JP3953056B2

JP3953056B2 - 体動検出装置

Info

Publication number: JP3953056B2
Application number: JP2004209541A
Authority: JP
Inventors: 美幸河合; 拓生嶋田; 志郎竹下
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JP2004337626A

Description

本発明は、人体の呼吸や心拍等の体動を検知する体動検出装置に関する。

従来この種の体動検出装置は、一般的に、図１２にその外観図を示すように、１はベッドで、マットレス２の上面全体に、体動を検出する圧電樹脂等から成形された圧電センサ３が蛇行状に配設されているが、寝具への取り付けは、マットレス２やシーツ４の表面に配設パターンを固定するガイド５内を通す方法で行われ、それをマジックテープ（登録商標）６等で取り付けるようになっていた（例えば特許文献１参照）。
特開平３−２７２７４４号公報

しかしながら、従来の体動検出装置では、圧電センサの取り付けは表面接着用のテープで固定したり、トンネル状の通路を形成しその中に圧電センサを通す等で行われているが、長いケーブル状の圧電センサを通すためには量産性を考えると、ある程度余裕のある通路が必要となり、在床者が就寝中に寝返り等の大きな動作を行った場合、圧電センサが配設位置からずれたり保持部材から浮いたりする。また、シーツを敷く際に、表面と裏面が逆になった場合、圧電センサの設置状態が変化し、その結果圧電センサの感度も変わり在床判定の判定率低下につながるという課題を有していた。

また、例えば三つ折り等に収納する際、センサの曲がる個所がいつも同一位置になるため、折り曲げによる断線などの故障を起こす可能性があった。

また、圧電センサを保持するクッション材が体重で押しつぶされると、感度が大幅に悪化するという課題を有していた。

また、圧電センサの加速度検出領域が小さく、人体の特に胸部付近に圧電センサが接しないと検出できないため、マットレス上の在床者がどの位置に就寝していても検出できるようにするには圧電センサをマットレス全体に配設しなければならず、その結果センサのコストが高くなり、また逆にコストを低減させるために短いセンサを用いた場合は、検出できる領域が限られるという課題を有していた。

さらに、人体から圧電センサまでの距離が長くなると、圧電センサ自体の感度が小さいため、心拍や呼吸のような小さい体動成分に対しては、必ずしも正確な値が得られないという課題を有していた。

前記課題を解決するため本発明は、人体の体動を検出する加速度センサと、弾性率が大きく損失係数が小さい材料からなる体動伝達部と、前記加速度センサの出力信号を取り出す信号端子部を有し、前記加速度センサを前記体動伝達部に接するよう配設したパッドを有する体動検出装置であり、弾性率が大きく損失係数が小さい体動伝達部が加速度センサに接しているため、加速度センサ位置から離れた個所に胸部等の振動源があってもセンサ側へ振動が効率よく伝播しパッド全体を加速度センサでカバーしなくても、パッドの一部に加速度センサを配設するだけで、広範囲の体動を検出することができる。

本発明の体動検出装置は、パッドに弾性率が大きく損失係数が小さい体動伝達部を設け、それに接するよう加速度センサを配したため、加速度センサの位置から離れた個所に胸部等の震動源があっても加速度センサへ効率よく振動が伝播するので、パッドには一部にセンサ配設するだけで、広範囲の体動成分の検出が可能となり低コスト化を図ることができる。

本発明の第１の発明は、人体の体動を検出する加速度センサと、弾性率が大きく損失係数が小さい材料からなる体動伝達部と、前記加速度センサの出力信号を取り出す信号端子部を有し、前記加速度センサを前記体動伝達部に接するよう配設したパッドを有する体動検出装置であり、弾性率が大きく損失係数が小さい体動伝達部が加速度センサに接しているため、加速度センサ位置から離れた個所に胸部等の振動源があってもセンサ側へ振動が効率よく伝播し、パッド全体を加速度センサでカバーしなくても、パッドの一部に加速度センサを配設するだけで広範囲の体動を検知することができる。

また、本発明の第２の発明は、体動伝達部が切り起し部を有する金属材料と弾性材料からなるものであり、切り起こし部が、上側からの力に対し変位を受けやすいため、体動による振動も大きく、人体の体動をより感度よく加速度センサに伝播することができる。

また、本発明の第３の発明は、体動伝達部が波板の金属材料と弾性材料からなるものであり、薄い波板の構造は振動に対する変位を受けやすく、体動による振動が体動伝達部全体へ伝播し、加速度センサにより感度よく検知することができる。

以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。

なお各実施例において同一符号のものは同一構造を有するので説明を一部省略する。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１の体動検出装置の外観図である。また図２は同体動検出装置の要部断面図である。

図１および図２において、７は寝室等に設置されたベッドで、マットレス８の上面にベッドパッド９が設けられている。そのベッドパッド９内部には、可とう性のケーブル状の加速度センサ１０がウレタンフォームやフォームラバー等からなるクッション材１１上に配設され、さらに加速度センサ１０の配設個所も含め上面には綿１２を敷き詰め、綿１２がズレないように加速度センサ１０の周囲に縫い込みを行ったキルティング加工１３が施されている。またベッドパッド９の一部に加速度センサ１０の出力信号を増幅して取り出す信号端子部１４と、これに接続され在床を判定する管理システム（図示せず）等に送信し、呼び出しボタン等の機能を有した送信部１５から構成されている。

なお、加速度センサ１０はケーブル状としたが、テープ状でも同様に実施することができる。

次に作用について説明する。在床者がベッドパッド９上に横たわると、就寝中の寝返りや手足の動き等の大きな体動がベッドパッド９を通してケーブル状の加速度センサ１０に加わるが、前記加速度センサ１０の周囲には縫い込みを行ったキルティング加工１３が施されているため、加速度センサ１０の弛み、偏りやクッション材１１からの浮きが防止でき、安定した感度を得ることができ、就寝者の体動を正確に検知し、送信部１５から管理システムに送信することができる。また、同時に寝心地感も向上する。

（実施例２）
図３は本発明の実施例２の体動検出装置の要部断面図である。

実施例１と異なる点は、ベッドパッドの断面構造を加速度センサ１０を中心に上面にも下面と同一材料のクッション材１１と綿１２で対称に構成したことにあり実施例１の効果に加えてベッドパッド９をマットレス８上に敷く場合、誤って表と裏を間違えても前記加速度センサ１０の設置状態が同じであるため、ベッドパッド９の表裏に関係なく同一の感度を得ることができる。

（実施例３）
図４は本発明の実施例３の体動検出装置の要部断面図である。

実施例１と異なる点は、ベッドパッド９の加速度センサ１０が配設されている領域Ａと配設されていない領域Ｂとの境界部１６を薄く成形したことにある。

実施例１の効果に加えて前記ベッドパッド９を収納する場合、前記加速度センサ１０が配設されていない前記ベッドパッド９の薄い境界部１６で必ず折り畳まれるので前記加速度センサ１０の折り曲げによる故障がなくなり、長期間信頼性を保つことができる。

（実施例４）
図５は本発明の実施例４の体動検出装置の要部断面図である。

実施例１と異なる点は、加速度センサ１０の下面のクッション材１１の厚みを、加速度センサ１０が配設されていないクッション材１１の厚みに比較し薄く構成し、前記クッション材１１の下方に空間部１７を設けたことであり、加速度センサ１０が在床者の体動により振動する場合、体動の動きに対する抵抗が小さくなり前記加速度センサ１０が動きやすく、より感度の高いセンサ出力を得ることができる。

（実施例５）
図６は本発明の実施例５の体動検出装置の外観図である。また図７は同体動検出装置の要部断面図である。

図６および図７において、ベッドパッド１８は、ケーブル状の加速度センサ１９と体動伝達部２０とクッション材１１から構成され、前記加速度センサ１９は前記体動伝達部２０に接する状態で一本だけベッド７を横切る方向に配設されている。前記体動伝達部２０は損失係数が小さいアルミや鋼板の薄板からなる金属材料２１とその上面に弾性率が大きいウレタンフォーム等の弾性材料２２から構成されている。

次に動作、作用について説明する。ベッドパッド１８上の在床者の体動による加振力は、体動伝達部２０、加速度センサ１９へと加わるが、例えば在床者の胸部が加速度センサ１９付近にない場合でも、弾性率が大きい弾性材料２２は加振力のレベルを維持して金属材料２１へ伝達し、金属材料２１へ伝わった振動は損失係数が小さいため僅かの減衰で体動伝達部２０全体へ伝播する。その結果、加速度センサ１９は十分に体動を検出することができる。従って前記ベッドパッド１８には一部に加速度センサ１９を配設するだけで体動成分の検出が可能となりコストの低減を図ることができる。

なお、図８は実施例５において加速度センサ１９をテープ状とした場合の体動検出装置の外観図であり、この場合も同様の効果を得ることができる。

（実施例６）
図９は本発明の実施例６の体動検出装置の要部断面図である。

実施例５と異なる点は、体動伝達部２０を構成する金属材料２１に切り起し部２３を設けたことにある。

次に作用について説明すると、切り起し部２３が構造上、上側からの力に対し変位を受け易いため、在床者の体動で切り起し部２３が振動し、その振動は損失係数が小さい金属材料２１によって体動伝達部２０全体へ伝搬し、体動伝達部２０に接して設けられている加速度センサ１９で検出される。従って上側からの力に対し実施例５に対し体動をより感度良く前記加速度センサに伝搬させることができる。

（実施例７）
図１０は本発明の実施例７の体動検出装置の要部断面図である。

実施例５と異なる点は、体動伝達部２０を構成する金属材料２１を波板２４で構成したことであり、作用については、実施例６と同様、在床者の体動が体動伝達部２０に加わることにより、損失係数が小さい金属材料２１が波状構造になっているため、振動に対する変位を受け易く、その結果振動が体動伝達部２０全体へ伝搬する。

従って実施例５に対し体動をより感度良く伝搬させることができる。

なお、本実施例７では金属材料２１を波板２４としたが、膜状としたものに張力をかけたり、開口箇所を設ける等、変位を受け易い部分を設けることで同様の効果を得ることができる。

（実施例８）
図１１は本発明の実施例８の効果を説明する振動伝達率を示す一般的な特性図である。寝具上に体動を検出する加速度センサ１９を設け、共振周波数を在床者の呼吸や心拍の周波数領域を包袋する周波数とした体動検出装置であり、寝具として、例えばマットレス８の場合、１自由度の振動系として表せるが、その際、共振周波数は（数１）で示される。

図１１において、横軸は全体の系（寝具＋在床者）で決まる固有振動数に対する強制外力（在床者の体動）の周波数比で、縦軸は強制外力（在床者の体動レベル）の寝具への伝達率である。ピークの違いはマットレス８を含む寝具等の内部抵抗で変わることを示している。従って、実際に共振領域にするためには、マットレス８の共振周波数を呼吸や心拍の周波数領域にすることが必要で、質量Ｍはほぼ成人の人間の平均体重とするとバネ定数Ｋを小さくすることにより実現することができる。

次に作用について説明する。マットレス８を含む寝具の系全体の周波数を共振領域に設定すると在床者の呼吸や心拍による寝具への強制加振力は、内部抵抗による減衰はあるものの伝達率が従来以上に大きいため、加速度センサ１９を含んだ系全体が振動することになり大きなセンサ出力が得られ、より感度よく微小な体動を検出することができる。従って寝具全体をカバーするような加速度センサの配設を必要としない。

本発明の実施例１の体動検出装置の外観図同体動検出装置の要部断面図本発明の実施例２の体動検出装置の要部断面図本発明の実施例３の体動検出装置の要部断面図本発明の実施例４の体動検出装置の要部断面図本発明の実施例５の体動検出装置の外観図同体動検出装置の要部断面図同体動検出装置の他の事例を示す外観図本発明の実施例６の体動検出装置の要部断面図本発明の実施例７の体動検出装置の要部断面図本発明の実施例８の効果を説明する振動伝達率を示す一般的な特性図従来の体動検出装置の外観図

符号の説明

８マットレス
９、１８ベッドパッド
１０、１９加速度センサ
１１クッション材
１２綿
１３キルティング加工
１４信号端子部
１６境界部
１７空間部
２０体動伝達部
２１金属材料
２２弾性材料
２３切り起し部
２４波板

Claims

人体の体動を検出する加速度センサと、弾性率が大きく損失係数が小さい材料からなる体動伝達部と、前記加速度センサの出力信号を取り出す信号端子部を有し、前記加速度センサを前記体動伝達部に接するよう配設したパッドを有する体動検出装置において、前記体動伝達部が切り起し部を有する金属材料と弾性材料からなる体動検出装置。
人体の体動を検出する加速度センサと、弾性率が大きく損失係数が小さい材料からなる体動伝達部と、前記加速度センサの出力信号を取り出す信号端子部を有し、前記加速度センサを前記体動伝達部に接するよう配設したパッドを有する体動検出装置において、前記体動伝達部が波板状の金属材料と弾性材料からなる体動検出装置。