生物信息測量板以及生物信息測量設備的製作方法

2023-05-09 23:02:46 2

專利名稱：生物信息測量板以及生物信息測量設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於測量例如處於平躺姿勢的受檢者的生物信息的生物信息測量板，還涉及一種生物信息測量墊、一種生物信息測量設備以及一種生物信息測量方法。
背景技術：
以下的說明提出了本發明人對於現有技術及其問題的認識，不應解釋為接受現有技術中的認識。
在醫療器械或者看護器械中，例如為了監測受檢者的健康狀況，已經實施了測量受檢者的睡眠生物信息(例如體重、呼吸速率、脈搏速率、身體運動)，受檢者例如病人、嬰兒和老年人。近年來，已經研發出了多種生物信息測量設備(例如參見JP2003-552，A；JP2001-276019，A；JP2001-46347，A；JP2000-107154，A；JP H10-216105，A；JP2003-210434，A)。在這些設備中，已知了一種具有以下結構的設備。
在這種設備中，將作為重量傳感器的測壓元件安裝到床的每個支腳的下端。利用這些測壓元件測量受檢者所躺的床的總重量，從而根據測得的重量波動測量受檢者的生物信息(參見JP2003-552，A)。
根據前述設備，因為利用測壓元件測量受檢者重量和床重量的總負載，所以通過從測得的總負載中減去床的重量，就能夠測量受檢者的絕對重量。然而，上述設備具有以下缺點。
在前述設備中，如前所述，根據受檢者重量和床重量的總負載的波動來測量受檢者的生物信息。因此，就呼吸速率信息和脈搏速率信息而言，它們是伴隨受檢者各種生物活動中的輕微負載變化的生物信息，難以以高精度測量這些信息。
此外，在前述設備中，為了使測量精度穩定，需要提高整個床的剛性，從而使得床的重量和製造成本增加。
此外，在前述設備中，為了提高測量精度，必須在測壓元件的負載接收部分和床腳的下端之間設置球或滾輪。這需要在安裝床時進行精確的對準操作(旋轉研磨操作)，從而導致安裝操作困難。
此外，在前述設備中，限制了可以安裝測壓元件的床的類型。因此，不是總可以將測壓元件安裝到所有市售的床上。
本文中對於其它出版物上公開的各種特徵、實施例、方法和裝置的優點和缺點的說明絕對無意限制本發明。實際上，本發明的某些特徵能夠克服某些缺點，同時仍保留其中描述的一些或者全部特徵、實施例、方法和裝置。
根據以下的優選實施例可以理解本發明的其它目的和優點。

發明內容
考慮到現有技術中的上述和/或其它問題，提出了本發明的優選實施例。本發明的優選實施例能夠顯著改進現有的方法和/或裝置。
本發明是在考慮到前述技術背景的情況下提出的，目的在於提供能夠以高精度測量受檢者各種生物信息，特別是呼吸速率信息和/或脈搏頻率信息，還能夠應用於幾乎所有市售床的一種生物信息測量板、一種生物信息測量墊、一種生物信息測量設備以及一種生物信息測量方法。
本發明的目的還在於提供能夠確定地監測受檢者各種生物活動，特別是呼吸或脈搏狀態的裝備有前述板或墊的生物活動監測系統。
為了實現上述目的，本發明提供了以下的手段。
一種生物信息測量板，包括要設置在受檢者下面的彈性可彎曲襯墊板部分；以及安裝到該襯墊板部分的應變探測傳感器，其中在將該襯墊板部分設置在受檢者下面的狀態下，利用應變探測傳感器探測根據受檢者生物活動生成的襯墊板部分的應變變化，以及其中將來自應變探測傳感器的輸出信號用于衡量受檢者的生物信息。
根據前述1項所述的生物信息測量板，其中將襯墊板部分形成為近似矩形帶的形狀，並且將其設置在受檢者下面，從而沿著受檢者寬度方向延伸。
根據前述1或2項所述的生物信息測量板，其中設定該襯墊板部分的彎曲強度，使其落在7.5×102到1.5×1012Nmm2的範圍內。
根據前述1到3項中任一項所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分由楊氏模量落入3×104到30×104Mpa的材料製成。
根據前述1到4項中任一項所述的生物信息測量板，其中將該襯墊板部分的長度設為10到1000mm，寬度設為300到2000mm，厚度設為0.1到30mm。
根據前述1到5項中任一項所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分由鋁或其合金製成。
根據前述1到6項中任一項所述的生物信息測量板，還包括安裝到該襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面的彈性層。
根據前述7項所述的生物信息測量板，其中該彈性層為彈性片部件，並且其中該彈性片部件附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面，而且該彈性片部件的周邊部分從該襯墊板部分的邊緣突起。
根據前述1到8項中任一項所述的生物信息測量板，其中該應變探測傳感器為應變量規。
根據前述9項所述的生物信息測量板，其中將至少一個應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面。
根據前述9或10項所述的生物信息測量板，其中一對應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面的相互面對的位置，其中使該對應變量規和一對假負載電阻相互電連接，從而構成橋式電路，並且其中來自橋式電路的輸出信號用於測量受檢者的生物信息。
根據前述9或10項所述的生物信息測量板，其中將兩對應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面的相互面對位置，其中使兩對應變量規相互電連接，從而形成橋式電路，並且其中將來自橋式電路的輸出信號用於測量受檢者的生物信息。
根據前述9到12項中任一項所述的生物信息測量板，其中將應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中至少一個表面的右側和左側部分及中央部分。
根據前述9到13項中任一項所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分設有至少一個薄厚度部分，其比該襯墊板部分的其它部分薄，並且其中將至少一個應變量規附著到該襯墊板部分的薄厚度部分的上表面和下表面中的至少一個表面。
根據前述14項所述的生物信息測量板，其中通過在該襯墊板部分的薄厚度部分的上表面和下表面中至少一個表面上部分形成凹陷部分，從而在該襯墊板部分中形成該薄厚度部分。
根據前述14項所述的生物信息測量板，其中通過形成該襯墊板部分使得該襯墊板部分的厚度在該襯墊板部分的寬度方向上連續變化，從而在襯墊板部分中形成薄厚度部分。
根據前述9到16項中任一項所述的生物信息測量板，其中接近應變量規附著位置形成信號線傳遞開口，用於將輸入信號線傳遞到應變量規和/或從應變量規傳遞輸出信號線。
根據前述1到8項中任一項所述的生物信息測量板，其中該應變探測傳感器為導電彈性體傳感器。
根據前述18項所述的生物信息測量板，其中該彈性體傳感器設置在該襯墊板部分內。
根據前述18或19項所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分被分成上盤部分和下盤部分，並且其中在使導電彈性體夾在上盤部分與下盤部分之間的狀態下，按照疊置的方式固定上盤部分和下盤部分。
根據前述1到20項中任一項所述的生物信息測量板，還包括附著到襯墊板部分的用於控制來自應變探測傳感器的輸出信號的控制設備。
根據前述21項所述的生物信息測量板，其中將該控制設備設置在該襯墊板部分的上表面或下表面中形成的凹陷部分中。
一種生物信息測量墊，包括根據前述1到22項中任一項所述的生物信息測量板，其中該板設置在該墊中。
一種生物信息測量設備，包括根據前述1到22項中任一項所述的生物信息測量板，或者根據前述23項所述的生物信息測量墊，其中根據來自該板或該墊的應變探測傳感器的輸出信號來衡量受檢者的生物信息。
根據前述24項所述的生物信息測量設備，還包括用於根據來自應變探測傳感器的輸出信號計算受檢者生物信息的計算裝置；以及用於顯示由計算裝置算得的生物信息的顯示裝置。
根據前述25項所述的生物信息測量設備，還包括配置為發送計算裝置算得的生物信息的通信裝置。
根據前述25或26項所述的生物信息測量設備，還包括配置為根據計算裝置算得的生物信息發出警報的警報裝置。
一種生物信息測量方法，包括以下步驟製備根據前述1到22項中任一項所述的生物信息測量板或者根據前述23項所述的生物信息測量墊，在該盤或該墊設置在受檢者下面的狀態下，探測根據受檢者生物活動生成的該板或該墊襯墊板部分的應力變化，以及根據來自應變探測傳感器的輸出信號來測量受檢者的生物信息。
根據前述28項所述的生物信息測量方法，其中利用計算裝置根據來自應變探測信號的輸出信號計算受檢者的生物信息，以及其中利用顯示裝置顯示由計算裝置算得的生物信息。
根據前述29項所述的生物信息測量方法，其中利用通信裝置發送由計算裝置算得的生物信息。
根據前述29或30項所述的生物信息測量方法，其中警報裝置根據由計算裝置算得的生物信息發出警報。
一種生物活動監測系統，包括根據前述1到22項中任一項所述的生物信息測量板或者根據前述23項所述的生物信息測量墊；配置為根據來自該板或該墊的應變探測傳感器的輸出信號計算受檢者生物信息的計算裝置；配置為顯示由計算裝置算得的生物信息的顯示裝置；以及配置為發送由計算裝置算得的生物信息的通信裝置。
接著，將連同其功能和效果說明前述各項所述的本發明如下。
在如[1]項中所述的根據本發明的生物信息測量板中，將襯墊板部分設置在受檢者下面。受檢者通過薄的上墊或者不使用這種墊以平躺的姿勢(例如睡眠姿勢)躺在該襯墊板部分上。在這種狀態下，根據該受檢者的生物活動生成的該襯墊板部分的應變變化被探測。由此，涉及由於受檢者的各種生物活動中的呼吸或者脈搏造成的襯墊板部分的應變變化的可探測極限能夠得到提高，因此能夠以高精度探測該變化。因此，特別能夠以高精度測量受檢者各種生物信息中的呼吸信息和脈搏信息。
此外，這種板還能夠探測受檢者是否位於鋪設部分上，例如床上。換句話說，這種板能夠用作床上探測板。
此外，在這種板中，通過簡單地將襯墊板部分設置在受檢者下面就能夠完成板的安裝操作。因此，能夠很容易地實現板的安裝操作，並且能夠將該板用於幾乎所有市售的床。因此，通用性非常好。
如果測量躺在床上的受檢者睡覺時的生物信息，具有以下優點。
因為在測量生物信息時該襯墊板部分通常設置在床墊上，即使人在床周圍走動，也可以防止由於安裝床的底板的振動而造成的探測精度的降低。因此，因為沒有必要提高床的剛性，所以能夠降低床的重量。
在該板中，襯墊板部分為彈性可彎曲的。考慮彎曲強度來選擇該襯墊板部分的材料，從而實現本發明的目的。彎曲強度由楊氏模量或者面積的二次矩來確定。例如，該襯墊板部分能夠由金屬製成，例如鐵、鋼、不鏽鋼、鎂合金、鋁或其合金，或者由塑料製成，例如纖維增強塑料。
在本發明中，如果測量躺在床上的受檢者的生物信息，如上所述，通常將襯墊板部分設置在床墊上。另一方面，如果測量躺在直接設置在睡覺用的榻榻米或地板上的蒲團(fution，日本風格的床墊)上的受檢者的生物信息，通常將襯墊板部分設置在榻榻米表面或者地板表面上，或者設置在底部床墊上。相應地，作為設置了襯墊板部分的平躺表面的例子有，床的床墊上表面、榻榻米表面、地板表面和底部床墊表面。此外，作為其上設置了襯墊板部分的平躺表面的例子有，椅子或者汽車座椅的座位表面以及靠背可以作為例子。此外，在本發明中，能夠將襯墊板部分設置在受檢者坐於其上或者與受檢者相接觸的表面上，例如馬桶座或者浴室地板。
在本發明中，作為受檢者的生物活動，呼吸、脈搏或者身體運動(床上的翻滾)可以作為例子。
至於床，受檢者睡覺用的床(即用於睡覺的床)、檢查臺、檢驗臺和擔架可以作為例子。
在本發明中，作為受檢者的平躺狀態，例如受檢者的身體躺下睡覺、休息或者健康檢查的狀態可以作為例子。
作為由應變探測傳感器所要探測的襯墊板部分的應變變化，襯墊板部分的彎曲應變變化、襯墊板部分的壓縮應變變化和襯墊板部分的拉伸應變變化可以作為例子。
此外，在本發明中，應變探測傳感器探測襯墊板部分的應變變化，例如襯墊板部分的彎曲應變變化、襯墊板部分的壓縮應變變化和襯墊板部分的拉伸應變變化。作為這種應變探測傳感器，應變量規、導電彈性體傳感器、光學應變探測傳感器、電致伸縮器件傳感器、壓電器件傳感器和磁致伸縮器件傳感器可以作為例子。該應變探測傳感器可以是從由前述傳感器組成的組中選出的一種或兩種或多種傳感器。
在前述[2]項所述的發明中，該襯墊板部分形成為近似矩形帶子的形狀，並且設置在受檢者下面，從而沿著受檢者的寬度方向延伸。因此，襯墊板部分的應變能夠根據受檢者的生物活動而確定地改變。因此，特別是能夠以更高的精度測量受檢者生物信息中的呼吸信息和脈搏信息。
在前述[3]項所述的發明中，設定襯墊板部分的彎曲強度(即抗彎剛度)，從而使其落在預定範圍內。因此，襯墊板部分的應變根據受檢者的生物活動確定地改變。因此，能夠以更高的精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息。
在前述[4]項所述的發明中，該襯墊板部分由楊氏模量落在預定範圍內的材料製成。因此，該襯墊板部分的應變根據受檢者的生物活動確定地改變。因此，能夠以更高的精度測量受檢者的呼吸信息和脈衝信息。
在前述[5]項所述的發明中，將該襯墊板部分的長度、寬度和厚度分別設定在預定範圍內。因此，該襯墊板部分的應變能夠根據受檢者的生物活動確定地改變。因此，能夠以更高的精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息。
此外，在前述[5]項所述的發明中，能夠實現以下的功能和效果。因為將襯墊板部分的長度設定在10到1000mm，所以該襯墊板部分能夠適用於從個矮到個高的受檢者。因為將襯墊板部分的寬度設定在300到2000mm，所以該襯墊板部分能夠適用於從嬰兒到成人的受檢者。優選將襯墊板部分的厚度設為0.1到30mm的原因如下。如果該襯墊板部分的厚度為0.1mm或更大，能夠確定地設定該襯墊板部分所需的彎曲強度，從而使其落在預定範圍內。如果厚度為30mm或更小，則在受檢者以平躺的姿勢躺在襯墊板部分上的狀態下，能夠確定地消除由於襯墊板部分的厚度造成的臺階給受檢者帶來的不適感。
在前述[6]項所述的發明中，因為該襯墊板部分由鋁或其合金製成，所以能夠減輕該板的重量，從而能夠容易地安裝該板。
此外，在這種情況下，能夠獲得以下優點。即，一般情況下，鋁或其合金的楊氏模量小於鋼(例如鐵)的楊氏模量，即前者約為後者的1/3。相應地，由鋁或其合金製成的襯墊板部分的應變能夠相對於受檢者各種生物活動中的呼吸或脈搏非常敏感地變化。因此，能夠以更高的精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息。
此外，因為鋁或其合金幾乎不會生鏽，所以由鋁或其合金製成的襯墊板部分的壽命長。
此外，因為鋁或其合金的回收性好，所以能夠在該盤廢棄時回收由鋁或其合金製成的襯墊板部分。
在前述[7]項所述的發明中，因為將彈性層附著到襯墊板部分的上表面和下表面中至少一個表面，所以在將襯墊板部分設置在受檢者下面的狀態下，襯墊板部分的應變能夠確定地改變。因此，能夠以高精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息。此外，這種襯墊板部分能夠使躺(睡)在該襯墊板部分上的受檢者有柔軟的感覺。因此，其對於受檢者而言是舒適的。
在前述[8]項所述的發明中，因為將彈性片部件(即彈性層)附著到襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面，其中該彈性片部件的邊緣部分從襯墊板部分的邊緣突起，所以在受檢者以平躺的姿勢躺在襯墊板部分上的狀態下，能夠確定地消除由於該邊緣使受檢者感覺到的不舒適的感覺。
在本發明中，能夠利用粘結劑或者其它機械固定方式(例如填嵌、螺紋連接或者鉚接)將彈性片部件安裝到襯墊板部分的預定部分。
在前述[9]項所述的發明中，因為該應變探測傳感器為應變量規，所以能夠確定地探測該襯墊板部分的應變變化。
在前述[10]項所述的發明中，因為將至少一個應變量規安裝到襯墊板部分的上表面和下表面中至少一個表面，所以能夠更加確定地探測襯墊板部分的應變變化。
在本發明中，作為用於將應變量規附著到襯墊板部分的附著裝置例子有，利用粘結劑和機械固定手段(例如填嵌、螺紋連接或者鉚接)的粘接。
在前述[11]項所述的發明中，能夠確定地探測襯墊板部分的應變變化。
在本發明中，作為假負載電阻(dummy resistor)，能夠使用固定電阻器或者片式電阻器等。
在前述[12]項所述的發明中，使兩對應變量規相互電連接，從而形成橋式電路，並且將來自該橋式電路的輸出信號用於量度受檢者的生物信息。因此，能夠確定地探測襯墊板部分的應變變化。
在前述[13]項所述的發明中，使應變量規附著到襯墊板部分的上表面和下表面中至少一個表面的右側和左側部分以及中央部分。因此，利用安裝到襯墊板部分預定表面的中央部分的應變量規，能夠主要探測由於受檢者的各生物活動中的呼吸和脈搏造成的襯墊板部分的應變。利用安裝到襯墊板部分預定表面的左側和右側部分的應變量規，探測受檢者在襯墊板部分上的平躺位置。相應地，能夠以高精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息，此外，能夠精確地探測受檢者的平躺位置。
在前述[14]項所述的發明中，因為該襯墊板部分設有規定的薄厚度部分，所以應變以一種集中的方式在該襯墊板部分的薄厚度部分處產生。通過提供安裝到該薄厚度部分的上表面和下表面中至少一個表面的至少一個應變量規，能夠確定地探測該襯墊板部分的應變變化。相應地，能夠以高精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息。
在前述[15]項所述的發明中，能夠在襯墊板部分中確定地形成預定的薄厚度部分。
在前述[16]項所述的發明中，能夠在襯墊板部分中確定地形成預定的薄厚度部分。
在前述[17]項所述的發明中，因為接近應變量規附著位置形成了規定的信號線傳遞開口，所以通過使信號線穿過該開口能夠設定希望的線路圖。
在前述[18]項所述的發明中，因為該應變探測傳感器為導電彈性體傳感器，所以能夠確定地探測該襯墊板部分的應變。
此外，因為可以使用形狀和尺寸不同的各種導電彈性體作為導電彈性體傳感器，所以可以將該傳感器安裝在襯墊板部分的整個表面上或者該襯墊板部分的規定的有限位置處。也就是說，將導電彈性體傳感器用作應變探測傳感器增加了在襯墊板部分上選擇安裝位置的自由度。此外，因為可以調整該導電彈性體傳感器的電阻抗，所以通過將導電彈性體的電阻抗設為預定值，能夠確定地探測襯墊板部分的應變變化。
作為導電彈性體傳感器例子有，導電樹脂傳感器和導電橡膠傳感器。
在前述[19]項所述的本發明中，因為將導電彈性體傳感器設置在襯墊板部分內，所以該傳感器受到該襯墊板部分的保護，從而防止由於外部接觸造成的損害。因此，能夠延長該傳感器的壽命，即該板的壽命。
在前述[20]項所述的發明中，以疊加的方式固定該上盤和下盤，使得導電彈性體傳感器介於上盤和下盤之間，因此使該導電彈性體傳感器設置在襯墊板部分內。因此，該傳感器受到該襯墊板部分的保護，防止了由於外部接觸對該傳感器造成的損害。結果，能夠延長該傳感器的壽命，即該板的壽命。此外，能夠容易地實施將導電彈性體傳感器設置在襯墊板部分內的設置操作(嵌入操作)。
在前述[21]項所述的發明中，利用控制設備能夠控制來自應變探測傳感器的輸出信號。
在前述[22]項所述的發明中，能夠防止由於外部接觸對該控制設備造成的損害。結果，能夠延長該控制設備的壽命，即該板的壽命。
在前述[23]項所述的發明中，因為生物信息測量墊設有根據本發明的板，所以能夠實現與本發明的板相同的功能和結果。此外，將該板設置在所述墊內，並且該墊通常是有彈性的。相應地，利用該墊，隨著受檢者的生物活動，該墊的上表面振動，並且該振動將傳送到襯墊板部分，造成確定的應變波動。換句話說，該襯墊板部分的應變波動不會受到該墊的阻擋。
在前述[24]項所述的發明中，因為該生物信息測量設備設有本發明的板或墊，所以能夠實現與本發明的板或墊相同的功能和結果。
在前述[25]項所述的發明中，因為該生物信息測量設備設有規定的計算裝置和規定的顯示裝置，所以能夠確定地計算受檢者的生物信息，並且能夠確定地顯示受檢者的生物信息。
在前述[26]項所述的發明中，因為該生物信息測量設備設有通信裝置，所以能夠在遠程測量受檢者的生物信息。
在前述[27]項所述的發明中，因為該生物信息測量設備設有警報裝置，所以如果受檢者的狀態處於期望的範圍以外，則能夠通過警報通知護士、護理和/或監測人員。
在前述[28]項所述的發明中，特別能夠以高精度測量各種生物信息中的受檢者呼吸信息和脈搏信息。
在前述[29]項所述的發明中，能夠確定地計算受檢者的生物信息，並且能夠確定地顯示受檢者的生物信息。
在前述[30]項所述的發明中，能夠在遠程測量受檢者的生物信息。
在前述[31]項所述的發明中，如果受檢者的狀態處於期望的範圍以外，則能夠通過警報通知護士、護理人員和/或監視人員。
在前述[32]項所述的發明中，特別能夠以高精度測量各種生物信息中的受檢者呼吸信息和脈搏信息。
如上所述，本發明的效果能夠概括為以下內容。
根據本發明的生物信息測量板能夠以高精度探測由於受檢者生物活動，特別是呼吸或脈搏造成的襯墊板部分的應變變化。相應地，能夠以高精度測量受檢者的各種生物信息中的特別是呼吸信息和脈搏信息。
利用該板，能夠容易地實施安裝操作，並且該板能夠適用於幾乎所有市售的床。其通用性好。此外，利用該板，在測量躺在床上的受檢者的生物信息的情況下，具有以下優點。
此外，利用該板，因為在測量生物信息時，通常將襯墊板部分設置在床墊上，所以即使在人在床周圍走動的情況下，也可以防止由於安裝床的地板的振動造成的探測精度的下降。因此，因為沒有必要提高床的剛性，所以能夠降低床的重量。
根據本發明的生物信息測量墊具有與本發明的所述板相同的效果。
在受檢者各種生物活動中，根據本發明的生物信息測量設備和生物信息測量方法特別能夠以高精度測量受檢者的呼吸信息和脈搏信息。
在受檢者的各種生物活動中，根據本發明的生物信息測量系統特別能夠確定地監測受檢者的呼吸和脈搏。
參照以下說明並且結合附圖，進一步理解各個實施例的以上和/或其它方面、特徵和/或優點。各個實施例可以包括和/或不包括其所適用的不同方面、特徵和/或優點。此外，各個實施例能夠組合其所適用的其它實施例的一個或多個方面或特徵。對於特定實施例的各個方面、特徵和/或優點的說明不應被認為構成對其它實施例或者權利要求的限制。


在附圖中通過舉例的方式而非限定性地表示了本發明的優選實施例，在附圖中圖1是表示根據本發明第一實施例的生物信息測量板和生物信息測量設備的示意圖；圖2是表示利用該板測量受檢者生物信息的狀態下的橫截面圖；圖3A是該板的部分剖開頂視圖；圖3B是該板的部分剖開側視圖；圖3C是該板的底視圖；圖4是沿著圖3A中的X-X線截取的放大橫截面圖；圖5是表示該板的分解透視圖；
圖6是表示用於該設備中的應變量規的橋式電路的電路圖；圖7是該設備的方框圖；圖8是表示該設備的生物信息測量處理的流程圖；圖9是表示來自該設備的橋式電路的輸出信號的測量實例的曲線圖；圖10A是表示該板的襯墊板部分的第一修改實施例的透視圖；圖10B是表示該板的襯墊板部分的第二修改實施例的透視圖；圖10C是表示該板的襯墊板部分的第三修改實施例的透視圖；圖10D是表示該板的襯墊板部分的第四修改實施例的透視圖；圖10E是表示該板的襯墊板部分的第五修改實施例的透視圖；圖11A是表示根據本發明第二實施例的生物信息測量板的部分剖開頂視圖；圖11B是該板的部分剖開側視圖；圖11C是該板的底視圖；圖12是表示該板的分解透視圖；圖13是表示根據本發明第三實施例的生物信息測量墊的透視圖；圖14A是表示根據本發明第四實施例的生物信息測量板的頂視圖；圖14B是該板的側視圖；圖14C是該板的底視圖；圖15是橋式電路的修改實施例。
具體實施例方式
在以下的段落中，將通過舉例的方式而非限定的方式描述本發明的一些優選實施例。根據本說明書應當理解，本領域技術人員基於這些示出的實施例能夠製造出各種其它的修改。
參照

幾個優選實施例。
圖1到9是說明根據本發明第一實施例的生物信息測量板1和生物信息測量設備50的附圖。
根據本發明第一實施例的生物信息測量設備50為用於監測受檢者，特別是睡眠中的受檢者的生物信息(呼吸速率、脈搏頻率、身體移動信息)的醫療設備、看護設備或者甚至是一般的家用設備中的設備。作為受檢者S的例子有，健康的人、患者、嬰兒和老年人。
如圖1所示，該生物信息測量設備50設有生物信息測量板1、計算裝置30、顯示裝置35、通信裝置36和警報裝置37。
附圖標記「15」表示受檢者S的床。該受檢者S以睡眠姿勢(即平躺姿勢)躺在該床15的床表面18上。如圖2所示，該床表面18為設置在床15的基板16上的彈性墊(例如床墊)17的上表面。該墊17包括厚的墊主體17a和設置在墊主體17a上的薄上墊17b。在圖1中，為了簡化，沒有示出上墊17b。
該床為所謂的「臘餅床」，因此基板16的承受受檢者S上體的部分能夠以相對於水平面的預定角度傾斜。當測量生物信息時，通常水平設置整個床表面18。
如圖3到5所示，該板1設有襯墊板部分2、安裝在該襯墊板部分2上的應變傳感器D和附著到該襯墊板部分2的上表面和下表面的彈性層8。
該襯墊板部分2為彈性的和可彎曲的矩形帶狀部件。如圖1和2所示，該襯墊板部分2沿著受檢者S的寬度方向(即沿著床表面18的寬度方向)水平設置在受檢者S下面。具體而言，該襯墊板部分2水平設置在墊17上表面上的平躺受檢者S胸部區域下面的位置或其附近，從而沿著受檢者S的寬度方向延伸。
在本說明書中，為了簡化，將受檢者S的胸部區域及其附近稱作「包括受檢者胸部區域的胸部周圍部分」。
如圖1和2所示，受檢者S經由上墊17b或者不經由上墊17b躺在襯墊板部分2的中央部分上。當受檢者S躺在襯墊板部分2上時，該上墊17b的作用是使受檢者S感覺柔軟。在本發明中，不必總要使用上墊17b。
當受檢者S以平躺的姿勢躺在襯墊板部分2上時，該襯墊板部分2由於受檢者S的體重(具體講是包括受檢者S胸部區域的胸部周圍部分的重量)而略微彈性彎曲。這造成襯墊板部分2的彎曲應變。此外，根據受檢者S的各種生物活動，例如呼吸、脈搏、身體移動(例如在床上翻轉)，該襯墊板部分2的應變隨時間變化。應變傳感器D探測這種變化。來自該應變傳感器D的輸出信號將用於量度受檢者S的各種生物信息，例如呼吸信息、脈搏信息和身體移動信息(在床上翻轉)。
在第一實施例中，該襯墊板部分2為由鋁或其合金製成的擠壓或軋制的部件。
在本發明中，該襯墊板部分2能夠由鐵、鋼、不鏽鋼、鎂合金等製成的金屬部件製成。可選擇的是，該襯墊板部分2能夠由纖維增強塑料製成的塑料部件製成。
在圖5中，「L」、「W」和「T」分別表示襯墊板部分2的長度、寬度和厚度。
在本說明書中，襯墊板部分2的長度L表示該襯墊板部分2沿著受檢者S的身體高度方向的長度，即襯墊板部分2沿著床表面18的縱向方向的長度。襯墊板部分2的寬度W表示該襯墊板部分2沿著受檢者S的寬度方向的長度，即該襯墊板部分2沿著床表面18的寬度方向的長度。
在第一實施例的板1中，該襯墊板部分2的上表面和下表面分別形成為平面形狀，並且沿著襯墊板部分2的寬度方向均勻地形成襯墊板部分2的厚度T。
該彈性層8為具有預定面積和厚度的彈性片部件9。作為彈性片部件9，例如可以使用彈性泡沫樹脂片部件，例如泡沫聚氨酯片部件或者橡膠片材料。利用粘結劑將該彈性片部件9連接到襯墊板部分2的上表面和下表面中的每一個表面，其中周邊部分9a從襯墊板部分2的周邊突出。因此，該襯墊板部分2在其上表面和下表面上設有彈性層8和8。
在該第一實施例中，作為應變傳感器D，使用了應變量規20a、20a、20b和20b。
也就是說，在襯墊板部分2的中央部分的上表面和下表面的面對位置處，直接將作為應變傳感器D的兩對應變量規20a、20a、20b和20b附著到襯墊板部分2的表面。在本說明書中，為了簡化，將兩對(即四個)應變量規20a、20a、20b和20b稱作「中央應變量規組20C」。如圖6所示，這兩對應變量規20a、20a、20b和20b相互電連接，從而構成了橋式電路21C(單臂電橋電路)。為了簡化，將該橋式電路21C稱作「中央橋式電路21C」。
在該襯墊板部分2的左側部分的上表面和下表面的面對位置處，將作為應變傳感器D的兩對應變量規20a、20a、20b和20b直接附著到襯墊板部分2的表面。為了簡化，將所述兩對(即四個)應變量規20a、20a、20b和20b稱作「左側應變量規組20L」。如圖6所示，這兩對應變量規20a、20a、20b和20b相互電連接，從而構成了橋式電路21L。為了簡化，將該橋式電路21L稱作「左側橋式電路21L」。
在該襯墊板部分2的右側部分的上表面和下表面的面對位置處，將作為應變傳感器D的兩對應變量規20a、20a、20b和20b直接附著到襯墊板部分2的表面。為了簡化，將所述兩對(即四個)應變量規20a、20a、20b和20b稱作「右側應變量規組20R」。如圖6所示，這兩對應變量規20a、20a、20b和20b相互電連接，從而構成了橋式電路21R。為了簡化，將該橋式電路21R稱作「右側橋式電路21R」。
例如，利用粘結劑將每個應變量規20a和20b附著到規定部分。
該應變量規20a和20b用於探測根據受檢者的生物活動，例如呼吸、脈搏、身體運動(床上的翻轉)產生的襯墊板部分2的各個時刻的應變變化。另一方面，該襯墊板部分2起到應變發生器的作用。
將來自應變量規20a和20b的輸出信號用於量度受檢者S的生物信息。在本實施例中，因為兩對應變量規20a、20a和20b和20b是電連接的，從而形成了橋式電路21L、21C和21R，所以將來自每個橋式電路21L、21C和21R的作為輸出信號的輸出電壓用於量度受檢者S的生物信息。
在本發明中，沒有特別限定應變量規20a和20b的類型。例如，可以將金屬絲應變量規、金屬箔應變量規或者半導體應變量規用作應變量規20a和20b。
在圖3到5中，附圖標記「22」表示應變量規20a和20b的輸入信號線，附圖標記「23」表示來自應變量規20a和20b的輸出信號線。在這些附圖中，由單一的公共線表示輸入信號線22和輸出信號線23。
在本實施例中，因為兩對應變量規20a、20a、20b和20b電連接，從而形成橋式電路21L、21C和21R，所以應變量規的輸入信號線22為橋式電路21L、21C和21R的輸入信號線，並且應變量規的輸出信號線23為橋式電路21L、21C和21R的輸出信號線。
如圖4所示，在襯墊板部分2的每個應變量規組的應變量規附著位置附近，形成信號線傳遞孔(開口)3。將構成應變量規組的兩對(即四個)應變量規20a、20a、20b和20b中附著到襯墊板部分2的下表面的兩個應變量規20b和20b的輸入信號線22，和兩個應變量規20b和20b的輸出信號線23經由信號線傳遞孔3引導到襯墊板部分2的上表面側。此外，這兩個信號線22和23、所述另兩個應變量規20a和20a的輸入信號線22和所述另兩個應變量規20a和20a的輸出信號線23以綑紮的方式在襯墊板部分2上沿著該襯墊板部分2向右的方向延伸，然後從襯墊板部分2的右邊緣引出。
如上所述，在該板1中，因為在襯墊板部分2的應變量規附著位置附近形成該信號線傳遞孔3，所以根據需要，通過簡單地使信號線22和23穿過信號線傳遞孔3，能夠容易地實現希望的信號線22和23的布線版圖。
此外，在該襯墊板部分2的上表面和下表面的每一表面上，附著作為彈性層8的上述彈性片部件9，從而覆蓋所有應變量規20a和20b以及信號線22和23。因此，應變量規20a和20b以及信號線22和23受到彈性片部件9(即彈性層8)的保護，從而能夠防止應變量規20a和20b以及信號線22和23的損壞和/或破裂。
因此，如上所述，該襯墊板部分2形成為矩形帶狀，並且其水平地設置在受檢者S下面，從而沿著受檢者S的寬度方向延伸。如上所述，通過設置具有上述配置的襯墊板部分2，該襯墊板部分2的應變根據受檢者S的生物活動而確定地變化。因此，在受檢者S的各種生物信息中，特別能夠以高精度測量呼吸信息和脈搏信息。
優選設定襯墊板部分2的彎曲強度(即彎曲剛度)，使其落在7.5×102到1.5×1012Nmm2的範圍內。將該彎曲強度設定在該範圍內使得襯墊板部分2的應變根據受檢者S的生物活動確定地變化。因此，在受檢者S的各種生物信息中，特別能夠以更高精度測量呼吸信息和脈搏信息。更優選的彎曲強度範圍是7.5×102到1.35×1012Nmm2，再優選的範圍是1×105到7×109Nmm2(進一步優選的範圍是7×105到2×109Nmm2)。
至於襯墊板部分2，製備由具有100mm固定長度、300到2000mm寬度和0.1到30mm厚度的各種材料製成的各種類型的襯墊板部分2，並且測量每個襯墊板部分2的彎曲強度和來自每個應變量規20a和20b的輸出信號的信噪比。結果表示如下。利用以下公式計算彎曲強度[彎曲強度]＝[「襯墊板部分2的材料的楊氏模量」×「面積的二階矩]在彎曲強度為0.1×10Nmm2的情況下平均信噪比20dB在彎曲強度為7.5×102Nmm2的情況下平均信噪比40dB在彎曲強度為1×105Nmm2的情況下平均信噪比40dB在彎曲強度為1.35×1012Nmm2的情況下平均信噪比40dB在彎曲強度為1×1013Nmm2的情況下平均信噪比20dB根據以上表示的結果可以確定，當使襯墊板部分2的彎曲強度設定在7.5×102到1.5×1012(更優選的是1.35×1012)Nmm2的範圍內時，能夠獲得更高的信噪比。
該襯墊板部分2優選由楊氏模量落在3×104到30×104Mpa範圍內的材料構成。如果該襯墊板部分2由楊氏模量落入該範圍內的材料構成，則該襯墊板部分2的應變能夠根據受檢者S的生物活動更加確定地變化。因此，能夠以更高精度測量受檢者S的呼吸信息和脈搏信息。更優選的楊氏模量範圍是5×104到25×104Mpa。
優選將該襯墊板部分3的長度(L)設為10到1000mm，寬度(W)設為300到2000mm，厚度(T)設為0.1到30mm。在將長度L、寬度W和厚度T分別設定到各自範圍內的情況下，該襯墊板部分2的應變能夠根據受檢者S的生物活動更加確定地變化。因此，能夠以更高的精度測量受檢者S的呼吸信息和脈搏信息。
此外，通過使該襯墊板部分2的長度L設定在10到1000mm範圍內，該襯墊板部分2能夠適用於從個矮到個高的受檢者S。因此，能夠提高該襯墊板部分2對於受檢者S的適用範圍。更優選的長度L的範圍是50到500mm。
通過使該襯墊板部分2的寬度W設定在300到2000mm範圍內，該襯墊板部分2能夠適用於從嬰兒到成年人的範圍。因此，能夠提高該襯墊板部分2對於受檢者S的適用範圍。更優選的寬度W的範圍是300到1500mm。
將襯墊板部分2的厚度T設定在0.1到30mm範圍內的原因如下。也就是說，如果襯墊板部分2的厚度T為0.1mm或更大，則能夠將襯墊板部分2的彎曲強度設定在規定的範圍內。如果襯墊板部分2的厚度T為30mm或更小，則在受檢者S以平躺的姿勢躺在襯墊板部分2上的狀態下，能夠確定地消除由於襯墊板部分2的厚度T造成的臺階使受檢者S產生的不舒服的感覺。更優選的厚度T的範圍是0.5到10mm。
根據來自應變量規20a和20b的輸出信號(輸出電壓)，使用計算裝置30計算受檢者S的生物信息等。在第一實施例中，因為兩對應變量規20a、20a、20b和20b電連接，從而形成了橋式電路21L、21C和21R，所以該計算裝置30根據來自該橋式電路21L、21C和21R的輸出信號(輸出電壓)計算受檢者S的生物信息。
使用顯示裝置35顯示由計算裝置30算得的受檢者S的生物信息。
使用通信裝置36向遠程或者行動電話(包括PHS)發送計算裝置30算得的受檢者S的生物信息等。
根據計算裝置30算得的受檢者S的生物信息等，使用報警裝置37發出警報。
在計算裝置30中，如圖7所示，利用放大部分31放大來自每個橋式電路21L、21C和21R的輸出信號(輸出電壓)，然後利用A/D轉換部分(模擬/數字轉換部分)32將其轉換為數位訊號。然後，將該數位訊號發送到中央處理單元(CPU)33。在該CPU33中，根據該發送的數位訊號，對該受檢者S的生物信息(呼吸信息、脈搏信息、身體運動活動等)進行計算。可以利用已知的方法進行這種計算，例如利用FFT方法的頻率分析。
此外，在該CPU33中，執行關於受檢者S在襯墊板部分2上的平躺位置的計算。這種計算方法的簡要說明如下。即，該CPU33利用規定的計算公式將來自左側橋式電路21L的輸出信號與來自右側橋式電路21R的輸出信號進行比較，根據該比較結果計算受檢者S在襯墊板部分2上的平躺位置。
此外，在該CPU33中，還執行關於受檢者S的在床上躺下/從床上離開的信息的計算。
在該顯示裝置35中，在諸如監視器電視的顯示器上實時顯示計算裝置30算得的該受檢者S的生物信息(例如呼吸信息、脈搏信息、身體運動)、平躺位置信息、在床上躺下/從床上離開的信息等等。
該通信裝置36通過某種有線或無線的通信網絡，例如信號電纜、電話線、網際網路、有線LAN、無線LAN，將計算裝置30算得的該受檢者S的生物信息、平躺位置信息、在床上躺下/從床上離開的信息等發送到監測房間，例如護理中心、行動電話等。
當計算裝置30算得的受檢者S的生物信息、平躺位置信息、在床上躺下/從床上離開的信息等等落到預定範圍之外時，警報裝置37向護士、受檢者、監測人員等發出警報。
接著，說明利用根據第一實施例的生物信息測量板1和生物信息測量設備50實施的生物信息測量方法，如下。
如圖1所示，將該板1的襯墊板部分2水平設置在床15的床表面18的對應於包括受檢者S的胸部區域的胸部周圍部分的位置上，使得所述襯墊板部分沿著床表面18的寬度方向(即受檢者S的寬度方向)延伸。此外，如果需要，固定襯墊板部分2的位置，使其不會相對於床表面18隨意地偏移。
隨後，如圖2所示，如果希望，將上墊17b設置在襯墊板部分2上，從而覆蓋整個襯墊板部分2。然後，受檢者S躺到襯墊板部分2的中央部分上。在這種狀態下，襯墊板部分2經由上墊17b(或者不經由上墊17b)承受受檢者S的包括胸部部分的胸部周圍部分，使得襯墊板部分2由於受檢者S的包括胸部部分的胸部周圍部分的重量而略微彈性彎曲。這造成襯墊板部分2處的彎曲應變，特別是襯墊板部分2的中央部分處的大彎曲應變。
當受檢者S躺下時，襯墊板部分2的應變根據睡眠中的受檢者S的生物活動而微小變化。利用應變量規20a和20b探測這種變化。經由輸出信號線23將來自應變量規20a和20b的輸出信號，即來自橋式電路21L、21C和21R的輸出信號傳輸到計算裝置30。根據所傳輸的輸出信號，計算裝置30計算受檢者S的生物信息、平躺位置信息等。
在顯示裝置35上顯示計算裝置30算得的受檢者S的生物信息、平躺位置信息等，並且通信裝置36發送這些信息。此外，如果受檢者S的生物信息、平躺位置信息等落到預定範圍之外，則警報裝置37發出警報。
接著，將參照圖7和8說明計算裝置30的CPU33執行的處理，如下。
預先存儲到計算裝置30中的是呼吸頻率、脈搏頻率和身體移動次數中每一個參數的優選範圍以及受檢者S在襯墊板部分2上的優選平躺位置。
如圖7所示，如上所述，放大部分31分別放大來自三個橋式電路21L、21C和21R的輸出信號，然後在A/D轉換部分將這些輸出信號轉換為數位訊號。將該數位訊號發送到CPU32。
如圖8所示，在CPU33中，在步驟S1讀取所發送的三個信號。然後程序進行到步驟S2、S9和S12。
在步驟S2，在三個信號中根據來自中央橋式電路21C的輸出信號，利用諸如FFT方法的已知方法執行頻率分析。然後，程序進行到步驟S3和S6。
在步驟S3，根據所述經分析的頻率探測呼吸頻率。然後，程序進行到步驟S4。
在步驟S4，判定呼吸頻率是否落在預定範圍內。如果判定呼吸頻率落在預定範圍之外(S4處的否)，則程序進行到步驟S5，從而向警報裝置37發出警報信號。另一方面，如果判定呼吸速率落在預定範圍之內(S4處的是)，則程序返回到步驟S1。在步驟S4，能夠獲得例如受檢者S的呼吸信息(包括打鼾信息)以及受檢者生或死、睡眠狀態、睡眠過程中無呼吸綜合症的信息等。
在步驟S6，根據所述經分析的頻率探測脈搏頻率，然後程序進行到步驟S7。
在步驟S7，判定脈搏頻率是否落在預定範圍內。如果確定脈搏頻率落在預定範圍之外(S7處的否)，則程序進行到步驟S8，從而向警報裝置37發出警報信號。另一方面，如果判定脈搏頻率落在預定範圍之內(S7處的是)，則程序返回到步驟S1。在該步驟S7中，能夠獲得例如受檢者生或死、睡眠狀態的信息等。
在步驟S9，利用規定的計算表達式比較三個信號中來自左側橋式電路21L的輸出信號和來自右側橋式電路21R的輸出信號。根據比較結果，對受檢者S在襯墊板部分2上的睡眠位置進行分析。然後，程序進行到步驟S10。
在步驟S10，判定受檢者S的平躺位置是否為預定位置(例如平躺位置為襯墊板部分2的中央部分)。如果判定受檢者S的平躺位置不是預定位置(例如平躺位置為襯墊板部分2的左端部分或者右端部分)(S10處的否)，則程序進行到步驟S11，從而向警報裝置37發出警報信號。根據警報裝置37發出的警報，能夠採取適當的措施防止受檢者S從床表面18上掉下。另一方面，如果判定平躺位置為預定位置(S10處的是)，則程序進行到步驟S1。
在步驟S12，監測受檢者S的身體運動，例如在床上的翻轉。然後程序進行到S13。
在步驟S13，判定受檢者S的身體運動次數是否落在預定範圍內，例如翻轉的次數。如果判定身體移動次數落在預定範圍之外(S14處的否)，則程序進行到步驟S14，從而向警報裝置37發出警報信號。根據警報裝置37發出的警報，能夠採取適當的措施防止出現褥瘡。另一方面，如果判定受檢者S的身體移動次數落在預定範圍之內(例如身體移動的次數是適當的)(S14處的是)，則程序進行到步驟S1。
圖9是表示利用根據第一實施例的生物信息測量板1和生物信息測量設備50實際測量受檢者S的生物信息的情況下，來自中央橋式電路21C的輸出信號(輸出電壓)的實例的附圖(曲線圖)。
在用於這種測量的生物信息測量板1中，襯墊板部分2的材料為JIS(日本工業標準)A6061-T6、楊氏模量為7×104Mpa、長度L為100mm、寬度W為800mm、厚度T為2mm、面積的二階矩為533mm4並且彎曲強度為3.7×107Nmm2。
在該圖中，表示了來自橋式電路21C的輸出信號波形。在該波形圖中，由於受檢者S的呼吸產生的呼吸波成分和由於受檢者S的脈搏產生的脈搏波成分重疊。在該輸出波形圖中，具有長波長的連續波形表示呼吸波成分，脈衝波形表示脈搏波成分。在該輸出波形圖中，呼吸周期約為3到4秒，脈搏周期約為1秒。
如圖9所示，依照根據第一實施例的生物信息測量板1和生物信息測量設備50，能夠清晰地並且確定地探測到呼吸波成分和脈搏波成分。相應地，可以以高精度測量呼吸信息(呼吸次數)和脈搏信息(脈搏次數)，這兩個信息是受檢者S的各種生物信息中僅具有微小負載變化並且難以利用常規生物信息測量設備測量的生物信息。
此外，根據第一實施例的生物信息測量板1和設備50具有以下優點。
根據第一實施例的生物信息測量板1，通過簡單地將襯墊板部分2設置在床表面18上就能夠完成板1的安裝。因此，能夠容易地實現板1的安裝，並且該板1能夠適用於幾乎全部市售的床15。
此外，因為在測量生物信息時將該襯墊板部分2設置在床表面18上，所以可以防止由於安裝該床15的地板的可能振動，甚至是人在床15周圍走動造成的探測精度的下降。此外，因為不必增強床15的剛性，所以能夠減輕床15的重量。
該襯墊板部分2形成為矩形帶狀，並且沿著受檢者S的寬度方向水平設置在受檢者S下面，能夠確定地探測由於受檢者S的呼吸或脈搏引起的襯墊板部分2的應變變化。相應地，能夠更加精確地測量受檢者S的呼吸信息或者脈搏信息。
此外，因為該襯墊板部分2由鋁或其合金製成，所以能夠預期以下優點。
即，能夠降低該襯墊板部分2的重量，從而能夠容易地安裝該板1。
一般而言，鋁或其合金的楊氏模量小於鋼(例如鐵)的楊氏模量，即前者約為後者的1/3。相應地，由鋁或其合金製成的襯墊板部分2的應變能夠隨著受檢者S的各種生物活動中的呼吸或脈搏靈敏地改變。因此，能夠以更高的精度測量受檢者S的呼吸信息和脈搏信息。
此外，因為鋁或其合金幾乎不會生鏽，所以由鋁或其合金製成的襯墊板部分2的壽命長。
此外，因為鋁或其合金的回收性好，所以能夠在該襯墊板部分2廢棄時回收由鋁或其合金製成的襯墊板部分2。
在該板1中，兩對應變量規20a、20a、20b和20b電連接，從而形成橋式電路21L、21C和21R，並且將來自該橋式電路21L、21C和21R的輸出信號用於測量受檢者S的生物信息。因此，能夠確定地探測襯墊板部分2的微小應變變化。相應地，能夠以更高的精度測量受檢者S的呼吸信息和脈搏信息。
此外，應變量規20a和20b附著到襯墊板部分2的右側和左側部分以及中央部分的上表面和下表面。因此，能夠利用中央橋式電路21C探測由於受檢者S的生物活動中的呼吸和脈搏造成的振動。利用左側橋式電路21L和右側橋式電路21R探測受檢者S在襯墊板部分2上的平躺位置。相應地，能夠以高精度測量受檢者S的呼吸信息和脈搏信息，此外，能夠精確地探測受檢者S的平躺位置。
此外，該板1能夠通過將來自應變量規20a和20b的輸出信號與預先存儲在計算裝置30的存儲部分(未示出)中的在床上判斷標準設定值進行比較，來探測受檢者S是否在床表面18上。換句話說，該板1還能夠用作探測受檢者是否在床上的探測板。
根據第一實施例的生物信息測量設備50設有計算裝置30和顯示裝置35，因此能夠確定地計算受檢者S的生物信息，並且能夠確定地顯示受檢者S的生物信息。
而且，因為該生物信息測量設備50設有通信裝置36，所以能夠遠程測量受檢者S的生物信息。
此外，因為生物信息測量設備50設有警報裝置37，所以如果受檢者S的狀態處於預期範圍以外，則能夠通過警報將該狀態通知護士、護理人員和/或監測人員。
此外，第一實施例的生物活動監測系統設有生物信息測量板P1、計算裝置30、顯示裝置35、通信裝置36和警報裝置37。相應地，利用這種監測系統，能夠更加確定地監測受檢者S的各種生物活動中呼吸和脈搏的狀態。
圖10A到10E表示了板1的襯墊板部分2的第一到第五修改實施例。在這些圖中，未示出彈性層8(即彈性片部件9)。
在圖10A所示的第一實施例中，在襯墊板部分2的上表面和下表面上的中央部分處，部分形成圓形的凹陷部分4。因此，僅在該襯墊板部分2的中央部分處形成了薄厚度部分6，其厚度比該襯墊板部分2的其它橫向部分薄。在該薄厚度部分6的上表面和下表面中形成的每個凹陷部分4的底表面上，附著了構成中央應變量規組20C的應變量規20a和20b。
在圖10B所示的第二實施例中，在襯墊板部分2的上表面和下表面上的中央部分處，部分形成圓形的凹陷部分4和橫穿過凹陷部分4並且沿襯墊板部分2的縱向方向延伸的凹槽5。因此，僅在襯墊板部分2的中央部分處形成厚度比該襯墊板部分2的其它橫向部分薄的薄厚度部分6。在該薄厚度部分6的上表面和下表面中形成的每個凹陷部分4的底表面上，附著了構成中央應變量規組20C的應變量規20a和20b。
在圖10C所示的第三實施例中，在該襯墊板部分2的上表面和下表面上的中央位置處，部分形成圓形的凹陷部分4和橫穿過該凹陷部分4並且沿著該襯墊板部分2的橫向方向延伸的凹槽5。因此，僅在該襯墊板部分2的中央部分處形成了厚度比該襯墊板部分2的其它橫向部分薄的較薄厚度部分6。在該較薄厚度部分6的上表面和下表面中形成的每個凹陷部分4的底表面上，附著了構成中央應變量規組20C的應變量規20a和20b。
在圖10D所示的第四實施例中，該襯墊板部分2的下表面形成為平面形狀。另一方面，將該襯墊板部分2的上表面沿著其整個長度彎曲成圓柱形圓周形狀，使得沿著該襯墊板部分2的橫向方向的中央部分的高度最低。因此，該襯墊板部分2的厚度連續變化，使得該中央部分成為沿著該襯墊板部分2橫向方向的最薄厚度部分6。換句話說，該襯墊板部分2的中央部分的厚度比該襯墊板部分2的右側和左側部分薄。因此，僅在該襯墊板部分2的中央部分處形成了厚度比該襯墊板部分的其它橫向部分薄的薄厚度部分6。在該薄厚度部分6的上表面和下表面的每一表面上，附著了構成中央應變量規組20C的應變量規20a和20b。
因此，在圖10A到10D所示的第一到第四修改實施例中，在襯墊板部分2的中央部分處形成薄厚度部分6。相應地，在將襯墊板部分2設置在受檢者S下面的情況下，在該薄厚度部分6處，應變將以集中的方式產生。因此，通過將應變量規20a和20b附著在該襯墊板部分2的薄厚度部分6的上表面和下表面上，能夠更加確定地探測該襯墊板部分2的應變變化。因此，能夠確定地測量受檢者S的呼吸信息或者脈搏信息。
在前述第一到第四修改實施例中，僅在該襯墊板部分2的一個部分處形成該薄厚度部分6，然而，本發明允許在該襯墊板部分2中提供兩個或多個薄厚度部分。
在圖10E所示的第五實施例中，該襯墊板部分2的橫截面形成為D形，使其具有向上突起的表面。在這種襯墊板部分2中，將厚度設為沿著該襯墊板部分2的橫向方向為均勻的。在襯墊板部分2的中央部分的上表面和下表面上，附著了構成中央應變量規組20C的應變量規20a和20b。
在本發明中，該襯墊板部分2的配置不限於第一到第五實施例，能夠任意改變。
圖11和12是說明根據本發明第二實施例的生物信息測量板1的附圖。
在這個第二實施例中，將諸如壓敏導電橡膠傳感器的導電橡膠傳感器25用作應變探測傳感器D。將該導電橡膠傳感器25嵌入襯墊板部分2中。以下將說明該板1的結構。
在該板1中，將襯墊板部分2分成上盤2A和下盤2B。按照疊置的方式，固定該上盤2A與下盤2B，使得線狀(wire-like)導電橡膠傳感器25夾在該上盤2A與下盤2B之間。按照之字形的方式，將該導電橡膠傳感器25設置在上盤2A和下盤2B的疊置表面的近乎整個區域上。
作為固定上盤2A和下盤2B的手段的例子有，粘結劑或者焊接。除了上述方式，還可以使用任意的機械固定方式，包括填嵌、夾和鉚接。
第二實施例的板1和生物信息測量設備的其它結構以及生物信息測量方法與前述第一實施例相同。
在第二實施例的這個板1中，因為應變探測傳感器D為導電橡膠傳感器25，所以能夠確定地探測襯墊板部分2的應變變化。
此外，因為可以將形狀和尺寸不同的各種導電橡膠用作導電橡膠傳感器25，所以可以將該傳感器25安裝在襯墊板部分2的整個表面上，或者安裝在襯墊板部分2的規定的有限位置處。即，將導電橡膠傳感器25用作應變探測傳感器D，提高了在襯墊板部分2中選擇安裝位置的自由度。而且，因為可以調整導電橡膠傳感器25的電阻抗，所以通過將該導電橡膠的電阻抗設為預定值，就能夠確定地探測該襯墊板部分2的應變變化。
此外，如上所述，以疊置的方式固定住上盤2A與下盤2B，使得導電橡膠傳感器25夾在上盤2A與下盤2B之間，從而將導電橡膠傳感器25設置在襯墊板部分2內。因此，該傳感器25受到襯墊板部分2的保護，防止了由於外部接觸對該傳感器造成的損害。結果，能夠延長該傳感器的壽命，即板1的壽命。此外，因為上盤2A和下盤2B的固定操作使得該導電橡膠傳感器25設置在襯墊板部分2內，所以能夠容易地實施將導電橡膠觸感器25設置在襯墊板部分2內的設置操作(嵌入操作)。
在第二實施例中，儘管在本發明中該導電橡膠傳感器25的導電橡膠為線形部件，但它也能夠是片形部件，例如帶狀部件，或者其它任意的形狀。
在本發明中，取代導電橡膠傳感器25，可以將導電樹脂傳感器用作導電彈性體傳感器。
圖13是根據本發明第三實施例的生物信息測量墊40的解釋性附圖。
根據第三實施例的墊40設有第一實施例的生物信息測量板1。以下將說明該墊40的結構。
該墊40還能夠用作設置在床15的底盤部分16上的墊17(例如床墊)(參見圖1和2)，或者設置在榻榻米或者地板上的墊(例如底部床墊)，並且因此形成為具有能夠容納受檢者S的尺寸。在該墊40中，其內填充了彈性填料，因此該墊40具有彈性。
在容納包括受檢者S胸部的胸部周圍部分的部分的厚度中央部分(具體而言，在該厚度中央部分的墊上表面附近部分)處，以嵌入的狀態水平設置該板1，從而沿著墊40的橫向方向延伸。將該墊40的寬度設為與板1的寬度幾乎相同。
在該第三實施例中，因為將根據第一實施例的板1設置在墊40內，所以在受檢者S躺在墊40上時，墊40的上表面輕微振動。因為這些振動將在沒有衰減的情況下傳送到襯墊板部分2，所以該襯墊板部分2的應變能夠確定地改變，使得能夠精確測量受檢者S的呼吸信息和脈搏信息。
第三實施例的墊40和生物信息測量設備的其它結構和生物信息測量方法與前述第一實施例相同。
圖14A到14C是根據本發明第三實施例的生物信息測量板1的解釋性附圖。
在實際應用中，按照與第一實施例的板相同的方式將彈性層附著到該板1的襯墊板部分2的上表面和下表面。然而，在這些附圖中，為了容易理解彈性層的結構，沒有示出這些彈性層。
該板1設有用於控制來自作為應變探測傳感器D的應變量規20a和20b的輸出信號的控制設備70。該控制設備70附著到襯底上。
該控制設備70具有用於將來自應變量規20a和20b的輸出信號(例如輸出電壓)轉換為數位訊號的A/D轉換器。在該設備70設置在襯墊板部分2的上表面(或下表面)端部處形成的凹陷部分71內的狀態下，利用粘結劑或者螺釘將該控制設備70固定到襯墊板部分2。
在該板1中，因為將控制設備70附著到襯墊板部分2，所以能夠利用該控制設備70控制來自應變量規20a和20b的輸出信號。
此外，因為該控制設備70設置在凹陷部分71內，所以能夠防止由於外部接觸對控制設備70造成的損害。因此，能夠延長板1的壽命。
第四實施例的所述板的其它構成與前述第一實施例相同。
圖15表示了用於第四實施例的板1中的橋式電路21C的修改實施例。在該橋式電路21C中，將一對應變量規20a和20a附著到襯墊板部分2的上表面和下表面的相對部分。另一方面，該控制部分70具有固定電阻20Z和20Z，其為一對假負載電阻。通過使該對應變量規20a和20a與該對固定電阻20z和20z電連接構成了橋式電路21C。
利用該橋式電路21C，能夠確定地探測該襯墊板部分2的應變變化。
在本發明中，作為假負載電阻，能夠使用片式電阻取代固定電阻20z和20z。
儘管已經說明了本發明的幾個實施例，但是本發明不限於所述實施例，能夠按照各種方式進行修改。
例如，在前述實施例中的任意一個中，將應變量規附著到板1的襯墊板部分2的上表面和下表面。然而，在本發明中，可以將應變量規僅附著到襯墊板部分2的上表面上，或者僅附著到襯墊板部分2的下表面上。
附著到板1的襯墊板部分2的上表面或下表面的應變量規的數量可以是一個、兩個、三個、四個或更多。
此外，利用不同於使用粘結劑的方式的機械固定方式，例如填嵌、螺紋連接、鉚接、焊接(例如點焊)，能夠將應變量規附著到襯墊板部分2的預定部分。
該板1的襯墊板部分2可以是能夠容納整個受檢者S的部件。
此外，在本發明中，應變量規組的數量可以是一個、兩個、三個、四個或更多。
此外，在本實施例中，將所有襯墊板部分2設置在床15的墊17上，但是襯墊板部分2可以設置在榻榻米或者地板上。
此外，在本發明中，如果需要，生物信息測量板、所述墊或者生物信息測量設備能夠配備安全設備，或者能夠對這些設備進行任何的安全處理。
工業實用性本發明適用於在醫療設備、看護設備或者一般家庭中測量受檢者生物信息的生物信息測量板、具有該板的生物信息測量墊、具有該板或該墊的生物信息測量設備以及利用該板或墊的生物信息測量方法中，所述受檢者可以是例如健康的人、病人、嬰兒或者老年人。
本發明還適用於監測受檢者生物活動的系統中。
儘管可以將本發明具體化為許多不同的形式，本文中描述了多個示例性的實施例，但應當理解本說明書應視為提供了本發明原理的實例，無意將本發明限制為本文中所述的優選實施例。
儘管本文中已經描述了本發明的示例性實施例，但本發明不限於本文中描述的各個優選實施例，而是包括本領域技術人員根據本說明書可以理解的具有等同元件、變型、省略、組合(例如各個實施例中的各個方面的組合)、修改和/或改變的任意和全部實施例。根據權利要求中的語言應廣義理解權利要求中的限定，並且這些限定不限於本說明書中或者進行申請時描述的實例，這些實例不應被認為是排他的。例如，在本說明書中，術語「優選」是不排他的，其含義是「優選的是，但不限於」。在本說明書中以及在進行本申請過程中，對於一個特定權利要求限定，只有在所有以下情況出現在該限定中時，才採用裝置加功能或者步驟加功能的限定a)清楚地敘述了「用於......的裝置」或者「用於......的步驟」；b)清楚地敘述了相應的功能；以及c)結構，沒有敘述支持該結構的材料或者行為。在本說明書中以及在進行本申請過程中，可以將術語「本發明」或「發明」用作本說明書中一個或多個方面的引用。本發明或者發明的語言不應不適當地理解為臨界性的標識，不應當不適當地理解為應用於所有方面或實施例(即應當理解本發明具有多個方面和實施例)，並且不應不適當地理解為限制本申請或權利要求的範圍。在本說明書中和進行本申請過程中，術語「實施例」能夠用於描述任意方面、特徵、方法或步驟，及其任意組合和/或任意部分等。在一些實例中，各個實施例可以包括重疊的特徵。在本說明書中和在進行本申請過程中，可以採用以下縮寫的術語「e.g.」表示「例如」；「NB」表示「注意」。
權利要求
1.一種生物信息測量板，包括要設置在受檢者下面的彈性可彎曲襯墊板部分；以及附著到該襯墊板部分的應變探測傳感器，其中在將該襯墊板部分設置在受檢者下面的狀態下，利用所述應變探測傳感器探測根據所述受檢者生物活動生成的所述襯墊板部分的應變變化，以及其中將來自所述應變探測傳感器的輸出信號用於測量該受檢者的生物信息。
2.根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中將所述襯墊板部分形成為近似矩形帶的形狀，並且將其設置在受檢者下面，從而沿著受檢者寬度方向延伸。
3.根據權利要求1項所述的生物信息測量板，其中設定該襯墊板部分的彎曲強度，使其落在7.5×102到1.5×1012Nmm2的範圍內。
4.根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分由楊氏模量落入3×104到30×104Mpa的材料製成。
5.根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中將該襯墊板部分的長度設為10到1000mm，寬度設為300到2000mm，厚度設為0.1到30mm。
6.根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分由鋁或其合金製成。
7.根據權利要求1所述的生物信息測量板，還包括附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面的彈性層。
8.根據權利要求7所述的生物信息測量板，其中該彈性層為彈性片部件，並且其中該彈性片部件附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面，使得該彈性片部件的邊緣部分從該襯墊板部分的邊緣突起。
9.根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中該應變探測傳感器為應變量規。
10.根據權利要求9所述的生物信息測量板，其中將至少一個應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中的至少一個表面。
11.根據權利要求9所述的生物信息測量板，其中將一對應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面的正對位置，其中使該對應變量規和一對假負載電阻相互電連接，從而構成橋式電路，並且其中將來該自橋式電路的輸出信號用於測量所述受檢者的生物信息。
12.根據權利要求9所述的生物信息測量板，其中將兩對應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面的正對位置，其中使所述兩對應變量規相互電連接，從而形成橋式電路，並且其中將來自所述橋式電路的輸出信號用於測量所述受檢者的生物信息。
13.根據權利要求9所述的生物信息測量板，其中將所述應變量規附著到該襯墊板部分的上表面和下表面中至少一個表面的右側和左側部分及中央部分。
14.根據權利要求9所述的生物信息測量板，其中該襯墊板部分設有至少一個薄厚度部分，其比該襯墊板部分的其它部分薄，並且其中將至少一個應變量規附著到該襯墊板部分的所述薄厚度部分的上表面和下表面中的至少一個表面。
15.根據權利要求14所述的生物信息測量板，其中通過在該襯墊板部分的所述薄厚度部分的上表面和下表面中至少一個表面上部分形成凹陷部分，從而在該襯墊板部分中形成該薄厚度部分。
16.根據權利要求14所述的生物信息測量板，其中通過形成該襯墊板部分，使得該襯墊板部分的厚度在該襯墊板部分的寬度方向上連續變化，從而在襯墊板部分中形成所述薄厚度部分。
17.根據權利要求9所述的生物信息測量板，其中在接近應變量規附著位置形成信號線傳遞開口，用於將輸入信號線傳遞到所述應變量規和/或從所述應變量規傳遞輸出信號線。
18.根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中該應變探測傳感器為導電彈性體傳感器。
19.根據權利要求18所述的生物信息測量板，其中該彈性體傳感器設置在該襯墊板部分之內。
20.根據權利要求18所述的生物信息測量板，其中將該襯墊板部分分成上盤部分和下盤部分，並且按照疊置的方式固定所述上盤部分和所述下盤部分，使得所述導電彈性體夾在所述上盤部分與所述下盤部分之間。
21.根據權利要求1所述的生物信息測量板，還包括附著到所述襯墊板部分的用於控制來自所述應變探測傳感器的輸出信號的控制設備。
22.根據權利要求21所述的生物信息測量板，其中將該控制設備設置在該襯墊板部分的上表面或下表面中形成的凹陷部分中。
23.一種生物信息測量墊，包括根據權利要求1所述的生物信息測量板，其中該板設置在該墊中。
24.一種生物信息測量設備，包括根據權利要求1所述的生物信息測量板，或者根據權利要求23所述的生物信息測量墊，其中根據來自該板或該墊的應變探測傳感器的輸出信號測量受檢者的生物信息。
25.根據權利要求24所述的生物信息測量設備，還包括用於根據來自所述應變探測傳感器的所述輸出信號計算所述受檢者生物信息的計算裝置；以及用於顯示由所述計算裝置算得的所述生物信息的顯示裝置。
26.根據權利要求25所述的生物信息測量設備，還包括配置為發送所述計算裝置算得的所述生物信息的通信裝置。
27.根據權利要求25所述的生物信息測量設備，還包括配置為根據所述計算裝置算得的所述生物信息發出警報的警報裝置。
28.一種生物信息測量方法，包括以下步驟製備根據權利要求1所述的生物信息測量板或者根據權利要求23所述的生物信息測量墊，在該盤或該墊設置在受檢者下面的狀態下，探測根據受檢者生物活動生成的該板或該墊的所述襯墊板部分的應變變化，以及根據來自所述應變探測傳感器的輸出信號測量受檢者的生物信息。
29.根據權利要求28所述的生物信息測量方法，其中利用計算裝置根據來自所述應變探測信號的所述輸出信號計算受檢者的生物信息，以及其中利用所述顯示裝置顯示由所述計算裝置算得的所述生物信息。
30.根據權利要求29所述的生物信息測量方法，其中利用通信裝置發送由所述計算裝置算得的所述生物信息。
31.根據權利要求29所述的生物信息測量方法，其中警報裝置根據由所述計算裝置算得的所述生物信息發出警報。
32.一種生物活動監測系統，包括根據權利要求1所述的生物信息測量板或者根據權利要求23所述的生物信息測量墊；配置為根據來自該板或該墊的所述應變探測傳感器的輸出信號計算受檢者生物信息的計算裝置；配置為顯示由所述計算裝置算得的所述生物信息的顯示裝置；以及配置為發送由所述計算裝置算得的所述生物信息的通信裝置。
全文摘要
一種生物信息測量板1，其具有設置在受檢者下的彈性可彎曲襯墊板部分2。將應變探測傳感器D安裝到該襯墊板部分2。在將襯墊板部分2設置在受檢者S下的狀態下，利用該應變探測傳感器D探測根據受檢者S的生物活動產生的襯墊板部分2的應變變化。將來自該應變探測傳感器D的輸出信號用於測量受檢者S的生物信息。
文檔編號A61B5/0245GK1980602SQ20058002305
公開日2007年6月13日 申請日期2005年7月7日 優先權日2004年7月7日
發明者櫪木雅晴, 廣瀨和男, 野口真吾 申請人:昭和電工株式會社