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身体情報測定装置および身体情報測定システム コモンズ

国内特許コード P110005547
整理番号 2008-0058
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2009-025445
公開番号 特開2010-178933
登録番号 特許第5224462号
出願日 平成21年2月6日(2009.2.6)
公開日 平成22年8月19日(2010.8.19)
登録日 平成25年3月22日(2013.3.22)
発明者
  • 松井 岳巳
  • 鈴木 哲
  • 川原 寛史
出願人
  • 公立大学法人首都大学東京
発明の名称 身体情報測定装置および身体情報測定システム コモンズ
発明の概要 【課題】被検体の身体情報を精度良く測定すること。
【解決手段】出力信号履歴記憶手段(CA1)に記憶された第1出力信号の履歴の波形、第2出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を演算する周波数成分強度演算手段(CA3)と、第1出力信号の履歴の波形と第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分の合成強度を演算する合成強度演算手段(CA5)と、周波数成分ごとの合成強度に基づいて心拍成分を抽出する周波数成分抽出手段(CA6)と、抽出された心拍成分に基づいて心拍数(h)を演算する心拍数演算手段(CA7a)と、心拍数(h)を告知する身体情報画像(101)を表示する身体情報画像表示手段(CA11)とを備えた身体情報測定装置(U)。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


従来より、人間や動物等の被検体の心拍数や呼吸数等の身体情報を測定する身体情報測定装置が知られている。前記身体情報測定装置に関する技術として、例えば、下記の特許文献1に記載の技術が知られている。



特許文献1としての特開2000-102515号公報には、寝具としてのベッド(1)と、前記ベッド(1)に内蔵され、前記ベッド(1)に横たわる被験者の胸部に電磁波としてのマイクロ波を照射して反射電磁波、すなわち、被験者から反射した前記マイクロ波を受信するマイクロ波送受信センサ(11)とを有し、受信した前記反射電磁波に基づいて、前記被験者の心拍数や呼吸数等の身体状態を検出する身体状態検出具(10)についての技術が記載されている。特許文献1には、出力波形である前記反射電磁波から、0.3Hzのローパスフィルタを用いて呼吸数の周波数成分を抽出すると共に、1Hzのハイパスフィルタを用いて心拍数の周波数成分を抽出することにより、心拍数や呼吸数を算出する技術が記載されている。



すなわち、特許文献1には、前記ベッド(1)により、横たわる被験者の身体の動き、いわゆる、体動を低減させて前記身体状態を高精度に測定すると共に、前記マイクロ波送受信センサ(11)により、被験者に銀皿電極、サーミスタ電極、ピエゾ素子、圧センサ等の接触型の計測機器、いわゆる、接触センサを接触・密着させずに、前記身体状態を簡易に測定する技術が記載されている。
また、特許文献1には、被験者の心拍数および呼吸数を常に監視する心拍数・呼吸数監視装置(15)により、心拍数について40[個/分]以下(徐脈)や160[個/分]以上(頻脈)であること判別した場合、または、呼吸数について30秒~2分程度の呼吸停止(無呼吸症候群)になったことを判別した場合に、警告音を発する警告装置(17)により、睡眠中の被験者を起こす技術が記載されている。なお、特許文献1には、具体的な構成が示されていないが、前記被験者の体位を検出することも可能であることが示唆されている。

産業上の利用分野


本発明は、被検体の身体情報である単位時間当りの心拍数や呼吸数を測定する身体情報測定装置および身体情報測定システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被検体が横たわる寝台と、
前記寝台に予め設定された第1測定領域に対して第1の電磁波を照射する第1電磁波照射部と、前記第1測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第1の電磁波を受信する第1電磁波受信部と、を有し、前記第1電磁波受信部が受信した前記第1の電磁波に応じて第1出力信号を出力する第1電磁波送受信部材と、
前記寝台の前記第1測定領域からずれた領域に予め設定された第2測定領域に対して第2の電磁波を照射する第2電磁波照射部と、前記第2測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第2電磁波を受信する第2電磁波受信部と、を有し、前記第2電磁波受信部が受信した前記第2の電磁波に応じて第2出力信号を出力する第2電磁波送受信部材と、
前記第1出力信号の履歴と、前記第2出力信号の履歴とを記憶する出力信号履歴記憶手段と、
前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第1出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算すると共に、前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第2出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算する周波数成分強度演算手段と、
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分の強度が合成された合成強度を前記周波数成分ごとに演算する合成強度演算手段と、
前記周波数成分ごとの合成強度に基づいて、前記被検体の心拍に対応する前記周波数成分である心拍成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
抽出された前記心拍成分に基づいて、前記被検体の単位時間当りの心拍数を演算する心拍数演算手段と、
演算された前記被検体の単位時間当りの心拍数を告知する身体情報画像を表示する身体情報画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする身体情報測定装置。

【請求項2】
前記周波数成分ごとの合成強度に基づいて、前記被検体の呼吸に対応する前記周波数成分である呼吸成分を抽出する前記周波数成分抽出手段と、
抽出された前記呼吸成分に基づいて、前記被検体の単位時間当りの呼吸数を演算する呼吸数演算手段と、
演算された前記被検体の単位時間当りの心拍数および呼吸数を告知する前記身体情報画像を表示する前記身体情報画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の身体情報測定装置。

【請求項3】
被検体が横たわる寝台と、
前記寝台に予め設定された第1測定領域に対して第1の電磁波を照射する第1電磁波照射部と、前記第1測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第1の電磁波を受信する第1電磁波受信部と、を有し、前記第1電磁波受信部が受信した前記第1の電磁波に応じて第1出力信号を出力する第1電磁波送受信部材と、
前記寝台の前記第1測定領域からずれた領域に予め設定された第2測定領域に対して第2の電磁波を照射する第2電磁波照射部と、前記第2測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第2電磁波を受信する第2電磁波受信部と、を有し、前記第2電磁波受信部が受信した前記第2の電磁波に応じて第2出力信号を出力する第2電磁波送受信部材と、
前記第1出力信号の履歴と、前記第2出力信号の履歴とを記憶する出力信号履歴記憶手段と、
前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第1出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算すると共に、前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第2出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算する周波数成分強度演算手段と、
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分の強度が合成された合成強度を前記周波数成分ごとに演算する合成強度演算手段と、
前記周波数成分ごとの合成強度に基づいて、前記被検体の呼吸に対応する前記周波数成分である呼吸成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
抽出された前記呼吸成分に基づいて、前記被検体の単位時間当りの呼吸数を演算する呼吸数演算手段と、
演算された前記被検体の単位時間当りの呼吸数を告知する身体情報画像を表示する身体情報画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする身体情報測定装置。

【請求項4】
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分の強度の積を演算することにより、前記合成強度を演算する前記合成強度演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の身体情報測定装置。

【請求項5】
前記各出力信号の履歴の波形のうちの、予め設定された最小周波数から最大周波数までの通過帯域外の周波数成分を除去する周波数成分除去手段と、
前記通過帯域内の前記各周波数成分の強度を演算する前記周波数成分強度演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の身体情報測定装置。

【請求項6】
前記各出力信号の履歴の波形のうちの、予め設定された心拍用最小周波数から心拍用最大周波数までの心拍用通過帯域外の周波数成分を除去する心拍用周波数成分除去手段と、
前記各出力信号の履歴の波形のうちの、予め設定された呼吸用最小周波数から呼吸用最大周波数までの呼吸用通過帯域外の周波数成分を除去する呼吸用周波数成分除去手段と、
前記心拍用通過帯域内の前記各周波数成分の強度を演算すると共に、前記呼吸用通過帯域内の前記各周波数成分の強度を演算する前記周波数成分強度演算手段と、
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分のうち、前記心拍用通過帯域内の各周波数成分の強度が合成された心拍用合成強度を前記周波数成分ごとに演算すると共に、前記呼吸用通過帯域内の各周波数成分の強度が合成された呼吸用合成強度を前記周波数成分ごとに演算する前記合成強度演算手段と、
前記心拍用合成強度に基づいて、前記心拍成分を抽出すると共に、前記呼吸用合成強度に基づいて、前記呼吸成分を抽出する前記周波数成分抽出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項5に記載の身体情報測定装置。

【請求項7】
前記寝台上の前記被検体を検知する被検体検知部材と、
前記被検体検知部材が前記被検体を検知し、且つ、前記被検体の単位時間当りの心拍数または呼吸数が演算されている場合に、前記被検体が前記寝台に横たわっていると判別する就床判別手段と、
前記被検体検知部材が前記被検体を検知しておらず、且つ、前記被検体の単位時間当りの心拍数および呼吸数が演算されてない場合に、前記被検体が前記寝台から離れたと判別する離床判別手段と、
前記被検体が前記寝台から離れたと判別された場合に、前記被検体が前記寝台から離れたことを告知する離床告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の身体情報測定装置。

【請求項8】
前記被検体が前記寝台から離れたと判別されてからの経過時間である離床時間を計時する離床時間計時手段と、
計時中の前記離床時間が予め設定された離床判別用閾値を超えた場合に、前記被検体が前記寝台から長期間離れていると判別する長期離床判別手段と、
前記被検体が前記寝台から長期間離れていると判別された場合に、前記被検体が前記寝台から長期間離れていることを告知する長期離床告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項7に記載の身体情報測定装置。

【請求項9】
前記被検体検知部材が前記被検体を検知し、且つ、前記被検体の単位時間当りの心拍数が予め設定された最小心拍数から最大心拍数までの心拍用正常範囲外である場合に、前記被検体の心拍が異常な状態であると判別する心拍異常判別手段と、
前記被検体の心拍が異常な状態であると判別された場合に、前記被検体の心拍が異常な状態であることを告知する心拍異常告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項7または8に記載の身体情報測定装置。

【請求項10】
前記被検体検知部材が前記被検体を検知し、且つ、前記被検体の単位時間当りの呼吸数が予め設定された最小呼吸数から最大呼吸数までの呼吸用正常範囲外である場合に、前記被検体の呼吸が異常な状態であると判別する呼吸異常判別手段と、
前記被検体の呼吸が異常な状態であると判別された場合に、前記被検体の呼吸が異常な状態であることを告知する呼吸異常告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の身体情報測定装置。

【請求項11】
前記被検体検知部材が前記被検体を検知し、且つ、前記被検体の単位時間当りの呼吸数が演算されていない場合に、前記被検体が無呼吸状態になったと判別する無呼吸判別手段と、
前記被検体が無呼吸状態になったと判別されてからの経過時間である無呼吸時間を計時する無呼吸時間計時手段と、
計時中の前記無呼吸時間が予め設定された無呼吸判別用閾値を超えた場合に、前記被検体が長期間無呼吸状態であると判別する長期無呼吸判別手段と、
前記被検体が長期間無呼吸状態であると判別された場合に、前記被検体が長期間無呼吸状態であることを告知する長期無呼吸告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の身体情報測定装置。

【請求項12】
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分のうち、前記心拍成分および前記呼吸成分以外の前記周波数成分であって、前記被検体の体動に対応する前記周波数成分である体動成分を抽出する前記周波数成分抽出手段と、
前記第1出力信号の履歴の波形に含まれる前記体動成分の強度、または、前記第2出力信号の履歴の波形に含まれる前記体動成分の強度が、予め設定された寝返判別用閾値を超えた場合に、前記被検体が寝返りを行ったと判別する寝返判別手段と、
前記被検体が寝返りを行ったと判別された場合に、前記被検体が寝返りを行ったことを告知する寝返告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項7ないし11のいずれかに記載の身体情報測定装置。

【請求項13】
前記被検体が寝返りを行ったと判別されてからの経過時間である未寝返時間を計時する未寝返時間計時手段と、
計時中の前記未寝返時間が予め設定された未寝返判別用閾値を超えた場合に、前記被検体が長期間寝返りを行っていないと判別する長期未寝返判別手段と、
前記被検体が長期間寝返りを行っていないと判別された場合に、前記被検体が長期間寝返りを行っていないことを告知する長期未寝返告知手段と、
を備えたことを特徴とする請求項12に記載の身体情報測定装置。

【請求項14】
被検体が横たわる寝台と、
前記寝台に予め設定された第1測定領域に対して第1の電磁波を照射する第1電磁波照射部と、前記第1測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第1の電磁波を受信する第1電磁波受信部と、を有し、前記第1電磁波受信部が受信した前記第1の電磁波に応じて第1出力信号を出力する第1電磁波送受信部材と、
前記寝台の前記第1測定領域からずれた領域に予め設定された第2測定領域に対して第2の電磁波を照射する第2電磁波照射部と、前記第2測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第2電磁波を受信する第2電磁波受信部と、を有し、前記第2電磁波受信部が受信した前記第2の電磁波に応じて第2出力信号を出力する第2電磁波送受信部材と、
前記第1出力信号の履歴と、前記第2出力信号の履歴とを記憶する出力信号履歴記憶手段と、
前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第1出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算すると共に、前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第2出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算する周波数成分強度演算手段と、
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分の強度が合成された合成強度を前記周波数成分ごとに演算する合成強度演算手段と、
前記周波数成分ごとの合成強度に基づいて、前記被検体の心拍に対応する前記周波数成分である心拍成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
抽出された前記心拍成分に基づいて、前記被検体の単位時間当りの心拍数を演算する心拍数演算手段と、
演算された前記被検体の単位時間当りの心拍数を告知する身体情報画像を表示する身体情報画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする身体情報測定システム。

【請求項15】
被検体が横たわる寝台と、
前記寝台に予め設定された第1測定領域に対して第1の電磁波を照射する第1電磁波照射部と、前記第1測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第1の電磁波を受信する第1電磁波受信部と、を有し、前記第1電磁波受信部が受信した前記第1の電磁波に応じて第1出力信号を出力する第1電磁波送受信部材と、
前記寝台の前記第1測定領域からずれた領域に予め設定された第2測定領域に対して第2の電磁波を照射する第2電磁波照射部と、前記第2測定領域内に横たわる前記被検体から反射した前記第2電磁波を受信する第2電磁波受信部と、を有し、前記第2電磁波受信部が受信した前記第2の電磁波に応じて第2出力信号を出力する第2電磁波送受信部材と、
前記第1出力信号の履歴と、前記第2出力信号の履歴とを記憶する出力信号履歴記憶手段と、
前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第1出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算すると共に、前記出力信号履歴記憶手段に記憶された前記第2出力信号の履歴の波形に含まれる周波数成分の強度を前記周波数成分ごとに演算する周波数成分強度演算手段と、
前記第1出力信号の履歴の波形と前記第2出力信号の履歴の波形との各周波数成分の強度が合成された合成強度を前記周波数成分ごとに演算する合成強度演算手段と、
前記周波数成分ごとの合成強度に基づいて、前記被検体の呼吸に対応する前記周波数成分である呼吸成分を抽出する周波数成分抽出手段と、
抽出された前記呼吸成分に基づいて、前記被検体の単位時間当りの呼吸数を演算する呼吸数演算手段と、
演算された前記被検体の単位時間当りの呼吸数を告知する身体情報画像を表示する身体情報画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする身体情報測定システム。
国際特許分類(IPC)
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出願権利状態 登録
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