(57)【要約】      （修正有）【課題】呼吸検出対象者の寝返りなど動きを抑制できかつ外部からの振動に対してロバストな検出を実現できる呼吸検出装置を提供する。【解決手段】呼吸検出対象者を支持することが可能であり、地面又は床面から離れた高さに延在した状態で中央部に重力方向の荷重を受けると該中央部が下方に凹むネット状又はハンモック状の支持部材１０と、前記支持部材に取り付けられ、前記呼吸検出対象者の呼吸に応じた電気信号を生成する呼吸センサ２０とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸検出対象者を支持することが可能であり、地面又は床面から離れた高さに延在した状態で中央部に重力方向の荷重を受けると該中央部が下方に凹むネット状又はハンモック状の支持部材と、
前記支持部材に取り付けられ、前記呼吸検出対象者の呼吸に応じた電気信号を生成する呼吸センサとを含む、呼吸検出装置。
【請求項２】
前記呼吸センサは、前記支持部材における前記中央部に取り付けられる、請求項１に記載の呼吸検出装置。
【請求項３】
前記呼吸センサは、歪センサ又は圧電センサである、請求項１又は２に記載の呼吸検出装置。
【請求項４】
前記支持部材を前記床面に対して支持する脚部と、
前記脚部に設けられ、前記脚部に伝達される振動に応じた電気信号を生成する振動センサと、
前記振動センサからの電気信号と、前記呼吸センサからの電気信号とに基づいて、前記呼吸検出対象者の呼吸の状態を検出する処理装置とを更に含む、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の呼吸検出装置。
【請求項５】
前記振動センサは、加速度センサ又は圧力センサである、請求項４に記載の呼吸検出装置。
【請求項６】
ベッド型の形態である、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の呼吸検出装置。
【請求項７】
前記呼吸検出対象者は、乳児である、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の呼吸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、呼吸検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雑音センサを床面に設け、ベッドに設けられる心弾動センサからの電気信号におけるノイズを、雑音センサからの電気信号に基づいて除去する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表2010-518939号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術では、ベッド自体に振動低減構造が無く、心弾動センサの電気信号から雑音を効果的に除去することが難しい。例えば、心弾動センサによる心弾動検出対象者は、ベッド上で寝返りなど動く場合があり、かかる動きに起因した雑音が精度の高い検出を阻害する虞がある。
【０００５】
そこで、１つの側面では、本発明は、呼吸検出対象者の寝返りなど動きを抑制できかつ外部からの振動に対してロバストな検出を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの側面では、呼吸検出対象者を支持することが可能であり、地面又は床面から離れた高さに延在した状態で中央部に重力方向の荷重を受けると該中央部が下方に凹むネット状又はハンモック状の支持部材と、
前記支持部材に取り付けられ、前記呼吸検出対象者の呼吸に応じた電気信号を生成する呼吸センサとを含む、呼吸検出装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面では、本発明によれば、呼吸検出対象者の寝返りなど動きに対してもロバストに高精度な呼吸検出を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施例による呼吸検出装置を概略的に示す２面図である。
【図２】呼吸センサの一例の説明図である。
【図３】呼吸センサの他の一例の説明図である。
【図４】呼吸検出装置の処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】呼吸センサ信号の一例を示す図である。
【図６】床面を介して伝わり得る振動の減衰の説明図である。
【図７】実施例２による呼吸検出装置１Ａの側面図である。
【図８】振動センサの取り付け位置の説明図である。
【図９Ａ】ノイズキャンセル機能の説明図である。
【図９Ｂ】ノイズキャンセル機能の説明図である。
【図９Ｃ】ノイズキャンセル機能の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１は、実施例１による呼吸検出装置１を概略的に示す２面図（側面図及び上面図）である。図１には、直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚが定義されている。Ｚ軸は、高さ方向に対応し、Ｚ１側が"上側"に対応する。また、図１には、呼吸検出装置１の支持部材１０上に横たわる乳児Ｓが模式的に示される。
【００１１】
呼吸検出装置１は、ネット状又はハンモック状の支持部材１０と、呼吸センサ２０とを含む。実施例１では、一例として、呼吸検出装置１は、ベッドの形態であり、床面Ｆに支持される。
【００１２】
支持部材１０は、呼吸検出装置１が載置される床面Ｆから離れた高さ（例えば図１の高さＨ１参照）に延在する。支持部材１０は、呼吸検出対象者である乳児Ｓを支持することが可能であり、具体的には、呼吸検出対象者である乳児Ｓが横たわることが可能である。支持部材１０は、ネット状又はハンモック状であり、中央部に重力方向の荷重を受けると中央部が下側（即ち床面Ｆ側）に凹む。尚、中央部とは、上面視での中央部である。より具体的には、中央部とは、上面視での支持部材１０の図心を含む部位である。図１に示す例では、支持部材１０の中央部に乳児Ｓからの重力がかかっており、従って、支持部材１０は下側に凹状の形態となっている。
【００１３】
支持部材１０は、任意の素材で形成されてよく、例えば綿などにより形成されてもよい。実施例１では、一例として、支持部材１０は、可撓性のある素材により形成される。従って、支持部材１０は、可撓性を有する。
【００１４】
呼吸センサ２０は、乳児Ｓの呼吸に応じた電気信号を生成する。呼吸センサ２０は、例えば、歪センサ又は圧電センサである。乳児Ｓの体表面は呼吸に伴い周期的に動き、乳児Ｓの体表面に近接する呼吸センサ２０は、かかる動きを捕捉できる。特に、呼吸センサ２０は、乳児Ｓが直接的に（即ち布団などの寝具を介さずに）支持される支持部材１０に設けられるので、乳児Ｓの体表面に近接し、乳児Ｓの体表面の動きに対する感応性が高くなる。呼吸センサ２０は、支持部材１０の全面にわたり設けられてもよいが、好ましくは、効率的な配置の観点から、図１に示すように、支持部材１０の中央部に設けられる。これは、支持部材１０は、ネット状にたわむので、乳児Ｓの寝返りを抑制でき、支持部材１０の中央部のみに呼吸センサ２０を配置するだけで足りる可能性が高いためである。
【００１５】
また、図１に示す例では、呼吸検出装置１は、上述のようにベッドの形態であり、支持部材１０を床面Ｆに対して支持する脚部３０を備える。脚部３０は、支持部材１０の四隅を支持する。図１に示す例では、脚部３０は、支持部材１０のＹ方向の両端にそれぞれ設けられ、Ｘ方向の全幅にわたり支持部材１０を支持する。これにより、脚部３０により支持部材１０を安定的に支持できる。
【００１６】
実施例１によれば、支持部材１０は、ネット状に撓むので、乳児Ｓは中央部に自然と寄ってくる（図１の矢印Ｒ１参照）。従って、実施例１によれば、呼吸センサ２０を支持部材１０の中央部のみに設けても、呼吸センサ２０に基づき乳児Ｓの呼吸の状態を精度良く検出できる。従って、実施例１によれば、支持部材１０の広範囲に呼吸センサを配置する場合に比べて、効率的に高精度の計測結果を得ることができる。
【００１７】
また、実施例１によれば、支持部材１０は、ネット状にたわむので、乳児Ｓの寝返りを抑制できる。この結果、乳児Ｓの就寝中は乳児Ｓが支持部材１０の中央部に位置する可能性が高くなり、就寝中の全期間にわたり乳児Ｓの呼吸の状態を精度良く検出できる可能性が高まる。
【００１８】
以下では、このような支持部材１０がネット状に撓むことで、乳児Ｓの呼吸の状態を精度良く検出することを可能とする機能を、「乳児中央寄せ機能」と称する。
【００１９】
支持部材１０は、上述の乳児中央寄せ機能を高めるため、好ましくは、Ｘ方向の端部から中央部への平均斜度が２０％を超えるような凹状の形態を有する。例えば、Ｘ方向の幅500mmとした場合、中央部の沈み込み量が50mmとなると、平均斜度は20%（＝アークタンジェント（50／250））となり、乳児中央寄せ機能が有意に働く。尚、沈み込み量とは、支持部材１０の最も高い点と最も低い点（中央部）との高さの差に対応する。
【００２０】
次に、図２及び図３を参照して、呼吸センサ２０の更なる詳細について説明する。
【００２１】
図２及び図３は、呼吸検出装置１の上面視を概略的に示す図である。図２及び図３には、呼吸センサ２０の一例として、呼吸センサ２０Ａ及び呼吸センサ２０Ｂがそれぞれ示される。
【００２２】
図２に示す例では、呼吸センサ２０Ａは、センシング部２０１と、信号処理部２０２と、リード線２０３とを含む。信号処理部２０２は、無線通信回路や電池等を含む。リード線２０３は、センシング部２０１及び信号処理部２０２と電気的に接続する。
【００２３】
図３に示す例では、呼吸センサ２０Ｂは、センシング部２０１と、信号処理部２０４とを含む。信号処理部２０４は、薄型回路により形成され、センシング部２０１の下側に設けられる。信号処理部２０４は、呼吸センサ２０Ａの信号処理部２０２と同様、無線通信回路や電池等を含む。
【００２４】
図２及び図３に示す例によれば、呼吸センサ２０Ａ及び呼吸センサ２０Ｂで得られる電気信号を、信号処理部２０２内の無線通信回路を利用して、外部に送信できる。
【００２５】
次に、図４を参照して、呼吸検出装置１の信号処理系を説明する。
【００２６】
図４は、呼吸検出装置１の処理装置７０のハードウェア構成の一例を示す図である。図４には、呼吸検出装置１のハードウェア構成に関連付けて、周辺機器８が模式的に図示されている。周辺機器８は、呼吸センサ２０を含み、その他、例えば乳児Ｓの呼吸状態の検出結果を表示するディスプレイや、乳児Ｓの呼吸状態の検出結果に応じて警報音を発生する警報音発生装置等を含んでよい。
【００２７】
処理装置７０は、バス７９で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、ＲＯＭ（Read Only Memory）７３、補助記憶装置７４、ドライブ装置７５、及び通信インターフェース７８、並びに、通信インターフェース７８に接続された有線送受信部８５及び無線送受信部８６を含む。
【００２８】
補助記憶装置７４は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＳＳＤ（Solid State Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。 
有線送受信部８５は、有線ネットワークを利用して通信可能な送受信部を含む。有線送受信部８５には、周辺機器８が接続される。但し、周辺機器８の一部又は全部は、バス７９に接続されてもよいし、無線送受信部８６に接続されてもよい。例えば、図２及び図３に示す例では、周辺機器８としての呼吸センサ２０Ａ，２０Ｂの信号処理部２０２，２０４は無線送受信部８６に接続される。
【００２９】
無線送受信部８６は、無線ネットワークを利用して通信可能な送受信部である。無線ネットワークは、携帯電話の無線通信網、インターネット、World Wide Web、VPN（virtual private network）、WAN（Wide Area Network）等を含んでよい。また、無線送受信部８６は、近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）部、ブルーツース（Bluetooth、登録商標）通信部、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless-Fidelity）送受信部、赤外線送受信部などを含んでもよい。
【００３０】
尚、処理装置７０は、記録媒体７６と接続可能であってもよい。記録媒体７６は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体７６に格納されたプログラムは、ドライブ装置７５を介して処理装置７０の補助記憶装置７４等にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、処理装置７０のＣＰＵ１１により実行可能となる。例えば、記録媒体７６は、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。
【００３１】
図５は、呼吸センサ２０から得られる電子信号（以下、「呼吸センサ信号」と称する）の一例を示す図である。
【００３２】
呼吸センサ信号には、図５に示すように、乳児Ｓの呼吸の周期に応じた特徴点（以下、「心拍特徴点」と称する）が現れる（例えばピーク値Ｐ１等）。尚、呼吸センサ信号は、バンドパスフィルタなどの前処理を介して得られてよい。処理装置７０は、呼吸センサ信号に表れる心拍特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する。処理装置７０は、心拍の間隔を監視し、異常（例えば乳幼児突然死症候群の徴候やリスク）を検出した場合は、警報を出力してよい。
【００３３】
実施例１によれば、支持部材１０による上述した乳児中央寄せ機能によって、支持部材１０の中央部に設けられる呼吸センサ２０からの呼吸センサ信号に基づいて、心拍特徴点を精度良く特定できる。この結果、乳児Ｓの呼吸の状態を精度良く検出できる。
【００３４】
ところで、呼吸検出装置１が設置される部屋の床面Ｆには、各種振動が発生しうる。例えば、図６には、呼吸検出装置１が設置される部屋で走り回る子供Ｓ２が示される。子供Ｓ２が走ると、図６にて波形Ｖ１で模式的に示すように振動が発生し、図６にて波形Ｖ２で模式的に示すように、該振動に起因した振動が支持部材１０に伝わる。
【００３５】
この点、実施例１では、支持部材１０が可撓性を有するので、波形Ｖ２及び波形Ｖ１で模式的に示すように、支持部材１０に伝わる振動成分の大きさ（振幅）は有意に小さくなる。即ち、支持部材１０の可撓性に起因して、支持部材１０に伝わる振動が減衰される。これにより、実施例１によれば、床面Ｆを介して伝わり得る振動が発生する場合でもロバストに高精度な呼吸検出を実現できる。
【００３６】
［実施例２］
実施例２による呼吸検出装置１Ａは、上述した実施例１による呼吸検出装置１に対して、振動センサ４０を備える点が異なる。以下、実施例１と実質的に同じであってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図７は、実施例２による呼吸検出装置１Ａの側面図である。図７には、呼吸検出装置１Ａの支持部材１０上に横たわる乳児Ｓが模式的に示される。図８は、振動センサ４０の設置方法の説明図であり、図７のＱ部の拡大図である。
【００３８】
呼吸検出装置１Ａは、ネット状又はハンモック状の支持部材１０と、呼吸センサ２０と、振動センサ４０とを含む。
【００３９】
振動センサ４０は、脚部３０に設けられる。振動センサ４０は、脚部３０に伝達される振動に応じた電気信号を生成する。振動センサ４０は、例えば加速度センサ又は圧力センサである。尚、圧力センサは、荷重の変化で床面Ｆから伝わる振動に応じた電気信号を生成する。
【００４０】
図８には、振動センサ４０が加速度センサ４２である場合と、振動センサ４０が圧力センサ４４である場合のそれぞれの設置態様が模式的に示される。加速度センサ４２の場合は、振動センサ４０は、図８に示すように、脚部３０の側面に取付けられてもよい。加速度センサ４２は、例えばＺ軸方向の加速度を検出してよい。また、振動センサ４０の場合は、振動センサ４０は、図８に示すように、脚部３０の軸方向の荷重を受ける位置に取付けられてもよい。
【００４１】
振動センサ４０は、後述のように、呼吸センサ２０からの呼吸センサ信号に含まれうる雑音を効果的に除去するための電気信号（以下、「ノイズキャンセル信号」と称する）を生成する機能を有する。以下、このような振動センサ４０からの電気信号の機能を、「ノイズキャンセル機能」と称する。振動センサ４０は、好ましくは、床面Ｆよりも上方の高さに設けられる。これにより、呼吸センサ２０で拾う雑音とは相関しない雑音を振動センサ４０が拾う可能性が低減し、ノイズキャンセル機能を高めることができる。
【００４２】
図９Ａ乃至図９Ｃは、ノイズキャンセル機能の説明図であり、図９Ａは、呼吸センサ信号の時系列波形の一例を示す図であり、図９Ｂは、ノイズキャンセル信号の時系列波形の一例を示す図であり、図９Ｃは、ノイズキャンセル後の呼吸センサ信号の時系列波形の一例を示す図である。尚、図９Ａ乃至図９Ｃでは、横軸に時間を取り、縦軸に各センサ信号のセンサ値を示す。
【００４３】
ところで、上記の実施例１で説明したように、支持部材１０は可撓性を有するので、呼吸検出装置１が設置される部屋の床面Ｆに各種振動が発生しても、床面Ｆを介して伝わり得る振動を減衰できる。しかしながら、振動の大きさによっては、床面Ｆを介して伝わり得る振動を完全に減衰できない場合もありうる。
【００４４】
例えば、図９Ａでは、図中のＰで示すように、呼吸センサ信号には、雑音成分が含まれており、該雑音成分に起因して、心拍特徴点の特定が困難となったり特定精度が低下したりする虞がある。ここで、呼吸センサ信号に含まれる雑音成分は、脚部３０から伝わるので、振動センサ４０のノイズキャンセル信号にも、同様の雑音成分が含まれている可能性が高い。例えば、図９Ｂに示すように、ノイズキャンセル信号には、雑音成分Ｐ２が現れている。従って、呼吸センサ信号からノイズキャンセル信号を、減衰量を加味して差し引くことで、呼吸センサ信号に含まれる雑音を有意に除去できる（図９Ｃ参照）。即ち、呼吸センサ信号をｓ１（ｔ）とし、ノイズキャンセル信号をｓ２（ｔ）とすると、ノイズキャンセル後の呼吸センサ信号ｓ３（ｔ）は、次の通りであってよい。
ｓ３（ｔ）＝ｓ１（ｔ）‐ｋ×ｓ２（ｔ）
尚、ｋは、減衰量に応じた定数であり、適合値であってよい。
【００４５】
実施例２によれば、脚部３０に振動センサ４０を配置することで、呼吸センサ信号から雑音だけを効果的に除去することが可能になる。尚、振動センサを呼吸センサ２０に近い場所に配置する比較例では、振動センサが呼吸に起因した成分を拾う可能性があり、呼吸センサ信号と雑音の切り分けが難しい。また、振動センサを床面Ｆに配置する比較例では、呼吸センサが拾う雑音と違う雑音を拾う可能性がある。従って、実施例２によれば、これらの比較例に比べて、ノイズキャンセル機能を高めて、乳児Ｓの呼吸の状態を更に精度良く検出することが可能となる。
【００４６】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００４７】
例えば、上述した実施例１（実施例２も同様）、呼吸検出装置１は、ベッドの形態であるが、これに限られない。呼吸検出装置１は、乳児Ｓが支持される部分である支持部材１０と呼吸センサ２０とを備えていれば、他の形態であってよい。例えば、呼吸検出装置１は、ゆりかごやバウンサー、ハイローチェア、チャイルドシート等の形態で実現されてもよい。また、呼吸検出装置１は、抱っこひもの形態で実現されてもよい。この場合、呼吸検出装置１は、抱っこひもを装着するユーザ（例えば母親）を介して地面に対して支持されることになる。
【符号の説明】
【００４８】
１  呼吸検出装置
１Ａ  呼吸検出装置
８  周辺機器
１０  支持部材
２０  呼吸センサ
２０Ａ  呼吸センサ
２０Ｂ  呼吸センサ
３０  脚部
４０  振動センサ
４２  加速度センサ
４４  圧力センサ
７０  処理装置
７４  補助記憶装置
７５  ドライブ装置
７６  記録媒体
７８  通信インターフェース
８５  有線送受信部
８６  無線送受信部
２０１  センシング部
２０２  信号処理部
２０３  リード線
２０４  信号処理部
【図１】
2019000518.tif 000003
【図２】
2019000518.tif 000004
【図３】
2019000518.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019000518.tif 000008
【図７】
2019000518.tif 000009
【図８】
2019000518.tif 000010
【図９Ａ】
2019000518.tif 000011
【図９Ｂ】
2019000518.tif 000012
【図９Ｃ】
2019000518.tif 000013