(57)【要約】【課題】閉鎖空間内において、人が何処にいても、呼吸動作等の微小な動きを検出できる装置を提供することを課題とする。【解決手段】閉鎖空間内に検出波送信機１から検出波を送信して、閉鎖空間の壁面で反射させて検出波を充満させる。生体に当たって反射する検出波を、集波器３を介して検出波受信機２で受信する。受信した検出波の振幅信号の有無によって、生体の有無を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出波送信機と、検出波受信機と、集波器とを具備し、
閉鎖空間内に前記検出波送信機から検出波を送信して、前記閉鎖空間の壁面で反射させて前記検出波を充満させ、
前記検出波が生体に当たって反射する検出波を、前記集波器を介して前記検出波受信機で受信し、受信した前記検出波の振幅信号の有無により前記生体の有無を検知することを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
前記検出波が超音波であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項３】
前記検出波が赤外線であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項４】
前記振幅信号の変調が前記生体の呼吸に対応していることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項５】
前記集波器が傘状であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項６】
前記集波器の凸面状部側に前記検出波送信機を設置し、
前記集波器の凹面状部側に前記検出波受信機を設置したことを特徴とする請求項５に記載の生体情報検出装置。
【請求項７】
前記集波器の凸面状中央部に前記検出波送信機を設置し、
前記集波器の凹面状中央部に前記検出波受信機を設置したことを特徴とする請求項５に記載の生体情報検出装置。
【請求項８】
前記検出波送信機と前記集波器と前記検出波受信機を一体とし、
前記検出波送信機の送信面を天井方向に向け、
前記検出波受信機の受信面を床方向に向けて設置したことを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項９】
前記検出波送信機を１以上設置したことを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項１０】
前記閉鎖空間がトイレ、浴室、病室、独居房、又は個室であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出装置。
【請求項１１】
複数の検出波送信機と、複数の検出波受信機とを具備し、
閉鎖空間内に前記複数の検出波送信機から検出波を送信して、前記閉鎖空間の壁面で反射させて前記検出波を充満させ、
前記検出波が生体に当たって反射する検出波を、前記複数の検出波受信機で受信し、受信した前記検出波の振幅信号の有無により前記生体の有無を検知することを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項１２】
前記検出波が超音波であることを特徴とする請求項１１に記載の生体情報検出装置。
【請求項１３】
前記検出波が赤外線であることを特徴とする請求項１１に記載の生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレ等の閉鎖空間内で検出波を用いた生体情報検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トイレ、浴室等の閉鎖空間では人の容態が急変しやすく、且つ、閉鎖されているため、早期発見が困難であり、死亡事故につながるおそれがある。このような緊急事態を未然に防ぐため、人物の容態変化を検出する装置が求められており、種々の生体検出装置が開発されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では超音波式距離センサをトイレの天井あるいは壁に設置し、トイレ内が無人の場合、人が便座に座った場合等を、それぞれ受波信号の違いにより検知し、床に倒れた場合や長時間座っている状態である場合には異常と判断し、外部へ警報する装置である。距離センサを用い、トイレが使用されていないときの反射波の状態及びレベルを検知し、その後、人が立っている状態、座っている状態、倒れている状態での反射波の状態、及びレベルの変化から、入室者の状態を検知している。
【特許文献１】特開２００４−１９９１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置は、人が立っている状態、座っている状態、倒れている状態の３態様についてのみ、ゲート信号を用いて検知しているため、上記３態様のみしか判別できないという課題を有する。
【０００５】
また、ゲート回路を用い、上述の状態が一定時間経過したときのみ、異常が生じたものと判別しているため、緊急事態に対して瞬時に検知できないという問題がある。
【０００６】
更に、超音波発信機から直接超音波を照射できる範囲は狭いため、検知領域が狭い。このため、空間内にて人が検知領域を外れた場合には検知できないという問題がある。
【０００７】
更に、超音波を直接生体に当てて検知しており、センサの取付位置や向きが変わってしまった場合には、検知できないという課題を有する。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明は生体に何ら検出装置を装着することなく、検出が困難な呼吸動作を検出でき、且つ、閉鎖空間内においては生体が何処にいようとも生体情報を検出できる装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は検出波送信機と、検出波受信機と、集波器とを具備し、閉鎖空間内に前記検出波送信機から検出波を送信して、前記閉鎖空間の壁面で反射させて前記検出波を充満させ、前記検出波が生体に当たって反射する検出波を、前記集波器を介して前記検出波受信機で受信し、受信した前記検出波の振幅信号の有無により前記生体の有無を検知することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は前記検出波が超音波であることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は前記検出波が赤外線であることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は前記振幅信号の変調が前記生体の呼吸に対応していることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明は前記集波器が傘状であることを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明は前記集波器の凸面状部側に前記検出波送信機を設置し、前記集波器の凹面状部側に前記検出波受信機を設置したことを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は前記集波器の凸面状中央部に前記検出波送信機を設置し、前記集波器の凹面状中央部に前記検出波受信機を設置したことを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は前記検出波送信機と前記集波器と前記検出波受信機を一体とし、前記検出波送信機の送信面を天井方向に向け、前記検出波受信機の受信面を床方向に向けて設置したことを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明は前記検出波送信機を１以上設置したことを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明は前記閉鎖空間がトイレ、浴室、病室、独居房、又は個室であることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明による他の形態では複数の検出波送信機と、複数の検出波受信機とを具備し、閉鎖空間内に前記複数の検出波送信機から検出波を送信して、前記閉鎖空間の壁面で反射させて前記検出波を充満させ、前記検出波が生体に当たって反射する検出波を、前記複数の検出波受信機で受信し、受信した前記検出波の振幅信号の有無により前記生体の有無を検知することを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明による他の形態では前記検出波が超音波であることを特徴とする。
【００２１】
更に、本発明による他の形態では前記検出波が赤外線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による生体情報検出装置によると、検出波を閉鎖空間内に充満させ、集波器を介し、多量の反射波を受信できるため、呼吸動作等の微小な体の動きを検出することが可能である。
【００２３】
また、同様の理由により、閉鎖空間内すべてが検知領域となるため、人がどの様な状態でいようとも、瞬時に生体情報を検出できる利点を有する。
【００２４】
更に、通常の検出波送受信機一対と傘状の集波器という簡単な構造であるため、安価に提供することが可能である。
【００２５】
更に、検出波を利用するため、体に何らセンサ等を装着することなく、非接触で生体情報の検出を実現できる。
【００２６】
また、本発明による他の形態の生体検出装置によると、複数の検出波送信機で多量の検出波を空間内に充満させ、複数の検出波受信機で多量の反射波を受信できるため、呼吸動作等の微小な体の動きを検出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は第１実施形態の生体情報検出装置の概略を示す図である。図２は、検出波として超音波を使用した場合の超音波送信部及び受信部の検出波送受信フロー図である。図３は、検出波として赤外線を使用した場合の赤外線送信部及び受信部の検出波送受信フロー図である。図４は周波器の断面を示す図である。図５は検出波として超音波を使用した生体情報検出装置及び圧電フィルムセンサを用いた測定図である。図６は他の実施形態としての生体情報検出装置の概略を示す図である。
【００２８】
図１で第１実施形態の生体情報検出装置の概略について説明する。本発明の生体情報検出装置は検出波送信機１、検出波受信機２、及び集波器３から構成されている。検出波送信機１、検出波受信機２、及び集波器３は一体となってトイレの天井部に設置されている。検出波送信機１は送信面を天井に向けて、集波器３の凸面部に設置されており、また、検出波受信機２は受信面を床方向に向けて、集波器３の凹面部に設置されている。
【００２９】
検出波送信機１からは検出波が天井方向へ送信されている。検出波は閉鎖空間内の天井、壁面等によって複雑に反射し、閉鎖空間内に充満する。検出波としては超音波、又は赤外線が好ましい。また、送信する検出波の周波数は特に限定されるものではなく、汎用されているものでよい。
【００３０】
検出波送信機１は、閉鎖空間内に検出波が乱反射して充満されるように、検出波を発する箇所に設置すればよく、好ましくは集波器の凸面部側、更に好ましくは凸面部中央部に設置するとよい。
【００３１】
集波器３は、検出波送信機１が送信する検出波を直接検出波受信機２が受信しないように遮断するとともに、壁面、便器、生体等からの反射波を受信している。集波器３は検出波送信機１が直接発する検出波を検出波受信機２が直接受信しないよう遮断し、且つ、検出波受信機２が反射した検出波を効果的に受信できる形状であればよい。その様な形状として、特に傘状が好ましい。また、集波器３の形状が大きい方が好ましい。検出波の受信能力が高まるため、検出波受信機２が効果的に受信できる。
【００３２】
検出波受信機２は下方向を向いており、集波器３を介して受信された壁面、便器、生体等からの反射波を受信している。検出波受信機２は集波器３を介して閉鎖空間内に反射している検出波を効果的に受信できる箇所に設置すればよく、好ましくは集波器３の凹面部側、更に好ましくは凹面部中心部に設置するとよい。
【００３３】
トイレ内に生体が存在しない場合には、検出波は一定に反射するため、検出波受信機２で受信する検出波の振幅は一定となる。トイレ内に生体が存在する場合、人の動きにより検出波の反射が不安定となり、受信する検出波の振幅が変動する。
【００３４】
トイレ内の生体が息を吸っている状態では、体の体積が大きくなるため、受信する検出波の反射距離が短くなり、受信する検出波の振幅は大きくなる。一方、トイレ内の人が息を吐いている状態のとき、体の体積は小さくなるため、受信するまでの検出波の反射距離が長くなり、受信する検出波の振幅は小さくなる。
【００３５】
閉鎖空間内では音響のように多重的に検出波が反射しており、且つ、受信機では集波器を介して多量の反射波を受信する。従って、呼吸動作のように、１の反射波では振幅変調を認識できないわずかな動きをも検出できる。
【００３６】
また、本装置は閉鎖空間内に検出波を充満させて、閉鎖空間内における動きの全てを検出している。このため、生体が閉鎖空間内の何処にいようとも検出可能となる。
【００３７】
広めの閉鎖空間である場合、１以上の検出波送信機１を設けるとよい。送信される検出波の増加に伴い、反射波も増加するため、閉鎖空間が十分に検出波で充満されるとともに、効果的に検出波受信機２で受信できる。なお、複数の検出波送信機１を設置する場合、同じ周波数の検出波を発信すれば位相の問題がなく、生体情報の検出が可能である。
【００３８】
閉鎖空間は検出波が乱反射して充満される大きさの空間であればよい。トイレ、浴室、病室、又は個室等に特に有効である。このような空間が最も事故が多いため、本発明を用いれば、未然に事故を予防できる。
【００３９】
また、刑務所、拘置所等の独居房をはじめとする拘留施設にも好適である。本装置は監視カメラを利用しないため、被監視者のプライバシーの侵害を抑えつつ、効果的な監視が可能である。更に、セキュリティを要する空間にもよい。不審者の侵入による異常を検知し得る。
【００４０】
図２（Ａ）は検出波として超音波を使用した場合の超音波送信部における超音波送信フロー図である。パルス発振回路を介して超音波送信機から天井に向けて超音波が送信される。
【００４１】
図２（Ｂ）は超音波受信部における超音波受信フロー図である。閉鎖空間内で複雑に反射した超音波は、集波器の下部に設置された超音波受信機で受信される。検出波受信機で受信された検出波はハイパスフィルタにて低周波が取り除かれた後、増幅器により増幅され、検波回路で振幅が検出される。検波回路では、整流して、受信された超音波の振幅を検出している。
【００４２】
図３（Ａ）は検出波として赤外線を使用した場合の赤外線送信部における赤外線送信フロー図である。パルス発振回路を介して赤外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が駆動し、天井に向けて赤外線が送信される。
【００４３】
図３（Ｂ）は赤外線受信部における赤外線受信フロー図である。閉鎖空間内で複雑に反射した赤外線は、集波器の下部に設置されたフォトセンサで受信される。フォトセンサで受信された赤外線はハイパスフィルタにて低周波が取り除かれた後、増幅器により増幅され、検波回路で振幅が検出される。検波回路では、整流して、受信された赤外線の振幅を検出している。なお、直流にて赤外線発光ダイオードを駆動させる場合、ハイパスフィルタ、検波回路は不要である。
【００４４】
一般的な家庭トイレサイズのボックス内にて測定を行った。ボックス内で被験者が安静にしている状態、被験者が呼吸を停止している状態、及び、被験者が不在の状態の、３つの態様について測定した。
【００４５】
ボックスの大きさは２２０ｃｍ×９０ｃｍ×２２０ｃｍ（高さ×幅×奥行き）とし、超音波送信機、超音波受信機、集波器を一体として天井に設置した。円錐状の集波器の上部中心部に、超音波を天井に送信するように超音波送信機を設けた。また、超音波受信機を床方向に向け、集波器の中心部に設けた。
【００４６】
発信する超音波の周波数は４０ｋＨｚとした。
【００４７】
図４に示す集波器を用い、表１に示す３種類の集波器を用いて測定した。
【００４８】
【表１】
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また、本発明による装置で人の呼吸動作が検出可能であることを検証するために、圧電フィルムセンサを被験者の上腕部につけて、低周波数体動（呼吸）を同時に計測した。
【００４９】
図５は本発明と圧電フィルムセンサによる測定結果である。
【００５０】
なお、集波器は大きいほど、受信能力が高くなるため、振幅変調が大きくなった。閉鎖空間の大きさに応じて集波器の大きさを選択することにより、効果的に検出できることを確認した。
【００５１】
図５（Ａ）は安静状態の測定結果である。本発明による出力波形と圧電フィルムセンサ出力電圧は、位相差が生じているが、同期している。
【００５２】
図５（Ｂ）は呼吸停止前と停止後の状態の測定結果である。呼吸停止前はいずれも出力変動が見られるが、呼吸停止状態においては変動が無くなっている。なお、呼吸停止後、圧電フィルムセンサ出力電圧が全く変動しないのに対し、本発明ではわずかな変動が見受けられる。これは、被験者の動きを完全に止めることは困難であり、わずかな被験者の動きをも検出したものと推測される。
【００５３】
図５（Ｃ）はボックス内に被験者不在の状態の測定結果である。出力変動は見受けられない。
【００５４】
本測定結果から、本発明によって検出されたものが被験者の呼吸に対応していることが判断でき、閉鎖空間内での人の呼吸動作を非接触で検出できることが確認できる。
【００５５】
図６で他の実施形態としての生体情報検出装置の概略について説明する。本発明の生体検出装置は、複数の検出波送信機と複数の検出波受信機から構成される。
【００５６】
検出波送信機１が、送信面をトイレの天井方向に向けて４個設置されている。検出波受信機２が、受信面をトイレの床方向に向けて４個設置されている。
【００５７】
複数の検出波送信機１から多量の検出波を送信すると、検出波が天井、壁面、便器、生体等によって反射し、トイレ内に検出波が充満する。複数の検出波受信機２は下方向を向いており、壁面、便器、生体等からの反射波を受信している。複数の検出波受信機２によって、多量の反射波を受信することができる。
【００５８】
従って、上記同様、呼吸動作のように、１の反射波では振幅変調を認識できないわずかな動きをも検出できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
簡単な装置によって、人に直接センサ等を装着することなく、閉鎖空間内におけるいずれの箇所においても、人のわずかな動き、特に呼吸動作の検出を可能とする。従って、トイレ、浴室、病室、独居房、個室等の閉鎖空間における身体異常等の緊急事態を未然に防止することができ、病院や介護施設をはじめ一般家庭においても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による第１の実施形態である生体情報検出装置の概略を示す図である。
【図２】本発明による超音波送信部及び受信部の超音波送受信フロー図である。
【図３】本発明による赤外線送信部及び受信部の赤外線送受信フロー図である。
【図４】本発明による集波器の断面図である。
【図５】本発明による生体情報検出装置及び圧電フィルムセンサを用いた測定図である。
【図６】本発明による他の実施形態である生体情報検出装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  検出波送信機
２  検出波受信機
３  集波器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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