(57)【要約】【課題】  小型で低コストのセンサにより、体温情報を含めた生体情報を検出可能とするエアマットを実現する。【解決手段】  通気孔が形成された自己復元力を有するエアマットにおいて、  前記通気孔を介して前記エアマットに流入又はこれより流出する空気の変動を温度変化として検出する第１の温度センサを備える。【選択図】                    図１
2007061141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔が形成された自己復元力を有するエアマットにおいて、
前記通気孔を介して前記エアマットに流入又はこれより流出する空気の変動を温度変化として検出する第１の温度センサを備えることを特徴とするエアマット。
【請求項２】
前記第１の温度センサの検出信号は、前記エアマットに接して就寝する被験者の体温、呼吸、心拍、体動、いびきの少なくともいずれかを検出する生体情報検出装置に渡されることを特徴とする請求項１に記載のエアマット。
【請求項３】
前記第１の温度センサに近接配置され、第１の温度センサの周囲温度を検出する第２の温度センサを備えることを特徴とする請求項１に記載のエアマット。
【請求項４】
前記第１の温度センサの検出信号並びに前記第２の温度センサの検出信号は、前記エアマット上で就寝する被験者の呼吸、心拍、体動、いびきの少なくともいずれかを検出する生体情報検出装置に渡されることを特徴とする請求項３に記載のエアマット。
【請求項５】
前記第１及び第２の温度センサは、サーミスタであ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エアマット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアマット、特に就寝中の被験者の生体情報を検出するために使用される自己復元力を有するエアマットに関する。
【背景技術】
【０００２】
就寝中の被験者の生体情報を検出するために使用される、自己復元力を有するエアマットに関連する先行技術文献としては、特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０４０４５４号公報
【０００４】
被験者の生体情報を、圧力変動信号として導出する手段を介して検出する生体情報検出装置に関連する先行技術文献としては、非特許文献１がある
【０００５】
【非特許文献１】計測自動制御学会論文集Vol.36 No.11 P894/900 (2000)          「エアマットレス型無拘束生体計測の実用化研究」
【０００６】
図６は、特許文献１に開示されている、自己復元力を有する従来のエアマットの横断面図である。袋状のエアマット１００は、上生地１００ａと下生地１００ｂが溶着部２００により周囲が溶着され、内部に充填されたクッション材３００によりマチ幅ｄが確保されている。
【０００７】
溶着部の２００の適当な箇所を貫通して通気部４００が形成されている。４０１はこの通気部４００の中心に形成された通気孔であり、この通気孔を介して外気がエアマット１００内に流入し、又はエアマット内の空気が外気に流出する。
【０００８】
このエアマットに接して就寝する被験者の体重がかかっているときには、エアマット内の空気の一部が外気に流出して上生地１００ａと下生地１００ｂとの距離はマチ（＝上下間隔の最大長を固定する材料）幅ｄより狭くなるが、体圧が除去されると、空間内の空気圧が外気圧より下がっていてもクッション材の“自己反発性”（表現を換えれば“自己復元力”）により、マチ幅ｄの長さまで上生地１００ａと下生地１００ｂの距離は広がり、外気が流入するので定常のフラット位置まで直ちに回復する。
【０００９】
被験者がエアマット１００に接して就寝している状態でも、呼吸、心拍、体動、いびきによるエアマット内の圧力変化に対応して、絞り孔４０１には外気との空気の出入りが発生する。
【００１０】
図７は、呼吸、心拍、体動及びいびきによる通気孔の空気の流れの変動を、流出をプラス符号で、流入をマイナス符号で示した表である。この特性を利用すれば、出入りする空気の流れを検出することで、被験者の生体情報を収集することができる。
【００１１】
図６において、５００は通気孔４０１に設けた圧力センサであり、その検出信号ｅｐが生体情報検出装置６００に渡されて信号処理され、呼吸、心拍、体動、いびきの生体情報が抽出される。圧力センサ５００に代えて流量又は流速センサを使用することも可能である。
【００１２】
図８は、非特許文献１のＦｉｇ３に開示されている生体情報検出システム及び信号波形図である。１０は、内部の圧力変化を外部に取り出し可能に設計されたエアマットレス、２０はその上に敷かれた通常の蒲団、３０はこの蒲団上で就寝している被験者である。
【００１３】
４０は無拘束型のセンサであり、具体的には高帯域・ 高感度の圧力センサで実現されており、エアマットレス１０内の微小な圧力変動を検出する。５０はフィルタ手段であり、低周波帯域のフィルタ５０ａ、中周波帯域のフィルタ５０ｂ、高周波帯域のフィルタ５０ｃ並びに各フィルタの出力のゲインコントローラよりなる。
【００１４】
低周波帯域のフィルタ５０ａは、圧力変動信号から呼吸（Respiration）情報を抽出し、ゲインコントローラを経て信号処理部８０に出力する。中周波帯域のフィルタ５０ｂは、圧力変動信号から心拍（Heart beating）変動情報を抽出し、ゲインコントローラ及び整流平滑回路６０を経て信号処理部８０に出力する。高周波帯域のフィルタ５０ｃは、圧力変動信号からいびき（Snoring）情報を抽出し、ゲインコントローラ及び整流平滑回路７０を経て信号処理部８０に出力する。
【００１５】
下段の波形図は、信号処理部８０の処理結果得られる計測データの波形図であり、（Ａ）は呼吸情報、（Ｂ）は心拍変動情報、（Ｃ）はいびき情報をそれぞれ示している。このような無拘束型のセンサと電気的なフィルタ手段による信号処理により、無拘束で被験者の各種生体情報を得ることが可能であり、これら生体情報に基づいて睡眠段階を推定演算することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来技術によるエアマットを用いた生体情報の検出手法では、次のような問題点があった。
（１）高感度の圧力センサは、マイクロフォンと同一構造となるために、周囲の音をノイズとして拾い易く、生体情報とのＳＮ比が小さいので、遮音構造や信号処理でのフィルタリングにコストがかかる。
【００１７】
（２）流量センサ又は流速センサは、流量又は流速の物理量を測定する構造であるので、一般に高価である。空気の変動のみを検出する目的のセンサとして使用するにはオーバースペックとなる。
【００１８】
（３）圧力センサ、流量センサ又は流速センサを使用する無拘束センサ手段で得られる情報は、呼吸情報、心拍情報、体動情報及びいびき情報だけであり、就寝している被験者の体温情報を検出することは不可能である。体温情報を欠く情報では、突然死と離床とを精度よく区別するのは困難である。
【００１９】
（４）圧力センサ、流量センサ又は流速センサは、小型化に限界があり、通気部４００に内臓するためには特別設計を必要とし、実装上のコストアップの要因となっている。
【００２０】
従って本発明が解決しようとする課題は、小型で低コストのセンサにより、体温情報を含めた生体情報を検出可能とするエアマットを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）通気孔が形成された自己復元力を有するエアマットにおいて、
前記通気孔を介して前記エアマットに流入又はこれより流出する空気の変動を温度変化として検出する第１の温度センサを備えることを特徴とするエアマット。
【００２２】
（２）前記第１の温度センサの検出信号は、前記エアマットに接して就寝する被験者の体温、呼吸、心拍、体動、いびきの少なくともいずれかを検出する生体情報検出装置に渡されることを特徴とする（１）に記載のエアマット。
【００２３】
（３）前記第１の温度センサに近接配置され、第１の温度センサの周囲温度を検出する第２の温度センサを備えることを特徴とする（１）に記載のエアマット。
【００２４】
（４）前記第１の温度センサの検出信号並びに前記第２の温度センサの検出信号は、前記エアマット上で就寝する被験者の呼吸、心拍、体動、いびきの少なくともいずれかを検出する生体情報検出装置に渡されることを特徴とする（３）に記載のエアマット。
【００２５】
（５）前記第１及び第２の温度センサは、サーミスタであることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のエアマット。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）空気の変動を温度変化として検出する温度センサを用いることで、圧力センサで発生する周囲音によるＳＮ比低減の問題は解消される。
【００２７】
（２）空気の変動を温度変化として検出する温度センサとして、サーミスタ等の低価格の素子を用いることで、高価な流量センサ又は流速センサの使用によるコスト問題は解消される。
【００２８】
（３）温度センサを使用することで、圧力センサ、流量センサ又は流速センサでは検出不可能な被験者の体温情報を検出することが可能となる。体温情報を取得することで、呼吸情報、心拍情報、体動情報及びいびき情報だけでは区別できない、突然死と離床とを精度よく区別することが可能となる。
【００２９】
（４）体温情報が不要の場合には、エアマットの温度のみを検出する第２の温度センサにより、周囲温度の影響を相殺して呼吸情報、心拍情報、体動情報及びいびき情報の検出ができる。
【００３０】
（５）温度センサとして、サーミスタを使用することにより小形化が実現でき、通気部にそのまま実装することが容易であり、特別設計による実装上のコストアップは発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用したエアマットの一実施形態を示す機能ブロック図である。図６で説明した従来のエアマットと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。
【００３２】
図１において、７００は第１の温度センサを形成するサーミスタであり、通気部４００に形成された通気孔４０１の途中に、空気の流れに接するように取り付けられている。このサーミスタ７００は、図７に示した通気孔４０１を流入又は流出する空気の変動を温度変化として検出し、その抵抗値が変化する。この抵抗値信号Ｒｔが生体情報検出装置８００に入力され、被験者の生体情報を検出する。
【００３３】
図２は、サーミスタ７００の取付け部分の構成例を示す断面図である。通気部４００は、熱伝導率の高い素材で作られており、通気部４００とエアマット上生地１００ａ及び下生地１００ｂとの間は、空気の漏れがないように接着材で接着されている。
【００３４】
通気孔４０１の上側にサーミスタ７００を取り付ける。被験者の体温を検出しやすくするために、サーミスタの一方の面を通気孔上側に取り付ける又は接着する。一方その反対側は、通気孔に面するようにし、被験者の体動によってエアマットから流出する空気及びエアマットへ流入する空気をその面に吹き付ける。Ａ，Ｂは、サーミスタのリード線端子である。
【００３５】
図３は、生体情報検出装置８００の構成例を示す機能ブロック図である。この生体情報検出装置８００では、サーミスタ７００の抵抗値の変化から、被験者の体温情報、呼吸情報、心拍情報、体動情報、いびき情報を検出する。サーミスタ７００は、被験者の体温による直流成分に近い温度に、被験者の体動によって生じる流出入空気吹き付けによって生じる高周波数成分の温度変動が重畳された温度信号に対応した抵抗値Ｒｔを示す。
【００３６】
生体情報検出装置８００は、センサ信号変換手段８１０及び生体情報分離手段８２０よりなる。センサ信号変換手段８１０は、サーミスタ７００の抵抗値Ｒｔと基準抵抗Ｒｓの直列回路に基準電圧Ｅを接続し、基準抵抗Ｒｓの端子間電圧を増幅器Ｑで演算増幅し、サーミスタ７００の抵抗値Ｒｔの変化を電圧信号Ｓ（Ｔ）＋Ｓ（Ｖ）の変化に変換する。
【００３７】
生体情報分離手段８２０は、フィルタ手段と体動検出手段で構成される。上記電圧信号Ｓ（Ｔ）＋Ｓ（Ｖ）を、通過周波数帯域の異なる複数のフィルタを通すことによって、体温情報、呼吸情報、心拍情報及びいびき情報を抽出・分離する。信号処理の詳細は、図８で説明した非特許文献１に開示されている。体動検出手段では、心拍変動データの所定時間ごとの分散より体動情報を検出する。
【００３８】
体温情報を検出できることにより、突然死と離床とを精度よく区別することができる。即ち。突然死も離床も心拍、呼吸、体動が無くなるが、突然死の場合には離床の場合よりもセンサ周囲の温度の降下が緩やかであるために、温度低下の勾配と適当なスレッシュホールド値の設定により判定信号を抽出することが可能である。
【００３９】
図４は、本発明の他の実施形態を示すサーミスタ取付け部分の断面図である。この実施形態の特徴は、サーミスタ２個を用いて回路構成し、一方のサーミスタにより通気孔空気変動を検出し、他方のサーミスタは一方のサーミスタの周囲温度を検出することにより、周囲温度の影響を相殺できる生体情報検出装置を提供する。体温情報を必要としない場合に、周囲温度に影響されない生体情報を検出する用途に有効である。以下、図２の構成との差を説明する。
【００４０】
第１サーミスタ７０１は、図２で説明した第１の温度センサを形成するサーミスタ７００と同一構成であり、一方の面を通気孔４０１の上側に取り付ける又は接着し、反対側を通気孔に面するようにし、通気孔の空気変動を温度変化として検出する。
【００４１】
第２の温度センサを形成する第２サーミスタ７０２は、第１サーミスタ７０１の周囲温度を検出するように、第１サーミスタ７０１に近接して、通気部４００の周壁部に埋め込まれて配置されている。Ａ，Ｂ，Ｃは第１，第２サーミスタのリード線の端子であり、Ｂは共通端子である。
【００４２】
図５は、生体情報検出装置９００の構成例を示す機能ブロック図であり、第１サーミスタ７０１及び第２サーミスタ７０２の抵抗値の変化からマット上で就寝する被験者の呼吸情報、心拍情報、体動情報、いびき情報を検出する。
【００４３】
第１サーミスタ７０１は、被験者の体温による直流成分に近い温度に、被験者の体動によって発生する流出入空気吹き付けによって生じる高周波数成分の温度変動が重畳された温度信号に対応した抵抗値を示す。第２サーミスタ７０２は、被験者の体温（エアマット１００の温度）による直流成分に近い信号のみに対応した抵抗値を示す。
【００４４】
生体情報検出装置９００は、センサ信号変換手段９１０及び生体情報分離手段９２０よりなる。センサ信号変換手段９１０は、第１サーミスタ７０１と第２サーミスタ７０２の直列回路に定電流Ｉｓを流し、第１サーミスタ７０１の抵抗値の変化を増幅器Ｑ１で電圧信号Ｓ（Ｔ）＋Ｓ（Ｖ）の変化に変換する。同時に、第２サーミスタ７０２の抵抗値の変化を増幅器Ｑ２で電圧信号Ｓ（Ｔ）の変化に変換する。増幅器Ｑ３により、これらの変換された電圧信号の差を演算することによって、周囲温度の影響が取り除かれた電圧信号Ｓ（Ｖ）を出力する。
【００４５】
生体情報分離手段９２０は、フィルタ手段と体動検出手段で構成される。上記電圧信号Ｓ（Ｖ）を、通過周波数帯域の異なる複数のフィルタを通すことによって、呼吸情報、心拍情報及びいびき情報を抽出・分離する。信号処理の詳細は、図８で説明した非特許文献１に開示されている。体動検出手段では、心拍変動データの所定時間ごとの分散より体動情報を検出する。
【００４６】
以上説明した実施形態では、温度センサとしてサーミスタを例示したが、これに限定されるものではなく、空気変動を温度変化として検出可能な構造を持つ温度センサであれば任意のものを採用することができる。
【００４７】
本発明の適用対象である自己復元力を有するエアマットは、通常の構造では、被験者が就寝するメインのエアマットよりも小型に構成され、メインのエアマット上に被験者に接するように配置されるが、メインのエアマット全体を自己復元力を有するエアマット構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用したエアマットの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】サーミスタ取付け部分の構成例を示す断面図である。
【図３】生体情報検出装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すサーミスタ取付け部分の断面図である。
【図５】生体情報検出装置の他の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】特許文献１に開示されている、自己復元力を有する従来のエアマットの横断面図である。
【図７】呼吸、心拍、体動及びいびきによる通気孔の空気の流れの変動をプラスマイナス符号で示した表である。
【図８】非特許文献１に開示されている生体情報検出システム及び信号波形図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  エアマット
１００ａ  上生地
１００ｂ  下生地
２００  溶着部
３００  クッション材
４００  通気部
４０１  通気孔
７００  サーミスタ
８００  生体情報検出装置
【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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【図７】
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【図８】
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