(57)【要約】【課題】  生体情報を確実に計測することができる生体情報計測装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明にかかる生体情報計測装置は、被験者６の生体情報を計測する生体情報計測装置１であって、被験者６に直接又は間接に接触するように配置され、封入袋２０によって略密閉された内部の空隙に空気が封入されたエアマット２と、当該エアマット２の外表面又は内部に設けられ、空隙に封入された空気の圧力変動を検出して当該圧力変動に応じた信号を出力する圧力センサ４と、当該圧力センサ４から出力された信号から生体情報を示す信号を検出する信号処理装置５とを備える。このエアマット２は、空隙を挟んで対峙した封入体２０を圧着する複数の圧着部２１を有し、当該複数の圧着部２１は、空隙を遮断することによって形成された当該複数の空気流路を流れる空気を圧力センサ４の方向へと案内するものである。【選択図】  図１
2005110969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、
前記被験者に直接又は間接に接触するように配置され、封入袋によって略密閉された内部の空隙に流体が封入された流体封入体と、
当該流体封入体の外表面又は内部に設けられ、前記空隙に封入された流体の圧力変動を検出して当該圧力変動に応じた信号を出力する圧力センサと、
当該圧力センサから出力された信号から前記生体情報を示す信号を検出する信号処理装置とを備え、
前記流体封入体は、前記空隙を挟んで対峙した前記封入体袋を圧着する複数の圧着部を有し、
当該複数の圧着部は、前記空隙を遮断することによって複数の流体流路を形成し、当該複数の流体流路を流れる流体を前記圧力センサの方向へと案内する生体情報測定装置。
【請求項２】
前記複数の圧着部は、前記圧力センサが設けられた方向に略直線状となるように複数列配列されることを特徴とする請求項１記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
前記複数の圧着部における複数列の間の間隔は、各列における前記圧着部の間の間隔に比べて大きいことを特徴とする請求項２記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
被験者の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、
前記被験者に直接又は間接に接触するように配置され、封入袋によって略密閉された内部の空隙に流体が封入された流体封入体と、
当該流体封入体の外表面又は内部に設けられ、前記空隙に封入された流体の圧力変動を検出して当該圧力変動に応じた信号を出力する圧力センサと、
当該圧力センサから出力された信号から前記生体情報を示す信号を検出する信号処理装置とを備え、
前記流体封入体は、前記空隙を挟んで対峙した前記封入体袋を圧着する圧着部を有し、
当該圧着部は、前記圧力センサが設けられた方向に略直線状に延在し、前記空隙を遮断することによって複数の流体流路を形成し、当該複数の流体流路を流れる流体を前記圧力センサの方向へと案内する生体情報測定装置。
【請求項５】
前記流体封入体と前記圧力センサとに密着状態で取付けられ、前記流体封入体内の流体の変動を前記圧力センサに伝達する流体チューブを、さらに備え、
前記圧着部は、前記流体を当該流体チューブに案内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計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の生体にかかる生体情報を計測する生体情報計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心拍、呼吸数、体動などの生体情報（バイタルサイン）を収集して測定する装置として、いわゆる生体情報計測用のエアマットがある。この生体情報計測用のエアマットは、可撓体で形成された機密性を有する中空フレームから構成されている。中空フレームとして、例えば、柔軟なゴム、プラスチック、布等で製作されたシート状空気袋、内部容積の変動可能な密閉キャビネットが用いられる。このような中空フレーム内には空気が封入され、人体振動によって中空フレーム内の空気圧が変動する。生体情報計測用のエアマットは、この圧力変動により、呼吸、心拍、いびき、体動などの生体情報を収集して測定、処理する。
【０００３】
この生体情報収集に用いる生体計測用エアマット（生体情報収集装置）の一例が、特許文献１に開示されている。この生体情報計測用エアマットは、空気袋内部に空気が残留した状態で、空気袋に人体が乗った状態における空気圧の変化を検出し、これによって、呼吸、心拍数、せきやいびきなどの生体情報を計測する。また、特許文献１の生体情報計測用エアマットでは、空気袋内部に空隙を保つために、バネ材が配置されている。
【０００４】
このような生体情報計測用のエアマットにおいて、生体情報を計測する条件は、計測対象となる被験者の体格や体重のような身体的な違い、被験者が横たわる寝具や被験者の寝相のような一晩を通して一定しない計測状態によって一定にはならない。したがって、測定する生体情報である呼吸、心拍、いびき、体動等の人体振動による圧力変動を正確に検出できる箇所も一定しない。そのため、圧力変動の検出箇所にムラが生じるため、人体振動による圧力変動が圧力センサに確実に伝達することができず、生体情報を収集することが困難である。
【０００５】
例えば、特許文献1に開示の生体情報計測用エアマットにおいては、被験者がエアマット上に横たわると、圧力変動が四方に広がってしまう。それゆえ、この生体情報計測用エアマットでは、圧力センサで検出される圧力変動の振幅が場所によっては、低くなってしまうので、生体情報を確実に収集することができない。特に、人体の加重によって空気抜けが生じ、被験者の加重がなくなった状態で元に戻りにくくなってしまった場合には、エアマット中の空気量が減少しているので、人体振動の圧力変動を検出することが困難となり、生体情報をより一層収集しにくくなる。
【特許文献１】特開２００１−１４５６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の生体情報計測用のエアマットでは、生体情報を計測する条件が一定しないため、人体振動による圧力変動を確実に検出することができず、生体情報を確実に計測することができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、生体情報を確実に計測することができる生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる生体情報計測装置は、被験者の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、前記被験者に直接又は間接に接触するように配置され、封入袋によって略密閉された内部の空隙に流体が封入された流体封入体と、当該流体封入体の外表面又は内部に設けられ、前記空隙に封入された流体の圧力変動を検出して当該圧力変動に応じた信号を出力する圧力センサと、当該圧力センサから出力された信号から前記生体情報を示す信号を検出する信号処理装置とを備え、前記流体封入体は、前記空隙を挟んで対峙した前記封入体袋を圧着する複数の圧着部を有し、当該複数の圧着部は、前記空隙を遮断することによって複数の流体流路を形成し、当該複数の流体流路を流れる流体を前記圧力センサの方向へと案内するものである。
このような構成において、当該複数の圧着部によって流体の流路を形成することができるので、圧力センサは流体の前記圧力変動を確実に検出することができる。したがって、当該生体情報計測装置は、生体情報を確実に計測することができる。
【０００８】
好適には、前記複数の圧着部は、前記圧力センサが設けられた方向に略直線状となるように複数列配列される。これにより、流体封入体から圧力センサの方への略直線状の流体の流路を形成することができ、生体情報を確実に計測することができる。
【０００９】
また、前記複数の圧着部における複数列の間の間隔は、各列における前記圧着部の間の間隔に比べて大きい。これにより、相対的に間隔の大きい各列における圧着部の間に流体流路が形成されるため、確実な流体の流路を形成することができる。それゆえに、生体情報を確実に計測することができる。
【００１０】
他方、本発明にかかる生体情報計測装置は、被験者の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、前記被験者に直接又は間接に接触するように配置され、封入袋によって略密閉された内部の空隙に流体が封入された流体封入体と、当該流体封入体の外表面又は内部に設けられ、前記空隙に封入された流体の圧力変動を検出して当該圧力変動に応じた信号を出力する圧力センサと、当該圧力センサから出力された信号から前記生体情報を示す信号を検出する信号処理装置とを備え、前記流体封入体は、前記空隙を挟んで対峙した前記封入体袋を圧着する圧着部を有し、当該圧着部は、前記圧力センサが設けられた方向に略直線状に延在し、前記空隙を遮断することによって複数の流体流路を形成し、当該複数の流体流路を流れる流体を前記圧力センサの方向へと案内するものである。
このような構成において、複数の圧着部が略直線状に繋がったより確実な流体流路を形成することができるので、圧力センサは流体の前記圧力変動をより確実に検出することができ、生体情報をさらに確実に計測することができる。
【００１１】
さらに、上記生体情報計測装置は、前記流体封入体と前記圧力センサとに密着状態で取付けられ、前記流体封入体内の流体の変動を前記圧力センサに伝達する流体チューブを備え、前記圧着部は、前記流体を当該流体チューブに案内するものである。これにより、流体チューブを介して、流体封入体内の流体の圧力センサへと案内することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生体情報を確実に計測することができる生体情報計測装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明にかかる生体情報計測装置の構成について説明する。図１に、この生体情報計測装置の構成図が示され、この図１において、符号１によって、本発明にかかる生体情報計測装置が全体的に示されている。この生体情報計測装置１は、生体情報計測用のエアマット２（以下、エアマット２と略す）、エアチューブ３、圧力センサ４、信号処理装置５を備えている。本発明にかかる生体情報計測装置１は、エアマット３に、エアチューブ３に至る空気流路が設けられたものである。
【００１４】
エアマット２は、封入袋２０内に空気が封入された空気封入体２であり、被験者６が横たわるマットレスやシーツ等の寝具に取付けられ、被験者６に接触するように取付けられたりする。例えば、エアマット２は、被験者６の体の下や寝具のマットレスの下に取付けられる。このエアマット２の構成については、後に詳細に説明するが、封入された空気の流路を形成するために、上下の生地が複数の圧着部２１において熱圧着等の方法によって部分的に圧着されている。また、エアマット２は、パッド状であっても、複数個のブロックに分離されたシート状のものであってもよい。なお、本実施形態においては、生体情報を計測するためにエアマット２を用いて説明するが、これに限らず、水等の空気以外の流体が封入された流体封入体を用いてよい。
【００１５】
エアチューブ３は、エアマット２の圧力変動を圧力センサ４に伝達するためのものである。このエアチューブ３は中空状に構成され、エアマット２に封入された空気が自由に移動する。エアチューブ３は、例えば、ビニル等により形成される。
【００１６】
圧力センサ４は、エアチューブ３を介してエアマット２の圧力変動を検出し、電気信号として出力する。圧力センサ４の代わりにエアマット２の外表面形状の変化を計測する変位検出器を用いることも可能である。尚、圧力センサ４は、エアチューブ３を介さずに、直接、エアマット２に接続されるようにしてもよい。これらのエアマット２、エアチューブ３及び圧力センサ４によって人体の周期的な変動を検出する。
【００１７】
信号処理装置５は、圧力センサ４から出力された電気信号に基づいて、被験者６の生体情報を取得するものである。この信号処理装置５の内部構成の一例が、図２に示されている。図２に示すように、信号処理装置５は、信号入力部５１、バンドパスフィルタリング部５２、制御部５３、記憶部５４、表示部５５を備えている。
【００１８】
信号入力部５１は、圧力センサ４の信号出力端子と接続され、当該圧力センサからの出力信号（圧力信号）を入力し、信号処理のためのインターフェース処理を実行する。
バンドパスフィルタリング部５２は、信号入力部５１に入力された圧力信号内の特定周波数帯の信号を通過させ、特定信号を抽出するための処理を行う。例えば、バンドパスフィルタリング部５２は、被験者６のいびき音を示す信号の周波数帯域に対応した周波数帯域の信号のみを通過させたり、被験者６の胸腹部運動を示す信号の周波数帯域に対応した周波数の信号のみ通過させたりする。
【００１９】
制御部５３は、信号処理装置５における信号処理制御、表示制御、記憶制御等、各構成による処理を制御するものである。この制御部５３は、ＭＰＵ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭにより構成される。
記憶部５４は、信号入力部５１より出力された信号やバンドパスフィルタ部５２により抽出された信号が記憶される。また、この記憶部５４に格納された情報を、外部記憶媒体に格納できるようにしてもよい。記憶部５４に格納された情報は、事後的に治療のために用いてもよい。
表示部５５は、記憶部５４に記憶された、信号入力部５１より出力された信号やバンドパスフィルタ部５２により抽出された信号を表示する。この表示部５５は、例えば、液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネルにより構成される。
【００２０】
また、信号処理装置５は、この生体情報に基づいて被験者６の睡眠状態を分析し、この睡眠状態の分析結果を表示したり、通信網を介して医療機関等に分析結果を送信したりするように構成してもよい。
【００２１】
続いて、図３を用いて、本発明にかかる生体情報計測装置１におけるエアマット２の構成について詳細に説明する。
図３（ａ）に、エアマット２を上面から観察した上面図が示されている。図３（ａ）において、２０１は封入袋２０の上生地である。
【００２２】
封入袋２０の上生地２０１は、例えばビニル、柔軟性のあるゴム、布等の材料を用いて製作される。この上生地２０１は、上面視略矩形状の形状を有し、例えば、縦４０ｃｍ、横６０ｃｍ〜８０ｃｍの略矩形状の形状を有する。この封入袋２０の長手方向（上生地２０１の長手方向）の一端には、チューブ３が突設されている。また、図３（ａ）には図示しないが、生体情報計測装置１が被験者６の生体情報を計測する場合には、被験者６は、封入袋２０の短手方向に、上生地２０１上に横たわる。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、複数の圧着部２１は、上生地２０１の長手方向に沿って略直線状に二列形成されている。また換言すれば、これら二列に配列された複数の圧着部２１は、被験者６が横たわる方向（封入袋２０の短手方向）と略垂直な方向に配列されている。
なお、これら配列された複数の圧着部２１を列ごとにまとめて圧着列と呼び、符号２１１，２１２によって、エアチューブ３を右手に見て上方（図中上方）、下方（図中下方）それぞれに配置された圧着列を示す。
【００２４】
二列に配列された圧着列２１１，２１２はともに、その長手方向が封入袋２０の外縁に至らず、外縁に囲まれた上生地２０１の上面視内側に配置されている。さらに、圧着列２１１，２１２間の間隔ａは、各圧着列２１１，２１２における圧着部２１間の間隔ｂに比べて大きくなっている。換言すれば、各圧着列２１１，２１２における複数の圧着部２１は、圧着列２１１，２１２間に比べて密に配列されている。したがって、封入袋２０内の空気は、圧着列２１１，２１２の列方向に流れやすく、この方向に空気流路が形成される。
【００２５】
各圧着列２１１，２１２を構成する複数の圧着部２１は、この密に配列された複数の圧着部２１があたかも略直線状に連続するかのように、上生地２０１と下生地（図３（ａ）に図示せず）とを圧着している。それとともに、二列の圧着列２１１，２１２は、ある程度の間隔を空けて配列されている。そのため、各圧着列２１１，２１２の間には、下生地との間に設けられる空隙に空気が通る空気流路が形成される。詳細には、図３（ａ）においては、封入袋２０の上縁と圧着列２１１、圧着列２１１，２１２の間、圧着列２１２と封入袋２０の下縁に、三つの空気流路が形成されている。
【００２６】
これら三つの空気流路は、図３（ａ）における上生地２０１の右縁部２３１付近で一つに合流する。図３（ａ）において、符号２３２によって、三つの空気流路の合流部分が示されている。合流部分２３２は、エアチューブ３の接続部分付近に位置し、合流部分２３２で一つに合わさった空気は、エアチューブ３を介して圧力センサ４へと送られる。そのため、圧着列２１１，２１２の複数の圧着部２１は、合流部分２３２が形成されるように、上生地２０１右縁部２３１には到達しないように配列されている。すなわち、圧着列２１１，２１２の右端（エアチューブ３側の端に位置する圧着部２１）は、上生地２０１の右縁部２３１と離れている。
【００２７】
また、圧着列２１１，２１２は、封入袋２０の外縁に囲まれた内側に配列されているので、エアチューブ３が突設された外縁、この外縁に対向する外縁と圧着列２１１，２１２端部との間にも、二つの空気流路が形成される。さらに、複数の圧着部２１１，２１２は、エアチューブ３がこれら圧着部２１１，２１２の間に配置されるように形成されている。このように圧着列２１１，２１２を形成することによって、上記五つの空気流路は、エアチューブ３に至る空気流路を構成する。
【００２８】
図３（ｂ）に、図３（ａ）に示すエアマット２のＡ−Ａ’断面における断面図が示されている。図３（ｂ）において、２０２は封入袋２０の下生地、２２は空隙である。この下生地２０２は、上生地２０１と略同じ上面視略矩形状の形状を有し、例えば、上生地２０１と同じ材料を用いて構成され、例えばビニル、柔軟性のあるゴム、布等を用いることができる。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、上下生地２０１，２０２は、対向した状態で、これらの外縁において貼り合わされている。詳細には、これら上下生地２０１，２０２の外縁は、エアチューブ３が接続される部分を除いて、密閉状態で貼り合わされている。この貼り合わせ状態で、上下生地２０１，２０２の間には、空隙２２が形成される。この空隙２２には、空気が封入され、この封入された空気は、上下生地２０１，２０２間に密閉される。このように、封入袋２０は、空隙２２を挟んで対峙する上下生地２０１，２０２によって構成される。なお、封入袋２０は、ここでは二枚の上下生地２０１，２０２から製作されているが、一枚の生地を折返して貼り合わせたり、より多数の生地を貼り合わせたりして作成してもよい。
【００３０】
また、図３（ｂ）には図示しないが、エアチューブ３の接続部分は、上下生地２０１，２０２によって挟着され、エアチューブ３の接続部分付近から空隙２２内に封入された空気が漏れ出さないように密着されている。すなわち、上下生地２０１，２０２は、エアチューブ３の内部に対してのみ、空気を送り出すことができる。
【００３１】
上記のような構成を有するエアマット２の内部空気は、本発明にかかる生体情報計測装置１によって被験者６の生体情報を計測するとき、次のように変動する。
被験者６がエアマット２上に横たわるとき、被験者６はエアマット２の短手方向に横たわる。そのため、封入袋２０内の空隙２２に封入された空気は、被験者６による加重によって、この被加重部分から外縁方向へと押圧される。このとき、封入袋２０の上生地２０１は、被験者６の身体によって押圧されるので、封入袋２０の長手方向で中心から外縁方向に膨らむ。
【００３２】
封入袋２０内部の空隙２２には圧着列２１１，２１２によって空気流路が形成されているため、被験者６の加重によって押圧された空気は、エアマット２の長手方向に変動しやすくなり、空気流路に従ってエアチューブ３の方向へと案内される。それとともに、封入袋２０内の空気は、上下の外縁、圧着列２１１，２１２によって挟まれているため、エアマット２の長手方向への変動が短手方向への変動に比べて相対的に容易となる。
【００３３】
以上のように、上記生体情報計測装置１においては、エアマット２の上下生地２０１，２０２を圧着することによって、封入袋２０内に空気流路を形成することができる。これによって、封入袋２０内の空気は、エアチューブ３の方向に対して変動しやすくなり、エアチューブ３内部へと空気が流入しやすくなる。したがって、生体情報を計測するのに必要な空気を圧力センサ４に対して供給しやすくなるので、圧力センサ４への空気の伝播効率を向上させることができる。このように、エアマット２から圧力センサ４への空気の伝播効率を向上させることができるので、被験者６の加重によって封入体２０内の空気が減少した場合であって、生体情報を確実に計測することが可能となる。
【００３４】
また、被験者６はエアマット２の短手方向（空気が伝達されるエアチューブ３の方向と略垂直な方向）に横たわるので、被験者６の加重によって、被験者６が横たわった場所で封入袋２０内の空隙２２が小さくなる。そのため、封入袋２０内の空隙２２は、被験者６の加重によって長手方向に二つにほぼ分断される。この分断された空隙２２のエアチューブ３側において、圧着列２１１，２１２によって空気流路が形成されているので、この空気流路に従ってエアチューブ３の方向に案内され、圧力センサ４に対して、空気の圧力変動を確実に伝えることが可能となる。
【００３５】
発明の実施の形態２．
発明の実施の形態２においては、略直線状に連続した圧着部によって、上下の生地２０１，２０２が圧着されたエアマットについて説明する。図４に、このエアマットを上面から観察した上面図が示され、符号３０によって、このエアマットが示されている。図４において、３１１，３１２は圧着部である。また、図４においては、上記エアマット２と同様の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
図４に示すように、エアマット３０に形成された圧着部３１１，３１２は、上記エアマット２の圧着列２１１，２１２内における各圧着部２１を略直線状に繋げたような形状を有する。すなわち、エアマット３０における圧着部３１１，３１２は、圧着列２１１，２１２と異なり、略直線状に連続した形状を有し、上生地２０１の長手方向に沿って二列に配列されている。それゆえ、上記エアマット２の圧着列２１１，２１２と同様に、圧着部３１１，３１２もまた、被験者６が横たわる方向と略垂直な方向（エアマット２の短手方向）に配列されている。
【００３７】
また、これら圧着部３１１，３１２は、ある程度の間隔を空けた状態で配列されている。さらに、二列に配列された圧着部３１１，３１２はともに、その長手方向がエアマット２の外縁に至らず、外縁に囲まれた上生地２０１の上面視内側に配置されている。特に、圧着部３１１，３１２の右端部（エアチューブ３側の端部）は、上生地２０１右縁部と離間し、圧着列２１１，２１２と同様に、空気がエアチューブ３の接続部分付近で一つに合流する三つの空気流路を形成している。
【００３８】
このようなエアマット３０に圧着部３１１，３１２を形成することによって、上記エアマット２と同様に三つの空気流路を形成することができるが、複数の圧着部２１が配列された圧着列２１１，２１２と異なり、圧着部３１１，３１２は連続しているので、空気の流動効率のより良好な空気流路を形成することが可能である。したがって、エアチューブ３内部へ流入する空気の変動効率を高めることができるので、生体情報を計測するのに必要な空気を圧力センサ４に対して効率よく供給することができ、圧力センサ４への空気の伝播効率をより一層向上させることができる。
【００３９】
なお、本発明の実施形態においては、エアマットの上下生地を圧着する圧着部が二列設けられているが、これに限らず、三列等の複数列であってもよい。複数列の圧着列を設ける場合、列数の増加にともなって列間の間隔が狭まるとエアマット内部の空気流路が狭められるので、空気流路が狭められすぎない程度に圧着部の列数を増やすことができる。
【００４０】
またなお、本発明の実施形態においては、略直線上に配列された複数の圧着部によってエアマット内部に空気流路を形成しているが、これに限らず、エアチューブの接続部分を中心に放射状に複数の圧着部を形成する等、複数の圧着部を形成することによって、エアチューブに対する空気の伝達効率を向上させる空気流路を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかる生体情報計測装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかる生体情報計測装置における信号処理装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる生体情報計測装置におけるエアマットの一構成例を示す上面図及び断面図である。
【図４】本発明にかかる生体情報計測装置におけるエアマットの他の構成例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  生体情報計測装置、２  エアマット、２０  封入袋、２０１  上生地、２０２  下生地、２１  圧着部、２１１，２１２  圧着列、２２  空隙、３  エアチューブ、４  圧力センサ、５  信号処理装置、５１  信号入力部、５２  バンドパスフィルタリング部、５３  制御部、５４  記憶部、５５  表示部、６  被験者、３０  エアマット、３１１，３１２  圧着部
【図１】
2005110969.tif 000003
【図２】
2005110969.tif 000004
【図３】
2005110969.tif 000005
【図４】
2005110969.tif 000006