(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マットレス本体と、
前記マットレス本体に配設されている加温手段と、
前記マットレス本体に配設され、生体により発生する圧力を検知して前記圧力に応じた圧力信号を出力する圧力検知手段と、
前記マットレス本体に配設され、前記圧力検知手段が配設されている環境の温度を検知し前記温度に応じた温度信号を出力する温度検知手段と、
前記温度信号に応じて前記圧力信号を補正し、この補正された圧力信号に依拠して生体情報を抽出する演算手段と、を持つことを特徴とするマットレス装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記温度信号を基に前記加温手段の出力を制御する請求項１に記載のマットレス装置。
【請求項３】
前記圧力検知手段は、前記加温手段を避けた位置に配設されている請求項１に記載のマットレス装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記圧力の異なる複数の前記生体情報を抽出する請求項１に記載のマットレス装置。
【請求項５】
前記圧力検知手段は、前記マットレス本体の上面よりも下方に配設され、
前記マットレス本体は、相互に独立しかつ個別に変形可能な複数の弾性体を持つ弾性体ユニットからなる請求項１に記載のマットレス装置。
【請求項６】
マットレス本体と、
前記マットレス本体に配設されている加温手段と、
前記マットレス本体に配設され、マットレス上に横たわる生体により発生する圧力を検知して前記圧力に応じた圧力信号を出力する圧力検知手段と、
前記マットレス本体に配設され、環境温度を検知して温度に応じた温度信号を出力する温度検知手段と、
前記温度信号に応じて前記圧力信号を補正し、補正された前記圧力信号から生体情報を抽出する演算手段と、を備え、
前記演算手段は、
温度に応じた心拍しきい値を予め記憶する記憶部と、
前記圧力信号より周期的な心拍成分を抽出し、前記心拍成分の極小値が温度に応じた前記心拍しきい値よりも大きい場合に、前記心拍成分の前記極小値が前記心拍しきい値よりも小さくなる補正を行う生体情報演算部と、を備えることを特徴とするマットレス装置。
【請求項７】
前記生体情報演算部は、前記環境温度が所定温度以上である場合、
前記心拍成分の極大値よりも小さくなるよう前記心拍しきい値を補正する請求項６に記載のマットレス装置。
【請求項８】
前記演算手段は、前記圧力信号から前記心拍成分に加えて体動成分も検出すると共に、
前記記憶部は、前記環境温度に応じた体動しきい値を予め記憶し、
前記生体情報演算部は、前記環境温度が所定温度以上である場合、
前記心拍成分の極大値より大きく、かつ、前記体動成分の極大値よりも小さくなるよう前記体動しきい値を上方修正する請求項７に記載のマットレス装置。
【請求項９】
前記生体情報演算部は、前記環境温度が所定温度以上である場合、
前記記憶部に記憶した前記心拍しきい値および前記体動しきい値を補正する請求項８に記載のマットレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加温可能であり、かつ生体情報を抽出できるマットレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベッド装置のマットレスに圧力検知手段を取り付けて、生体により発生する圧力から生体情報を抽出する技術が知られている。ここでいう生体情報とは、生体の心拍、呼吸、体動等の有無や大きさ、頻度等から選ばれる少なくとも一種を指す。一般に、圧力検知手段は、生体により生じる圧力（以下、単に圧力と略する）を検知して、圧力に応じた圧力信号を出力する。演算手段は、圧力信号の変動から上述した生体情報を抽出する（例えば、特許文献１〜５参照）。生体情報を抽出することで、生体の状態（入眠の有無、覚醒の有無、睡眠状態など）を判定できる。さらに、照明装置やＡＶ装置等の機能装置を演算手段に接続すれば、生体情報を基に機能装置を作動させることができ、生体の入眠や覚醒を補助できる。
【０００３】
ところで、圧力検知手段は温度依存性が高い。例えば圧力検知手段が配設されている環境の温度が高くなると、圧力検知手段が検知する圧力値（圧力の実測値と呼ぶ）は、実際に発生している圧力値（圧力の理論値と呼ぶ）よりも大きくなる。したがって、この種のマットレスと暖房器具とを併用する場合には、圧力検知手段が配設されている環境の温度（以下、単に環境温度と略する）が暖房器具によって暖められるため、圧力の理論値と圧力の実測値との差が大きくなる。また、この場合の環境温度は、暖房器具の使用開始直後には低く、その後急激に上昇する。したがってこの場合には、圧力の実測値が経時変化する。経時変化する圧力の実測値から抽出された生体情報は、実際の生体情報とは異なっている可能性が高い。したがってこの場合に抽出された生体情報は、精度に劣る問題があった。
【特許文献１】特開２００７−２５１号公報
【特許文献２】特開２００２−５８６５３号公報
【特許文献３】特開２００５−１７７４７１号公報
【特許文献４】特開２００４−１８０８０４号公報
【特許文献５】特開２００２−２５０５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、加温可能であり、かつ生体情報を精度高く抽出できるマットレス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】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の第１のマットレス装置は、マットレス本体と、前記マットレス本体に配設されている加温手段と、前記マットレス本体に配設され、生体により発生する圧力を検知して前記圧力に応じた圧力信号を出力する圧力検知手段と、前記マットレス本体に配設され、前記圧力検知手段が配設されている環境の温度を検知し前記温度に応じた温度信号を出力する温度検知手段と、前記温度信号に応じて前記圧力信号を補正し、この補正された圧力信号に依拠して生体情報を抽出する演算手段と、を持つことを特徴とする。
【０００６】
本発明の第１のマットレス装置は、下記の（１）〜（４）の少なくとも一つを持つのが好ましい。
（１）前記演算手段は、前記温度信号を基に前記加温手段の出力を制御する。
（２）前記圧力検知手段は、前記加温手段を避けた位置に配設されている。
（３）前記演算手段は、前記圧力の異なる複数の前記生体情報を抽出する。
（４）前記マットレス本体は、相互に独立しかつ個別に変形可能な複数の弾性体を持つ弾性体ユニットからなる。
上記課題を解決する本発明の第２のマットレス装置は、マットレス本体と、前記マットレス本体に配設されている加温手段と、前記マットレス本体に配設され、マットレス上に横たわる生体により発生する圧力を検知して前記圧力に応じた圧力信号を出力する圧力検知手段と、前記マットレス本体に配設され、環境温度を検知して温度に応じた温度信号を出力する温度検知手段と、前記温度信号に応じて前記圧力信号を補正し、補正された前記圧力信号から生体情報を抽出する演算手段と、を備え、前記演算手段は、温度に応じた心拍しきい値を予め記憶する記憶部と、前記圧力信号より周期的な心拍成分を抽出し、前記心拍成分の極小値が温度に応じた前記心拍しきい値よりも大きい場合に、前記心拍成分の前記極小値が前記心拍しきい値よりも小さくなる補正を行う生体情報演算部と、を備えることを特徴とする。
本発明の第２のマットレス装置は、下記の（５）〜（７）の少なくとも一つを持つのが好ましい。
（５）前記生体情報演算部は、前記環境温度が所定温度以上である場合、
前記心拍成分の極大値よりも小さくなるよう前記心拍しきい値を補正する。
（６）（５）の場合、前記演算手段は、前記圧力信号から前記心拍成分に加えて体動成分も検出すると共に、前記記憶部は、前記環境温度に応じた体動しきい値を予め記憶し、前記生体情報演算部は、前記環境温度が所定温度以上である場合、前記心拍成分の極大値より大きく、かつ、前記体動成分の極大値よりも小さくなるよう前記体動しきい値を上方修正する。
（７）（６）の場合、前記生体情報演算部は、前記環境温度が所定温度以上である場合、
前記記憶部に記憶した前記心拍しきい値および前記体動しきい値を補正する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマットレス装置は加温手段を持つ。このため、本発明のマットレス装置は自身が持つ加温手段によって加温できる。また本発明のマットレス装置は、圧力を検知して圧力に応じた圧力信号を出力する圧力検知手段と、環境温度を検知して温度に応じた温度信号を出力する温度検知手段とを持つ。演算手段は、温度信号に応じて圧力信号を補正し、補正された圧力信号に依拠して生体情報を抽出する。換言すると、本発明のマットレス装置における演算手段は、圧力検知手段が検知した圧力の実測値を、温度信号を基に補正して、圧力の理論値に近づける。あるいは、演算手段が記憶している圧力の理論値を、温度信号を基に補正して、圧力の実測値に近づける。このため本発明のマットレス装置における演算手段は、環境温度が変化する場合にも、生体情報を精度高く抽出できる。よって、本発明のマットレス装置によると、精度の高い生体情報を抽出できる。
【０００８】
上記（１）を持つ本発明のマットレス装置は、演算手段と温度検知手段とによって加温手段の温度を制御できる。よって、上記（１）を持つ本発明のマットレス装置は、加温手段の温度を制御するための温度制御手段を別途必要としないため、安価に製造できる。
【０００９】
上記（２）を持つ本発明のマットレス装置は、圧力検知手段への温度による影響を低減できる。よって、上記（２）を持つ本発明のマットレス装置によると、より精度の高い生体情報を抽出できる。
【００１０】
上記（３）を持つ本発明のマットレス装置は、複数種の生体情報を精度高く抽出できる。これは以下の理由による。
【００１１】
圧力が異なる複数の生体情報は、圧力検知手段で検知した圧力毎にその種類を識別できる。しかし、環境温度が変化して圧力の実測値が圧力の理論値と大きく相違する場合には、個々の生体情報を圧力のみで識別するのは困難である。温度信号を基に圧力信号から生体情報を抽出すれば、圧力の実測値を圧力の理論値に近づけるか、または、圧力の理論値を圧力の実測値に近づけることができるため、個々の生体情報を精度高く識別できる。よって、上記（３）を持つ本発明のマットレス装置は、複数種の生体情報を精度高く抽出できる。
【００１２】
ところで、マットレス装置の圧力検知手段を、生体における特定部位の近傍に配設する場合がある。生体の特定部位で発生する圧力を精度高く検知するとともに、特定部位以外の部位で発生する圧力による影響を抑制するためである。例えば、心拍の大きさや頻度を検知する場合には、圧力検知手段を心臓の近傍に配設すれば、心臓で発生する圧力を精度高く検知し易い。しかし、圧力検知手段をマットレス本体の上面よりも下方に配設する場合、すなわち、圧力検知手段をマットレス本体の内部に埋設する場合や、圧力検知手段をマットレス装置の下部に配設する場合には、マットレス本体が特定部位以外の部位で発生した圧力を圧力検知手段に伝達する可能性がある。上記（４）を持つ本発明のマットレス装置におけるマットレス本体は、複数の弾性体を持つ弾性体ユニットからなる。弾性体ユニットにおける弾性体は、相互に独立しかつ個別に変形可能である。このため弾性体ユニットは、隣接する弾性体間で圧力を伝達し難い。よって、弾性体ユニットからなるマットレス本体の下方に圧力検知手段を配設する場合には、生体の特定部位で発生する圧力を圧力検知手段によって精度高く検知するとともに、特定部位以外の部位で発生する圧力による影響を抑制できる。よって、上記（４）を持つ本発明のマットレス装置は、生体情報を精度高く抽出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のマットレス装置における圧力検知手段としては、圧電フィルム、歪みゲージ、コンデンサマイク（マットレス本体としてエアマットを用いる場合）等を使用できる。特に圧電フィルムは、圧力検知手段として好ましく使用できる。すなわち生体情報を精度高く抽出するためには、生体により発生する圧力の小さな変動を、圧力検知手段によって精度高く検知するのがよい。圧電フィルムからなる圧力検知手段は、圧力の小さな変動を検知できる。なお、圧電フィルムは温度依存性が高いが、温度検知手段を圧電フィルムとを併用することで、生体情報を精度高く抽出できる。
【００１４】
温度検知手段は、圧力検知手段の近傍に配設するのが好ましいが、温度検知手段と圧力検知手段とを同位置に配設しなくても良い。例えば、圧力検知手段をマットレス本体に埋設するとともに、温度検知手段をマットレス本体の下方に配設しても良い。また、圧力検知手段は、加温手段から離間した位置に配設するのが好ましい。圧力検知手段と加温手段とはマットレス本体の厚さ方向に離間させても良いし、マットレス本体の幅方向や長手方向に離間させても良い。さらに、圧力検知手段と加温手段との間に断熱材を介在させれば、圧力検知手段への温度による影響をさらに低減できる。
【００１５】
演算手段は、圧力検知手段が出力する圧力信号と温度検知手段が出力する温度信号とを受信できれば良く、その配設位置は特に限定されない。演算手段は、マットレス本体と別体であっても良いし、一体化しても良い。さらに演算手段と圧力検知手段とは有線で接続しても良いし、無線で接続しても良い。同様に、演算手段と温度検知手段とは有線で接続しても良いし、無線で接続しても良い。演算手段は、生体情報を抽出するだけでも良い。この場合には、演算手段で抽出した生体情報を、疾病診断用のデータ等に利用できる。また演算手段は、生体情報を基に入眠や覚醒等に代表される生体の状態を判定する判定部を持っても良い。この場合、演算手段に上述した機能装置を接続すれば、生体情報を基に機能装置を作動させて生体の入眠や覚醒を補助できる。
【００１６】
本発明のマットレス装置には、１つのみの圧力検知手段を設けても良いし、複数の圧力検知手段を設けても良い。本発明のマットレス装置に複数の圧力検知手段を設ける場合には、圧力をさらに精度高く検知できる。圧力検知手段を複数設ける場合には、圧力検知手段に対応する数の温度検知手段を設け、各温度検知手段によって圧力検知手段毎の環境温度を個別に検知するのが好ましい。
【００１７】
ところで、生体の直下に加温手段、圧力検知手段および温度検知手段を配設する場合には、生体がこれらに由来する異物感を知覚する可能性がある。このため、加温手段、圧力検知手段および温度検知手段は、マットレス本体の上面よりも下方に配設するのが好ましい。この場合には、加温手段、圧力検知手段および温度検知手段と生体との間にマットレス本体の少なくとも一部が介在するため、加温手段、圧力検知手段および温度検知手段に由来する段差等がマットレス本体で吸収される。よってこの場合には、生体は圧力検知手段に由来する異物感を感じ難い。また、マットレス本体は圧力を重力方向に伝達し易い。このため圧力検知手段は、圧力の小さな変動を検知できる。
【００１８】
さらに、圧力検知手段をマットレス本体の上面よりも下方に配設することで、圧力検知手段と生体とをマットレス本体の少なくとも一部によって温度的に隔離できる。このため環境温度（すなわち圧力検知手段が配設されている環境の温度）が生体によって加温され難くなる。このため、生体による加温に起因する圧力の実測値と圧力の理論値との差を低減できる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明のマットレス装置を図面を基に説明する。
【００２０】
（実施例１）
実施例１のマットレス装置は上記（１）〜（２）および（４）を持つ。実施例１のマットレス装置を模式的に表す説明図を図１〜図３に示す。また、実施例１のマットレス装置による生体情報の抽出方法を模式的に表す概念図を図４に示す。図４（ａ）〜（ｅ）のグラフにおける縦軸は圧力信号の出力値を表し、横軸は時間を表す。以下、実施例１において、前、後、左、右とは図１に示す前、後、左、右を指す。また、上、下とは図３に示す上、下を指す。
【００２１】
実施例１のマットレス装置は、弾性体ユニット２０（マットレス本体）と、生体情報検知型ヒータユニット４０とを持つ。
【００２２】
図３に示すように、弾性体ユニット２０は、ベース部２１とユニット本体２２と外装体（図略）とを持つ。ベース部２１はウレタンボード製であり、凹状をなす収容部２１０を持つ。
【００２３】
図３に示すように、ユニット本体２２は支持部２２０と複数の弾性体２２１とを持つ。支持部２２０はウレタンボード製であり、略板状をなす。弾性体２２１は略円柱状をなす。弾性体２２１の底面（軸方向の一端面）は支持部２２０の上面に固着されている。したがって弾性体２２１は上方に向けて延びる。ユニット本体２２はベース部２１の収容部２１０に収容されている。
【００２４】
弾性体２２１はゲル塊状をなす軟質（低硬度）のエラストマからなる。このエラストマは、スチレン系ベースポリマーにオイルを含有させてなる。このエラストマを小さく変形させるために要する圧力は小さく、大きく変形させるために要する圧力は非常に大きい。このためこのエラストマは、変形し易く、かつ、復元し易い特性を持つ。なお、このエラストマ（弾性体２２１）の硬度はアスカーＦＰ１０であり、支持部２２０の硬度は１９６Ｎである。ここで示した弾性体２２１の硬度は、デュロメータ（スプリング式のゴム硬度計）で測定した値である。また、支持部２２０の硬度はＪＩＳ  Ｋ  ６４０１に規定されているウレタンフォームの硬度基準である。
【００２５】
なお、弾性体２２１はエラストマを基材とするのが好ましく、弾性体２２１の硬度は、例えば、アスカーＦＰ１〜５０、殊に５〜４０程度であるのが良い。この弾性体２２１の硬度は、上述したデュロメータで測定したものである。弾性体２２１はゲル塊状をなす軟質（低硬度）のエラストマを基材として形成しても良い。弾性体２２１は、例えば、スチレン系ベースポリマー等のベースポリマーにオイル（流体）を含有させた成形品（例えば押出成形品）をカットして形成できる。
【００２６】
外装体は不織布で形成され、ベース部２１およびユニット本体２２を包摂する。
【００２７】
生体情報検知型ヒータユニット４０は、加温手段３０と、３つの圧力検知手段３１と、温度検知手段３２と、演算手段３３と、圧力信号伝送ケーブル３４と、温度信号伝送ケーブル３５とが、軟質の樹脂材料からなるカバー３６に固着されてなる。
【００２８】
加温手段３０はヒータ線からなる。圧力検知手段３１は圧電フィルムからなる。圧電フィルムは圧力を電力に変換するため、圧力検知手段３１は圧力に応じた電気信号を出力する。温度検知手段３２はサーミスタ型の温度センサからなる。
【００２９】
図３に示すように、生体情報検知型ヒータユニット４０は弾性体ユニット２０に埋設されている。詳しくは、生体情報検知型ヒータユニット４０は、ベース部２１における収容部２１０の下方に埋設されている。また、図２に示すように、各圧力検知手段３１は弾性体ユニットの左右方向に配列している。さらに、圧力検知手段３１および温度検知手段３２は、加温手段３０を避けた位置に配設されている。詳しくは、図１および図２に示すように、加温手段３０は、弾性体ユニット２０の幅方向（左右方向）に蛇行しつつ弾性体ユニット２０の長手方向（前後方向）に延びている。このため、加温手段３０は長手方向に隙間をもって配設されている。圧力検知手段３１および温度検知手段３２はこの加温手段３０の隙間に配設されている。すなわち、実施例１のマットレス装置における加温手段３０と圧力検知手段３１とは、弾性体ユニットの長手方向に離間している。
【００３０】
演算手段３３は弾性体ユニット２０の前端部に埋設されている。演算手段３３は、加温手段３０と圧力信号伝送ケーブル３４と温度信号伝送ケーブル３５とに電気的に接続されている。演算手段３３は、生体情報抽出部（図略）と、判定部（図略）と、ヒータ制御部（図略）とを持つ。
【００３１】
生体情報抽出部は、信号処理部（図略）と生体情報演算部（図略）と記憶部（図略）とを持つ。信号処理部は、圧力信号をフィルタ処理（波形処理）して心拍に由来する成分（心拍成分）を抽出する。生体情報演算部は、温度信号を基に、信号処理部が抽出した心拍成分から生体情報を抽出する。記憶部には、温度に応じた圧力検知手段３１（圧電フィルム）の出力特性データと、心拍しきい値と、２種の温度しきい値と、生体情報に応じた生体特性データとが予め記憶されている。判定部は、生体情報抽出部が抽出した生体特性を基に、生体の状態を判定する。ヒータ制御部は、判定部で判定した生体の状態を基に、加温手段３０をオン／オフ制御する。
【００３２】
以下に、実施例１のマットレス装置における加温手段３０、圧力検知手段３１、温度検知手段３２、および演算手段３３の作動機構を説明する。
【００３３】
生体５０がマットレス装置に横たわると、弾性体ユニット２０に圧力が加わる。この圧力は、弾性体ユニット２０の下方に配設されている圧力検知手段３１に伝達される。圧力検知手段３１は、生体５０により発生する圧力を検知して、この圧力に応じた圧力信号を出力する。圧力検知手段３１が出力した圧力信号は、圧力信号伝送ケーブル３４を通じて演算手段３３の信号処理部に伝送される。圧力信号を受けた信号処理部は、圧力信号をフィルタ処理して心拍成分を抽出する。図４（ａ）に示すように、フィルタ処理前の圧力信号１００は複雑な波形をなすが、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、フィルタ処理後の圧力信号（心拍成分１０１）は単純な波形をなす。
【００３４】
一方、温度検知手段３２は環境温度に応じた温度信号を出力する。温度検知手段３２が出力した温度信号は、温度信号伝送ケーブル３５を通じて演算手段３３の生体情報演算部に伝送される。
【００３５】
生体情報演算部は、温度検知手段３２が出力した温度信号を基に、環境温度が所定温度以上であるか否かを判定する。加温手段３０がオフ状態であり、環境温度が所定温度に満たない場合には、心拍成分１０１から生体情報を直接抽出する。図４（ｂ）に示すように、環境温度が低い場合には、心拍成分１０１の極大値１０２は心拍しきい値１０３よりも大きくなり、心拍成分１０１の極小値１０４は心拍しきい値１０３よりも小さくなる。このため、心拍成分１０１から生体情報を直接抽出できる。詳しくは、生体情報演算部は、記憶部に記憶されている心拍しきい値１０３を参照して、心拍しきい値１０３を超える心拍成分１０１の極大値１０２の数を心拍数と判定し、この極大値１０２の大きさを心拍の大きさと判定することで、心拍数と心拍の大きさとを抽出する。
【００３６】
加温手段３０がオン状態にあり環境温度が高い場合には、図４（ｃ）に示すように、心拍成分１０１の極小値１０４は心拍しきい値１０３よりも大きくなる。このため環境温度が高い場合には、生体情報演算部は心拍成分１０１をドリフト補正する。詳しくは、生体情報演算部は、温度信号を基に環境温度が所定温度以上であるか否かを判定する。そして環境温度が所定温度以上である場合には、記憶部に記憶されている圧力検知手段３１の出力特性データを参照して、図４（ｄ）に示すように極小値１０４が心拍しきい値１０３よりも小さくなるように心拍成分１０１を補正する。そして生体情報演算部は、心拍しきい値１０３を参照して補正後の心拍成分１０１’から生体情報を抽出する。すなわち実施例１のマットレス装置における演算手段３３（生体情報抽出部）は、圧力の実測値を補正して圧力の理論値に近づけることで、生体情報（心拍数および心拍の大きさ）を抽出する。
【００３７】
判定部は、記憶部に記憶されている生体特性データを参照し、生体情報演算部が抽出した生体情報を基に、生体５０の状態（生体５０が入眠したか否か）を判定する。
【００３８】
ヒータ制御部は、判定部が判定した生体５０の状態を基に、加温手段３０をオン／オフ制御（昇温／降温制御）する。詳しくは、生体５０が入眠していないと判定部が判定した場合には、ヒータ制御部は加温手段３０をオン制御（昇温制御）してマットレス装置を加温する。生体５０が入眠したと判定部が判定すると、ヒータ制御部は加温手段３０をオフ制御（降温制御）してマットレス装置の加温を停止する。
【００３９】
図示しないが、ヒータ制御部は、温度検知手段３２が出力した温度信号が温度しきい値（高温側）を超えた場合には、加温手段３０をオフ制御してマットレス装置の温度を下げる。また、温度検知手段３２が出力した温度信号が温度しきい値（低温側）に満たない場合には、加温手段３０をオン制御してマットレス装置の温度を上げる。すなわち、実施例１のマットレス装置における演算手段３３（ヒータ制御部）は、加温手段３０の温度を制御するための温度制御手段として機能する。
【００４０】
実施例１のマットレス装置によると、演算手段３３が温度信号を基に圧力信号を補正し、補正した圧力信号から生体情報を抽出する。このため、実施例１のマットレス装置によると、加温手段３０がオン状態にあり環境温度が変化する場合にも、生体情報を精度高く抽出できる。よって、実施例１のマットレス装置によると、生体情報を精度高く抽出できる。また、実施例１のマットレス装置によると、生体５０の入眠後には加温手段３０をオフ制御（降温制御）するため、マットレス装置を生体５０の睡眠に適した温度に制御できる。
【００４１】
さらに、各圧力検知手段３１と加温手段３０とは、一体化されて生体情報検知型ヒータユニット４０を構成しているため、各圧力検知手段３１と加温手段３０とが相対的に位置ズレし難い。よって、実施例１のマットレス装置によると、加温手段３０による圧力検知手段３１への影響を予想し易い。このため、加温手段３０がオン状態にあり環境温度が高い場合にも、演算手段３３によって心拍成分１０１を精度高く補正でき、生体情報を精度高く抽出できる。
【００４２】
実施例１のマットレス装置におけるマットレス本体は弾性体ユニット２０からなる。弾性体ユニット２０は、相互に独立しかつ個別に変形可能な複数の弾性体２２１を持つ。よって、実施例１のマットレス装置における弾性体ユニット２０は、隣接する弾性体２２１間で圧力を伝達し難い。また、図２に示すように、弾性体２２１は千鳥配列されている。したがって前後方向に隣接する弾性体２２１同士の間隔は大きい。よって、弾性体２２１に加わった圧力は、図２中前後方向には特に伝達し難い。このため、生体５０により発生する圧力のなかで圧力検知手段３１に対応する部位（すなわち特定部位）以外の部位で発生する圧力は、圧力検知手段３１に伝達し難い。また、弾性体２２１の材料であるエラストマは、変形し易く、かつ、復元し易い特性を持つため、特性部位で発生した圧力を圧力検知手段３１に精度高く伝達できる。よって、実施例１のマットレス装置における弾性体ユニット２０は、特定部位で発生する圧力を圧力検知手段３１に精度高く伝達でき、かつ、特定部位以外の部位で発生する圧力による影響を抑制できる。このことによっても、実施例１のマットレス装置は、生体情報を精度高く抽出できる。
【００４３】
（実施例２）
実施例２のマットレス装置は、演算手段による生体情報の抽出方法以外は実施例１のマットレス装置と同じである。実施例のマットレス装置は上記（１）〜（４）を持つ。実施例２のマットレス装置による生体情報の抽出方法を模式的に表す概念図を図５に示す。図５（ａ）〜（ｄ）のグラフにおける縦軸は圧力信号の出力値を表し、横軸は時間を表す。なお、図５（ａ）〜（ｄ）には、心拍に由来する成分のみを示す。
【００４４】
実施例２のマットレス装置は、演算手段による生体情報の抽出方法以外は、実施例１のマットレス装置とほぼ同じである。したがって実施例２では、演算手段による生体情報の抽出方法のみを説明する。
【００４５】
実施例２のマットレス装置における演算手段は、生体の心拍と体動とを抽出する。生体の体動により発生する圧力は、生体の心拍により発生する圧力よりも大きい。信号処理部は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、圧力信号１００をフィルタ処理して、心拍に由来する成分（心拍成分１０１）と、体動に由来する成分（体動成分、図略）とを抽出する。
【００４６】
生体情報演算部は、温度信号を基に心拍成分１０１から生体情報（心拍数、心拍の大きさ）を抽出する。また、温度信号を基に体動成分から生体情報（体動の頻度、体動の大きさ）を抽出する。記憶部には、温度に応じた圧力検知手段の出力特性データと、心拍しきい値１０３と、体動しきい値１０５と、生体情報に応じた生体特性データと、が予め記憶されている。判定部は、生体情報抽出部が抽出した生体情報を基に生体の状態を判定する。
【００４７】
生体がマットレス装置に横たわると、圧力検知手段は、生体により発生する圧力を検知して圧力信号１００を出力する（図５（ａ））。信号処理部は、図５（ｂ）に示すように、圧力信号１００をフィルタ処理して心拍成分１０１と体動成分（図略）とを抽出する。生体情報演算部は、温度検知手段３２が出力した温度信号を基に、環境温度が所定温度以上であるか否かを判定する。図５（ｂ）に示すように、環境温度が低い場合には、心拍成分１０１の極大値１０２は体動しきい値１０５よりも小さい。このため生体情報演算部は、環境温度が所定温度に満たない場合には、心拍成分１０１から生体情報を直接抽出する。詳しくは、生体情報演算部は、記憶部に記憶されている心拍しきい値１０３および体動しきい値１０５を参照して、心拍しきい値１０３を超え体動しきい値１０５に満たない心拍成分１０１の極大値１０２の数を心拍数と判定し、この極大値１０２の大きさを心拍の大きさと判定することで、心拍数と心拍の大きさとを抽出する。また、体動しきい値１０５を超える体動成分の極大値の数（図略）を体動の頻度と判定し、この極大値の大きさを体動の大きさと判定することで、体動の頻度と体動の大きさとを抽出する。
【００４８】
このマットレス装置における圧力検知手段３１（圧電フィルム）は高温時に柔らかくなるため、図５（ｃ）に示すように、加温手段がオン状態にあり環境温度が高い場合には、圧力信号１００の出力レベルが大きくなる。
【００４９】
このため、図５（ｄ）に示すように、心拍成分１０１の極大値１０２は体動しきい値１０５よりも大きくなる。したがって図４（ｅ）に示すように、生体情報演算部は、環境温度が高い場合には心拍しきい値１０３および体動しきい値１０５を補正する。詳しくは、生体情報演算部は、温度信号を基に環境温度が所定温度以上であるか否かを判定する。環境温度が所定温度以上である場合には、記憶部に記憶されている圧力検知手段の出力特性データを参照して、心拍成分１０１の極大値１０２よりも小さくなるように、心拍しきい値１０３を補正する。同様に、心拍成分１０１の極大値１０２よりも大きく、かつ、体動成分の極大値よりも小さくなるように、体動しきい値１０５を上方補正する。そして生体情報演算部は、補正後の心拍しきい値１０３’を参照して心拍成分１０１から生体情報を抽出し、補正後の体動しきい値１０５’を参照して体動成分から生体情報を抽出する。すなわち実施例２のマットレス装置における演算手段（生体情報抽出部）は、圧力の理論値を補正して圧力の実測値に近づけることで、生体情報（心拍数、心拍の大きさ、体動の頻度、体動の大きさ）を抽出する。
【００５０】
判定部は、記憶部に記憶されている生体特性データを参照し、生体情報演算部が抽出した生体情報を基に、生体の状態（生体が入眠したか否か）を判定する。
【００５１】
実施例２のマットレス装置における演算手段は、温度信号を基に心拍しきい値１０３および体動しきい値１０５を補正して、生体情報を抽出する。このため実施例２のマットレス装置もまた、環境温度が変化する場合にも、生体情報を精度高く抽出できる。
【００５２】
さらに、実施例２のマットレス装置では、温度信号を基にして心拍しきい値１０３と体動しきい値１０５とを補正するため、圧力の異なる２つの生体情報（心拍、体動）を精度高く識別できる。このため、実施例２のマットレス装置によると、複数種の生体情報を精度高く抽出できる。
【００５３】
（実施例３）
実施例３のマットレス装置は、演算手段による生体情報の抽出方法以外は実施例１のマットレス装置と同じである。実施例３のマットレス装置は上記（１）〜（２）および（４）を備える。実施例３のマットレス装置による生体情報の抽出方法を模式的に表す概念図を図６に示す。図６（ａ）〜（ｄ）のグラフにおける縦軸は圧力信号の出力値を表し、横軸は時間を表す。
【００５４】
実施例３のマットレス装置は、演算手段による生体情報の抽出方法以外は実施例１のマットレス装置とほぼ同じである。したがって実施例３では、演算手段による生体情報の抽出方法のみを説明する。
【００５５】
実施例３のマットレス装置における演算手段は、生体の心拍を抽出する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、信号処理部は圧力信号１００をフィルタ処理して、心拍成分１０１を抽出する。生体情報演算部は、温度信号を基に心拍成分１０１から生体情報（心拍数、心拍の大きさ）を抽出する。記憶部には、温度に応じた圧力検知手段の出力特性データと、心拍しきい値１０３と、生体情報に応じた生体特性データとが予め記憶されている。判定部は、生体情報抽出部が抽出した生体情報を基に生体の状態を判定する。
【００５６】
生体がマットレス装置に横たわると、圧力検知手段は、生体により発生する圧力を検知して圧力信号１００を出力する（図６（ａ））。信号処理部は、図６（ｂ）に示すように、圧力信号１００をフィルタ処理して心拍成分１０１を抽出する。生体情報演算部は、温度検知手段が出力した温度信号を基に、環境温度が所定温度以上であるか否かを判定する。図６（ｂ）に示すように、環境温度が低い場合には、心拍成分１０１の極大値１０２は心拍しきい値１０３よりも大きくなり、心拍成分１０１の極小値１０４は心拍しきい値１０３よりも小さくなる。このため生体情報演算部は、環境温度が所定温度に満たない場合には、心拍成分１０１から生体情報を直接抽出する。
【００５７】
一方、環境温度が高い場合には、図６（ｃ）に示すように、圧力信号１００にノイズが顕れる。このマットレス装置における圧力検知手段３１（圧電フィルム）は高温時に柔らかくなるため、圧力信号１００の出力レベルが上がり、ノイズが顕れ易いためである。
【００５８】
このため、図６（ｄ）に示すように、心拍成分１０１の極大値１０２と極小値１０４と間に、第２の極小値１０６と第２の極大値１０７とが顕れる。これは、高温時に圧力検知手段が軟らかくなることに由来する。そして、第２の極小値１０６が心拍しきい値１０３よりも小さい場合には、第２の極大値１０７の数だけ余分に心拍数が抽出される。したがって、図６（ｅ）に示すように、生体情報演算部は、環境温度が高い場合には心拍成分１０１を補正する。詳しくは、生体情報演算部は、温度信号を基に環境温度が所定温度以上であるか否かを判定する。環境温度が所定温度以上である場合には、記憶部に記憶されている圧力検知手段の出力特性データを参照して、心拍成分１０１をフィルタ（ローパスフィルタ）処理し、第１の極大値１０２と第２の極小値１０６と第２の極大値１０７とを滑らかにならす。そして生体情報演算部は、心拍しきい値１０３を参照して補正後の心拍成分１０１’から生体情報を抽出する。すなわち実施例３のマットレス装置における演算手段（生体情報抽出部）は、圧力の実測値を補正して圧力の理論値に近づけることで、生体情報（心拍数、心拍の大きさ）を抽出する。
【００５９】
実施例３のマットレス装置では、演算手段が、温度信号を基に心拍成分１０１を補正して生体情報を抽出する。このため実施例３のマットレス装置は、加温手段がオン状態にあり温度が変化する場合にも、生体情報を精度高く抽出できる。
【００６０】
（実施例４）
実施例４のマットレス装置は、加温手段、圧力検知手段、温度検知手段、演算手段、圧力信号伝送ケーブル、および温度信号伝送ケーブルの個数および配設位置と、弾性体ユニットの形状以外は実施例１のマットレス装置と同じである。実施例４のマットレス装置は上記（１）〜（２）および（４）を持つ。実施例４のマットレス装置を模式的に表す説明図を図７〜図８に示す。以下、実施例４において、前、後、左、右とは図７に示す前、後、左、右を指す。また、上、下とは図８に示す上、下を指す。
【００６１】
実施例４のマットレス装置は、弾性体ユニット２０と、２つの生体情報検出ユニット４１と、２つのヒータユニット４２とを持つ。
【００６２】
生体情報検出ユニット４１は、３つの圧力検知手段３１と、第１の温度検知手段３２ａと、演算手段３３と、圧力信号伝送ケーブル３４と、温度信号伝送ケーブル３５と断熱材３９とからなる。断熱材３９は、圧力検知手段３１および第１の温度検知手段３２ａを覆っている。ヒータユニット４２は、加温手段３０と、第２の温度検知手段３２ｂとを持つ。
【００６３】
弾性体ユニット２０は、大きさ以外は実施例１のマットレス装置における弾性体ユニットと同じである。加温手段３０、圧力検知手段３１、温度検知手段３２ａ、３２ｂ、演算手段３３、圧力信号伝送ケーブル３４、および温度信号伝送ケーブル３５は、実施例１のマットレス装置と同じものである。
【００６４】
実施例４のマットレス装置における弾性体ユニット２０は、ダブルベッド用である。ヒータユニット４２は、弾性体ユニット２０の右側と左側とにそれぞれ配設されている。図８に示すように、ヒータユニット４２は、ユニット本体２２の下面よりも下方に配設されている。生体情報検出ユニット４１は、弾性体ユニット２０の右側と左側とにそれぞれ配設されている。図８に示すように、生体情報検出ユニット４１は、ユニット本体２２の下面とヒータユニット４２の上面との間に介在する。したがって、実施例４のマットレス装置における加温手段３０と圧力検知手段３１とは、弾性体ユニット２０の厚さ方向に離間している。
【００６５】
実施例４のマットレス装置は、実施例１のマットレス装置と同様に、演算手段３３が温度信号を基に心拍成分を補正して、生体情報を抽出する。このため実施例４のマットレス装置は、加温手段３０がオン状態にあり、環境温度が変化する場合にも、生体情報を精度高く抽出できる。また、実施例１のマットレス装置は２つの生体情報検出ユニット４１を持つため、異なる２の生体５０、５１について、生体情報を個別に抽出できる。
【００６６】
さらに、弾性体ユニット２０は、相互に独立しかつ個別に変形可能な複数の弾性体２２１を持つため、特性部位で発生した圧力を、対応する生体５０、５１毎に圧力検知手段３１に精度高く伝達できる。よって実施例４のマットレス装置は、異なる２の生体５０、５１について精度の高い生体情報を個別に抽出できる。
【００６７】
さらに、各生体情報検出ユニット４１はそれぞれ温度検知手段３２を持つ。この温度検知手段３２によって、異なる生体情報検出ユニット４１に属する圧力検知手段３１の環境温度は、個別に検知される。このため、例えば一方の生体５０側の加温手段３０のみがオン状態にあり、他方の生体５１側の加温手段がオフ状態にある場合にも、各生体情報検出ユニット４１の温度検知手段３２は、環境温度を精度高く検知できる。このことによっても、実施例４のマットレス装置は異なる２の生体５０、５１について高精度の生体情報を個別に抽出できる。
【００６８】
実施例４のマットレス装置における圧力検知手段３１は、断熱材３９で覆われているため、圧力検知手段３１には加温手段３０の熱が伝達し難い。よって実施例４のマットレス装置によると、圧力検知手段３１への温度による影響をさらに低減できるため、加温手段３０がオン状態にあり、環境温度が変化する場合にも、生体情報を精度高く抽出できる。
【００６９】
なお、実施例４のマットレス装置における２つの生体情報検出ユニット４１の演算手段３３は、共通化しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施例１の生体情報検出装置およびマットレス装置を模式的に表す説明図である。
【図２】実施例１の生体情報検出装置およびマットレス装置を模式的に表す説明図である。
【図３】実施例１の生体情報検出装置およびマットレス装置を模式的に表す説明図である。
【図４】実施例１の生体情報検出装置による生体情報の抽出方法を模式的に表す概念図である。
【図５】実施例２の生体情報検出装置による生体情報の抽出方法を模式的に表す概念図である。
【図６】実施例３の生体情報検出装置による生体情報の抽出方法を模式的に表す概念図である。
【図７】実施例４のマットレス装置を模式的に表す説明図である。
【図８】実施例４のマットレス装置を模式的に表す説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
２０：マットレス本体（弾性体ユニット）
３０：加温手段
３１：圧力検知手段
３２：温度検知手段
３３：演算手段
２２１：弾性体
【図１】
0004941749.tif 000002
【図２】
0004941749.tif 000003
【図３】
0004941749.tif 000004
【図４】
0004941749.tif 000005
【図５】
0004941749.tif 000006
【図６】
0004941749.tif 000007
【図７】
0004941749.tif 000008
【図８】
0004941749.tif 000009