JP3364474B2 - 密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置 - Google Patents
密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置Info
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Description
を持ち、荷重に対して変形可能な弾性構造体を使用して
荷重が印加されることによって開口部が閉ざされる密閉
空気式音センサーを使用して、心拍数、呼吸数、セキや
イビキを含む体動等の生体情報を収集する密閉空気式音
センサーを使用した生体情報収集装置に関する。本発明
は、人や動物の体に電極やリード線、その他の観察、計
測器具類を取り付けることなく、生体情報を正確に収集
出来る装置を提供することが出来る。
情報を収集する装置は、人や動物の体に各種の情報検出
用の電極を取り付けて、この電極で検出された信号をリ
ード線を介して計測装置に送信することにより人体の生
体情報を収集するようにしたものが多く使用されてい
る。このような従来の装置では、人や動物の体に情報検
出用の電極を取り付けるために、使用中に電極の位置が
ずれて信号が変化したり、収集リード線が電極の交差点
や寝具の折り目で、断線しやすく、商用電源を用いてい
る場合、万一生体と接触すると感電する危険性がある。
又はリード線がアンテナとなって外来電磁波ノイズを非
常に受けやすいという種々の課題を有していた。
る方法として、発明者は、気密性を有する柔軟なゴム、
プラスチック、金属、木材等で製作された密閉空気室の
中の空気圧変動を無指向性マイクロホン又は圧力センサ
ーにより検出し電気信号に変換する密閉空気式音センサ
ーを使用した各種の生体情報収集装置を開発しており、
多くの特許出願を行っている。気密性を有する柔軟なゴ
ム、プラスチック、金属、木材等で製作された密閉空気
室を使用した密閉空気式音センサーは、人体や動物等の
体から直接生体情報を収集する装置として極めてすぐれ
た性能を持っており、密閉空気式音センサーは人体や動
物の体から直接生体情報収集だけではなく、人や動物が
使用している椅子、ベッド、便座、浴槽や部屋やユニッ
トバスの床等を介しても生体情報の収集が出来ることが
判かってきた。
することができれば、複数の装置で家全体をモニタする
ことも可能で、通信手段を使用することで高齢者を離れ
た場所からバイタル活動全般をモニタすることかできる
ので、病的な事故や戸外への徘徊も検出でき早期に対処
するこどができる等その用途が拡大する。椅子、ベッ
ド、便座フタ、浴槽、床面全体から生体情報を検出する
ためには、大きな荷重に耐えうる弾性構造体を一体にて
作製することが必要であるが、機密性を有し内部容積を
持つ構造体を一体にて作製することは容易でない。この
ために、上下二体構造物の固定や貼り合せが用いられる
が、機密性が要求されるとなると固定や貼り合せにも労
を要する。特に部屋の床等の大きな荷重に耐えうる弾性
構造体を一体にて作製することは非常に困難である。
を使用して、人や動物が使用している椅子、ベッド、便
座フタ、浴槽、部屋やユニットバスの床等を介しても生
体情報の収集をおこなうために、椅子、ベッド、便座フ
タ、浴槽や床面全体の大きな荷重に耐えうる気密構造の
弾性構造体を容易に製作する技術の実現が求められてい
る。
変形可能な弾性構造体により構成され開口部と内部容積
を持ち、荷重が印加されることによって上記開口部が床
面、椅子やベッド脚自身や便座や、浴槽の支点又は付属
の板状部材等によって閉ざされ、内部容積が空気を密封
した状態の密閉空気室となり中の空気圧変動を検出し電
気信号に変換する無指向性マイクロホン又は圧力センサ
ーとよりなる密閉空気式音センサーが構成され、椅子、
ベッド、便座フタ又は床板等を介してこの密閉空気室上
に人や動物の生体が乗った状態における密閉空気室の中
の空気圧変動を無指向性マイクロホン又は圧力センサー
により検出するようにして、生体の呼吸、心拍数(心拍
周期)、セキやイビキを含む体動等の生体情報を計測す
る密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置を
実現することにより、問題を解決したものである。本発
明の生体情報収集装置では、床面、椅子やベッド、便座
フタ等の上に人や動物等の生体が乗った状態における密
閉空気室の空気圧変動を圧力センサーにより生体信号を
測定するようにしたために、寝返り等の生体の移動に対
しても広範囲での検出が可能になる。このために、従来
の容量式のセンサー等を使用した測定装置に比べて生体
信号を長時間にわたり正確に測定することができるので
病院における入院患者や動物の遠隔監視等に最適であ
る。
変形可能な弾性構造体により構成され開口部と内部容積
を持った密閉空気式音センサーの構成の一実施例を示す
図である。図1の実施例は、ベッド、椅子等の脚に装着
され密閉空気式音センサーが構成された例を示す図であ
る。図1の(a)は、ベッド、椅子等の脚の一部が開口
部に挿入され、密閉空間を作る実施例を示したものであ
る。図1の(a)において、1は荷重に対して変形可能
な弾性材により構成され側面11と底面12を持ち上面
に開口部13と空気信号送出口14を有する内部容積を
持った構造体である。2は無指向性マイクロホン又は圧
力センサーで、3は無指向性マイクロホン又は圧力セン
サー2に空気信号を送出するパイプである。4は生体情
報を収集される人が使用するベッド、椅子等の脚、5は
ベッド、椅子等が置かれた床である。変形可能な弾性材
により構成された構造体1の開口部13にはベッド、椅
子等の脚4の一部が挿入され、ベッド、椅子等の脚4に
荷重が印加されることによって構造体1の開口部13が
椅子やベッド脚自身によって閉ざされ、内部容積が空気
を密封した状態となり密閉空間を作る。密閉空間の内部
の空気圧変動は、空気信号送出口14より空気信号を送
出するパイプ3を介して無指向性マイクロホン又は圧力
センサー2に加えられ検出され外部の受信装置に伝達さ
れる。
部が開口部を塞ぎ、密閉空間を作る実施例を示したもの
である。図1の(b)において、1は荷重に対して変形
可能な弾性材により構成され側面11と底面12を持ち
上面に開口部13と空気信号送出口14を有する内部容
積を持った構造体である。2は無指向性マイクロホン又
は圧力センサーで、3は無指向性マイクロホン又は圧力
センサー2に空気信号を送出するパイプである。4は生
体情報を収集される人が使用するベッド、椅子等の脚、
5はベッド、椅子等が置かれた床である。変形可能な弾
性材により構成された構造体1はその開口部13が上向
きに置かれ、開口部13にはベッド、椅子等の脚4の底
部が乗せられ、ベッド、椅子等の脚4に荷重が印加され
ることによって構造体1の開口部13が椅子やベッド脚
自身によって閉ざされ、内部容積が空気を密封した状態
となり密閉空間を作る。密閉空間の内部の空気圧変動
は、空気信号送出口14より空気信号を送出するパイプ
3を介して無指向性マイクロホン又は圧力センサー2に
加えられ検出され外部の受信装置に伝達される。
変形可能な弾性構造体により構成され開口部と内部容積
を持った密閉空気式音センサーの他の実施例を示す図で
ある。図2の実施例は、ベッド、椅子等の脚の下に密閉
空気式音センサーが置かれた例を示す図である。図2の
(a)は、ベッド、椅子等の脚の下に置かれた構造体の
開口部が床で塞がれ、密閉空間を作る実施例を示したも
のである。図2(a)において、1は荷重に対して変形
可能な弾性材により構成され側面11と底面12を持ち
上面に開口部13と空気信号送出口14を有する内部容
積を持った構造体である。2は無指向性マイクロホン又
は圧力センサーで、3は無指向性マイクロホン又は圧力
センサー2に空気信号を送出するパイプである。4は生
体情報を収集される人が使用するベッド、椅子等の脚、
5はベッド、椅子等が置かれた床である。変形可能な弾
性材により構成された構造体1の開口部13が下向きに
置かれ、開口部13は床5の上に伏せられ底面12の上
にベッド、椅子等の脚4が乗せられ、ベッド、椅子等の
脚4に荷重が印加されることによって構造体1の開口部
13が床5によって閉ざされ、内部容積が空気を密封し
た状態となり密閉空間を作る。密閉空間の内部の空気圧
変動は、空気信号送出口14より空気信号を送出するパ
イプ3を介して無指向性マイクロホン又は圧力センサー
2に加えられ検出され外部の受信装置に伝達される。
がれ、密閉空間を作る実施例を示したものである。図2
(b)において、1は荷重に対して変形可能な弾性材に
より構成され側面11と底面12を持ち上面に開口部1
3と空気信号送出口14を有する内部容積を持った構造
体である。2は無指向性マイクロホン又は圧力センサー
で、3は無指向性マイクロホン又は圧力センサー2に空
気信号を送出するパイプである。4は生体情報を収集さ
れる人が使用するベッド、椅子等の脚、5はベッド、椅
子等が置かれた床、6は板形状部材である。変形可能な
弾性材により構成された構造体1の開口部13が上向き
に置かれ、開口部13の上は板形状部材6で塞がれ、板
形状部材6の上にはベッド、椅子等の脚4が乗せられ、
ベッド、椅子等の脚4に荷重が印加されることによって
構造体1の開口部13が板形状部材6によって閉ざさ
れ、内部容積が空気を密封した状態となり密閉空間を作
る。密閉空間の内部の空気圧変動は、空気信号送出口1
4より空気信号を送出するパイプ3を介して無指向性マ
イクロホン又は圧力センサー2に加えられ検出され外部
の受信装置に伝達される。
変形可能な弾性構造体により構成され開口部と内部容積
を持った密閉空気式音センサーの構成の他の実施例を示
す図である。図3の実施例は、ベッド、椅子等の脚に密
閉空気式音センサーを埋め込んだ例を示す図である。図
3の(a)は、構造体の開口部が脚で塞がれ、密閉空間
を作る実施例を示したものである。図3(a)におい
て、1は荷重に対して変形可能な弾性材により構成され
側面11を持ち上面と下面に開口部13,15を持ち空
気信号送出口14を有する内部容積を持った構造体であ
る。2は無指向性マイクロホン又は圧力センサーで、3
は無指向性マイクロホン又は圧力センサー2に空気信号
を送出するパイプである。41,42は生体情報を収集
される人が使用するベッド、椅子等の脚、5はベッド、
椅子等が置かれた床である。構造体1の開口部13,1
5はベッド、椅子等の脚41,42で塞がれ、構造体1
の弾性により脚41,42が支えられ密閉空間を作って
いる。ベッド、椅子等の脚4に荷重が印加されることに
よって上記開口部が閉ざされ、内部容積が空気を密封し
た状態となり密閉空間を作る。密閉空間の内部の空気圧
変動は、空気信号送出口14より空気信号を送出するパ
イプ3を介して無指向性マイクロホン又は圧力センサー
2に加えられ検出され外部の受信装置に伝達される。
れ、密閉空間を作る実施例を示したものである。これら
の構造では、荷重変化に対する振動吸収効果を同時に持
たせることが出来る。図3(b)において、1は荷重に
対して変形可能な弾性材により構成され側面11を持ち
上面と下面に開口部13,15を持ち空気信号送出口1
4を有する内部容積を持った構造体である。2は無指向
性マイクロホン又は圧力センサーで、3は無指向性マイ
クロホン又は圧力センサー2に空気信号を送出するパイ
プである。41,42は生体情報を収集される人が使用
するベッド、椅子等の脚、5はベッド、椅子等が置かれ
た床である。7は構造体1の内部に置かれたスプリング
である。構造体1の開口部13,15はベッド、椅子等
の脚41,42で塞がれ、構造体1の弾性により脚4
1,42が支えられ密閉空間を作っている。ベッド、椅
子等の脚4に荷重が印加されることによって上記開口部
が閉ざされ、内部容積が空気を密封した状態となり密閉
空間を作る。図3(b)では、ベッド、椅子等の荷重の
一部は構造体1の内部に置かれたスプリング7により支
えられるので、構造体1の負荷が軽減され、変形可能な
弾性材の材質の選択の範囲が拡大する。密閉空間の内部
の空気圧変動は、空気信号送出口14より空気信号を送
出するパイプ3を介して無指向性マイクロホン又は圧力
センサー2に加えられ検出され外部の受信装置に伝達さ
れる。
を収集される人が椅子に座ったり、ベッドの上に寝てい
る限り、どのような状態にあっても、生体情報を収集さ
れる人の呼吸、心臓の拍動といった不随意の機械的な動
きや、寝返りなどの無意識な体動の不随意の機械的な動
きは、椅子やベッドの脚を介して密閉空気式音センサー
の内部に密封された空気に伝達され無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーに伝えられ、電気信号に変換されて
る。病院等で入院患者の遠隔監視のために、患者の脈拍
数、呼吸数等の生体情報の収集を行う場合に、生体情報
を収集される人は、椅子に座ったり、ベッドの上に寝た
状態で測定を行うことが出来るので、長時間の測定を行
うことが必要な場合にも患者の負担が大幅に軽減され
る。
変形可能な弾性構造体により構成され開口部と内部容積
を持った密閉空気式音センサーを部屋の床に設置した実
施例を示す図である。図4は部屋の床面と床面支柱との
間に密閉空気式音センサーを装着した実施例を示したも
のである。図4の(a)は部屋の床面と中央部の床面支
柱との間に密閉空気式音センサーを装着した実施例を示
したものである。図4の(a)において、1は、図2に
示したような構造の荷重に対して変形可能な弾性材によ
り構成され側面と底面を持ち上面に開口部と空気信号送
出口を有する内部容積を持った構造体である。3は無指
向性マイクロホン又は圧力センサーに空気信号を送出す
るパイプである。50は中央部の床面支柱,51,52
は四隅の床面支柱であるがその二隅の部分だけを示して
いる。60は生体情報を収集される人が使用する部屋の
床面である。中央部の床面支柱50と床面60との間に
密閉空気式音センサーの構造体1が装着されている。構
造体1の開口部は中央部の床面支柱50又は、部屋の床
面60で塞がれ、構造体1の弾性により部屋の床面60
の中央部が支えられ密閉空間を作っている。部屋の床面
60に荷重が印加されることによって上記開口部が閉ざ
され、内部容積が空気を密封した状態となり密閉空間を
作る。密閉空間の内部の空気圧変動は、空気信号送出口
より空気信号を送出するパイプ3を介して無指向性マイ
クロホン又は圧力センサーに加えられ検出され外部の受
信装置に伝達される。
柱との間に密閉空気式音センサーを装着した実施例を示
したものである。図4の(b)において、1は、図2に
示したような荷重に対して変形可能な弾性材により構成
され側面と底面を持ち上面に開口部と空気信号送出口を
有する内部容積を持った構造体である。3は無指向性マ
イクロホン又は圧力センサーに空気信号を送出するパイ
プである。51は四隅の床面支柱の一つで、その一隅の
部分だけを示している。60は生体情報を収集される人
が使用する部屋の床面である。四隅の床面支柱51と床
面60との間に密閉空気式音センサーの構造体1が装着
されている。構造体1の開口部は床面支柱51又は、部
屋の床面60で塞がれ、四隅の床面支柱の上に置かれた
構造体1の弾性により部屋の床面60が支えられ密閉空
間を作っている。部屋の床面60に荷重が印加されるこ
とによって上記開口部が閉ざされ、内部容積が空気を密
封した状態となり密閉空間を作る。密閉空間の内部の空
気圧変動は、空気信号送出口より空気信号を送出するパ
イプ3を介して無指向性マイクロホン又は圧力センサー
に加えられ検出され外部の受信装置に伝達される。図4
の実施例の場合、生体情報を収集用の密閉空気式音セン
サーの構造体1には、床面60を介して生体情報を収集
される人や動物が密閉空気式音センサーの構造体1の上
に乗った状態となるために、床板部材60の上に寝た状
態で生体情報を収集される人が、寝返り等により体の位
置を変えた場合にも常に安定した生体情報を収集するこ
とが出来る。
変形可能な弾性構造体により構成され開口部と内部容積
を持った密閉空気式音センサーを部屋の床に設置した他
の実施例を示す図である。図5は床面と床面上の板状部
材との間の中央部に密閉空気式音センサーを装着した実
施例を示したものである。図5において、1は、図2に
示したような荷重に対して変形可能な弾性材により構成
され側面と底面を持ち上面に開口部と空気信号送出口を
有する内部容積を持った構造体である。3は無指向性マ
イクロホン又は圧力センサーに空気信号を送出するパイ
プである。51,52は四隅の床面支柱であるがその二
隅の部分だけを示している。60は生体情報を収集され
る人が使用する部屋の床面である。70は床面60上に
置かれた板状部材である。
り支えられており、床面60の上には板状部材70が置
かれている。床面60と板状部材70との間の中央部に
密閉空気式音センサーの構造体1が装着されている。構
造体1の開口部は床面60又は、板状部材70で塞が
れ、構造体1の弾性により板状部材70が部屋の床面6
0の中央部で支えられ密閉空間を作っている。板状部材
70に人や動物が乗り荷重が印加されることによって上
記構造体1の開口部が閉ざされ、内部容積が空気を密封
した状態となり密閉空間を作る。密閉空間の内部の空気
圧変動は、空気信号送出口より空気信号を送出するパイ
プ3を介して無指向性マイクロホン又は圧力センサーに
加えられ検出され外部の受信装置に伝達される。尚、図
5は、床面と床面上の板状部材との間の中央部に密閉空
気式音センサーを装着した実施例を示したものである
が、密閉空気式音センサーは床面と床面上の板状部材と
の間の四隅等の生体情報を収集するのに適当な位置に装
着しても同様の効果を得ることが出来る。
明の密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置
は、部屋で生活している人や動物の行動を一切制限しな
い状態で、これらの呼吸、心臓の拍動、セキやイビキを
含む体動を総括的に重畳信号として捕え、振幅による体
動時間の選別と分析、周波数による呼吸、心臓の拍動の
選別と分析を行うことが出来るので、病院等での入院患
者の遠隔監視に最適である。本発明の生体情報収集装置
では、部屋の床や板形状部材の上に人や動物の生体が乗
った状態における生体信号を密閉空気式音センサーを使
用して測定するようにしたために、外来電磁波、振動ノ
イズ等を受けにくくなり、寝返り等の生体の移動に対し
ても広範囲での検出が可能になる。又、密閉空気式音セ
ンサーは人や動物が生活している部屋の床や板形状部材
の振動吸収効果を兼ねることが出来る。本発明の生体情
報収集装置の密閉空気式音センサーにより検出される生
体情報には、人体には呼吸、心臓の拍動といった不随意
の機械的な動きがある。また、寝返りなどの無意識な体
動も不随意の機械的な動きであり、睡眠時ではこの無意
識での体動も覚醒レベルとして重要な情報である。
は、患者の脈拍数、呼吸数等の生体情報の状態から患者
が睡眠に入ったことを自動検知して、病室の電灯を消灯
したり、テレビを消したり、ラジオの音量を調節するよ
うな操作も可能になる。又、上記の図4、図5の実施例
に示した、本発明の密閉空気式音センサーを使用した生
体情報収集装置を動物を飼育する部屋に適用すると、板
形状部材あるいは部屋の床そのものを介して生体情報を
収集される動物が密閉空気式音センサーの上に乗った状
態となるために、動物が部屋の中を動き回りその位置を
変えた場合にもより生体情報を確実に収集することが出
来る。従来、動物の呼吸、心拍等を観察するには、電
極、センサーやリード線を噛まれたりしないように、動
物の体を完全に固定するか、麻酔をかけた状態で行うし
か方法がなく、自然な状態における検出方法が存在しな
かった。本発明では、動物を自然な状態において連続的
に観察することが可能になるので、実験動物を用いた病
態解明や薬の効果の確認に大変有効である。
マイクロホン2の出力信号の一例を示したものである。
図6の横軸は時間(Sec)で、縦軸は出力信号のレベ
ル(V)を示している。図6の中で、出力信号のレベル
が大きく変動している部分は、生体情報を収集される人
の寝返りなどの無意識な体動の不随意の機械的な動きB
MTを示している。又、出力信号のレベルが安定して小
さく変動している部分は、生体情報を収集される人の呼
吸、心臓の拍動といった不随意の機械的な動きを示して
いる。図7は、図6に示した密閉空気式音センサーの無
指向性マイクロホン2の出力信号の中の、レベルが安定
して小さく変動している部分(図6の丸で囲んだ部分)
の信号を拡大した信号S1と、同じ部分の信号を微分し
た信号S2とを示したものである。密閉空気式音センサ
ーの無指向性マイクロホン2の出力信号を微分した信号
S2の波形の高レベルの周期的信号は心拍周期を示して
おり、又、高レベルの周期的信号と中レベルの周期的信
号との間は左心室駆出時間を示している。このように、
密閉空気式音センサーの無指向性マイクロホン2の出力
信号から各種の生体情報を長時間にわたり連続的に得る
ことが出来る。
マイクロホン2の出力信号を処理して各種の生体情報を
得るための信号処理回路の一例を示すブロック線図であ
る。図8において、PTは密閉空気式音センサーの無指
向性マイクロホン2で、図6,7に示したような信号を
出力する。LVはレベル検出回路で、無指向性マイクロ
ホンPT出力が所定レベルを越えたときにパルスAを出
力する。LPはローパスフィルターで、無指向性マイク
ロホンPTの出力信号の高い周波数成分を除去する。D
Fは微分増幅器で無指向性マイクロホンPTの出力信号
を微分した、図8のS2に示すような信号を出力する。
DT1,DT2,DT3は、最大値検出器で、これに加
えられる信号の最大値を検出する毎に正極性のパルスを
出力する。
れに加えられるパルスを計数し、設定された値になると
出力信号を発生する。TM1,TM2,TM3,TM4
はそれぞれタイマーで、そのスタート端子に信号が加え
られてから、ストップ端子に信号が加えられるまでの時
間を計測しその結果を出力端子に出力する。DVは減衰
器で、これに加えられる信号tを1/nに減衰して出力
する。SW1はスイッチ、M1はメモリーである。無指
向性マイクロホンPTの出力信号は、レベル検出回路L
V,ローパスフィルターLP,微分増幅器DFに加えら
れる。レベル検出回路LVから出力されるパルスはタイ
マーTM1にスタート信号として供給され、又、カウン
タCU1に加えられる。カウンタCU1は、レベル検出
回路LVから出力されるパルスAを受ける毎に異なった
極性のパルスを出力するもので、レベル検出回路LVか
ら最初のパルスを受けたときに、負極性のパルスを次の
パルスを受けたときに、正極性のパルスを出力するよう
に動作するプリセットカウンタである。タイマーTM1
は、レベル検出回路LVより正極性パルスを受けてか
ら、カウンタCU1より正極性パルスを受けるまでの時
間を測定し、その測定値を体動時間BMTとして出力す
る。
出器DT1に加えられ、DT1から出力されるパルス
は、タイマーTM2にスタート信号として供給され、
又、カウンタCU2に加えられる。タイマーTM2は、
最大値検出器DTより正極性パルスAを受けてから、カ
ウンタCU2より正極性パルスFを受けるまでの時間を
測定し、その測定値を呼吸周期RPとして出力する。微
分増幅器DFの出力信号は、最大値検出器DT2に接続
されている。最大値検出器DT2から出力されるパルス
は、タイマーTM3にスタート信号として供給され、
又、カウンタCU3に加えられる。タイマーTM3は、
最大値検出器DT2より正極性パルスを受けてから、カ
ウンタCU3より正極性パルスを受けるまでの時間を測
定し、その測定値を心拍周期RRとして出力する。タイ
マーTM4は、最大値検出器DT2から出力されたパル
スでスタートし、タイマーTM3で計測され、メモリー
された1心拍前の心拍周期RRの1/nの時間だけ、ス
イッチSW1をONとし、大動脈弁閉塞音のみを最大値
検出器DT3で検出し、タイマーTM4のストップ信号
として加え、その測定値を左心室駆出時間ETとして出
力する。
の動作を説明すると次の通りである。無指向性マイクロ
ホンPTからは、図6又は、図7のS1に示すような、
生体情報の電気信号が出力される。この信号は、生体情
報を収集される人の呼吸、心臓の拍動といった不随意の
機械的な動きを示している。レベル検出回路LVは、無
指向性マイクロホンPTの出力の電気信号が所定レベル
を越えたときに、即ち生体情報を収集される人に体動が
起きると、パルスAを出力し、これをタイマーTM1に
供給する。これに応じてタイマーTM1は体動時間BM
Tの測定を開始する。タイマーTM1は、レベル検出回
路LVよりパルスAを受けてから、カウンタCU1より
パルスBを受けるまでの時間、すなわち図5に示す生体
情報を収集される人の体動時間BMTを測定しその測定
値を出力する。
号の中の体動等に伴う高い周波数成分はローパスフィル
ターLPにより除去され、その最大値、生体情報を収集
される人の呼吸に伴う体動が最大値検出器DT1により
検出されパルスAが出力される。タイマーTM2は最大
値検出器DT1よりパルスAを受けてから、カウンタC
U2よりパルスBを受けるまでの時間、すなわち図7に
示す呼吸周期RPを測定し、その測定値を出力する。無
指向性マイクロホンPTの出力の電気信号は微分増幅器
DFにより微分され、図7のS2に示すような信号に変
換され、最大値検出器DT2によりその最大値が検出さ
れる。
りパルスAを受けてから、カウンタCU3よりパルスB
を受けるまでの時間、すなわち図5に示す心拍周期RR
を測定し、その測定値を出力する。又、タイマーTM4
は、最大値検出器DT2よりパルスAを受けてから、1
心拍前の心拍周期RRの1/nの時間だけスイッチSW
1をONとし、最大値検出器DT3よりパルスBを受け
るまでの時間、すなわち図6に示す左心室駆出時間ET
を測定し、その測定値を出力する。このようにして密閉
空気式音センサーの出力信号を信号処理回路により処理
することにより各種の生体情報を得ることが出来る。こ
の測定期間の間、測定者は何らの拘束を受けること無く
ベッド等に寝ているだけで良いのでその負担は、従来の
装置に比較して大幅に軽減される。このため、本発明の
密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置は、
体力の衰えた高齢者や重い病人や、動きの激しい動物等
にも長時間使用することが可能になる。
は、荷重によって変形可能な弾性構造体により構成され
開口部と内部容積を持ち、荷重が印加されることによっ
て上記開口部が床面、椅子やベッド脚自身や便座や浴槽
の支点又は付属の板状部材によって閉ざされ、内部容積
が空気を密封した状態の密閉空気室となり中の空気圧変
動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホン又
は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサーが構成
され、椅子,ベッド,便座フタ、床板等を介してこの密
閉空気室上に人や動物等の生体が乗った状態における密
閉空気室の中の空気圧変動を無指向性マイクロホン又は
圧力センサーにより検出することにより、生体の呼吸、
心拍数(心拍周期)、セキやイビキを含む体動等の生体
情報を計測するようにした密閉空気式音センサーを使用
した生体情報収集装置を実現したものである。
は、人や動物の生体が部屋やユニットバスの床面や椅
子、ベッド、便座フタ等に乗った状態における生体信号
を密閉空気式音センサーにより測定するようにしている
ために、寝返り等の生体の移動に対しても広範囲での検
出が可能になり、生体の呼吸、心拍数(心拍周期)、セ
キやイビキを含む体動等の生体情報を人体の自由を損な
うこと無く計測するようにした生体情報収集装置を実現
出来る。本発明の装置では、近距離、遠距離通信手段を
併用することで病院内入院患者モニタ、在宅治療中の患
者モニタ用のみならず、健康人の睡眠時モニタとしても
有用であり、無呼吸症候群や睡眠時不整脈などの検出に
も応用できる。また、風邪や女性性周期ホルモン変化な
どの発熱に起因する心拍数、呼吸の変動観察も可能であ
る。さらには、睡眠の時期、睡眠の深さ(REM睡眠、
NONREM睡眠)の判定も可能で、快適な目覚ましの
タイミングも提供できる。
な弾性構造体により構成され開口部と内部容積を持った
密閉空気式音センサーの一実施例を示す図である。
弾性構造体により構成され開口部と内部容積を持った密
閉空気式音センサーの他の実施例を示す図である。
弾性構造体により構成された密閉空気式音センサーの構
成の他の実施例を示す図である。
弾性構造体により構成された密閉空気式音センサーを部
屋の床に設置した実施例を示したものである。
弾性構造体により構成された密閉空気式音センサーを部
屋の床に装着した他の実施例を示したものである。
ン2の出力信号の一例を示したものである。
性マイクロホン2の出力信号の中の、レベルが安定して
小さく変動している部分(図6の丸で囲んだ部分)の信
号を拡大した信号S1と、同じ部分の信号を微分した信
号S2とを示したものである。
種の生体情報を得るための信号処理回路の一例を示すブ
ロック線図である。
た内部容積を持った構造体,11・・・内部容積を持っ
た構造体の側面,12・・・内部容積を持った構造体の
底面,13・・・内部容積を持った構造体の開口部,1
4・・・内部容積を持った構造体の空気信号送出口,2
・・・無指向性マイクロホン又は圧力センサー,3・・
・無指向性マイクロホン又は圧力センサー2に空気信号
を送出するパイプ,4,41,42・・・生体情報を収
集される人が使用するベッド、椅子等の脚,5・・・ベ
ッド、椅子等が置かれた床,6・・・板形状部材,7・
・・スプリング,50・・・中央部の床面支柱,51,
52・・・四隅の床面支柱,60・・・生体情報を収集
される人が使用する部屋の床面,70・・・床面60上
に置かれた板状部材,PT・・・密閉空気式音センサー
の無指向性マイクロホン,LV・・・レベル検出回路,
LP・・・ローパスフィルター,DF・・・微分増幅
器,DT1,DT2,D3・・・最大値検出器,CU
1,CU2,CU3・・・カウンタ,TM1,TM2,
TM3,TM4・・・タイマー,SW1・・・スイッ
チ,M1・・・メモリー,DV・・・減衰器
Claims (10)
- 【請求項1】荷重に対して変形可能な弾性構造体により
構成され開口部と内部容積を持ち、開口部が椅子やベッ
ド脚、便座フタ支点、浴槽支点に印加される荷重によっ
てその一部が挿入されて閉ざされ、内部容積が空気を密
封した状態の密閉空気室となる荷重に対して変形可能な
容器、 該荷重に対して変形可能な容器の密閉空気室の中の空気
圧変動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサー、 椅子、ベッド、便座フタ、浴槽等を介して荷重に対して
変形可能な容器の密閉空気室上に人や動物の生体が乗っ
た状態における密閉空気室の中の空気圧変動を無指向性
マイクロホン又は圧力センサーにより検出することによ
り、生体の呼吸、心拍数(心拍周期)、セキやイビキを
含む体動等の生体情報を計測するようにした密閉空気式
音センサーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項2】荷重に対して変形可能な弾性構造体により
構成され開口部と内部容積を持ち、荷重が印加されるこ
とによって開口部が椅子やベッド脚の底部、便座フタ支
点、浴槽支点によって閉ざされ、内部容積が空気を密封
した状態の密閉空気室となる荷重に対して変形可能な容
器、 該荷重に対して変形可能な容器の密閉空気室の中の空気
圧変動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサー、 椅子、ベッド、便座フタ、浴槽等を介して荷重に対して
変形可能な容器の密閉空気室上に人や動物の生体が乗っ
た状態における密閉空気室の中の空気圧変動を無指向性
マイクロホン又は圧力センサーにより検出することによ
り、生体の呼吸、心拍数(心拍周期)、セキやイビキを
含む体動等の生体情報を計測するようにした密閉空気式
音センサーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項3】荷重に対して変形可能な弾性構造体により
構成され開口部と内部容積を持ち、開口部を下側にして
部屋の床面や便器表面や浴槽受台上に置き、上側から椅
子やベッドの脚や便座フタ支点、浴槽支点により荷重が
印加されることによって開口部が閉ざされ、内部容積が
空気を密封した状態の密閉空気室となる、荷重に対して
変形可能な容器、 該荷重に対して変形可能な容器の密閉空気室の中の空気
圧変動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサー、 椅子やベッドの脚や便座フタ、浴槽を介して変形可能な
容器の密閉空気室上に人や動物が乗った状態における密
閉空気室の中の空気圧変動を無指向性マイクロホン又は
圧力センサーにより検出することにより、生体の呼吸、
心拍数(心拍周期)、セキやイビキを含む体動等の生体
情報を計測するようにした密閉空気式音センサーを使用
した生体情報収集装置。 - 【請求項4】荷重に対して変形可能な弾性構造体により
構成され開口部と内部容積を持ち、開口部を上にしてそ
の上に板状部材を置き、板状部材の上から椅子やベッド
の脚、便座フタ、浴槽により荷重が印加されることによ
って上記開口部が板状部材により閉ざされ、内部容積が
空気を密封した状態の密閉空気室となる荷重に対して変
形可能な容器、 該荷重に対して変形可能な容器の密閉空気室の中の空気
圧変動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサー、 前記板状部材上に椅子やベッドの脚や便座フタ、浴槽を
介して変形可能な容器の密閉空気室上に人や動物の生体
が乗った状態における空気袋の中の空気圧変動を無指向
性マイクロホン又は圧力センサーにより検出することに
より、生体の呼吸、心拍数(心拍周期)、セキやイビキ
を含む体動等の生体情報を計測するようにした密閉空気
式音センサーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項5】荷重に対して変形可能な弾性構造体により
構成され開口部と内部容積を持ち、荷重が印加されるこ
とによって開口部が部屋やユニットバスの床面又は床面
支柱で閉ざされ内部容積が空気を密封した状態の密閉空
気室となる荷重に対して変形可能な容器、 該荷重に対して変形可能な容器の密閉空気室の中の空気
圧変動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサー、 密閉空気室上の床面の上で生活する人や動物の生体が乗
った状態における密閉空気室の空気圧変動を無指向性マ
イクロホン又は圧力センサーにより検出することによ
り、生体の呼吸、心拍数(心拍周期)、セキやイビキを
含む体動等の生体情報を計測するようにした密閉空気式
音センサーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項6】請求項5記載の生体情報収集装置におい
て、開口部が部屋やユニットバスの床面又は床面支柱で
閉ざされ内部容積が空気を密封した状態の密閉空気室と
なる容器は部屋の中央部の床面支柱と床面の間に装着さ
れた密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装
置。 - 【請求項7】請求項5記載の生体情報収集装置におい
て、開口部が部屋やユニットバスの床面又は床面支柱で
閉ざされ内部容積が空気を密封した状態の密閉空気室と
なる容器は部屋の四隅の床面支柱と床面の間に装着され
た密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項8】荷重に対して変形可能な弾性構造体により
構成され開口部と内部容積を持ち、荷重が印加されるこ
とによって開口部が部屋やユニットバスの床面又は床面
上の板状部材で閉ざされ内部容積が空気を密封した状態
の密閉空気室となる荷重に対して変形可能な容器、 該荷重に対して変形可能な容器の密閉空気室の中の空気
圧変動を検出し電気信号に変換する無指向性マイクロホ
ン又は圧力センサーとよりなる密閉空気式音センサー、
密閉空気室上の床面の上の板状部材で生活する人や動物
の生体が乗った状態における密閉空気室の空気圧変動を
無指向性マイクロホン又は圧力センサーにより検出する
ことにより、生体の呼吸、心拍数(心拍周期)、セキや
イビキを含む体動等の生体情報を計測するようにした密
閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項9】請求項8記載の生体情報収集装置におい
て、開口部が部屋やユニットバスの床面又は床面上の板
状部材で閉ざされ内部容積が空気を密封した状態の密閉
空気室となる容器は部屋やユニットバスの中央部の床面
と床面上の板状部材の間に装着された密閉空気式音セン
サーを使用した生体情報収集装置。 - 【請求項10】請求項5記載の生体情報収集装置におい
て、開口部が部屋やユニットバスの床面又は床面上の板
状部材で閉ざされ内部容積が空気を密封した状態の密閉
空気室となる容器は部屋やユニットバスの四隅の床面と
床面上の板状部材の間に装着された密閉空気式音センサ
ーを使用した生体情報収集装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000197015A JP3364474B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002010994A JP2002010994A (ja) | 2002-01-15 |
JP3364474B2 true JP3364474B2 (ja) | 2003-01-08 |
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ID=18695405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2000197015A Expired - Lifetime JP3364474B2 (ja) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | 密閉空気式音センサーを使用した生体情報収集装置 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009082585A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Paramount Bed Co Ltd | 生体情報収集装置 |
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JPWO2007029326A1 (ja) * | 2005-09-08 | 2009-03-12 | 株式会社 エーティーラボ | 小動物用の心拍・呼吸・行動量検出装置 |
CN115413236A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-29 | Infic株式会社 | 离床预测通知装置以及程序 |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000197015A patent/JP3364474B2/ja not_active Expired - Lifetime
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