JP2005351781A - Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them - Google Patents

Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them Download PDF

Info

Publication number
JP2005351781A
JP2005351781A JP2004173514A JP2004173514A JP2005351781A JP 2005351781 A JP2005351781 A JP 2005351781A JP 2004173514 A JP2004173514 A JP 2004173514A JP 2004173514 A JP2004173514 A JP 2004173514A JP 2005351781 A JP2005351781 A JP 2005351781A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric sensor
human body
vibration
acceleration
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004173514A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Ogino
弘之 荻野
Yukio Abe
幸夫 阿部
Yoshiyuki Kawai
美幸 河合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004173514A priority Critical patent/JP2005351781A/en
Publication of JP2005351781A publication Critical patent/JP2005351781A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the sensitivity of a piezoelectric sensor for a vibration detector and a human body detector using a simple constitution. <P>SOLUTION: Piezoelectric sensors 9 are provided which are arranged facing a surface, where acceleration is added and generate outputs according to the acceleration and a deciding means 13 for deciding the wheare abouts of a human body from the outputs of the piezoelectric sensors. The piezoelectric sensors 9 are made of long scale soft lines and are human body detector forming a multitude of bends 14 under tension toward the surface. By increasing the length and contact density with a multitude of bends under tension, the sensitivity as a whole is increased. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電センサ等の感圧センサの変形により物、人、そして人体からの心拍や呼吸等の動きを通じて振動を検出し、物、人等の振動検出装置と、座席、寝床等の場所に人の居る、居ないを検出する人体検出装置とそれを使用したベッド装置に関する。   The present invention detects vibrations through movements of an object, a person, and a heartbeat or breathing from a human body by deformation of a pressure sensor such as a piezoelectric sensor, and detects vibrations of objects, persons, etc., and places such as a seat and a bed The present invention relates to a human body detection device for detecting whether a person is present or absent and a bed device using the same.

従来の振動検出装置は、加速度センサを使用し、振動する物体に加速度センサが固定され、物体の振動と同じ振動状態となり、その時の加速度に応じた出力を発生して振動を検出するものであった。   A conventional vibration detection device uses an acceleration sensor, and the acceleration sensor is fixed to a vibrating object, becomes in the same vibration state as the vibration of the object, generates an output corresponding to the acceleration at that time, and detects the vibration. It was.

また、従来の人体検出装置は、図１３に示すように人体が座席５０上に着座すると座席５０の表布下に配置した圧電素子５１が人体の体動により変形を受け、圧電効果により電圧を発生する。そして、前記電圧は特定の周波数成分がフィルター５２によりろ波され、さらに信号増幅手段５３により増幅され、かつ平滑化手段５４により平滑化されて判定手段５５に入力され、物、人の有無が判定される（例えば、特許文献１参照）。   Further, in the conventional human body detection device, as shown in FIG. 13, when the human body is seated on the seat 50, the piezoelectric element 51 disposed under the surface cloth of the seat 50 is deformed by the movement of the human body and generates a voltage due to the piezoelectric effect. To do. A specific frequency component of the voltage is filtered by the filter 52, further amplified by the signal amplifying means 53, smoothed by the smoothing means 54, and input to the determining means 55 to determine whether there is an object or a person. (See, for example, Patent Document 1).

すなわち、判定手段５５に入力された平滑化手段５４の出力信号波形は図１４に示す通りで、着座、手足の動き、離座といった粗体動の場合は全身にわたる動作なので、圧電素子５１は大きな変形を受けて平滑化手段５４からは大きな信号波形が出る。しかし、着座した人が安静状態を保っていると人体の心臓の活動や呼吸活動により伝搬される身体の微小な体動により、Ｓ部のような比較的レベルの低い信号波形が出る。   That is, the output signal waveform of the smoothing means 54 inputted to the judging means 55 is as shown in FIG. 14, and in the case of rough body movement such as sitting, movement of limbs, and sitting, it is an operation over the whole body. A large signal waveform appears from the smoothing means 54 in response to the deformation. However, if the seated person is in a resting state, a signal waveform having a relatively low level such as the S portion is generated due to minute body movements propagated by the heart activity and respiratory activity of the human body.

そして、物を座席に置いた場合は、その時は大きな信号波形が出るが、物には人のような心臓の活動や呼吸活動がないので、その後はＳ部のような低い信号波形が出ない。このような信号波形の違いを用いることで人と物の区別を行っていた。   When an object is placed on the seat, a large signal waveform appears at that time, but since there is no heart activity or respiratory activity like a person, the object does not have a low signal waveform like the S part thereafter. . By using such a difference in signal waveform, a person is distinguished from an object.

しかしながら、従来の振動検出装置では振動が微弱な場合、加速度も非常に小さくなり、加速度センサの出力を信号増幅手段で増幅するものの、その増幅率を数千倍といった非常に大きな値にする必要があり、微弱な振動の検出には限界があった。   However, in the conventional vibration detection device, when the vibration is weak, the acceleration is very small, and the output of the acceleration sensor is amplified by the signal amplifying means, but the amplification factor needs to be a very large value such as several thousand times. There was a limit to the detection of weak vibrations.

また、従来の人体検出装置は、腰掛けた座席上で人が安静状態を保っている状態で比較的レベルの低い信号を検出して人の有無を判定する場合、人体の振動は非常に微弱なため圧電素子の出力も数ｍｖオーダの非常に微弱な信号となる。従って、圧電素子の出力を増幅する信号増幅手段の増幅率も非常に大きな値にする必要があって回路が複雑になる上、ノイズの影響を受けやすくなるのであった。   Further, in the conventional human body detection device, when detecting the presence or absence of a person by detecting a relatively low level signal while the person is still on the seated seat, the vibration of the human body is very weak. Therefore, the output of the piezoelectric element is also a very weak signal on the order of several mv. Accordingly, the amplification factor of the signal amplifying means for amplifying the output of the piezoelectric element needs to be very large, which complicates the circuit and is susceptible to noise.

そこで、このような問題点を改善するため他の従来の人体検出装置では、図１５に示すように、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電材料を薄膜状にし両面に可撓性の電極膜を付着させテープ状にした圧電素子５６を真中に、振動入力部５７と圧電素子５６に接して複数の凸部５８を有する振動増幅手段５９とで挟み込んで振動検出手段６０を構成している。   Therefore, in order to improve such problems, in another conventional human body detection apparatus, as shown in FIG. 15, a polymer piezoelectric material such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is formed into a thin film and flexible on both sides. The vibration detecting means 60 is configured by sandwiching the piezoelectric element 56 having an electrode film attached thereto in the middle with a vibration input section 57 and a vibration amplifying means 59 having a plurality of convex portions 58 in contact with the piezoelectric element 56. Yes.

そして、物体６１が振動入力部５７に接触し振動（加速度）が伝達されると、この振動は圧電素子５６を経て振動増幅手段５９に伝達される。これにより、振動増幅手段５９が振動すると凸部５８を介して圧電素子５６へ振動が伝達される。その結果、圧電素子５６は物体６１と振動増幅手段５９の両者により交互に圧迫を受け、特に振動増幅手段５９が最も圧電素子５６を圧迫した状態では、複数の凸部５８が図１６に示すように圧電素子５６にそれぞれ大きな変形を与え、圧電素子５６は凸部の無い場合より大きな電圧を発生させる。   When the object 61 comes into contact with the vibration input unit 57 and vibration (acceleration) is transmitted, the vibration is transmitted to the vibration amplifying means 59 through the piezoelectric element 56. Thereby, when the vibration amplifying means 59 vibrates, the vibration is transmitted to the piezoelectric element 56 through the convex portion 58. As a result, the piezoelectric element 56 is alternately pressed by both the object 61 and the vibration amplifying means 59. In particular, in a state where the vibration amplifying means 59 presses the piezoelectric element 56 most, the plurality of convex portions 58 are as shown in FIG. Each of the piezoelectric elements 56 is greatly deformed, and the piezoelectric elements 56 generate a larger voltage than when there is no convex portion.

しかしながら、この人体検出装置では小さな振動でも簡単に検出するとして、物体６１の振動を増幅して圧電素子５６に加えるために、振動増幅手段５９を付加した複雑な構造となり、また複雑な構造のために製品への応用展開においても種々の制約を受けることが考えられる。
特開平７−２４４１６８号公報 However, in this human body detection device, even if a small vibration is easily detected, in order to amplify the vibration of the object 61 and apply it to the piezoelectric element 56, a complicated structure is added to which the vibration amplification means 59 is added. In addition, it is conceivable that various restrictions are imposed on the application development of products.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-244168

上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、別部材を付加しなくても簡単な構成で以って感度の向上を図った振動検出装置と人体検出装置およびそれを使用したベッド装置を提供することにある。   In view of the above-described problems of the conventional technology, the problem to be solved by the present invention is to provide a vibration detection device, a human body detection device, and a human body detection device that improve the sensitivity with a simple configuration without adding another member. It is to provide a bed apparatus using the bed.

本発明は、振動源による変形に応じて信号を発生する感圧センサと、前記感圧センサの信号により振動源を判定する判定手段を備え、前記感圧センサは変形を受ける面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を形成した振動検出装置である。   The present invention includes a pressure-sensitive sensor that generates a signal in response to deformation by a vibration source, and a determination unit that determines a vibration source based on the signal from the pressure-sensitive sensor, the pressure sensor facing a surface to be deformed. It is a vibration detection device that is arranged and has a long and flexible line shape and has a large number of curved portions.

また、本発明は、人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を形成した人体検出装置である。   The present invention further includes a piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor facing a surface on which the acceleration of the human body is applied. It is a human body detecting device which is arranged in a long and flexible line shape and has a large number of curved portions.

前記の各手段により、感圧センサまたは圧電センサは物、人体の振動源に対し、長さの増大による接触密度が増え、かつ部分的に感度が上がり、より多くの振動を検知し出力が向上する。従って、感圧センサまたは圧電センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するものである。   By each of the above means, the pressure-sensitive sensor or piezoelectric sensor increases the contact density due to the increase in the length of the vibration source of the object or human body, and partially increases the sensitivity, detects more vibrations and improves the output. To do. Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the pressure-sensitive sensor or the piezoelectric sensor is increased, and the sensitivity as a whole is improved.

さらに、本発明は前記した手段の振動検出装置または人体検出装置を搭載したベッド装置で、確実に就床者の有無を検出できるものである。   Furthermore, the present invention is a bed device equipped with the vibration detection device or the human body detection device of the above-described means, and can detect the presence or absence of a bed-rider with certainty.

本発明の振動検出装置または人体検出装置は、特別な振動増幅手段を設けることなく、簡単な構成で以って感圧センサまたは圧電センサの全体としての感度を向上させることができる。   The vibration detection device or the human body detection device of the present invention can improve the sensitivity of the pressure sensor or the piezoelectric sensor as a whole with a simple configuration without providing any special vibration amplification means.

また、本発明のベッド装置は、振動検出装置または人体検出装置により就床者の有無を確実に検出できることはもちろん、設置を簡単にできる。   Moreover, the bed apparatus of the present invention can be easily installed, as well as reliably detecting the presence or absence of a bedridden person using a vibration detection apparatus or a human body detection apparatus.

第１の発明は、振動源による変形に応じて信号を発生する感圧センサと、前記感圧センサの出力により振動源を判定する判定手段を備え、前記感圧センサは変形を受ける面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を形成した振動検出装置である。   A first invention includes a pressure-sensitive sensor that generates a signal in response to deformation caused by a vibration source, and a determination unit that determines a vibration source based on an output of the pressure-sensitive sensor, the pressure sensor facing a surface to be deformed. The vibration detecting device is arranged in a long and flexible line shape and has a large number of curved portions.

これにより、感圧センサは振動源（物、人体）に対し、多数の曲部による長さの増大と接触密度が増える。また、感圧センサは多数の曲部により、感知できる振動方向が増え振動源の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知する。さらに、感圧センサは多数の曲部により、振動による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   As a result, the pressure sensor is increased in length and contact density by a large number of curved portions with respect to the vibration source (thing, human body). In addition, the pressure-sensitive sensor detects more vibrations regardless of the vibration direction of the vibration source by increasing the number of vibration directions that can be sensed by a large number of curved portions. Furthermore, the pressure sensor has a large number of curved portions, so that the total amount of displacement due to vibration increases and the elongation rate when displaced due to vibration increases.

従って、感圧センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って感圧センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement part in the pressure sensor increases, and the sensitivity as a whole improves, and the sensitivity of the pressure sensor with a simple configuration without using special vibration amplification means. Can be improved easily.

第２の発明は、人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を形成した人体検出装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric sensor that generates a signal in accordance with an acceleration of a human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor facing a surface on which the acceleration of the human body is applied. It is a human body detecting device which is arranged in a long and flexible line shape and has a large number of curved portions.

これにより、圧電センサは人体に対し、張力のかかった多数の曲部による長さの増大と接触密度が増える。また、圧電センサは加速度の加わる面に配置した多数の曲部により、感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知する。さらに、圧電センサは多数の曲部により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   As a result, the piezoelectric sensor increases in length and contact density due to a large number of bent portions with respect to the human body. In addition, the piezoelectric sensor detects a greater number of vibrations regardless of the direction of vibration of the human body due to the increased number of vibration directions that can be sensed by a large number of curved portions arranged on the surface to which acceleration is applied. Further, the piezoelectric sensor has a large number of curved portions, so that the total amount of displacement due to vibration acceleration increases, and the elongation when displaced due to vibration increases.

従って、圧電センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って圧電センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the piezoelectric sensor increases, the overall sensitivity is improved, and the sensitivity of the piezoelectric sensor can be simplified with a simple configuration without using a special vibration amplification means. Can be improved.

第３の発明は、人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を連続させた形状に形成した人体検出装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor facing a surface of the human body where acceleration is applied. It is a human body detecting device that is arranged in a long and flexible line shape and has a shape in which a large number of curved portions are continuous.

これにより、圧電センサは人体に対し、多数の曲部とこの曲部を連続させた形状による長さの増大と接触密度が増える。また、圧電センサは加速度の加わる面に配置した多数の曲部により、感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知する。さらに、圧電センサは多数の曲部により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   As a result, the piezoelectric sensor increases the length and contact density of the human body with a large number of curved portions and a shape in which the curved portions are continuous. In addition, the piezoelectric sensor detects a greater number of vibrations regardless of the direction of vibration of the human body due to the increased number of vibration directions that can be sensed by a large number of curved portions arranged on the surface to which acceleration is applied. Further, the piezoelectric sensor has a large number of curved portions, so that the total amount of displacement due to vibration acceleration increases, and the elongation when displaced due to vibration increases.

従って、圧電センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って圧電センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the piezoelectric sensor increases, the overall sensitivity is improved, and the sensitivity of the piezoelectric sensor can be simplified with a simple configuration without using a special vibration amplification means. Can be improved.

第４の発明は、人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状にした人体検出装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric sensor that generates a signal in accordance with an acceleration of a human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor. This is a human body detection device that is arranged in a long and flexible line shape, in which a large number of curved portions are made continuous and further meandered.

これにより、圧電センサは人体に対し、多数の曲部とこの曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状による長さの増大と接触密度が増える。また、圧電センサは連続した多数の曲部により、感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知する。さらに、圧電センサは多数の曲部により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   Accordingly, the piezoelectric sensor has a shape in which a large number of curved portions and the curved portions are continuous with respect to the human body, and the length and contact density increase due to the meandering shape. In addition, the piezoelectric sensor can detect more vibrations regardless of the direction of vibration of the human body due to the increase in the number of vibration directions that can be sensed by a large number of continuous curved portions. Further, the piezoelectric sensor has a large number of curved portions, so that the total amount of displacement due to vibration acceleration increases, and the elongation when displaced due to vibration increases.

従って、圧電センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って圧電センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the piezoelectric sensor increases, the overall sensitivity is improved, and the sensitivity of the piezoelectric sensor can be simplified with a simple configuration without using a special vibration amplification means. Can be improved.

第５の発明は、人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数のＳ字状の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状に形成した人体検出装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric sensor that generates a signal in accordance with an acceleration of a human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor facing a surface on which the acceleration of the human body is applied. This is a human body detection device that is arranged in a long and flexible line shape, in which a large number of S-shaped curved portions are continuous and further meandered.

これにより、圧電センサは人体に対し、多数のＳ字状の曲部とこの曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状による長さの増大と接触密度が増える。また、圧電センサは加速度の加わる面に配置した多数のＳ字状の曲部が連続した形状で、かつ連続したＳ字状の曲部部分の蛇行した形状により、感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知する。さらに、圧電センサは多数の曲部により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   As a result, the piezoelectric sensor has a large number of S-shaped curved portions and a shape in which the curved portions are continuous with respect to the human body, and the length and contact density increase due to the meandering shape. In addition, the piezoelectric sensor has a shape in which a large number of S-shaped curved portions arranged on the surface to which acceleration is applied is continuous, and the meandering shape of the continuous S-shaped curved portions increases the vibration direction that can be detected. More vibrations are detected regardless of the direction of vibration. Further, the piezoelectric sensor has a large number of curved portions, so that the total amount of displacement due to vibration acceleration increases, and the elongation when displaced due to vibration increases.

従って、圧電センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って圧電センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the piezoelectric sensor increases, the overall sensitivity is improved, and the sensitivity of the piezoelectric sensor can be simplified with a simple configuration without using a special vibration amplification means. Can be improved.

第６の発明は、人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは座席、就床等の人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数のＳ字状の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状に形成した人体検出装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric sensor that generates a signal in accordance with an acceleration of a human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, wherein the piezoelectric sensor is an acceleration of a human body such as a seat or a floor. This is a human body detection device that is arranged to face the surface to be added and has a long and flexible linear shape, in which a large number of S-shaped curved portions are continuous and further meandered. .

これにより、圧電センサは人体に対し、多数のＳ字状の曲部と、この曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状による長さの増大と接触密度が増える。また、圧電センサは座席、就床等の加速度の加わる面に配置した多数のＳ字状の曲部が連続した形状で、さらに蛇行させた形状により、感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知する。さらに、圧電センサは多数の曲部により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   As a result, the piezoelectric sensor has a large number of S-shaped bent portions and a shape in which the bent portions are continuous with respect to the human body, and further increases in length and contact density due to the meandered shape. In addition, the piezoelectric sensor has a continuous shape of a number of S-shaped curved parts arranged on the surface to which acceleration is applied, such as a seat and a floor, and the meandering shape increases the vibration direction that can be sensed and the vibration direction of the human body. It detects more vibrations in any orientation. Further, the piezoelectric sensor has a large number of curved portions, so that the total amount of displacement due to vibration acceleration increases, and the elongation when displaced due to vibration increases.

従って、圧電センサにおける感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って圧電センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the piezoelectric sensor increases, the overall sensitivity is improved, and the sensitivity of the piezoelectric sensor can be simplified with a simple configuration without using a special vibration amplification means. Can be improved.

第７の発明は、第２の発明から第６の発明のいずれかに記載の圧電センサを、軸方向中心に中心電極と、前記中心電極の周囲に被覆したピエゾ素子材料と、前記ピエゾ素子材料の外周に設けた外側電極と、前記外側電極の外周に被覆した塩化ビニル等の外被を有して構成したものである。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric sensor according to any one of the second to sixth aspects, wherein the piezoelectric element material is formed by covering the center electrode in the center in the axial direction, the periphery of the center electrode, and the piezoelectric element material. An outer electrode provided on the outer periphery of the outer electrode and an outer sheath such as vinyl chloride coated on the outer periphery of the outer electrode.

これにより、圧電センサは長尺で柔軟な線状のケーブルとして形成することが可能になり、曲部または曲部を連続して形成する、または多数のＳ字状の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状に形成してそれぞれ配置することが容易に行えることになる。   As a result, the piezoelectric sensor can be formed as a long and flexible linear cable, and a curved portion or a curved portion is formed continuously, or a number of S-shaped curved portions are continuously formed. Furthermore, it is possible to easily form each of the meandering shapes and arrange them.

第８の発明は、第１の発明の振動検出装置、または第２の発明から第７の発明のいずれかに記載の人体検出装置を搭載したベッド装置である。   An eighth invention is a bed apparatus on which the vibration detecting apparatus according to the first invention or the human body detecting apparatus according to any one of the second to seventh inventions is mounted.

これにより、ベッド装置として第１の発明の振動検出装置、または第２の発明から第７の発明のいずれかの人体検出装置による作用効果が得られ、就床者の有無を確実に検出できる。   Thereby, the effect by the vibration detection apparatus of 1st invention or the human body detection apparatus of any one of 2nd invention to 7th invention is obtained as a bed apparatus, and the presence or absence of a bedridden can be detected reliably.

本発明の目的は、第１の発明から第８の発明を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、各請求項に対応する実施の形態の詳細を、以下に図面を参照しながら説明し、本発明を実施するための最良の形態の説明とする。なお、本発明は本実施の形態により限定されるものではない。また、本実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付して重複した説明を行わないものとする。   The object of the present invention can be achieved by using the first to eighth aspects of the present invention as the main part of the embodiment, so the details of the embodiment corresponding to each claim will be described below with reference to the drawings. It will be described and the best mode for carrying out the present invention will be described. The present invention is not limited to the present embodiment. Further, in the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations and the effects and the same description is not repeated.

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における振動検出装置または人体検出装置の構成図で、図２（ａ）は同検出装置の圧電センサシートの平面図で、図３はベット装置に配置した時の圧電センサシートの要部の断面図で、図４は同検出装置における圧電センサの要部の斜視図で、図５（ａ）は同圧電センサに加えた荷重の図で、（ｂ）は（ａ）に示す荷重に対する圧電センサの出力電圧の図で、図６（ａ）は同実施の形態１における振動または人体の検出装置を搭載した医療用、介護用等に使用されるベッド装置の概略斜視図で、（ｂ）はベッド装置の要部分解斜視図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration detection device or a human body detection device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 (a) is a plan view of a piezoelectric sensor sheet of the detection device, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of the main part of the piezoelectric sensor in the detection device, FIG. 5A is a view of a load applied to the piezoelectric sensor, and FIG. FIG. 6A is a diagram of the output voltage of the piezoelectric sensor with respect to the load shown in FIG. 6A. FIG. 6A is a diagram of the bed apparatus used for medical use, nursing care, etc. equipped with the vibration or human body detection apparatus in the first embodiment. It is a schematic perspective view, (b) is a principal part disassembled perspective view of a bed apparatus.

本発明の振動検出装置または人体検出装置は、四角形の圧電センサシート１と判定ユニット２とで構成されている。圧電センサシート１と判定ユニット２は、圧電センサシート１の端部に配置した信号処理ユニット４より導出したケーブル３のコネクタ３ａを判定ユニット２にに着脱自在に結合して接続されている。そして、圧電センサシート１は、就床者の在、不在（有無ともいう）を検出するため、振動検出装置または人体検出装置を搭載するリクライニング式のベッド装置である図６（ａ）（ｂ）に示す背上げ床部５と膝上げ床部６の二つに分離された一方の背上げ床部５に備えているものである。   The vibration detection device or human body detection device of the present invention is composed of a rectangular piezoelectric sensor sheet 1 and a determination unit 2. The piezoelectric sensor sheet 1 and the determination unit 2 are connected to the determination unit 2 by detachably connecting the connector 3a of the cable 3 derived from the signal processing unit 4 disposed at the end of the piezoelectric sensor sheet 1. The piezoelectric sensor sheet 1 is a reclining type bed device equipped with a vibration detection device or a human body detection device in order to detect the presence or absence (also referred to as presence / absence) of the bedridden. FIG. 6 (a) (b) The back-raised floor 5 and the knee-raised floor 6 shown in FIG.

そして、圧電センサシート１は振動源となる物、人体の加速度の加わる面に対向して配置され、柔軟性の薄い一枚の支持体７上に設けた長尺の柔軟な線状の圧電センサ９とで構成されている。長尺の柔軟な線状の圧電センサ９は、振動源の加速度の加わる面に対向して配置され、前記加速度に応じて出力信号である電圧を発生する。   The piezoelectric sensor sheet 1 is a long and flexible linear piezoelectric sensor disposed on a thin flexible support 7 that is disposed opposite to a surface that is subject to acceleration of a human body, which is a vibration source. 9. The long flexible linear piezoelectric sensor 9 is arranged to face the surface of the vibration source to which acceleration is applied, and generates a voltage as an output signal in accordance with the acceleration.

判定ユニット２は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）およびその周辺回路で構成する判定手段１３と判定結果の表示部（図示せず）を有し、圧電センサ９の出力信号による信号処理ユニット４の出力信号に基き、マイコンに備える判定アルゴリズムにより物、人体の判別と就床者の在・不在を判定して表示する。   The determination unit 2 includes a determination unit 13 configured by a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer) and its peripheral circuits, and a determination result display unit (not shown), and a signal processing unit 4 based on an output signal of the piezoelectric sensor 9. Based on the output signal, the determination algorithm provided in the microcomputer determines the object and human body and the presence / absence of the bedridden person and displays them.

前記の判定アルゴリズムは、信号処理ユニット４の出力信号の最大値、最小値を２秒毎に求め、その差を演算するとともに、前記の差が閾値Ｖ１以上である状態が２秒毎に所定回数Ｎ１継続すれば在床とする。在床判定状態で、上記差が閾値Ｖ２以下である状態が、２秒毎に所定回数Ｎ２継続すれば不在とする構成にしている。   The determination algorithm obtains the maximum value and the minimum value of the output signal of the signal processing unit 4 every 2 seconds, calculates the difference, and states that the difference is equal to or greater than the threshold value V1 a predetermined number of times every 2 seconds. If you continue N1, you will be in bed. In the presence determination state, the state in which the difference is equal to or less than the threshold value V2 is configured to be absent if N2 continues for a predetermined number of times every 2 seconds.

また、判定ユニット２は判定手段１３を信号処理ユニット４に一体に内装し、判定信号をケーブル３ａで判定ユニット２に送り判定結果を表示したり、前記判定信号を信号処理ユニット４より無線で判定ユニット２に送り表示する形態にしても良い。   Further, the determination unit 2 includes the determination means 13 integrally in the signal processing unit 4, sends a determination signal to the determination unit 2 by the cable 3 a, displays the determination result, and determines the determination signal wirelessly from the signal processing unit 4. You may make it the form which sends and displays to the unit 2. FIG.

信号処理ユニット４は、圧電センサ９の出力信号を増幅する信号増幅手段１０と、増幅された出力信号から必要とする周波数成分をろ波するフィルター１１とで構成されている。なお、フィルター１１で必要とする信号が十分に取り出せない場合は平滑化手段を設けるようにしても良い。   The signal processing unit 4 includes a signal amplifying unit 10 that amplifies the output signal of the piezoelectric sensor 9 and a filter 11 that filters a necessary frequency component from the amplified output signal. It should be noted that smoothing means may be provided when the signal required by the filter 11 cannot be sufficiently extracted.

さらに、圧電センサシート１の圧電センサ９は、振動源の小さな加速度にも応じて出力信号を発生できるように出力感度を向上させるため、振動源の加速度の加わる面に特定した形状で配置している。   Further, the piezoelectric sensor 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 is arranged in a specific shape on the surface to which the acceleration of the vibration source is applied in order to improve the output sensitivity so that an output signal can be generated according to the small acceleration of the vibration source. Yes.

すなわち、圧電センサ９は長尺の柔軟な線状に形成し、かつ振動源の加速度の加わる面に略平行に対向させて配置し、張力のかかった多数のＳ字状の曲部１４を連続させた形状にし、さらに前記形状を以って圧電センサシート１の全体の左右に蛇行させた形状に形成している。   In other words, the piezoelectric sensor 9 is formed in a long and flexible line shape, and is disposed so as to face the surface of the vibration source where the acceleration is applied substantially in parallel, and a large number of tensioned S-shaped curved portions 14 are continuously provided. Further, the piezoelectric sensor sheet 1 is formed to meander to the left and right of the entire piezoelectric sensor sheet 1 with the above shape.

従って、圧電センサ９は張力のかかった多数のＳ字状の曲部１４を連続させた形状と、さらに前記形状を以って全体を蛇行させた形状とにより、加速度の加わる面における長さが長くなり、センサ量（センサとして機能する部分）が増加するように構成していることになる。   Therefore, the piezoelectric sensor 9 has a length on the surface to which the acceleration is applied due to a shape in which a number of tensioned S-shaped curved portions 14 are continuous and a shape meandering the whole with the shape. It becomes long and it is comprised so that sensor amount (part which functions as a sensor) may increase.

また、圧電センサ９は人体の加速度の加わる面に配置した多数のＳ字状の曲部１４が連続し、それに張力がかかっているので、連続したＳ字状の曲部部分の感度が上がり、かつ感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知し出力が向上するように構成していることになる。   In addition, since the piezoelectric sensor 9 has a large number of S-shaped curved portions 14 arranged on the surface to which the acceleration of the human body is applied and tension is applied thereto, the sensitivity of the continuous S-shaped curved portions increases. In addition, the number of vibration directions that can be sensed is increased, and no matter what direction the vibration direction of the human body is, more vibration is detected and the output is improved.

さらに、圧電センサ９は多数のＳ字状の曲部１４により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が、例えば張力の加わっていない圧電センサの直線部よりも大きい構成にしていることになる。   In addition, the piezoelectric sensor 9 has a large number of S-shaped curved portions 14 that increase the total amount of displacement due to vibration acceleration, and the elongation when displaced due to vibration is, for example, that of a piezoelectric sensor to which no tension is applied. The configuration is larger than that of the straight line portion.

この圧電センサ９のセンサ終端部１５は、熱収縮チューブ（図示せず）等で、図４に示す圧電センサ９の中心電極２２と外側電極２４とが短絡しないように電気絶縁した上で、熱収縮チューブとその近傍を外側電極と導通したシールド部材（図示せず）で覆い、さらにその上を別の熱収縮チューブ（図示せず）で覆って保護する構成としている。なお、使用実態に即した強度試験等の信頼性試験を行うことにより圧電センサ９の断線が起こらないことが検証できた場合は、前記したセンサ終端部１５の構成にし、圧電センサ９の中心電極２２と外側電極２４を接続する断線検知用の抵抗を用いなくても良いが、さらに精度を上げる場合には前記の抵抗を接続する。   The sensor terminal portion 15 of the piezoelectric sensor 9 is electrically insulated with a heat shrinkable tube (not shown) or the like so that the center electrode 22 and the outer electrode 24 of the piezoelectric sensor 9 shown in FIG. The shrinkable tube and the vicinity thereof are covered with a shield member (not shown) connected to the outer electrode, and further covered with another heat shrinkable tube (not shown) for protection. If it is verified that the disconnection of the piezoelectric sensor 9 does not occur by performing a reliability test such as a strength test in accordance with the actual usage, the configuration of the sensor terminal 15 is used, and the center electrode of the piezoelectric sensor 9 is configured. Although it is not necessary to use a resistance for disconnection detection that connects the outer electrode 22 and the outer electrode 24, the resistor is connected in order to further improve the accuracy.

また、本実施の形態では圧電センサ９の配置を図１および図２（ａ）に示すような特定の形状を以って行ったが、曲部１４を連続させるのではなく、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように多数の曲部１４と曲部１４の間を直線部１６でつなぎ合わせた形状に、また図２（ｄ）に示すように、図２（ａ）に示す曲部１４の先端部（上と下の部分のアール）より曲率半径の非常に小さい曲部としての屈曲部１４ａを連続させた形状にし、さらに全体を左右に蛇行させた形状で配置してもよいものである。   In the present embodiment, the piezoelectric sensor 9 is arranged with a specific shape as shown in FIG. 1 and FIG. 2A, but the curved portion 14 is not made continuous, but FIG. ), A shape in which a large number of curved portions 14 and curved portions 14 are joined together by a straight portion 16 as shown in FIG. 2C, and as shown in FIG. The bent portion 14a as a curved portion having a very small radius of curvature than the tip portion (the upper and lower portions of the rounded portion) of the curved portion 14 shown in FIG. Is.

また、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す圧電センサシート１の圧電センサ９は、圧電センサシート１に対する全体的な配置を、左右に蛇行させた形状にしたが、図２（ｅ）に示す渦巻き形状にしても良く、さらに図２（ｆ）に示す曲部１４を縦方向に連続させ、さらに全体を上下に蛇行させた形状にしても良く、圧電センサシートを利用する製品および振動検出の目的等に合わせて圧電センサ９の形状を変えるものである。このように本発明の目的の範囲内で種々の形状の形態が考えられるものである。   In addition, the piezoelectric sensor 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 shown in FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D has an overall arrangement with respect to the piezoelectric sensor sheet 1 in a meandering shape to the left and right. 2 (e) may be used, and the curved portion 14 shown in FIG. 2 (f) may be continuous in the vertical direction, and the whole may be made to meander up and down, and a piezoelectric sensor sheet is used. The shape of the piezoelectric sensor 9 is changed according to the product to be detected and the purpose of vibration detection. As described above, various shapes can be considered within the scope of the object of the present invention.

固定糸１７は、感度向上のため圧電センサ９を特定した形状の配置に維持するための固定具としての一つであり、そして部材の合理化と圧電センサ９の動きを緩和して感度向上のため、長尺の柔軟な線状の圧電センサ９の形状に沿って一枚の支持体７の上面にのみ、ミシンで自動的に上糸と下糸からなる固定糸１７で縫製している。   The fixing thread 17 is one of the fixing tools for maintaining the piezoelectric sensor 9 in an arrangement having a specific shape for improving the sensitivity, and for improving the sensitivity by rationalizing the members and relaxing the movement of the piezoelectric sensor 9. The sewing machine automatically sews only the upper surface of one support 7 along the shape of the long flexible linear piezoelectric sensor 9 with a fixing thread 17 composed of an upper thread and a lower thread.

このような圧電センサシート１は、図３および図６に示すようにベッド装置のベッド基枠１９にリクライニング式に設けた背上げ床部５の上面とマットレス２０の下面の間に設置されている。そして、背上げ床部５のと膝上げ床部６は、マットレス２０の下面に対向する上面には凹凸の条溝８を、長手方向に沿い設けている。従って、背上げ床部５の上面とマットレス２０の下面の間に配置した圧電センサシート１の圧電センサ９は条溝８と直交する形態となり、条溝８の凹凸により圧電センサ９が変形しやすくなり、感度が向上する構成にしている。   Such a piezoelectric sensor sheet 1 is installed between the upper surface of the back-up floor portion 5 provided reclining on the bed base frame 19 of the bed apparatus and the lower surface of the mattress 20 as shown in FIGS. 3 and 6. . The back-raised floor 5 and the knee-raised floor 6 are provided with uneven grooves 8 along the longitudinal direction on the upper surface facing the lower surface of the mattress 20. Therefore, the piezoelectric sensor 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 disposed between the upper surface of the back-up floor portion 5 and the lower surface of the mattress 20 has a form orthogonal to the groove 8, and the piezoelectric sensor 9 is easily deformed by the unevenness of the groove 8. Thus, the sensitivity is improved.

なお、マットレスカバー（図示せず）がある場合は、マットレス２０の下面に配設した圧電センサシート１およびマットレス２０の全体をマットレスカバーで覆って背上げ床部５の上面に配設するものである。電動モータ２１は背上げ床部５と膝上げ床部６を上下に駆動するものである。   When there is a mattress cover (not shown), the entire piezoelectric sensor sheet 1 and the mattress 20 disposed on the lower surface of the mattress 20 are covered with the mattress cover and disposed on the upper surface of the back-up floor portion 5. is there. The electric motor 21 drives the back raising floor 5 and the knee raising floor 6 up and down.

続いて、圧電センサ９の具体的な構成について説明する。図４に示すように圧電センサ９は、軸方向中心に信号導出用電極としてコイル状または単線の中心電極２２を有し、この中心電極２２の周囲にピエゾ素子材料２３を被覆し、さらに、その外周に外側電極２４を配置したもので、最外周が塩化ビニル等の外被２５で覆われている。   Next, a specific configuration of the piezoelectric sensor 9 will be described. As shown in FIG. 4, the piezoelectric sensor 9 has a coiled or single-wire center electrode 22 as a signal derivation electrode at the center in the axial direction, and a piezo element material 23 is coated around the center electrode 22, and The outer electrode 24 is arranged on the outer periphery, and the outermost periphery is covered with a jacket 25 such as vinyl chloride.

この圧電センサ９は、使用温度が１２０℃まで可能な本出願人において独自開発の耐熱性を有する樹脂系をピエゾ素子材料２３に用いており、従来の代表的な高分子ピエゾ素子材料（一軸延伸ポリ弗化ビニリデン）やクロロプレンと圧電セラミック粉末のピエゾ素子材料の最高使用温度である９０℃より高い温度域（１２０℃以下）で使用できる特性を有している。   This piezoelectric sensor 9 uses a resin system having a heat resistance originally developed by the present applicant that can be used at a temperature of up to 120 ° C. for the piezo element material 23, and a conventional typical polymer piezo element material (uniaxially stretched). Polyvinylidene fluoride), chloroprene, and piezoelectric ceramic powder piezo element materials have characteristics that can be used in a temperature range higher than 90 ° C. (120 ° C. or lower), which is the maximum use temperature.

そして、ピエゾ素子材料がフレキシブル性を有する樹脂と圧電セラミックから構成され、また、コイル状金属を中心電極２２とし、フィルム状のフレキシブル電極を外側電極２４として用いて構成することにより、通常のビニールコード並のフレキシブル性を有している。   The piezoelectric element material is composed of a flexible resin and a piezoelectric ceramic, and a coil-shaped metal is used as the center electrode 22 and a film-like flexible electrode is used as the outer electrode 24. Has the same flexibility.

さらに、圧電センサ９は高分子ピエゾ素子材料なみの高感度であり、人体の動作を検出するような低周波数領域（１０Ｈｚ以下）でも感度の低下が小さいからである。   Furthermore, the piezoelectric sensor 9 is as sensitive as a polymer piezo element material, and the decrease in sensitivity is small even in a low frequency region (10 Hz or less) in which the movement of the human body is detected.

ピエゾ素子材料２３は、樹脂系材料と１０μｍ以下の圧電性セラミック粉末の複合体から構成され、振動検出特性はセラミックにより、また、フレキシブル性は樹脂によりそれぞれ実現している。   The piezo element material 23 is composed of a composite of a resin material and a piezoelectric ceramic powder of 10 μm or less, and vibration detection characteristics are realized by ceramic, and flexibility is realized by resin.

ピエゾ素子材料２３は、樹脂系材料として塩素化ポリエチレンを用いることにより、高耐熱性（１２０℃）と容易に形成できる柔軟性を実現するとともに、架橋する必要のない簡素な製造工程を可能とするものである。   The piezo element material 23 uses chlorinated polyethylene as a resin-based material to achieve high heat resistance (120 ° C.) and flexibility that can be easily formed, and enables a simple manufacturing process that does not require crosslinking. Is.

このようにして得られた圧電センサは、ピエゾ素子材料を成形したままでは圧電性能を有しないので、ピエゾ素子材料に数Ｋｖ／ｍｍの直流電圧を印加することにより、ピエゾ素子材料に圧電性能を付与する処理（分極処理）を行なう必用がある。この分極処理は、ピエゾ素子材料に中心電極２２と外側電極２４とを形成した後、両電極に直流高電圧を印加することにより行なわれる。   The piezoelectric sensor thus obtained does not have piezoelectric performance when the piezoelectric element material is molded. Therefore, by applying a DC voltage of several Kv / mm to the piezoelectric element material, the piezoelectric performance can be improved in the piezoelectric element material. It is necessary to perform a process to be applied (polarization process). This polarization process is performed by forming a center electrode 22 and an outer electrode 24 on a piezoelectric element material and then applying a DC high voltage to both electrodes.

なお、上記のような分極方法では、ピエゾ素子材料２３にクラック等の微小な欠陥が内在すると、その欠陥部分で中心電極２２と外側電極２４間が放電して両電極間が短絡し易くなり、十分な分極電圧が印加できなくなる。   In the polarization method as described above, if a small defect such as a crack exists in the piezo element material 23, the center electrode 22 and the outer electrode 24 are easily discharged at the defect portion, and the two electrodes are easily short-circuited. A sufficient polarization voltage cannot be applied.

この課題を解決するため、例えば、押出し成型により中心電極２２の周囲にピエゾ素子材料２３を形成した後、ピエゾ素子材料２３の外周が、複数に分割した補助電極と次々と接触するようピエゾ素子材料２３を送り出しながら、中心電極２２と補助電極との間に直流高電圧を印加して分極を行う独自の分極工法を確立した。   In order to solve this problem, for example, after forming the piezo element material 23 around the center electrode 22 by extrusion molding, the piezo element material so that the outer periphery of the piezo element material 23 is in contact with a plurality of auxiliary electrodes one after another. A unique polarization method was established in which a direct current high voltage was applied between the center electrode 22 and the auxiliary electrode while performing the polarization.

この工法により、ピエゾ素子材料２３のある部分にクラック等の微小な欠陥が内在して、その部分に接触している補助電極と中心電極２２との間に放電が起こって十分な分極ができなくても、欠陥部位がない他のピエゾ素子材料２３の部分では接触する他の補助電極と中心電極２２との間で直流高電圧が印可され、正常な分極が行われる。放電が起こった部位には、マーキングを行って場所が特定できるようにしている。外側電極２４は上記の分極後に形成し、その後、外皮２５を形成する。以上の工程により、数十ｍ以上の長尺化も可能になった。   By this construction method, a minute defect such as a crack is inherent in a part of the piezoelectric element material 23, and a discharge occurs between the auxiliary electrode and the center electrode 22 in contact with the part, and sufficient polarization cannot be performed. However, a DC high voltage is applied between the other auxiliary electrode and the center electrode 22 in contact with another portion of the piezoelectric element material 23 having no defect portion, and normal polarization is performed. The location where the discharge has occurred is marked so that the location can be identified. The outer electrode 24 is formed after the above-described polarization, and then the outer skin 25 is formed. By the above process, the length of several tens of meters can be increased.

また、圧電センサ９においては、中心電極２２にコイル状の金属中心電極、外側の外側電極２４にフィルム状電極（アルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムの三層ラミネートフィルム）を用い、これによりピエゾ素子材料２３と各電極２２、２４の密着性を確保するとともに、外部リード線の接続が容易にでき、フレキシブルなケーブル状の実装構成が可能になる。   In the piezoelectric sensor 9, a coil-shaped metal center electrode is used for the center electrode 22, and a film-like electrode (aluminum-polyethylene terephthalate-aluminum three-layer laminate film) is used for the outer electrode 24. In addition, it is possible to secure the adhesion between the electrodes 22 and 24 and to easily connect the external lead wires, thereby enabling a flexible cable-like mounting configuration.

中心電極２２は、銅−銀合金コイル、外側電極２４はアルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムからなる三層ラミネートフィルム、ピエゾ素子材料はポリエチレン系樹脂＋圧電セラミック粉末、外皮は熱可塑性プラスチックスをそれぞれ用い、これにより、比誘電率は５５、電荷発生量は１０〜１３Ｃ（クローン）／ｇｆ、最高使用温度１２０℃となる。   The center electrode 22 is a copper-silver alloy coil, the outer electrode 24 is a three-layer laminate film made of aluminum-polyethylene terephthalate-aluminum, the piezoelectric element material is polyethylene-based resin + piezoelectric ceramic powder, and the outer shell is made of thermoplastics. As a result, the relative dielectric constant is 55, the charge generation amount is 10 to 13 C (clone) / gf, and the maximum operating temperature is 120 ° C.

図５（ａ）、（ｂ）はこのコード状（線状ともいう）の圧電センサ９に加わる荷重とセンサ出力特性を示す線図である。出願人が圧電センサ９の荷重とセンサ出力の関係を実験した結果、圧電センサ９に（ａ）のような曲げ荷重を加えたとき、センサ出力が（ｂ）のような現象になる。
（１）すなわち、時刻ｔ０では圧電センサ９に荷重が加わっていないときは、センサ出力は２（Ｖ）を示している。
（２）時刻ｔ１で圧電センサ９に一定方向に曲げ荷重を加えると、加わった瞬間からセンサ出力は４（Ｖ）に増加したあと直ぐに反転して０（Ｖ）になり、その後再び２（Ｖ）に戻る。
（３）その後、曲げたままにしていてもセンサ出力は２（Ｖ）を示したままである。
（４）時刻ｔ３で圧電センサ９を元の状態に戻すと、その瞬間からセンサ出力は０．８（Ｖ）に減少したあと、直ぐに反転して２．２（Ｖ）になり、その後再び２（Ｖ）に戻る。 5A and 5B are diagrams showing the load applied to the cord-like (also referred to as linear) piezoelectric sensor 9 and the sensor output characteristics. As a result of the experiment conducted by the applicant on the relationship between the load of the piezoelectric sensor 9 and the sensor output, when a bending load such as (a) is applied to the piezoelectric sensor 9, the sensor output becomes a phenomenon as shown in (b).
(1) That is, when no load is applied to the piezoelectric sensor 9 at time t0, the sensor output indicates 2 (V).
(2) When a bending load is applied to the piezoelectric sensor 9 in a certain direction at the time t1, the sensor output increases to 4 (V) from the moment it is applied and then reverses to 0 (V), and then 2 (V) again. Return to).
(3) After that, the sensor output still shows 2 (V) even if it is kept bent.
(4) When the piezoelectric sensor 9 is returned to the original state at the time t3, the sensor output decreases to 0.8 (V) from that moment, then immediately reverses to 2.2 (V), and then 2 again. Return to (V).

このように、この圧電センサ９は加速度に反応した出力を生じるため、力の加わった瞬間にのみ信号が出力され、その後、力が加えられ続けていても変動が無い限り、すなわち加速度がないともはや出力は出さない。同じく、力を除去したときもその瞬間にだけ出力が出るという特性を備えている。   In this way, since the piezoelectric sensor 9 generates an output in response to acceleration, a signal is output only at the moment when force is applied, and after that, as long as there is no fluctuation even if force is continuously applied, that is, there is no acceleration. No more output. Similarly, when the force is removed, the output is output only at that moment.

従って、圧電センサ９を有する圧電センサシート１をマットレス２０の下に敷設しても、圧電センサ９を曲折した瞬間にはＯＮ状態になるものの、敷設完了後に出力は出さなくなる。そして、その後は、圧電センサ９のどこか１部に力が加わったときにのみ出力を出すこととなる。   Therefore, even if the piezoelectric sensor sheet 1 having the piezoelectric sensor 9 is laid under the mattress 20, the piezoelectric sensor sheet 1 is turned on at the moment when the piezoelectric sensor 9 is bent, but no output is output after the laying is completed. After that, an output is output only when a force is applied to some part of the piezoelectric sensor 9.

そして、この圧電センサ９では、力の加わった瞬間にのみ信号を出力し、その後、力が加えられ続けていても変動が無い限りもはや信号を出力しない。同じく、力を除去したときもその瞬間だけ出力するという加速度を検出する特性を備えている。従って、この圧電センサ９は、曲折させて配設しても曲折させた瞬間には出力が生じるものの、配設完了後は出力が無くなり、その後は圧電センサ９のどこかの一部に力が加わったときに出力が生じることになる。   The piezoelectric sensor 9 outputs a signal only at the moment when a force is applied, and no longer outputs a signal as long as there is no fluctuation even if the force is continuously applied. Similarly, when the force is removed, it has the characteristic of detecting the acceleration that is output only at that moment. Therefore, even if the piezoelectric sensor 9 is bent and disposed, output is generated at the moment of bending, but the output is lost after the disposition is completed, and thereafter, a force is applied to some part of the piezoelectric sensor 9. When added, output will occur.

それ故、このコード状の圧電センサを就寝床の下部等に曲折して敷設しても、曲折した瞬間には出力があってＯＮ状態となるものの、敷設後は出力を出さなくなる。そして、その後はコード状の圧電センサのどこか一部に力が加わったときにのみ出力を出すことになる。   Therefore, even if this cord-shaped piezoelectric sensor is bent and installed in the lower part of the bed, etc., the output is output at the moment of bending, but the output is not output after the installation. After that, an output is output only when a force is applied to some part of the cord-shaped piezoelectric sensor.

上記実施の形態において、振動検出装置および人体検出装置の動作と作用につき説明する。図１および図６（ａ）に示すようにベッド装置のマットレス２０に振動源である人２６が仰向けに寝ると、その荷重がマットレス２０を介して背上げ床部５の圧電センサシート１に加わる。そして、圧電センサシート１の圧電センサ９は、仰向けに寝た時の身体の加速度に応じて電圧を出力信号として発生する。この出力信号は、信号増幅手段１０で増幅され、フィルター１１で必要な周波数成分がろ波され、図１４に示したと同様に判定手段１３に大きな出力信号が入力されて就床者が就床したことが判定され、その後は心臓の活動や呼吸活動による身体の微小な体動になり、Ｓ部のような比較的レベルの低い出力信号となる。   In the above embodiment, the operation and action of the vibration detection device and the human body detection device will be described. As shown in FIGS. 1 and 6A, when a person 26 as a vibration source lies on his back on the mattress 20 of the bed apparatus, the load is applied to the piezoelectric sensor sheet 1 of the back-up floor portion 5 through the mattress 20. . The piezoelectric sensor 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 generates a voltage as an output signal according to the acceleration of the body when lying on its back. This output signal is amplified by the signal amplifying means 10, the necessary frequency component is filtered by the filter 11, and a large output signal is input to the judging means 13 as shown in FIG. After that, it becomes a minute body movement of the body due to the activity of the heart and the respiratory activity, and an output signal with a relatively low level as in the S part is obtained.

そして、物をマットレス２０に置いた場合は、その時は大きな出力信号が判定手段１３に入力されるが、その後はＳ部のような低い信号出力がない。このような出力信号の違いで人と物の区別と在、不在を判定するのである。   When an object is placed on the mattress 20, a large output signal is input to the determination means 13 at that time, but thereafter there is no low signal output as in the S section. The difference between the output signals and the presence / absence of the person and the object are determined.

特に、本実施の形態では圧電センサシート１の圧電センサ９を、振動源の小さな加速度にも応じて出力信号を発生できるように出力感度を向上させるため、振動源の加速度の加わる面に特定した形状で配置している。   In particular, in this embodiment, the piezoelectric sensor 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 is specified as a surface to which the acceleration of the vibration source is applied in order to improve the output sensitivity so that an output signal can be generated according to the small acceleration of the vibration source. Arranged in shape.

すなわち、圧電センサ９は長尺の柔軟な線状に形成し、かつ振動源の加速度の加わる面に略平行に対向させて配置し、張力のかかった多数のＳ字状の曲部１４を連続させた形状にし、さらに前記形状を以って全体を左右に蛇行させた形状に形成したものである。   In other words, the piezoelectric sensor 9 is formed in a long and flexible line shape, and is disposed so as to face the surface of the vibration source where the acceleration is applied substantially in parallel, and a large number of tensioned S-shaped curved portions 14 are continuously provided. Further, it is formed into a shape meandering from side to side with the above shape.

このように構成することにより、圧電センサ９は張力のかかった多数のＳ字状の曲部１４を連続させた形状の部分と、さらに前記形状の部分を以って全体を蛇行させた形状の部分とにより、加速度の加わる面における圧電センサ自身の長さが長くなり、センサ量（センサとして機能する部分）が増加する。従って、増加した圧電センサ９の部分と身体との接触密度が高くなる。   With this configuration, the piezoelectric sensor 9 has a shape in which a large number of tensioned S-shaped curved portions 14 are continuous, and a shape in which the whole is meandered by the shape portion. Depending on the portion, the length of the piezoelectric sensor itself on the surface to which acceleration is applied becomes longer, and the amount of sensor (portion that functions as a sensor) increases. Therefore, the contact density between the increased portion of the piezoelectric sensor 9 and the body is increased.

また、圧電センサ９は身体の加速度の加わる面に配置した多数のＳ字状の曲部１４が連続して張力がかかっているので、連続した多数のＳ字状の曲部１４における感度が上がり、さらに曲部１４は圧電センサーを単なる直線状に配置した場合に比べ、圧電センサ９の感知できる振動方向が増え人体の振動方向がどのような向きであっても、より多くの振動を検知し出力が向上する。   In addition, since the piezoelectric sensor 9 is continuously tensioned by a large number of S-shaped curved portions 14 arranged on the surface to which the acceleration of the body is applied, the sensitivity of the large number of continuous S-shaped curved portions 14 is increased. Furthermore, compared to the case where the piezoelectric sensor is simply arranged in a straight line, the curved portion 14 increases the vibration direction that can be sensed by the piezoelectric sensor 9, and detects more vibration regardless of the vibration direction of the human body. Output is improved.

さらに、圧電センサ９は張力のかかった多数のＳ字状の曲部１４により、振動の加速度による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が、例えば張力の加わっていない圧電センサの直線部よりも大きくなる。   Further, the piezoelectric sensor 9 has a large number of S-shaped curved portions 14 that are tensioned to increase the total amount of displacement due to vibration acceleration, and the elongation at the time of displacement due to vibration is, for example, tension. There is no larger than the linear part of the piezoelectric sensor.

従って、圧電センサ９における感度向上の部分の割合が増えることになり、全体としての感度が向上するとともに、従来のような特別な振動増幅手段を使用することなく、簡単な構成で以って圧電センサの感度を簡単に向上させることができる。   Therefore, the ratio of the sensitivity improvement portion in the piezoelectric sensor 9 is increased, the overall sensitivity is improved, and the piezoelectric sensor 9 can be formed with a simple configuration without using a special vibration amplification means as in the prior art. The sensitivity of the sensor can be improved easily.

次に前記した圧電センサ９の出力感度の向上を、２種類のマットレスＡおよびマットレスＢ毎に、本実施の形態の圧電センサシート１と比較対象の圧電センサシートとの比較した実験例により説明する。   Next, improvement of the output sensitivity of the piezoelectric sensor 9 will be described by an experimental example in which the piezoelectric sensor sheet 1 of the present embodiment and the comparison target piezoelectric sensor sheet are compared for each of the two types of mattress A and mattress B. .

マットレスＡにおいて、図７（ａ）は圧電センサシート１における圧電センサ９の出力電圧の図で、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図であり、図８（ａ）は比較対象の圧電センサシートの出力電圧の図で、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図である。   In the mattress A, FIG. 7A is a diagram of the output voltage of the piezoelectric sensor 9 in the piezoelectric sensor sheet 1, FIG. 7B is a diagram obtained by performing signal processing on the output voltage shown in FIG. 8A, and FIG. It is a figure of the output voltage of the piezoelectric sensor sheet | seat of comparison object, (b) is the figure which signal-processed the output voltage shown to (a).

マットレスＢにおいて、図９（ａ）は圧電センサシート１における圧電センサ９の出力電圧の図で、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図であり、図１０（ａ）は比較対象の圧電センサシートにおける圧電センサの出力電圧の図で、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図である。   In the mattress B, FIG. 9A is a diagram of the output voltage of the piezoelectric sensor 9 in the piezoelectric sensor sheet 1, FIG. 9B is a diagram obtained by performing signal processing on the output voltage shown in FIG. 10A, and FIG. It is a figure of the output voltage of the piezoelectric sensor in the piezoelectric sensor sheet | seat of comparison object, (b) is the figure which signal-processed the output voltage shown to (a).

図１１は図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示す本実施の形態と比較対象の圧電センサシートにおける圧電センサの出力電圧の比較図である。   FIG. 11 is a comparison diagram of the output voltage of the piezoelectric sensor in the piezoelectric sensor sheet to be compared with the present embodiment shown in FIGS. 7B, 8B, 9B, and 10B. .

被験者は女性で身長１５６ｃｍ、体重４７ｋｇで、仰向けの姿勢でマットレス上に寝る。   The test subject is a woman who is 156 cm tall and weighs 47 kg and sleeps on a mattress in a supine posture.

マットレスの種類はマットレスＡ、マットレスＢの二種類を使用している。マットレスＡは２層のウレタンフォームで構成され、人体側が反発性の小なるもの、もう一方の人体と反対側に反発性の大なるものを使用している。マットレスＢは３層のウレタンフォームで構成され、中間層に反発性の小なるもの、他の２層に反発性の大なるものを使用している。   Two types of mattresses, mattress A and mattress B, are used. The mattress A is composed of two layers of urethane foam, and uses a material having a low resilience on the human body side and a material having a high resilience on the opposite side to the other human body. The mattress B is composed of three layers of urethane foam, and the intermediate layer uses a material having low resilience and the other two layers having high resilience.

比較対象の圧電センサシートは、本実施の形態で採用した圧電センサシートと圧電センサと同一のものを使用し、ただし、圧電センサを図８（ａ）および図１０（ａ）の右上端に概略示すように単なる直線で左右に蛇行させた配置の単純蛇行パターンとした。   The piezoelectric sensor sheet to be compared is the same as the piezoelectric sensor sheet and the piezoelectric sensor employed in the present embodiment. However, the piezoelectric sensor is schematically shown at the upper right end of FIGS. 8A and 10A. As shown in the figure, a simple meandering pattern in which a simple straight line meanders left and right is used.

本実施の形態における圧電センサシート１の圧電センサ９の配置は、図１および図２（ａ）に示す通りで、図７（ａ）および図９（ａ）の右上端に波形蛇行パターンとして概略で示した。   The arrangement of the piezoelectric sensors 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 in this embodiment is as shown in FIGS. 1 and 2A, and is schematically shown as a waveform meander pattern at the upper right end of FIGS. 7A and 9A. It showed in.

そして、図７〜図１０の各図（ａ）は、１０万倍増幅し、フィルターでノイズ成分を除去した信号を２０ｍｓｅｃ毎にサンプリングしてプロットしたものである。また、図７〜図１０の各図（ｂ）は、各図（ａ）を、２秒毎に区切って、２秒間の信号出力の最大値と最小値の差をプロットしたものである。そして、図７〜図１０の各図（ａ）に示したようにフィルターでノイズ成分を除去した信号には、人体の心拍による微小な体動に基く連続的に変化する信号が現れている。   Each of FIGS. 7A to 10A is obtained by sampling and plotting signals obtained by amplifying 100,000 times and removing noise components with a filter every 20 msec. Each of FIGS. 7 to 10 (b) plots the difference between the maximum value and the minimum value of the signal output for 2 seconds by dividing each figure (a) every 2 seconds. Then, as shown in FIGS. 7A to 10A, in the signal from which the noise component has been removed by the filter, a signal that continuously changes based on minute body movement due to the heartbeat of the human body appears.

図７（ｂ）〜図１０（ｂ）に基き、最大値と最小値の分布を示した図１１から明らかなように、本実施の形態における圧電センサシート１の圧電センサ９は、２種類のマットレスＡ、Ｂの下に敷設しても、振動の幅が大きく、信号出力の大きいことが理解できる。   As is apparent from FIG. 11 showing the distribution of the maximum value and the minimum value based on FIGS. 7B to 10B, the piezoelectric sensor 9 of the piezoelectric sensor sheet 1 in the present embodiment has two types. Even when laid under the mattresses A and B, it can be understood that the width of vibration is large and the signal output is large.

また、本実施の形態では医療用、介護用等に使用されるギャッジベッドにあって、マットレスの下に振動検出装置または人体検出装置の圧電センサ９を特定した形状に配置した圧電センサシート１を備えたもので、医療用、介護用のギャッジベッドとしての機能を十分に尊重でき、それであって就床者の在・不在も確実に検出できるものである。   Further, in the present embodiment, there is provided a piezoelectric sensor sheet 1 in a gage bed used for medical use, nursing care, etc., in which a piezoelectric sensor 9 of a vibration detecting device or a human body detecting device is arranged in a specified shape under a mattress. Therefore, the function as a medical and nursing care gadget bed can be fully respected, and the presence / absence of the bedridden can be reliably detected.

すなわち、このような特殊なベットは１日のうち、かなり長時間にわたり就床する人や、疾病者、介護者等の比較的に体力的な弱者が使用する場合等も考えられるので、就寝感、接触感は快いものであるべきである。本実施の形態で用いたセンサシートであれば、上記した斯かる構成により十分に感度が向上しているので、ウレタンフォームのマットレスの下に備えて就床者には、その存在が感知されないよう、接触感を損ねない状態で設置して使用することが可能である。このように非常に寝具等、人体と密着して接触する生活用品にウレタンフォームのマットレス等の弾性体や緩衝材を介して備えつけること、また併用して設置することもできるという効果がある。   In other words, such a special bet may be used by a person who stays in bed for a very long time, or by a relatively physically weak person such as a sick person or a caregiver. The touch should be pleasant. With the sensor sheet used in the present embodiment, the sensitivity is sufficiently improved by the above-described configuration. Therefore, the presence of the sensor sheet in the presence of a urethane foam mattress is not perceived. It can be installed and used in a state that does not impair the contact feeling. As described above, there is an effect that it is possible to provide a living article that is in close contact with the human body, such as bedding, through an elastic body such as a urethane foam mattress or a cushioning material, or to use it together.

なお、本実施の形態で圧電センサシート１は、図６（ａ）に示すベッド装置の背上げ床部５の上面とマットレス２０の下面の間に設け、部材の合理化を図ったが、背上げ床部５と膝上げ床部６と、それぞれのマットレス２０との間に、二つの圧電センサシート１を分割してそれぞれ設けても良く、また背上げ床部５と膝上げ床部６のマットレス２０の全体にわたって１個の圧電センサシートにして１本の圧電センサ９を配設する構成にしても良い。この場合、ベッド装置のリクライニング動作により背上げ床部５と膝上げ床部６との境目付近で圧電センサシートと圧電センサ９が折れ曲がるが、圧電センサ９は柔軟で屈曲自在であるので、折れ曲がりにより断線することなく使用可能である。   In the present embodiment, the piezoelectric sensor sheet 1 is provided between the upper surface of the back raising floor portion 5 and the lower surface of the mattress 20 of the bed apparatus shown in FIG. Two piezoelectric sensor sheets 1 may be separately provided between the floor portion 5, the knee-raised floor portion 6, and the mattress 20. The mattress of the back-raised floor portion 5 and the knee-raised floor portion 6 may be provided. A configuration may be adopted in which one piezoelectric sensor 9 is provided as one piezoelectric sensor sheet over the entirety of 20. In this case, the piezoelectric sensor sheet and the piezoelectric sensor 9 bend near the boundary between the back-up floor 5 and the knee-lift floor 6 due to the reclining operation of the bed apparatus, but the piezoelectric sensor 9 is flexible and bendable. It can be used without disconnection.

また、本実施の形態で圧電センサ９は、圧電センサシート１の１枚の支持体７の上面に固定糸１７で縫製し、部材の合理化を図ったが、支持体７の下面に固定糸１７で縫製しても良く、さらに圧電センサ９を支持体７と別な支持体とで上下から挟み込み、その両方に縫製して固定する構成にしても良い。   In the present embodiment, the piezoelectric sensor 9 is sewn with the fixing thread 17 on the upper surface of one support body 7 of the piezoelectric sensor sheet 1 to rationalize the members, but the fixing thread 17 is formed on the lower surface of the support body 7. Alternatively, the piezoelectric sensor 9 may be sandwiched from above and below between the support body 7 and another support body, and sewn and fixed to both.

さらに、本実施の形態で圧電センサ９は、圧電センサシート１の全体の左右に蛇行した部分が、支持体７にのみ縫製して固定され動きに自由を持たせてあるが、図１２に示すように圧電センサ９の左右に蛇行した部分の間に位置する支持体７にスリット２７を設けると、支持体７による突っ張りが緩和されて圧電センサ９が、さらに変形しやすくなり、感度を向上させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the piezoelectric sensor 9 has a portion meandering to the left and right of the entire piezoelectric sensor sheet 1 that is sewn and fixed only to the support 7 and has freedom of movement, as shown in FIG. If the slit 27 is provided in the support body 7 positioned between the left and right meandering portions of the piezoelectric sensor 9 as described above, the tension by the support body 7 is relieved, and the piezoelectric sensor 9 becomes more easily deformed and improves the sensitivity. be able to.

また、スリット２７に代えて、支持体７を伸縮性の生地にして、これに圧電センサ９を縫製して固定しても、スリット２７を支持体７に設けた場合と同等の作用効果を期待できる。もちろん、圧電センサ９を上下の支持体に一体に縫製している場合は、前記したスリット２７は上下の支持体に設け、または上下の支持体を伸縮性の生地にしても良い。   Even if the support 7 is made of a stretchable cloth instead of the slit 27 and the piezoelectric sensor 9 is sewn and fixed thereto, the same operation and effect as when the slit 27 is provided on the support 7 is expected. it can. Of course, when the piezoelectric sensor 9 is sewn integrally with the upper and lower supports, the slits 27 described above may be provided on the upper and lower supports, or the upper and lower supports may be made of stretchable fabric.

さらに、上記実施の形態では加速度に応じた信号を発生する圧電センサ９を用いたが、センサとしては例えば、同軸ケーブル状の静電容量型センサのように、荷重による変形に応じた信号を出力する他のセンサを用いても本実施の形態と同等の作用効果を期待できるものである。すなわち、本実施の形態の圧電センサ９で特定した形状と同様の構成にすることで、多数の曲部により振動源に対する長さの増大と接触密度が増え、かつ感知できる振動方向が増え、さらに振動による変位を受ける総量が増えるとともに、振動を受けて変位した時の伸び率が大きくなる。   Further, in the above embodiment, the piezoelectric sensor 9 that generates a signal corresponding to the acceleration is used. However, as the sensor, for example, a signal corresponding to deformation due to a load is output, such as a coaxial cable-type capacitive sensor. Even if other sensors are used, it is possible to expect the same effect as the present embodiment. That is, by adopting the same configuration as the shape specified by the piezoelectric sensor 9 of the present embodiment, the increase in length and contact density with respect to the vibration source is increased by a large number of curved portions, and the vibration direction that can be sensed is increased. The total amount of displacement due to vibration increases, and the elongation when displaced due to vibration increases.

さらに、上記実施の形態では振動検出装置または人体検出装置をベッド装置に設け、就床者の判定に使用した形態だけを説明したが、椅子、便座等における在・不在の判定、自動車、その他等のドア開閉装置における人、物等の挟み込み防止の検知にも実施できるものである。   Furthermore, in the above embodiment, the vibration detection device or the human body detection device is provided in the bed device, and only the form used for the determination of the bedridden is described, but the presence / absence determination in a chair, toilet seat, etc., automobile, etc. It can also be carried out to detect the prevention of pinching of people, objects, etc. in the door opening and closing device.

以上のように、本発明にかかる振動検出装置または人体検出装置は、特別な振動増幅手段を設けることなく、簡単な構成で以って感圧センサの感度を向上させることができて、ベッド装置、座席装置、ドア開閉装置等に適用して就床者の有無、着座者の有無、物、人体の挟み込みの有無の検出を行うことができる。   As described above, the vibration detection device or the human body detection device according to the present invention can improve the sensitivity of the pressure-sensitive sensor with a simple configuration without providing a special vibration amplification means, and the bed device. The present invention can be applied to seat devices, door opening / closing devices, and the like to detect the presence / absence of a bedridden person, the presence / absence of a seated person, the presence / absence of an object or a human body.

本発明の実施の形態１における振動検出装置または人体検出装置の構成図Configuration diagram of vibration detection apparatus or human body detection apparatus in Embodiment 1 of the present invention （ａ）同実施の形態１の振動または人体の検出装置における圧電センサシートの平面図、（ｂ）他の圧電センサシートの圧電センサの要部概略配置図、（ｃ）同他の圧電センサシートの圧電センサの要部概略配置図、（ｄ）同他の圧電センサシートの圧電センサの要部概略配置図、（ｅ）同他の圧電センサシートの圧電センサの概略配置図、（ｆ）同他の圧電センサシートの圧電センサの概略配置図(A) Plan view of a piezoelectric sensor sheet in the vibration or human body detection device of the first embodiment, (b) Schematic layout of main parts of the piezoelectric sensor of another piezoelectric sensor sheet, (c) Other piezoelectric sensor sheet (D) Schematic layout of the main part of the piezoelectric sensor of the other piezoelectric sensor sheet, (e) Schematic layout of the piezoelectric sensor of the other piezoelectric sensor sheet, (f) Schematic layout of piezoelectric sensors on other piezoelectric sensor sheets 同実施の形態１の振動または人体の検出装置における圧電センサシートをベット装置に敷設した時の要部の断面図Sectional drawing of the principal part when the piezoelectric sensor sheet | seat in the vibration or human body detection apparatus of Embodiment 1 is laid in the bed apparatus. 同実施の形態１の振動または人体の検出装置における圧電センサの要部の斜視図The perspective view of the principal part of the piezoelectric sensor in the vibration or the human body detection apparatus of Embodiment 1 （ａ）同実施の形態１の振動または人体の検出装置における圧電センサに加えた荷重の図、（ｂ）同圧電センサに加えた荷重に対する出力特性図(A) The figure of the load added to the piezoelectric sensor in the vibration or human body detection apparatus of Embodiment 1, (b) The output characteristic figure with respect to the load added to the same piezoelectric sensor （ａ）同実施の形態１の振動または人体の検出装置を搭載したベッド装置の概略斜視図、（ｂ）（ａ）に示すベッド装置の要部の分解斜視図(A) Schematic perspective view of a bed apparatus on which the vibration or human body detection device of the first embodiment is mounted, (b) An exploded perspective view of a main part of the bed apparatus shown in (a). （ａ）同実施の形態１の振動または人体の検出装置における圧電センサシートの圧電センサの出力電圧図、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図(A) The output voltage figure of the piezoelectric sensor of the piezoelectric sensor sheet | seat in the vibration or human body detection apparatus of Embodiment 1 and (b) are the figures which signal-processed the output voltage shown to (a). （ａ）本発明と比較対象の圧電センサシートにおける圧電センサの出力電圧の図、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図(A) The figure of the output voltage of the piezoelectric sensor in the piezoelectric sensor sheet | seat of this invention and a comparison object, (b) is the figure which signal-processed the output voltage shown to (a). （ａ）同実施の形態１においてマットレスを変えて敷設した時の振動または人体の検出装置における圧電センサシートの圧電センサの出力電圧の図、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図(A) The figure of the output voltage of the piezoelectric sensor of the piezoelectric sensor sheet | seat in the vibration or human body detection apparatus when laying and changing the mattress in Embodiment 1, (b) is signal processing the output voltage shown to (a) Figure （ａ）本発明と比較対象の圧電センサシートを、マットレスを変えて敷設した時における圧電センサの出力電圧の図、（ｂ）は（ａ）に示す出力電圧を信号処理した図(A) The figure of the output voltage of a piezoelectric sensor when the piezoelectric sensor sheet of this invention and a comparison object are laid with changing mattresses, (b) is the figure which signal-processed the output voltage shown to (a). 図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示す本発明と比較対象のそれぞれの圧電センサシートにおける圧電センサの出力電圧の比較図FIG. 7B, FIG. 8B, FIG. 9B, and FIG. 10B, a comparison diagram of output voltages of the piezoelectric sensors in the respective piezoelectric sensor sheets to be compared with the present invention. 本発明の実施の形態１の振動または人体の検出装置における圧電センサシートの他の例の平面図The top view of the other example of the piezoelectric sensor sheet | seat in the vibration or the human body detection apparatus of Embodiment 1 of this invention 従来の人体検出装置の構成図Configuration diagram of a conventional human body detection device 同人体検出装置における平滑化手段の出力信号の波形図Waveform diagram of the output signal of the smoothing means in the human body detection device 従来の他の人体検出装置における圧電センサ部分の断面図Sectional drawing of the piezoelectric sensor part in the other conventional human body detection apparatus 同他の人体検出装置における圧電センサの部分が振動を検出した時の断面図Sectional view when the piezoelectric sensor portion of the other human body detection device detects vibration

符号の説明Explanation of symbols

９ 圧電センサ（感圧センサ）
１３ 判定手段
１４ 曲部（Ｓ字状の曲部）
１４ａ 屈曲部（曲部） 9 Piezoelectric sensor (pressure sensor)
13 judging means 14 music part (S-shaped music part)
14a Bent part (curved part)

Claims (8)

振動源による変形に応じて信号を発生する感圧センサと、前記感圧センサの信号により振動源を判定する判定手段を備え、前記感圧センサは変形を受ける面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を形成してなる振動検出装置。 A pressure-sensitive sensor that generates a signal in response to deformation by the vibration source, and a determination unit that determines the vibration source based on the signal of the pressure-sensitive sensor, the pressure-sensitive sensor is disposed to face the surface to be deformed; and A vibration detecting device which is a long and flexible line and has a large number of curved portions. 人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を形成してなる人体検出装置。 A piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor being disposed opposite to a surface to which the acceleration of the human body is applied, and A human body detection device that is a flexible, linear scale and has a large number of curved portions. 人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を連続させた形状に形成してなる人体検出装置。 A piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor being disposed opposite to a surface to which the acceleration of the human body is applied, and A human body detection device that is formed in a flexible linear shape with a large number of curved portions. 人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状にしてなる人体検出装置。 A piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor being disposed opposite to a surface to which the acceleration of the human body is applied, and A human body detection device having a flexible linear shape, in which a large number of curved portions are formed in a continuous shape, and are further meandered. 人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数のＳ字状の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状に形成してなる人体検出装置。 A piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor being disposed opposite to a surface to which the acceleration of the human body is applied, and A human body detection device having a flexible linear shape, in which a large number of S-shaped curved portions are formed into a continuous shape and further meandered. 人体の加速度に応じて信号を発生する圧電センサと、前記圧電センサの信号により人体の所在を判定する判定手段を備え、前記圧電センサは座席、就床等の人体の加速度の加わる面に対向して配置され、かつ長尺の柔軟な線状であって、多数のＳ字状の曲部を連続させた形状にし、さらに蛇行させた形状に形成してなる人体検出装置。 A piezoelectric sensor that generates a signal according to the acceleration of the human body, and a determination unit that determines the location of the human body based on the signal of the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor facing a surface on which a human body acceleration is applied, such as a seat or a floor. A human body detecting device that is arranged in a long and flexible line shape, in which a large number of S-shaped curved portions are formed in a continuous shape and further meandered. 圧電センサは軸方向中心に中心電極と、前記中心電極の周囲に被覆したピエゾ素子材料と、前記ピエゾ素子材料の外周に設けた外側電極と、前記外側電極の外周に被覆した塩化ビニル等の外被を有する請求項２から請求項６のいずれかに記載の人体検出装置。 The piezoelectric sensor has a central electrode at the center in the axial direction, a piezoelectric element material coated around the central electrode, an outer electrode provided on the outer periphery of the piezoelectric element material, and an external electrode such as vinyl chloride coated on the outer periphery of the outer electrode. The human body detection device according to claim 2, further comprising a cover. 請求項１に記載の振動検出装置、または請求項２から請求項７のいずれかに記載の人体検出装置を搭載したベッド装置。 A bed apparatus on which the vibration detection apparatus according to claim 1 or the human body detection apparatus according to any one of claims 2 to 7 is mounted.
JP2004173514A 2004-06-11 2004-06-11 Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them Pending JP2005351781A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004173514A JP2005351781A (en) 2004-06-11 2004-06-11 Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004173514A JP2005351781A (en) 2004-06-11 2004-06-11 Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005351781A true JP2005351781A (en) 2005-12-22

Family

ID=35586386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004173514A Pending JP2005351781A (en) 2004-06-11 2004-06-11 Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005351781A (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008113797A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Aisin Seiki Co Ltd Biological signal detecting system
US20100182025A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Carl William Riley Method and Apparatus for Piezoelectric Sensor Status Assessment
JP2010538410A (en) * 2007-09-04 2010-12-09 ヤン，チャンミン Dough with separation sensitive zone
JP2013210367A (en) * 2012-03-01 2013-10-10 Riverbell Kk Person presence/absence detection method and person presence/absence detection device
JP2015006210A (en) * 2013-06-24 2015-01-15 住友理工株式会社 Respiration state detection device
CN104510451A (en) * 2013-09-29 2015-04-15 海思康利(北京)新技术有限公司 Non-load monitoring system
JP2016055179A (en) * 2014-09-11 2016-04-21 ヒル−ロム エス．エー．エス．Ｈｉｌｌ−Ｒｏｍ Ｓ．Ａ．Ｓ． Patient support apparatus
WO2018116857A1 (en) 2016-12-21 2018-06-28 帝人株式会社 Piezoelectric sensor and collision detection method
WO2019031414A1 (en) 2017-08-09 2019-02-14 三井化学株式会社 Sensor module and pressure distribution sensor provided with same
CN110831493A (en) * 2017-05-23 2020-02-21 得克萨斯大学体系董事会 Dual-mode skin electrocardiogram sensor
WO2020059573A1 (en) 2018-09-19 2020-03-26 三井化学株式会社 Human body detection device, bed device, and human body detection system
US11344237B2 (en) 2014-03-28 2022-05-31 Board Of Regents, The University Of Texas System Epidermal sensor system and process
US11462673B2 (en) 2016-09-27 2022-10-04 Mitsui Chemicals, Inc. Piezoelectric substrate attachment structure and sensor module
US11647675B2 (en) 2016-09-27 2023-05-09 Mitsui Chemicals, Inc. Piezoelectric substrate attachment structure, sensor module, moving body, and protection body

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008113797A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Aisin Seiki Co Ltd Biological signal detecting system
JP2010538410A (en) * 2007-09-04 2010-12-09 ヤン，チャンミン Dough with separation sensitive zone
US20100182025A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Carl William Riley Method and Apparatus for Piezoelectric Sensor Status Assessment
US8217667B2 (en) * 2009-01-16 2012-07-10 Hill-Rom Services, Inc. Method and apparatus for piezoelectric sensor status assessment
JP2013210367A (en) * 2012-03-01 2013-10-10 Riverbell Kk Person presence/absence detection method and person presence/absence detection device
JP2015006210A (en) * 2013-06-24 2015-01-15 住友理工株式会社 Respiration state detection device
CN104510451A (en) * 2013-09-29 2015-04-15 海思康利(北京)新技术有限公司 Non-load monitoring system
US11793439B2 (en) 2014-03-28 2023-10-24 Board Of Regents, The University Of Texas System Epidermal sensor system and process
US11344237B2 (en) 2014-03-28 2022-05-31 Board Of Regents, The University Of Texas System Epidermal sensor system and process
JP2016055179A (en) * 2014-09-11 2016-04-21 ヒル−ロム エス．エー．エス．Ｈｉｌｌ−Ｒｏｍ Ｓ．Ａ．Ｓ． Patient support apparatus
US11647675B2 (en) 2016-09-27 2023-05-09 Mitsui Chemicals, Inc. Piezoelectric substrate attachment structure, sensor module, moving body, and protection body
US11462673B2 (en) 2016-09-27 2022-10-04 Mitsui Chemicals, Inc. Piezoelectric substrate attachment structure and sensor module
WO2018116857A1 (en) 2016-12-21 2018-06-28 帝人株式会社 Piezoelectric sensor and collision detection method
CN110831493A (en) * 2017-05-23 2020-02-21 得克萨斯大学体系董事会 Dual-mode skin electrocardiogram sensor
US11371896B2 (en) 2017-08-09 2022-06-28 Mitsui Chemicals, Inc. Sensor module containing elongate piezoelectric substrate and pressure distribution sensor provided with the same
KR20200019248A (en) 2017-08-09 2020-02-21 미쯔이가가꾸가부시끼가이샤 Sensor module and pressure distribution sensor with it
WO2019031414A1 (en) 2017-08-09 2019-02-14 三井化学株式会社 Sensor module and pressure distribution sensor provided with same
JP2022107610A (en) * 2018-09-19 2022-07-22 三井化学株式会社 Human body detection device, bed device, and human body detection system
WO2020059573A1 (en) 2018-09-19 2020-03-26 三井化学株式会社 Human body detection device, bed device, and human body detection system
JP7267485B2 (en) 2018-09-19 2023-05-01 三井化学株式会社 Human body detection device, bed device and human body detection system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004112611A1 (en) Sleeping device and sleeper’s in-bed state detection method
JP4139828B2 (en) Biological information measuring panel, biological information measuring mat, biological information measuring device, and biological information measuring method
JP4141426B2 (en) Capacitive pressure sensor and heart rate / respiration measurement device using the same
US8052612B2 (en) Respiration monitoring system
JP2005351781A (en) Vibration detector and human body detector, and bed system mounting them
JP2005007067A (en) Apparatus and method for detecting bedridden person
JP4122265B2 (en) Bed pad and bed using the same
WO2003036247A1 (en) Pressure-sensitive sensor and monitor using the pressure-sensitive sensor
JP2005095307A (en) Biosensor and supporting system using it
JP2018529943A (en) Capacitive flexible pressure sensor and respiratory monitor using it
JP2008241717A (en) Electrostatic capacitance-type pressure sensor, and heart rate/respiratory rate measuring device having the same
JP2004154242A (en) Linear switch and sensor sheet for bed using the same, and supporting device for caring bed
JP2007000251A (en) Biosignal detecting device and sleep device having the same
WO2016158758A1 (en) Seat with detector
JP2008253570A (en) Biological information sensor, bed apparatus, and seat device
JP2017184951A (en) Capacitive wake-up sensor
JP5036261B2 (en) Biological information measurement panel
JP7260083B2 (en) Vibration sensor, biological information detector and bedding
JP4581510B2 (en) Biological information detection apparatus and air conditioning system
JP5447912B2 (en) Biological information detector, bed device, and seating device
JP2007159893A (en) Biological signal detector
JP6924516B2 (en) Linear sensor, strip sensor, and planar sensor
JP2008249676A (en) Sheet-type sensor and bioinformation measuring device
JP2009172115A (en) Pressure sensitive device and biosignal detection apparatus using the same
JP2007061468A (en) Biomedical signal detector, and equipment with biomedical signal detection function where the detector is installed

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070227

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20070313

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081216