(57)【要約】基台，弾性体，蓋体の三層構造からなり、それにかかった荷重により、密閉空間を構成するようにし、密閉空間内に歪検出素子を封入し、生体情報による空気圧変動を電気信号に変換して取り出す。長時間に亘り、微細な生体情報を正確に得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に空洞を有し、上面に空洞の開口を有する基台、
上記開口を塞ぐように開口全面に取付けられたダイヤフラム、
ダイヤフラムに取付けられた歪検出素子、
上記基台の上面を覆う蓋、
基台と蓋の中間に介在せしめ、基台と蓋が直接触れないようにする弾性体とよりなり、
蓋の上に生体の荷重がかかったとき、蓋と基台が密閉空間を形成するようにし、
密閉空間内の空気圧の変化を歪検出素子で検知するようにした生体情報収集装置。
【請求項２】
中心に空洞を有し、上面には小さな開口、下面には大きな開口を有する基台、
上面の小さな開口を塞ぐように開口全体に取付けられた歪検出素子、
上記基台の上面を覆う蓋、
基台と蓋の中間に介在せしめ、基台と蓋が直接触れないようにする弾性体とよりなり、
蓋の上に生体の荷重がかかったとき、蓋と基台が密閉空間を形成するようにし、
密閉空間内の空気圧の変化を歪検出素子で検知するようにした生体情報収集装置。
【請求項３】
基台の空洞内の空気と、外部の空気の流出入を調節する通気手段を設けた請求項１及び２記載の生体情報収集装置。
【請求項４】
蓋及び基台によって形成された密閉空間の空気と外部の空気の流出入を調節する通気手段を設けた請求項１及び２記載の生体情報収集装置。
【請求項５】
基台と蓋を導電体で連結した請求項１及び２記載の生体情報収集装置。
【請求項６】
基台と蓋との間に導電体の弾性体を挟んだ請求項１及び２記載の生体情報収集装置。
【請求項７】
請求項１又は２の装置を複数個配置し、隣合う装置の蓋の周縁を延長し、板状に一体に形成した生体情報収集装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は圧電素子，ストレンゲージや半導体などの歪抵抗素子のような歪によって電圧を発生したり、抵抗値が変化する素子（以下、これらを総称して歪検出素子という）を基台内に取付け，その基台の蓋の上に載せられたベッド，椅子等の脚の荷重変化によって生じる空気圧変化を検出し、生体情報を収集する装置に関する。
背景技術
従来の心拍数、呼吸数、体動などの生体情報を収集する装置は、人や動物の体に各種の情報検出用の電極を取り付けて、この電極で検出された信号をリード線を介して計測装置に送信することにより人体の生体情報を収集するようにしたものが多く使用されている。
このような従来の装置では、人や動物の体に情報検出用の電極を取り付けるために、使用中に電極の位置がずれて信号が変化したり、収集リード線が電極の交差点や寝具の折り目で、断線しやすく、商用電源を用いている場合、万一生体と接触すると感電する危険性がある。又はリード線がアンテナとなって外来電磁波ノイズを非常に受けやすいという種々の課題を有していた。
また、人や動物の体に検知装置を直接取付けない方法としては、ベッドの生体が横たわる面の一部又は全部に空気袋，空気マットを敷き、その内部に生じる圧力変化を圧力センサで検知して測定する方法が行われている。
この方法においては、人体が移動した場合でも生体情報を洩れなく検知するためには空気マットの面積を大きくするか、複数個の空気マットを使用する必要がある。
また、空気マットはそれ自体の伸張により圧力変化を吸収してしまうので、微細な信号の検出は不可能であった。
発明の開示
本発明は、人体に直接検知装置を取付る必要もなく、また広い面積のマットを必要とする検知装置を使用せずに、ベッドや椅子，床等の上にいる人間や動物の生体情報を洩れなく収集する装置を提供しようとするものである。
その目的達成のため、本発明においては、ベッド，椅子の脚のように、その上に乗った人体の荷重が集中的にかかる部分の下に歪検出素子を収納した基台及びその蓋体からなる容器を置き、容器空間に生じる圧力変化を検出して生体信号を検出する。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明装置の基本的構造を説明するための斜視図で電気的な部品は図示していない。
１は基台で上部に行くに従い、次第に径の小さくなる段差１１，１２，１３が設けられている。
基台１の中心には空洞１４が通常基台１の高さより浅めに穿かれており、底のある容器状になっている。
この空洞１４の径，深さ及び内部形状については後に述べる実施例の特徴に従い住意の形状を選択できる。
１５は基台１の外周から空洞１４の内部まで貫通した通気手段で、空気の流量を調節するとともに完全に遮断することも可能となっている。
２は、断面が円状の弾性体でできたリングで、その内径は段差１３の外周の径とほぼ等しく、外径は段差１２の外周の径とほぼ等しくなっている。
従って、段差１２上に乗るように段差１３に嵌挿することができる。
３は蓋体で、底部から上面に向かって空洞３１が穿かれており、空洞の径は段差１２の外周の径よりやや大きくなっている。
３２は通気手段で外周から空洞３１内に達しており、空気の流量調節をすることができると共に、完全に遮断をすることも可能である。
図２は図１に示す基台１，弾性リング２，蓋体３の各部を組立てた状態を断面図で表わし、これにその他の部品が取付けられた状態を示す略図である。図１と同一の部分には同一の符号が付されている。
４は基台１の段差１３上に空洞１４の開口を塞ぐように固着されたダイヤフラムである。
５はダイヤフラム４に固着された歪検出素子である。
６は回路基板で、歪検出素子５に発生した信号を増巾し、リード線７によって外部に導き出すようになっている。回路基板６に電源や発振回路を組入れた場合は、ワイヤレスで信号を送信することができる。
８は基台１と蓋体３を導絡し、空洞１４，３１を静電的にシールドする導電体である。この導電体に弾性材料を用いれば、基台と蓋の間の緩衝材となり、クッション性を高めることができる。
いまこの状態で蓋体３の上にベッドや椅子の脚Ｆが乗ると、弾性リング２は荷重を受けて押し潰された状態になる。
すると、蓋体３と基台１は弾性リング２を介して完全に密着し、空洞３１は密閉空間を構成する。
そして脚Ｆを通じ生体の発する物理的振動が伝わると、密閉空間に圧力変動が生じ、それに伴なうダイヤフラム４の変形により、歪検出素子５に電圧変化が生じ、回路基板６の電子回路がこれを増巾し、リード線７によって信号を外部に導き出すことができる。
１５，３２は空洞３１，１４の内圧を調整し、最適な静圧を選択するための通気手段である。
例えば、脚Ｆの荷重が過大な場合は、通気手段３２から密閉された空洞３１内の空気を僅かに逃したり、荷重が軽い場合は通気手段１５を開放し、空洞１４の内圧を外気圧と等しくするなどの調整が可能である。
以上の説明から、図１の実施例においては、装置全体を１８０度回転して上下を逆にして使用しても、全く同様の作用，効果を得ることができることが明らかである。
即ち、蓋体３が下に、基台１が上になるように配置し、基台１上に脚Ｆを乗せても、装置各部の動作は変わらず、全く同等の生体信号を得ることができる。
図３は本発明装置の他の実施例を示す。
図２と同一の部分には同一の符号を付してある。
図３の例においては基台１内の空洞１４は断面が凸字状を成しており、蓋体３側の開口部１６は細くなっている。
反対に、基台１の底側は開口となって開放されている。
５は歪検出素子で、この例において開口部１６が十分に細いので、ダイヤフラムを用いることなく空洞１４の天井に、開口部１６を塞ぐように直接取付けられている。
１７は本装置が置かれる床である。
図３の例においては、脚Ｆの荷重により、空洞３１に生じた空気圧変動は開口部１６を通じて歪検出素子５に加わり、歪検出素子５に歪みを生じさせる。
歪検出素子５に生じた電圧は回路基板６によって増巾され、リード線によって外部測定装置に伝送される。
なお、回路基板６に電源及び発振回路を組込むことにより、信号を直接測定装置に送信することも可能である。
通気弁１５，３２の目的及び動作は図２の場合と全く同様である。
図４に、図２及び図３に示す本発明装置を複数個使用する場合の実施例を示す。
図２及び図３に示す装置は、例えば４本脚のベッド，椅子等に使用する場合は、その一本に使用しても十分に生体信号を得られるものであるが、脚長の等しいものに使用する場合は、高低差が生じることを考慮すると、実際上全ての脚に使用しなくてはならない。
また、便座，浴槽，板の間のように底面に脚状の突出物が無い場合は、荷重のかかる部分がかなり広い範囲に分散することになる。
図４に示す実施例は、そのような場合に利用して好適な例である。
図４の円で囲んだ部分は図２の装置と全く同一で、図２の通気手段１５，３１のみを省略して描いてある。
また、図２と同一部分には同一の符号を付してある。
この実施例においては隣合った蓋体３の一部が相互に延長され一体の板状部３３を形成している。
板状部３３の形状及び面積は生体の載るベッド，椅子，便座等の大きさや位置によって任意に選択することが出来る。
また板状部３３に生体が直接乗ったり、横臥しても構わない。
なお、図２の場合と同様、全体を１８０度反転し、蓋体３及び板状部３３によって構成されている面を床面とし、基台１を相互に延長して板状部を形成することも可能である。
産業上の利用可能性
本発明の装置は、小型でベッドや椅子の脚，便座，床などに取付け可能で、その上に乗った生体の情報を正確に捉えることが出来るので、医療，健康管理分野での利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明装置の構造を説明する斜視図
図２は、本発明装置の一実施例を示す断面図
図３は、本発明装置の他の実施例を示す断面図
図４は、本発明装置を複数用いる場合の実施例を示す断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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