JP2021061998A - Chair type biological information system - Google Patents

Abstract

To provide a chair type biological information system capable of acquiring biological signals including a body weight signal, a heart rate waveform, and a respiratory waveform of a seated person simultaneously by using only inexpensive commercial load cell and strain gauge.SOLUTION: A chair type biological information system includes: a chair 10 or 30; load cells 20 or 40A-40D, or a strain gauge disposed at positions that allow a body weight of a person seated on the chair 10 or 30 to be detected; a signal processing unit 100 for processing output of the load cells 20 or 40A-40D, or the strain gauge, and acquiring a body weight signal, a heart rate waveform, and a respiratory waveform of the seated person simultaneously; and display means (a display unit 120) for displaying the body weight, a heart rate, and a respiration rate, which are processing results of the signal processing unit 100.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、椅子型生体情報システムに係り、特に、市販の安価なロードセルや歪ゲージのみを用いて、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号を同時に得ることが可能な椅子型生体情報システムに関する。 The present invention relates to a chair-type biological information system, and in particular, a chair capable of simultaneously obtaining biological signals including a seated person's weight signal, heartbeat waveform, and respiratory waveform using only a commercially available inexpensive load cell or strain gauge. Regarding type biological information system.

椅子にロードセルを組み込んで体重を表示する椅子型体重計が、特許文献１や２に記載されている。 Patent Documents 1 and 2 describe a chair-type weight scale in which a load cell is incorporated in a chair to display the weight.

一方、体重以外の心拍や呼吸速度を得るものとしては、特許文献３や４に人体生理パラメータ測定に用いることができるインテリジェントな椅子が記載されている。 On the other hand, as a chair for obtaining a heartbeat or a respiration rate other than the body weight, Patent Documents 3 and 4 describe an intelligent chair that can be used for measuring human physiology parameters.

又、特許文献５や６には、被施療者の生体情報に応じた適切なマッサージを行うことが可能なマッサージ機が提案されている。 Further, Patent Documents 5 and 6 propose a massage machine capable of performing an appropriate massage according to the biological information of the patient to be treated.

実開平２−６５１２８号公報Jikkenhei 2-65128 Gazette 実開平２−１３５８２４号公報Jikkenhei No. 2-135824 中国特許出願公開ＣＮ１０２３３４９８４Ａ号公報Publication of Chinese patent application CN102334984A 中国登録実用新案ＣＮ２０２１９１２７４Ｕ号公報China Registered Utility Model CN202191274U Gazette 特開平９−１９２１８６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-192186 特開２００３−２７５２６５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-275265

しかしながら、特許文献１や２では体重以外の生体情報を得ることができなかった。 However, in Patent Documents 1 and 2, biological information other than body weight could not be obtained.

又、特許文献３や４は、生体情報のセンサとして光ファイバを用いており、ロードセルや歪ゲージは用いてなかった。 Further, Patent Documents 3 and 4 use an optical fiber as a sensor for biological information, and do not use a load cell or a strain gauge.

又、特許文献５では、生体情報のセンサとして圧電素子、静電容量センサ、光ファイバを列挙しているが、やはりロードセルや歪ゲージは使っていなかった。 Further, in Patent Document 5, although a piezoelectric element, a capacitance sensor, and an optical fiber are listed as sensors for biological information, a load cell and a strain gauge are not used either.

更に、特許文献６も、生体情報を得るセンサとして、ヘッドホンに取り付けた電極を用いており、ロードセルや歪ゲージは使っていなかった。 Further, Patent Document 6 also uses an electrode attached to a headphone as a sensor for obtaining biological information, and does not use a load cell or a strain gauge.

又、いずれの文献も、一つのセンサの出力から体重および心拍波形、呼吸波形を含む生体情報を同時に得ることは考えられていなかった。 Moreover, neither document was considered to simultaneously obtain biological information including body weight, heartbeat waveform, and respiratory waveform from the output of one sensor.

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、市販の安価なロードセルや歪ゲージのみを用いて、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号を同時に得ることが可能な椅子型生体情報システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and simultaneously obtains a biological signal including a seated person's weight signal, heartbeat waveform, and respiratory waveform using only a commercially available inexpensive load cell or strain gauge. It is an object to provide a chair-type biometric information system capable of providing a chair-type biometric information system.

本発明は、椅子と、該椅子の着席者の体重を検出可能な位置に配設されたロードセル又は歪ゲージと、該ロードセル又は歪ゲージの出力を処理して、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を同時に取得する信号処理ユニットと、を備えたことを特徴とする椅子型生体情報システムにより、前記課題を解決するものである。 The present invention processes a chair, a load cell or strain gauge arranged at a position where the weight of the seated person of the chair can be detected, and the output of the load cell or strain gauge to process the weight signal and heartbeat waveform of the seated person. The above-mentioned problem is solved by a chair-type biometric information system including a signal processing unit that simultaneously acquires a respiratory waveform.

ここで、前記信号処理ユニットの処理結果である体重、心拍数、呼吸数を表示する表示手段を更に備えることができる。 Here, a display means for displaying the body weight, heart rate, and respiratory rate, which are the processing results of the signal processing unit, can be further provided.

又、前記心拍数を、測定開始直後の複数の心拍波形から推定されたものとすることができる。 Further, the heart rate can be estimated from a plurality of heart rate waveforms immediately after the start of measurement.

又、前記ロードセル又は歪ゲージを、前記椅子の支柱に配設することができる。 Further, the load cell or strain gauge can be arranged on the support of the chair.

又、前記ロードセル又は歪ゲージを複数設けることができる。 Further, a plurality of the load cells or strain gauges can be provided.

又、前記信号処理ユニットが、前記ロードセル又は歪ゲージの出力を増幅する荷重信号増幅部と、該荷重信号に重畳している心拍波形及び呼吸波形を抽出するための、アナログの呼吸フィルタ部、心拍フィルタ部、生体オフセット追従部及び生体信号増幅部と、該生体信号増幅部の出力をＡ／Ｄ変換して生体ＡＤ値を得るＡ／Ｄ変換部と、該生体ＡＤ値が生体フルスケール範囲の中心に近い値となり、且つ、振幅が所定範囲内に入るように前記荷重信号のオフセットとゲインを動的に制御する、デジタルの生体オフセット追従処理部とを含むことができる。 Further, the signal processing unit has a load signal amplification unit that amplifies the output of the load cell or the strain gauge, and an analog respiratory filter unit and a heartbeat for extracting the heartbeat waveform and the respiratory waveform superimposed on the load signal. A filter unit, a biological offset tracking unit, a biological signal amplification unit, an A / D conversion unit that obtains a biological AD value by A / D converting the output of the biological signal amplification unit, and a biological AD value within the biological full-scale range. It can include a digital bio-offset tracking processing unit that dynamically controls the offset and gain of the load signal so that the value is close to the center and the amplitude is within a predetermined range.

又、前記呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部のフィルタの時定数を可変とすることができる。 Further, the time constants of the filters of the respiration filter unit and the heart rate filter unit can be made variable.

又、前記呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部のフィルタの時定数を、心拍と認識したパルスの幅が所定値以上となるように調整することができる。 Further, the time constants of the filters of the respiration filter unit and the heartbeat filter unit can be adjusted so that the width of the pulse recognized as the heartbeat is equal to or larger than a predetermined value.

又、前記ロードセル又は歪ゲージを車両の運転席に配設し、運転者の生体情報を得るようにすることができる。 Further, the load cell or strain gauge can be arranged in the driver's seat of the vehicle so as to obtain biometric information of the driver.

本発明によれば、ロードセルや歪ゲージという安価なセンサのみを用いるだけで、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号を同時に取得することが可能となり、安価で且つ簡便な椅子型生体情報システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to simultaneously acquire biological signals including a seated person's weight signal, heartbeat waveform, and respiratory waveform by using only an inexpensive sensor such as a load cell or a strain gauge, which is an inexpensive and simple chair. It becomes possible to provide a type biological information system.

本発明の第１実施形態の全体構成を示す斜視図A perspective view showing the overall configuration of the first embodiment of the present invention. 同じく信号処理ユニットを示す回路図Circuit diagram showing the signal processing unit as well 同じく信号波形の例を示す線図A diagram showing an example of a signal waveform as well. 同じく生体信号処理の手順を示す流れ図Flow chart showing the procedure of biological signal processing as well 同じく表示例を示す図The figure which also shows the display example 本発明の第２実施形態のロードセル配設位置を示す斜視図Perspective view which shows the load cell arrangement position of 2nd Embodiment of this invention. 同じく信号処理ユニットを示す回路図Circuit diagram showing the signal processing unit as well 同じくロードセルの椅子への配設位置を示す平面図Similarly, a plan view showing the arrangement position of the load cell on the chair. 同じく重心位置検出処理で用いる荷重テーブルのサンプル点の例を示す平面図Top view showing an example of sample points of the load table also used in the center of gravity position detection process 同じく２点間重心の検出例を示す平面図Similarly, a plan view showing an example of detecting the center of gravity between two points. 同じく２点間重心から椅子上重心位置を検出する例を示す平面図Similarly, a plan view showing an example of detecting the position of the center of gravity on the chair from the center of gravity between two points.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments and examples. Further, the constituent requirements in the embodiments and examples described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range. Further, the components disclosed in the embodiments and examples described below may be appropriately combined or appropriately selected and used.

本発明の第１実施形態は、図１に示す如く、支柱１２が１本の回転型の椅子１０と、該椅子１０の着座シート１４に着席する着席者の体重を検出可能な位置に配設されたロードセル２０と、該ロードセル２０の出力を処理して、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を同時に取得する信号処理ユニット１００と、該信号処理ユニット１００の処理結果である体重、心拍数、呼吸数を表示する表示部１２０と、を備えている。 In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the support 12 is arranged at a position where the weight of one rotary chair 10 and the seated person seated on the seat 14 of the chair 10 can be detected. The load cell 20 and the signal processing unit 100 that processes the output of the load cell 20 to simultaneously acquire the weight signal, heartbeat waveform, and respiratory waveform of the seated person, and the weight and heartbeat that are the processing results of the signal processing unit 100. It is provided with a display unit 120 that displays a number and a respiratory rate.

前記ロードセル２０は、前記椅子１０の着座シート１４とベース１６の間に設けられた支柱１２の間に挿入された、いわゆるＺ型ロードセルとされている。 The load cell 20 is a so-called Z-shaped load cell inserted between a support column 12 provided between a seat 14 of the chair 10 and a base 16.

前記ロードセル２０の出力は、図２に示す如く、信号処理ユニット１００の荷重信号増幅部１０２に入力される。該荷重信号増幅部１０２で増幅されたロードセル２０の出力は呼吸フィルタ部１０３Ａと心拍フィルタ部１０３Ｂを経て生体オフセット追従部１０４に入力される。 As shown in FIG. 2, the output of the load cell 20 is input to the load signal amplification unit 102 of the signal processing unit 100. The output of the load cell 20 amplified by the load signal amplification unit 102 is input to the biological offset tracking unit 104 via the respiration filter unit 103A and the heart rate filter unit 103B.

前記呼吸フィルタ部１０３Ａ及び心拍フィルタ部１０３Ｂのフィルタは、それぞれ呼吸波形及び心拍波形の抽出に適した時定数でフィルタリングを行って、ロードセル２０の違いや、ロードセル２０よりも上の部分の椅子１０の重量によって変化する外来ノイズの影響を低減している。 The filters of the respiration filter unit 103A and the heart rate filter unit 103B are filtered by a time constant suitable for extracting the respiration waveform and the heart rate waveform, respectively, and the difference between the load cells 20 and the chair 10 above the load cell 20. The effect of external noise that changes with weight is reduced.

本実施形態においては、後出図５（Ｂ）中に示す、例えば上下の振幅が所定値以上の心拍と認識したパルスＰの振幅Ｗが所定値以上になるようにフィルタ時定数を調整している。フィルタ時定数の調整は、基板上のスイッチを切り換えたり、経験に基づいて予め作成した定数テーブルからソフトウェアで選択したり、生体信号検出部１１０の心拍検出部１１０Ｂの出力に応じてフィードバック制御したりすることができる。このようにして時定数を変えることで、１本の脚で支えるためベッドよりも外来ノイズに敏感と考えられる１本脚の椅子においても、ロードセル２０の違いや、ロードセル２０より上の部分の椅子１０の重量の変化に関わらず良好な生体信号を得ることができる。 In the present embodiment, the filter time constant is adjusted so that, for example, the amplitude W of the pulse P recognized as a heartbeat whose upper and lower amplitudes are equal to or greater than a predetermined value, as shown in FIG. There is. The filter time constant can be adjusted by switching a switch on the board, selecting by software from a constant table created in advance based on experience, or performing feedback control according to the output of the heartbeat detection unit 110B of the biological signal detection unit 110. can do. By changing the time constant in this way, even in a one-legged chair that is considered to be more sensitive to external noise than a bed because it is supported by one leg, the difference in the load cell 20 and the chair above the load cell 20 A good biological signal can be obtained regardless of the change in weight of 10.

前記生体オフセット追従部１０４の出力は、時定数が固定されたフィルタを含む生体信号増幅部１０６に入力される。該生体信号増幅部１０６の出力は、生体用Ａ／Ｄ変換部１０８Ａ、１０８Ｂでデジタル信号に変換された後、呼吸検出部１１０Ａ、心拍検出部１１０Ｂ、生体オフセット追従処理部１１０Ｃを含む生体信号検出部１１０に入力される。 The output of the biological offset tracking unit 104 is input to the biological signal amplification unit 106 including a filter having a fixed time constant. The output of the biological signal amplification unit 106 is converted into a digital signal by the biological A / D conversion units 108A and 108B, and then the biological signal detection including the respiration detection unit 110A, the heartbeat detection unit 110B, and the biological offset tracking processing unit 110C. It is input to the unit 110.

ロードセル出力信号の荷重値全体の変化範囲に対する生体信号の変化範囲は、図３（Ａ）に例示する如く非常に小さい。そこで、生体オフセット追従処理部１１０Ｃにおいて、図３（Ｂ）及び図４に示すような追従処理を行って、生体信号を見つける。 The range of change of the biological signal with respect to the range of change of the entire load value of the load cell output signal is very small as illustrated in FIG. 3 (A). Therefore, the biological offset tracking processing unit 110C performs the tracking processing as shown in FIGS. 3 (B) and 4 to find the biological signal.

具体的には、まず図４のステップ１１００で、ロードセル２０の出力信号を荷重信号増幅部１０２及び生体信号増幅部１０６により増幅する。 Specifically, first, in step 1100 of FIG. 4, the output signal of the load cell 20 is amplified by the load signal amplification unit 102 and the biological signal amplification unit 106.

次いでステップ１１１０で、生体用Ａ／Ｄ変換部１０８Ａ、１０８Ｂに入力して、生体ＡＤ値を取得する。ここで取得した信号を時系列に並べた波形が生体信号となる。 Next, in step 1110, the input is input to the biological A / D conversion units 108A and 108B to acquire the biological AD value. A waveform obtained by arranging the signals acquired here in chronological order is a biological signal.

この生体信号に対して、まず生体オフセットレンジ設定処理を行う。 First, the biological offset range setting process is performed on this biological signal.

具体的には、ステップ１１２０に進み、生体信号が生体ＡＤフルスケール範囲に入っているか否かを判定する。 Specifically, the process proceeds to step 1120 to determine whether or not the biological signal is within the biological AD full-scale range.

判定結果がＮｏであるときには、ステップ１１３０に進み、生体オフセットを大きく変化させ、生体ＡＤ値が生体ＡＤフルスケール範囲の中心に最も近い状態となるように調整する。 When the determination result is No, the process proceeds to step 1130, the biological offset is significantly changed, and the biological AD value is adjusted so as to be closest to the center of the biological AD full-scale range.

ステップ１１２０の判定結果がＹｅｓとなったときには、ステップ１１４０に進み、生体オフセット粗調整処理を行う。 When the determination result in step 1120 is Yes, the process proceeds to step 1140 to perform the biological offset rough adjustment process.

具体的には、ステップ１１４０で生体オフセットレンジ処理よりも細かく生体オフセットを中程度に変化させ、生体ＡＤ値が生体ＡＤフルスケール範囲の中心に近い値となるように調整する。 Specifically, in step 1140, the biological offset is changed to a medium level more finely than the biological offset range processing, and the biological AD value is adjusted so as to be close to the center of the biological AD full-scale range.

ステップ１１５０の判定結果がＹｅｓとなったときには、生体オフセット微調整処理を行う。 When the determination result in step 1150 is Yes, the biological offset fine adjustment process is performed.

具体的には、ステップ１１６０で生体信号用のゲインを微調整用に設定し、信号を増幅する。そしてステップ１１７０で生体信号のオフセットを細かく調整し、生体信号の振幅全体が微調上限から微調下限の微調範囲内に入るように調整する。 Specifically, in step 1160, the gain for the biological signal is set for fine adjustment, and the signal is amplified. Then, in step 1170, the offset of the biological signal is finely adjusted so that the entire amplitude of the biological signal falls within the fine adjustment range from the fine adjustment upper limit to the fine adjustment lower limit.

ステップ１１８０で、生体信号の振幅全体が微調上限から微調下限の微調範囲内に入ったと判定されば、生体信号を見つける処理は終了する。 If it is determined in step 1180 that the entire amplitude of the biological signal falls within the fine adjustment range from the fine adjustment upper limit to the fine adjustment lower limit, the process of finding the biological signal ends.

一方、前記ロードセル２０の出力信号は、荷重信号増幅部１０２により増幅した後、荷重用Ａ／Ｄ変換部１１２に入力してＡ／Ｄ変換し、荷重用ＡＤ値を取得する。 On the other hand, the output signal of the load cell 20 is amplified by the load signal amplification unit 102 and then input to the load A / D conversion unit 112 for A / D conversion to acquire the load AD value.

椅子上荷重値の検出は以下の流れで行う。 The load value on the chair is detected according to the following flow.

まず、１．電源投入直後及びリセット直後の荷重用ＡＤ値を０オフセット値とする。 First, 1. The load AD value immediately after the power is turned on and immediately after the reset is set to the 0 offset value.

次いで、２．椅子上に荷重を加えた際の荷重用ＡＤ値から０オフセット値を減算した値に、ロードセルの感度の違いを補正するための感度補正係数を乗じる。 Then, 2. The value obtained by subtracting the 0 offset value from the load AD value when a load is applied on the chair is multiplied by the sensitivity correction coefficient for correcting the difference in the sensitivity of the load cell.

このようにして椅子上のリアルタイムで得られる荷重値が、荷重検出部１１４に入力される。 The load value obtained in real time on the chair in this way is input to the load detection unit 114.

この際、電気信号に重畳する床や、空気の振動による外来ノイズをキャンセルし、生体検出精度を向上することもできる。 At this time, it is possible to cancel the external noise caused by the vibration of the floor and the air superimposed on the electric signal, and improve the accuracy of biological detection.

前記荷重検出部１１４の出力は、着座検出部１１６に入力され、着席又は離席が検出される。 The output of the load detection unit 114 is input to the seating detection unit 116, and seating or leaving is detected.

前記着座検出部１１６の出力は、通信部１１８に入力され、体重表示部１２０Ａ、呼吸数表示部１２０Ｃ及び心拍数表示部１２０Ｄを備えた表示部１２０に入力され表示される。 The output of the seating detection unit 116 is input to the communication unit 118, and is input to and displayed on the display unit 120 including the weight display unit 120A, the respiratory rate display unit 120C, and the heart rate display unit 120D.

本実施形態における離席時（Ａ）及び着席時（Ｂ）の表示例を図５に示す。離席時は図５（Ａ）の表示だったものが、着席するだけで図５（Ｂ）のように心拍数、呼吸数、体重が表示される。 FIG. 5 shows a display example of the time of leaving the seat (A) and the time of sitting (B) in the present embodiment. What was displayed in FIG. 5 (A) when leaving the seat is displayed as the heart rate, respiratory rate, and weight as shown in FIG. 5 (B) just by sitting down.

本実施形態においては、心拍検出部１１０Ｂにおける心拍数演算を早めるため、図５（Ｂ）に示す最初の２つの心拍波形Ｐ₁、Ｐ₂から、表示用の例えば１分当たりの心拍数を予測している。これにより数秒で心拍数を表示することができる。そして時間経過とともに実測する心拍数を少しずつ増やし、１分経過後は実測した心拍数を正確に表示するようにしている。 In the present embodiment, in order to speed up the heart rate calculation in the heart rate detection unit 110B, for example, the heart rate per minute for display is predicted from the _first two heart rate waveforms P 1 and P _{2 shown in FIG. 5 (B).} doing. This makes it possible to display the heart rate in a few seconds. Then, the measured heart rate is gradually increased with the passage of time, and after 1 minute, the actually measured heart rate is displayed accurately.

呼吸数についても、同様に最初の所定時間、例えば１０秒間の呼吸数を計数し、所定された例えば１分間の値を推測して表示することにより迅速な表示が可能である。この場合も、時間経過とともに実測値に近づけ、１分経過後は実測値を表示することで正確な呼吸数を表示することができる。 Similarly, the respiratory rate can be quickly displayed by counting the respiratory rate for the first predetermined time, for example, 10 seconds, and estimating and displaying the predetermined value for, for example, 1 minute. In this case as well, the accurate respiratory rate can be displayed by approaching the measured value with the passage of time and displaying the measured value after 1 minute has passed.

次にロードセルを複数、実施形態では４個設けて着席者の重心位置も検出するようにした本発明の第２実施形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in which a plurality of load cells, or four load cells in the embodiment, are provided so as to detect the position of the center of gravity of the seated person.

本実施形態では、図６に例示するような、４本脚の回転しない椅子３０の４本の脚３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれにロードセル４０Ａ〜４０Ｄが配設されている。図において３４は着座シートである。 In the present embodiment, load cells 40A to 40D are arranged on each of the four legs 32A to 32D of the four-legged non-rotating chair 30 as illustrated in FIG. In the figure, reference numeral 34 denotes a seating seat.

本実施形態の信号処理ユニットを図７に示す。本実施形態においては、図８に示す如く、椅子３０に４つのロードセル４０Ａ〜４０Ｄが設けられ、これに対応してＡ／Ｄ変換部が１１２Ａ〜１１２Ｄの４つ設けられ、荷重検出部１１４の代わりに荷重／重心検出部１１５が設けられ、該荷重／重心検出部１１５に荷重／重心テーブル１１５Ａ、荷重検出部１１５Ｂ、重心検出部１１５Ｃが設けられ、表示部１２０に重心表示部１２０Ｂが設けられている点が前記第１実施形態と異なる。他の構成及び重心検出以外の処理は、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。 The signal processing unit of this embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the chair 30 is provided with four load cells 40A to 40D, and correspondingly, four A / D conversion units 112A to 112D are provided, and the load detection unit 114 Instead, a load / center of gravity detection unit 115 is provided, the load / center of gravity detection unit 115 is provided with a load / center of gravity table 115A, a load detection unit 115B, and a center of gravity detection unit 115C, and the display unit 120 is provided with a center of gravity display unit 120B. The point is different from the first embodiment. Since the other configurations and the processes other than the detection of the center of gravity are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

本実施形態における重心検出は次のようにして行う。 The center of gravity is detected in this embodiment as follows.

前記ロードセル４０Ａ〜４０Ｄの出力は、図７に示す如く、信号処理ユニット１００の荷重信号増幅部１０２に入力される。該荷重信号増幅部１０２で増幅されたロードセル出力のうち、例えばロードセル４０Ａと４０Ｄの出力は呼吸フィルタ部１０３Ａと心拍フィルタ部１０３Ｂを経て生体オフセット追従部１０４に入力される。生体用信号の以下の処理は第１実施形態と同様である。 As shown in FIG. 7, the outputs of the load cells 40A to 40D are input to the load signal amplification unit 102 of the signal processing unit 100. Of the load cell outputs amplified by the load signal amplification unit 102, for example, the outputs of the load cells 40A and 40D are input to the biological offset tracking unit 104 via the respiratory filter unit 103A and the heart rate filter unit 103B. The following processing of the biological signal is the same as that of the first embodiment.

一方、前記４つのロードセル４０Ａ〜４０Ｄの出力信号は、荷重信号増幅部１０２により増幅した後、荷重用Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄにそれぞれ入力してＡ／Ｄ変換し、荷重用ＡＤ値を取得する。 On the other hand, the output signals of the four load cells 40A to 40D are amplified by the load signal amplification unit 102, and then input to the load A / D conversion units 112A, 112B, 112C, and 112D, respectively, to perform A / D conversion and load. AD value is acquired.

椅子上荷重値の検出は以下の流れで行う。 The load value on the chair is detected according to the following flow.

まず、１．電源投入直後及びリセット直後の荷重用ＡＤ値を０オフセット値とする。 First, 1. The load AD value immediately after the power is turned on and immediately after the reset is set to the 0 offset value.

次いで、２．椅子上に荷重を加えた際の荷重用ＡＤ値から０オフセット値を減算した値に、ロードセルごとの感度の違いを補正するための感度補正係数を乗じる。これがロードセルごとの荷重値となる。 Then, 2. The value obtained by subtracting the 0 offset value from the AD value for load when a load is applied on the chair is multiplied by the sensitivity correction coefficient for correcting the difference in sensitivity for each load cell. This is the load value for each load cell.

次いで、３．ロードセルごとの荷重値を合計することで、椅子上荷重値を検出することができる。 Then, 3. By summing the load values for each load cell, the load value on the chair can be detected.

このようにして椅子上のリアルタイムで得られる荷重値が、荷重／重心テーブル１１５Ａ、荷重検出部１１５Ｂ及び重心検出部１１５Ｃを備えた荷重／重心検出部１１５に入力される。 The load value obtained in real time on the chair in this way is input to the load / center of gravity detection unit 115 including the load / center of gravity table 115A, the load detection unit 115B, and the center of gravity detection unit 115C.

この際、片側のロードセル４０Ａ、４０Ｂの出力信号に反対側のロードセル４０Ｃ、４０Ｄの出力信号の逆相を加えて、電気信号に重畳する床や、空気の振動による外来ノイズをキャンセルし、生体検出精度を向上することができる。反対側のロードセル４０Ｃ、４０Ｄにも生体の振動が存在するため、生体信号も減衰するが、床や、空気の振動による外来ノイズの減衰効果が高いため、Ｓ／Ｎ比は向上する。実施例では、振動ノイズが約５０％減少するが生体信号は約３０％の減少で済み、Ｓ／Ｎ比は１．４倍以上向上することが確認できた。 At this time, the opposite phase of the output signals of the load cells 40C and 40D on the other side is added to the output signals of the load cells 40A and 40B on one side to cancel the floor superimposed on the electric signal and the external noise due to the vibration of the air, and the biological detection accuracy. Can be improved. Since the load cells 40C and 40D on the opposite side also have the vibration of the living body, the biological signal is also attenuated, but the S / N ratio is improved because the effect of attenuating the external noise due to the vibration of the floor and the air is high. In the examples, it was confirmed that the vibration noise was reduced by about 50%, but the biological signal was reduced by about 30%, and the S / N ratio was improved by 1.4 times or more.

前記荷重検出部１１５Ｂにおける椅子上重心位置検出は、例えば次のようにして行うことができる。 The position of the center of gravity on the chair in the load detection unit 115B can be detected, for example, as follows.

ここでは、先に求めたロードセルごとの椅子上荷重値を用いて、４点のロードセルごとの荷重値の割合により重心位置の検出を行う。 Here, the position of the center of gravity is detected by the ratio of the load values for each of the four load cells using the previously obtained load values on the chair for each load cell.

まず、１）ロードセルごとの椅子上荷重値、および表１のような荷重テーブルより、４点のロードセル４０Ａ〜４０Ｄの中の以下の２点の組合せに対して、それぞれ２点間の重心位置を検出する。
・右奥ロードセル４０Ａ上と左奥ロードセル４０Ｂ上の２点
・右奥ロードセル４０Ａ上と右手前ロードセル４０Ｃ上の２点
・左奥ロードセル４０Ｂ上と左手前ロードセル４０Ｄ上の２点
・右手前ロードセル４０Ｃ上と左手前ロードセル４０Ｄ上の２点 First, 1) From the load value on the chair for each load cell and the load table as shown in Table 1, the position of the center of gravity between the two points is determined for each of the following two combinations of the four load cells 40A to 40D. To detect.
・ 2 points on right back load cell 40A and left back load cell 40B ・ 2 points on right back load cell 40A and right front load cell 40C ・ 2 points on left back load cell 40B and left front load cell 40D ・ Right front load cell 40C Two points on the top and left front load cell 40D

例えば、右奥ロードセル４０Ａ上と左奥ロードセル４０Ｂ上の２点から重心位置を算出する場合は、次のようにする。 For example, when calculating the position of the center of gravity from two points on the right back load cell 40A and the left back load cell 40B, the following is performed.

まず、４点の荷重の合計に対する右奥荷重、左奥荷重の割合をそれぞれ算出する。荷重割合を算出するために表１のような荷重テーブルを用いる。 First, the ratios of the right back load and the left back load to the total of the loads at the four points are calculated. A load table as shown in Table 1 is used to calculate the load ratio.

表１は図９の各サンプル点において荷重を加えた際に４つのロードセルに加わる荷重の割合を表す。 Table 1 shows the ratio of the load applied to the four load cells when the load is applied at each sample point in FIG.

１Ａ）椅子上で４点の合計に対して右奥荷重割合となる可能性のある重心位置を、図１０に例示する如く、荷重テーブルから線形補間により算出する。図１０では右奥荷重割合が１０％となる位置の線形補間の例を示している。
１Ｂ）椅子上で４点の合計に対して左奥荷重割合となる可能性のある重心位置を、荷重テーブルから線形補間により算出する。図１０では左奥荷重割合が１０％となる位置の線形補間の例を示している。
１Ｃ）右奥荷重割合１０％の線形補間ラインと左奥荷重割合１０％の線形補間ラインの交点を算出する。これが右奥ロードセル４０Ａ上と左奥ロードセル４０Ｂの２点間の重心位置となる（図１０参照）。 1A) The position of the center of gravity, which may be the right back load ratio with respect to the total of four points on the chair, is calculated from the load table by linear interpolation as illustrated in FIG. FIG. 10 shows an example of linear interpolation at a position where the right back load ratio is 10%.
1B) The position of the center of gravity that may be the left back load ratio to the total of 4 points on the chair is calculated from the load table by linear interpolation. FIG. 10 shows an example of linear interpolation at a position where the left back load ratio is 10%.
1C) Calculate the intersection of the linear interpolation line with a right back load ratio of 10% and the linear interpolation line with a left back load ratio of 10%. This is the position of the center of gravity between the two points on the right back load cell 40A and the left back load cell 40B (see FIG. 10).

２）次いで、４点のロードセル４０Ａ〜４０Ｄ中の「２点に対する重心位置」から椅子上重心位置を検出する。即ち、１）の処理で以下の４つの「２点に対する重心位置」が検出される。
・右奥ロードセル４０Ａ上と左奥ロードセル４０Ｂ上の２点
・右奥ロードセル４０Ａ上と右手前ロードセル４０Ｃ上の２点
・左奥ロードセル４０Ｂ上と左手前ロードセル４０Ｄ上の２点
・右手前ロードセル４０Ｃ上と左手前ロードセル４０Ｄ上の２点 2) Next, the position of the center of gravity on the chair is detected from the "position of the center of gravity with respect to the two points" in the four load cells 40A to 40D. That is, the following four "positions of the center of gravity with respect to two points" are detected by the process of 1).
・ 2 points on right back load cell 40A and left back load cell 40B ・ 2 points on right back load cell 40A and right front load cell 40C ・ 2 points on left back load cell 40B and left front load cell 40D ・ Right front load cell 40C Two points on the top and left front load cell 40D

そこで、図１１に例示する如く、これら４つの「２点に対する重心位置」の交点から椅子上重心位置を検出する。 Therefore, as illustrated in FIG. 11, the position of the center of gravity on the chair is detected from the intersection of these four "positions of the center of gravity with respect to the two points".

前記荷重／重心検出部１１５及び前記生体信号検出部１１０の出力は、着座検出部１１６に入力され、着席／離席が検出される。 The outputs of the load / center of gravity detection unit 115 and the biological signal detection unit 110 are input to the seating detection unit 116, and seating / leaving is detected.

該着座検出部１１６の出力は、通信部１１８に入力され、体重表示部１２０Ａ、重心表示部１２０Ｂ、呼吸数表示部１２０Ｃ及び心拍数表示部１２０Ｄを備えた表示部１２０に入力され表示される。 The output of the seating detection unit 116 is input to the communication unit 118, and is input to and displayed on the display unit 120 including the weight display unit 120A, the center of gravity display unit 120B, the respiratory rate display unit 120C, and the heart rate display unit 120D.

前記実施形態においては、いずれも、時定数可変の呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部を設けることで、汎用的な色々な種類の市販ロードセルや椅子に、システムを変えることなく、そのまま対応できる。 In each of the above embodiments, by providing the breathing filter unit and the heart rate filter unit having a variable time constant, it is possible to cope with various types of general-purpose commercially available load cells and chairs as they are without changing the system.

なお、前記実施形態では、Ｚ型ロードセルが用いられていたが、ロードセルの種類は、これに限定されず、更に歪ゲージを用いたセンサであればロードセルにも限定されない。 In the above embodiment, a Z-type load cell has been used, but the type of load cell is not limited to this, and the sensor using a strain gauge is not limited to the load cell.

また、ロードセルや歪ゲージを用いた着座センサを備えた車両においては、該着座センサの出力を利用して、運転者の生体情報を得ることが可能である。したがって、生体信号に異常が発見された運転者の場合は、例えばエンジンがかからないようにして、安全性を高めることが可能である。 Further, in a vehicle equipped with a seating sensor using a load cell or a strain gauge, it is possible to obtain biometric information of the driver by using the output of the seating sensor. Therefore, in the case of a driver in which an abnormality is found in a biological signal, it is possible to improve safety by preventing the engine from starting, for example.

又、事故発生時の運転者の生体情報（特に生死）を知ることは、今後の自動運転との関係で自動車保険上、極めて重要である。 In addition, knowing the driver's biological information (especially life and death) at the time of an accident is extremely important for automobile insurance in relation to future autonomous driving.

１０、３０…椅子
２０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ…ロードセル
１００…信号処理ユニット
１０２…荷重信号増幅部
１０３Ａ…呼吸フィルタ部
１０３Ｂ…心拍フィルタ部
１０４…生体オフセット追従部
１０６…生体信号増幅部
１０８Ａ、１０８Ｂ…生体用Ａ／Ｄ変換部
１１０…生体信号検出部
１１０Ａ…呼吸検出部
１１０Ｂ…心拍検出部
１１０Ｃ…生体オフセット追従処理部
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ…荷重用Ａ／Ｄ変換部
１１４…荷重検出部
１１５…荷重／重心検出部
１１５Ａ…荷重／重心テーブル
１１５Ｂ…荷重検出部
１１５Ｃ…重心検出部
１１６…着座検出部
１１８…通信部
１２０…表示部
１２０Ａ…体重表示部
１２０Ｂ…重心表示部
１２０Ｃ…呼吸数表示部
１２０Ｄ…心拍数表示部 10, 30 ... Chairs 20, 40A, 40B, 40C, 40D ... Load cell 100 ... Signal processing unit 102 ... Load signal amplification unit 103A ... Respiratory filter unit 103B ... Heart rate filter unit 104 ... Biological offset tracking unit 106 ... Biological signal amplification unit 108A , 108B ... Biological signal detection unit 110 ... Biological signal detection unit 110A ... Respiration detection unit 110B ... Heart rate detection unit 110C ... Biological offset tracking processing unit 112, 112A, 112B, 112C, 112D ... Load A / D conversion unit 114 ... Load detection unit 115 ... Load / center of gravity detection unit 115A ... Load / center of gravity table 115B ... Load detection unit 115C ... Center of gravity detection unit 116 ... Seating detection unit 118 ... Communication unit 120 ... Display unit 120A ... Weight display unit 120B ... Center of gravity display Part 120C ... Respiration rate display part 120D ... Heart rate display part

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、センサとして市販の安価なロードセルや歪ゲージを１つだけ用いた極めて簡単な機械的構成で、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号を同時に得ることが可能な、汎用性の高い椅子型生体情報システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has an extremely simple mechanical configuration using only one commercially available inexpensive load cell or strain gauge as a sensor, and has a seated person's weight signal and heartbeat waveform. An object of the present invention is to provide a highly versatile chair-type biological information system capable of simultaneously obtaining biological signals including respiratory waveforms.

本発明は、椅子と、該椅子の着席者の体重を検出可能な位置に配設された単一のロードセル又は歪ゲージと、該ロードセル又は歪ゲージの出力を処理して、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を同時に取得する信号処理ユニットと、該信号処理ユニットの処理結果である体重、心拍数、呼吸数を表示する表示手段と、を備えた椅子型生体情報システムであって、前記信号処理ユニットが、前記ロードセル又は歪ゲージの出力を増幅する荷重信号増幅部と、該荷重信号に重畳している心拍波形及び呼吸波形を抽出するための、アナログの呼吸フィルタ部、心拍フィルタ部、生体オフセット追従部及び生体信号増幅部と、該生体信号増幅部の出力をＡ／Ｄ変換して生体ＡＤ値を得るＡ／Ｄ変換部と、該生体ＡＤ値が生体フルスケール範囲の中心に近い値となり、且つ、振幅が所定範囲内に入るように前記荷重信号のオフセットとゲインを動的に制御する、デジタルの生体オフセット追従処理部とを含み、前記呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部のフィルタの時定数が可変とされて、心拍と認識したパルスの幅が所定値以上となるように調整され、前記表示手段に初めに表示される心拍数又は呼吸数が、測定開始直後の複数の心拍波形又は呼吸波形から推定されたものであることを特徴とする椅子型生体情報システムにより、前記課題を解決するものである。 The present invention processes a chair, a single load cell or strain gauge arranged at a position where the weight of the seated person of the chair can be detected, and the output of the load cell or strain gauge to signal the weight of the seated person. , heart waveform, a signal processing unit for acquiring the respiratory waveform simultaneously, a chair subtype biometric information system with weight as the processing result of the signal processing unit, heart rate, and display means for displaying the respiration rate, the , The signal processing unit a load signal amplification unit that amplifies the output of the load cell or strain gauge, and an analog respiration filter unit, a heart rate filter for extracting the heartbeat waveform and the respiration waveform superimposed on the load signal. A unit, a biological offset tracking unit, a biological signal amplification unit, an A / D conversion unit that A / D-converts the output of the biological signal amplification unit to obtain a biological AD value, and the biological AD value is the center of the biological full-scale range. The respiratory filter unit and the heart rate filter unit include a digital biological offset tracking processing unit that dynamically controls the offset and gain of the load signal so that the value is close to and the amplitude is within a predetermined range. The time constant of the filter is made variable, the width of the pulse recognized as the heartbeat is adjusted to be equal to or larger than a predetermined value, and the heart rate or the breathing rate initially displayed on the display means is a plurality of speeds immediately after the start of measurement. The above-mentioned problem is solved by a chair-type biometric information system characterized in that it is estimated from a heartbeat waveform or a respiratory waveform.

ここで、前記ロードセル又は歪ゲージを、前記椅子の支柱に配設することができる。 Here, the load cell or strain gauge can be arranged on the support of the chair.

又、前記ロードセル又は歪ゲージを前記椅子の支柱毎に一つ設け、着席者の重心位置も検出するようにすることができる。 Further, it provided one said load cell or strain gauge for each post of the chair can be Rukoto to detect the position of the center of gravity of the occupant.

本発明によれば、センサとしてロードセルや歪ゲージという安価なセンサを１つ用いるだけの極めて簡単な機械的構成により、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号を同時に取得することが可能となり、安価で且つ簡便な、汎用性の高い椅子型生体情報システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, a biological signal including a seated person's weight signal, heartbeat waveform, and respiratory waveform can be simultaneously acquired by an extremely simple mechanical configuration using only one inexpensive sensor such as a load cell or strain gauge as a sensor. This makes it possible to provide an inexpensive, simple, and highly versatile chair-type biological information system.

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、センサとして市販の安価なロードセルや歪ゲージを用いた極めて簡単な機械的構成で、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号及び重心位置を同時に得ることが可能な、汎用性の高い椅子型生体情報システムを提供することを課題とする。 The present invention, wherein those so has been made to solve the conventional problems, commercially available inexpensive load cell and a strain gauge in a very simple mechanical construction which had use as sensors, occupant weight signals, heart waveforms, respiratory waveform It is an object of the present invention to provide a highly versatile chair-type biological information system capable of simultaneously obtaining a biological signal including the above and the position of the center of gravity.

本発明は、椅子と、該椅子の支柱毎に配設されたロードセル又は歪ゲージと、該ロードセル又は歪ゲージの出力を処理して、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形及び重心位置を同時に取得する信号処理ユニットと、該信号処理ユニットの処理結果である体重、心拍数、呼吸数及び重心位置を表示する表示手段と、を備えた椅子型生体情報システムであって、前記信号処理ユニットが、前記ロードセル又は歪ゲージの出力を増幅する荷重信号増幅部と、該荷重信号に重畳している心拍波形及び呼吸波形を抽出するための、アナログの呼吸フィルタ部、心拍フィルタ部、生体オフセット追従部及び生体信号増幅部と、該生体信号増幅部の出力をＡ／Ｄ変換して生体ＡＤ値を得るＡ／Ｄ変換部と、該生体ＡＤ値が生体フルスケール範囲の中心に近い値となり、且つ、振幅が所定範囲内に入るように前記荷重信号のオフセットとゲインを動的に制御する、デジタルの生体オフセット追従処理部と、重心検出部とを含み、前記呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部のフィルタの時定数が可変とされて、心拍と認識したパルスの幅が所定値以上となるように調整され、前記表示手段に初めに表示される心拍数又は呼吸数が、測定開始直後の複数の心拍波形又は呼吸波形から推定されたものであることを特徴とする椅子型生体情報システムにより、前記課題を解決するものである。 The present invention includes a chair, and a load cell or strain gage disposed on each post of the chair, by processing the output of the load cell or strain gauge, weight signals occupant, heart waveform, a respiratory waveform and the gravity center position A chair-type biometric information system including a signal processing unit that simultaneously acquires the above signal processing unit and a display means for displaying the weight, heart rate, respiratory rate, and center of gravity position that are the processing results of the signal processing unit. A load signal amplification unit that a unit amplifies the output of the load cell or strain gauge, and an analog respiratory filter unit, a heartbeat filter unit, and a biological offset for extracting the heartbeat waveform and the respiratory waveform superimposed on the load signal. The follow-up unit and the biological signal amplification unit, the A / D conversion unit that obtains the biological AD value by A / D conversion of the output of the biological signal amplification unit, and the biological AD value become a value close to the center of the biological full-scale range. In addition, the respiratory filter unit and the heart rate filter unit include a digital biological offset tracking processing unit and a center of gravity detection unit that dynamically control the offset and gain of the load signal so that the amplitude falls within a predetermined range. The time constant of the filter is made variable, the width of the pulse recognized as the heartbeat is adjusted to be equal to or larger than a predetermined value, and the heart rate or the breathing rate initially displayed on the display means is a plurality immediately after the start of measurement. The above-mentioned problem is solved by a chair-type biological information system characterized in that it is estimated from the heartbeat waveform or the respiratory waveform of the above.

ここで、前記ロードセル又は歪ゲージを車両の運転席に配設し、運転者の生体情報及び重心位置を得るようにすることができる。 Here, the load cell or strain gauge can be arranged in the driver's seat of the vehicle so as to obtain the driver's biological information and the position of the center of gravity.

本発明によれば、センサとしてロードセルや歪ゲージという安価なセンサを用いるだけの極めて簡単な機械的構成により、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を含む生体信号及び重心位置を同時に取得することが可能となり、安価で且つ簡便な、汎用性の高い椅子型生体情報システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, by a very simple mechanical construction of just being use an inexpensive sensor that a load cell or a strain gauge as a sensor, weighing signal occupant, heart waveform, a biological signal and center-of-gravity position including respiratory waveform acquired simultaneously It is possible to provide an inexpensive, simple, and highly versatile chair-type biological information system.

参考形態の全体構成を示す斜視図Perspective view showing the overall configuration of the reference form 同じく信号処理ユニットを示す回路図Circuit diagram showing the signal processing unit as well 同じく信号波形の例を示す線図A diagram showing an example of a signal waveform as well. 同じく生体信号処理の手順を示す流れ図Flow chart showing the procedure of biological signal processing as well 同じく表示例を示す図The figure which also shows the display example 本発明の実施形態のロードセル配設位置を示す斜視図Perspective view of a load cell disposed position of the implementation of the invention 同じく信号処理ユニットを示す回路図Circuit diagram showing the signal processing unit as well 同じくロードセルの椅子への配設位置を示す平面図Similarly, a plan view showing the arrangement position of the load cell on the chair. 同じく重心位置検出処理で用いる荷重テーブルのサンプル点の例を示す平面図Top view showing an example of sample points of the load table also used in the center of gravity position detection process 同じく２点間重心の検出例を示す平面図Similarly, a plan view showing an example of detecting the center of gravity between two points. 同じく２点間重心から椅子上重心位置を検出する例を示す平面図Similarly, a plan view showing an example of detecting the position of the center of gravity on the chair from the center of gravity between two points.

参考形態は、図１に示す如く、支柱１２が１本の回転型の椅子１０と、該椅子１０の着座シート１４に着席する着席者の体重を検出可能な位置に配設されたロードセル２０と、該ロードセル２０の出力を処理して、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を同時に取得する信号処理ユニット１００と、該信号処理ユニット１００の処理結果である体重、心拍数、呼吸数を表示する表示部１２０と、を備えている。 Reference-type state, as shown in FIG. 1, the chair 10 of the column 12 is one of the rotary load cell 20 disposed weight of the occupant to be seated on the seating seat 14 of the chair 10 in a position capable of detecting The signal processing unit 100 that processes the output of the load cell 20 to simultaneously acquire the weight signal, heart rate waveform, and respiratory waveform of the seated person, and the weight, heart rate, and respiratory rate that are the processing results of the signal processing unit 100. The display unit 120 and the display unit 120 for displaying the above are provided.

本参考形態においては、後出図５（Ｂ）中に示す、例えば上下の振幅が所定値以上の心拍と認識したパルスＰの振幅Ｗが所定値以上になるようにフィルタ時定数を調整している。フィルタ時定数の調整は、基板上のスイッチを切り換えたり、経験に基づいて予め作成した定数テーブルからソフトウェアで選択したり、生体信号検出部１１０の心拍検出部１１０Ｂの出力に応じてフィードバック制御したりすることができる。このようにして時定数を変えることで、１本の脚で支えるためベッドよりも外来ノイズに敏感と考えられる１本脚の椅子においても、ロードセル２０の違いや、ロードセル２０より上の部分の椅子１０の重量の変化に関わらず良好な生体信号を得ることができる。 In this reference embodiment, the filter time constant is adjusted so that, for example, the amplitude W of the pulse P recognized as a heartbeat whose upper and lower amplitudes are equal to or greater than a predetermined value, as shown in FIG. There is. The filter time constant can be adjusted by switching a switch on the board, selecting by software from a constant table created in advance based on experience, or performing feedback control according to the output of the heartbeat detection unit 110B of the biological signal detection unit 110. can do. By changing the time constant in this way, even in a one-legged chair that is considered to be more sensitive to external noise than a bed because it is supported by one leg, the difference in the load cell 20 and the chair above the load cell 20 A good biological signal can be obtained regardless of the change in weight of 10.

本参考形態における離席時（Ａ）及び着席時（Ｂ）の表示例を図５に示す。離席時は図５（Ａ）の表示だったものが、着席するだけで図５（Ｂ）のように心拍数、呼吸数、体重が表示される。 FIG. 5 shows an example of display when the user is away from the desk (A) and when the user is seated (B) in this reference embodiment. What was displayed in FIG. 5 (A) when leaving the seat is displayed as the heart rate, respiratory rate, and weight as shown in FIG. 5 (B) just by sitting down.

本参考形態においては、心拍検出部１１０Ｂにおける心拍数演算を早めるため、図５（Ｂ）に示す最初の２つの心拍波形Ｐ₁、Ｐ₂から、表示用の例えば１分当たりの心拍数を予測している。これにより数秒で心拍数を表示することができる。そして時間経過とともに実測する心拍数を少しずつ増やし、１分経過後は実測した心拍数を正確に表示するようにしている。 In this reference type state, to accelerate the heart rate calculation in the heartbeat detecting section 110B, the first two cardiac waveforms P _1, P ₂ shown in FIG. 5 (B), heart rate, for example per minute for display I'm predicting. This makes it possible to display the heart rate in a few seconds. Then, the measured heart rate is gradually increased with the passage of time, and after 1 minute, the actually measured heart rate is displayed accurately.

次にロードセルを複数、実施形態では４個設けて着席者の重心位置も検出するようにした本発明の実施形態を説明する。 Then a plurality of load cells, in the embodiment illustrating the implementation form of the present invention which is adapted to detect the center of gravity of the occupant four provided.

本実施形態の信号処理ユニットを図７に示す。本実施形態においては、図８に示す如く、椅子３０に４つのロードセル４０Ａ〜４０Ｄが設けられ、これに対応してＡ／Ｄ変換部が１１２Ａ〜１１２Ｄの４つ設けられ、荷重検出部１１４の代わりに荷重／重心検出部１１５が設けられ、該荷重／重心検出部１１５に荷重／重心テーブル１１５Ａ、荷重検出部１１５Ｂ、重心検出部１１５Ｃが設けられ、表示部１２０に重心表示部１２０Ｂが設けられている点が前記参考形態と異なる。他の構成及び重心検出以外の処理は、参考形態と同様であるので説明は省略する。 The signal processing unit of this embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the chair 30 is provided with four load cells 40A to 40D, and correspondingly, four A / D conversion units 112A to 112D are provided, and the load detection unit 114 Instead, a load / center of gravity detection unit 115 is provided, the load / center of gravity detection unit 115 is provided with a load / center of gravity table 115A, a load detection unit 115B, and a center of gravity detection unit 115C, and the display unit 120 is provided with a center of gravity display unit 120B. The point is different from the above-mentioned reference form. Since the other configurations and the processing other than the detection of the center of gravity are the same as those in the reference mode, the description thereof will be omitted.

前記ロードセル４０Ａ〜４０Ｄの出力は、図７に示す如く、信号処理ユニット１００の荷重信号増幅部１０２に入力される。該荷重信号増幅部１０２で増幅されたロードセル出力のうち、例えばロードセル４０Ａと４０Ｄの出力は呼吸フィルタ部１０３Ａと心拍フィルタ部１０３Ｂを経て生体オフセット追従部１０４に入力される。生体用信号の以下の処理は参考実施形態と同様である。 As shown in FIG. 7, the outputs of the load cells 40A to 40D are input to the load signal amplification unit 102 of the signal processing unit 100. Of the load cell outputs amplified by the load signal amplification unit 102, for example, the outputs of the load cells 40A and 40D are input to the biological offset tracking unit 104 via the respiratory filter unit 103A and the heart rate filter unit 103B. The following processing of the biological signal is the same as that of the reference embodiment.

前記参考形態及び実施形態においては、いずれも、時定数可変の呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部を設けることで、汎用的な色々な種類の市販ロードセルや椅子に、システムを変えることなく、そのまま対応できる。 In both of the above-mentioned reference embodiments and embodiments, by providing a breathing filter unit and a heart rate filter unit having a variable time constant, it is possible to cope with various types of general-purpose commercially available load cells and chairs as they are without changing the system. ..

なお、前記参考形態及び実施形態では、Ｚ型ロードセルが用いられていたが、ロードセルの種類は、これに限定されず、更に歪ゲージを用いたセンサであればロードセルにも限定されない。 In the reference embodiment and the embodiment, the Z-type load cell is used, but the type of the load cell is not limited to this, and the sensor using the strain gauge is not limited to the load cell.

Claims (9)

椅子と、
該椅子の着席者の体重を検出可能な位置に配設されたロードセル又は歪ゲージと、
該ロードセル又は歪ゲージの出力を処理して、着席者の体重信号、心拍波形、呼吸波形を同時に取得する信号処理ユニットと、
を備えたことを特徴とする椅子型生体情報システム。 With a chair
A load cell or strain gauge arranged at a position where the weight of the seated person of the chair can be detected,
A signal processing unit that processes the output of the load cell or strain gauge to simultaneously acquire the weight signal, heartbeat waveform, and respiratory waveform of the seated person.
A chair-type biometric information system characterized by being equipped with. 前記信号処理ユニットの処理結果である体重、心拍数、呼吸数を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の椅子型生体情報システム。 The chair-type biometric information system according to claim 1, further comprising a display means for displaying the body weight, heart rate, and respiratory rate, which are the processing results of the signal processing unit. 前記心拍数が、測定開始直後の複数の心拍波形から推定されたものであることを特徴とする請求項２に記載の椅子型生体情報システム。 The chair-type biological information system according to claim 2, wherein the heart rate is estimated from a plurality of heart rate waveforms immediately after the start of measurement. 前記ロードセル又は歪ゲージが、前記椅子の支柱に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の椅子型生体情報システム。 The chair-type biometric information system according to any one of claims 1 to 3, wherein the load cell or strain gauge is arranged on a support of the chair. 前記ロードセル又は歪ゲージが複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の椅子型生体情報システム。 The chair-type biometric information system according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of load cells or strain gauges are provided. 前記信号処理ユニットが、前記ロードセル又は歪ゲージの出力を増幅する荷重信号増幅部と、該荷重信号に重畳している心拍波形及び呼吸波形を抽出するための、アナログの呼吸フィルタ部、心拍フィルタ部、生体オフセット追従部及び生体信号増幅部と、該生体信号増幅部の出力をＡ／Ｄ変換して生体ＡＤ値を得るＡ／Ｄ変換部と、該生体ＡＤ値が生体フルスケール範囲の中心に近い値となり、且つ、振幅が所定範囲内に入るように前記荷重信号のオフセットとゲインを動的に制御する、デジタルの生体オフセット追従処理部とを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の椅子型生体情報システム。 The signal processing unit has a load signal amplification unit that amplifies the output of the load cell or strain gauge, and an analog breathing filter unit and a heartbeat filter unit for extracting a heartbeat waveform and a breathing waveform superimposed on the load signal. , The biological offset tracking unit and the biological signal amplification unit, the A / D conversion unit that obtains the biological AD value by A / D converting the output of the biological signal amplification unit, and the biological AD value at the center of the biological full-scale range. Claims 1 to 5 include a digital biological offset tracking processing unit that dynamically controls the offset and gain of the load signal so that the values are close to each other and the amplitude falls within a predetermined range. The chair-type biometric information system described in either. 前記呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部のフィルタの時定数が可変とされていることを特徴とする請求項６に記載の椅子型生体情報システム。 The chair-type biometric information system according to claim 6, wherein the time constants of the filters of the respiratory filter unit and the heartbeat filter unit are variable. 前記呼吸フィルタ部及び心拍フィルタ部のフィルタの時定数が、心拍と認識したパルスの幅が所定値以上となるように調整されていることを特徴とする請求項７に記載の椅子型生体情報システム。 The chair-type biometric information system according to claim 7, wherein the time constants of the filters of the respiratory filter unit and the heartbeat filter unit are adjusted so that the width of the pulse recognized as the heartbeat is equal to or larger than a predetermined value. .. 前記ロードセル又は歪ゲージが車両の運転席に配設され、
運転者の生体情報を得るようにされていることを特徴とする請求項１に記載の椅子型生体情報システム。 The load cell or strain gauge is placed in the driver's seat of the vehicle.
The chair-type biometric information system according to claim 1, wherein the biometric information of the driver is obtained.

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