JP2007151979A - 被験者健康状態見守り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、就寝中の被験者の生体データを利用した身体状態把握の信頼性を高めて正確な身体状態把握が行える被験者健康状態見守り装置を提供することにある。
【解決手段】心拍フィルタ１３、呼吸フィルタ１４、イビキフィルタ１５、体動フィルタ１６は心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を検出する生体信号検出装置を構成する。データ処理手段２１は心拍信号、呼吸信号、イビキ信号、体動信号を入力して被験者の健康状態を計測する。体動信号あるいはイビキ信号の外乱が発生した場合には、データ処理手段２１への心拍信号あるいは呼吸信号の入力を阻止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、高齢者や介護を必要とする被介護者などの被験者の健康状態を管理する被験者健康状態見守り装置に関する。

近年、高齢者の人口が増大する傾向にあり、いわゆる高齢化社会に変わりつつある。このため、高齢者に対しての介護負担が増大し、特に在宅介護の場合には常に気を配る必要がある。このためには、被験者の健康状態つまり身体状態を常に把握することが要求される。

被験者に身体的及び精神的負担を与えずに、被験者の健康状態を無侵襲、すなわち無拘束でかつ継続的に把握する方法として、被験者の身体の下にエアマットを敷いて、そのエアマットに加わる圧力変化を測定することによって被験者の心拍、呼吸、イビキ、体動（寝返り）等の生体データを測定する技術が提案されている。このことは、例えば、下記の特許文献１に記載されている。

被験者の心拍動、呼吸動、イビキはエアマットからエアチューブを介して伝達される微振動（微差圧）による空気振動をマイクロフョンなどの音波センサで電気信号に変換し、周波数弁別して検出している。また、体動は絶対圧力センサで検出するようにしている。

ところで、心拍、呼吸は心拍数や呼吸数だけでなく、心拍信号あるいは呼吸信号のピーク間周期を測定することが血管の詰り状態を予防診断するために有効であると云われている。心拍、呼吸は被験者の細体動であるのに対し、寝返りなどの体動は粗体動であり、体動信号レベルは心拍信号や呼吸信号の信号レベルより大きくなる。また、イビキ信号レベルも心拍信号や呼吸信号の信号レベルより大きくなる。なお、細体動と粗体動を閾値で判別することは、例えば、下記の特許文献２に記載されている。

特開２００５−２１８６０４号公報 特許第２８１７４７２号公報

従来技術は心拍信号あるいは呼吸信号のピーク間周期を測定する際に体動信号やイビキ信号が外乱になる。このため、心拍信号あるいは呼吸信号のピーク間周期を精度良く測定できないという問題点を有する。生体データを利用した健康状態の誤判断事態が度々発生すると、信頼性を損ない、真に必要とした正しい対応ができなくなる恐れがある。

本発明の目的は、就寝中の被験者の生体データを利用した身体状態把握の信頼性を高めて正確な身体状態把握が行える被験者健康状態見守り装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、体動信号あるいはイビキ信号の外乱が発生した場合には
心拍信号あるいは呼吸信号による計測を中止するようにしたことにある。

具体的には、体動信号あるいはイビキ信号の外乱が発生した場合には、心拍信号あるいは呼吸信号を入力して身体状態を計測するデータ処理手段への心拍信号あるいは呼吸信号の入力を阻止するようにする。

本発明は体動信号あるいはイビキ信号の外乱が発生した場合に心拍信号あるいは呼吸信号による計測を中止しているので心拍信号あるいは呼吸信号のピーク間周期を精度良く測定できる。外乱による計測中止時間は就寝時間の数％程度であり、就寝中の被験者の生体データを利用した身体状態把握の信頼性を高めて正確な身体状態把握が行える。

本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。

図１〜３に本発明の一実施例を示す。図１は全体構成図、図２は本発明の一実施例を示す構成図、図３は端末装置の一例詳細構成図である。

図１、２において、生体データするエアマット１をベッド５の上に設置し、エアチューブ２で圧力センサ装置３とエアマット１とを接続している。エアマット１の圧力変化は圧力センサ装置３に伝達される。エアマット１としては、例えば、特開２００２-５２００９号公報に記載されているように、上生地と下生地の間を部分的（メッシュ状交点）に接着したものが用いられる。

被験者６は通常の状態でエアマット１の上で就寝する。被験者６の身体に起因する振動がエアマット１に伝達されるので、エアマット１の内部圧力が変化する。エアマット１の内部圧力はエアチューブ２を介して圧力センサ装置３に入力される。圧力センサ装置３はマイクロフォンなどの音波センサ３ａと絶対圧力センサ３ｂから構成される。

音波センサ３ａは圧力変動による超低周波音を検出し、また、絶対圧力センサ３ｂはエアマット１の内部圧力の絶対圧力を検出する。絶対圧力センサ３ｂは被験者６の寝返りなどの体動と被験者６がエアマット１上にいるかを検出するために設けられている。

音波センサ３ａで検出された超低周波音は演算増幅器７を介してＡ／Ｄ変換部９に加えられデジィタル信号に変換され端末装置４に入力される。また、絶対圧力センサ３ｂで検出された絶対圧力は演算増幅器８を介してＡ／Ｄ変換部１０に加えられデジィタル信号に変換され端末装置４に入力される。端末装置４は入力した生体データの各種の演算処理を行い、被験者６の就寝状態を監視して表示装置１２に表示すると共に管理センタ（図示せず）に送信する。

図３に端末装置４の一例詳細図を示す。

Ａ／Ｄ変換部９でデジィタル信号に変換された超低周波音信号は心拍フィルタ１３、呼吸フィルタ１４およびイビキフィルタ１５に入力される。心拍フィルタ１３、呼吸フィルタ１４およびイビキフィルタ１５は周波数弁別装置を構成する。心拍フィルタ１３は例えば５Ｈｚ以下の周波数信号を抽出して心拍信号として出力し、呼吸フィルタ１４は０.２Ｈｚ〜０．４Ｈｚの周波数帯域の周波数信号を抽出して呼吸信号として出力する。イビキフィルタ１５は１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの広帯域通過周波数信号を抽出してイビキ信号として出力する。

一方、Ａ／Ｄ変換器１０でデジィタル信号に変換された絶対圧力信号は体動フィルタ１６に入力される。体動フィルタ１６は絶対圧力信号を体動信号として出力する。心拍フィルタ１３、呼吸フィルタ１４、イビキフィルタ１５、体動フィルタ１６は心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を検出する生体信号検出装置を構成する。体動フィルタ１６の体動信号とイビキフィルタ１５のイビキ信号はデータ処理部２１に入力される。
また、心拍フィルタ１３の心拍信号と呼吸フィルタ１４の呼吸信号は出力判定部１７あるいは出力判定部１８を介してデータ処理部２１に入力される。

レベル判定部１９はイビキ信号が第１設定レベル以上のときに出力判定部１７に出力阻止指令を与える。また、レベル判定部２０は体動信号が第２設定レベル以上のときに出力判定部１７と出力判定部１８に出力阻止指令を与える。出力判定部１７、１８とレベル判定部１９、２０は体動信号あるいはイビキ信号の外乱が発生した場合にデータ処理部２１への心拍信号あるいは呼吸信号の入力を阻止するデータ無効処理手段を構成する。

この構成において、被験者６の身体に起因する振動がエアマット１に伝達されるので、エアマット１の内部圧力が変化する。音波センサ３ａは圧力変動分を検出し、また、絶対圧力センサ３ｂはエアマット１の内部圧力の絶対圧力を検出する。絶対圧力センサ３ｂは被験者６の寝返りなどの体動と被験者６がエアマット１上にいるかを検出する。

音波センサ３ａで検出された超低周波音信号はＡ／Ｄ変換部９によりデジィタル信号に変換され端末装置４の心拍フィルタ１３、呼吸フィルタ１４およびイビキフィルタ１５に入力される。また、絶対圧力センサ３ｂで検出された絶対圧力はＡ／Ｄ変換部１０でデジィタル信号に変換され端末装置４の体動フィルタ１６に入力される。端末装置４は５mｓのサンプリング周期で演算する。

被験者６が体動信号やイビキ信号を発生することなく就寝している状態においては、心拍フィルタ１３の心拍信号は図４に示す心拍信号ａのようになる。また、呼吸フィルタ１４の呼吸信号は図４に示す呼吸信号ｂのようになる。心拍フィルタ１３の心拍信号ａと呼吸フィルタ１４の呼吸信号ｂは出力判定部１７あるいは出力判定部１８を介してデータ処理部２１に入力される。心拍信号ａと呼吸信号ｂは実測データに基づき模式的に示している。

データ処理部２１は被験者６がエアマット１上にいるので、心拍信号ａのピーク間周期を測定し、また入力した生体データの各種の演算処理を行い、被験者６の就寝状態を監視する。生体データの各種の演算処理には、被験者６の平常時の生体データとのパターン比較などが含まれる。
データ処理部２１は、例えば、被験者６の健康状態を次のような判断基準に基づき判定する。
（ａ）心拍信号のピーク間周期変動が大きいと血管が詰まる傾向にある。
（ｂ）心拍数、呼吸数が予め設定していた健康とされる数値範囲内であれば、健康である。
また、数値範囲以外にある時は、健康に注意する必要がある。
（ｃ）呼吸数の最小値が既定値以下で、イビキの最大値が大きい値を示していると、無呼吸の傾向がある。
（ｄ）就寝中に占めるイビキまたは体動の割合が多いと、睡眠が十分とれていない。
これらで把握した結果の健康状態を端末装置４の表示装置１２に被験者６が起床した時に表示する。このような判定は図示しない管理センタにおいても同様に行われる。

一方、被験者６が寝返りすると体動フィルタ１６が体動信号を発生する。体動フィルタ１６の体動信号は心拍信号ａと呼吸信号ｂの関係で模式的に示すと図５に示す体動信号ｃのようになる。心拍信号ａと呼吸信号ｂは体動が発生すると図４と異なる波形になる。レベル判定部２０は体動信号が第２設定レベルＬ２以上のときに出力判定部１７と出力判定部１８に出力阻止指令を与える。

出力判定部１７は出力阻止指令を加えられるとデータ処理部２１に心拍信号ａを与えることを中止し、出力判定部１８はデータ処理部２１に呼吸信号ｂを与えることを中止する。出力判定部１７と出力判定部１８が出力を阻止するのは数秒程度である。

同様に、被験者６が鼾をかいている状態ではイビキフィルタ１５がイビキ信号を発生する。レベル判定部１９はイビキ信号が第１設定レベルＬ１以上のときに出力判定部１７に出力阻止指令を与える。

このようにして被験者の寝返りや鼾による外乱が発生すると健康状態の見守りに使えない心拍信号あるいは呼吸信号を無効にしているので、心拍信号のピーク間周期を精度良く測定でき、健康状態を把握できる呼吸信号による見守りを実行できる。外乱による計測中止時間は就寝時間の数％程度であり、就寝中の被験者の生体データを利用した健康状態把握の信頼性を高めて正確な身体状態把握が行える。

なお、上述の実施例は被験者の寝返り体動と鼾によって心拍信号を無効にしているが、体動のみによって心拍信号を無効にしても良いことは勿論のことである。

本発明の一実施例を示す全体構成図である。 本発明の一実施例を示す構成図である。 本発明における端末装置の一例詳細構成図である。 生体信号の一例を示す波形図である。 生体信号の一例を示す波形図である。

符号の説明

１…エアマット、２…エアチューブ、３…圧力センサ装置、３ａ…音波センサ、３ｂ…絶対圧力センサ、４…端末装置、５…ベッド、６…被験者、７、８…演算増幅器、９、１０…Ａ／Ｄ変換器、１２…表示装置、１３…心拍フィルタ、１４…呼吸フィルタ、１５…イビキフィルタ、１６…体動フィルタ、１７，１８…出力判定部、１９、２０…レベル判定部、２１…データ処理部。

Claims (3)

1. 被験者のベッドに設置したエアマットと、前記エアマットの内部圧力変化を検出する圧力センサ手段と、前記圧力センサ手段で検出した前記エアマットの内部圧力変化に基づき前記被験者の心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を含む生体信号を入力して前記被験者の健康状態を計測するデータ処理手段と、前記体動信号の外乱が発生した場合に前記データ処理手段への前記心拍信号の入力を阻止するデータ無効処理手段とを具備することを特徴とする被験者健康状態見守り装置。
2. 被験者のベッドに設置したエアマットと、前記エアマットの内部圧力変化を検出する音波センサと絶対圧力センサを有する圧力センサ手段と、前記圧力センサ手段で検出した前記エアマットの内部圧力変化に基づき前記被験者の心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を含む生体信号を入力して前記被験者の健康状態を計測するデータ処理手段と、前記体動信号あるいはイビキ信号の外乱が発生した場合に前記データ処理手段への前記心拍信号の入力を阻止するデータ無効処理手段とを具備することを特徴とする被験者健康状態見守り装置。
3. 被験者のベッドに設置したエアマットと、前記エアマットの内部圧力変化を検出する音波センサと絶対圧力センサを有する圧力センサ手段と、前記圧力センサ手段で検出した前記エアマットの内部圧力変化に基づき前記被験者の心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記心拍信号、呼吸信号、イビキ信号及び体動信号を含む生体信号を入力して前記被験者の健康状態を計測するデータ処理手段と、前記体動信号の外乱が発生した場合に前記データ処理手段への前記心拍信号および前記呼吸信号の入力を阻止するデータ無効処理手段とを具備することを特徴とする被験者健康状態見守り装置。
   

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