专利名称：生物信息测量板以及生物信息测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量例如处于平躺姿势的受检者的生物信息的生物信息测量板，还涉及一种生物信息测量垫、一种生物信息测量设备以及一种生物信息测量方法。
背景技术：
以下的说明提出了本发明人对于现有技术及其问题的认识，不应解释为接受现有技术中的认识。
在医疗器械或者看护器械中，例如为了监测受检者的健康状况，已经实施了测量受检者的睡眠生物信息(例如体重、呼吸速率、脉搏速率、身体运动)，受检者例如病人、婴儿和老年人。近年来，已经研发出了多种生物信息测量设备(例如参见JP2003-552，A；JP2001-276019，A；JP2001-46347，A；JP2000-107154，A；JP H10-216105，A；JP2003-210434，A)。在这些设备中，已知了一种具有以下结构的设备。
在这种设备中，将作为重量传感器的测压元件安装到床的每个支脚的下端。利用这些测压元件测量受检者所躺的床的总重量，从而根据测得的重量波动测量受检者的生物信息(参见JP2003-552，A)。
根据前述设备，因为利用测压元件测量受检者重量和床重量的总负载，所以通过从测得的总负载中减去床的重量，就能够测量受检者的绝对重量。然而，上述设备具有以下缺点。
在前述设备中，如前所述，根据受检者重量和床重量的总负载的波动来测量受检者的生物信息。因此，就呼吸速率信息和脉搏速率信息而言，它们是伴随受检者各种生物活动中的轻微负载变化的生物信息，难以以高精度测量这些信息。
此外，在前述设备中，为了使测量精度稳定，需要提高整个床的刚性，从而使得床的重量和制造成本增加。
此外，在前述设备中，为了提高测量精度，必须在测压元件的负载接收部分和床脚的下端之间设置球或滚轮。这需要在安装床时进行精确的对准操作(旋转研磨操作)，从而导致安装操作困难。
此外，在前述设备中，限制了可以安装测压元件的床的类型。因此，不是总可以将测压元件安装到所有市售的床上。
本文中对于其它出版物上公开的各种特征、实施例、方法和装置的优点和缺点的说明绝对无意限制本发明。实际上，本发明的某些特征能够克服某些缺点，同时仍保留其中描述的一些或者全部特征、实施例、方法和装置。
根据以下的优选实施例可以理解本发明的其它目的和优点。
发明内容
考虑到现有技术中的上述和/或其它问题，提出了本发明的优选实施例。本发明的优选实施例能够显著改进现有的方法和/或装置。
本发明是在考虑到前述技术背景的情况下提出的，目的在于提供能够以高精度测量受检者各种生物信息，特别是呼吸速率信息和/或脉搏频率信息，还能够应用于几乎所有市售床的一种生物信息测量板、一种生物信息测量垫、一种生物信息测量设备以及一种生物信息测量方法。
本发明的目的还在于提供能够确定地监测受检者各种生物活动，特别是呼吸或脉搏状态的装备有前述板或垫的生物活动监测系统。
为了实现上述目的，本发明提供了以下的手段。
一种生物信息测量板，包括要设置在受检者下面的弹性可弯曲衬垫板部分；以及安装到该衬垫板部分的应变探测传感器，其中在将该衬垫板部分设置在受检者下面的状态下，利用应变探测传感器探测根据受检者生物活动生成的衬垫板部分的应变变化，以及其中将来自应变探测传感器的输出信号用于衡量受检者的生物信息。
根据前述1项所述的生物信息测量板，其中将衬垫板部分形成为近似矩形带的形状，并且将其设置在受检者下面，从而沿着受检者宽度方向延伸。
根据前述1或2项所述的生物信息测量板，其中设定该衬垫板部分的弯曲强度，使其落在7.5×102到1.5×1012Nmm2的范围内。
根据前述1到3项中任一项所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分由杨氏模量落入3×104到30×104Mpa的材料制成。
根据前述1到4项中任一项所述的生物信息测量板，其中将该衬垫板部分的长度设为10到1000mm，宽度设为300到2000mm，厚度设为0.1到30mm。
根据前述1到5项中任一项所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分由铝或其合金制成。
根据前述1到6项中任一项所述的生物信息测量板，还包括安装到该衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面的弹性层。
根据前述7项所述的生物信息测量板，其中该弹性层为弹性片部件，并且其中该弹性片部件附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面，而且该弹性片部件的周边部分从该衬垫板部分的边缘突起。
根据前述1到8项中任一项所述的生物信息测量板，其中该应变探测传感器为应变量规。
根据前述9项所述的生物信息测量板，其中将至少一个应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面。
根据前述9或10项所述的生物信息测量板，其中一对应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面的相互面对的位置，其中使该对应变量规和一对假负载电阻相互电连接，从而构成桥式电路，并且其中来自桥式电路的输出信号用于测量受检者的生物信息。
根据前述9或10项所述的生物信息测量板，其中将两对应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面的相互面对位置，其中使两对应变量规相互电连接，从而形成桥式电路，并且其中将来自桥式电路的输出信号用于测量受检者的生物信息。
根据前述9到12项中任一项所述的生物信息测量板，其中将应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中至少一个表面的右侧和左侧部分及中央部分。
根据前述9到13项中任一项所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分设有至少一个薄厚度部分，其比该衬垫板部分的其它部分薄，并且其中将至少一个应变量规附着到该衬垫板部分的薄厚度部分的上表面和下表面中的至少一个表面。
根据前述14项所述的生物信息测量板，其中通过在该衬垫板部分的薄厚度部分的上表面和下表面中至少一个表面上部分形成凹陷部分，从而在该衬垫板部分中形成该薄厚度部分。
根据前述14项所述的生物信息测量板，其中通过形成该衬垫板部分使得该衬垫板部分的厚度在该衬垫板部分的宽度方向上连续变化，从而在衬垫板部分中形成薄厚度部分。
根据前述9到16项中任一项所述的生物信息测量板，其中接近应变量规附着位置形成信号线传递开口，用于将输入信号线传递到应变量规和/或从应变量规传递输出信号线。
根据前述1到8项中任一项所述的生物信息测量板，其中该应变探测传感器为导电弹性体传感器。
根据前述18项所述的生物信息测量板，其中该弹性体传感器设置在该衬垫板部分内。
根据前述18或19项所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分被分成上盘部分和下盘部分，并且其中在使导电弹性体夹在上盘部分与下盘部分之间的状态下，按照叠置的方式固定上盘部分和下盘部分。
根据前述1到20项中任一项所述的生物信息测量板，还包括附着到衬垫板部分的用于控制来自应变探测传感器的输出信号的控制设备。
根据前述21项所述的生物信息测量板，其中将该控制设备设置在该衬垫板部分的上表面或下表面中形成的凹陷部分中。
一种生物信息测量垫，包括根据前述1到22项中任一项所述的生物信息测量板，其中该板设置在该垫中。
一种生物信息测量设备，包括根据前述1到22项中任一项所述的生物信息测量板，或者根据前述23项所述的生物信息测量垫，其中根据来自该板或该垫的应变探测传感器的输出信号来衡量受检者的生物信息。
根据前述24项所述的生物信息测量设备，还包括用于根据来自应变探测传感器的输出信号计算受检者生物信息的计算装置；以及用于显示由计算装置算得的生物信息的显示装置。
根据前述25项所述的生物信息测量设备，还包括配置为发送计算装置算得的生物信息的通信装置。
根据前述25或26项所述的生物信息测量设备，还包括配置为根据计算装置算得的生物信息发出警报的警报装置。
一种生物信息测量方法，包括以下步骤制备根据前述1到22项中任一项所述的生物信息测量板或者根据前述23项所述的生物信息测量垫，在该盘或该垫设置在受检者下面的状态下，探测根据受检者生物活动生成的该板或该垫衬垫板部分的应力变化，以及根据来自应变探测传感器的输出信号来测量受检者的生物信息。
根据前述28项所述的生物信息测量方法，其中利用计算装置根据来自应变探测信号的输出信号计算受检者的生物信息，以及其中利用显示装置显示由计算装置算得的生物信息。
根据前述29项所述的生物信息测量方法，其中利用通信装置发送由计算装置算得的生物信息。
根据前述29或30项所述的生物信息测量方法，其中警报装置根据由计算装置算得的生物信息发出警报。
一种生物活动监测系统，包括根据前述1到22项中任一项所述的生物信息测量板或者根据前述23项所述的生物信息测量垫；配置为根据来自该板或该垫的应变探测传感器的输出信号计算受检者生物信息的计算装置；配置为显示由计算装置算得的生物信息的显示装置；以及配置为发送由计算装置算得的生物信息的通信装置。
接着，将连同其功能和效果说明前述各项所述的本发明如下。
在如[1]项中所述的根据本发明的生物信息测量板中，将衬垫板部分设置在受检者下面。受检者通过薄的上垫或者不使用这种垫以平躺的姿势(例如睡眠姿势)躺在该衬垫板部分上。在这种状态下，根据该受检者的生物活动生成的该衬垫板部分的应变变化被探测。由此，涉及由于受检者的各种生物活动中的呼吸或者脉搏造成的衬垫板部分的应变变化的可探测极限能够得到提高，因此能够以高精度探测该变化。因此，特别能够以高精度测量受检者各种生物信息中的呼吸信息和脉搏信息。
此外，这种板还能够探测受检者是否位于铺设部分上，例如床上。换句话说，这种板能够用作床上探测板。
此外，在这种板中，通过简单地将衬垫板部分设置在受检者下面就能够完成板的安装操作。因此，能够很容易地实现板的安装操作，并且能够将该板用于几乎所有市售的床。因此，通用性非常好。
如果测量躺在床上的受检者睡觉时的生物信息，具有以下优点。
因为在测量生物信息时该衬垫板部分通常设置在床垫上，即使人在床周围走动，也可以防止由于安装床的底板的振动而造成的探测精度的降低。因此，因为没有必要提高床的刚性，所以能够降低床的重量。
在该板中，衬垫板部分为弹性可弯曲的。考虑弯曲强度来选择该衬垫板部分的材料，从而实现本发明的目的。弯曲强度由杨氏模量或者面积的二次矩来确定。例如，该衬垫板部分能够由金属制成，例如铁、钢、不锈钢、镁合金、铝或其合金，或者由塑料制成，例如纤维增强塑料。
在本发明中，如果测量躺在床上的受检者的生物信息，如上所述，通常将衬垫板部分设置在床垫上。另一方面，如果测量躺在直接设置在睡觉用的榻榻米或地板上的蒲团(fution，日本风格的床垫)上的受检者的生物信息，通常将衬垫板部分设置在榻榻米表面或者地板表面上，或者设置在底部床垫上。相应地，作为设置了衬垫板部分的平躺表面的例子有，床的床垫上表面、榻榻米表面、地板表面和底部床垫表面。此外，作为其上设置了衬垫板部分的平躺表面的例子有，椅子或者汽车座椅的座位表面以及靠背可以作为例子。此外，在本发明中，能够将衬垫板部分设置在受检者坐于其上或者与受检者相接触的表面上，例如马桶座或者浴室地板。
在本发明中，作为受检者的生物活动，呼吸、脉搏或者身体运动(床上的翻滚)可以作为例子。
至于床，受检者睡觉用的床(即用于睡觉的床)、检查台、检验台和担架可以作为例子。
在本发明中，作为受检者的平躺状态，例如受检者的身体躺下睡觉、休息或者健康检查的状态可以作为例子。
作为由应变探测传感器所要探测的衬垫板部分的应变变化，衬垫板部分的弯曲应变变化、衬垫板部分的压缩应变变化和衬垫板部分的拉伸应变变化可以作为例子。
此外，在本发明中，应变探测传感器探测衬垫板部分的应变变化，例如衬垫板部分的弯曲应变变化、衬垫板部分的压缩应变变化和衬垫板部分的拉伸应变变化。作为这种应变探测传感器，应变量规、导电弹性体传感器、光学应变探测传感器、电致伸缩器件传感器、压电器件传感器和磁致伸缩器件传感器可以作为例子。该应变探测传感器可以是从由前述传感器组成的组中选出的一种或两种或多种传感器。
在前述[2]项所述的发明中，该衬垫板部分形成为近似矩形带子的形状，并且设置在受检者下面，从而沿着受检者的宽度方向延伸。因此，衬垫板部分的应变能够根据受检者的生物活动而确定地改变。因此，特别是能够以更高的精度测量受检者生物信息中的呼吸信息和脉搏信息。
在前述[3]项所述的发明中，设定衬垫板部分的弯曲强度(即抗弯刚度)，从而使其落在预定范围内。因此，衬垫板部分的应变根据受检者的生物活动确定地改变。因此，能够以更高的精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息。
在前述[4]项所述的发明中，该衬垫板部分由杨氏模量落在预定范围内的材料制成。因此，该衬垫板部分的应变根据受检者的生物活动确定地改变。因此，能够以更高的精度测量受检者的呼吸信息和脉冲信息。
在前述[5]项所述的发明中，将该衬垫板部分的长度、宽度和厚度分别设定在预定范围内。因此，该衬垫板部分的应变能够根据受检者的生物活动确定地改变。因此，能够以更高的精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息。
此外，在前述[5]项所述的发明中，能够实现以下的功能和效果。因为将衬垫板部分的长度设定在10到1000mm，所以该衬垫板部分能够适用于从个矮到个高的受检者。因为将衬垫板部分的宽度设定在300到2000mm，所以该衬垫板部分能够适用于从婴儿到成人的受检者。优选将衬垫板部分的厚度设为0.1到30mm的原因如下。如果该衬垫板部分的厚度为0.1mm或更大，能够确定地设定该衬垫板部分所需的弯曲强度，从而使其落在预定范围内。如果厚度为30mm或更小，则在受检者以平躺的姿势躺在衬垫板部分上的状态下，能够确定地消除由于衬垫板部分的厚度造成的台阶给受检者带来的不适感。
在前述[6]项所述的发明中，因为该衬垫板部分由铝或其合金制成，所以能够减轻该板的重量，从而能够容易地安装该板。
此外，在这种情况下，能够获得以下优点。即，一般情况下，铝或其合金的杨氏模量小于钢(例如铁)的杨氏模量，即前者约为后者的1/3。相应地，由铝或其合金制成的衬垫板部分的应变能够相对于受检者各种生物活动中的呼吸或脉搏非常敏感地变化。因此，能够以更高的精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息。
此外，因为铝或其合金几乎不会生锈，所以由铝或其合金制成的衬垫板部分的寿命长。
此外，因为铝或其合金的回收性好，所以能够在该盘废弃时回收由铝或其合金制成的衬垫板部分。
在前述[7]项所述的发明中，因为将弹性层附着到衬垫板部分的上表面和下表面中至少一个表面，所以在将衬垫板部分设置在受检者下面的状态下，衬垫板部分的应变能够确定地改变。因此，能够以高精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息。此外，这种衬垫板部分能够使躺(睡)在该衬垫板部分上的受检者有柔软的感觉。因此，其对于受检者而言是舒适的。
在前述[8]项所述的发明中，因为将弹性片部件(即弹性层)附着到衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面，其中该弹性片部件的边缘部分从衬垫板部分的边缘突起，所以在受检者以平躺的姿势躺在衬垫板部分上的状态下，能够确定地消除由于该边缘使受检者感觉到的不舒适的感觉。
在本发明中，能够利用粘结剂或者其它机械固定方式(例如填嵌、螺纹连接或者铆接)将弹性片部件安装到衬垫板部分的预定部分。
在前述[9]项所述的发明中，因为该应变探测传感器为应变量规，所以能够确定地探测该衬垫板部分的应变变化。
在前述[10]项所述的发明中，因为将至少一个应变量规安装到衬垫板部分的上表面和下表面中至少一个表面，所以能够更加确定地探测衬垫板部分的应变变化。
在本发明中，作为用于将应变量规附着到衬垫板部分的附着装置例子有，利用粘结剂和机械固定手段(例如填嵌、螺纹连接或者铆接)的粘接。
在前述[11]项所述的发明中，能够确定地探测衬垫板部分的应变变化。
在本发明中，作为假负载电阻(dummy resistor)，能够使用固定电阻器或者片式电阻器等。
在前述[12]项所述的发明中，使两对应变量规相互电连接，从而形成桥式电路，并且将来自该桥式电路的输出信号用于量度受检者的生物信息。因此，能够确定地探测衬垫板部分的应变变化。
在前述[13]项所述的发明中，使应变量规附着到衬垫板部分的上表面和下表面中至少一个表面的右侧和左侧部分以及中央部分。因此，利用安装到衬垫板部分预定表面的中央部分的应变量规，能够主要探测由于受检者的各生物活动中的呼吸和脉搏造成的衬垫板部分的应变。利用安装到衬垫板部分预定表面的左侧和右侧部分的应变量规，探测受检者在衬垫板部分上的平躺位置。相应地，能够以高精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息，此外，能够精确地探测受检者的平躺位置。
在前述[14]项所述的发明中，因为该衬垫板部分设有规定的薄厚度部分，所以应变以一种集中的方式在该衬垫板部分的薄厚度部分处产生。通过提供安装到该薄厚度部分的上表面和下表面中至少一个表面的至少一个应变量规，能够确定地探测该衬垫板部分的应变变化。相应地，能够以高精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息。
在前述[15]项所述的发明中，能够在衬垫板部分中确定地形成预定的薄厚度部分。
在前述[16]项所述的发明中，能够在衬垫板部分中确定地形成预定的薄厚度部分。
在前述[17]项所述的发明中，因为接近应变量规附着位置形成了规定的信号线传递开口，所以通过使信号线穿过该开口能够设定希望的线路图。
在前述[18]项所述的发明中，因为该应变探测传感器为导电弹性体传感器，所以能够确定地探测该衬垫板部分的应变。
此外，因为可以使用形状和尺寸不同的各种导电弹性体作为导电弹性体传感器，所以可以将该传感器安装在衬垫板部分的整个表面上或者该衬垫板部分的规定的有限位置处。也就是说，将导电弹性体传感器用作应变探测传感器增加了在衬垫板部分上选择安装位置的自由度。此外，因为可以调整该导电弹性体传感器的电阻抗，所以通过将导电弹性体的电阻抗设为预定值，能够确定地探测衬垫板部分的应变变化。
作为导电弹性体传感器例子有，导电树脂传感器和导电橡胶传感器。
在前述[19]项所述的本发明中，因为将导电弹性体传感器设置在衬垫板部分内，所以该传感器受到该衬垫板部分的保护，从而防止由于外部接触造成的损害。因此，能够延长该传感器的寿命，即该板的寿命。
在前述[20]项所述的发明中，以叠加的方式固定该上盘和下盘，使得导电弹性体传感器介于上盘和下盘之间，因此使该导电弹性体传感器设置在衬垫板部分内。因此，该传感器受到该衬垫板部分的保护，防止了由于外部接触对该传感器造成的损害。结果，能够延长该传感器的寿命，即该板的寿命。此外，能够容易地实施将导电弹性体传感器设置在衬垫板部分内的设置操作(嵌入操作)。
在前述[21]项所述的发明中，利用控制设备能够控制来自应变探测传感器的输出信号。
在前述[22]项所述的发明中，能够防止由于外部接触对该控制设备造成的损害。结果，能够延长该控制设备的寿命，即该板的寿命。
在前述[23]项所述的发明中，因为生物信息测量垫设有根据本发明的板，所以能够实现与本发明的板相同的功能和结果。此外，将该板设置在所述垫内，并且该垫通常是有弹性的。相应地，利用该垫，随着受检者的生物活动，该垫的上表面振动，并且该振动将传送到衬垫板部分，造成确定的应变波动。换句话说，该衬垫板部分的应变波动不会受到该垫的阻挡。
在前述[24]项所述的发明中，因为该生物信息测量设备设有本发明的板或垫，所以能够实现与本发明的板或垫相同的功能和结果。
在前述[25]项所述的发明中，因为该生物信息测量设备设有规定的计算装置和规定的显示装置，所以能够确定地计算受检者的生物信息，并且能够确定地显示受检者的生物信息。
在前述[26]项所述的发明中，因为该生物信息测量设备设有通信装置，所以能够在远程测量受检者的生物信息。
在前述[27]项所述的发明中，因为该生物信息测量设备设有警报装置，所以如果受检者的状态处于期望的范围以外，则能够通过警报通知护士、护理和/或监测人员。
在前述[28]项所述的发明中，特别能够以高精度测量各种生物信息中的受检者呼吸信息和脉搏信息。
在前述[29]项所述的发明中，能够确定地计算受检者的生物信息，并且能够确定地显示受检者的生物信息。
在前述[30]项所述的发明中，能够在远程测量受检者的生物信息。
在前述[31]项所述的发明中，如果受检者的状态处于期望的范围以外，则能够通过警报通知护士、护理人员和/或监视人员。
在前述[32]项所述的发明中，特别能够以高精度测量各种生物信息中的受检者呼吸信息和脉搏信息。
如上所述，本发明的效果能够概括为以下内容。
根据本发明的生物信息测量板能够以高精度探测由于受检者生物活动，特别是呼吸或脉搏造成的衬垫板部分的应变变化。相应地，能够以高精度测量受检者的各种生物信息中的特别是呼吸信息和脉搏信息。
利用该板，能够容易地实施安装操作，并且该板能够适用于几乎所有市售的床。其通用性好。此外，利用该板，在测量躺在床上的受检者的生物信息的情况下，具有以下优点。
此外，利用该板，因为在测量生物信息时，通常将衬垫板部分设置在床垫上，所以即使在人在床周围走动的情况下，也可以防止由于安装床的地板的振动造成的探测精度的下降。因此，因为没有必要提高床的刚性，所以能够降低床的重量。
根据本发明的生物信息测量垫具有与本发明的所述板相同的效果。
在受检者各种生物活动中，根据本发明的生物信息测量设备和生物信息测量方法特别能够以高精度测量受检者的呼吸信息和脉搏信息。
在受检者的各种生物活动中，根据本发明的生物信息测量系统特别能够确定地监测受检者的呼吸和脉搏。
参照以下说明并且结合附图，进一步理解各个实施例的以上和/或其它方面、特征和/或优点。各个实施例可以包括和/或不包括其所适用的不同方面、特征和/或优点。此外，各个实施例能够组合其所适用的其它实施例的一个或多个方面或特征。对于特定实施例的各个方面、特征和/或优点的说明不应被认为构成对其它实施例或者权利要求的限制。
在附图中通过举例的方式而非限定性地表示了本发明的优选实施例，在附图中图1是表示根据本发明第一实施例的生物信息测量板和生物信息测量设备的示意图；图2是表示利用该板测量受检者生物信息的状态下的横截面图；图3A是该板的部分剖开顶视图；图3B是该板的部分剖开侧视图；图3C是该板的底视图；图4是沿着图3A中的X-X线截取的放大横截面图；图5是表示该板的分解透视图；
图6是表示用于该设备中的应变量规的桥式电路的电路图；图7是该设备的方框图；图8是表示该设备的生物信息测量处理的流程图；图9是表示来自该设备的桥式电路的输出信号的测量实例的曲线图；图10A是表示该板的衬垫板部分的第一修改实施例的透视图；图10B是表示该板的衬垫板部分的第二修改实施例的透视图；图10C是表示该板的衬垫板部分的第三修改实施例的透视图；图10D是表示该板的衬垫板部分的第四修改实施例的透视图；图10E是表示该板的衬垫板部分的第五修改实施例的透视图；图11A是表示根据本发明第二实施例的生物信息测量板的部分剖开顶视图；图11B是该板的部分剖开侧视图；图11C是该板的底视图；图12是表示该板的分解透视图；图13是表示根据本发明第三实施例的生物信息测量垫的透视图；图14A是表示根据本发明第四实施例的生物信息测量板的顶视图；图14B是该板的侧视图；图14C是该板的底视图；图15是桥式电路的修改实施例。
具体实施例方式
在以下的段落中，将通过举例的方式而非限定的方式描述本发明的一些优选实施例。根据本说明书应当理解，本领域技术人员基于这些示出的实施例能够制造出各种其它的修改。
参照
几个优选实施例。
图1到9是说明根据本发明第一实施例的生物信息测量板1和生物信息测量设备50的附图。
根据本发明第一实施例的生物信息测量设备50为用于监测受检者，特别是睡眠中的受检者的生物信息(呼吸速率、脉搏频率、身体移动信息)的医疗设备、看护设备或者甚至是一般的家用设备中的设备。作为受检者S的例子有，健康的人、患者、婴儿和老年人。
如图1所示，该生物信息测量设备50设有生物信息测量板1、计算装置30、显示装置35、通信装置36和警报装置37。
附图标记“15”表示受检者S的床。该受检者S以睡眠姿势(即平躺姿势)躺在该床15的床表面18上。如图2所示，该床表面18为设置在床15的基板16上的弹性垫(例如床垫)17的上表面。该垫17包括厚的垫主体17a和设置在垫主体17a上的薄上垫17b。在图1中，为了简化，没有示出上垫17b。
该床为所谓的“腊饼床”，因此基板16的承受受检者S上体的部分能够以相对于水平面的预定角度倾斜。当测量生物信息时，通常水平设置整个床表面18。
如图3到5所示，该板1设有衬垫板部分2、安装在该衬垫板部分2上的应变传感器D和附着到该衬垫板部分2的上表面和下表面的弹性层8。
该衬垫板部分2为弹性的和可弯曲的矩形带状部件。如图1和2所示，该衬垫板部分2沿着受检者S的宽度方向(即沿着床表面18的宽度方向)水平设置在受检者S下面。具体而言，该衬垫板部分2水平设置在垫17上表面上的平躺受检者S胸部区域下面的位置或其附近，从而沿着受检者S的宽度方向延伸。
在本说明书中，为了简化，将受检者S的胸部区域及其附近称作“包括受检者胸部区域的胸部周围部分”。
如图1和2所示，受检者S经由上垫17b或者不经由上垫17b躺在衬垫板部分2的中央部分上。当受检者S躺在衬垫板部分2上时，该上垫17b的作用是使受检者S感觉柔软。在本发明中，不必总要使用上垫17b。
当受检者S以平躺的姿势躺在衬垫板部分2上时，该衬垫板部分2由于受检者S的体重(具体讲是包括受检者S胸部区域的胸部周围部分的重量)而略微弹性弯曲。这造成衬垫板部分2的弯曲应变。此外，根据受检者S的各种生物活动，例如呼吸、脉搏、身体移动(例如在床上翻转)，该衬垫板部分2的应变随时间变化。应变传感器D探测这种变化。来自该应变传感器D的输出信号将用于量度受检者S的各种生物信息，例如呼吸信息、脉搏信息和身体移动信息(在床上翻转)。
在第一实施例中，该衬垫板部分2为由铝或其合金制成的挤压或轧制的部件。
在本发明中，该衬垫板部分2能够由铁、钢、不锈钢、镁合金等制成的金属部件制成。可选择的是，该衬垫板部分2能够由纤维增强塑料制成的塑料部件制成。
在图5中，“L”、“W”和“T”分别表示衬垫板部分2的长度、宽度和厚度。
在本说明书中，衬垫板部分2的长度L表示该衬垫板部分2沿着受检者S的身体高度方向的长度，即衬垫板部分2沿着床表面18的纵向方向的长度。衬垫板部分2的宽度W表示该衬垫板部分2沿着受检者S的宽度方向的长度，即该衬垫板部分2沿着床表面18的宽度方向的长度。
在第一实施例的板1中，该衬垫板部分2的上表面和下表面分别形成为平面形状，并且沿着衬垫板部分2的宽度方向均匀地形成衬垫板部分2的厚度T。
该弹性层8为具有预定面积和厚度的弹性片部件9。作为弹性片部件9，例如可以使用弹性泡沫树脂片部件，例如泡沫聚氨酯片部件或者橡胶片材料。利用粘结剂将该弹性片部件9连接到衬垫板部分2的上表面和下表面中的每一个表面，其中周边部分9a从衬垫板部分2的周边突出。因此，该衬垫板部分2在其上表面和下表面上设有弹性层8和8。
在该第一实施例中，作为应变传感器D，使用了应变量规20a、20a、20b和20b。
也就是说，在衬垫板部分2的中央部分的上表面和下表面的面对位置处，直接将作为应变传感器D的两对应变量规20a、20a、20b和20b附着到衬垫板部分2的表面。在本说明书中，为了简化，将两对(即四个)应变量规20a、20a、20b和20b称作“中央应变量规组20C”。如图6所示，这两对应变量规20a、20a、20b和20b相互电连接，从而构成了桥式电路21C(单臂电桥电路)。为了简化，将该桥式电路21C称作“中央桥式电路21C”。
在该衬垫板部分2的左侧部分的上表面和下表面的面对位置处，将作为应变传感器D的两对应变量规20a、20a、20b和20b直接附着到衬垫板部分2的表面。为了简化，将所述两对(即四个)应变量规20a、20a、20b和20b称作“左侧应变量规组20L”。如图6所示，这两对应变量规20a、20a、20b和20b相互电连接，从而构成了桥式电路21L。为了简化，将该桥式电路21L称作“左侧桥式电路21L”。
在该衬垫板部分2的右侧部分的上表面和下表面的面对位置处，将作为应变传感器D的两对应变量规20a、20a、20b和20b直接附着到衬垫板部分2的表面。为了简化，将所述两对(即四个)应变量规20a、20a、20b和20b称作“右侧应变量规组20R”。如图6所示，这两对应变量规20a、20a、20b和20b相互电连接，从而构成了桥式电路21R。为了简化，将该桥式电路21R称作“右侧桥式电路21R”。
例如，利用粘结剂将每个应变量规20a和20b附着到规定部分。
该应变量规20a和20b用于探测根据受检者的生物活动，例如呼吸、脉搏、身体运动(床上的翻转)产生的衬垫板部分2的各个时刻的应变变化。另一方面，该衬垫板部分2起到应变发生器的作用。
将来自应变量规20a和20b的输出信号用于量度受检者S的生物信息。在本实施例中，因为两对应变量规20a、20a和20b和20b是电连接的，从而形成了桥式电路21L、21C和21R，所以将来自每个桥式电路21L、21C和21R的作为输出信号的输出电压用于量度受检者S的生物信息。
在本发明中，没有特别限定应变量规20a和20b的类型。例如，可以将金属丝应变量规、金属箔应变量规或者半导体应变量规用作应变量规20a和20b。
在图3到5中，附图标记“22”表示应变量规20a和20b的输入信号线，附图标记“23”表示来自应变量规20a和20b的输出信号线。在这些附图中，由单一的公共线表示输入信号线22和输出信号线23。
在本实施例中，因为两对应变量规20a、20a、20b和20b电连接，从而形成桥式电路21L、21C和21R，所以应变量规的输入信号线22为桥式电路21L、21C和21R的输入信号线，并且应变量规的输出信号线23为桥式电路21L、21C和21R的输出信号线。
如图4所示，在衬垫板部分2的每个应变量规组的应变量规附着位置附近，形成信号线传递孔(开口)3。将构成应变量规组的两对(即四个)应变量规20a、20a、20b和20b中附着到衬垫板部分2的下表面的两个应变量规20b和20b的输入信号线22，和两个应变量规20b和20b的输出信号线23经由信号线传递孔3引导到衬垫板部分2的上表面侧。此外，这两个信号线22和23、所述另两个应变量规20a和20a的输入信号线22和所述另两个应变量规20a和20a的输出信号线23以捆扎的方式在衬垫板部分2上沿着该衬垫板部分2向右的方向延伸，然后从衬垫板部分2的右边缘引出。
如上所述，在该板1中，因为在衬垫板部分2的应变量规附着位置附近形成该信号线传递孔3，所以根据需要，通过简单地使信号线22和23穿过信号线传递孔3，能够容易地实现希望的信号线22和23的布线版图。
此外，在该衬垫板部分2的上表面和下表面的每一表面上，附着作为弹性层8的上述弹性片部件9，从而覆盖所有应变量规20a和20b以及信号线22和23。因此，应变量规20a和20b以及信号线22和23受到弹性片部件9(即弹性层8)的保护，从而能够防止应变量规20a和20b以及信号线22和23的损坏和/或破裂。
因此，如上所述，该衬垫板部分2形成为矩形带状，并且其水平地设置在受检者S下面，从而沿着受检者S的宽度方向延伸。如上所述，通过设置具有上述配置的衬垫板部分2，该衬垫板部分2的应变根据受检者S的生物活动而确定地变化。因此，在受检者S的各种生物信息中，特别能够以高精度测量呼吸信息和脉搏信息。
优选设定衬垫板部分2的弯曲强度(即弯曲刚度)，使其落在7.5×102到1.5×1012Nmm2的范围内。将该弯曲强度设定在该范围内使得衬垫板部分2的应变根据受检者S的生物活动确定地变化。因此，在受检者S的各种生物信息中，特别能够以更高精度测量呼吸信息和脉搏信息。更优选的弯曲强度范围是7.5×102到1.35×1012Nmm2，再优选的范围是1×105到7×109Nmm2(进一步优选的范围是7×105到2×109Nmm2)。
至于衬垫板部分2，制备由具有100mm固定长度、300到2000mm宽度和0.1到30mm厚度的各种材料制成的各种类型的衬垫板部分2，并且测量每个衬垫板部分2的弯曲强度和来自每个应变量规20a和20b的输出信号的信噪比。结果表示如下。利用以下公式计算弯曲强度[弯曲强度]＝[“衬垫板部分2的材料的杨氏模量”ד面积的二阶矩]在弯曲强度为0.1×10Nmm2的情况下平均信噪比20dB在弯曲强度为7.5×102Nmm2的情况下平均信噪比40dB在弯曲强度为1×105Nmm2的情况下平均信噪比40dB在弯曲强度为1.35×1012Nmm2的情况下平均信噪比40dB在弯曲强度为1×1013Nmm2的情况下平均信噪比20dB根据以上表示的结果可以确定，当使衬垫板部分2的弯曲强度设定在7.5×102到1.5×1012(更优选的是1.35×1012)Nmm2的范围内时，能够获得更高的信噪比。
该衬垫板部分2优选由杨氏模量落在3×104到30×104Mpa范围内的材料构成。如果该衬垫板部分2由杨氏模量落入该范围内的材料构成，则该衬垫板部分2的应变能够根据受检者S的生物活动更加确定地变化。因此，能够以更高精度测量受检者S的呼吸信息和脉搏信息。更优选的杨氏模量范围是5×104到25×104Mpa。
优选将该衬垫板部分3的长度(L)设为10到1000mm，宽度(W)设为300到2000mm，厚度(T)设为0.1到30mm。在将长度L、宽度W和厚度T分别设定到各自范围内的情况下，该衬垫板部分2的应变能够根据受检者S的生物活动更加确定地变化。因此，能够以更高的精度测量受检者S的呼吸信息和脉搏信息。
此外，通过使该衬垫板部分2的长度L设定在10到1000mm范围内，该衬垫板部分2能够适用于从个矮到个高的受检者S。因此，能够提高该衬垫板部分2对于受检者S的适用范围。更优选的长度L的范围是50到500mm。
通过使该衬垫板部分2的宽度W设定在300到2000mm范围内，该衬垫板部分2能够适用于从婴儿到成年人的范围。因此，能够提高该衬垫板部分2对于受检者S的适用范围。更优选的宽度W的范围是300到1500mm。
将衬垫板部分2的厚度T设定在0.1到30mm范围内的原因如下。也就是说，如果衬垫板部分2的厚度T为0.1mm或更大，则能够将衬垫板部分2的弯曲强度设定在规定的范围内。如果衬垫板部分2的厚度T为30mm或更小，则在受检者S以平躺的姿势躺在衬垫板部分2上的状态下，能够确定地消除由于衬垫板部分2的厚度T造成的台阶使受检者S产生的不舒服的感觉。更优选的厚度T的范围是0.5到10mm。
根据来自应变量规20a和20b的输出信号(输出电压)，使用计算装置30计算受检者S的生物信息等。在第一实施例中，因为两对应变量规20a、20a、20b和20b电连接，从而形成了桥式电路21L、21C和21R，所以该计算装置30根据来自该桥式电路21L、21C和21R的输出信号(输出电压)计算受检者S的生物信息。
使用显示装置35显示由计算装置30算得的受检者S的生物信息。
使用通信装置36向远程或者移动电话(包括PHS)发送计算装置30算得的受检者S的生物信息等。
根据计算装置30算得的受检者S的生物信息等，使用报警装置37发出警报。
在计算装置30中，如图7所示，利用放大部分31放大来自每个桥式电路21L、21C和21R的输出信号(输出电压)，然后利用A/D转换部分(模拟/数字转换部分)32将其转换为数字信号。然后，将该数字信号发送到中央处理单元(CPU)33。在该CPU33中，根据该发送的数字信号，对该受检者S的生物信息(呼吸信息、脉搏信息、身体运动活动等)进行计算。可以利用已知的方法进行这种计算，例如利用FFT方法的频率分析。
此外，在该CPU33中，执行关于受检者S在衬垫板部分2上的平躺位置的计算。这种计算方法的简要说明如下。即，该CPU33利用规定的计算公式将来自左侧桥式电路21L的输出信号与来自右侧桥式电路21R的输出信号进行比较，根据该比较结果计算受检者S在衬垫板部分2上的平躺位置。
此外，在该CPU33中，还执行关于受检者S的在床上躺下/从床上离开的信息的计算。
在该显示装置35中，在诸如监视器电视的显示器上实时显示计算装置30算得的该受检者S的生物信息(例如呼吸信息、脉搏信息、身体运动)、平躺位置信息、在床上躺下/从床上离开的信息等等。
该通信装置36通过某种有线或无线的通信网络，例如信号电缆、电话线、互联网、有线LAN、无线LAN，将计算装置30算得的该受检者S的生物信息、平躺位置信息、在床上躺下/从床上离开的信息等发送到监测房间，例如护理中心、移动电话等。
当计算装置30算得的受检者S的生物信息、平躺位置信息、在床上躺下/从床上离开的信息等等落到预定范围之外时，警报装置37向护士、受检者、监测人员等发出警报。
接着，说明利用根据第一实施例的生物信息测量板1和生物信息测量设备50实施的生物信息测量方法，如下。
如图1所示，将该板1的衬垫板部分2水平设置在床15的床表面18的对应于包括受检者S的胸部区域的胸部周围部分的位置上，使得所述衬垫板部分沿着床表面18的宽度方向(即受检者S的宽度方向)延伸。此外，如果需要，固定衬垫板部分2的位置，使其不会相对于床表面18随意地偏移。
随后，如图2所示，如果希望，将上垫17b设置在衬垫板部分2上，从而覆盖整个衬垫板部分2。然后，受检者S躺到衬垫板部分2的中央部分上。在这种状态下，衬垫板部分2经由上垫17b(或者不经由上垫17b)承受受检者S的包括胸部部分的胸部周围部分，使得衬垫板部分2由于受检者S的包括胸部部分的胸部周围部分的重量而略微弹性弯曲。这造成衬垫板部分2处的弯曲应变，特别是衬垫板部分2的中央部分处的大弯曲应变。
当受检者S躺下时，衬垫板部分2的应变根据睡眠中的受检者S的生物活动而微小变化。利用应变量规20a和20b探测这种变化。经由输出信号线23将来自应变量规20a和20b的输出信号，即来自桥式电路21L、21C和21R的输出信号传输到计算装置30。根据所传输的输出信号，计算装置30计算受检者S的生物信息、平躺位置信息等。
在显示装置35上显示计算装置30算得的受检者S的生物信息、平躺位置信息等，并且通信装置36发送这些信息。此外，如果受检者S的生物信息、平躺位置信息等落到预定范围之外，则警报装置37发出警报。
接着，将参照图7和8说明计算装置30的CPU33执行的处理，如下。
预先存储到计算装置30中的是呼吸频率、脉搏频率和身体移动次数中每一个参数的优选范围以及受检者S在衬垫板部分2上的优选平躺位置。
如图7所示，如上所述，放大部分31分别放大来自三个桥式电路21L、21C和21R的输出信号，然后在A/D转换部分将这些输出信号转换为数字信号。将该数字信号发送到CPU32。
如图8所示，在CPU33中，在步骤S1读取所发送的三个信号。然后程序进行到步骤S2、S9和S12。
在步骤S2，在三个信号中根据来自中央桥式电路21C的输出信号，利用诸如FFT方法的已知方法执行频率分析。然后，程序进行到步骤S3和S6。
在步骤S3，根据所述经分析的频率探测呼吸频率。然后，程序进行到步骤S4。
在步骤S4，判定呼吸频率是否落在预定范围内。如果判定呼吸频率落在预定范围之外(S4处的否)，则程序进行到步骤S5，从而向警报装置37发出警报信号。另一方面，如果判定呼吸速率落在预定范围之内(S4处的是)，则程序返回到步骤S1。在步骤S4，能够获得例如受检者S的呼吸信息(包括打鼾信息)以及受检者生或死、睡眠状态、睡眠过程中无呼吸综合症的信息等。
在步骤S6，根据所述经分析的频率探测脉搏频率，然后程序进行到步骤S7。
在步骤S7，判定脉搏频率是否落在预定范围内。如果确定脉搏频率落在预定范围之外(S7处的否)，则程序进行到步骤S8，从而向警报装置37发出警报信号。另一方面，如果判定脉搏频率落在预定范围之内(S7处的是)，则程序返回到步骤S1。在该步骤S7中，能够获得例如受检者生或死、睡眠状态的信息等。
在步骤S9，利用规定的计算表达式比较三个信号中来自左侧桥式电路21L的输出信号和来自右侧桥式电路21R的输出信号。根据比较结果，对受检者S在衬垫板部分2上的睡眠位置进行分析。然后，程序进行到步骤S10。
在步骤S10，判定受检者S的平躺位置是否为预定位置(例如平躺位置为衬垫板部分2的中央部分)。如果判定受检者S的平躺位置不是预定位置(例如平躺位置为衬垫板部分2的左端部分或者右端部分)(S10处的否)，则程序进行到步骤S11，从而向警报装置37发出警报信号。根据警报装置37发出的警报，能够采取适当的措施防止受检者S从床表面18上掉下。另一方面，如果判定平躺位置为预定位置(S10处的是)，则程序进行到步骤S1。
在步骤S12，监测受检者S的身体运动，例如在床上的翻转。然后程序进行到S13。
在步骤S13，判定受检者S的身体运动次数是否落在预定范围内，例如翻转的次数。如果判定身体移动次数落在预定范围之外(S14处的否)，则程序进行到步骤S14，从而向警报装置37发出警报信号。根据警报装置37发出的警报，能够采取适当的措施防止出现褥疮。另一方面，如果判定受检者S的身体移动次数落在预定范围之内(例如身体移动的次数是适当的)(S14处的是)，则程序进行到步骤S1。
图9是表示利用根据第一实施例的生物信息测量板1和生物信息测量设备50实际测量受检者S的生物信息的情况下，来自中央桥式电路21C的输出信号(输出电压)的实例的附图(曲线图)。
在用于这种测量的生物信息测量板1中，衬垫板部分2的材料为JIS(日本工业标准)A6061-T6、杨氏模量为7×104Mpa、长度L为100mm、宽度W为800mm、厚度T为2mm、面积的二阶矩为533mm4并且弯曲强度为3.7×107Nmm2。
在该图中，表示了来自桥式电路21C的输出信号波形。在该波形图中，由于受检者S的呼吸产生的呼吸波成分和由于受检者S的脉搏产生的脉搏波成分重叠。在该输出波形图中，具有长波长的连续波形表示呼吸波成分，脉冲波形表示脉搏波成分。在该输出波形图中，呼吸周期约为3到4秒，脉搏周期约为1秒。
如图9所示，依照根据第一实施例的生物信息测量板1和生物信息测量设备50，能够清晰地并且确定地探测到呼吸波成分和脉搏波成分。相应地，可以以高精度测量呼吸信息(呼吸次数)和脉搏信息(脉搏次数)，这两个信息是受检者S的各种生物信息中仅具有微小负载变化并且难以利用常规生物信息测量设备测量的生物信息。
此外，根据第一实施例的生物信息测量板1和设备50具有以下优点。
根据第一实施例的生物信息测量板1，通过简单地将衬垫板部分2设置在床表面18上就能够完成板1的安装。因此，能够容易地实现板1的安装，并且该板1能够适用于几乎全部市售的床15。
此外，因为在测量生物信息时将该衬垫板部分2设置在床表面18上，所以可以防止由于安装该床15的地板的可能振动，甚至是人在床15周围走动造成的探测精度的下降。此外，因为不必增强床15的刚性，所以能够减轻床15的重量。
该衬垫板部分2形成为矩形带状，并且沿着受检者S的宽度方向水平设置在受检者S下面，能够确定地探测由于受检者S的呼吸或脉搏引起的衬垫板部分2的应变变化。相应地，能够更加精确地测量受检者S的呼吸信息或者脉搏信息。
此外，因为该衬垫板部分2由铝或其合金制成，所以能够预期以下优点。
即，能够降低该衬垫板部分2的重量，从而能够容易地安装该板1。
一般而言，铝或其合金的杨氏模量小于钢(例如铁)的杨氏模量，即前者约为后者的1/3。相应地，由铝或其合金制成的衬垫板部分2的应变能够随着受检者S的各种生物活动中的呼吸或脉搏灵敏地改变。因此，能够以更高的精度测量受检者S的呼吸信息和脉搏信息。
此外，因为铝或其合金几乎不会生锈，所以由铝或其合金制成的衬垫板部分2的寿命长。
此外，因为铝或其合金的回收性好，所以能够在该衬垫板部分2废弃时回收由铝或其合金制成的衬垫板部分2。
在该板1中，两对应变量规20a、20a、20b和20b电连接，从而形成桥式电路21L、21C和21R，并且将来自该桥式电路21L、21C和21R的输出信号用于测量受检者S的生物信息。因此，能够确定地探测衬垫板部分2的微小应变变化。相应地，能够以更高的精度测量受检者S的呼吸信息和脉搏信息。
此外，应变量规20a和20b附着到衬垫板部分2的右侧和左侧部分以及中央部分的上表面和下表面。因此，能够利用中央桥式电路21C探测由于受检者S的生物活动中的呼吸和脉搏造成的振动。利用左侧桥式电路21L和右侧桥式电路21R探测受检者S在衬垫板部分2上的平躺位置。相应地，能够以高精度测量受检者S的呼吸信息和脉搏信息，此外，能够精确地探测受检者S的平躺位置。
此外，该板1能够通过将来自应变量规20a和20b的输出信号与预先存储在计算装置30的存储部分(未示出)中的在床上判断标准设定值进行比较，来探测受检者S是否在床表面18上。换句话说，该板1还能够用作探测受检者是否在床上的探测板。
根据第一实施例的生物信息测量设备50设有计算装置30和显示装置35，因此能够确定地计算受检者S的生物信息，并且能够确定地显示受检者S的生物信息。
而且，因为该生物信息测量设备50设有通信装置36，所以能够远程测量受检者S的生物信息。
此外，因为生物信息测量设备50设有警报装置37，所以如果受检者S的状态处于预期范围以外，则能够通过警报将该状态通知护士、护理人员和/或监测人员。
此外，第一实施例的生物活动监测系统设有生物信息测量板P1、计算装置30、显示装置35、通信装置36和警报装置37。相应地，利用这种监测系统，能够更加确定地监测受检者S的各种生物活动中呼吸和脉搏的状态。
图10A到10E表示了板1的衬垫板部分2的第一到第五修改实施例。在这些图中，未示出弹性层8(即弹性片部件9)。
在图10A所示的第一实施例中，在衬垫板部分2的上表面和下表面上的中央部分处，部分形成圆形的凹陷部分4。因此，仅在该衬垫板部分2的中央部分处形成了薄厚度部分6，其厚度比该衬垫板部分2的其它横向部分薄。在该薄厚度部分6的上表面和下表面中形成的每个凹陷部分4的底表面上，附着了构成中央应变量规组20C的应变量规20a和20b。
在图10B所示的第二实施例中，在衬垫板部分2的上表面和下表面上的中央部分处，部分形成圆形的凹陷部分4和横穿过凹陷部分4并且沿衬垫板部分2的纵向方向延伸的凹槽5。因此，仅在衬垫板部分2的中央部分处形成厚度比该衬垫板部分2的其它横向部分薄的薄厚度部分6。在该薄厚度部分6的上表面和下表面中形成的每个凹陷部分4的底表面上，附着了构成中央应变量规组20C的应变量规20a和20b。
在图10C所示的第三实施例中，在该衬垫板部分2的上表面和下表面上的中央位置处，部分形成圆形的凹陷部分4和横穿过该凹陷部分4并且沿着该衬垫板部分2的横向方向延伸的凹槽5。因此，仅在该衬垫板部分2的中央部分处形成了厚度比该衬垫板部分2的其它横向部分薄的较薄厚度部分6。在该较薄厚度部分6的上表面和下表面中形成的每个凹陷部分4的底表面上，附着了构成中央应变量规组20C的应变量规20a和20b。
在图10D所示的第四实施例中，该衬垫板部分2的下表面形成为平面形状。另一方面，将该衬垫板部分2的上表面沿着其整个长度弯曲成圆柱形圆周形状，使得沿着该衬垫板部分2的横向方向的中央部分的高度最低。因此，该衬垫板部分2的厚度连续变化，使得该中央部分成为沿着该衬垫板部分2横向方向的最薄厚度部分6。换句话说，该衬垫板部分2的中央部分的厚度比该衬垫板部分2的右侧和左侧部分薄。因此，仅在该衬垫板部分2的中央部分处形成了厚度比该衬垫板部分的其它横向部分薄的薄厚度部分6。在该薄厚度部分6的上表面和下表面的每一表面上，附着了构成中央应变量规组20C的应变量规20a和20b。
因此，在图10A到10D所示的第一到第四修改实施例中，在衬垫板部分2的中央部分处形成薄厚度部分6。相应地，在将衬垫板部分2设置在受检者S下面的情况下，在该薄厚度部分6处，应变将以集中的方式产生。因此，通过将应变量规20a和20b附着在该衬垫板部分2的薄厚度部分6的上表面和下表面上，能够更加确定地探测该衬垫板部分2的应变变化。因此，能够确定地测量受检者S的呼吸信息或者脉搏信息。
在前述第一到第四修改实施例中，仅在该衬垫板部分2的一个部分处形成该薄厚度部分6，然而，本发明允许在该衬垫板部分2中提供两个或多个薄厚度部分。
在图10E所示的第五实施例中，该衬垫板部分2的横截面形成为D形，使其具有向上突起的表面。在这种衬垫板部分2中，将厚度设为沿着该衬垫板部分2的横向方向为均匀的。在衬垫板部分2的中央部分的上表面和下表面上，附着了构成中央应变量规组20C的应变量规20a和20b。
在本发明中，该衬垫板部分2的配置不限于第一到第五实施例，能够任意改变。
图11和12是说明根据本发明第二实施例的生物信息测量板1的附图。
在这个第二实施例中，将诸如压敏导电橡胶传感器的导电橡胶传感器25用作应变探测传感器D。将该导电橡胶传感器25嵌入衬垫板部分2中。以下将说明该板1的结构。
在该板1中，将衬垫板部分2分成上盘2A和下盘2B。按照叠置的方式，固定该上盘2A与下盘2B，使得线状(wire-like)导电橡胶传感器25夹在该上盘2A与下盘2B之间。按照之字形的方式，将该导电橡胶传感器25设置在上盘2A和下盘2B的叠置表面的近乎整个区域上。
作为固定上盘2A和下盘2B的手段的例子有，粘结剂或者焊接。除了上述方式，还可以使用任意的机械固定方式，包括填嵌、夹和铆接。
第二实施例的板1和生物信息测量设备的其它结构以及生物信息测量方法与前述第一实施例相同。
在第二实施例的这个板1中，因为应变探测传感器D为导电橡胶传感器25，所以能够确定地探测衬垫板部分2的应变变化。
此外，因为可以将形状和尺寸不同的各种导电橡胶用作导电橡胶传感器25，所以可以将该传感器25安装在衬垫板部分2的整个表面上，或者安装在衬垫板部分2的规定的有限位置处。即，将导电橡胶传感器25用作应变探测传感器D，提高了在衬垫板部分2中选择安装位置的自由度。而且，因为可以调整导电橡胶传感器25的电阻抗，所以通过将该导电橡胶的电阻抗设为预定值，就能够确定地探测该衬垫板部分2的应变变化。
此外，如上所述，以叠置的方式固定住上盘2A与下盘2B，使得导电橡胶传感器25夹在上盘2A与下盘2B之间，从而将导电橡胶传感器25设置在衬垫板部分2内。因此，该传感器25受到衬垫板部分2的保护，防止了由于外部接触对该传感器造成的损害。结果，能够延长该传感器的寿命，即板1的寿命。此外，因为上盘2A和下盘2B的固定操作使得该导电橡胶传感器25设置在衬垫板部分2内，所以能够容易地实施将导电橡胶触感器25设置在衬垫板部分2内的设置操作(嵌入操作)。
在第二实施例中，尽管在本发明中该导电橡胶传感器25的导电橡胶为线形部件，但它也能够是片形部件，例如带状部件，或者其它任意的形状。
在本发明中，取代导电橡胶传感器25，可以将导电树脂传感器用作导电弹性体传感器。
图13是根据本发明第三实施例的生物信息测量垫40的解释性附图。
根据第三实施例的垫40设有第一实施例的生物信息测量板1。以下将说明该垫40的结构。
该垫40还能够用作设置在床15的底盘部分16上的垫17(例如床垫)(参见图1和2)，或者设置在榻榻米或者地板上的垫(例如底部床垫)，并且因此形成为具有能够容纳受检者S的尺寸。在该垫40中，其内填充了弹性填料，因此该垫40具有弹性。
在容纳包括受检者S胸部的胸部周围部分的部分的厚度中央部分(具体而言，在该厚度中央部分的垫上表面附近部分)处，以嵌入的状态水平设置该板1，从而沿着垫40的横向方向延伸。将该垫40的宽度设为与板1的宽度几乎相同。
在该第三实施例中，因为将根据第一实施例的板1设置在垫40内，所以在受检者S躺在垫40上时，垫40的上表面轻微振动。因为这些振动将在没有衰减的情况下传送到衬垫板部分2，所以该衬垫板部分2的应变能够确定地改变，使得能够精确测量受检者S的呼吸信息和脉搏信息。
第三实施例的垫40和生物信息测量设备的其它结构和生物信息测量方法与前述第一实施例相同。
图14A到14C是根据本发明第三实施例的生物信息测量板1的解释性附图。
在实际应用中，按照与第一实施例的板相同的方式将弹性层附着到该板1的衬垫板部分2的上表面和下表面。然而，在这些附图中，为了容易理解弹性层的结构，没有示出这些弹性层。
该板1设有用于控制来自作为应变探测传感器D的应变量规20a和20b的输出信号的控制设备70。该控制设备70附着到衬底上。
该控制设备70具有用于将来自应变量规20a和20b的输出信号(例如输出电压)转换为数字信号的A/D转换器。在该设备70设置在衬垫板部分2的上表面(或下表面)端部处形成的凹陷部分71内的状态下，利用粘结剂或者螺钉将该控制设备70固定到衬垫板部分2。
在该板1中，因为将控制设备70附着到衬垫板部分2，所以能够利用该控制设备70控制来自应变量规20a和20b的输出信号。
此外，因为该控制设备70设置在凹陷部分71内，所以能够防止由于外部接触对控制设备70造成的损害。因此，能够延长板1的寿命。
第四实施例的所述板的其它构成与前述第一实施例相同。
图15表示了用于第四实施例的板1中的桥式电路21C的修改实施例。在该桥式电路21C中，将一对应变量规20a和20a附着到衬垫板部分2的上表面和下表面的相对部分。另一方面，该控制部分70具有固定电阻20Z和20Z，其为一对假负载电阻。通过使该对应变量规20a和20a与该对固定电阻20z和20z电连接构成了桥式电路21C。
利用该桥式电路21C，能够确定地探测该衬垫板部分2的应变变化。
在本发明中，作为假负载电阻，能够使用片式电阻取代固定电阻20z和20z。
尽管已经说明了本发明的几个实施例，但是本发明不限于所述实施例，能够按照各种方式进行修改。
例如，在前述实施例中的任意一个中，将应变量规附着到板1的衬垫板部分2的上表面和下表面。然而，在本发明中，可以将应变量规仅附着到衬垫板部分2的上表面上，或者仅附着到衬垫板部分2的下表面上。
附着到板1的衬垫板部分2的上表面或下表面的应变量规的数量可以是一个、两个、三个、四个或更多。
此外，利用不同于使用粘结剂的方式的机械固定方式，例如填嵌、螺纹连接、铆接、焊接(例如点焊)，能够将应变量规附着到衬垫板部分2的预定部分。
该板1的衬垫板部分2可以是能够容纳整个受检者S的部件。
此外，在本发明中，应变量规组的数量可以是一个、两个、三个、四个或更多。
此外，在本实施例中，将所有衬垫板部分2设置在床15的垫17上，但是衬垫板部分2可以设置在榻榻米或者地板上。
此外，在本发明中，如果需要，生物信息测量板、所述垫或者生物信息测量设备能够配备安全设备，或者能够对这些设备进行任何的安全处理。
工业实用性本发明适用于在医疗设备、看护设备或者一般家庭中测量受检者生物信息的生物信息测量板、具有该板的生物信息测量垫、具有该板或该垫的生物信息测量设备以及利用该板或垫的生物信息测量方法中，所述受检者可以是例如健康的人、病人、婴儿或者老年人。
本发明还适用于监测受检者生物活动的系统中。
尽管可以将本发明具体化为许多不同的形式，本文中描述了多个示例性的实施例，但应当理解本说明书应视为提供了本发明原理的实例，无意将本发明限制为本文中所述的优选实施例。
尽管本文中已经描述了本发明的示例性实施例，但本发明不限于本文中描述的各个优选实施例，而是包括本领域技术人员根据本说明书可以理解的具有等同元件、变型、省略、组合(例如各个实施例中的各个方面的组合)、修改和/或改变的任意和全部实施例。根据权利要求中的语言应广义理解权利要求中的限定，并且这些限定不限于本说明书中或者进行申请时描述的实例，这些实例不应被认为是排他的。例如，在本说明书中，术语“优选”是不排他的，其含义是“优选的是，但不限于”。在本说明书中以及在进行本申请过程中，对于一个特定权利要求限定，只有在所有以下情况出现在该限定中时，才采用装置加功能或者步骤加功能的限定a)清楚地叙述了“用于......的装置”或者“用于......的步骤”；b)清楚地叙述了相应的功能；以及c)结构，没有叙述支持该结构的材料或者行为。在本说明书中以及在进行本申请过程中，可以将术语“本发明”或“发明”用作本说明书中一个或多个方面的引用。本发明或者发明的语言不应不适当地理解为临界性的标识，不应当不适当地理解为应用于所有方面或实施例(即应当理解本发明具有多个方面和实施例)，并且不应不适当地理解为限制本申请或权利要求的范围。在本说明书中和进行本申请过程中，术语“实施例”能够用于描述任意方面、特征、方法或步骤，及其任意组合和/或任意部分等。在一些实例中，各个实施例可以包括重叠的特征。在本说明书中和在进行本申请过程中，可以采用以下缩写的术语“e.g.”表示“例如”；“NB”表示“注意”。
权利要求
1.一种生物信息测量板，包括要设置在受检者下面的弹性可弯曲衬垫板部分；以及附着到该衬垫板部分的应变探测传感器，其中在将该衬垫板部分设置在受检者下面的状态下，利用所述应变探测传感器探测根据所述受检者生物活动生成的所述衬垫板部分的应变变化，以及其中将来自所述应变探测传感器的输出信号用于测量该受检者的生物信息。
2.根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中将所述衬垫板部分形成为近似矩形带的形状，并且将其设置在受检者下面，从而沿着受检者宽度方向延伸。
3.根据权利要求1项所述的生物信息测量板，其中设定该衬垫板部分的弯曲强度，使其落在7.5×102到1.5×1012Nmm2的范围内。
4.根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分由杨氏模量落入3×104到30×104Mpa的材料制成。
5.根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中将该衬垫板部分的长度设为10到1000mm，宽度设为300到2000mm，厚度设为0.1到30mm。
6.根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分由铝或其合金制成。
7.根据权利要求1所述的生物信息测量板，还包括附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面的弹性层。
8.根据权利要求7所述的生物信息测量板，其中该弹性层为弹性片部件，并且其中该弹性片部件附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面，使得该弹性片部件的边缘部分从该衬垫板部分的边缘突起。
9.根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中该应变探测传感器为应变量规。
10.根据权利要求9所述的生物信息测量板，其中将至少一个应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中的至少一个表面。
11.根据权利要求9所述的生物信息测量板，其中将一对应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面的正对位置，其中使该对应变量规和一对假负载电阻相互电连接，从而构成桥式电路，并且其中将来该自桥式电路的输出信号用于测量所述受检者的生物信息。
12.根据权利要求9所述的生物信息测量板，其中将两对应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面的正对位置，其中使所述两对应变量规相互电连接，从而形成桥式电路，并且其中将来自所述桥式电路的输出信号用于测量所述受检者的生物信息。
13.根据权利要求9所述的生物信息测量板，其中将所述应变量规附着到该衬垫板部分的上表面和下表面中至少一个表面的右侧和左侧部分及中央部分。
14.根据权利要求9所述的生物信息测量板，其中该衬垫板部分设有至少一个薄厚度部分，其比该衬垫板部分的其它部分薄，并且其中将至少一个应变量规附着到该衬垫板部分的所述薄厚度部分的上表面和下表面中的至少一个表面。
15.根据权利要求14所述的生物信息测量板，其中通过在该衬垫板部分的所述薄厚度部分的上表面和下表面中至少一个表面上部分形成凹陷部分，从而在该衬垫板部分中形成该薄厚度部分。
16.根据权利要求14所述的生物信息测量板，其中通过形成该衬垫板部分，使得该衬垫板部分的厚度在该衬垫板部分的宽度方向上连续变化，从而在衬垫板部分中形成所述薄厚度部分。
17.根据权利要求9所述的生物信息测量板，其中在接近应变量规附着位置形成信号线传递开口，用于将输入信号线传递到所述应变量规和/或从所述应变量规传递输出信号线。
18.根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中该应变探测传感器为导电弹性体传感器。
19.根据权利要求18所述的生物信息测量板，其中该弹性体传感器设置在该衬垫板部分之内。
20.根据权利要求18所述的生物信息测量板，其中将该衬垫板部分分成上盘部分和下盘部分，并且按照叠置的方式固定所述上盘部分和所述下盘部分，使得所述导电弹性体夹在所述上盘部分与所述下盘部分之间。
21.根据权利要求1所述的生物信息测量板，还包括附着到所述衬垫板部分的用于控制来自所述应变探测传感器的输出信号的控制设备。
22.根据权利要求21所述的生物信息测量板，其中将该控制设备设置在该衬垫板部分的上表面或下表面中形成的凹陷部分中。
23.一种生物信息测量垫，包括根据权利要求1所述的生物信息测量板，其中该板设置在该垫中。
24.一种生物信息测量设备，包括根据权利要求1所述的生物信息测量板，或者根据权利要求23所述的生物信息测量垫，其中根据来自该板或该垫的应变探测传感器的输出信号测量受检者的生物信息。
25.根据权利要求24所述的生物信息测量设备，还包括用于根据来自所述应变探测传感器的所述输出信号计算所述受检者生物信息的计算装置；以及用于显示由所述计算装置算得的所述生物信息的显示装置。
26.根据权利要求25所述的生物信息测量设备，还包括配置为发送所述计算装置算得的所述生物信息的通信装置。
27.根据权利要求25所述的生物信息测量设备，还包括配置为根据所述计算装置算得的所述生物信息发出警报的警报装置。
28.一种生物信息测量方法，包括以下步骤制备根据权利要求1所述的生物信息测量板或者根据权利要求23所述的生物信息测量垫，在该盘或该垫设置在受检者下面的状态下，探测根据受检者生物活动生成的该板或该垫的所述衬垫板部分的应变变化，以及根据来自所述应变探测传感器的输出信号测量受检者的生物信息。
29.根据权利要求28所述的生物信息测量方法，其中利用计算装置根据来自所述应变探测信号的所述输出信号计算受检者的生物信息，以及其中利用所述显示装置显示由所述计算装置算得的所述生物信息。
30.根据权利要求29所述的生物信息测量方法，其中利用通信装置发送由所述计算装置算得的所述生物信息。
31.根据权利要求29所述的生物信息测量方法，其中警报装置根据由所述计算装置算得的所述生物信息发出警报。
32.一种生物活动监测系统，包括根据权利要求1所述的生物信息测量板或者根据权利要求23所述的生物信息测量垫；配置为根据来自该板或该垫的所述应变探测传感器的输出信号计算受检者生物信息的计算装置；配置为显示由所述计算装置算得的所述生物信息的显示装置；以及配置为发送由所述计算装置算得的所述生物信息的通信装置。
全文摘要
一种生物信息测量板1，其具有设置在受检者下的弹性可弯曲衬垫板部分2。将应变探测传感器D安装到该衬垫板部分2。在将衬垫板部分2设置在受检者S下的状态下，利用该应变探测传感器D探测根据受检者S的生物活动产生的衬垫板部分2的应变变化。将来自该应变探测传感器D的输出信号用于测量受检者S的生物信息。
文档编号A61B5/0245GK1980602SQ20058002305
公开日2007年6月13日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者枥木雅晴, 广濑和男, 野口真吾 申请人:昭和电工株式会社