(57)【要約】【課題】本明細書は、衣服（及びシートの表面布あるいは表面革）を介しての心臓の微弱な電圧変化を高感度で検知する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する心電センサ付シート２は、シートの背部に埋め込まれている測定電極３と、シートの背部に埋め込まれているミスト噴霧口７を備えている。ミスト噴霧口７から噴霧したミストにより、着座者９０と測定電極３との間の湿度が高くなると、着座者９０と測定電極３との間、すなわち衣服のインピーダンスが小さくなる。その結果、心臓９１の電圧変化に対する心電センサ１０の出力電圧の比を大きくすることができ、より高感度な心電センサ１０を得ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの背部に埋め込まれている測定電極と、
前記背部に埋め込まれているミスト噴霧口と、
を備えている心電センサ付シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、心電センサ付シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、および２には、シートに心電センサの測定電極を設置し、皮膚に接触することなく衣服の上から着座者の心電位を計測する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５０６７９号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シートに設置された心電センサは、着座者の衣服（及びシートの表面布あるいは表面革）を通じて心臓の微弱な電圧変化を検知しなければならない。そのため、衣服（及びシートの表面布あるいは表面革）を介しての心臓の微弱な電圧変化を高感度で検知する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する心電センサ付シートは、シートの背部に埋め込まれている測定電極と、シートの背部に埋め込まれているミスト噴霧口を備えている。ミスト噴霧口から噴霧したミストにより、着座者と電極の間の湿度が高くなると、着座者と電極の間、すなわち衣服のインピーダンスが小さくなる。その結果、心臓の電圧変化に対する心電センサの出力電圧の比を大きくすることができ、より高感度な心電センサを得ることが可能となる。この原理の詳細は実施例で説明する。
【０００６】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の心電センサ付シートの模式図である。
【図２】心電センサの回路図である。
【図３】実施例２の心電センサ付シートの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例１の心電センサ付シート２を説明する。図１に、心電センサ付シート２の模式図を示す。心電センサ付シート２は、着座者９０の心臓９１の活動電位を計測する。心電センサ付シート２は、シートの背部に埋め込まれた測定電極３とシートの座部に埋め込まれた基準電極４を備えている。基準電極４によって計測される電圧を基準電位として、測定電極３と着座者９０との間の静電容量結合により心電位の変化を心電測定器５で計測する。測定電極３と基準電極４と心電測定器５が心電センサ１０を構成する。計測した結果はメモリ８に記録することができ、またそれらの計測結果はディスプレイ９で確認することができる。さらに心電センサ付シート２は、シートの背部に埋め込まれたミスト噴霧口７を有する加湿器６を備えている。加湿器６で生成されたミストを、ミスト噴霧口７からシートの背部近傍に噴霧することによって、測定電極３と着座者９０との間の湿度を高くすることが可能となる。
【０００９】
図２に、心電センサ付シート２の心電センサ１０の回路図を示す。着座者９０の心臓９１の活動電位によって体表の電位が変化すると、その体表の電位の変化によりごく近傍の電界が変化する。測定電極３でその電界の変化（即ち電圧変化）を検知する。測定電極３はオペアンプ１２の入力端に接続されている。オペアンプ１２の入力端とグランドとの間には高インピーダンス素子１３が接続されている。また、オペアンプ１２の出力端とグランドとの間には、電圧変化を計測する電圧センサ１４が接続されている。測定電極３で検知した電圧変化は、オペアンプ１２で増幅される。増幅された電圧変化を電圧センサ１４で計測し、出力する。オペアンプ１２と高インピーダンス素子１３がボルテージフォロアを構成しており、入力端が高インピーダンスになる。これによって、心臓の活動電位のように微弱な電位であっても正確に出力することが可能となる。
【００１０】
ここで、心電センサの出力電圧と心臓の電圧変化の関係について説明する。心電センサの出力電圧Ｖoutと心臓の電圧変化Ｖinの関係は、体表と電極との間の静電容量Ｃvと、入力インピーダンスＺinを用いて、次式で表される。
Ｖout＝Ｚin／（（１／jωＣv）＋Ｚin）＊Ｖin
ここで、（１／jωＣv）は衣服を挟んだ着座者９０の体表と測定電極３との間のインピーダンスに相当する。このインピーダンスを記号Ｚclと定義すると、上式は
Ｖout＝Ｚin／（Ｚcl＋Ｚin）＊Ｖin
と表わすことができる。インピーダンスＺclは着座者９０の衣服の状態に依存する。このインピーダンスを「衣服のインピーダンスＺcl」と称することにする。衣服のインピーダンスＺclを小さくすることで、心臓の電圧変化Ｖinにおける心電センサの出力電圧Ｖoutの比を大きくすることが可能となる。
【００１１】
文献（Ueno, Akinori, et al. "Feasibility of capacitive sensing of surface electromyographic potential through cloth." Sensors and Materials 24.6(2012):335-346）によると、空気中の湿度が高くなるにつれて体表と測定電極との間のインピーダンスが小さくなることが実験的に示されている。
【００１２】
このことから、体表と測定電極の間の湿度を高くすることで、衣服のインピーダンスＺclを小さくすることが可能となる。本実施例の心電センサ付シート２は、背部にミスト噴霧口７を備えており、ミスト噴霧口７からミストを噴霧することによって、測定電極３と着座者９０との間の湿度を高くする。これによって、心臓の電圧変化に対する心電センサの出力電圧の比を大きくすることができ、より高感度な心電センサを得ることが可能となる。
【００１３】
図面を参照して実施例２の心電センサ付シート１０２を説明する。図３に、心電センサ付シート１０２の模式図を示す。心電センサ付シート１０２は、着座者９０の心臓９１の活動電位を計測する。心電センサ付シート１０２は、シートの背部に埋め込まれた測定電極３とシートの座部に埋め込まれた基準電極４を備えている。基準電極４によって計測される電圧を基準電位として、測定電極３と着座者９０との間の静電容量結合により心電位の変化を心電測定器５で計測する。測定電極３と基準電極４と心電測定器５が心電センサ１０を構成する。計測した結果はメモリ８に記録することができ、またそれらの計測結果はディスプレイ９で確認することができる。さらに心電センサ付シート１０２は、シートの背部に埋め込まれた第１ミスト噴霧口７ａと、シートの座部に埋め込まれた第２ミスト噴霧口７ｂを有する加湿器６を備えている。第１ミスト噴霧口７ａからシートの背部近傍にミストを噴霧することによって、測定電極３と着座者９０の背部との間の湿度を高くすることが可能となる。また第２ミスト噴霧口７ｂからシートの座部近傍にミストを噴霧することによって、基準電極４と着座者９０の座部との間の湿度を高くすることが可能となる。シートの座部に第２ミスト噴霧口７ｂを備えることによって、測定電極３の近傍だけでなく、基準電極４の近傍の湿度を高くすることができ、心電位をより精密に計測することが可能となる。
【００１４】
実施例の心電センサ付シート２は１個のミスト噴霧口を備えており、心電センサ付シート１０２は２個のミスト噴霧口を備えている。本明細書が開示する技術では、ミスト噴霧口のシートにおける個数はその数に限らない。ミスト噴霧口は、着座者と電極との間を効果的に加湿するためのものであり、シートにおけるその個数は複数個を備えていてもよい。
【００１５】
実施例の心電センサ付シート２、および１０２に配置されている加湿器は、着座者と電極との間を効果的に加湿するためのものである。本明細書が開示する技術では、その加湿形式ならびに加湿器の設置箇所については限定しない。加湿器はシートの外に設置されていてもよい。また、本明細書における「加湿器」には、帯電微粒子水発生器も含まれる。
【００１６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００１７】
２、１０２：心電センサ付シート
３：測定電極
４：基準電極
５：心電計測器
６：加湿器
７：ミスト噴霧口
７ａ：第１ミスト噴霧口
７ｂ：第２ミスト噴霧口
８：メモリ
９：ディスプレイ
１０：心電センサ
１２：オペアンプ
１３：高インピーダンス素子
１４：電圧センサ
９０：着座者
９１：着座者の心臓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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