JP2020151294A - センサユニット及び検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、生体表面の動きを適切な角度で容易に検出することができるセンサユニットの提供を課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係るセンサユニット１は、生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニット１であって、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子２と、複数の歪センサ素子２に接続され、これらの歪センサ素子２の生体表面に対する位置関係を定める保持部材３とを備え、少なくとも一対の歪センサ素子２の中心軸同士が交差している。【選択図】図１

Description

本発明は、センサユニット及び検出装置に関する。

生体表面の動きをセンサによって検出して数値データ化する多様な試みがなされている。生体表面の動きとしては、関節の曲げ伸ばし等による意図的なものから呼吸等の他の動作に起因する付随的なものまで存在している。

呼吸に基づく生体表面の動きを検出可能なセンサとして、例えば体動センサ（特開２００９−１９５６００号公報）が提案されている。この公報に記載の体動センサは、長尺状の基材と、この基材の長手方向に配向される一対のセンサ本体とを備える。この一対のセンサ本体は、被検者の胸部の表面で左右方向に延在するよう配置される

特開２００９−１９５６００号公報

前記公報に記載の体動センサは、センサ本体が被検者の呼吸に伴って伸縮し、このセンサ本体の伸縮に基づく電気抵抗の変化から、被検者の体の動きを検出できるとされている。

しかしながら、本発明者等が鋭意検討したところ、前記公報に記載の体動センサによると、生体表面の大きく変形する領域の動きを最適な角度で検出することができないことが分かった。その結果、この体動センサによると、生体表面の動きからその動きの元となる動作までを解析することは困難であることが分かった。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、本発明の課題は、生体表面の動きを適切な角度で容易に検出することができるセンサユニット及び検出装置を提供することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るセンサユニットは、生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニットであって、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子と、前記複数の歪センサ素子に接続され、これらの歪センサ素子の生体表面に対する位置関係を定める保持部材とを備え、少なくとも一対の前記歪センサ素子の中心軸同士が交差している。

前記保持部材が布帛を有するとよい。

前記保持部材が、生体表面に対向する内面と、前記複数の歪センサ素子が配置される外面とを有し、平面視において少なくとも前記歪センサ素子と重なり合う前記内面の一部に滑り止め部を有するとよい。

前記保持部材が、平面視において前記歪センサ素子と重なり合う領域及び前記歪センサ素子の長手方向の外側に位置する領域の少なくともいずれかを含む領域に粘着部を有するとよい。

前記一対の歪センサ素子が、左右の胸郭の動きを検出可能であり、互いに離間して左右対称に配置され、上方から下方に向けて対向方向外側に傾斜しているとよい。

前記複数の歪センサ素子が、子宮の収縮を検出可能であり、少なくとも下腹部、左下腹部及び右下腹部に対応する位置に配置されていることも好ましい。

前記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係る検出装置は、生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニットと、前記センサユニットにより検出された生体表面の伸縮情報を表示可能な表示部とを備え、前記センサユニットが、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子と、前記複数の歪センサ素子に接続され、これらの歪センサ素子の生体表面に対する位置関係を定める保持部材とを備え、少なくとも一対の前記歪センサ素子の中心軸同士が交差している。

当該検出装置は、前記複数の歪センサ素子の検出信号から生体の異常を解析可能な解析部をさらに備えるとよい。

本発明の一態様に係るセンサユニットは、長手方向に伸縮する少なくも一対の歪センサ素子が、互いの中心軸同士が交差する状態で保持部材によって生体表面に対応するよう位置付けられているので、生体表面の動きを適切な角度で容易に検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るセンサユニットを示す模式的平面図（外面図）である。 図２は、図１のセンサユニットの模式的底面図（内面図）である。 図３は、図１のセンサユニットを生体に取り付けた状態を示す模式図である。 図４は、図１のセンサユニットとは異なる実施形態に係るセンサユニットを示す模式的底面図である。 図５は、図１のセンサユニットを備える検出装置を示す模式図である。 図６は、図５の検出装置の解析部で算出される周波数特性を示すグラフである。 図７は、図１及び図３のセンサユニットとは異なる実施形態に係るセンサユニットを示す模式的平面図である。 図８は、図７のセンサユニットの模式的底面図である。 図９は、図１、図４及び図７のセンサユニットとは異なる実施形態に係るセンサユニットを示す模式的底面図である。 図１０は、図７のセンサユニットを備える検出装置で表示される時間−変位曲線の一例を示すグラフである。 図１１は、図１、図４、図７及び図９のセンサユニットとは異なる実施形態に係るセンサユニットを示す模式的平面図である。 図１２は、図１、図４、図７、図９及び図１１のセンサユニットとは異なる実施形態に係るセンサユニットを示す模式的平面図である。 図１３は、図１、図４、図７、図９、図１１及び図１２のセンサユニットとは異なる実施形態に係るセンサユニットを示す模式的底面図である。 図１４は、図５の検出装置の変形例を示す模式図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
＜センサユニット＞
図１及び図２のセンサユニット１は、生体表面の伸縮を検出可能である。当該センサユニット１は、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の一対の歪センサ素子２と、この一対の歪センサ素子２に接続され、これらの歪センサ素子２の生体表面に対する位置関係を定める保持部材３とを備える。一対の歪センサ素子２の中心軸同士は交差している。

当該センサユニット１は、歪センサ素子２の両端側の抵抗値を測定することで、生体の動作に応じて変化する生体表面の長さの増減を検出可能に構成されている。当該センサユニット１は、一対の歪センサ素子２が生体表面の伸縮に対応して長手方向に伸縮するので（つまり、当該センサユニット１は、圧電センサを用いたものではないので）、被検者の生体表面を圧迫し難い。そのため、当該センサユニット１は、被検者に違和感及び不快感を与え難く、被検者の生体表面の自然な動きを検出することができる。

（歪センサ素子）
歪センサ素子２は、それぞれ直線状に配置される。歪センサ素子２は、両端部で保持部材３に固定される。歪センサ素子２の両端部は、金属製の支持部材を介して保持部材３に固定されてもよく、接着剤等によって直接的に保持部材３に固定されてもよい。前記支持部材としては、歪センサ素子２の端部と接続される金属製の柱が挙げられる。歪センサ素子２が支持部材を介して保持部材３に固定される場合、支持部材は粘着テープ等を用いて保持部材３に固定される。一方、歪センサ素子２が接着剤によって保持部材３に固定される場合、歪センサ素子２を保持部材３に固定する接着剤としては、歪センサ素子２の伸縮を阻害しない接着剤が好適に用いられる。この接着剤としては、例えば湿気硬化型ポリウレタン接着剤が挙げられる。

歪センサ素子２は、長手方向に伸縮性を有し、伸縮に応じて電気的特性が変化するものであればよく、伸縮により電気抵抗が変化する歪抵抗素子が好適に用いられる。中でも、歪センサ素子２としては、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ともいう）を用いたＣＮＴ歪センサが特に好適に用いられる。

歪センサ素子２が糸状である場合、この歪センサ素子２は、ＣＮＴ束を含んで構成される。このＣＮＴ束は、複数のＣＮＴ（単繊維）をＣＮＴ素子の長手方向に概略配向した繊維束であり、樹脂によって被覆される。糸状の歪センサ素子２は、径方向の中心から外側に向けて、ＣＮＴ束からなる導電部と、ＣＮＴ繊維と樹脂とが複合された導電層と、樹脂製の被覆膜とをこの順で有する。歪センサ素子２は、中心のＣＮＴ束が断裂し、その断裂した間隔が変化をすることで抵抗変化を生じさせることができる。

一方、歪センサ素子２が帯状である場合、この歪センサ素子２は、多数のＣＮＴ繊維を含む樹脂組成物から構成される。具体的には、歪センサ素子２は、複数のＣＮＴ（単繊維）をＣＮＴ素子の長手方向に概略配向した複数の繊維束のシートと、これらの繊維束のシートを被覆する樹脂とを有する。この歪センサ素子２は、伸長歪が加えられた場合、内部のＣＮＴ繊維が切断してＣＮＴの端部が離間したり、伸長歪みが緩和されて再接触したりして抵抗値に変化を生じる。なお、「帯状」とは、厚さに対して幅の大きい長尺状を意味し、厚さ及び幅が部分的に異なる構成を含む。

前記ＣＮＴとしては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれも用いることができる。中でも、導電性及び熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。

前記ＣＮＴは、公知の方法で製造することができ、例えばＣＶＤ法、アーク法、レーザーアブレーション法、ＤＩＰＳ法、ＣｏＭｏＣＡＴ法等により製造することができる。中でも、所望するサイズのＣＮＴ（ＭＷＮＴ）を効率的に得ることができる点から、鉄を触媒とし、エチレンガスを用いたＣＶＤ法により製造することが好ましい。この場合、石英ガラス基板や酸化膜付きシリコン基板等の基板に、触媒となる鉄又はニッケル薄膜を成膜した上に、垂直配向して成長した所望の長さのＣＮＴの結晶を得ることができる。

図３に示すように、一対の歪センサ素子２は、使用状態で生体の胸部表面に配置される。一対の歪センサ素子２は、左右の胸郭の動きを検出可能であり、互いに離間して左右対称に配置される。一対の歪センサ素子２は、上方から下方に向けて対向方向外側に傾斜して配置される。一対の歪センサ素子２は、胸郭の最も大きく変形する領域の伸縮を検出できるよう第６肋骨と第９肋骨とを横断するように配置されることが好ましい。当該センサユニット１は、片側の肺の切除手術後に発生する低肺機能の合併症を低コスト、かつ被検者Ｘに負担の少ない簡易な方法で早期発見するのに適している。当該センサユニット１は、前述のように一対の歪センサ素子２が胸部表面に配置されることで、一対の歪センサ素子２によって被検者Ｘの胸郭が最も大きく変形する領域における最も変形量の大きい方向の伸縮を検出することができる。当該センサユニット１は、被検者Ｘの左右の肺呼吸の状態を各歪センサ素子２で別々に連続的にモニタリングすることで、左右いずれの肺の低肺機能についても容易に早期発見することができる。

一対の歪センサ素子２の中心軸同士のなす角度αの下限としては、３０°が好ましく、５０°がより好ましく、７０°がさらに好ましい。一方、前記なす角度αの上限としては、１２０°が好ましく、１００°がより好ましく、９０°がさらに好ましい。前記なす角度αが前記範囲外であると、一対の歪センサ素子２の長手方向を被検者Ｘの胸郭が最も大きく変形する方向に沿って配置し難くなるおそれがある。

（保持部材）
保持部材３は、伸縮性を有する布帛４と、この布帛４に積層される粘着部５及び補強部材６とを有する。

〔布帛〕
布帛４は、生体表面を被覆可能に構成される。布帛４の外面（生体表面に対向する側と反対側の面）には一対の歪センサ素子２が配置される。当該センサユニット１は、布帛４を介在させることで、生体表面に対する一対の歪センサ素子２相互の位置関係を容易かつ確実に定めることができる。また、この構成によると、布帛４が一対の歪センサ素子２と共に被検者Ｘの動きに対応して伸縮できるので、保持部材３が被検者Ｘの自然な動きを妨げ難い。

布帛４の平面視形状としては、特に限定されるものではなく、被検者Ｘの胸部の表面のみを被覆可能な矩形状等であってもよく、被検者Ｘの胴部を巻回可能な帯状又は筒状であってもよい。布帛４が帯状である場合、布帛４の長手方向の両端部には、互いに係合可能な係合部が設けられることが好ましい。この係合部としては、例えば面ファスナーが挙げられる。

〔粘着部〕
粘着部５は、布帛４を生体表面に貼着可能に構成されている。粘着部５は、布帛４の内面に積層される。粘着部５は、平面視において歪センサ素子２と重なり合う領域及び歪センサ素子２の長手方向の外側に位置する領域の少なくともいずれかを含む領域に配置される。粘着部５は、歪センサ素子２の端部に対して１対１で設けられることが好ましい。つまり、保持部材３は、一対の歪センサ素子２のそれぞれの端部に対応する少なくとも４つの粘着部５を有することが好ましい。本実施形態では、保持部材３は、一対の歪センサ素子２の長手方向外側に位置する４つの粘着部５を有する。当該センサユニット１は、粘着部５を有することで、歪センサ素子２の長手方向の両端部を生体表面の第６肋骨及び第９肋骨に対応する位置に固定することができる。これにより、当該センサユニット１は、一対の歪センサ素子２によって被検者Ｘの胸郭の動きを容易かつ確実に検出することができる。なお、粘着部５は、歪センサ素子２の長手方向の伸縮を阻害しないよう、平面視で歪センサ素子２の長手方向の中間部と重なり合う領域には配置されないことが好ましい。

粘着部５は、例えばアクリル系粘着剤等、人の皮膚に直接貼り付けても皮膚の炎症等を招来し難い材質の粘着剤を用いて構成することができる。また、粘着部５は、当該センサユニット１を安価に製造する観点から、市販の粘着テープによって構成することも可能である。

〔補強部材〕
補強部材６は、平面視で歪センサ素子２の端部とこの端部に対応する粘着部５とを含む領域に配置される。これにより、補強部材６は、歪センサ素子２の端部とこの端部に対応する粘着部５との平面方向距離の変化を抑制することができる。その結果、当該センサユニット１は、歪センサ素子２の伸縮と被検者Ｘの生体表面の伸縮とを十分に一致させることができ、歪センサ素子２の検出感度を高めることができる。補強部材６は、歪センサ素子２の長手方向の両端部間の伸縮を阻害しないよう、歪センサ素子２の長手方向の中間部と重なり合う領域には配置されないことが好ましい。

補強部材６は、布帛４の伸縮を抑制できるよう伸縮性を有しないことが好ましい。また、補強部材６は、被検者Ｘに違和感を与えないよう可撓性を有することが好ましい。このような観点から、補強部材６としては、織物、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート等を主成分とする合成樹脂製フィルム、前記織物と前記合成樹脂製フィルムとの積層体等が挙げられる。布帛４への補強部材６の固定方法は、接着剤による接合とすることができる。補強部材６が織物を含む場合には縫い付けをしてもよい。なお、補強部材６は、布帛４の内面及び外面のいずれの面に積層されていてもよい。

＜利点＞
当該センサユニット１は、長手方向に伸縮する一対の歪センサ素子２が、互いの中心軸同士が交差する状態で保持部材３によって生体表面に対応するよう位置付けられているので、生体表面の動きを適切な角度で容易に検出することができる。

［第二実施形態］
＜センサユニット＞
図４のセンサユニット１１は、生体表面の伸縮を検出可能である。当該センサユニット１１は、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の一対の歪センサ素子２と、一対の歪センサ素子２に接続され、これらの歪センサ素子２の生体表面に対する位置関係を定める保持部材１３とを備える。一対の歪センサ素子２の中心軸同士は交差している。

保持部材１３は、生体表面に対向する内面１３ａと、この内面１３ａに対向し、一対の歪センサ素子２が配置される外面１３ｂとを有する。保持部材１３は、平面視において少なくとも歪センサ素子２と重なり合う内面１３ａの一部に滑り止め部１４を有する。当該センサユニット１１は、滑り止め部１４を有する以外、図１及び図２のセンサユニット１と同様の構成とすることができる。そのため、以下では滑り止め部１４についてのみ説明する。なお、当該センサユニット１１は、被検者の胴部を巻回できるよう布帛４が帯状に構成されている。また、布帛４の長手方向の両端部には、互いに係合可能な面ファスナー４ａ，４ｂが設けられている。当該センサユニット１１は、滑り止め部１４によって、布帛４を胴部に巻回した状態での生体表面に対する布帛４の滑りを抑制できる。そのため、保持部材１３は、図１及び図２の粘着部５を有していなくてもよい。

〔滑り止め部〕
滑り止め部１４は、布帛４の内面に形成される。滑り止め部１４は、布帛４の内面から突出する複数の突起である。滑り止め部１４は、一対の歪センサ素子２の両端部を生体表面に対して固定できるよう少なくとも平面視で一対の歪センサ素子２の両端部と重なり合う領域に形成されることが好ましい。滑り止め部１４は、一対の歪センサ素子２の生体表面に対する位置ずれを抑制できるよう平面視で一対の歪センサ素子２と重なり合う領域全体に形成されてもよい。生体表面に対して布帛４の位置を全体的に固定できるよう布帛４の全面に亘って滑り止め部１４が形成されてもよい。

滑り止め部１４は合成樹脂を主成分とする。滑り止め部１４は、前記複数の突起の反転形状である複数の凹部を有する成形型を用いて形成することができる。具体的には、滑り止め部１４は、前記成形型の複数の凹部に合成樹脂を充填し、この成形型の複数の凹部の形成面に布帛４を載置した状態で、前記合成樹脂を布帛４との密着状態で硬化することで形成することができる。また、滑り止め部１４は、ディスペンサー等を用いて布帛４に合成樹脂のドットパターンを塗布し、硬化することで形成することもできる。

＜利点＞
当該センサユニット１１は、滑り止め部１４が形成される領域において布帛４の動きを生体表面の動きに同期させることができる。これにより、当該センサユニット１１は、一対の歪センサ素子２の検出感度を容易に高めることができる。

［第三実施形態］
＜検出装置＞
図５の検出装置２１は、生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニット１と、センサユニット１により検出された生体表面の伸縮情報を表示可能な表示部２４とを備える。また、当該検出装置２１は、一対の歪センサ素子２による検出信号を電気信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２２と、Ａ／Ｄコンバータ２２で変換された電気信号から生体の異常を解析する解析部２３とを備える。センサユニット１は、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の一対の歪センサ素子２と、この一対の歪センサ素子２に接続され、これらの歪センサ素子２の生体表面に対する位置関係を定める保持部材３とを備える。一対の歪センサ素子２の中心軸同士は交差している。当該検出装置２１におけるセンサユニット１としては、図１及び図２のセンサユニット１と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。

（Ａ／Ｄコンバータ）
Ａ／Ｄコンバータ２２は、一対の歪センサ素子２の両端側の抵抗値を電気信号に変換可能に構成される。

（解析部）
解析部２３は、一対の歪センサ素子２による検出信号から生体の異常を解析可能に構成される。解析部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置等を有するコンピュータである。

解析部２３による解析手順の一例について説明する。まず、解析部２３は、Ａ／Ｄコンバータ２２で変換された電気信号から経過時間と周波数の変位との時間−変位曲線（縦軸を周波数、横軸を経過時間とする曲線）を求める。次に、解析部２３は、この時間−変位曲線の包絡線を取得する。解析部２３は、この包絡線から被検者の呼吸の周期性を判定することができる。また、解析部２３は、所定時間（例えば１０分間）単位で前記包絡線をフーリエ変換等によって変換することで単位時間毎の周波数特性を求める。この周波数特性の一例を図６に示す。解析部２３は、この周波数特性のピーク値Ｐ（電流値［Ａｍｐ］の最大値）と予め設定した閾値とを比較して低肺機能の有無を判定してもよい。なお、解析部２３は、周波数が予め規定した閾値を超えて変化する場合等を除外して前記包絡線及び周波数特性を求めてもよい。

（表示部）
表示部２４は、例えば液晶ディスプレイである。表示部２４は、解析部２３から出力されるデータを一対の歪センサ素子２の伸縮に基づく生体表面の伸縮情報として表示する。具体的には、表示部２４は、解析部２３で求められる時間−変位曲線や、その包絡線、単位時間毎の周波数特性等を表示する。

＜利点＞
当該検出装置２１は、当該センサユニット１により検出された生体表面の伸縮情報を表示部２４によって表示することができる。そのため、当該検出装置２１によると、被検者の生体表面の伸縮情報を容易に視認することができる。

当該検出装置２１は、解析部２３を備えるので、生体の異常の有無を判断しやすいように加工した生体表面の伸縮情報を表示部２４によって表示することができる。

［第四実施形態］
＜センサユニット＞
図７及び図８のセンサユニット３１は、生体表面の伸縮を検出可能である。当該センサユニット３１は、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆと、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆに接続され、これらの歪センサ素子２ａ〜２ｆの生体表面に対する位置関係を定める保持部材３３とを備える。各歪センサ素子２ａ〜２ｆの構成としては、図１及び図２のセンサユニット１の歪センサ素子２と同様とすることができるため、説明を省略する。

複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆは、子宮の収縮を検出可能である。複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆは、少なくとも被検者の下腹部（下腹部中央）、左下腹部及び右下腹部に対応する位置に配置される。具体的には、一対の歪センサ素子２ａ，２ｄが被検者の左下腹部に対応する位置に配置され、一対の歪センサ素子２ｂ，２ｅが被検者の下腹部に対応する位置に配置され、一対の歪センサ素子２ｃ，２ｆが被検者の右下腹部に対応する位置に配置される。当該センサユニット３１は、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆが少なくとも被検者の下腹部、左下腹部及び右下腹部に対応する位置に配置されることで、胎児が被検者（妊婦）の子宮の左右いずれ側に存在する場合でも被検者の子宮の収縮を容易に検出することができる。

被検者の左下腹部、下腹部及び右下腹部に対応する位置に配置される各一対の歪センサ素子（一対の歪センサ素子２ａ，２ｄ、一対の歪センサ素子２ｂ，２ｅ及び一対の歪センサ素子２ｃ，２ｆ）同士は長手方向の中央部分で重なり合っている。

前記各一対の歪センサ素子の中心軸同士は交差している。具体的には、被検者の左下腹部、下腹部及び右下腹部に対応する位置に配置される各一対の歪センサ素子のうち、一方の歪センサ素子２ａ〜２ｃは中心軸が左右方向に延びており、他方の歪センサ素子２ｄ〜２ｆは中心軸が上下方向に延びている。子宮の収縮は、子宮の形態、胎児の存在位置等により、必ずしも上下左右で対照な動きをすることは限らない。これに対し、当該センサユニット３１は、被検者の左下腹部、下腹部及び右下腹部に対応する位置で歪センサ素子２ａ〜２ｆの中心軸同士が交差していることで、子宮の形態や胎児の存在位置にかかわらず、子宮の収縮を容易に検出することができる。

前記各一対の歪センサ素子の中心軸同士のなす角度の下限としては、６０°が好ましく、７０°が好ましく、９０°がより好ましい。つまり、前記各一対の歪センサ素子は中心軸同士が直交することが最も好ましい。前記なす角度が前記下限に満たないと、子宮の収縮の検出精度が低下するおそれがある。

（保持部材）
保持部材３３は、伸縮性を有する布帛３４と、この布帛３４に積層される粘着部３５及び補強部材３６とを有する。

〔布帛〕
布帛３４は、生体表面を被覆可能に構成される。布帛３４の外面には複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆが配置される。布帛３４は、被検者の胴部を巻回できるよう帯状又は筒状に構成される（図７及び図８では帯状を図示）。布帛３４が帯状である場合、布帛３４の長手方向の両端部には、互いに係合可能な面ファスナー３４ａ，３４ｂが設けられる。

〔粘着部〕
粘着部３５は、布帛３４を生体表面に貼着可能に構成されている。粘着部３５は、布帛３４の内面に積層される。粘着部３５は、平面視において歪センサ素子２ａ〜２ｆと重なり合う領域及び歪センサ素子２ａ〜２ｆの長手方向の外側に位置する領域の少なくともいずれかを含む領域に配置される。粘着部３５は、歪センサ素子２ａ〜２ｆの端部に対して１対１で設けられることが好ましい。本実施形態では、保持部材３３は、６つの歪センサ素子２ａ〜２ｆの長手方向外側に位置する１２個の粘着部３５を有する。当該センサユニット３１は、粘着部３５を有することで、各歪センサ素子２ａ〜２ｆの端部を生体表面の所定位置に対応して固定することができ、生体表面の所定位置間における伸縮を容易かつ確実に検出することができる。これにより、胎児が子宮のどの位置に存在する場合でも子宮の収縮を容易かつ確実に検出することができる。なお、粘着部３５は、歪センサ素子２ａ〜２ｆの長手方向の伸縮を阻害しないよう、平面視で歪センサ素子２ａ〜２ｆの長手方向の中間部と重なり合う領域には配置されないことが好ましい。

粘着部３５は、図１及び図２のセンサユニット１の粘着部５と同様、粘着剤、粘着テープ等によって構成することができる。

〔補強部材〕
補強部材３６は、平面視で歪センサ素子２ａ〜２ｆの端部とこの端部に対応する粘着部３５とを含む領域に配置される。補強部材３６は、歪センサ素子２ａ〜２ｆの長手方向の両端部間の伸縮を阻害しないよう、歪センサ素子２ａ〜２ｆの長手方向の中間部と重なり合う領域には配置されないことが好ましい。

補強部材３６は、図１及び図２のセンサユニット１の補強部材６と同様、織物、合成樹脂製フィルム、織物と合成樹脂製フィルムとの積層体等によって構成することができる。補強部材３６は、布帛３４の内面及び外面のいずれの面に積層されていてもよい。

＜利点＞
当該センサユニット３１は、長手方向に伸縮する複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆが、各対の中心軸同士が交差する状態で保持部材３３によって生体表面に対応するよう位置付けられているので、生体表面の動きを適切な角度で容易に検出することができる。

当該センサユニット３１は、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆが生体表面の伸縮に対応して長手方向に伸縮するので、歪センサ素子２ａ〜２ｆの伸縮に起因して被検者の生体表面を圧迫し難い。そのため、当該センサユニット１は、被検者に締めつけ感及び不快感を与え難い。

［第五実施形態］
図９のセンサユニット４１は、生体表面の伸縮を検出可能である。当該センサユニット４１は、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆと、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆに接続され、これらの歪センサ素子２ａ〜２ｆの生体表面に対する位置関係を定める保持部材４３とを備える。

保持部材４３は、生体表面に対向する内面４３ａと、この内面４３ａに対向し、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆが配置される外面４３ｂとを有する。保持部材４３は、平面視において少なくとも歪センサ素子２ａ〜２ｆと重なり合う内面４３ａの一部に滑り止め部４４を有する。当該センサユニット４１は、滑り止め部４４を有する以外、図７及び図８のセンサユニット３１と同様の構成とすることができる。そのため、以下では滑り止め部４４についてのみ説明する。なお、当該センサユニット４１は、滑り止め部４４によって、布帛３４を胴部に巻回した状態での生体表面に対する布帛３４の滑りを抑制できる。そのため、保持部材４３は、図７及び図８の粘着部３５を有していなくてもよい。

〔滑り止め部〕
滑り止め部４４は、布帛３４の内面に形成される。滑り止め部４４は、布帛３４の内面から突出する複数の突起である。滑り止め部４４は、図４のセンサユニット１１の滑り止め部１４と同様、合成樹脂を主成分とする。滑り止め部４４は、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆの両端部を生体表面に対して固定できるよう、少なくとも平面視で複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆの両端部と重なり合う領域に形成されることが好ましい。また、滑り止め部４４は、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆの生体表面に対する位置ずれを抑制できるよう平面視で複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆと重なり合う領域全体に形成されてもよく、被検者の左下腹部、下腹部及び右下腹部に対応する位置を横断するように形成されてもよい。

＜利点＞
当該センサユニット４１は、滑り止め部４４が形成される領域において布帛３４の動きを生体表面の動きに同期させることができる。これにより、当該センサユニット４１は、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆの検出感度を容易に高めることができる。

［第六実施形態］
＜検出装置＞
次に、図７及び図８のセンサユニット３１を備える検出装置について説明する。当該検出装置は、生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニット３１と、センサユニット３１により検出された生体表面の伸縮情報を表示可能な表示部とを備える。また、当該検出装置は、複数の歪センサ素子２ａ〜２ｆによる検出信号を電気信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータで変換された電気信号から生体の異常を解析する解析部とを備える。当該検出装置は、図５の検出装置２１におけるセンサユニット１をセンサユニット３１に置き換えた構成とすることができる。

前記解析部によって求められる時間−変位曲線の一例を図１０に示す。図１０では、例えば被検者の下腹部に対応する位置で上下方向に延びるよう配置された歪センサ素子２ｅの周波数の変位が部分的に大きくなっており、この部分で被検者の子宮が収縮したことが読み取れる。

＜利点＞
当該検出装置は、当該センサユニット３１により検出された生体表面の伸縮情報を前記表示部によって表示することができる。また、当該検出装置は、前記解析部を備えるので、生体の異常の有無を判断しやすいように加工した生体表面の伸縮情報を前記表示部によって表示することができる。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

例えば前記保持部材は、複数の歪センサ素子の生体表面に対する位置関係を定めることができるものであればよく、隣接して配置される歪センサ素子同士を接続する糸状部材、紐状部材、帯状部材等であってもよい。

当該センサユニットが子宮の収縮を検出可能に構成される場合、複数の歪センサ素子の配置としては、図１１及び図１２に示す配置を採用することも可能である。図１１のセンサユニット５１は、被検者の左下腹部、下腹部及び右下腹部に対応する位置で上下方向に延びる３つの歪センサ素子５２ａ〜５２ｃと、３つの歪センサ素子５２ａ〜５２ｃを横断するように左右方向に延びる１つの歪センサ素子５２ｄとを有する。また、図１２の歪センサ素子６１は、被検者の左下腹部、下腹部及び右下腹部に対応する位置で上下方向に延びる３つの歪センサ素子６２ａ〜６２ｃと、３つの歪センサ素子６２ａ〜６２ｃのうち、真ん中に位置する歪センサ素子６２ｂと交差する１つの歪センサ素子６２ｄとを有する。当該センサユニットは、このような構成によっても、子宮の収縮を検出することが可能である。なお、当該センサユニットが子宮の収縮を検出可能に構成される場合、複数の歪センサ素子の延在方向は上下方向及び左右方向に限定されるものではない。

前記実施形態では、粘着部が布帛の内面に積層される構成について説明した。しかしながら、この粘着部は布帛の外面に積層されてもよい。粘着部が布帛の外面に積層される構成を図１３に示す。図１３のセンサユニット７１は、布帛７４が複数の貫通孔７４ａを有している。粘着部７５は、貫通孔７４ａを介して内面側に露出するよう布帛７４の外面に積層されている。粘着部７５としては、粘着テープを用いることができる。当該センサユニットは、この構成によっても、歪センサ素子７２ａ，７２ｂの端部を生体表面の所定位置に対応して固定することができる。

前記滑り止め部の具体的構成としては、特に限定されるものではなく、例えば布帛よりも摩擦抵抗の大きい合成樹脂製の板状部材等であってもよい。

当該検出装置は、図４、図９、図１１〜図１３のセンサユニットを備えていてもよい。当該検出装置は、前記解析部を有しない構成とすることも可能である。当該検出装置は、前記解析部を有しない場合でも、複数の歪センサ素子間での検出信号の差異や、検出信号の周期性から被検者の生体の異常の早期発見を促すことができる。

図１４を参照して、当該検出装置の変形例について説明する。図１４の検出装置８１は、生体表面の伸縮を検出可能な一対の歪センサ素子２と、一対の歪センサ素子２により検出された生体表面の伸縮情報を表示可能な表示部２４とを備える。また、当該検出装置８１は、一対の歪センサ素子２による検出信号を電気信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２２と、Ａ／Ｄコンバータ２２で変換された電気信号から生体の異常を解析する解析部２３とを備える。また、当該検出装置８１は、一対の歪センサ素子２を生体表面に取り付け可能な取り付け部８２を備える。取り付け部８２は、例えば一対の歪センサ素子２の両端部をそれぞれ支持可能な各一対の支持部材８２ａと、支持部材８２ａを生体表面に貼着可能な貼着部８２ｂとを有する。貼着部８２ｂは、板状の基台部と、この基台部を生体表面に固定するための粘着層とを有する。生体が痛みを感じないように、前記基台部の周縁は平面視で丸みを有することが好ましい。中でも前記基台部の具体的形状としては、円板状が特に好ましい。また、一対の歪センサ素子２の中心軸同士のなす角度の下限としては、３０°が好ましく、５０°がより好ましく、７０°がさらに好ましい。一方、前記なす角度の上限としては、１２０°が好ましく、１００°がより好ましく、９０°がさらに好ましい。当該検出装置８１におけるＡ／Ｄコンバータ２２、解析部２３及び表示部２４の具体的構成としては、図５の検出装置２１におけるＡ／Ｄコンバータ２２、解析部２３及び表示部２４と同様とすることができる。当該検出装置８１は、解析部２３を備えるので、生体の異常の有無を判断しやすいように加工した生体表面の伸縮情報を表示部２４によって表示することができる。

以上説明したように、本発明に係るセンサユニットは、生体表面の動きを適切な角度で容易に検出することができるので、生体異常の早期発見に適している。

１，１１，３１，４１，５１，６１，７１ センサユニット
２，２ａ〜２ｆ，５２ａ〜５２ｄ，６２ａ〜６２ｄ，７２ａ，７２ｂ 歪センサ素子
３，１３，３３，４３ 保持部材
４，３４，７４ 布帛
４ａ，４ｂ，３４ａ，３４ｂ 面ファスナー
５，３５，７５ 粘着部
６，３６ 補強部材
１３ａ，４３ａ 内面
１３ｂ，４３ｂ 外面
１４，４４ 滑り止め部
２１，８１ 検出装置
２２ Ａ／Ｄコンバータ
２３ 解析部
２４ 表示部
７４ａ 貫通孔
８２ 取り付け部
８２ａ 支持部材
８２ｂ 貼着部
Ｐ ピーク値
Ｘ 被検者

Claims (8)

1. 生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニットであって、
   長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子と、
   前記複数の歪センサ素子に接続され、これらの歪センサ素子の生体表面に対する位置関係を定める保持部材と
   を備え、
   少なくとも一対の前記歪センサ素子の中心軸同士が交差しているセンサユニット。
2. 前記保持部材が布帛を有する請求項１に記載のセンサユニット。
3. 前記保持部材が、生体表面に対向する内面と、前記複数の歪センサ素子が配置される外面とを有し、平面視において少なくとも前記歪センサ素子と重なり合う前記内面の一部に滑り止め部を有する請求項１又は請求項２に記載のセンサユニット。
4. 前記保持部材が、平面視において前記歪センサ素子と重なり合う領域及び前記歪センサ素子の長手方向の外側に位置する領域の少なくともいずれかを含む領域に粘着部を有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のセンサユニット。
5. 前記一対の歪センサ素子が、左右の胸郭の動きを検出可能であり、互いに離間して左右対称に配置され、上方から下方に向けて対向方向外側に傾斜している請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセンサユニット。
6. 前記複数の歪センサ素子が、子宮の収縮を検出可能であり、少なくとも下腹部、左下腹部及び右下腹部に対応する位置に配置される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセンサユニット。
7. 生体表面の伸縮を検出可能なセンサユニットと、
   前記センサユニットにより検出された生体表面の伸縮情報を表示可能な表示部と
   を備え、
   前記センサユニットが、長手方向に伸縮する糸状又は帯状の複数の歪センサ素子と、前記複数の歪センサ素子に接続され、これらの歪センサ素子の生体表面に対する位置関係を定める保持部材とを備え、少なくとも一対の前記歪センサ素子の中心軸同士が交差している検出装置。
8. 前記複数の歪センサ素子の検出信号から生体の異常を解析可能な解析部をさらに備える請求項７に記載の検出装置。

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