シート型センサー及び生体情報計測装置
【課題】不具合を防止し、生体情報を正確に計測する。
【解決手段】シート型センサー１は、シート状誘電体とシート状導体とを備えるセンサー本体２と、保護カバー３とを備え、保護カバー３は、端部に保護カバー３内部におけるセンサー本体２の変位を規制する接合部４ａ〜４ｄを有する。センサー本体２を構成するシート状誘電体２１，シート状導体２２，２３には、保護カバー３の接合部４ａ〜４ｄに対応する位置に孔部（スリット）が設けられており、貫通したスリットにおいて、保護カバー３の表面側絶縁シートと裏面側絶縁シートとを融着する。
【解決手段】シート型センサー１は、シート状誘電体とシート状導体とを備えるセンサー本体２と、保護カバー３とを備え、保護カバー３は、端部に保護カバー３内部におけるセンサー本体２の変位を規制する接合部４ａ〜４ｄを有する。センサー本体２を構成するシート状誘電体２１，シート状導体２２，２３には、保護カバー３の接合部４ａ〜４ｄに対応する位置に孔部（スリット）が設けられており、貫通したスリットにおいて、保護カバー３の表面側絶縁シートと裏面側絶縁シートとを融着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート型センサー及び生体情報計測装置に関し、特に、誘電体と導体とによりキャパシタを構成するシート型センサー及びこのシート型センサーを用いた生体情報計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化が進行していく現代では、個々人の健康に対する感心が高まりつつあり、日常において、健康状態の判断指標となる生体情報を計測するニーズが高まっている。また、社会の高齢化は、自宅での高齢者介護、要介護者との生活が日常化することを意味しており、特に、要介護者の健康状態の把握、健康管理等を含めた介護の重要性が増している。
【０００３】
近年、日中の活動時から就寝時まで、様々な状況で生体情報を計測する技術が開発されている。通常、生体情報を計測するには、例えば、計測装置を身体の所定の部位に当てて一定時間安静にしたり、それが困難である場合には、被測定者をある程度拘束して、そのあいだに生体情報を計測しなければならない。被測定者を拘束して生体情報を計測する方法では、特に、就寝中にあっては、被測定者本人が自覚しない間に、測定機器を外してしまうこともあり、必要な生体情報を正しく測定できないことがあった。
【０００４】
また、生体情報を測定するに際して、拘束することの圧迫感、違和感が、被測定者の生体情報に少なからず影響を及ぼすことも指摘されている。そのため、生体情報を計測する上では、被測定者の身体を拘束するなどの不自然な状態におくことなく、確実に計測する技術が求められている。例えば、就寝中の生体情報を測定する方法としては、カメラで取得した画像を解析する方法、光・超音波等を用いて熱や距離から就寝状態を計測する方法、或いは寝具等にセンサーを設置して荷重や振動から生体情報を計測する方法等があげられる。
【０００５】
しかし、画像を記録し、これを解析して生体情報を抽出する方法は、扱うデータ量が多く、処理が複雑であり且つコストも掛かる。また、熱や距離から生体情報を測定する場合には、天井、壁等に検出のためのセンサーを設置する必要があり、画像データから解析する手法と共に、被測定者にとっては、常時監視されていることの違和感や、プライバシーを侵害されている感覚等を強く抱くことになる。
【０００６】
このような理由から、就寝中の生体情報を計測する方法として、センサーをシート型にした静電容量型圧力センサーを用いて、これを寝具に取り付けて、被測定者の生体情報を計測する技術が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された静電容量型圧力センサーは、自身の変形による静電容量の変化から、このセンサー上に就床している被測定者の挙動から心拍、呼吸等を測定することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の静電容量型圧力センサーは、寝具表面に配備された状態で、寝具上で就床状態にある被測定者の様子を、自身の形状の変化による静電容量の変化により検知するものであるので、静電容量型圧力センサー自身の変形が被測定者の身体の挙動に併せて適宜応答しなければ、正確な計測結果を得ることができない。
【０００９】
特許文献１をはじめとする従来のシート型センサーは、シート状誘電体と誘電布とを、絶縁と防水のための保護カバーで覆って寝具に敷いて使用する場合が多い。しかし、保護カバーとシート状誘電体と誘電布との柔軟性の違いなどから、被測定者が寝返り等の体動を繰り返すことで、シート型センサーが保護カバー内部において撚れたり、ズレたりすることがあった。
【００１０】
図１１，図１２に従来のシート型センサーにおいて、シート状誘電体と誘電布の撚れ、ずれにより誤検出が起こる様子を模式的に示す。
【００１１】
一例として示す従来のシート型センサー１００は、弾性変形可能なシート状誘電体１０１が誘電布１０２に挟み込んで構成されたコンデンサの静電容量の変化により、シート型センサー自体の変形を検知することができる。シート状誘電体１０１と誘電布１０２でなるセンサー本体は、保護カバー１０３によって覆われている。
【００１２】
例えば、図１１に示すように、保護カバー１０３内部に対するセンサー本体のずれＸが生じているときにシート型センサー１００の端部に被測定者が就床する場合、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、被測定者が同じ位置で就床していたとしても、ずれＸ１，Ｘ２によりセンサー本体に被測定者Ｍの身体全体がセンサー本体の上にない場合（図１１（ａ））とある場合（図１１（ｂ））とでは、静電容量が異なる値として検出されてしまい、計測精度が低下することがあった。
【００１３】
また、図１２に示すように、保護カバー１０３の内部でセンサー本体に撚れ箇所Ｙが生じていると、静電容量がその部分で増加するので、離床していても静電容量が初期値に戻らず、生体情報の計測精度が低下することがあった。
【００１４】
静電容量型圧力センサーは、自身の形状の変化を静電容量の変化により検知するので、センサー本体が保護カバー１０３内部において殆ど自由度がないようにしてしまうと、センサー自身の変形が被測定者の身体の挙動に併せて適切に応答することができなければ、やはり正確な計測ができない。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、センサー本体の不具合を防止し、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することが可能なシート型センサー及び生体情報を正確に計測することが可能な生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した目的を達成するために、本発明の請求項１に係るシート型センサーは、誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、センサー本体を包含するカバーとを備え、センサー本体には孔部が設けられ、カバーは、孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されている。
【００１７】
本発明に係るシート型センサーによれば、キャパシタ容量の変化により変形を検出することができ、孔部に対応する位置に設けられた接合部によって、カバー内部におけるセンサー本体の不要な動きを規制し、接合部以外では、カバー内部におけるセンサー本体の自由度をもたせることができる。これにより、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防き、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することができる。
【００１８】
上述した目的を達成するために、本発明の請求項２に係るシート型センサーでは、センサー本体は、変形可能なシート状誘電体と、シート状誘電体の両面に配備されたシート状導体とを備え、シート状誘電体とシート状導体の互いに対応する位置にそれぞれ孔部を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るシート型センサーによれば、孔部に対応する位置に設けられた接合部によって、カバー内部におけるセンサー本体の不要な動きを規制し、接合部以外では、カバー内部におけるセンサー本体の自由度をもたせることができる。これにより、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防き、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係るシート型センサーは、接合部が孔部に対応する位置で互いに融着されていることを特徴とする。このシート型センサーによれば、接合部が互いに融着させているので、留め具等を用いる場合に比べて、被測定者の寝心地等を損ねることがない。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係るシート型センサーは、孔部がセンサー本体の端部に設けられていることを特徴とする。このシート型センサーによれば、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防き、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することができる。
【００２２】
更に、本発明の請求項５に係るシート型センサーは、孔部がセンサー本体の中央部に設けられていることを特徴とする。このシート型センサーは、孔部がセンサー本体の中央部に設けられているので、センサー本体が撓んだときに、シート状導体とシート状誘電体とが本体の厚み方向に広がることにより生じる検出誤差を防止することができる。
【００２３】
また、上述した目的を達成するために、本発明の請求項６に係る生体情報計測装置は、誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、センサー本体を包含するカバーとを備え、センサー本体には孔部が設けられ、カバーは、孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されたシート型センサーと、シート型センサーにより検出された検出結果に基づいて、被測定者の身体動作から得られる生体情報を計測する計測装置とを備える。
【００２４】
本発明に係る生体情報計測装置によれば、シート型センサーが、孔部に対応する位置に設けられた接合部によって、カバー内部におけるセンサー本体の不要な動きを規制し、接合部以外ではカバー内部におけるセンサー本体の自由度をもたせることができる構成になっているので、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防ぎ、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出でき、被測定者の生体情報を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、被測定者の就床状態により変形が加えられるセンサー本体の不具合を防止し、変形を正確に計測することが可能なシート型センサー、及び生体情報を正確に計測することが可能な生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態として示すシート型センサーと生体情報計測装置について説明する。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２７】
図１に、本発明の実施形態として示すシート型センサーの外観を示す。図２は、シート型センサー１におけるセンサー本体２の構成を説明する図である。シート型センサー１は、シート状誘電体とシート状導体とを備えるセンサー本体２と、保護カバー３とを備え、センサー本体２が保護カバー３に覆われて構成されている。
【００２８】
センサー本体２の構造について、図２を用いて具体的に説明する。センサー本体２は、変形可能なシート状誘電体２１と、シート状誘電体２１の両面に配置されたシート状導体２２，２３とを備え、いわゆるコンデンサ（キャパシタ）を構成している。シート状誘電体２１は、一例として矩形状を有し、例えば、弾性変形可能に構成されている。シート状導体２２，２３は、シート状誘電体２１のサイズに対応する形状とされている。センサー本体２は、一対のシート状導体２２，２３の間に、全方向に弾性を有するシート状誘電体２１を挟み込んで、いわゆるコンデンサを構成しており、このシート型センサー１全体に対する変形をコンデンサの静電容量の変化として検出している。
【００２９】
なお、シート状導体２２，２３としては、シート状に加工され、導電性を有する材料であればよく、繊維に金属メッキを施した導電布、金属メッシュ等が適用可能である。また、本実施形態で説明するセンサー本体２の形状は一例であって、矩形状に限定されない。
【００３０】
センサー本体２を構成するシート状誘電体２１，シート状導体２２，２３には、保護カバー３の接合部４ａ〜４ｄに対応する位置に孔部が設けられている。すなわち、具体的に図２，図３に示すように、シート状誘電体２１は、スリット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えている。また、シート状導体２２は、四隅にスリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを備えており、シート状導体２３は、四隅にスリット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを備えている。これらの各スリットは、シート状誘電体２１とシート状導体２２，２３を重ねてセンサー本体２を構成したとき、貫通する位置関係にある。したがって、これら貫通したスリット位置では、保護カバー３の一方の主面側（表面側絶縁シートという）からは、袋状になった保護カバー３の他の主面（裏面側絶縁シートという）を臨むことができる。
【００３１】
保護カバー３は、熱可塑性の絶縁性材料であって、シート状誘電体２１とシート状導体２２，２３と略同形状を有している。保護カバー３は、例えば、シート状の絶縁性材料の四辺を融着して袋状にしたカバーであり、絶縁と防水のためにセンサー本体２を保護する目的で設けられている。保護カバー３は、上述した孔部に対応する位置に、接合部４ａ〜４ｄを備えている。接合部４ａ〜４ｄは、スリットに対応する保護カバー３の一主面（表面側絶縁シート）上と、スリットを介して該一主面に対応する他面（裏面側絶縁シート）上とに、それぞれ設けられた接合部が互いに接合された部分である。
【００３２】
図４を用いて、接合部４ａ〜４ｄを説明する。接合部４ａ〜４ｄは、センサー本体２のシート状誘電体２１、シート状導体２２，２３に設けられた各スリットが貫通してできた孔部において、保護カバー３の表面側絶縁シートと裏面側絶縁シートとを融着して形成されている。いわゆるウェルダー加工が施されている。
【００３３】
図４に示すように、本発明の実施形態として示すシート型センサー１は、シート状誘電体２１、シート状導体２２，２３を貫通するスリットにおいて、保護カバー３の表裏面が融着されて接合部４ａ〜４ｄが形成されていることにより、この保護カバー３に対するセンサー本体２の位置決めがなされ、センサー本体２が保護カバーに対してずれたり、保護カバー内部で撚れたりすることを防止することができる。
【００３４】
上述した接合部は、図１に示す位置に限定されない。融着箇所、すなわち、シート状誘電体２１，シート状導体２２，２３におけるスリットは、センサー本体２の検出能を損ねない範囲で複数箇所設けることができる。端部のみならずセンサー本体２の中央部分に設けられていてもよい。
【００３５】
図５には、中央部分に接合部４ｅが設けられたシート型センサーが示されている。図６に示すように、接合部４ｅを設けた場合には、シート状導体２２も同様に中央部分にスリット２２ｅを設ける。スリット２２ｅは、シート状誘電体２１，シート状導体２３の対応する位置に設けられ、このスリット２２ｅにおいて保護カバー３の表面側絶縁シートと裏面側絶縁シートとが融着されて接合部４ｅが形成されている。
【００３６】
接合部４ｅが中央部分に設けられた図５に示す例では、中央部の接合部４ｅにより、シート型センサー１の本体全体が撓んだときなどに、シート状導体２２，２３と、シート状誘電体２１とが本体厚み方向に広がることを防止することができる。
【００３７】
また、保護カバー３に対してセンサー本体２を位置決めする際には、ビス留めのような機械的手法では、ビスが被測定者の身体に接触するため被測定者に不快感を与えることがあったが、ビス等を用いず、接合部４をウェルダー加工により形成したことにより、被測定者の寝心地を損なうことがない。また、保護カバー３内部におけるセンサー本体２のずれや撚れ等を防止する目的で、例えば、保護カバー３とセンサー本体２とを全面に亘って接着したときには、センサー本体２の自由度が失われることで、かえってセンサ感度が低下するといった不具合も生じることがあったが、本実施形態のように、孔部にてウェルダー加工により保護カバー３を融着すると、スリットにおける融着箇所以外は、センサー本体２の自由度が保持され、検出感度の低下も少ない。
【００３８】
なお、上述した実施形態において、センサー本体２に設ける孔部は、上記実施形態では、スリット状であるとしたが、円形、矩形状など形状は問わない。
【００３９】
次に、上述したシート型センサー１を用いて被測定者の生体情報を検出する生体情報計測装置３０について、図７乃至図９を用いて説明する。生体情報計測装置３０は、シート型センサー１と、シート型センサー１を発振用コンデンサとする共振回路３１と、ＣＰＵ等から構成される演算処理回路３２とを備え、シート型センサー１が寝具４０等に設置されている。
【００４０】
シート型センサー１のセンサー本体２は、例えば、５０ｍｍ×５００ｍｍの大きさを有し、シート状導体２２，２３にはそれぞれ可撓性の高い材質(例えば、セーレン株式会社製「SUI-13-55」)が採用されている。一方、シート状誘電体２１は、例えば、厚さ３ｍｍのウレタンシートによって形成されている。
【００４１】
共振回路３１は、例えば、図９に示すように、シート型センサー１にインダクタ３３を接続したＬＣ型発振回路と構成している。また、演算処理回路３２は、共振回路３１の発振周波数の変化を検出する周波数センサー本体３４と、発振周波数の変化から離床又は在床の判定、心拍及び呼吸数のカウントなどの生体情報を取得する生体情報算出部３５とを備えている。
【００４２】
シート型センサー１は、図８に示すように、被測定者が、仰臥位、側臥位若しくは伏臥位等、センサー上に就床姿勢になっているときは、被測定者の身体によって圧迫されている。このとき、被測定者の心拍動や呼吸動に伴う圧力変動を受けることになる。これによって、シート状誘電体２１が被測定者の身体外形に応じて厚さ方向、或いは縦横方向に弾性変形するとともに、シート状誘電体２１が身体の曲面形状に沿って屈曲変形する。その結果、シート状導体２２，２３間の距離が変動し、シート型センサー１の静電容量が変動するので、シート型センサー１において検出される静電容量の変化には、被測定者の生体情報である心拍及び呼吸の周波数成分が含まれていることになる。
【００４３】
共振回路３１から出力される矩形波状の電圧信号は、演算処理回路３２へ供給され、演算処理回路３２において解析される。検出される静電容量が所定の閾値を超える場合には、例えば、在床直後又は離床したと判定することができる。また、演算処理回路３２は、静電容量の変化に応じて、被測定者の身体の動きによって変化する発振周波数から、例えば、心拍、呼吸等を算出することができる。
【００４４】
本発明の実施形態として示す生体情報計測装置３０は、シート状誘電体２１、シート状導体２２，２３を貫通するスリットにおいて、保護カバー３の表裏面が融着されて接合部４ａ〜４ｄが形成されているシート型センサー１を適用したことにより、センサー本体２が保護カバーに対してずれたり、保護カバー内部で撚れたりすることによる信号検出の不具合を防止することができ、生体情報の正確な測定が可能になる。
【００４５】
本発明は、上述した実施形態を用いて説明したが、本発明は、上述した本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものではない。
【００４６】
シート型センサー１において、シート状誘電体２３は、例えば、厚さ３ｍｍのウレタンシートによって形成されていると説明したが、誘電体としては、厚さ１ｍｍ程度の塩化ビニルを用いることも可能である。なお、塩化ビニルを用いる場合には、弾性変形は起こらないが、センサ本体が変形するため、変形に伴う静電容量の変化を検出することができる。この場合、平面状シートのワイヤと重ならない位置に孔部を設け、保護カバーを孔部で互いに接合するとよい。
【００４７】
また、本実施形態では、シート型センサーが、シート状誘電体とシート状導体とを用いた静電容量型センサー１０であって、シート状誘電体とシート状導体の面間の静電容量を検出するタイプである場合について説明したが、別の仕組みを有する静電容量型センサーであってもよい。例えば、シート型センサーは、図１０に示すように、例えば、弾性変形可能な略平面状のシート５１に配置された、略一対のワイヤ（導線）５２，５３間の静電容量を検出する静電容量型センサー５０であってもよい。
【００４８】
また、実施形態では、保護カバー３の形状は、センサー本体２の形状と略同形状として説明したが、センサー本体２を包むことができる形状であれば、センサー本体２より大きくてもよい。また、本実施形態において使用する「変形可能」という表現には、「弾性変形可能」である旨も含む。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態として示すシート型センサーの外観を説明する斜視図である。
【図２】図１に示すシート型センサーのセンサー本体の構成を説明する斜視図である。
【図３】図１に示すシート型センサーのセンサー本体を説明する分解斜視図である。
【図４】図１に示すシート型センサーの構成を説明する断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態として示すシート型センサーの外観を説明する斜視図である。
【図６】図５に示すシート型センサーのセンサー本体の構成を説明する斜視図である。
【図７】本発明に係るシート型センサーを備える生体情報計測装置の構成を説明するブロック図である。
【図８】本発明に係る生体情報計測装置の配置を説明する説明図である。
【図９】図８に示す生体情報計測装置における共振回路及び演算処理回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の別の実施形態として示すシート型センサーを説明する図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は、従来のシート型センサーにおいてセンサー本体のずれ上に被測定者があるときの、検出結果の違いを説明する説明図である。
【図１２】従来のシート型センサーにおいて保護カバー内のセンサー本体の撚れを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…シート型センサー、２…センサー本体、３…保護カバー、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ…接合部、２１ａ乃至２１ｅ…スリット、２２ａ乃至２２ｄ…スリット、２３ａ乃至２３ｄ…スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート型センサー及び生体情報計測装置に関し、特に、誘電体と導体とによりキャパシタを構成するシート型センサー及びこのシート型センサーを用いた生体情報計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化が進行していく現代では、個々人の健康に対する感心が高まりつつあり、日常において、健康状態の判断指標となる生体情報を計測するニーズが高まっている。また、社会の高齢化は、自宅での高齢者介護、要介護者との生活が日常化することを意味しており、特に、要介護者の健康状態の把握、健康管理等を含めた介護の重要性が増している。
【０００３】
近年、日中の活動時から就寝時まで、様々な状況で生体情報を計測する技術が開発されている。通常、生体情報を計測するには、例えば、計測装置を身体の所定の部位に当てて一定時間安静にしたり、それが困難である場合には、被測定者をある程度拘束して、そのあいだに生体情報を計測しなければならない。被測定者を拘束して生体情報を計測する方法では、特に、就寝中にあっては、被測定者本人が自覚しない間に、測定機器を外してしまうこともあり、必要な生体情報を正しく測定できないことがあった。
【０００４】
また、生体情報を測定するに際して、拘束することの圧迫感、違和感が、被測定者の生体情報に少なからず影響を及ぼすことも指摘されている。そのため、生体情報を計測する上では、被測定者の身体を拘束するなどの不自然な状態におくことなく、確実に計測する技術が求められている。例えば、就寝中の生体情報を測定する方法としては、カメラで取得した画像を解析する方法、光・超音波等を用いて熱や距離から就寝状態を計測する方法、或いは寝具等にセンサーを設置して荷重や振動から生体情報を計測する方法等があげられる。
【０００５】
しかし、画像を記録し、これを解析して生体情報を抽出する方法は、扱うデータ量が多く、処理が複雑であり且つコストも掛かる。また、熱や距離から生体情報を測定する場合には、天井、壁等に検出のためのセンサーを設置する必要があり、画像データから解析する手法と共に、被測定者にとっては、常時監視されていることの違和感や、プライバシーを侵害されている感覚等を強く抱くことになる。
【０００６】
このような理由から、就寝中の生体情報を計測する方法として、センサーをシート型にした静電容量型圧力センサーを用いて、これを寝具に取り付けて、被測定者の生体情報を計測する技術が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された静電容量型圧力センサーは、自身の変形による静電容量の変化から、このセンサー上に就床している被測定者の挙動から心拍、呼吸等を測定することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３１５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の静電容量型圧力センサーは、寝具表面に配備された状態で、寝具上で就床状態にある被測定者の様子を、自身の形状の変化による静電容量の変化により検知するものであるので、静電容量型圧力センサー自身の変形が被測定者の身体の挙動に併せて適宜応答しなければ、正確な計測結果を得ることができない。
【０００９】
特許文献１をはじめとする従来のシート型センサーは、シート状誘電体と誘電布とを、絶縁と防水のための保護カバーで覆って寝具に敷いて使用する場合が多い。しかし、保護カバーとシート状誘電体と誘電布との柔軟性の違いなどから、被測定者が寝返り等の体動を繰り返すことで、シート型センサーが保護カバー内部において撚れたり、ズレたりすることがあった。
【００１０】
図１１，図１２に従来のシート型センサーにおいて、シート状誘電体と誘電布の撚れ、ずれにより誤検出が起こる様子を模式的に示す。
【００１１】
一例として示す従来のシート型センサー１００は、弾性変形可能なシート状誘電体１０１が誘電布１０２に挟み込んで構成されたコンデンサの静電容量の変化により、シート型センサー自体の変形を検知することができる。シート状誘電体１０１と誘電布１０２でなるセンサー本体は、保護カバー１０３によって覆われている。
【００１２】
例えば、図１１に示すように、保護カバー１０３内部に対するセンサー本体のずれＸが生じているときにシート型センサー１００の端部に被測定者が就床する場合、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、被測定者が同じ位置で就床していたとしても、ずれＸ１，Ｘ２によりセンサー本体に被測定者Ｍの身体全体がセンサー本体の上にない場合（図１１（ａ））とある場合（図１１（ｂ））とでは、静電容量が異なる値として検出されてしまい、計測精度が低下することがあった。
【００１３】
また、図１２に示すように、保護カバー１０３の内部でセンサー本体に撚れ箇所Ｙが生じていると、静電容量がその部分で増加するので、離床していても静電容量が初期値に戻らず、生体情報の計測精度が低下することがあった。
【００１４】
静電容量型圧力センサーは、自身の形状の変化を静電容量の変化により検知するので、センサー本体が保護カバー１０３内部において殆ど自由度がないようにしてしまうと、センサー自身の変形が被測定者の身体の挙動に併せて適切に応答することができなければ、やはり正確な計測ができない。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、センサー本体の不具合を防止し、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することが可能なシート型センサー及び生体情報を正確に計測することが可能な生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した目的を達成するために、本発明の請求項１に係るシート型センサーは、誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、センサー本体を包含するカバーとを備え、センサー本体には孔部が設けられ、カバーは、孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されている。
【００１７】
本発明に係るシート型センサーによれば、キャパシタ容量の変化により変形を検出することができ、孔部に対応する位置に設けられた接合部によって、カバー内部におけるセンサー本体の不要な動きを規制し、接合部以外では、カバー内部におけるセンサー本体の自由度をもたせることができる。これにより、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防き、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することができる。
【００１８】
上述した目的を達成するために、本発明の請求項２に係るシート型センサーでは、センサー本体は、変形可能なシート状誘電体と、シート状誘電体の両面に配備されたシート状導体とを備え、シート状誘電体とシート状導体の互いに対応する位置にそれぞれ孔部を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るシート型センサーによれば、孔部に対応する位置に設けられた接合部によって、カバー内部におけるセンサー本体の不要な動きを規制し、接合部以外では、カバー内部におけるセンサー本体の自由度をもたせることができる。これにより、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防き、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に係るシート型センサーは、接合部が孔部に対応する位置で互いに融着されていることを特徴とする。このシート型センサーによれば、接合部が互いに融着させているので、留め具等を用いる場合に比べて、被測定者の寝心地等を損ねることがない。
【００２１】
また、本発明の請求項４に係るシート型センサーは、孔部がセンサー本体の端部に設けられていることを特徴とする。このシート型センサーによれば、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防き、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出することができる。
【００２２】
更に、本発明の請求項５に係るシート型センサーは、孔部がセンサー本体の中央部に設けられていることを特徴とする。このシート型センサーは、孔部がセンサー本体の中央部に設けられているので、センサー本体が撓んだときに、シート状導体とシート状誘電体とが本体の厚み方向に広がることにより生じる検出誤差を防止することができる。
【００２３】
また、上述した目的を達成するために、本発明の請求項６に係る生体情報計測装置は、誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、センサー本体を包含するカバーとを備え、センサー本体には孔部が設けられ、カバーは、孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されたシート型センサーと、シート型センサーにより検出された検出結果に基づいて、被測定者の身体動作から得られる生体情報を計測する計測装置とを備える。
【００２４】
本発明に係る生体情報計測装置によれば、シート型センサーが、孔部に対応する位置に設けられた接合部によって、カバー内部におけるセンサー本体の不要な動きを規制し、接合部以外ではカバー内部におけるセンサー本体の自由度をもたせることができる構成になっているので、カバーとセンサー本体とのずれ、撚れ等を防ぎ、センサー本体の検出誤差を防止することができる。また、センサー本体の自由度を損なわないので、検出精度を低下させることなく、センサー本体に与えられた変形を正確に検出でき、被測定者の生体情報を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、被測定者の就床状態により変形が加えられるセンサー本体の不具合を防止し、変形を正確に計測することが可能なシート型センサー、及び生体情報を正確に計測することが可能な生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態として示すシート型センサーと生体情報計測装置について説明する。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２７】
図１に、本発明の実施形態として示すシート型センサーの外観を示す。図２は、シート型センサー１におけるセンサー本体２の構成を説明する図である。シート型センサー１は、シート状誘電体とシート状導体とを備えるセンサー本体２と、保護カバー３とを備え、センサー本体２が保護カバー３に覆われて構成されている。
【００２８】
センサー本体２の構造について、図２を用いて具体的に説明する。センサー本体２は、変形可能なシート状誘電体２１と、シート状誘電体２１の両面に配置されたシート状導体２２，２３とを備え、いわゆるコンデンサ（キャパシタ）を構成している。シート状誘電体２１は、一例として矩形状を有し、例えば、弾性変形可能に構成されている。シート状導体２２，２３は、シート状誘電体２１のサイズに対応する形状とされている。センサー本体２は、一対のシート状導体２２，２３の間に、全方向に弾性を有するシート状誘電体２１を挟み込んで、いわゆるコンデンサを構成しており、このシート型センサー１全体に対する変形をコンデンサの静電容量の変化として検出している。
【００２９】
なお、シート状導体２２，２３としては、シート状に加工され、導電性を有する材料であればよく、繊維に金属メッキを施した導電布、金属メッシュ等が適用可能である。また、本実施形態で説明するセンサー本体２の形状は一例であって、矩形状に限定されない。
【００３０】
センサー本体２を構成するシート状誘電体２１，シート状導体２２，２３には、保護カバー３の接合部４ａ〜４ｄに対応する位置に孔部が設けられている。すなわち、具体的に図２，図３に示すように、シート状誘電体２１は、スリット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えている。また、シート状導体２２は、四隅にスリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを備えており、シート状導体２３は、四隅にスリット２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを備えている。これらの各スリットは、シート状誘電体２１とシート状導体２２，２３を重ねてセンサー本体２を構成したとき、貫通する位置関係にある。したがって、これら貫通したスリット位置では、保護カバー３の一方の主面側（表面側絶縁シートという）からは、袋状になった保護カバー３の他の主面（裏面側絶縁シートという）を臨むことができる。
【００３１】
保護カバー３は、熱可塑性の絶縁性材料であって、シート状誘電体２１とシート状導体２２，２３と略同形状を有している。保護カバー３は、例えば、シート状の絶縁性材料の四辺を融着して袋状にしたカバーであり、絶縁と防水のためにセンサー本体２を保護する目的で設けられている。保護カバー３は、上述した孔部に対応する位置に、接合部４ａ〜４ｄを備えている。接合部４ａ〜４ｄは、スリットに対応する保護カバー３の一主面（表面側絶縁シート）上と、スリットを介して該一主面に対応する他面（裏面側絶縁シート）上とに、それぞれ設けられた接合部が互いに接合された部分である。
【００３２】
図４を用いて、接合部４ａ〜４ｄを説明する。接合部４ａ〜４ｄは、センサー本体２のシート状誘電体２１、シート状導体２２，２３に設けられた各スリットが貫通してできた孔部において、保護カバー３の表面側絶縁シートと裏面側絶縁シートとを融着して形成されている。いわゆるウェルダー加工が施されている。
【００３３】
図４に示すように、本発明の実施形態として示すシート型センサー１は、シート状誘電体２１、シート状導体２２，２３を貫通するスリットにおいて、保護カバー３の表裏面が融着されて接合部４ａ〜４ｄが形成されていることにより、この保護カバー３に対するセンサー本体２の位置決めがなされ、センサー本体２が保護カバーに対してずれたり、保護カバー内部で撚れたりすることを防止することができる。
【００３４】
上述した接合部は、図１に示す位置に限定されない。融着箇所、すなわち、シート状誘電体２１，シート状導体２２，２３におけるスリットは、センサー本体２の検出能を損ねない範囲で複数箇所設けることができる。端部のみならずセンサー本体２の中央部分に設けられていてもよい。
【００３５】
図５には、中央部分に接合部４ｅが設けられたシート型センサーが示されている。図６に示すように、接合部４ｅを設けた場合には、シート状導体２２も同様に中央部分にスリット２２ｅを設ける。スリット２２ｅは、シート状誘電体２１，シート状導体２３の対応する位置に設けられ、このスリット２２ｅにおいて保護カバー３の表面側絶縁シートと裏面側絶縁シートとが融着されて接合部４ｅが形成されている。
【００３６】
接合部４ｅが中央部分に設けられた図５に示す例では、中央部の接合部４ｅにより、シート型センサー１の本体全体が撓んだときなどに、シート状導体２２，２３と、シート状誘電体２１とが本体厚み方向に広がることを防止することができる。
【００３７】
また、保護カバー３に対してセンサー本体２を位置決めする際には、ビス留めのような機械的手法では、ビスが被測定者の身体に接触するため被測定者に不快感を与えることがあったが、ビス等を用いず、接合部４をウェルダー加工により形成したことにより、被測定者の寝心地を損なうことがない。また、保護カバー３内部におけるセンサー本体２のずれや撚れ等を防止する目的で、例えば、保護カバー３とセンサー本体２とを全面に亘って接着したときには、センサー本体２の自由度が失われることで、かえってセンサ感度が低下するといった不具合も生じることがあったが、本実施形態のように、孔部にてウェルダー加工により保護カバー３を融着すると、スリットにおける融着箇所以外は、センサー本体２の自由度が保持され、検出感度の低下も少ない。
【００３８】
なお、上述した実施形態において、センサー本体２に設ける孔部は、上記実施形態では、スリット状であるとしたが、円形、矩形状など形状は問わない。
【００３９】
次に、上述したシート型センサー１を用いて被測定者の生体情報を検出する生体情報計測装置３０について、図７乃至図９を用いて説明する。生体情報計測装置３０は、シート型センサー１と、シート型センサー１を発振用コンデンサとする共振回路３１と、ＣＰＵ等から構成される演算処理回路３２とを備え、シート型センサー１が寝具４０等に設置されている。
【００４０】
シート型センサー１のセンサー本体２は、例えば、５０ｍｍ×５００ｍｍの大きさを有し、シート状導体２２，２３にはそれぞれ可撓性の高い材質(例えば、セーレン株式会社製「SUI-13-55」)が採用されている。一方、シート状誘電体２１は、例えば、厚さ３ｍｍのウレタンシートによって形成されている。
【００４１】
共振回路３１は、例えば、図９に示すように、シート型センサー１にインダクタ３３を接続したＬＣ型発振回路と構成している。また、演算処理回路３２は、共振回路３１の発振周波数の変化を検出する周波数センサー本体３４と、発振周波数の変化から離床又は在床の判定、心拍及び呼吸数のカウントなどの生体情報を取得する生体情報算出部３５とを備えている。
【００４２】
シート型センサー１は、図８に示すように、被測定者が、仰臥位、側臥位若しくは伏臥位等、センサー上に就床姿勢になっているときは、被測定者の身体によって圧迫されている。このとき、被測定者の心拍動や呼吸動に伴う圧力変動を受けることになる。これによって、シート状誘電体２１が被測定者の身体外形に応じて厚さ方向、或いは縦横方向に弾性変形するとともに、シート状誘電体２１が身体の曲面形状に沿って屈曲変形する。その結果、シート状導体２２，２３間の距離が変動し、シート型センサー１の静電容量が変動するので、シート型センサー１において検出される静電容量の変化には、被測定者の生体情報である心拍及び呼吸の周波数成分が含まれていることになる。
【００４３】
共振回路３１から出力される矩形波状の電圧信号は、演算処理回路３２へ供給され、演算処理回路３２において解析される。検出される静電容量が所定の閾値を超える場合には、例えば、在床直後又は離床したと判定することができる。また、演算処理回路３２は、静電容量の変化に応じて、被測定者の身体の動きによって変化する発振周波数から、例えば、心拍、呼吸等を算出することができる。
【００４４】
本発明の実施形態として示す生体情報計測装置３０は、シート状誘電体２１、シート状導体２２，２３を貫通するスリットにおいて、保護カバー３の表裏面が融着されて接合部４ａ〜４ｄが形成されているシート型センサー１を適用したことにより、センサー本体２が保護カバーに対してずれたり、保護カバー内部で撚れたりすることによる信号検出の不具合を防止することができ、生体情報の正確な測定が可能になる。
【００４５】
本発明は、上述した実施形態を用いて説明したが、本発明は、上述した本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものではない。
【００４６】
シート型センサー１において、シート状誘電体２３は、例えば、厚さ３ｍｍのウレタンシートによって形成されていると説明したが、誘電体としては、厚さ１ｍｍ程度の塩化ビニルを用いることも可能である。なお、塩化ビニルを用いる場合には、弾性変形は起こらないが、センサ本体が変形するため、変形に伴う静電容量の変化を検出することができる。この場合、平面状シートのワイヤと重ならない位置に孔部を設け、保護カバーを孔部で互いに接合するとよい。
【００４７】
また、本実施形態では、シート型センサーが、シート状誘電体とシート状導体とを用いた静電容量型センサー１０であって、シート状誘電体とシート状導体の面間の静電容量を検出するタイプである場合について説明したが、別の仕組みを有する静電容量型センサーであってもよい。例えば、シート型センサーは、図１０に示すように、例えば、弾性変形可能な略平面状のシート５１に配置された、略一対のワイヤ（導線）５２，５３間の静電容量を検出する静電容量型センサー５０であってもよい。
【００４８】
また、実施形態では、保護カバー３の形状は、センサー本体２の形状と略同形状として説明したが、センサー本体２を包むことができる形状であれば、センサー本体２より大きくてもよい。また、本実施形態において使用する「変形可能」という表現には、「弾性変形可能」である旨も含む。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態として示すシート型センサーの外観を説明する斜視図である。
【図２】図１に示すシート型センサーのセンサー本体の構成を説明する斜視図である。
【図３】図１に示すシート型センサーのセンサー本体を説明する分解斜視図である。
【図４】図１に示すシート型センサーの構成を説明する断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態として示すシート型センサーの外観を説明する斜視図である。
【図６】図５に示すシート型センサーのセンサー本体の構成を説明する斜視図である。
【図７】本発明に係るシート型センサーを備える生体情報計測装置の構成を説明するブロック図である。
【図８】本発明に係る生体情報計測装置の配置を説明する説明図である。
【図９】図８に示す生体情報計測装置における共振回路及び演算処理回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の別の実施形態として示すシート型センサーを説明する図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は、従来のシート型センサーにおいてセンサー本体のずれ上に被測定者があるときの、検出結果の違いを説明する説明図である。
【図１２】従来のシート型センサーにおいて保護カバー内のセンサー本体の撚れを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…シート型センサー、２…センサー本体、３…保護カバー、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ…接合部、２１ａ乃至２１ｅ…スリット、２２ａ乃至２２ｄ…スリット、２３ａ乃至２３ｄ…スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、
前記センサー本体を包含するカバーと
を備え、
前記センサー本体には孔部が設けられ、前記カバーは、前記孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されたシート型センサー。
【請求項２】
前記センサー本体は、変形可能なシート状誘電体と、前記シート状誘電体の両面に配備されたシート状導体とを備え、前記シート状誘電体とシート状導体の互いに対応する位置にそれぞれ孔部を有することを特徴とする請求項１に記載のシート型センサー。
【請求項３】
前記接合部は、前記孔部に対応する位置で互いに融着されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート型センサー。
【請求項４】
前記孔部は、前記センサー本体の端部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のシート型センサー。
【請求項５】
前記孔部は、前記センサー本体の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のシート型センサー。
【請求項６】
誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、前記センサー本体を包含するカバーとを備え、前記センサー本体には孔部が設けられ、前記カバーは、前記孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されたシート型センサーと、
前記シート型センサーにより検出された検出結果に基づいて、被測定者の身体動作から得られる生体情報を計測する計測装置と
を備える生体情報計測装置。
【請求項１】
誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、
前記センサー本体を包含するカバーと
を備え、
前記センサー本体には孔部が設けられ、前記カバーは、前記孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されたシート型センサー。
【請求項２】
前記センサー本体は、変形可能なシート状誘電体と、前記シート状誘電体の両面に配備されたシート状導体とを備え、前記シート状誘電体とシート状導体の互いに対応する位置にそれぞれ孔部を有することを特徴とする請求項１に記載のシート型センサー。
【請求項３】
前記接合部は、前記孔部に対応する位置で互いに融着されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート型センサー。
【請求項４】
前記孔部は、前記センサー本体の端部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のシート型センサー。
【請求項５】
前記孔部は、前記センサー本体の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のシート型センサー。
【請求項６】
誘電体と導体によりキャパシタ構成されたセンサー本体と、前記センサー本体を包含するカバーとを備え、前記センサー本体には孔部が設けられ、前記カバーは、前記孔部に対応する位置に接合部を備え、該接合部において互いに接合されたシート型センサーと、
前記シート型センサーにより検出された検出結果に基づいて、被測定者の身体動作から得られる生体情報を計測する計測装置と
を備える生体情報計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２４６１７３（Ｐ２００８−２４６１７３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９５２３６（Ｐ２００７−９５２３６）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【復代理人】
【識別番号】１００１１７０６４
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 市太郎
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【復代理人】
【識別番号】１００１１７０６４
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 市太郎
【Ｆターム（参考）】
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