JP2017006183A - 生体情報計測センサおよび生体情報計測用便座 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、使用者の生体情報を正確に計測することができる生体情報計測センサおよび生体情報計測用便座を提供することを目的とする。
【解決手段】本開示にかかる生体情報計測センサは、開口部を有する凹部が形成される筐体と、凹部に収容される脈波センサと、筐体の上部に設けられる心電波形を計測する電極と、を備え、脈波センサは、発光部と受光部とを有し、電極は、筐体の上部であって、開口部の周囲の一部に設けられる。生体情報計測用便座は、便座の上面に生体情報計測センサを有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、脈波波形や心電波形等の生体情報を計測するセンサおよび生体情報計測用便座に関する。

日常の健康管理等を目的として、気軽に生体情報を計測することが求められている。気軽に生体情報を計測する装置としては、例えば、トイレを使用する際に、便座に設けられた電極等により、生体情報を計測する計測装置が知られている。

従来の計測装置は、心電波形を測定する一対の電極および脈波波形を測定するフォトダイオードと赤外光ＬＥＤとを備える。一対の電極は、便座の左右の枝部上面に配置されている。また、フォトダイオードと赤外光ＬＥＤとは、電極とは離れた便座の表面に配置されている。使用者は、便座に座ることにより、心電波形および脈波波形を測定することができる。心電波形は、一対の電極を介して体に流れる電気的なシグナルを解析することにより得られる。一方、脈波波形は、フォトダイオードで検出した反射光のシグナルを解析することにより得られる。

なお、本開示に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１および特許文献２が知られている。

特開２００４−３２１５４３号公報 特開平７−２６０７７９号公報

しかしながら、従来の計測装置は、生体情報を計測するための十分なシグナルを得ることが難しかった。そのため、従来の計測装置は、使用者の生体情報を正確に計測できないという課題があった。

本開示の生体情報計測センサは、開口部を有する凹部が形成される筐体と、凹部に収容される脈波センサと、筐体の上部に設けられる心電波形を計測する電極と、を備え、脈波センサは、発光部と受光部とを有し、電極は、筐体の上部であって、開口部の周囲の一部に設けられる。

本開示の生体情報計測センサは、使用者の生体情報を正確に計測することができる。

本実施の形態におけるトイレを模式的に示す斜視図 本実施の形態における生体情報計測用便座を模式的に示す上面図 本実施の形態における生体情報計測用便座の一部を模式的に示す断面図 本実施の形態における生体情報計測センサを模式的に示す上面図 本実施の形態における生体情報計測センサの別の例を模式的に示す上面図 本実施の形態における生体情報計測用便座の別の例を模式的に示す上面図 本実施の形態における生体情報計測センサの別の例を模式的に示す上面図 本実施の形態における生体情報計測センサの別の例を模式的に示す断面図 本実施の形態における生体情報計測センサの別の例を模式的に示す上面図 本実施の形態における生体情報計測用便座の別の例を模式的に示す左側面図 本実施の形態における生体情報計測用便座の別の例を模式的に示す右側面図

以下では、本開示の実施の形態に係る生体情報計測センサおよび便座について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構造については同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化している。
（実施の形態）
図１は、生体情報計測センサを備えたトイレ１０を模式的に示した斜視図である。

トイレ１０は、使用者が座る生体情報計測用便座１１を備える洋式トイレである。

図２は、生体情報計測センサ２０を備えた生体情報計測用便座１１を模式的に示した上面図である。図３は、図２の３−３断面を模式的に示した断面図である。また、図４は、生体情報計測センサ２０を模式的に示す上面図である。

生体情報計測用便座１１は、便座１２と生体情報計測センサ２０とを備える。生体情報計測センサ２０は、第一の枝部１２Ａに配置されている。便座１２の上面は、開口部を有する。生体情報計測センサ２０は、便座１２の第一の枝部１２Ａの上面に設けられる開口部に設置されている。ここで、第一の枝部１２Ａは、座った状態の使用者から見て、便座１２の左側の枝部である。

生体情報計測センサ２０は、筐体２１と、心電波形を計測する第一の電極２２と、脈波波形を計測する脈波センサ２４と、を備える。

筐体２１は、凹部２１１を有する。脈波センサ２４は、凹部２１１の底面に収容されている。なお、凹部２１１の開口部２１２側を、生体情報計測センサ２０の上側とする。

第一の電極２２は、筐体２１の開口部２１２の周囲の上面に設けられる。例えば、第一の電極２２は、筐体２１の上面の一部に設けられる。第一の電極２２は、導電性の材料で形成される。例えば、第一の電極２２は、銅、アルミニウム、鉄またはステンレスなどの導電性の金属である。また、第一の電極２２は、導電性の高分子等でもよい。

第一の電極２２の上面は、露出している。第一の電極２２は、使用者が生体情報計測用便座１１に座ったときに、左足の太ももに接触する。

また、好ましくは、第一の電極２２は、便座１２において、脈波センサ２４よりも内側に設けられる。このとき、脈波センサ２４よりも内側は、脈波センサ２４から見て、第二の枝部１２Ｂ側である。内側は、脈波センサ２４からみて、矢印Ａの方向である。ここで、第二の枝部１２Ｂは、座った状態の使用者から見て、便座１２の右側の枝部である。

なお、第一の枝部１２Ａの内側は、第二の枝部１２Ｂと向かい合う側とする。第一の枝部１２Ａの外側は、第一の枝部１２Ａの内側の反対側である。第二の枝部１２Ｂの内側は、第一の枝部１２Ａと向かい合う側とする。第二の枝部１２Ｂの外側は、第二の枝部１２Ｂの内側の反対側である。

第一の電極２２は、上面図において、開口部２１２を取り囲むように設けられてもよい。つまり、脈波センサ２４の周囲を取り囲むように配置されている。このとき、脈波センサ２４の周囲を取り囲む状態とは、完全に全部の周囲を囲んだ状態だけでなく、第一の電極２２の一部に切れ目があっても、全体として、脈波センサ２４を取り囲んでいる状態のものも含む。

生体情報計測用便座１１は、第二の枝部１２Ｂに対電極２３が配置されている。対電極２３は、使用者が生体情報計測用便座１１に座ったときに、右足の太ももに接触する。

対電極２３は、導電性の材料で形成される。例えば、対電極２３は、銅、アルミニウム、鉄またはステンレスなどの導電性の金属である。また、対電極２３は、導電性の高分子等でもよい。

生体情報計測センサ２０は、第一の電極２２および対電極２３を介して電位差を測定することにより、心電波形を計測することができる。

脈波センサ２４は、第一の発光部２５と第二の発光部２６と受光部２７とを備える。第一の発光部２５および第二の発光部２６は、緑色の波長の光を発する。第一の発光部２５および第二の発光部２６は、例えば、緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などである。受光部２７は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子である。

なお、第一の発光部２５および第二の発光部２６の発する光は、青色や赤色などでもよい。また、脈波センサ２４は、第一の発光部２５からの光だけを用いて、脈波波形を計測してもよい。

また、脈波センサ２４は、２種類の波長の光を用いて脈波波形を計測してもよい。例えば、第一の発光部２５は、２波長の光を出力するＬＥＤ素子であってもよい。ここで２波長の光は、例えば、緑色と赤色の組合せの光または青色と赤色の組合せの光などである。

脈波センサ２４は、２波長の光を用いることにより、取得したデータから使用者の動き等に起因するノイズ成分を除去することができる。そのため、脈波センサ２４は、使用者の脈波波形をより精確に計測することができる。

第一の発光部２５の発光面および第二の発光部２６の発光面は、受光部２７の受光面よりも低い位置に配置されている。これにより、受光部２７は、第一の発光部２５および第二の発光部２６から発せられた光を直接受光することを抑制することができる。

使用者が生体情報計測用便座１１に座ったとき、脈波センサ２４は、使用者の左足の太ももで覆い隠される。したがって、第一の発光部２５および第二の発光部２６が発する光は、使用者に照射される。照射された光は、使用者の血管等で反射する。反射した光は、受光部２７で受光される。受光された光の信号を検出することにより、生体情報計測センサ２０は、脈波波形のデータを所得することができる。

脈波センサ２４の上部には、光を透過させるカバー部２８が設けられている。このとき
、第一の電極２２の上面、カバー部２８の上面および便座１２の上面は、滑らかな面を形成する。

心電波形および脈波波形の解析は、例えば、生体情報計測センサ２０および対電極２３に接続される処理部２９で行われる。処理部２９、データを記憶する記憶部および計算を実行する集積回路ＩＣ等で構成されている。なお、処理部は、生体情報計測センサ２０に組み込まれていてもよい。

処理部２９には、無線通信装置３０を有する。心電波形や、脈波波形等の測定したデータは、無線通信を介して、使用者の携帯端末またはトイレ内のリモコン等に送信される。なお、測定データの通信は、有線を介して行ってもよい。測定データは、例えば、使用者の携帯端末またはクラウドサーバー等に蓄積され、使用者の健康管理等に用いられる。また、測定データは、遠隔地から使用者の健康状態を見守る指標とし用いてもよい。

なお、生体情報計測センサ２０は、便座１２の表面に貼り付けられてもよい。

生体情報計測センサ２０は、第一の電極２２の上面にさらに保護層を有してもよい。保護層は、使用者と第一の電極２２とが保護層を通過して電気的に接続できる厚みおよび材料で形成される。このとき、保護層の上面とカバー部２８の上面とは、段差のない滑らかな面を形成する。同様に、生体情報計測用便座１１は、対電極２３の上面に、さらに保護層を有してもよい。

以上のように、生体情報計測センサ２０は、筐体２１に、心電波形を計測する第一の電極２２および脈波センサ２４を設けることで小型化することができる。また、生体情報計測センサ２０は、１つのセンサ構造とすることにより、便座１２への組み込みを容易に行うことができる。

次に、別の例における生体情報計測センサ４０について説明する。

図５は、生体情報計測センサ４０を模式的に示す上面図である。図６は、生体情報計測センサ４０を備えた生体情報計測用便座４１の上面図である。

生体情報計測センサ４０は、第一の電極４２および第二の電極４３を備える。第一の電極４２と第二の電極４３とは、電気的に絶縁されている。脈波センサ２４は、第一の電極４２および第二の電極４３の間に形成される。第一の電極４２および第二の電極４３の間のすき間には、絶縁材料が配置される。これにより、生体情報計測センサ４０の上面は、段差のない滑らかな面となる。

第一の電極４２および第二の電極４３は、同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。

第一の電極４２は、例えば、対電極２３と合わせて、心電波形の計測に用いられる。また、第二の電極４３は、グランドに接続される。使用者の体は、第二の電極４３が触れることにより、グランドと同じ電位になる。これにより、生体情報計測センサ４０は、心電波形の計測におけるノイズを低減することができる。

第一の電極４２および第二の電極４３は、便座１２において前後方向に並ぶように配置される。前後方向は、図６における矢印Ｂの方向である。これにより、使用者が生体情報計測用便座４１に座ったときに、使用者は、第一の電極４２および第二の電極４３の両方に接触しやすくなる。

以上により、生体情報計測センサ４０は、使用者の心電波形を安定して計測することができる。

なお、生体情報計測センサ４０は、第一の電極４２をグランド電位に接続して、第二の電極４３と対電極２３とを用いて、心電波形を計測してもよい。

次に、別の例における生体情報計測センサ５０について説明する。

図７は、生体情報計測センサ５０を模式的に示す上面図である。

生体情報計測センサ５０は、筐体２１の上面に、第一の電極５２および第二の電極５３を備える。

第一の電極５２は、上面視において、脈波センサ２４の周囲を取り囲むように設けられる。第二の電極５３は、第一の電極５２の周囲を取り囲むように設けられる。

これにより、使用者が生体情報計測用便座に座ったときに、使用者は、第一の電極５２および第二の電極５３の両方に接触しやすくなる。

生体情報計測センサ５０は、第一の電極５２および対電極２３を用いて、使用者の心電波形を計測する。第二の電極５３は、グランド電位に接続される。使用者の体は、第二の電極５３が触れることにより、グランドと同じ電位になる。これにより、生体情報計測センサ５０は、心電波形の計測におけるノイズを低減することができる。

また、第二の電極５３をグランドに接続した場合、計測に用いる第一の電極５２は、外部のノイズから保護される構成となる。したがって、生体情報計測センサ５０は、より正確な心電波形を計測することができる。

以下では、さらに別の例の生体情報計測センサ６０について説明する。

図８は、生体情報計測センサ６０を模式的に示す断面図である。

生体情報計測センサ６０の第一の電極６２の最も高い上面は、脈波センサ２４のカバー部２８の上面よりも高い位置にある。例えば、第一の電極６２は、断面において、半円形である。第一の電極６２の位置を、脈波センサ２４の上面よりも高くすることにより、確実に第一の電極６２と使用者とを接触させることができる。

さらに、第一の電極６２と使用者が接触することで、脈波センサ２４の上部を完全に使用者で覆うことができる。そのため、生体情報計測センサ６０は、受光部２７に入射される外部光を抑制できる。外部光は、ノイズである。したがって、生体情報計測センサ６０は、脈波波形をより正確に計測することができる。

また、カバー部２８の温度が便座１２の温度よりも低い場合に、カバー部２８に触れると、使用者は違和感を覚える。しかしながら、カバー部２８の上面を第一の電極６２の上面よりも低くすることで、使用者は、カバー部２８に触れない。したがって、温度差による違和感を減らすことができる。

なお、図９に示すように、生体情報計測センサ２０は、電熱線６５を備えてもよい。電熱線６５は、便座１２とカバー部２８の温度差を小さくするために、カバー部２８に埋設
される。電熱線６５は、例えば、ニクロム線である。電熱線６５は、発光部からの光を遮らないように配置される。電熱線６５は、例えば、１００μｍ以下の細さである。電熱線６５は、電流を流すことにより熱を発する。これにより、カバー部は温められる。

なお、第一の電極６２の断面の形状は、半円形に限られない。例えば、第一の電極６２の断面の形状は、多角形でもよい。しかしながら、第一の電極６２の上面の角は、無い方がこのましい。また、第一の電極６２と脈波センサ２４のカバー部２８とのつなぎ目は滑らかな面で接続されることが好ましい。

なお、第一の電極６２の上面に保護層が形成されている場合は、保護層の最も高い上面が、脈波センサ２４のカバー部２８の上面より高いことが望ましい。

また、生体情報計測センサ６０において、第一の電極６２の最も高い上面は、脈波センサ２４のカバー部２８の上面よりも低くてもよい。この場合、カバー部２８には、ごみや汚れが溜まりにくくなるため、脈波センサ２４の感度の低下を抑制することができる。

なお、生体情報計測センサ２０、４０、５０、６０および対電極２３の位置は、特に限定されない。生体情報計測センサ２０、４０、５０、６０は、使用者の右側の体の一部が触れる位置に設けられてもよい。また、対電極２３は、使用者の左側の体の一部が触れる位置に設けられてもよい。

例えば、図１０に示すように、生体情報計測センサ２０は、第一の枝部１２Ａの外側の側面に設けられてもよい。

また、図１１に示すように、対電極２３は、第二の枝部１２Ｂの外側の側面に設けられてもよい。便座１２の上面に略平行な面において、対電極２３の長さＬ１は、便座１２の側面の長さＬ２の半分以上であることが好ましい。これにより、使用者は、対電極２３に触れ易くなる。また、対電極２３は、トイレ１０のリモコンに設けられてもよい。

このように、生体情報計測センサ２０および対電極２３を側面に設けた場合、生体情報計測センサ２０および対電極２３は、使用者の手と接触する。使用者は意識して、生体情報計測センサ２０および対電極２３に触れるため、生体情報計測センサ２０は、より正確に使用者の生体情報を計測することができる。

また、第一の電極２２を含む生体情報計測センサ２０、４０、５０、６０および対電極２３の位置は、左右逆の位置に設けてもよい。

生体情報計測センサ２０、４０、５０、６０は、トイレ１０以外にも適用することができる。例えば、第一の電極２２を含む生体情報計測センサ２０および対電極２３は、ウェアラブル端末の一部であってもよい。第一の電極２２を右手の指と接触させ、対電極２３を左手の指に接触させても、心電波形を計測することができる。ただし、第一の電極２２および対電極２３を介して流れる電流は、使用者の心臓を通過させることが必要である。

本開示における生体情報計測センサは、心電波形および脈波波形を用いて、心拍または血圧等を算出してもよい。

以上、一つまたは複数の態様に生体情報計測センサおよび生体情報計測用便座について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまた
は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本開示の生体情報計測センサは、日常の健康管理やお年寄りの見守りなどに特に有用である。

１０ トイレ
１１、４１ 生体情報計測用便座
１２ 便座
１２Ａ 第一の枝部
１２Ｂ 第二の枝部
２０、４０、５０、６０ 生体情報計測センサ
２１ 筐体
２１１ 凹部
２１２ 開口部
２２、４２、５２、６２ 第一の電極
２３ 対電極
２４ 脈波センサ
２５ 第一の発光部
２６ 第二の発光部
２７ 受光部
２８ カバー部
２９ 処理部
３０ 無線通信装置
４３、５３ 第二の電極
６５ 電熱線

Claims (11)

1. 開口部を有する凹部が形成される筐体と、
   前記凹部に収容される脈波センサと、
   前記筐体の上部に設けられる心電波形を計測する電極と、を備え、
   前記脈波センサは、発光部と受光部とを有し、
   前記電極は、前記筐体の上部であって、前記開口部の周囲の一部に設けられる、
   生体情報計測センサ。
2. 前記電極は、前記開口部の周囲を取り囲むように設けられる、
   請求項１に記載の生体情報計測センサ。
3. 前記電極は、互いに絶縁された第一の電極と第二の電極とを有する、
   請求項１に記載の生体情報計測センサ。
4. 前記脈波センサは、前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置される、
   請求項３に記載の生体情報計測センサ。
5. 前記第一の電極は、前記脈波センサを取り囲むように配置され、
   前記第二の電極は、前記第一のセンサを取り囲むように配置される、
   請求項３に記載の生体情報計測センサ。
6. 前記脈波センサの上部には、光を透過するカバー部と、
   前記カバー部に埋設された電熱線と、をさらに備える、
   請求項１に記載の生体情報計測センサ。
7. 前記脈波センサの上部には、光を透過するカバー部と、をさらに備え、
   前記電極の上面の一部は、前記脈波センサの上部のカバー部よりも高い位置に設けられる、
   請求項１に記載の生体情報計測センサ。
8. 第一の枝部および第二の枝部を有する便座と、
   前記便座の前記第一の枝部の上面に設けられる請求項１に記載の生体情報計測センサと、を備える、
   生体情報計測用便座。
9. 第一の枝部および第二の枝部を有する便座と、
   前記便座の前記第一の枝部の側面に設けられる請求項１に記載の生体情報計測センサと、を備える、
   生体情報計測用便座。
10. 前記便座の前記第二の枝部の上面に心電波形を計測する対電極をさらに備える、
    請求項８または請求項９に記載の生体情報計測用便座。
11. 前記便座の前記第二の枝部の側面に心電波形を計測する対電極をさらに備える、
    請求項８または請求項９に記載の生体情報計測用便座。