(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１凹部が形成された支持体と、
前記第１凹部の少なくとも一部に張り出す状態で前記支持体に配置され、この張出部が外力を受けて曲がり変形することで外力を検知する圧力センサと、
前記第１凹部および前記圧力センサを覆いつつ前記支持体に取り付けた可撓性材料と、
前記支持体に支持されると共に、一部が前記圧力センサの張出部に接続された変位伝達体と、を備え、
前記圧力センサの上面に前記変位伝達体の一部が接着されてある生体信号検出体。
【請求項２】
前記変位伝達体の少なくとも一部の下方に第２凹部が形成されてある請求項１記載の生体信号検出体。
【請求項３】
前記第１凹部と前記第２凹部とが同じ凹部で形成されてある請求項２記載の生体信号検出体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人や動物等の生体信号を検出する生体信号検出体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体の心拍・呼吸数計測、心拍・呼吸波形測定、人体検知、体温測定を行う生体情報検知マット等に用いる生体信号検出体としては、検知素子と検知素子を保護する保護材とを備え、検知精度を向上させるために検知素子に凹凸面を備えるものが存在する（特許文献１参照）。
【０００３】
また、人体検出シートとして、軟質のゴム等で作られた芯材の上に高分子圧電フィルムで作られた複数枚の検出片を並列に敷き並べて構成されているもの（特許文献２参照）や、圧力によって信号を出力する平面素材を用いて変位を測定するセンサを備え、この平面素材を織り込んで変位を検知する高さ方向に変化を設けたもの（特許文献３参照）が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４０２９１７７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４７３２９号公報
【特許文献３】特開２０１０−５１６８６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の生体情報検知マットでは、長期間の使用により検知素子の凹凸面の変形が繰り返されることとなり、検出感度が低下し易い。
特許文献２の人体検出シートでは、軟質ゴム等の芯材上に検出片が配置されているので、検出片（高分子圧電フィルム）の変形が抑制され、圧力に対する電圧出力値が小さくなってしまう。
また、特許文献３の人体情報検出センサでは、長期間使用によりセンサに織り込まれた平面素材が変形するため、検出感度が低下し易い。
【０００６】
本発明は、高い検出感度が得られ、その検出感度を長期間に亘り良好に維持可能な生体信号検知体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の生体信号検出体の第１特徴構成は、第１凹部が形成された支持体と、前記第１凹部の少なくとも一部に張り出す状態で前記支持体に配置され、この張出部が外力を受けて曲がり変形することで外力を検知する圧力センサと、前記第１凹部および前記圧力センサを覆いつつ前記支持体に取り付けた可撓性材料と、前記支持体に支持されると共に、一部が前記圧力センサの張出部に接続された変位伝達体と、を備え、前記圧力センサの上面に前記変位伝達体の一部が接着されてある点にある。
【０００８】
本構成のように、圧力センサを支持体に形成された第１凹部の少なくとも一部に張り出す状態で支持体に配置し、この張出部が外力を受けて曲がり変形することで外力を検知する構成であれば、圧力センサの上部を覆う可撓性材料が荷重を受けた際に、圧力センサの張出部は第１凹部の内方側に変形することができる。このように、張出部の変形量を大きくすることで電圧出力値が大きくなり、生体信号が検出し易くなる。
【０００９】
また、本構成の如く、変位伝達体を支持体に支持させると共に、その一部を圧力センサの張出部に接続することで、変位伝達体からも圧力センサの張出部に検知対象の生体信号が伝達されることとなり、生体信号の広範囲な検知領域を確保することができる。
【００１０】
また、本構成のように、圧力センサの張出部に変位伝達体の一部が接着されてあると、変位伝達体に入力された生体信号が圧力センサの張出部に伝達されることとなる。特に変位伝達体が圧力センサの張出部の上面に接着されていると、生体信号を受けた変位伝達体は圧力センサの張出部を押し込むこととなるが、その場合、変位伝達体と圧力センサの張出部との接着部には圧縮力が作用する。よって、引張力が作用する構成に比べて変位伝達体と圧力センサの張出部との接着部が破損し難くなる。
【００１１】
本発明の生体信号検出体の第２特徴構成は、前記変位伝達体の少なくとも一部の下方に第２凹部が形成されてある点にある。
【００１２】
本構成のように、変位伝達体の少なくとも一部の下方に第２凹部が形成されてあると、変位伝達体が第２凹部の内方部に入り込む状態に変形可能となり、変位伝達体が変位し易くなって、生体信号検出体の検出感度が向上する。
【００１３】
本発明の生体信号検出体の第３特徴構成は、前記第１凹部と前記第２凹部とが同じ凹部で形成されてある点にある。
【００１４】
本構成のように、第１凹部と第２凹部とが同じ凹部で形成されてあると、生体信号検出体における支持体の構成が簡便なものとなり、加工等が容易となって、合理的な生体信号検出体を得ることができる。
【００１５】
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】生体信号検出体の使用状態を示す図
【図２】生体信号検出体の要部斜視図
【図３】生体信号検出体の要部平面図
【図４】生体信号検出体の要部縦断面図
【図５】比較例の要部平面図
【図６】比較例の要部縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る生体信号検出体１００を図面に基づいて説明する。
【００１９】
生体信号検出体１００は、図１に示すように、例えばマットレスＭ内に複数装着され（又はマットレスＭや敷物等の下に配置され）、横臥状態において、心拍や呼吸等による身体の変位についての電圧信号を人体等の生体信号として検出する。
【００２０】
[第１実施形態]
図２〜図４に示すように、生体信号検出体１００は、シート状の下面材１と上面材６との間に、シート状の中間材２，３、５と、圧力センサ４と、板状の変位伝達体７とを備える。ここで、本実施形態では、下面材１、第１中間材２および第２中間材３は支持体として構成され、第３中間材５および上面材６は可撓性材料によって構成されている。
【００２１】
下面材１の上に第１中間材２を設置し、第１中間材２の上に第２中間材３と圧力センサ４とを設置する。第２中間材３には矩形状の空間が備えており、この空間と第１中間材２の上面とによって第１凹部８が形成されている。第１凹部８の少なくとも一部に張出す状態で圧力センサ４が第１中間材２に配置されている。圧力センサ４は、第１凹部８に張り出す張出部１０が外力を受けて曲がり変形することで外力を検知する。圧力センサ４の本体部１１は第１凹部８に連続して形成された第２中間材３の切欠き部９に設置されている。
【００２２】
圧力センサ４は、圧電フィルムセンサ等である。圧力センサ４が圧電フィルムセンサの場合、張出部１０が圧電フィルム部となる。圧電フィルムとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電材料が用いられる。圧電フィルムは、静的な圧力には反応せず、圧力の時間変化に反応する。そのため、検出対象の体重に関係なく、心拍や呼吸などによる身体の変化についての電圧信号を得ることができる。
【００２３】
第１凹部８に一部が張り出す状態で板状の変位伝達体７が第２中間材３に配置されている。変位伝達体７は、第２中間材３に支持されると共に、一部が圧力センサ４の張出部１０に接続されており、張出部１０の端部１０ａの上面に変位伝達体７の端部７ａが重ね合わされて接着されている。
【００２４】
変位伝達体７を支持体である第２中間材３に支持させると共に、その一部を圧力センサ４の張出部１０に接続することで、変位伝達体７からも圧力センサ４の張出部１０に検知対象の生体信号が伝達されることとなり、生体信号の広範囲な検知領域を確保することができる。
【００２５】
第２中間材３には、変位伝達体７の端部７ａの下方にも空間を有し、この空間と第１中間材２の上面とによって第２凹部１２が形成されている。変位伝達体７の少なくとも一部の下方に第２凹部１２が形成されてあると、変位伝達体７が第２凹部１２の内方部に入り込む状態に変形可能となり、変位伝達体７が変位し易くなって、生体信号検出体１００の検出感度が向上する。
【００２６】
本実施形態では、第１凹部８と第２凹部１２とは同じ凹部で形成されている。第１凹部８と第２凹部１２とが同じ凹部で形成されてあると、生体信号検出体１００における支持体（第１中間材２、第２中間材３）の構成が簡便なものとなり、加工等が容易となって、合理的な生体信号検出体を得ることができる。
【００２７】
また、圧力センサ４の張出部１０に変位伝達体７の一部が接着されてあると、変位伝達体７に入力された生体信号が圧力センサ４の張出部１０に伝達されることとなる。特に、変位伝達体７が圧力センサ４の張出部１０の上面に接着されていると、生体信号を受けた変位伝達体７は圧力センサ４の張出部１０を押し込むこととなるが、その場合、変位伝達体７と圧力センサ４の張出部１０との接着部（７ａ，１０ａ）には圧縮力が作用する。よって、引張力が作用する構成に比べて変位伝達体７と圧力センサ４の張出部１０との接着部が破損し難くなる。
【００２８】
第２中間材３の上に第３中間材５が配置されている。第３中間材５は圧力センサ４の本体部１１と干渉する部分が切り欠かれており、変位伝達体７は第２中間材３と第３中間材５とで挟み込まれている。
【００２９】
第３中間材５の上に上面材６が配置され、下面材１と上面材６の端面が重ね合わせられて密閉されることで、生体信号検出体（生体信号検出マット）１００が生成される。
【００３０】
圧力センサ４を支持体（第１中間材２、第２中間材３）に形成された第１凹部８の少なくとも一部に張り出す状態で支持体（第１中間材２）に配置し、この張出部１０が外力を受けて曲がり変形することで外力を検知する構成であれば、圧力センサ４の上部を覆う可撓性材料（第３中間材５、上面材６）が荷重を受けた際に、圧力センサ４の張出部１０は第１凹部８の内方側に変形することができる。このように、張出部１０の変形量を大きくすることで電圧出力値が大きくなり、生体信号が検出し易くなる。
【００３１】
[実施例]
図２〜図４に示すように、下面材１及び上面材６として可撓性材料、中間材２，３，５としてラバースポンジ、圧力センサ４として圧電フィルムセンサ（圧電材料はポリフッ化ビニリデン）、変位伝達体７として樹脂プレートを夫々用い、生体信号検出体（生体信号検出マット）１００を生成した。
【００３２】
樹脂プレート（変位伝達体）７を圧電フィルムセンサ（圧力センサ）４の圧電フィルム部（張出部）１０に重ねて貼り合わせたものを用意し、下面材１の上にシート状のラバースポンジ（第１中間材、第２中間材）２，３を設置する。
【００３３】
ラバースポンジ２の上に圧電フィルムセンサ４が設置され、さらにラバースポンジ３を設置したときに、圧電フィルムセンサ４とラバースポンジ３とが干渉する部分及び圧電フィルム部１０の下方及びその周囲に空間ができるようにラバースポンジ３が切り欠かれている。こうして、第１凹部８及び第１凹部８に連続し圧電フィルムセンサ４の本体部１１を収納する切欠き部９が形成されている。
【００３４】
圧電フィルム部１０の端部１０ａの上面に樹脂プレート７の端部７ａが重ね合わされて接着されている。ラバースポンジ３の上にラバースポンジ（第３中間材）５が設置されている。ラバースポンジ５は圧電フィルムセンサ４の本体部１１と干渉する部分が切り欠かれている。樹脂プレート７はラバースポンジ３とラバースポンジ５とによって挟み込まれている。
【００３５】
ラバースポンジ５の上に上面材６が設置され、下面材１と上面材６の端面を重ね合わされて密閉されている。こうして、生体信号検出体である生体信号検出マット１００を生成した。
【００３６】
[比較例]
図５及び図６に、比較例の生体信号検出マットの構成を示す。下面材１の上にラバースポンジ（第１中間材、第２中間材）２，３が設置されている。圧電フィルムセンサ（圧力センサ）４の本体部１１が収容されるようにラバースポンジ３が切り欠かれ、圧電フィルム部１０がラバースポンジ（第２中間材）３の上面に配置される。ラバースポンジ（第３中間材）５はラバースポンジ（第２中間材）３の上に設置される。ラバースポンジ５には圧電フィルムセンサ４の本体部１１と干渉する部分に切り欠きが形成されている。ラバースポンジ（第３中間材）５の上に上面材６が設置され、下面材１と上面材６の端面が重ね合わされて密閉されている。なお、下面材１、上面材６、中間材２，３，５、及び圧力センサ４は、実施例と同じものを用いた。
【００３７】
[評価結果]
実施例及び比較例の各生体信号検出マットについて、以下に示す条件でシグナルＳとノイズＮとを測定し、Ｓ／Ｎ比を算出した。
【００３８】
測定環境は、各生体信号検出マットを畳と敷布団との間で、かつ、被験者が仰向けの状態となったときの胸の下辺りに配置した。
【００３９】
測定条件は、上述した測定環境の下、被験者が敷布団の上にいない状態でノイズＮを測定した。次に、被験者が敷布団の上で体を動かさないよう静かに仰向けになった状態でシグナルＳを測定し、Ｓ／Ｎ比を算出した。こうした測定を３回繰り返して行った。測定結果は以下の表１に示す。なお、表１では、Ｓ／Ｎの平均値も算出している。
【００４０】
[表１]
【００４１】
表１から分かるように、ノイズＮについては実施例の方が比較例より小さくなり、反対にシグナルＳについては、実施例の出力が比較例の出力の約３倍となった。また、生体信号検出体の感度を表すＳ／Ｎ比では、実施例は比較例に対して約４倍向上した。このことから、生体信号検出マットにおいて実施例の構成を採用することにより、生体信号の検出感度が向上することが理解できる。
【００４２】
[他の実施形態]
（１）上記の実施形態では、支持体を下面材１，第１中間材２及び第２中間材３によって構成し、第１凹部８及び圧力センサ４を覆う可撓性材料を第３中間材５及び上面材６によって構成した複合体の例を示したが、支持体及び可撓性材料はそれぞれ一体化して構成してもよい。
【００４３】
（２）下面材１，上面材６、中間材２，３，５、変位伝達体７は、特定の材質や厚さのものに限定されず、適宜、最適な評価結果が得られるように選定する。また、変位伝達体７の形状は、実施例に示す形状に限定されず、適否、最適な評価結果が得られるように選定する。また、圧力センサ４の張出部１０への変位伝達体７の貼り付け方法及び貼り付け位置についても、実施例に示すものに限定されず、適宜、最適な評価結果が得られるように選定する。
【００４４】
（３）上記の実施形態では、変位伝達体７と圧力センサ４の張出部１０とを貼り合わせる例を示したが、変位伝達体７と圧力センサ４の張出部１０とを一体化して構成してもよい。
【００４５】
（４）上記の実施形態では、変位伝達体７が圧力センサ４の張出部１０の上面に接着されている例を示したが、変位伝達体７が圧力センサ４の張出部１０の下面に接着されていてもよい。しかしながら、生体信号を受けた変位伝達体７が圧力センサ４の張出部１０から離間する方向に移動することとなるため、変位伝達体７と圧力センサ４の張出部１０との接着強度を高める必要がある。
【００４６】
（５）上記の実施形態では、圧力センサ４の張出部１０の下面及びその周囲に空間ができるように第２中間材３を切り欠く例を示したが、圧力センサ４の張出部１０の上面およびその周囲に空間ができるように第３中間材５を切り欠いてもよい。また、第２中間材３の切り欠き部９だけで圧力センサ４の本体部１１を収容し、第３中間材５には切り欠きを形成しないで構成してもよい。
【００４７】
（６）上記の実施形態では、変位伝達体７と圧力センサ４とを貼り合わせる例を示したが、変位伝達体７として、圧力センサ４の張出部１０を用いた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る生体信号検出体は、人体に限らずペット等の動物の生体信号検出体として広く利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１          下面材（支持体）
２          第１中間材（支持体）
３          第２中間材（支持体）
４          圧力センサ（圧電フィルムセンサ）
５          第３中間材（可撓性材料）
６          上面材（可撓性材料）
７          変位伝達体（樹脂プレート）
８          第１凹部
１０        張出部（圧電フィルム部）
１１        本体部
１２        第２凹部
１００      生体信号検出体（生体信号検出マット）
【図１】
0005807781.tif 000002
【図２】
0005807781.tif 000003
【図３】
0005807781.tif 000004
【図４】
0005807781.tif 000005
【図５】
0005807781.tif 000006
【図６】
0005807781.tif 000007