説明

圧力検出装置および睡眠指標測定装置

【課題】受圧膜を簡易な作業で適切に固定することができる睡眠指標測定装置用の圧力検出装置を提供する。
【解決手段】第1筐体部20の内周面にはネジ溝が形成される。支持部50の外周面にはネジ溝56が形成される。ネジ溝とネジ溝56との噛合で第1筐体部20と支持部50とが相互に固定される。受圧膜30は、第1筐体部20が形成する第1流体室R1と支持部50が形成する第2流体室R2とを仕切るように第1筐体部20と支持部50との間に挟持され、第1流体室R1内の圧力変化を第2流体室R2に伝達する。圧力検出体60は、第2流体室R2内の圧力に応じた検出信号を生成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被験者の脈拍や呼吸等に応じた流体の圧力変化を検出する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
被験者が横臥する検出用マットの内部の圧力変化を検出することで、被験者の睡眠に関連する指標(以下「睡眠指標」という)を算定する技術が従来から提案されている。例えば特許文献1の技術では、図17に示すように、流体室Q1と空気室Q2とが受圧膜83で仕切られた構造の圧力検出装置が検出用マットの圧力変化の検出に利用される。
【0003】
検出用マットの内部に連通する流体室Q1には非圧縮性の流体が充填される。空気室Q2内には空気の振動を検出する圧力センサ80が設置される。被験者の呼吸や脈拍等に応じて検出用マットの流体に付与された圧力変化が流体室Q1を介して受圧膜83を振動させ、受圧膜83の振動で発生した空気室Q2内の圧力変化を圧力センサ80が検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−113618号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の技術を実際に実施する場合には、例えば図18の構成が採用され得る。図18の圧力検出装置は、相互に固定された第1筐体部81と第2筐体部82との間に受圧膜83と支持部85と圧力センサ80とを設置した構造である。支持部85は円筒状に形成される。受圧膜83は第1筐体部81の内面と支持部85とで挟持され、圧力センサ80は支持部85の内側に収容される。第1筐体部81の内側の流体室Q1と支持部85の内側の空気室Q2とが受圧膜83で仕切られる。
【0006】
図18の構成では、第1筐体部81の突起部812と第2筐体部82の突起部822とをネジ(ビス)86で固定することで第1筐体部81と第2筐体部82とが相互に接合される。しかし、以上の構成では、第1筐体部81の突起部812と第2筐体部82の突起部822とを位置合わせしたうえでネジ86を締結するという煩雑な作業が必要になる。また、第1筐体部81や第2筐体部82や支持部85の寸法に誤差があると、受圧膜83の固定が不充分となって圧力の作用時に離脱する可能性や、受圧膜83が過度に押圧されて破損する可能性がある。以上の事情を考慮して、本発明は、受圧膜を簡易な作業で適切に固定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以上の課題を解決するために、本発明の圧力検出装置は、第1ネジ溝(例えばネジ溝282)が形成された第1筐体部と、第2ネジ溝(例えばネジ溝56)が形成され、第1ネジ溝と第2ネジ溝との噛合で第1筐体部に固定された支持部と、第1筐体部が形成する第1流体室と支持部が形成する第2流体室とを仕切るように第1筐体部と支持部との間に支持されて第1流体室内の圧力の変化を第2流体室に伝達する受圧膜と、第2流体室内の圧力に応じた検出信号を生成する圧力検出体とを具備する。
以上の構成においては、第1ネジ溝と第2ネジ溝との噛合(結合)で第1筐体部と支持部とが相互に固定されるとともに両者間に受圧膜が保持される。したがって、第1筐体部81と第2筐体部82とをネジ86により固定することで受圧膜83を保持する図18の構成と比較して、圧力検出装置の組立(受圧膜を固定する作業)を簡素化することが可能である。また、第1筐体部や支持部の寸法に誤差がある場合でも、受圧膜の保持力の不足や超過を防止できるという利点もある。
【0008】
本発明の好適な態様に係る圧力検出装置は、支持部とは別体に形成されて支持部と受圧膜との間に介在する中間部を具備する。以上の態様においては、支持部とは別体の中間部が受圧膜と支持部との間に介在するから、支持部と受圧膜とが直接に接触する構成と比較すると、第1筐体部と支持部との固定のために支持部を回転させたときに支持部から作用する摩擦力で受圧膜が変形する可能性が低減されるという利点がある。
更に好適な態様において、第1筐体部は、受圧膜の周縁に対向する第1保持部(例えば保持部224)を含み、中間部は、受圧膜の周縁に対向する第2保持部(例えば保持部42)を含み、第1保持部と第2保持部とは、受圧膜を挟んで相互に係合する。例えば、第1保持部は、受圧膜の周縁に沿う溝部および突起の一方であり、第2保持部は、受圧膜の周縁に沿う溝部および突起の他方である。以上の態様においては、第1筐体部の第1保持部と中間部の第2保持部とが受圧膜を挟んで相互に係合するから、第1筐体部の平面部と中間部の平面部とで受圧膜が挟持される構成(例えば第2実施形態)と比較して受圧膜を強固に保持できるという利点がある。
【0009】
本発明の好適な態様において、中間部は、第1ネジ溝の軸線と垂直な面内での当該中間部の回転が阻止されるように第1筐体部に係合する。以上の構成によれば、第1筐体部と支持部との固定のために支持部を回転させた場合に支持部から中間部に摩擦力が作用しても中間部の回転が阻止されるから、支持部からの摩擦力に起因した受圧膜の変形(捩れ)が抑制されるという利点がある。
更に好適な態様において、第1筐体部は、内周面に第1係合部(例えば係合部262)が形成された第1部分(例えば側壁部24の部分26)と、内周面に第1ネジ溝が形成された第2部分(例えば側壁部24の部分28)とを有する円筒状の側壁部を含み、支持部は、外周面に第2ネジ溝が形成されて側壁部の内側に挿入され、中間部は、外周面に第2係合部(例えば係合部44)が形成され、第1係合部と第2係合部とが係合した状態で第1部分の内側に配置される。以上の態様においては、第1筐体部の第1係合部と中間部の第2係合部とが係合するから、例えば中間部や第1筐体部とは別体の要素を利用して中間部の回転を阻止する構成と比較すると、第1筐体部の側壁部の内側に中間部を配置するという簡易な作業で中間部の回転を阻止できるという利点がある。
【0010】
本発明の好適な態様において、支持部は、第2流体室を挟んで受圧膜に対向する本体部を含み、圧力検出体は、本体部を挟んで受圧膜とは反対側に設置され、本体部には、第2流体室と圧力検出体とを結ぶ貫通孔(例えば貫通孔522)が形成される。以上の構成においては、第2流体室内の流体の圧力変化が本体部の貫通孔を経由して圧力検出体に伝播するから、圧力検出体が検出する圧力を貫通孔の直径に応じて調整できるという利点がある。例えば、貫通孔の内径を第1流体室や第2流体室の内径を下回る寸法とした構成によれば、圧力検出体が検出する圧力の変化量を第2流体室内と比較して拡大することが可能である。
更に好適な態様に係る圧力検出装置は、本体部のうち受圧膜とは反対側に設置されたOリングを具備し、圧力検出体のうち貫通孔に対向する検出面はOリングに接触する。以上の態様においては、圧力検出体の検出面と支持部の本体部との間にOリングが介在するから、圧力検出体の検出面と支持部の本体部との隙間から第2流体室内の流体が漏出する可能性が低減される。したがって、第2流体室内の圧力変化を圧力検出体が高い感度で検出できるという利点がある
【0011】
本発明の好適な態様に係る圧力検出装置は、第3ネジ溝(例えばネジ溝742)が形成された第2筐体部を具備し、支持部には、第4ネジ溝(例えばネジ溝58)が形成され、第3ネジ溝と第4ネジ溝との噛合で支持部と第2筐体部とが相互に固定される。以上の態様においては、第3ネジ溝と第4ネジ溝との噛合(結合)で第2筐体部と支持部とが相互に固定されるから、第1筐体部81と第2筐体部82とをネジ86で固定する図18の構成と比較して、圧力検出装置の製造(支持部と第2筐体部とを固定する作業)が簡素化されるという利点がある。
【0012】
本発明の好適な態様に係る圧力検出装置は、支持部と受圧膜との間に介在する低摩擦材を具備する。以上の態様においては、支持部と受圧膜との間に低摩擦材が介在するから、支持部からの摩擦力に起因した受圧膜の変形(捩れ)が抑制されるという利点がある。なお、低摩擦材とは、支持部のうち受圧膜に対向する表面と比較して摩擦係数が小さい要素である。低摩擦材を支持部とは別体に作成した構成や、支持部のうち受圧膜との対向面に低摩擦材を直接的に成膜した構成が採用され得る。
【0013】
本発明は、以上の各態様に係る圧力検出装置を利用した睡眠指標測定装置としても特定される。睡眠指標測定装置は、内部空間を有する検出用マットと、第1流体室が検出用マットの内部空間に連通する前述の各態様の圧力検出装置と、圧力検出装置の圧力検出体が生成した検出信号から睡眠指標を算定する演算手段(例えば演算部162)とを具備する。以上の構成によれば、簡素な作業で受圧膜が適切に固定される圧力検出装置を採用するから、製造コストを削減しながら受圧膜の不具合(例えば保持力の不足による離脱や過剰な保持力による破損)を有効に防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第1実施形態に係る睡眠指標測定装置の斜視図である。
【図2】圧力検出装置の断面図である。
【図3】圧力検出装置の分解時の断面図である。
【図4】第1筐体部の断面図および平面図である。
【図5】中間部の断面図および平面図である。
【図6】支持部の断面図および平面図である。
【図7】圧力検出体の平面図である。
【図8】支持部の貫通孔の内径と圧力検出体による検出圧力との関係を示すグラフである。
【図9】第2実施形態における圧力検出装置の断面図である。
【図10】第2実施形態の圧力検出装置の分解時の断面図である。
【図11】支持部のトルクと圧力検出体による検出圧力との関係を示すグラフである。
【図12】変形例における圧力検出装置の断面図である。
【図13】変形例における圧力検出装置の断面図である。
【図14】変形例における第1筐体部および中間部の平面図である。
【図15】変形例における圧力検出装置の断面図である。
【図16】変形例における圧力検出装置の断面図である。
【図17】特許文献1に開示された圧力検出装置の断面図である。
【図18】図17の圧力検出装置の具体的な形態である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
<A:第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る睡眠指標測定装置100の斜視図である。睡眠指標測定装置100は、被験者の睡眠に関連する睡眠指標を測定する装置であり、図1に示すように検出用マット12と圧力検出装置14Aと指標算定装置16とを具備する。
【0016】
検出用マット12は、睡眠中の被験者の身体が載せられる敷物である。例えば、被験者が横臥する就寝具(敷布団)を検出用マット12に被せた状態や、検出用マット12の上面に被験者が直接に横臥した状態で検出用マット12は使用される。検出用マット12は、内部空間122を有する袋状に弾性材料で形成される。検出用マット12の内部空間122には、非圧縮性の流体F1が封止される。流体F1の典型例は水や油である。睡眠中の被験者の脈拍や呼吸や体動に応じた圧力変化が内部空間122内の流体F1に付与される。
【0017】
圧力検出装置14Aは、検出用マット12内の流体F1の圧力変化に応じた電気信号(以下「検出信号」という)を生成するセンサである。被験者の状態(脈拍,呼吸,体動)を反映した検出信号が生成される。圧力検出装置14Aが生成した検出信号は指標算定装置16に供給される。
【0018】
指標算定装置16は、圧力検出装置14Aが生成した検出信号から被験者の睡眠指標を算定する。図1に示すように、指標算定装置16は、演算部162と表示部164とを含んで構成される。演算部162は、例えばCPU(Central Processing Unit)や記憶回路を含んで構成され、検出信号の解析および処理で複数種の睡眠指標を算定する。演算部162が算定する睡眠指標としては、例えば、睡眠時刻,睡眠時間長,睡眠深度(覚醒,浅い〜深い),睡眠点数(睡眠の質の尺度),無呼吸状態の有無,レム睡眠/ノンレム睡眠の周期等が例示され得る。検出信号を適用した各睡眠指標の算定には公知の技術(例えば特許文献1の技術)が任意に採用される。表示部164は、演算部162による演算の結果を表示する。なお、演算部162が算定した睡眠指標を記録媒体(図示略)に格納する構成や、睡眠指標を他の端末装置に送信する構成も採用される。
【0019】
図2は、圧力検出装置14Aの断面図である。図2に示すように、圧力検出装置14Aのうち軸線Xの方向における片方の端部は検出用マット12の接続管124に連結される。接続管124は、検出用マット12の内部空間122に連通する。また、圧力検出装置14Aのうち軸線Xの方向における他方(接続管124とは反対側)の端部には、圧力検出装置14Aが生成した検出信号を指標算定装置16に伝送する配線18が接続される。以下の説明では便宜的に、圧力検出装置14A内の任意の位置からみて軸線Xの方向における検出用マット12側(接続管124側)を「入力側」と表記し、指標算定装置16側(配線18側)を「出力側」と表記する。
【0020】
図3は、圧力検出装置14Aの分解時(組立前)の断面図である。図2および図3に示すように、圧力検出装置14Aは、第1筐体部20と受圧膜30と中間部40と支持部50と圧力検出体60と第2筐体部70とを含んで構成される。受圧膜30と中間部40と支持部50とが第1筐体部20と第2筐体部70との間に設置される。すなわち、第1筐体部20と支持部50との間に受圧膜30と中間部40とが固定され、支持部50と第2筐体部70との間に圧力検出体60が固定される。第1筐体部20と中間部40と支持部50と第2筐体部70とは、例えばABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)樹脂等の樹脂材料の射出成形で作成される。
【0021】
図4は、第1筐体部20の断面図および平面図(図3の矢印IVからみた平面図)である。図4に示すように、第1筐体部20は、貫通孔222が形成された円盤状の底面部22と、底面部22の外周縁から出力側(第2筐体部70側)に突出する円筒状の側壁部24と、底面部22の内周縁(貫通孔222の縁部)から入力側に突出する円筒状の接続部25とを含んで構成される。図2に示すように、第1筐体部20の接続部25が検出用マット12の接続管124に連結される。
【0022】
図4に示すように、第1筐体部20の底面部22のうち出力側の表面(受圧膜30との対向面)には、受圧膜30を保持するための保持部224が形成される。図4の平面図では、保持部224に対して便宜的に網掛が付加されている。保持部224は、断面が円弧を有する形状となる溝部(凹部)であり、貫通孔222を包囲するように円形に形成される。
【0023】
図4に示すように、第1筐体部20の側壁部24は、軸線Xに沿って部分26と部分28とに区分される。部分26は、部分28からみて入力側(底面部22側)に位置する。図4に示すように、部分26の内周面のうち円周方向の複数の箇所(上下左右の4箇所)には係合部262が形成される。各係合部262は、軸線Xに平行な平面である。すなわち、側壁部24を軸線Xの方向からみたときに部分26の内周面で包囲される領域は、軸線Xを中心とする弧と係合部262に相当する弦とが円周方向に交互に配列された形状(換言すると正方形の各角部を円弧とした形状)となる。他方、側壁部24の部分28の内周面には、軸線Xを螺旋軸とする螺旋状のネジ溝282が形成される。
【0024】
図3の受圧膜30は、弾性材料(例えばシリコーン)で形成された膜体である。受圧膜30の膜厚は例えば0.2mm〜0.5mm程度に設定される。受圧膜30は、第1筐体部20の側壁部24の内径を僅かに下回る直径の円形に形成される。図2に示すように、受圧膜30の入力側の表面が第1筐体部20の底面部22の出力側の表面に対向および接触するように受圧膜30は第1筐体部20(側壁部24)の内側に収容される。
【0025】
図5は、中間部40の断面図および平面図(図3の矢印Vからみた平面図)である。図5に示すように、中間部40は円環状の部材(スペーサ)である。図5に示すように、中間部40を軸線Xの方向からみたときに内周面で包囲される領域は円形(真円)である。他方、中間部40の外周面のうち円周方向の複数の箇所(上下左右の4箇所)には係合部44が形成される。各係合部44は、軸線Xに平行な平面である。すなわち、中間部40を軸線Xの方向からみたときに外周面で包囲される領域は、第1筐体部20の側壁部24の部分26と同様に、軸線Xを中心とする弧と係合部44に相当する弦とが円周方向に交互に配列された形状(換言すると正方形の各角部を円弧とした形状)となる。
【0026】
図5に示すように、中間部40の入力側の表面(受圧膜30との対向面)には、受圧膜30を保持するための保持部42が形成される。保持部42は、断面が円弧を有する形状となる突起(凸部)であり、中間部40の円周方向に沿って円形に形成される。
【0027】
図2に示すように、受圧膜30が第1筐体部20に収容された状態で、中間部40の外周面と第1筐体部20の部分26の内周面とが対向(理想的には接触)するように第1筐体部20の内側に中間部40が収容される。中間部40が第1筐体部20に収容された状態では、中間部40の外周面の係合部44と第1筐体部20の部分26の内周面の係合部262とが接触する。したがって、軸線Xを中心とする中間部40の回転が制限される。
【0028】
図3の支持部50は、第1筐体部20との間で受圧膜30と中間部40とを固定(挟持)する。図6は、支持部50の断面図および平面図(図3の矢印VIaおよび矢印VIbからみた平面図)である。図6に示すように、支持部50は、本体部52と側壁部54とを含んで構成される。側壁部54は、軸線Xを中心軸とする円筒状の部分であり、本体部52は、側壁部54の内側に形成されて軸線Xに直交する円盤状の部分である。側壁部54は、円盤状の本体部52の外周縁から入力側に突出する円筒状の部分542と、本体部52の外周縁から出力側に突出する円筒状の部分544とを含んで構成される。
【0029】
側壁部54の外周面のうち入力側(部分542側)の領域には、軸線Xを螺旋軸とする螺旋状のネジ溝56が形成される。同様に、側壁部54の外周面のうち出力側(部分544側)の領域には、軸線Xを螺旋軸とする螺旋状のネジ溝58が形成される。なお、図6ではネジ溝56とネジ溝58とが相互に離間した構成を例示したが、ネジ溝56とネジ溝58とが相互に連続する構成も採用され得る。
【0030】
図2に示すように、受圧膜30および中間部40が第1筐体部20に収容された状態で、支持部50のネジ溝56と第1筐体部20のネジ溝282との噛合を利用して支持部50と第1筐体部20とが相互に固定される。具体的には、ネジ溝56とネジ溝282とが係合した状態で支持部50を第1筐体部20に対して回転させることで支持部50を入力側に進行させ(すなわち支持部50を第1筐体部20に捩込み)、第1筐体部20内の中間部40に支持部50を接触させる。そして、更に支持部50を回転させて支持部50が中間部40を入力側に押圧した状態で支持部50の回転を停止する。したがって、図2に示すように、受圧膜30および中間部40が支持部50(部分542)と第1筐体部20(底面部22)との間に挟持された状態で支持部50と第1筐体部20とが相互に固定される。
【0031】
図2および図3から理解されるように、支持部50と第1筐体部20とを固定した状態では、第1筐体部20の底面部22の保持部224と中間部40の保持部42とが受圧膜30を挟んで相互に係合する。したがって、受圧膜30が適度の張力を維持した状態で、受圧膜30の周縁の領域が全周にわたって中間部40と第1筐体部20とに挟持される。
【0032】
第1筐体部20の接続部25は検出用マット12の接続管124に接続されるから、図2に示すように、第1筐体部20の貫通孔222の内周面と受圧膜30の入力側の表面とで包囲された空間(以下「第1流体室」という)R1には、検出用マット12の内部空間122から接続管124を経由して供給される流体F1が充填される。他方、中間部40の内周面と支持部50の部分542の内周面と本体部52の入力側の表面と受圧膜30の出力側の表面とで包囲された空間(以下「第2流体室」という)R2には流体(空気)F2が充填される。すなわち、受圧膜30は、第1筐体部20が形成する第1流体室R1と支持部50が形成する第2流体室R2とを仕切るように第1筐体部20と支持部50との間に保持される。
【0033】
検出用マット12上の被験者の脈拍や呼吸や体動に応じて流体F1に付与された圧力変化は、第1流体室R1内に伝播して図2の破線のように受圧膜30を振動させる。そして、受圧膜30の振動に応じた圧力変化が第2流体室R2内の流体F2に付与される。すなわち、受圧膜30は、第1流体室R1内の圧力変化を第2流体室R2に伝達する要素(流体F1の圧力変化を流体F2の圧力変化に変換する要素)として機能する。
【0034】
図6に示すように、支持部50の本体部52には、第2流体室R2に連通する貫通孔522が形成される。貫通孔522の内径φは、第1筐体部20の貫通孔222の内径(すなわち第1流体室R1の内径)や支持部50の部分542の内径(すなわち第2流体室R2の内径)と比較して小さい寸法に設定される。図6に示すように、本体部52の出力側の表面には、貫通孔522を包囲する円形の溝部524が形成される。図2および図3に示すように、溝部524の内側にはOリング36が配置される。
【0035】
圧力検出体60は、第2流体室R2内の流体F2の圧力変化に応じた検出信号を生成する圧力センサである。圧力検出体60の構造は任意であるが、例えば、被験者の脈拍や呼吸の主要な周波数を含む1kHz以下の周波数帯域を検出域とする低周波マイクロホン(例えばコンデンサマイク)が好適に採用される。図7は、圧力検出体60の平面図(図3の矢印VIIからみた平面図)。図7に示すように、圧力検出体60の入力側の表面(以下「検出面」という)62には複数の検出孔64が形成される。
【0036】
図2および図3に示すように、圧力検出体60は、支持部50の本体部52の出力側の表面と部分544の内周面とで包囲された空間内に設置される。圧力検出体60が支持部50の内側に設置されると、図2および図7に示すように、支持部50の溝部524内に配置されたOリング36は、複数の検出孔64を包囲した状態で検出面62に接触する。以上の構成においては、圧力検出体60の内部が各検出孔64と支持部50の貫通孔522とを介して第2流体室R2に連通する。したがって、第2流体室R2内の圧力に応じた検出信号が圧力検出体60から配線18に出力される。圧力検出体60の検出面62にはOリング36が接触するから、圧力検出体60の検出面62と支持部50の本体部52の出力側の表面との隙間から流体F2が漏出する可能性が低減される(すなわち第2流体室R2の気密性が維持される)という利点がある。
【0037】
図3の第2筐体部70は、貫通孔722が形成された円盤状の底面部72と、底面部72の外周縁から入力側(第1筐体部20側)に突出する円筒状の側壁部74とを含んで構成される。図2に示すように、圧力検出体60に接続された配線18は貫通孔722を通過して指標算定装置16に接続される。
【0038】
図3に示すように、側壁部74の内周面には、軸線Xを螺旋軸とする螺旋状のネジ溝742が形成される。図2に示すように、支持部50のネジ溝58と第2筐体部70の側壁部74のネジ溝742との噛合を利用して支持部50と第2筐体部70とが相互に固定される。すなわち、ネジ溝58とネジ溝742とが係合した状態で第2筐体部70を支持部50に対して回転させる(支持部50を第2筐体部70に捩込む)ことで支持部50と第2筐体部70とが固定される。支持部50と第2筐体部70とが固定された状態では、圧力検出体60のうち検出面62とは反対側の表面が第2筐体部70の底面部72の入力側の表面で押圧されることでOリング36が軸線Xの方向に圧縮される。
【0039】
以上の形態においては、ネジ溝282とネジ溝56との噛合で第1筐体部20と支持部50とが相互に固定されるとともに両者間に受圧膜30および中間部40が固定される。したがって、第1筐体部81の突起部812と第2筐体部82の突起部822とをネジ86で接合して受圧膜83を固定する図18の構成と比較して、圧力検出装置14Aの組立(受圧膜30の固定)の作業を簡素化することが可能である。また、第1筐体部20や支持部50の寸法に誤差がある場合でも、受圧膜30の保持力の不足や超過を防止できるという利点もある。同様に、ネジ溝742とネジ溝58との噛合で第2筐体部70と支持部50とが相互に固定されるから、第1筐体部81の突起部812と第2筐体部82の突起部822とをネジ86で接合する図18の構成と比較して、圧力検出装置14Aの組立(第2筐体部70の固定)の作業を簡素化することが可能である。
【0040】
また、第2流体室R2内の流体F2の圧力変化が本体部52の貫通孔522を経由して圧力検出体60に伝播するから、圧力検出体60が検出する圧力を貫通孔522の内径φに応じて適宜に調整できるという利点がある。具体的には、貫通孔522の内径φは、第1流体室R1や第2流体室R2の内径と比較して小さい寸法に設定される。したがって、貫通孔522を通過して圧力検出体60に到達する流体F2の流速は第2流体室R2内と比較して速い。すなわち、貫通孔522を経由して圧力検出体60に伝播する圧力変化が第2流体室R2内と比較して増幅される。したがって、第2流体室R2内の流体F2の圧力変化を高い感度で検出できるという利点がある。
【0041】
図8は、支持部50の本体部52に形成された貫通孔522の内径φと圧力検出体60による検出圧力(あるいは検出信号の電圧値)pとの関係を示すグラフである。図8においては、流体F1の圧力変化の周波数を変化させた複数の場合の各々について内径φと検出圧力pとの関係が図示されている。図8に示すように、流体F1の圧力変化の周波数に関わらず、内径φを1.2mmに設定した場合に検出圧力pが最大(すなわち圧力検出体60の検出感度が最大)となる。したがって、貫通孔522の内径φを1.2mm程度の寸法に設定した構成が格別に好適である。
【0042】
<B:第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下の各例示において作用や機能が第1実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【0043】
第2実施形態の睡眠指標測定装置100は、第1実施形態の圧力検出装置14Aを圧力検出装置14Bに置換した構成である。図9は、第2実施形態の圧力検出装置14Bの断面図であり、図10は、圧力検出装置14Bの分解時(組立前)の断面図である。図9および図10に示すように、圧力検出装置14Bにおいては、第1実施形態の圧力検出装置14Aの中間部40が省略される。また、第1筐体部20には保持部224や係合部262が形成されない。したがって、図9に示すように、第1筐体部20の底面部22のうち出力側の表面(平面)と支持部50の部分542の入力側の端面(平面)との間に受圧膜30が挟持される。他の構成は第1実施形態と同様である。
【0044】
第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第2実施形態においては、第1実施形態の中間部40が省略されるから、第1実施形態と比較して圧力検出装置14Bの部品数が削減される(ひいては構成が簡素化される)という利点がある。
【0045】
他方、第1実施形態においては、第1筐体部20の保持部224と中間部40の保持部42とが受圧膜30を挟んで相互に係合するから、第1筐体部20の平面部と支持部50の平面部との間に受圧膜30を挟持する第2実施形態と比較して、受圧膜30が強固に保持される。したがって、例えば検出用マット12に衝撃が付与されて受圧膜30に過大な圧力が作用した場合でも受圧膜30の脱落を有効に防止できるという利点がある。
【0046】
ところで、支持部50と受圧膜30とが直接に接触する第2実施形態では、支持部50を回転させて第1筐体部20に挿入する工程において、支持部50の部分542からの摩擦力で受圧膜30が変形する(捩れる)可能性がある。受圧膜30が変形した状態では受圧膜30が振動し難くなるから、圧力検出体60が検出する流体F2の圧力変化が低減される。
【0047】
図11は、第1筐体部20に対する挿入時に支持部50に作用するトルクt(kgf・cm)と圧力検出体60による検出圧力p(あるいは検出信号の電圧値)との関係を示すグラフである。図11においては、第1実施形態および第2実施形態において流体F1の圧力変化の周波数を変化させた複数の場合の各々についてトルクtと検出圧力pとの関係が図示されている。
【0048】
図11から把握されるように、第2実施形態では、支持部50に作用させるトルクtが増加するほど圧力検出体60による検出圧力pが低下する。以上の傾向は、支持部50のトルクtを増加させるほど受圧膜30が支持部50からの摩擦力で変形し易くなる(振動し難くなる)ことに起因すると推察される。したがって、第2実施形態では、支持部50の設置時に受圧膜30が変形しないように支持部50のトルクtを厳格に管理する必要がある。
【0049】
他方、受圧膜30と支持部50との間に中間部40が介在する(すなわち支持部50と受圧膜30とが直接的には接触しない)第1実施形態によれば、支持部50から作用する摩擦力の影響が中間部40で低減されるから、支持部50からの摩擦力に起因した受圧膜30の変形が抑制されるという利点がある。しかも、第1実施形態においては、係合部262と係合部44との接触(係合)で中間部40の回転が阻止されるから、支持部50からの摩擦力に起因した受圧膜30の変形を抑制できるという効果は格別に顕著である。したがって、図11からも理解されるように、支持部50に作用させるトルクtに関わらず、圧力検出体60による検出圧力pが高い数値に維持することが可能である。換言すると、支持部50に作用させるトルクtの条件が緩和されるから、第2実施形態と比較して圧力検出装置14Aの組立(支持部50の固定)が簡素化されるという利点がある。
【0050】
<C:変形例>
以上の各形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は適宜に併合され得る。
【0051】
(1)変形例1
第2実施形態においては、支持部50から受圧膜30に作用する摩擦力を低減することで受圧膜30の変形を抑制することが可能である。例えば、図12に示すように、第2実施形態の支持部50と受圧膜30との間に低摩擦材46(図12では2枚)を介在させた構成が採用される、低摩擦材46は、支持部50と比較して摩擦係数が低い材料で形成された円環状の膜体である。例えばポリテトラフルオロエチレンで形成された膜体(いわゆるテフロンシート)が低摩擦材46として好適に採用される(「テフロン」は登録商標)。図12の構成によれば、支持部50から受圧膜30に作用する摩擦力が低減されるから、第2実施形態と比較して受圧膜30の変形を抑制することが可能である。
【0052】
ところで、支持部50と受圧膜30との間に1枚の低摩擦材46のみを介在させた構成においては、低摩擦材46が支持部50および受圧膜30の双方に付着し、支持部50の回転時の摩擦力が低摩擦材46を介して受圧膜30に作用する可能性がある。他方、低摩擦材46の相互間の摩擦力は充分に小さいから、2枚の低摩擦材46を利用した図12の構成によれば、片方の低摩擦材46が支持部50に付着するとともに他方の低摩擦材46が受圧膜30に付着した場合でも、支持部50の回転に起因した受圧膜30の変形が抑制されるという利点がある。ただし、低摩擦材46の枚数は任意に変更される。
【0053】
なお、第1実施形態においては、第1筐体部20に対する係合で中間部40の回転が抑制されるから、支持部50と受圧膜30との間に低摩擦材46を介在させる構成は基本的には不要である。ただし、支持部50から作用する摩擦力に起因した中間部40の回転を確実に防止するという観点からすると、図13に示すように、第1実施形態における中間部40と支持部50との間に低摩擦材46(図13では2枚)を介在させた構成も採用され得る。
【0054】
(2)変形例2
第1実施形態では、第1筐体部20の部分26の内周面に形成された平面状の係合部262と中間部40の外周面に形成された平面状の係合部44とを接触させることで中間部40の回転を阻止したが、中間部40の回転を阻止する構成は以上の例示に限定されない。例えば、図14に示すように、第1筐体部20の部分26の内周面に形成された切欠(溝部)を係合部262とし、中間部40の外周面に形成された突起を係合部44とした構成も採用され得る。図14の構成では、第1筐体部20の係合部262と中間部40の係合部44とが係合することで中間部40の回転が阻止される。図14の例示とは反対に、係合部262を突起として係合部44を切欠とした構成も採用され得る。
【0055】
なお、中間部40の回転を阻止するための構成(係合部262,係合部44)は省略され得る。係合部262および係合部44を省略した構成では、支持部50からの摩擦力の作用で中間部40が回転し得るから、図13の例示と同様に、支持部50と中間部40との間に低摩擦材46を介在させた構成が好適である。
【0056】
(3)変形例3
第1実施形態では、第1筐体部20の溝状(凹状)の保持部224と中間部40の突起状(凸状)の保持部42との係合で受圧膜30を保持したが、受圧膜30を保持する構成は以上の例示に限定されない。例えば、図15に示すように、第1筐体部20の保持部224を受圧膜30の周縁に沿う突起状(凸状)に形成するとともに、中間部40の保持部42を受圧膜30の周縁に沿う溝状(凹状)に形成し、保持部224と保持部42との間に受圧膜30を保持する構成が採用され得る。
【0057】
(4)変形例4
以上の各形態においては、第1筐体部20および第2筐体部70を雌ネジとして機能させて支持部50を雄ネジとして機能させた構成を例示したが、図16に示すように雄ネジと雌ネジとの関係を逆転させた構成も採用され得る。
【0058】
図16の構成では、第1筐体部20の側壁部24の外周面に形成されたネジ溝282と、支持部50の部分542の内周面に形成されたネジ溝56との噛合で第1筐体部20と支持部50とが相互に固定される。すなわち、第1筐体部20が雄ネジとして機能し、支持部50が雌ネジとして機能する。第1筐体部20の側壁部24と支持部50の本体部52との間に受圧膜30および中間部40が挟持される。
【0059】
また、第2筐体部70の側壁部74の外周面に形成されたネジ溝742と支持部50の部分544の内周面に形成されたネジ溝58との噛合で支持部50と第2筐体部70とが相互に固定される。すなわち、支持部50が雌ネジとして機能し、第2筐体部70が雄ネジとして機能する。
【0060】
図16の構成でも第1実施形態と同様の効果が実現される。なお、図16では第1実施形態を変形した形態を例示したが、第1筐体部20および第2筐体部70を雄ネジとして機能させて支持部50を雌ネジとして機能させる構成は、中間部40を省略した第2実施形態にも同様に適用される。また、第1筐体部20および支持部50の組合せと支持部50および第2筐体部70の組合せとで雌ネジおよび雄ネジの関係を逆転させた構成も採用され得る。
【符号の説明】
【0061】
100……睡眠指標測定装置、12……検出用マット、14A,14B……圧力検出装置、16……指標算定装置、20……第1筐体部、30……受圧膜、40……中間部、50……支持部、60……圧力検出体、70……第2筐体部。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1ネジ溝が形成された第1筐体部と、
第2ネジ溝が形成され、前記第1ネジ溝と前記第2ネジ溝との噛合で前記第1筐体部に固定された支持部と、
前記第1筐体部が形成する第1流体室と前記支持部が形成する第2流体室とを仕切るように前記第1筐体部と前記支持部との間に支持されて前記第1流体室内の圧力の変化を前記第2流体室に伝達する受圧膜と、
前記第2流体室内の圧力に応じた検出信号を生成する圧力検出体と
を具備する圧力検出装置。
【請求項2】
前記支持部とは別体に形成されて前記支持部と前記受圧膜との間に介在する中間部
を具備する請求項1の圧力検出装置。
【請求項3】
前記第1筐体部は、前記受圧膜の周縁に対向する第1保持部を含み、
前記中間部は、前記受圧膜の周縁に対向する第2保持部を含み、
前記第1保持部と前記第2保持部とは、前記受圧膜を挟んで相互に係合する
請求項2の圧力検出装置。
【請求項4】
前記第1保持部は、前記受圧膜の周縁に沿う溝部および突起の一方であり、
前記第2保持部は、前記受圧膜の周縁に沿う溝部および突起の他方である
請求項3の圧力検出装置。
【請求項5】
前記中間部は、前記第1ネジ溝の軸線と垂直な面内での当該中間部の回転が阻止されるように前記第1筐体部に係合する
請求項2から請求項4の何れかの圧力検出装置。
【請求項6】
前記第1筐体部は、内周面に第1係合部が形成された第1部分と、内周面に前記第1ネジ溝が形成された第2部分とを有する円筒状の側壁部を含み、
前記支持部は、外周面に前記第2ネジ溝が形成されて前記側壁部の内側に挿入され、
前記中間部は、外周面に第2係合部が形成され、前記第1係合部と前記第2係合部とが係合した状態で前記第1部分の内側に配置される
請求項5の圧力検出装置。
【請求項7】
前記支持部は、前記第2流体室を挟んで前記受圧膜に対向する本体部を含み、
前記圧力検出体は、前記本体部を挟んで前記受圧膜とは反対側に設置され、
前記本体部には、前記第2流体室と前記圧力検出体とを結ぶ貫通孔が形成される
請求項1から請求項6の何れかの圧力検出装置。
【請求項8】
前記貫通孔の内径は、前記第1流体室の内径および前記第2流体室の内径よりも小さい
請求項7の圧力検出装置。
【請求項9】
前記本体部のうち前記受圧膜とは反対側に設置されたOリングを具備し、
前記圧力検出体のうち前記貫通孔に対向する検出面はOリングに接触する
請求項7または請求項8の圧力検出装置。
【請求項10】
第3ネジ溝が形成された第2筐体部を具備し、
前記支持部には、第4ネジ溝が形成され、
前記第3ネジ溝と前記第4ネジ溝との噛合で前記支持部と前記第2筐体部とが相互に固定される
請求項1から請求項9の何れかの圧力検出装置。
【請求項11】
前記支持部と前記受圧膜との間に介在する低摩擦材
を具備する請求項1から請求項10の何れかの圧力検出装置。
【請求項12】
内部空間に流体が封止された検出用マットと、
前記第1流体室が前記検出用マットの前記内部空間に連通する請求項1から請求項11の何れかの圧力検出装置と、
前記圧力検出装置の前記圧力検出体が生成した検出信号から睡眠指標を算定する演算手段と
を具備する睡眠指標測定装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【公開番号】特開2011−247711(P2011−247711A)
【公開日】平成23年12月8日(2011.12.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−120250(P2010−120250)
【出願日】平成22年5月26日(2010.5.26)
【出願人】(000133179)株式会社タニタ (303)
【Fターム(参考)】