(57)【要約】【課題】既に使用中のベッドマットレスに容易に設置でき、安価で製造でき、高感度の生体情報の検出ができる生体情報測定装置を提供することである。【解決手段】空洞部を有する導波路体と、前記導波路体の任意の位置に配設し検出波を導波路内に送信する送信手段と、前記導波路体の任意の位置に配設し、前記送信手段から送信され前記導波路内を伝搬されてくる検出波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した、振幅変調された包絡線検波または位相変調された位相検波から、被験者の生体情報を測定する生体情報処理手段と、を含む手段からなる生体情報測定装置によって実現できた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体情報を測定する生体情報測定装置であって、空洞部を有する導波路体と、前記導波路体の任意の位置に配設し検出波を導波路内に送信する送信手段と、前記導波路体の任意の位置に配設し、前記送信手段から送信され前記導波路内を伝搬されてくる検出波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した、振幅変調された包絡線検波または位相変調された位相検波から、被験者の生体情報を測定する生体情報処理手段と、を含む手段からなることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
前記導波路体が、被験者の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する周壁を有する管で構成される管状導波路体、溝又は貫通部を削成した平板と、前記溝又は貫通部の開口面を塞ぐ薄板とを組立てることにより空洞部が形成され、前記空洞部を形成する上下面の少なくとも一面が被験者の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面からなる組立式導波路体、または単一の平板内に空洞部を形成し、少なくとも前記平板の一面を被験者の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面とする一体式導波路体であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記導波路体の空洞部の経路の平面視形状が、直線形状、碁盤格子形状、又は両端を１本の経路に集約し中央部を複数の経路に分列配置した分岐形状などの形状からなることを特徴とする請求項１または２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記検出波が、超音波または光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記包絡線検波の回路からの出力信号を、バンドパスフィルタを通過させて、被験者の体動を測定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記包絡線検波の回路からの出力信号を、バンドパスフィルタを通過させて、被験者の呼吸を測定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記包絡線検波の回路からの出力信号を、バンドパスフィルタを通過させて、被験者の脈波を測定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記位相検波の回路からの出力信号から、被験者の体温を測定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に接触することなく、人体にかかる生体情報を計測する生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電圧によって寝具上の人体に静電誘導された電圧を検出する誘導電圧検出手段と、前記誘導電圧検出手段により検出された電圧に基づき、人体の姿勢、離床または体動に関する情報を得るデータ処理手段とを備え、前記誘導電圧検出手段は、寝具もしくは敷布上に設置された電極に接続され、高入力インピーダンス特性を有するインピーダンス変換器と、前記電極上に誘導された交流電圧を前記インピーダンス変換器を介して入力し、前記入力した交流電圧の飽和を防止するためのディジタルポテンシオメータと、前記入力した交流電圧に含まれる信号成分の中の商用交流電圧と等しい周波数の信号成分を通過させるバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタからの出力信号の電圧の最大値を取り出す包絡線検波回路と、前記包絡線検波回路の出力を加算し増幅する加算増幅回路とを含む、寝具上の人体からの情報をモニターする情報モニタリング装置に関する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
生体が接触するベッドマットレス内に設置した検出波送信機と、検出波受信機とを具備し、前記マットレス内の閉鎖空間の前記検出波送信機から検出波を送信して、前記ベッドマットレスの布地裏面で反射させ、前記検出波が前記ベッドマットレスの布地裏面に当たって反射する検出波を前記検出波受信機で受信し、前記生体の接触による前記ベッドマットレスの変形に対して受信した前記検出波の振幅信号により生体情報を検知するベッドマットレスの生体情報検出装置に関する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４１４１５２号公報
【特許文献２】特開２００９−７２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の人体からの情報モニタリング装置は、寝具もしくは敷布上に設置した圧電素子や導電性織布電極等の導電性マテリアルの誘導電極等を用いて体動、呼吸、脈波、姿勢、離床前及び離床の人体からの情報を記録しモニターしているため、寝具もしくは敷布上に設置した圧電素子や導電性織布電極などの導電性マテリアルの誘導電極等のセンサーと生体とが直接接触しなければ検出することができない。このため、これらのセンサーを寝具もしくは敷布上に直接設置するので、敷布交換時におけるセンサーの取り除き・再設置という手間や、失禁等による汚れによりセンサーが短絡して誤作動を起こすという問題があった。
【０００６】
また、センサーを直接生体に接触させて検出するため、センサーの着脱によってセンサーの装着位置や向きが変わった場合には生体に正しく接触されず、呼吸や脈波などの生体情報が正確に検出できないという問題があった。
【０００７】
特許文献２に記載のベッドマットレスの生体情報検出装置は、超音波送受信機をベッドマットレス内の底中央部に装着する必要があるため、ベッドメーカーにおいてベッド製造段階で組み込まなければならないか、または使用中のベッドマトレスを開裂させて超音波送受信機を内設させなければならない。このため超音波送受信機が装着されていない使用中のベッドマットレスに新たに超音波送受信機を装着することが困難であるという問題があった。
【０００８】
また、硬質の断面がＵ字型のレールや前記レール底面には反射板を複数設置しているため、ベット上に設置する装置部分の重量が重くなり持ち運びにくいという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、生体情報測定用センサーが装着されていない使用中のベッドマットレスに容易に設置することができ、敷布等の寝具交換時におけるセンサーの取り除き・再設置という手間や、失禁等による汚れによる誤作動が生じない、生体とは非接触で生体情報測定可能な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
「発明が解決しようとする課題」に記載した課題を解決するために、請求項１にかかる生体情報測定装置１の発明は、被験者の生体情報を測定する生体情報測定装置１であって、空洞部１２を有する導波路体２と、前記導波路体２の任意の位置に配設し検出波を導波路内に送信する送信手段と、前記導波路体２の任意の位置に配設し、前記送信手段から送信され前記導波路内を伝搬されてくる検出波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した、振幅変調された包絡線検波または位相変調された位相検波から、被験者３０の生体情報を測定する生体情報処理手段と、を含む手段からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１において、前記導波路体２が、被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する周壁を有する管で構成される管状導波路体９、溝又は貫通部を削成した平板１４と、前記溝又は貫通部の開口面を塞ぐ薄板１３とを組立てることにより空洞部１２が形成され、前記空洞部１２を形成する上下面の少なくとも一面が被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面からなる組立式導波路体１０、または単一の平板１５内に空洞部１２を形成し、少なくとも前記平板１５の一面を被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面とする一体式導波路体１１であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１又は２において、前記導波路体２の空洞部１２の経路の平面視形状が、直線形状、碁盤格子形状、又は両端を１本の経路に集約し中央部を複数の経路に分列配置した分岐形状などの形状からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記検出波が、超音波５０または光であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記包絡線検波の回路からの出力信号を、バンドパスフィルタ５４を通過させて、被験者３０の体動を測定することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記包絡線検波の回路からの出力信号を、バンドパスフィルタ５４を通過させて、被験者３０の呼吸を測定することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記包絡線検波の回路からの出力信号を、バンドパスフィルタ５４を通過させて、被験者３０の脈波４２を測定することを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の生体情報測定装置１の発明は、請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記位相検波の回路からの出力信号から、被験者３０の体温を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、ベッド３３上に設置する装置部分は、硬質のレール及び複数の反射板がなく、導波路体２と検出波の送受信器３、４との構成のみであるので、部品点数が減じられ構造が簡素化でき、軽量化でき、高い可搬性を実現させるという効果を奏する。
【００１９】
送受信器３、４と導波路体２の装置をベッドマットレスの上３４またはベッドマットレスの下３５に置くのみで、ベッドマットレス３２を開裂して内設させる必要がないため、既設のベッドマットレス３２で容易に使用することができるという効果を奏するとともに、本発明の装置を自由かつ容易に設置または取り除くことができるという効果を奏する。
【００２０】
本発明の検出波の送信器３及び受信器４の配置は、導波路体２の左右に分かれて配置してもよく、導波路体２の同じ側に配置してもよく、導波路体２の空洞部である導波路に面する位置であればどこでも生体情報を検出できるという効果を奏する。
【００２１】
送信器３から送信された検出波を、ベッドマットレス３２の布地裏面など反射させて受信する構造ではなく、直接に導波路内で伝搬させて受信する構造であるので高感度に生体情報の測定が可能であるという効果を奏する。
【００２２】
敷布３１の上でなく下に置くため、敷布３１の交換時に検出波の送受信器３、４や導波路体２などからなるセンサーの取り除き・再設置という手間が生じないという効果、及び敷布３１などの交換時によって前記導波路体２などからなるセンサーの設置位置や向きが変わらないので生体情報を正確に検出できるという効果を奏する。
【００２３】
被験者３０とは非接触状態で導波路体２などからなるセンサーを置くことができるため、失禁などによる汚れにより検出波の送受信器３、４などからなるセンサーが誤作動を起こすという問題が生じないという効果を奏する。
【００２４】
超音波５０の送受信器３、４をベッドマットレス３２内に内設させベットマットレス３２裏面に超音波５０を反射させる場合の超音波発振に必要な電圧約１７Ｖに対し、送受信器３、４をベッドマットレス３２に内設せず置くだけで導波路内に超音波５０を伝搬させる本発明は超音波発振に必要な電圧は２．６Ｖあればよく、超音波発振に必要な電圧を約６．５分の１に低減させることができるという効果を奏する。
【００２５】
本発明の生体情報測定装置１は、微小な振動を検出できるので、警報機などと組み合わせることによって金庫の異常感知や地震予知にも利用可能性を有するという効果がある。
【００２６】
請求項２の発明は請求項１の発明と同じ効果を奏する。さらに、導波路体２の部品点数が減じられ構造が簡素化できた上に、導波路体２が管のみで構成される管状導波路体９は高分子材料等を材質とする可撓性を有するチューブであればよいので、また導波路体２が、溝又は貫通部を削成した平板１４と、前記溝又は貫通部の開口面を塞ぐシート状薄板１３とを組立てることにより形成され組立式導波路体１０の場合は、シート状薄板１３がアクリル板、ＯＨＰシートなどの薄板１３でよく、溝や貫通部が削成される平板１４が発泡スチロール板でもよいので、さらに導波路体２が平板１５内に空洞部１２を形成した一体式導波路体１１も高分子材料等を材質とする可撓性を有する平板１５であればよいので、極めて軽量化でき安価で製造できるという効果を奏する。
【００２７】
超音波５０の送受信器３、４をベッドマットレス３２内に内設させベットマットレス３２裏面に超音波５０を反射させる場合は検出波の通過部は断面Ｕ字型のレールを配設し、反射板など設置するため通過部の厚さが増したが、本発明は導波路体２が小径のチューブのみからなる管状導波路体９、また、薄い発泡スチロール板やアクリル薄板１３で組み立てられた組立式導波路体１０、さらに、薄い平板１５内に空洞部１２を形成した一体式導波路体１１であればよいので、極めて薄くできるという効果を奏する。
【００２８】
請求項３の発明は請求項１または２の発明と同じ効果を奏する。さらに、導波路体２の空洞部１２である導波路の経路の平面視形状が、直線形状、碁盤格子形状、又は両端を１本の経路に集約し中央部を複数の経路に分列配置した分岐形状などの形状であっても、超音波５０又は光が伝搬する空洞部１２であれば、一対の送受信器３、４で生体情報を検出することができるという効果を奏する。
【００２９】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、体動、呼吸及び脈波などを検出する検出波として超音波５０または光を使用することができるという効果を奏する。
【００３０】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、人体に非接触状態で被験者３０がベッド３３上で仰臥位６１、側臥位６２、またはベッド３３からの離床６０などの被験者３０の体動を測定することができるという効果を奏する。
【００３１】
請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、人体に非接触状態でベッド３３上の被験者３０の呼吸を測定することができるという効果を奏する。
【００３２】
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、人体に非接触状態でベッド３３上の被験者３０の脈波４２を測定することができるという効果を奏する。
【００３３】
請求項８の発明は請求項１乃至７のいずれかの発明と同じ効果を奏する。さらに、人体に非接触状態でベッド３３上の被験者３０の体温を測定することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、一対の送受信器３、４及び導波路体２で、体動、呼吸、脈波及び体温など種々の生体情報を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態の一つである直線形状の管を使用した導波路からなる生体情報測定装置１の平面概要図である。
【図２】本発明の実施形態の一つである直線形状の導波路を組立てて形成した生体情報測定装置の平面概要図である。
【図３】本発明の実施形態の一つである直線形状の導波路を前後方向中心線における断面の正面概要図である。
【図４】本発明の実施形態の一つである直線部と分岐部を有する管状導波路体の平面概要図である。
【図５】本発明の実施形態の一つである分岐部を有する管状導波路体の平面概要図である。
【図６】本発明の実施形態の一つである直線部と分岐部を有する組立式導波路体で上側の薄板を除去したときの平面概要図である。
【図７】本発明の実施形態の一つである直線部と分岐部を多数有する組立式導波路体で上側の薄板を除去したときの平面概要図である。
【図８】本発明の実施形態の一つである略Ｕ字形溝を削成した平板を有する組立式導波路体を前後方向中心線における断面の正面概要図である。
【図９】本発明の実施形態の一つである、平面視で略長方形状の貫通部を削成した平板を有する組立式導波路体を前後方向中心線における断面の正面概要図である。
【図１０】本発明の実施形態の一つである、単一の平板内に空洞部を形成した一体式導波路体の平面概要図である。
【図１１】本発明の一つの使用形態の正面概要図である。
【図１２】本発明の一つの使用形態の側面概要図である。
【図１３】本発明の実施形態の一つである一対の送受信器を有する直線形状の管状導波路体を複数配置した平面概要図である。
【図１４】（ａ）は受信し増幅した波形である。（ｂ）は前記増幅した波形を包絡線検波回路で包絡線のみの図である。（ｃ）は１〜１８Ｈｚのバンドパスフィルタを通過させた波形である。（ｄ）は０．１〜０．７Ｈｚバンドパスフィルタを通過させた波形である。
【図１５】（ａ）は発振されたパルス波である。（ｂ）は４０ｋＨｚバンドパスフィルタを通過させた正弦波である。（ｃ）は受信し増幅した波形である。（ｄ）は位相差（時間差）である。
【図１６】本発明の生体情報処理を示す概要ブロック図である。
【図１７】直線部と分岐部からなる導波路体を使用した場合の在床、離床の体動波形の測定結果である。
【図１８】（ａ）は直線部と分岐部からなる導波路体を使用した場合の呼吸波形である。（ｂ）は圧電センサーによる波形である。
【図１９】（ａ）は直線部からなる導波路体を使用した場合の脈波波形である。（ｂ）は心電図による波形である。
【図２０】（ａ）は直線部と分岐部からなる導波路体を使用した場合の呼吸波形である。（ｂ）は圧電センサーによる波形である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１又は図２で説明する。本発明である生体情報測定装置１は、空洞部１２を有する導波路体２と、前記導波路体２の任意の位置に配設し検出波を導波路内に送信する送信手段と、前記導波路体２の任意の位置に配設し、前記送信手段から送信され前記導波路内を伝搬されてくる検出波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した、振幅変調された包絡線検波または位相変調された位相検波から、被験者３０の生体情報を測定する生体情報処理手段６と、を含む手段からなる。
【００３７】
本発明で使用する検出波は、２０〜５００ｋＨｚの超音波５０または光が用いられるが、以下、超音波５０を用いた場合について説明する。
【００３８】
送受信器３、４の配置位置について説明する。超音波５０の送信手段である送信器３、及び超音波５０の受信手段である受信器４は、一対の送受信器３、４として、図３、図４、図５、図６に示すように導波路体２の両端部に配設するか、又は図７に示すように、送信器３を任意の位置に配置し、受信器４の配置位置は、位置イ、位置ロ、位置ハ、位置ニ又は位置ホのうち選択した任意の一つの位置に配設することができる。送受信器３、４の配置位置は超音波５０が伝搬される導波路である空洞部１２に面して配置すれば任意の位置でよい。
【００３９】
導波路体２の形態を説明する。導波路体２は、被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する周壁を有する管のみで構成される管状導波路９、または導波路体２が、溝又は貫通部を削成した平板１４と、前記溝又は貫通部の開口面を塞ぐシート状薄板１３とを組立てることにより空洞部１２が形成され、前記空洞部１２を形成する上下面の少なくとも一面が被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面からなる組立式導波路体１０、さらに単一の平板１５内に空洞部１２を形成し、前記平板１５の上下面のうち少なくとも一面を被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面からなる一体式導波路体１１の形態がある。
【００４０】
まず、管のみで構成される管状導波路１０について図３で説明する。管の外側の周壁の材質は高分子材料、天然ゴム又は合成ゴムなどの可撓性を有する材料であり、管の外側の周壁は被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位するように材質と厚みを選択する。
【００４１】
管の内側の空洞部１２の断面形状は、円形状、四角形状または異形状など特に限定されない。
【００４２】
管状導波路体９が１本の管のみから構成される場合と複数の管から構成される場合がある。複数の管から構成される場合は、図４又は図５に示すように、管は直線部２０と分岐部２１の組み合わせからなる。ここで、分岐部２１は、送受信器３、４を配置する管状導波路体９の両端部は１本の管に集約されており、管状導波路２の長手方向の中央部は複数の管をそれぞれ一定の間隔を設けて分列して配置させ、前記集約された１本の管の両端部近傍において他の分列した管の両端部を溶着しそれぞれの管の空洞部を連通させる。
【００４３】
そして、複数の導波路から構成される管状導波路体９の場合は、図４又は図５に示すように、送信器３、受信器４及び管状導波路体９の結合体を一つの薄肉からなる可撓性を有する袋体５内に挿入、または送信器３と受信器４は袋体５に外接させて設け、管状導波路体９を袋体５内に挿入する。送信器３、受信器４及び管状導波路体９の結合体を一つの袋体５にまとめることによって、生体情報測定装置１の取扱が容易になる。
【００４４】
次に、図６又は図７で、導波路体２が、溝又は貫通部を削成した平板１４と、前記溝又は貫通部の開口面を塞ぐシート状薄板１３とを組立てることにより空洞部１２を形成する組立式導波路体１０の場合について説明する。
【００４５】
薄板１３や平板１４の材料は、例えばアクリル、プラスチック、樹脂、発泡スチロール、高分子材料、天然ゴム、合成ゴム、セラミックなど薄板や平板を製造できる材料から選択すればよく、組立式導波路体１０の上下面のうち少なくとも一面の材料は、被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する可撓性を有する材料を選択する。
【００４６】
溝又は貫通部を削成した平板１４と薄板１３とを組み立てることによって形成される空洞部１２の断面形状は、円形状、四角形状または異形状など特に限定されない。
【００４７】
組み立てることによって形成される空洞部１２は導波路となる。組立式導波路体１０は１本の導波路から構成される場合と複数の導波路から構成される場合がある。１本の導波路から構成される場合は、導波路は、図２に示すように直線部または曲線部を有する空洞部を形成するように平板を削成する。また、複数の導波路から構成される場合は、図６又は図７に示すように、導波路は直線部２０と分岐部２１を組み合わせた空洞部１２を形成するように平板１４を削成する。ここで、削成例として、前記平板１４に、図８に示すような略Ｕ字形溝１６、又は図９に示すような平面視で略長方形状の貫通部１７が形成されるように削成する。
【００４８】
前記組立式導波路体１０の導波路である空洞部１２を形成した上下面は、少なくとも一面に被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する薄板１３（削成した形状が貫通部１７又は略Ｕ字形溝１６の場合）または平板１４（削成した形状が略Ｕ字形溝１６の場合）で構成する。
【００４９】
そして、組立てられて導波路を形成した組立式導波路体１０には任意の位置に検出波の送受信器３、４が配設されて、送信器３、受信器４及び導波路が一つの組立式導波路体１０にまとめられているので、生体情報測定装置１の取扱が容易になる。
【００５０】
次に、図１０で、導波路体２が、単一の平板１５内に空洞部１２を形成した一体式導波路体１１について説明する。前記空洞部１２は、平板１５に空洞部１２を穿孔する方法、又は金型を使用し射出成形で空洞部１２を有する平板１５を製造する方法などでよって造られる。
【００５１】
平板１５の材料は高分子材料、樹脂、プラスチック、発泡スチロール、天然ゴム又は合成ゴムなどの可撓性を有する材料であり、形成された空洞部１２の上下面のうち少なくとも一面に被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する面を設ける。
【００５２】
単一の平板１５内の空洞部１２の断面形状は、円形状、四角形状または異形状など特に限定されない。
【００５３】
単一の平板１５内の空洞部１２の経路の平面視形状は、少なくとも１カ所に開口部を設け直線形状や略碁盤格子形状などの形状からなる。
【００５４】
一体式導波路体１１は、単一の平板のみで導波路を形成しているので、生体情報測定装置１の取扱が容易になる。
【００５５】
なお、管状導波路体９の形態、組立式導波路体１０の形態、または一体式導波路体１１の形態は、図１乃至図１０のうちのいずれかの形態に限定されるものでない。
【００５６】
次に、導波路体２を含むセンサーの使用態様について一例を説明する。図１１又は図１２に示すように、一対の送受信器３、４と、管状導波路体９、組立式導波路体１０又は一体式導波路体１１とを１セットとしてベッドマットレスの上３４またはベッドマットレスの下３５に置いてもよいし、図１３に示すように、ベッドマットレスの上３４またはベッドマットレスの下３５（ベッド３３の上）に、一対の送受信器３、４と、管状導波路体９、組立式導波路体１０又は一体式導波路体１１などの導波路体２とからなるセンサーを複数配置してもよい。
【００５７】
ベッドマットレスの上３４に置くと被験者３０の生体情報をさらに高感度で受信することができ、ベッドマットレスの下３５に置くと被験者３０は生体情報測定装置１が設置されているという違和感がない。
【００５８】
一対の送受信器３、４と、管状導波路体９、組立式導波路体１０又は一体式導波路体１１とを、ベッドマットレスの上３４またはベッドマットレスの下３５に置くことによって、被験者３０の大きな動きから微小な動きまでの生体の動きが発生すると、前記生体の動きが前記管状導波路体９、組立式導波路体１０又は一体式導波路体１１の導波路に対しての圧力となって、前記導波路の断面積を変化させる。これにより、送信手段からの超音波５０などの検出波の振幅又は位相が変調する。振幅変調または位相変調された検出波は生体情報処理回路で、被験者３０の体動、呼吸、脈拍または体温などの個々の生体情報として取り出すように処理される。
【００５９】
次に、図１６は本発明の生体情報測定装置１のブロック図であり、本発明の生体情報測定装置１は、４０ｋＨｚ交流発振器、４０ｋＨｚの超音波送信器３、超音波受信器４、受信・復調（包絡線検波回路５１、位相検波回路５２）回路、及びマイクロコンピュータ５５を含む手段から構成される。
【００６０】
検出波である超音波５０を送信する送信手段は、空洞部１２である導波路の一端に配設され、４０ｋＨｚ交流発振器で正弦波を発振させるか、またはマイクロコンピュータ５５で４０ｋＨｚパルス波を発生させ、４０ｋＨｚのバンドパスフィルタ５４を通過させて４０ｋＨｚの正弦波に変換させた後、増幅器５３により増幅された超音波５０を導波路内に向かって送信する送信器３である。
【００６１】
指向性の高い超音波５０を送信することによって、人体の脈や呼吸などの器官の微小な動き、及び人体のベッド３３上での仰臥位６１や側臥位６２、もしくはベッド３３からの離床６０などの大きな動きを検出波の振幅の変調や位相の変調として検出する。
【００６２】
検出波を受信する受信手段は、前記導波路の任意の位置に配設され、導波路内を伝搬され振幅変調又は位相変調された超音波５０の検出波を受信する受信器４である。
【００６３】
次に、生体情報処理手段６は、受信器４により受信した振幅変調または位相変調された超音波５０を、導波路体２と送受信器３、４の形態や、前記導波路体２と送受信器３、４の置かれたベッドマットレス３２などの周囲条件に基づき、０〜２００ｄＢの範囲で最適な検出が可能になるように増幅器５３で増幅させた後、包絡線検波回路５１や位相検波回路５２で処理して呼吸、心拍、体動及び体温を抽出する。
【００６４】
前記検出波の振幅信号は、図１４（ａ）に示すような波形になり、前記波形について説明する。
【００６５】
被験者３０がベッドマットレスの上３４に在床か離床かは、検出した波形の包絡線４０から判別できる。被験者３０がベッドマットレスの上３４に在床している場合は、被験者３０の動きに応じて、直接に又はベッドマットレス３２を介して導波路の断面積を大きく変化させるので、前記包絡線４０の変化が大きく現れる。また、被験者３０がベッドマットレスの上３４から離床６０の場合は、前記包絡線４０の変化が現れないことで判別できる。
【００６６】
被験者３０がベッドマットレス３２上に静かに寝ている場合は、呼吸や脈拍などの生体情報に応じた微小な変動を検出できる。具体的には、生体の呼吸や脈拍などの微小な振動が、直接に又はベッドマットレス３２を介して導波路を微小に変形させ、この微小な変形が包絡線４０に現れており、図１４（ａ）に示す波形においては、呼吸波形４１と脈波４２は呼吸に対応する周波数の包絡線４０に脈波４２が重畳した波形を示している。
【００６７】
次に、呼吸、心拍、体動及び体温などの生体情報の抽出について説明する。前記抽出は、包絡線検波回路５２より、出力波から図１４（ｂ）に示すような包絡線４０のみを取り出し、０．１〜１８Ｈｚのバンドパスフィルタ５４により、０．１〜１８Ｈｚ以外の出力波が取り除かれた出力波を増幅器５３により増幅させて、体動の生体情報を抽出する。そして、前記抽出データをマイクロコンピュータ５５に記録する。
【００６８】
また、前記包絡線検波回路５１より、出力波から包絡線４０のみを取り出し、１〜１８Ｈｚのバンドパスフィルタ５４により低周波が取り除かれた、図１４（ｃ）に示すような出力波を増幅器５３により増幅させて、脈波４２の生体情報を抽出する。そして、前記抽出データをマイクロコンピュータ５５に記録する。
【００６９】
前記包絡線検波回路５１より、出力波から包絡線４０のみを取り出し、０．１〜０．７Ｈｚのバンドパスフィルタ５４により、０．１〜０．７Ｈｚ以外の周波数が取り除かれた、図１４（ｄ）に示すような出力波を増幅器５３により増幅させて、呼吸の生体情報を抽出する。そして、前記抽出データをマイクロコンピュータ５５に記録する。
【００７０】
受信器４で受信し位相変調し振幅変調した超音波波形と、送信器３で送信される４０ｋＨｚの検出波の超音波波形とを、位相検波回路５２に入力し位相差を求める。求められた位相差は増幅器５３により増幅された後、マイクロコンピュータ５５に入力し、前記位相差から体温の生体情報を抽出し、前記抽出データをマイクロコンピュータ５５に記録する。
【００７１】
ここで、位相差から体温を求める方法を説明する。位相差を時間差τ４３で表し、音速をＣ、摂氏温度をｔで表すと、位相差から体温を求める数式は、数式（１）、（２）及び（３）で算出することができる。
【００７２】
【数１】
2011212388.tif 000003
【００７３】
数式（１）乃至（３）に音速や位相差の数値を当てはめて体温を求める。
【００７４】
以上のように生体情報処理結果をマイクロコンピュータ５５に記録することによって、前記マイクロコンピュータ５５などの表示部に、生体の体動、呼吸並びに脈波４２の波形、及び体温を表示することができる。
【００７５】
次に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は実施例により限定されるものでない。
【実施例１】
【００７６】
１対の超音波送信器３と受信器４に対して、導波路を形成する４面の一面がＯＨＰシートと、他の３面が発泡スチロール製の板に削成させた略Ｕ字形溝１６とから構成された導波路であって、図６に示すような直線部２０と分岐部２１とからなる導波路を有する組立式導波路体１０を、ベッドマットレスの上３４に配置した。前記構成や材質などの場合は、前記ＯＨＰシート及び発泡スチロールが被験者３０の呼吸などによって生じる微小な振動に応じて変位する。
【００７７】
図１７に本発明により抽出した離床・在床信号と被験者３０の動きとの関連を比較した。被験者３０がベッド３３から離床６０したときは導波路は圧縮されず断面積が最も広い状態のため、送信された超音波５０はあまり変調されないので離床６０信号の電圧が高く現れ、離床６０から在床して仰臥位６１に移行すると、被験者３０の体重による圧力が広い範囲で作用するので前記導波路の断面積がやや狭くなり、これによって電圧がやや低くなる。また、在床して仰臥位６１から側臥位６２に移行したときは、被験者３０の体重による圧力が狭い範囲で作用するので前記導波路の断面積が狭くなるため電圧が低くなる。さらに、側臥位６２から離床６０に移行したときも電圧が変化することが示されている。
【００７８】
次に、図１８（ａ）に示す本発明により抽出した呼吸測定による波形と、図１８（ｂ）に示す圧電センサーによる呼吸の波形との関連を比較した。被験者３０が呼吸して圧電センサーが検出した波形の高い部位と、本発明である導波路を使用して検出された波形の低い部位とがほぼ同期して現れており、かつ圧電センサーが検知した波形の低い部位と、本発明である導波路を使用して検出された波形の高い部位ともほぼ同期して現れていることが示されている。
【実施例２】
【００７９】
１対の超音波送信器３と受信器４に対して、導波路を形成する４面の一面がＯＨＯシートと、他の３面が発泡スチロール製の板に削成させた略Ｕ字形溝１６とから構成された導波路であって、図２に示すような直線部２０からなる導波路を有する組立式導波路体１０を、ベッドマットレスの上３４に配置した。
【００８０】
図１９（ａ）に示す本発明により抽出した心拍測定による脈波４２と、図１９（ｂ）に示す心電図による脈波４２との関連を比較した。心電図による脈波４２の高い部位と、本発明により抽出した心拍測定による脈波４２の高い部位とがほぼ同期して現れており、心電図による脈波４２の低い部位と、本発明により抽出した心拍測定による脈波４２の低い部位ともほぼ同期して現れていることが示されている。
【実施例３】
【００８１】
１対の超音波送信器３と受信器４に対して、導波路を形成する４面の一面がＯＨＰシートと、他の３面が発泡スチロール製の板に削成させた略Ｕ字形溝１６とから構成された導波路であって、図６に示すような直線部２０と分岐部２１とからなる導波路を有する組立式導波路体１０を、ベッドマットレスの下３５に配置した。
【００８２】
図２０（ａ）に示す本発明により抽出した呼吸測定による波形と、図２０（ｂ）に示す圧電センサーによる呼吸の波形との関連を比較した。被験者３０が呼吸して圧電センサーが検出した波形の高い部位と、本発明である導波路を使用して検出された波形の低い部位とが時間的に約０．７秒遅延で現れており、かつ圧電センサーが検出した波形の低い部位と、本発明である導波路を使用して検知された波形の高い部位とが時間的に約０．７秒遅延で現れていることが示されている。
【００８３】
以上から、導波路体２をベッドマットレスの上３４またはベッドマットレスの下３５に置いた状態で、被験者３０の体動、脈拍及び呼吸に関する生体情報のそれぞれの変化や振動をきっちりと検出して捉えているが示された。
【実施例４】
【００８４】
次に、１対の超音波送信器３と受信器４に対して、導波路を形成する４面の一面がＯＨＰシートと、他の３面が発泡スチロール製の板に削成させた略Ｕ字形溝１６とから構成された導波路であって、図１に示すような直線部からなる管状導波路体９を構成し、ベッドマットレスの上３４に配置した。
【００８５】
位相差情報などから体温の生体情報を抽出する。まず、パルス発信回路で図１５（ａ）に示す４０ｋＨｚのパルス波が発生し、前記パルス波が４０ｋＨｚバンドパスフィルタ５４を通過して図１５（ｂ）に示す４０ｋＨｚの正弦波へ変換された後、増幅器５３により増幅された超音波５０が送信器３から導波路内へ送信される。前記送信された超音波５０を受信器４で受信し、図１５（ｃ）に示すように増幅された波形と、図１５（ｂ）に示す送信器３の４０ｋＨｚ波形とを位相検波回路５２に入力し、図１５（ｄ）に示す位相差（時間差４３τ）を求めると、２．２６６９ｍｓであった。
【００８６】
導波路が全長８０ｃｍであるので、前記導波路を伝わる音の速さは、ｃ＝０．８ｍ／τ（ｓ）であるため、
ｔ＝（（１．６／τ）−３３１）／０．６の式が導かれる。
したがって、体温は、
体温（℃）＝（（０．８／０．００２２６６９）−３３１）／０．６
＝（３５２．９−３３１）／０．６
＝３６．５
を導いて、体温が３６．５℃であることを測定できた。
【符号の説明】
【００８７】
１        生体情報測定装置
２        導波路体
３        送信器
４        受信器
５        袋体
６        生体情報処理手段
９        管状導波路体
１０      組立式導波路体
１１      一体式導波路体
１２      空洞部
１３      薄板
１４      平板
１５      平板
１６      略Ｕ字形溝
１７      平面視で略長方形状の貫通部
２０      直線部
２１      分岐部
３０      被験者
３１      敷布
３２      ベッドマットレス
３３      ベッド
３４      ベッドマットレスの上
３５      ベッドマットレスの下
４０      包絡線
４１      呼吸波形
４２      脈波
４３      時間差
５０      超音波
５１      包絡線検波回路
５２      位相検波回路
５３      増幅器
５４      バンドパスフィルタ
５５      マイクロコンピュータ
６０      離床
６１      仰臥位
６２      側臥位
イ        位置
ロ        位置
ハ        位置
ニ        位置
ホ        位置
【図１】
2011212388.tif 000004
【図２】
2011212388.tif 000005
【図３】
2011212388.tif 000006
【図４】
2011212388.tif 000007
【図５】
2011212388.tif 000008
【図６】
2011212388.tif 000009
【図７】
2011212388.tif 000010
【図８】
2011212388.tif 000011
【図９】
2011212388.tif 000012
【図１０】
2011212388.tif 000013
【図１１】
2011212388.tif 000014
【図１２】
2011212388.tif 000015
【図１３】
2011212388.tif 000016
【図１４】
2011212388.tif 000017
【図１５】
2011212388.tif 000018
【図１６】
2011212388.tif 000019
【図１７】
2011212388.tif 000020
【図１８】
2011212388.tif 000021
【図１９】
2011212388.tif 000022
【図２０】
2011212388.tif 000023