
  • Each of the six plate-like members 2 is arranged so that the long sides thereof are adjacent to each other. There is a gap between the seams 11 between the long sides of the two adjacent plate-like members 2. The length of each gap is about 5 mm.
  • a part of the piezo cable 1 is bent into a U-shape, and the U-shaped portion is a surface of four plate-like members 2 at the center of the six plate-like members 2. It is laid to cross. Linear portions at both ends of the U-shaped portion are laid along the surface of the plate-like member 2 in parallel with the long sides of the two plate-like members 2. The central straight portion of the U-shaped portion is laid along the surface in parallel with the short sides of the four plate-like members 2. That is, the central straight portion of the U-shaped portion intersects the three seams 11 formed by the four plate-like members 2.
  • the straight part parallel to the long side of the plate-like member 2 in the U-shaped portion can secure a length of 80% or more (about 32 cm or more) of the plate-like member 2 along the long-side direction. desirable.
  • the plate-like member 2 can be obtained even if movement such as heartbeat, respiration, and body movement does not occur directly above the piezo cable 1.
  • the piezo cable 1 vibrates or deforms through the elasticity of and can detect movements such as heartbeat, respiration, and body movement. Further, by supporting the piezo cable 1 with the plate-like member 2, stable installation and sensing are possible even with a bed of leaf spring-like springs with many gaps.
  • the piezo cable 1 has portions arranged in parallel with the long side and the short side of the plate-like member 2, it is possible to detect deformation of both the long-side direction and the short-side direction of the plate-like member 2, and press detection sensitivity. Can be increased.
  • the circuit unit 4 includes an electric circuit that amplifies and detects a current generated when the piezo cable 1 is bent.
  • the circuit unit 4 preferably further includes a processing unit including a CPU (Central Processing Unit) that processes a signal output from the electric circuit. Both terminals of the piezo cable 1 are connected to the circuit unit 4, and a current amplifier is built in the circuit unit 4. The greater the bend or amplitude of the piezo cable 1, the greater the output voltage from the current amplifier.
  • the signal detected by the circuit unit 4 may be stored by storing a recording medium such as an SD card (registered trademark) in the circuit unit 4 and transferred to a personal computer or smartphone wirelessly such as Bluetooth (registered trademark) in real time. Also good.
  • the piezo cable 1 laid on the surface of the plate-like member 2 is preferably attached to the surface of the plate-like member 2 with an adhesive or tape.
  • the whole of the piezo cable 1 and the six plate-like members 2 are bonded together by sandwiching the two felts 3 from above and below, and molded into the shape shown in FIG.
  • the portion of the seam 11 held by the felt 3 is easily bent by pressing from above. Even if the whole of the piezo cable 1 and the six plate-like members 2 is not held by the felt 3, the function as a vibration detecting device is achieved.
  • the mutual arrangement of the six plate-like members 2 and the joints 11 is fixed, and the mutual arrangement of the piezo cable 1 and the six plate-like members 2 and the joints 11 is fixed.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a mat-like sensor 10 in which the entire piezo cable 1 and six plate-like members 2 are sandwiched between two felts 3. Instead of the felt, other cloth or resin film may be used.
  • FIG. 5 is a cross section of one bent portion 11.
  • FIG. 5 shows a piezo cable 1, two plate-like members 2, and two felts 3.
  • the bent portion can be bent so that its height 12 is about 15 mm or less. Therefore, in the folded state of FIG. 2B, the entire mat-shaped sensor has an outer shape of about 40 cm in length, about 10 cm in width, and about 5 cm in thickness, which is much smaller than the conventional one.
  • weight reduction can be achieved by using materials, such as a flame-retardant ABS resin, as the plate-shaped member 2.
  • the mat-like sensor 10 can be used to measure body movement, respiratory rhythm, and heart rate of the subject at bedtime.
  • the mat-shaped sensor 10 When used in a bed as shown in FIG. 3, the mat-shaped sensor 10 is installed between the mattress 8 and the bed 9. When using with a futon, install it between the futon and the floor. If the mat-shaped sensor 10 is installed as close as possible to the lower side of the back of the subject 7, an optimum measurement can be performed.
  • the position of the mat-shaped sensor 10 is not limited to the position below the back of the subject 7.
  • the long-side direction of the plate-like member 2 in the mat-shaped sensor 10 is installed so as to be the height direction of the subject 7. Easy to detect movement.
  • the long side direction perpendicular to the height direction it becomes easy to detect the difference in movement between the chest and abdomen during breathing, so that an effect of facilitating detection of breathing occurs.
  • the vibration transmitted to any location of the plate-like member 2 is transmitted to the piezo cable 1, and the piezo cable 1 has a structure for picking up a wide range of vibrations. And the same detection sensitivity as the case where the piezoelectric cable 1 like a prior art example is inserted
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-183181 uses a structure in which a cable is sandwiched between concavo-convex members and is pressed and deformed. A structure that is supported by a cushion).
  • Sensitivity equivalent to or higher than that of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-183181 can be realized by a simpler and more reliable method.
  • This structure also allows it to be folded when not in use or when stored or transported.
  • a cable is laid along the long side direction of the plate-like member 2 on the second and fifth plates of the six plate-like members 2 as shown in FIG.
  • it is easy to detect deformation such that the plate-like member 2 bends in the long side direction. Since the plate-like member 2 is more easily bent in the long side direction, laying the cable long along the long side direction is also effective in improving the detection sensitivity.
  • a signal 13 in FIG. 6A is a signal waveform obtained by amplifying the current generated in the piezo cable 1.
  • This signal waveform includes a signal generated by body movement such as turning over, a signal generated by movement of the chest and abdomen due to respiration, and a signal generated by heartbeat.
  • the signal 14 in FIG. 6B is a signal waveform obtained by electrically filtering the signal 13, and indicates a signal waveform generated by the heartbeat.
  • 6C is a signal waveform obtained by subjecting the signal 13 to another filtering process, and shows a signal waveform generated by movement of the chest and abdomen due to respiration. If the heart rate and the number of breaths per minute are calculated based on these waveforms, it can be used as a parameter useful for the user's sleep state confirmation / health state management.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of deformation of the vibration detection device.
  • FIG. 7B shows an example of how the plate-like member 2 changes when viewed from the direction of the arrow 17 in FIG. In FIG.7 (b), the plate-shaped member is bent continuously.
  • FIG. 7C shows an example of the change of the plurality of plate-like members 2 when viewed from the direction of the arrow 16 in FIG.
  • FIG.7 (c) although deformation is hardly seen in each plate-shaped member itself, the positional relationship between plate-shaped members has changed. Based on the deformation amount of the piezo cable 1 linked to these changes, the user's sleep state and the like are sensed.
  • the pressure-sensitive means further has a portion laid in parallel with the long side direction of the plate-like member on the surface of the plurality of plate-like members.
  • it further includes at least two sheet-like exterior members that hold a plurality of plate-like members and pressure-sensitive means, and the two exterior members are a plurality of plate-like members laid with pressure-sensitive means. And a plurality of plate-like members are covered.
  • the vibration detection device is hardly damaged and the service life is extended.
  • a plurality of plate-like members provided with pressure-sensitive means can be easily and stably fixed.
  • the material of the plurality of plate-like members is preferably an ABS resin.
  • the vibration detection device of the present invention is light in weight and high in durability.
  • the pressure sensitive means is preferably a piezo cable. According to this, the detection sensitivity, detection accuracy, and stability of the vibration detection apparatus of the present invention are increased.
  • the material of the exterior member is preferably a film, felt or cloth. According to this, the vibration detection device of the present invention can be reduced in thickness and weight.
  • FIG. 8 is a perspective view of the mat-like sensor 10 according to the sixth embodiment. Since the other configurations and operations except the configurations and operations described below are the same as those in the first embodiment, detailed description on the same configurations and the description of the operations and effects will not be repeated for the sake of brevity.
  • the piezoelectric film 101 is a film-like piezoelectric sensor, is held along the surface of the six plate-like members 102, and is laid on the surface of the six plate-like members 102.
  • the thickness of the piezoelectric film 101 is preferably about 0.2 mm to 0.4 mm.
  • the piezoelectric film 101 vibrates or deforms through the elasticity of the plate-like member 102, and it is possible to detect movements such as heartbeat, respiration, and body movement.
  • Piezoelectric film generally improves sensitivity per unit length compared to piezoelectric cables, so it is effective when it is necessary to detect weak vibrations.
  • the signal and ground electrodes are made of thin film electrodes with a thickness of several to several tens of ⁇ m.
  • the signal electrodes are made of copper core wires and the ground electrodes are mesh electrodes.
  • a copper core wire is required to be about 0.1 mm or more due to manufacturing problems. Therefore, the thickness of the piezoelectric film is generally smaller than the diameter of the piezoelectric cable. For this reason, the thickness of the whole apparatus can be reduced and further miniaturization can be achieved.
  • the piezoelectric film 101 can be protected from disconnection or the like when the mat-shaped sensor 10 is folded.
  • the piezoelectric film 101 is laid only on the surface of each plate-like member 102, and between each plate-like member 102, a conductive wire for conducting the electrode portion of the piezoelectric film 101 is arranged, and the piezoelectric films 101 are connected to each other. May be. In this case, since the piezoelectric film 101 itself is not bent even when the mat-shaped sensor 10 is folded, the piezoelectric film 101 can be protected from disconnection or the like.
  • FIG. 9 is a perspective view of the mat sensor 10 according to the seventh embodiment. Since the other configurations and operations except the configurations and operations described below are the same as those in the first embodiment, detailed description on the same configuration and description of the operations and effects will not be repeated for the sake of brevity.
  • the piezoelectric film 201 is laid along the long side direction of each plate-like member 202. According to this configuration, the piezoelectric film 201 also vibrates or deforms along with vibrations and deformations applied to each plate-like member, and motions such as heartbeat, respiration, and body movement can be detected efficiently.
  • the piezoelectric film 201 is laid only on the surface of each plate-like member 202, and between each plate-like member 202, a conductive wire for conducting the electrode portion of the piezoelectric film 201 is arranged, and the piezoelectric films 201 are connected to each other. May be. In this case, since the piezoelectric film 201 itself is not bent even when the mat-shaped sensor 10 is folded, the piezoelectric film 201 can be protected from disconnection or the like.

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Abstract

　振動検出装置は、複数の長方形の板状部材（２）と、押圧を検知する折り曲げ可能な感圧手段（１）とを備える。複数の板状部材（２）は、間隙を有し互いに隣接して並列に配置される。感圧手段（１）は、複数の板状部材の表面に敷設される。

Description

振動検出装置
　本発明は、ベッド等の就寝装置に設置し、睡眠状態などの情報を取得する装置に関する。
　従来、ベッド等の就寝装置に設置し、睡眠状態などの情報を取得する検出装置は、検出感度を高めるため、あるいは検知できる領域を拡げるために、複雑な機構を有していたり、面積の大きい板状の押圧部材を内蔵したりしている場合があった。
　特開２００８－１８３１８１号公報（特許文献１）においては、ベッド等に設置する生体信号検出装置として、ケーブル状の感圧手段を、複数の凹凸を有する２枚の押圧部材で挟んだものが提案されている。押圧部材の各々は、複数の凹凸を備える。これらの凹凸にケーブル状の圧電センサ等の感圧手段を挟むことによって効果的に圧力を掛けて検出感度を高めている。
特開２００８－１８３１８１号公報
　しかしながら、特開２００８－１８３１８１号公報に記載される生体信号検出装置は、検出感度を高めるため、あるいは検出できる領域を拡げるため、複数の凹凸を有する板状押圧部材をゴム・スポンジ等のクッション材やコイルスプリングで支持するなどしてので、構造的に複雑な部分があった。このため、（ある程度以上の）製造の簡略化、軽量化・小型化、コストダウン等が困難であった。
　本発明における振動検出装置は、複数の長方形の板状部材と、押圧を検知する折り曲げ可能な感圧手段を備える。複数の板状部材は、間隙を有して互いに隣接して並列に配置される。感圧手段は、複数の板状部材の表面に敷設されている。
　この構成によれば、感圧手段を敷設した複数の板状部材の表面に押圧が加わった場合、複数の板状部材の表面に敷設された感圧手段の変形は、複数の板状部材の表面よりも、複数の板状部材間の間隙での方が圧倒的に大きくなる。このため、検知出力は間隙がない場合よりは間隙がある場合の方が大きくなり、検知感度が高まる。
　本発明に従った振動検出装置において、複数の板状部材は、互いに隣接する板状部材（の各々）の長辺間に間隙を有して短辺方向に並列に配置される。感圧手段は、並列に配置された複数の板状部材の表面においてその短辺方向に（ほぼ）平行に、（長辺方向にほぼ垂直に）敷設される部分を有している。
　この構成によれば、複数の板状部材間の間隙の数を増やすことができ、感圧手段が変形する箇所が増加するため、感圧手段の検知感度が高くなる。
　本発明に従った振動検出装置において、感圧手段は、複数の板状部材の表面において、板状部材の長辺方向に平行に敷設される部分をさらに有することが好ましい。
　この構成によれば、板状部材の長辺に平行な方向における変形も検出でき、感圧手段の感度が高くなる。板状部材の短辺方向よりも長辺方向の方がより変形量が大きいので、板状部材の短辺方向よりも長辺方向の表面に敷設した感圧手段から発生する検知出力の方がより大きくなる。その結果、板状部材の短辺方向のみに感圧手段を敷設するより検知感度を高めることができる。
　本発明に従った振動検出装置において、さらに、複数の板状部材および感圧手段を保持する少なくとも２枚のシート状の外装部材を備える。２枚の外装部材は、感圧手段を敷設した複数の板状部材を挟持し、複数の板状部材を被覆している。
　この構成によれば、複数の板状部材およびその間隙が固定され、それらの間隙における感圧手段の変形が安定し、感圧手段による検知精度が高くなる。また、複数の板状部材が被覆されるため、この振動検出装置が損傷されにくくなり、耐用年数が長くなる。
　本発明に従った振動検出装置において、感圧手段を敷設した複数の板状部材は、２枚の外装部材の間に接着され挟持されることが好ましい。
　この実施形態によれば、感圧手段を敷設した複数の板状部材を簡単に安定的に固定する事ができる。
　本発明に従った振動検出装置において、上記複数の板状部材の材料は、ＡＢＳ樹脂であることが好ましい。
　この実施形態によれば、本発明の振動検出装置は、軽量となり、しかも耐久性が高くなる。
　本発明に従った振動検出装置において、感圧手段は、ピエゾケーブルであることが好ましい。
　この実施形態によれば、本発明の振動検出装置の検出感度、検出精度、安定性が高まる。
　本発明に従った振動検出装置において、外装部材の材料は、フィルムあるいはフェルトあるいは布であることが好ましい。
　この実施形態によれば、本発明の振動検出装置が薄型化および軽量化できる。
　以上のように、本発明によれば、検出感度、精度、安定性の高い振動検出装置を提供することができる。また、振動検出装置の薄型化および軽量化、可搬化が可能となる。
本発明の振動検出装置の構造を示す図である。 本発明の振動検出装置を折り畳んだ状態を示す図である。 本発明の振動検出装置の使用状態を示す図である。 本発明の振動検出装置の外観図である。 本発明の振動検出装置を折り畳んだ断面図である。 本発明の振動検出装置から出力される信号波形を示す図である。 本発明の振動検出装置の変形の様子を示す図である。 本発明の振動検出装置の他の実施形態の斜視図である。 本発明の振動検出装置の他の実施形態の斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を繰り返さない。
　［第一実施形態］
　本発明のマット状センサ１０は、図１に示すように形成される。図１において、ピエゾケーブル１は、折り曲げ可能な１本のケーブル状の圧電センサである。ピエゾケーブル１は、６枚の板状部材２の表面に沿うように保持され、６枚の板状部材２の表面に敷設される。ピエゾケーブル１の直径は約３．５ｍｍであり、全長は約１．２ｍである。６枚の板状部材２の各々の長辺の長さは約３９ｃｍであり、短辺の長さは約９ｃｍであり、厚さは約２ｍｍである。板状部材２には、難燃性ＡＢＳ樹脂等の板材が用いられる。６枚の板状部材２の各々は、互いの長辺を隣接させるようにして配置される。隣接する２枚の板状部材２の各々の長辺と長辺で挟まれる間には、継ぎ目１１の間隙を有する。間隙の各々の長さは約５ｍｍである。
　図１に示すように、ピエゾケーブル１の一部分はコの字状に曲げられ、そのコの字状の部分が６枚の板状部材２のうちの中央の４枚の板状部材２に表面に渡るよう敷設される。コの字状部分の両端の直線部は、２枚の板状部材２の各々の長辺に並行に板状部材２の表面に沿うように敷設される。コの字状部分の中央の直線部は、４枚の板状部材２の短辺に並行に表面に沿うように敷設される。すなわち、コの字状部分の中央の直線部は、４枚の板状部材２によって形成される３つの継ぎ目１１に交叉している。なお、コの字状部分のうち板状部材２の長辺に並行な直線部は、長辺方向に沿って板状部材２の８割以上の長さ（約３２ｃｍ以上）を確保することが望ましい。
　このように、ピエゾケーブル１を、板状部材２を組み合わせた表面に敷設することによって、ピエゾケーブル１の真上で心拍・呼吸・体動などの動きが発生しなくても、板状部材２の弾性を通じてピエゾケーブル１が振動または変形し、心拍・呼吸・体動などの動きを検出することができる。また、ピエゾケーブル１を板状部材２で支えることにより、隙間の多い板バネ状スプリングのベッドでも安定した設置とセンシングが可能になる。
　さらに、ピエゾケーブル１が板状部材２の長辺および短辺に並行に配置される部分を有することによって、板状部材２の長辺方向および短辺方向両方の変形を検出でき、押圧検出感度を高めることができる。
　図１において、回路部４は、ピエゾケーブル１が曲げられることによって発生する電流を増幅して検出する電気回路を含む。回路部４は、さらに、その電気回路から出力される信号を処理するＣＰＵ（中央演算ユニット）等からなる処理部を含むことが好ましい。回路部４には、ピエゾケーブル１の両端子が接続され、回路部４には電流増幅器が内蔵される。ピエゾケーブル１の曲がりまたは振幅が大きいほど、電流増幅器からの出力電圧は大きくなる。回路部４が検出した信号はＳＤカード（登録商標）などの記録媒体を回路部４に内蔵して保存してもよく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線でパソコンまたはスマートフォンにリアルタイムで転送してもよい。
　板状部材２の表面に敷設されたピエゾケーブル１は、板状部材２の表面に接着あるいはテープで貼り付けられることが好ましい。これらのピエゾケーブル１と６枚の板状部材２とを合わせた全体は、上下から２枚のフェルト３で挟んで接着され、図４に示す形状に成型される。フェルト３で保持された継ぎ目１１の部分は、上方からの押圧により曲がりやすくなっている。ピエゾケーブル１と６枚の板状部材２を合わせた全体をフェルト３で保持しなくても、振動検知装置としての機能は果たす。しかし、フェルト３で保持することによって、６枚の板状部材２およびその継ぎ目１１の相互配置が固定され、またピエゾケーブル１と６枚の板状部材２およびその継ぎ目１１との相互配置が固定されるので、振動検知装置としての振動検知性能およびその安定性が高まる。さらに、フェルト３で被覆することによって、振動検知装置としての耐久性が高まる。図４は、ピエゾケーブル１と６枚の板状部材２とを合わせた全体を２枚のフェルト３で挟んだマット状センサ１０を示す斜視図である。フェルトの代わりに、他の布または樹脂製のフィルムを用いてもよい。
　図２（ａ）に示すマット状センサ１０は、各板状部材２間の継ぎ目６において折畳みが可能であり、折り畳んだ状態は図２（ｂ）に示すようになる。すなわち、継ぎ目６が折り曲げ部分となる。図５は、１つの折り曲げ部分１１の断面である。図５には、ピエゾケーブル１と、２枚の板状部材２と、２枚のフェルト３とが示されている。折り曲げ部分の高さ１２は約１５ｍｍ以下になるように曲げることが可能である。したがって、図２（ｂ）の折り畳んだ状態では、マット状センサ全体は、縦約４０ｃｍ×横約１０ｃｍ×厚さ約５ｃｍの外形となり、従来に比べて非常に小型になる。また、板状部材２として難燃性ＡＢＳ樹脂等の材料を用いることにより、軽量化が図れる。
　マット状センサ１０を用いて、被験者の就寝時における体動・呼吸のリズム・心拍数を計測することができる。図３のようにベッドで使用する場合、マット状センサ１０をマットレス８とベッド９との間に設置して使用する。布団で使用する場合は、布団と床との間に設置して使用する。マット状センサ１０はなるべく被験者７の背中の下に近づけて設置すると最適な計測が可能となる。ただし、マット状センサ１０の位置は、被験者７の背中の下に限定するものではない。マット状センサ１０を被験者７の背中の下付近に設置する場合、マット状センサ１０における板状部材２の長辺方向が被験者７の身長方向になるように設置することにより、寝返り等の体の動きが検出しやすい。また、長辺方向が身長方向と垂直になるように設置することにより、呼吸時の胸部と腹部の動きの相違を検出しやすくなるため、呼吸を検出しやすくなるという効果が発生する。
　図１および図３において、被験者７による体動・呼吸・心拍等に起因する振動がマットレス８を介してマット状センサ１０に伝わった場合、板状部材２の短辺方向におけるピエゾケーブル１の変形量は、板状部材２自体は短辺方向にほとんど変形せず、ほとんど継ぎ目１１における変形によるものとなる。板状部材２の長辺方向におけるピエゾケーブル１の変形量は、ピエゾケーブル１のコの字状部分の両端が敷設された２枚の板状部材２の表面における変形量にほぼ等しくなる。さらに、板状部材２のいずれかの場所に伝わった振動がピエゾケーブル１に伝達され、ピエゾケーブル１は広い範囲の振動を拾う構造となっている。そして、従来例のようなピエゾケーブル１を凹凸部材の間に挟み込んで押圧変形される場合と同様の検出感度が得られる。
　特開２００８－１８３１８１号公報では、ケーブルを凹凸部材の間に挟み込んで押圧変形させる構造を用い、ケーブルを支持する箇所にかかる押圧も検出できるようにケーブルを支持する位置を弾性部材（ばねやシート状クッション）などで支持するような構造を用いている。本発明では前述のように、板状部材２の継ぎ目に変形を集中することによって感度を高める構造を用い、６枚の板状部材２の面積によって広い範囲の振動を拾う構造を用いることによって、特開２００８－１８３１８１号公報と同等以上の感度をより簡単かつ信頼性の高い方法で実現できる。またこの構造によって、使用しない場合または保管・運搬する場合は折りたたむことができる。
　さらに、６枚の板状部材２のうち２枚目と５枚目の板には、図４のように板状部材２の長辺方向に沿ってケーブルを敷設している。この配置によって、板状部材２が長辺方向に撓るような変形が検出しやすくなっている。板状部材２は、長辺方向の方が撓りやすいので、長辺方向に沿ってケーブルを長く敷設することも検出感度の向上に効果がある。
　図３のようにマット状センサ１０をマットレス８とベッド９との間に設置して使用した場合に、ピエゾケーブル１が曲がる、あるいは振動することによって発生し、マット状センサ１０の回路部４内の電流増幅器から出力される信号波形を図６に示す。図６（ａ）の信号１３は、ピエゾケーブル１において発生した電流を増幅した信号波形である。この信号波形には、寝返りなどの体動によって発生した信号や、呼吸による胸部・腹部などの動きによって発生した信号、および心臓の鼓動によって発生した信号が含まれている。図６（ｂ）の信号１４は、信号１３を電気的にフィルタリング処理して得られた信号波形であり、心臓の鼓動によって発生した信号波形を示すものである。図６（ｃ）の信号１５は、信号１３を別のフィルタリング処理により得られた信号波形であり、呼吸による胸部・腹部などの動きによって発生した信号波形を示すものである。これらの波形を元に心拍数や１分間当たりの呼吸の回数を算出すると、利用者の睡眠状況確認・健康状態管理に有益なパラメータとして利用できる。
　なお、これらのデータ処理は、回路部４に計算能力の高いＣＰＵ（中央演算ユニット）を搭載すれば、外部にパソコン等の計算機を別に用意しなくても、このマット状センサ１０のみで実行可能である。併せて、パソコンまたはスマートフォン等の情報機器と無線ないし有線で接続すれば、リアルタイムでこれらのデータを閲覧・確認することができ、利用者の睡眠状態・健康状態の急激な変化、トラブル等にいち早く気づくことができる。
　図７は、振動検出装置の変形の様子を示す図である。図７（ａ）における矢印１７の方向から見たときの板状部材２の変化の様子の一例を図７（ｂ）に示している。図７（ｂ）では、板状部材が連続的に撓んでいる。図７（ａ）の矢印１６の方向から見たときの複数の板状部材２の変化の様子の一例を図７（ｃ）に示している。図７（ｃ）では、各々の板状部材自身にはほとんど変形が見られないが、板状部材同士の位置関係が変化している。これらの変化に連動したピエゾケーブル１の変形量に基づいて、利用者の睡眠状態等のセンシングを行う。
　［第二実施形態］
　他の実施形態において、感圧手段は、複数の板状部材の表面において、板状部材の長辺方向に平行に敷設される部分をさらに有することが好ましい。
　この構成によれば、板状部材の長辺に平行な方向における変形も検出でき、感圧手段の感度が高くなる。板状部材の短辺方向よりも長辺方向の方がより変形量が大きいので、板状部材の短辺方向よりも長辺方向の表面に敷設した感圧手段から発生する検知出力の方がより大きくなる。このため、板状部材の短辺方向のみに感圧手段を敷設するより検知感度を高めることができる。
　［第三実施形態］
　他の実施形態において、さらに、複数の板状部材および感圧手段を保持する少なくとも２枚のシート状の外装部材を備え、２枚の外装部材は、感圧手段を敷設した複数の板状部材を挟持し、複数の板状部材を被覆している。
　この構成によれば、複数の板状部材およびその間隙が固定され、それらの間隙における感圧手段の変形が安定し、感圧手段による検知精度が高くなる。また、複数の板状部材が被覆されるため、この振動検出装置が損傷されにくくなり、耐用年数が長くなる。
　［第四実施形態］
　他の実施形態において、感圧手段を敷設した複数の板状部材は、２枚の外装部材の間に接着され挟持されることが好ましい。
　この実施形態によれば、感圧手段を敷設した複数の板状部材を簡単に安定的に固定する事ができる。
　［第五実施形態］
　他の実施形態において、上記複数の板状部材の材料は、ＡＢＳ樹脂であることが好ましい。
　この実施形態によれば、本発明の振動検出装置は、軽量となり、しかも耐久性が高くなる。
　また、感圧手段は、ピエゾケーブルであることが好ましい。
　これによれば、本発明の振動検出装置の検出感度、検出精度、安定性が高まる。
　また、外装部材の材料は、フィルム、フェルトあるいは布であることが好ましい。
　これによれば、本発明の振動検出装置が薄型化および軽量化できる。
　［第六実施形態］
　他の実施形態において、上記感圧手段として、圧電フィルムを用いられることが好ましい。
　図８は実施形態６に係るマット状センサ１０の斜視図である。なお、以下で説明する構成および作用を除くその他の構成および作用は上述の第１実施形態と同様であるため、同様の構成に関する詳細な説明およびその作用効果の説明は簡潔のため繰り返さない。
　図８において、圧電フィルム１０１は、フィルム状の圧電センサであり、６枚の板状部材１０２の表面に沿うように保持され、６枚の板状部材１０２の表面に敷設される。圧電フィルム１０１の厚みは約０．２ｍｍ～０．４ｍｍ程度とするのが好ましい。
　圧電フィルム１０１をこのように敷設することによって、板状部材１０２の弾性を通じて圧電フィルム１０１が振動または変形し、心拍・呼吸・体動などの動きを検出することができる。
　圧電フィルムは、圧電ケーブルに比べ、単位長さ当りの感度が一般的に向上するので、微弱な振動を検知する必要がある場合に有効である。
　また圧電フィルムは信号電極・接地電極が数～数十μｍ厚の薄膜電極で形成されているのに対し、圧電ケーブルの場合は信号電極が銅の芯線で形成されるとともに、接地電極が網状電極で形成されており、特に銅の芯線が製造上の問題から０．１ｍｍ以上程度必要となる。したがって、圧電フィルムの厚みは圧電ケーブルの直径に比べ一般的に小さくなっている。このため、装置全体の厚みを小さくし、さらなる小型化を図ることができる。
　なお、板状部材１０２同士の継ぎ目１１１において、圧電フィルム１０１を被覆で覆うことで強度を持たせることが好ましい。この構成によれば、マット状センサ１０を折畳む際に、圧電フィルム１０１を断線等から保護することができる。
　また、圧電フィルム１０１を各板状部材１０２の表面にのみ敷設し、各板状部材１０２の間については、圧電フィルム１０１の電極部分を導通するための導線を配置し、圧電フィルム１０１同士を接続してもよい。この場合、マット状センサ１０を折畳んでも、圧電フィルム１０１自身を折り曲げることがないため、圧電フィルム１０１を断線等から保護することができる。
　［第七実施形態］
　図９は、実施形態７に係るマット状センサ１０の斜視図である。なお、以下で説明する構成および作用を除くその他の構成および作用は上述の実施形態１と同様であるため、同様の構成に関する詳細な説明およびその作用効果の説明は簡潔のため繰り返さない。
　図９において、圧電フィルム２０１は各板状部材２０２の長辺方向に沿って敷設される。この構成によれば、各板状部材に加えられる振動、変形に伴って圧電フィルム２０１も振動または変形し、効率的に心拍・呼吸・体動などの動きを検出することができる。
　また、圧電フィルム２０１を各板状部材２０２の表面にのみ敷設し、各板状部材２０２の間については、圧電フィルム２０１の電極部分を導通するための導線を配置し、圧電フィルム２０１同士を接続してもよい。この場合、マット状センサ１０を折畳んでも、圧電フィルム２０１自身を折り曲げることがないため、圧電フィルム２０１を断線等から保護することができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　ピエゾケーブル、２　板状部材、３　フェルト、４　回路部、５　回路ケース、６　継ぎ目、７　被験者、８　マットレス、９　ベッド、１０　マット状センサ、１１　継ぎ目、１２　折り曲げ部分の高さ、１３，１４，１５　信号。

Claims (5)

  1. 　複数の長方形の板状部材と、
    　押圧を検知する折り曲げ可能な感圧手段とを備え、
    　前記複数の板状部材は、間隙を有し互いに隣接して並列に配置され、
    　前記感圧手段は、前記複数の板状部材の表面に敷設される、振動検出装置。
  2. 　前記複数の板状部材は、前記長方形の短辺方向に並べて配置され、
    　前記感圧手段は、前記複数の板状部材の表面において前記短辺方向に平行に敷設される部分を有する、請求項１に記載の振動検出装置。
  3. 　前記感圧手段は、前記複数の板状部材の表面において、前記板状部材の長辺方向に平行に敷設される部分をさらに有する、請求項２に記載の振動検出装置。
  4. 　前記複数の板状部材および前記感圧手段を保持する少なくとも２枚のシート状の外装部材を備え、
    　前記２枚の外装部材は、前記感圧手段を敷設した前記複数の板状部材を挟持し、前記複数の板状部材を被覆する、請求項１から３のいずれか１項に記載の振動検出装置。
  5. 　前記感圧手段を敷設した前記複数の板状部材は、前記２枚の外装部材の間に接着され挟持される、請求項４に記載の振動検出装置。
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