(57)【要約】【課題】リクライニング機能を有する椅子を用い、その背もたれのリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、被験者の生体情報を適正に検出可能とする。【解決手段】生体荷重の変動を空気袋１２の内部圧力変化として検出する生体情報検出装置１１の空気袋１２を、人間の腰又は背中を支えるリクライニング椅子１の背もたれ４の部位に配置し、これによって、背もたれ４のリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、その生体情報が空気袋１２に確実に伝達され、生体情報をＳＮ比良く安定して検出可能とした。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座部と人間の腰又は背中を支える背もたれとを有するリクライニング椅子と、
生体荷重の変動を空気袋の内部圧力変化として検出する生体情報検出装置と、
を具備し、人間の腰又は背中を支える前記背もたれの部位に前記空気袋を配置したことを特徴とする生体情報検出機能を有するリクライニング椅子。
【請求項２】
前記空気袋は、エアマット態様を有することを特徴とする請求項１記載の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子。
【請求項３】
前記空気袋は、エアチューブ態様を有することを特徴とする請求項１記載の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子。
【請求項４】
エアチューブ態様の前記空気袋は、ジグザグ形状に配置されていることを特徴とする請求項３記載の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者を拘束することなく、被験者の心拍数、呼吸数、体動による荷重変動等の生体情報を検出する生体情報検出機能を有するリクライニング椅子に関する。このような本発明の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子は、例えば、健康管理モニタ等の分野に適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被験者を拘束することなく、被験者の心拍数、呼吸数、体動等の生体情報を検出する技術としては、例えば特開２００２−３４５７６８公報に記載された技術が知られている。
【０００３】
この技術は、椅子の座面に空気袋を配置し、この空気袋の内圧の変化を圧力検出手段、例えば圧力センサによって検出することで、生体から空気袋に伝わる心拍、呼吸、体動による荷重変動を検出するというものである。この際、空気袋は、着座姿勢となった生体の尾てい骨あるいは坐骨に対応する位置に配置され、空気袋に生体の心拍、呼吸、体動による荷重変動が伝達されるようにしておく。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３４５７６８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
生体情報を得ようとする場合、被験者の苦痛を和らげできるだけリラックスした状態で生体情報を得ることが望ましい。このような観点からすると、生体情報検出機能を持たせる椅子としては、リクライニング機能を有する椅子を用いることが望ましい。
【０００６】
図６は、特許文献１に記載された技術をリクライニング椅子に適用した一例を示す斜視図である。つまり、座部１０１とリクライニング可能な背もたれ１０２とを有するリクライニング椅子１０３が設けられ、このリクライニング椅子１０３の座部１０１に生体情報を獲得するための空気袋１０４が配置されている。図６中、空気袋の内圧の変化を検出する圧力センサ、この圧力センサの出力に基づいて生体から空気袋に伝わる心拍、呼吸、体動による荷重変動を検出する手段については、図示を省略してある。
【０００７】
この出願の発明者等は、図６に示すような生体情報検出機能を有する椅子によって生体情報を検出する実験をした。その結果、この出願の発明者等は、背もたれ１０２を起こした場合には、心拍、呼吸、体動による荷重変動を適正に検出することができるのに対して、背もたれ１０２をリクライニングさせた場合には、そのような心拍、呼吸、体動による荷重変動を適正に検出することができないという知見を得た。その原因としては、リクライニング機構を有する例えば図６に例示するようなリクライニング椅子１０３の場合、背もたれ１０２をリクライニングさせて生体の姿勢が変化した場合には、座部１０１への荷重が減ることで空気袋１０４への生体の圧迫が弱くなり、その心拍、呼吸、体動による荷重変動が空気袋１０４に伝わり難くなるためであると推定される。生体の心拍、呼吸、体動による荷重変動が空気袋１０４に伝わり難くなると、空気袋の内圧の変化を検出する圧力センサから出力される信号のＳＮ比が劣化し、例えば心拍の検出が極めて困難となる。
【０００８】
このような推定を裏付ける実験結果を図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）は、図６に例示するリクライニング椅子１０３の背もたれ１０２のリクライニング角度が浅い状態での生体（心拍）検出信号の電圧レベルを示すグラフ、図７（ｂ）は、図６に例示するリクライニング椅子１０３の背もたれ１０２のリクライニング角度が深い状態での生体（心拍）検出信号の電圧レベルを示すグラフである。図７（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、縦軸は生体（心拍）検出信号の電圧レベルを、横軸は時間の経過を示す。このような図７（ａ）、（ｂ）のグラフを参照すると、リクライニング椅子１０３の背もたれ１０２のリクライニング角度が浅い状態での圧力センサの出力信号を示す図７（ａ）のグラフによれば、心拍動に伴う出力信号の急峻な変化が観察されている。これに対して、リクライニング椅子１０３の背もたれ１０２のリクライニング角度が深い状態での圧力センサの出力信号を示す図７（ｂ）のグラフでは、出力信号のＳＮ比が悪く、心拍動に伴う出力信号の急峻な変化が観察されない結果となっているのが明白である。したがって、図７（ａ）、（ｂ）に示す実験結果は、背もたれ１０２をリクライニングさせて生体の姿勢が変化した場合には、座部１０１への荷重が減ることで空気袋１０４への生体の圧迫が弱くなり、その心拍、呼吸、体動による荷重変動が空気袋１０４に伝わり難くなるという推定を裏付けるものである。
【０００９】
本発明の目的は、リクライニング機能を有する椅子を用い、その背もたれのリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、被験者の生体情報を適正に検出可能とすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生体荷重の変動を空気袋の内部圧力変化として検出する生体情報検出装置をリクライニング椅子に適用したものであり、人間の腰又は背中を支えるリクライニング椅子の背もたれの部位に空気袋を配置し、これによって、背もたれのリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、被験者の生体情報が空気袋に確実に伝達されるようにした。なお、本発明における「椅子」の概念は可能な限り広く解釈すべきであり、例えば、「椅子」は、チェアであるとソファであるとを問わない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、生体情報検出機能を有するリクライニング椅子の斜視図である。図２は、リクライニング椅子のリクライニング機能を示す斜視図であり、（ａ）は背もたれのリクライニング角度が浅い状態、（ｂ）は背もたれのリクライニング角度が深い状態をそれぞれ示す。
【００１３】
本実施の形態のリクライニング椅子１は、脚部２に支持された座部３に背もたれ４がリクライニング可能に取り付けられて構成されている。このようなリクライニング椅子１のリクライニング機能としては、あらゆるリクライニング機能を用いて実現することが可能である。また、リクライニング椅子１には、その背もたれ４の上部にはヘッドレスト５が取り付けられ、座部３の先端部にはオットマン６が折り畳み自在に設けられている。オットマン６は、座部３と略同一高さになるまで回動させて起こすことが可能である（図２参照）。
【００１４】
リクライニング椅子１の背もたれ４は人間の腰又は背中を支える。背もたれ４のリクライニング角度が浅い図２（ａ）に示す状態では、主に腰が支えられ、背もたれ４のリクライニング角度が深い図２（ｂ）に示す状態では、主に背中が支えられる。換言すると、背もたれ４のリクライニング角度が浅い状態から背もたれ４のリクライニング角度が深い状態になると、支えられる部位が腰から背中へと遷移する。そして、支えられる部位が腰から背中へと遷移するということは、リクライニング椅子１に荷重をかける人間の部位が、腰から背中へと遷移することを意味する。
【００１５】
このようなリクライニング椅子１には、生体情報検出装置１１が設けられている。この生体情報検出装置１１は、生体荷重の変動を空気袋としてのエアマット１２の内部圧力変化として検出する。そのための構造として、生体情報検出装置１１は、エアマット１２と、このエアマット１２の内圧変動を検出するマイクロフォンなどの圧力センサ１３と、エアマット１２と圧力センサ１３とを連結してエアマット１２の内部圧力変動を圧力センサ１３に伝達するホース１４と、リード線１５を介して圧力センサ１３の出力信号を受信する受信装置１６とを有している。
【００１６】
エアマット１２は、被験者である生体がリクライニング椅子１に座った際にその生体の腰や背中が接する背もたれ４に配置されている。つまり、エアマット１２は、リクライニング椅子１に荷重をかける生体の部位、すなわち腰や背中が接する背もたれ４に配置されている。この場合、エアマット１２の配置位置としては、背もたれ４の内部であると外部であるとを問わない。もっとも、背もたれ４の内部にエアマット１２を配置する場合には、背もたれ４の表皮にできるだけ近い位置が望ましい。そして、このようなエアマット１２は、気密性を有する柔軟なゴム、プラスチック、ウレタン樹脂等で製作され、生体が乗って生体荷重を受けた場合でも、その上面と下面とが完全に接触することなく、内部に空気が残留するような形状を保つような弾力性と強度とを有する必要がある。
【００１７】
圧力センサ１３は、ホース１４を介して、生体から背もたれ部分４に配置されたエアマット１２に伝わる心拍、呼吸、体動による荷重変動を受ける。このような圧力センサ１３は、エアマット１２の内部の圧力変動を電気信号に変換し、リード線１５を介して受信装置１６に伝送する。
【００１８】
なお、生体がリクライニング椅子１に座った瞬間等に生ずる過大な圧力による圧力センサ１３の飽和を防止する目的で、ホース１４あるいはエアマット１２には微小な穴が設けられている。この微小な穴は、圧力変動に対して超低域にカットオフ周波数を有し、圧力の直流成分をカットする機械的なハイパスフィルタとして作用する。
【００１９】
図３は、生体情報検出機能を実現するための受信装置１６の回路構成を示すブロック図である。受信装置１６は、圧力センサ１３の出力信号を増幅部１７で例えば２００倍程度の増幅率で増幅し、生体信号弁別部１８によって生体信号として検出する。生体信号弁別部１８は、心拍信号弁別部１９、呼吸信号弁別部２０、及び体動信号弁別部２１から構成されている。ここで、心拍信号弁別部１９、呼吸信号弁別部２０、及び体動信号弁別部２１は、それぞれ周波数帯域が異なる心拍信号、呼吸信号、及び体動信号を通過させるフィルタから構成されている。一例として、心拍信号弁別部１９には、遮断周波数０．５Ｈｚのハイパスフィルタが用いられ、呼吸信号弁別部２０には、遮断周波数０．１Ｈｚのハイパスフィルタが用いられる。
【００２０】
ここで、本実施の形態では、空気袋としてエアマット１２を用いたが、別の実施の形態としては、図４に示すように、エアチューブ３１を用いても良い。図４は、別の実施の形態を示す生体情報検出機能を有するリクライニング椅子の斜視図である。
【００２１】
エアチューブ３１は、気密性を有する柔軟なゴム、プラスチック、ウレタン樹脂等からなり、生体が乗って生体荷重を受けた場合でも、完全に潰れることなく、内部に空気が残留するよう弾力性を持たされている。このようなエアチューブ３１は、リクライニング椅子１の背もたれ４にジグザグ状に配置されている。エアチューブ３１にジグザグ状の形態をとらせることで、人間の腰又は背中を支える背もたれ４の部位にエアチューブ３１を配置することが容易となる。つまり、生体情報検出装置１１の空気袋としてエアチューブ３１を用いれば、リクライニング椅子１の背もたれ４の形状に合わせてエアチューブ３１を這い回すことで、生体荷重を受ける部位の実効的な面積を損なうことなく、容易に背もたれ４の必要箇所に空気袋を配置することが可能となる。このことは、空気袋のより自由なレイアウトが可能となることを意味する。
【００２２】
なお、生体情報検出装置１１の空気袋としてエアチューブ３１を用いた場合にも、生体がリクライニング椅子１に座った瞬間等に生ずる過大な圧力による圧力センサ１３の飽和を防止する目的で、ホース１４あるいはエアチューブ３１には微小な穴が設けられている。この微小な穴は、圧力変動に対して超低域にカットオフ周波数を有し、圧力の直流成分をカットする機械的なハイパスフィルタとして作用する。
【００２３】
このような構成において、生体情報の検出について説明する。
【００２４】
生体情報を検出するには、被験者にリクライニング椅子１に座ってもらう。この際、被験者は、その身体が拘束されず、背もたれ４を起こした図２（ａ）に示すような姿勢でも、背もたれ４をリクライニングさせた図２（ｂ）に示すような姿勢でも、好みの体勢をとることができる。
【００２５】
リクライニング椅子１に被験者が座った状態では、その生体荷重の変動がエアマット１２に伝達され、その内部圧力変化として検出される。つまり、エアマット１２の内部圧力変化は、ホース１４を介して圧力センサ１３に伝達され、圧力センサ１３の出力信号を変動させる。そこで、圧力センサ１３の出力信号を受信装置１６でモニタすることで、被験者である生体の心拍信号、呼吸信号、及び体動信号を得ることができる。
【００２６】
ここで、本実施の形態の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子によれば、リクライニング椅子１の背もたれ４のリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、被験者の生体情報を適正に検出することが可能である。その理由は、リクライニングした時に、リクライニング椅子１に荷重をかける生体の部位、すなわち腰や背中が接する背もたれ４にエアマット１２が配置されているからである。
【００２７】
この点について考察すると、前述した特許文献１では、被験者の尾てい骨あるいは坐骨から空気袋に伝わってくる骨振動等による空気袋の内圧の変化に基づいて生体情報を検出しているのに対して、本実施の形態では、被験者の背中からエアマット１２やエアチューブ３１に伝わる振動を利用していることになる。つまり、本実施の形態の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子では、エアマット１２やエアチューブ３１によって実現させる空気袋に生体情報を伝達する生体の部位として、背中という新たな知見を提案するものといえる。
【００２８】
この出願の発明者等は、本実施の形態の生体情報検出機能を有するリクライニング椅子によれば、リクライニング椅子１の背もたれ４のリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、被験者の生体情報を適正に検出することが可能であることを実験によって確かめた。そこで、その実験及びその結果を、実施例として以下に紹介する。
【００２９】
【実施例】
この実験は、空気袋としてエアマット１２を用いた図１ないし図３に示す生体情報検出機能を有するリクライニング椅子によって行った。エアマット１２は、外皮がポリエチレン製で、大きさが１５０ｍｍ×４００ｍｍ×１０ｍｍである袋状のものを使用し、これをリクライニング椅子の背もたれ部分の生体の腰から背中に掛けた部分に配置した。圧力センサ１３としては、低周波用マイクロフォン（プリモ社製Ｓ１１）を使用し、ホース１４として内径８ｍｍのエアホースを介して圧力センサ１３とエアマット１２とを連結した。受信装置１６としては、心拍信号の周波数帯域を通過させるハイパスフィルタとして遮断周波数０．５Ｈｚのハイパスフィルタを用いた心拍信号弁別部１９を構成した。増幅部１７は、２００倍程度の増幅率を有する回路によって構成した。そして、受信装置１６の出力信号は、図示しない汎用のデータレコーダで収録した。
【００３０】
実験結果を図５に示す。図５は、生体（心拍）検出信号の電圧レベルを縦軸にとり時間の経過を横軸にとるグラフである。したがって、図５中、横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は心拍信号弁別部１９による心拍検出信号の電圧レベル（Ｖ）を示している。図５（ａ）は、図２（ａ）に示すようなリクライニング椅子１の背もたれ４を起こした状態での生体（心拍）検出信号を示すグラフである。図５（ｂ）は、図２（ｂ）に示すようなリクライニング椅子１の背もたれ４をリクライニングさせた状態での生体（心拍）検出信号を示すグラフである。
【００３１】
図５のグラフを参照すると、図５（ａ）中、出力信号が急峻に変化している部分は、生体の心拍動に伴う振動を示しており、急峻な変化部分の間隔は心拍間隔に相当することが観察されている。図５（ｂ）においても、同様に、急峻な変化部分が測定され、心拍間隔が観察されていることが確認された。これにより、図７のグラフに示して既に説明したように、従来技術で述べたように座面部分に空気袋を配置した場合は、背もたれのリクライニング角度が変化すると生体信号の検出が困難であったのに対して、本発明では、背もたれ４のリクライニング角度によらず、安定して生体信号を検出できることが実験的に明らかとなった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、人間の腰又は背中を支えるリクライニング椅子の背もたれの部位に空気袋を配置したので、背もたれのリクライニング角度に応じて被験者の姿勢がどのように変化しようとも、被験者の心拍、呼吸、体動といった生体情報を空気袋に確実に伝達され得るようにし、これにより、そのような生体情報をＳＮ比良く安定して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す生体情報検出機能を有するリクライニング椅子の斜視図である。
【図２】リクライニング椅子のリクライニング機能を示す斜視図であり、（ａ）は背もたれのリクライニング角度が浅い状態、（ｂ）は背もたれのリクライニング角度が深い状態をそれぞれ示す。
【図３】生体情報検出機能を実現するための受信装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】別の実施の形態を示す生体情報検出機能を有するリクライニング椅子の斜視図である。
【図５】生体（心拍）検出信号の電圧レベルを縦軸にとり時間の経過を横軸にとるグラフであり、（ａ）は背もたれのリクライニング角度が浅い状態での生体（心拍）検出信号を示すグラフ、（ｂ）は背もたれのリクライニング角度が深い状態での生体（心拍）検出信号を示すグラフである。
【図６】特許文献１に記載された技術をリクライニング椅子に適用した一例を示す斜視図である。
【図７】生体（心拍）検出信号の電圧レベルを縦軸にとり時間の経過を横軸にとるグラフであり、（ａ）は図６に例示する背もたれのリクライニング角度が浅い状態での生体（心拍）検出信号を示すグラフ、（ｂ）は図６に例示する背もたれのリクライニング角度が深い状態での生体（心拍）検出信号を示すグラフである。
【符号の説明】
１      リクライニング椅子
３      座部
４      背もたれ
１１    生体情報検出装置
１２    空気袋（エアマット態様）
３１    空気袋（エアチューブ態様）
【図１】
2004350903.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004350903.tif 000006
【図５】
2004350903.tif 000007
【図６】
2004350903.tif 000008
【図７】
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