JP2005110910A - Vibration detection device and toilet seat device - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電センサで検出した振動から、精度良く効率的に動作情報と生体情報を判定できる振動検出装置を提供し、特に便座に伝えられた使用者の体動から精度良く効率的に動作情報と生体情報を判定できる便座装置を提供する。
【解決手段】圧電センサ9の出力に基づき第一の判定手段29で使用者が便座に座ったという動作情報を判定し、その後に第二の判定手段30で使用者の心拍などの生体情報を判構成としている。これによって、動作情報を判定するまでは生体情報を待ち受ける必要が無いので、生体情報を待ち受けるのに必要な電力消費を防ぐことができて効率化が図れるとか、同様に無用な電流により発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。
【選択図】図6The present invention provides a vibration detection device capable of accurately and efficiently determining motion information and biological information from vibration detected by a piezoelectric sensor, and in particular, accurately and efficiently motion information from a user's body movement transmitted to a toilet seat. And a toilet seat device capable of determining biological information.
Based on the output of a piezoelectric sensor, first determination means 29 determines operation information indicating that the user is sitting on the toilet seat, and then second determination means 30 determines biological information such as the heartbeat of the user. Format. As a result, there is no need to wait for biometric information until motion information is determined, so that power consumption necessary to wait for biometric information can be prevented and efficiency can be improved, or electricity generated by unnecessary current can be used. Noise can be prevented and determination accuracy is improved.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、可撓性を有する圧電センサで剛体に伝えられた振動から複数の情報を検出する振動検出装置に関し、とりわけ、便座などの剛体に装着して、使用者の生体情報や動作情報を正確に検出する装置に関するものである。 The present invention relates to a vibration detection device that detects a plurality of information from vibrations transmitted to a rigid body by a flexible piezoelectric sensor, and in particular, is mounted on a rigid body such as a toilet seat to collect user's biological information and operation information. The present invention relates to an apparatus for accurately detecting.
従来の代表的な振動検出装置は、便座に装着した圧電センサの出力の大きさにより、人が立ったり座ったりという動作にもとづく動作情報(在、不在検知)と、生体情報(心拍数)を判定する便座装置(特許文献1参照)がある。この中では特に圧電センサの出力をフィルタリングして増幅するところまでは共通で、心拍数の判定のためにのみ別途演算手段を有する構成としている。
前記従来の構成は、圧電センサにより人の体動から動作情報や生体情報などの複数の情報を判定可能であるということのみ記載されているが、一つの圧電センサから複数の情報を判定するために必要な判定手段の構成については具体的には記載されておらず、それぞれの情報を精度良く効率的に取り出すことができない。 The conventional configuration is only described that a plurality of pieces of information such as motion information and biological information can be determined from a person's body movement by the piezoelectric sensor, but in order to determine a plurality of pieces of information from one piezoelectric sensor. The configuration of the determination means necessary for the above is not specifically described, and each piece of information cannot be extracted accurately and efficiently.
本発明はこれらの課題を解決するもので、圧電センサで検出した振動から、精度良く効率的に動作情報と生体情報を判定できる振動検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves these problems, and an object of the present invention is to provide a vibration detection apparatus capable of accurately and efficiently determining operation information and biological information from vibration detected by a piezoelectric sensor.
また、便座に伝えられた使用者の体動から、精度良く効率的に動作情報と生体情報を判定できる便座装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a toilet seat device capable of accurately and efficiently determining motion information and biological information from the user's body movement transmitted to the toilet seat.
前記従来の課題を解決するために、本発明の振動検出装置は、可撓性を有し振動を検出する圧電センサと、前記圧電センサの出力に基づき動作情報を判定した後に生体情報を判定する判定手段とを有する構成としている。 In order to solve the above-described conventional problems, the vibration detection device of the present invention determines a biological information after determining operation information based on an output of the piezoelectric sensor having flexibility and detecting vibration and the piezoelectric sensor. And determining means.
これによって、動作情報を判定するまでは生体情報を待ち受ける必要が無いので、生体情報を待ち受けるのに必要な電力消費を防ぐことができて効率化が図れるとか、同様に無用な電流により発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。 As a result, there is no need to wait for biometric information until motion information is determined, so that power consumption necessary to wait for biometric information can be prevented and efficiency can be improved, or electricity generated by unnecessary current can be used. Noise can be prevented and determination accuracy is improved.
また本発明の便座装置は、上記の振動検出装置により便座に伝えられた使用者の体動を検出して動作情報と生体情報を判定する構成としている。 Further, the toilet seat device of the present invention is configured to detect the user's body movement transmitted to the toilet seat by the above-described vibration detection device and determine the motion information and the biological information.
これによって、使用者が蓋を開けたとか便座に座ったとかの動作情報を判定するまでは、座った使用者の心拍や呼吸なとの生体情報を待ち受ける必要が無いので、同様に効率化と精度向上の効果がある。 As a result, it is not necessary to wait for biological information such as the heartbeat and breathing of the sitting user until the operation information such as the user opening the lid or sitting on the toilet seat is determined. There is an effect of improving accuracy.
本発明の振動検出装置および便座装置は、動作情報を判定するまでは生体情報を待ち受ける必要が無いので、生体情報を待ち受けるのに必要な電力消費を防ぐことができて効率化が図れるとか、同様に無用な電流により発生するノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。 Since the vibration detection device and toilet seat device of the present invention do not need to wait for biological information until operation information is determined, the power consumption necessary for waiting for biological information can be prevented and efficiency can be improved. Therefore, noise generated by unnecessary current can be prevented, and the accuracy of determination is improved.
第1の発明の振動検出装置は、可撓性を有し振動を検出する圧電センサと、前記圧電センサの出力に基づき動作情報を判定した後に生体情報を判定する判定手段とを有する構成としている。 A vibration detection apparatus according to a first aspect of the present invention includes a flexible piezoelectric sensor that detects vibration and a determination unit that determines biological information after determining operation information based on an output of the piezoelectric sensor. .
これによって、動作情報を判定するまでは生体情報を待ち受ける必要が無いので、生体情報を待ち受けるのに必要な電力消費を防ぐことができて効率化が図れるとか、同様に無用な電流により発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。 As a result, there is no need to wait for biometric information until motion information is determined, so that power consumption necessary to wait for biometric information can be prevented and efficiency can be improved, or electricity generated by unnecessary current can be used. Noise can be prevented and determination accuracy is improved.
第2の発明は、特に第1の発明の振動検出装置において、振動は人体の体動によるもので、判定手段は、動作情報として人体の存在を判定した後に生体情報として心拍や呼吸などを判定する構成としている。 The second aspect of the invention is particularly the vibration detection device of the first aspect of the invention, wherein the vibration is caused by the movement of the human body, and the determining means determines the presence of the human body as the operation information and then determines heartbeat and respiration as the biological information It is configured to do.
これによって、人体が存在しないうちは心拍や呼吸などの生体情報は発生しないのだから、人体の存在を判定した後に生体情報を判定するだけで、十分精度良く生体情報を判定できる。人体の存在を判定するまでに生体情報を待ち受ける必要が無く、同様に効率化と精度向上の効果がある。 As a result, biological information such as heartbeat and respiration is not generated while the human body is not present, so that it is possible to determine the biological information with sufficient accuracy only by determining the biological information after determining the presence of the human body. There is no need to wait for biometric information until the presence of a human body is determined, and there is an effect of improving efficiency and improving accuracy.
第3の発明は、特に第1または第2の発明の振動検出装置において、動作情報判定用の第一の判定手段と、生体情報判定用の第二の判定手段とを有する構成としている。 In a third aspect of the invention, in particular, in the vibration detection apparatus of the first or second aspect of the invention, the first determination means for determining motion information and the second determination means for determining biological information are provided.
これによって、動作情報と生体情報のそれぞれに関して適切な判定ができ、判定の精度が向上する。 As a result, appropriate determination can be made regarding each of the motion information and the biological information, and the accuracy of the determination is improved.
第4の発明は、特に第3の発明の振動検出装置において、第一の判定手段と第二の判定手段に電力を供給する電力供給手段を有し、前記電力供給手段は、動作情報判定時には前記第二の判定手段には電力の少なくとも一部を供給しないか、または、生体情報判定時には前記第一の判定手段には電力の少なくとも一部を供給しない構成としている。 According to a fourth aspect of the invention, particularly in the vibration detection device of the third aspect of the invention, the power detection unit includes a power supply unit that supplies power to the first determination unit and the second determination unit. At least a part of the electric power is not supplied to the second determination unit, or at least a part of the electric power is not supplied to the first determination unit at the time of biometric information determination.
これによって、動作情報と生体情報の一方の判定時に、他方の判定手段への電力消費を低減できて効率化が図れる。同様に他方の判定手段の消費電流により発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。 As a result, when one of the operation information and the biological information is determined, power consumption to the other determination unit can be reduced, and efficiency can be improved. Similarly, electrical noise generated by the current consumption of the other determination means can be prevented, and the determination accuracy is improved.
第5の発明は、特に第1ないし第4のいずれかの発明の振動検出装置において、判定手段は、圧電センサの出力を増幅する増幅手段を有し、動作情報判定時の増幅率よりも生体情報判定時の増幅率を大きい構成としている。 In a fifth aspect of the invention, in particular, in the vibration detection device according to any one of the first to fourth aspects of the invention, the determining means includes an amplifying means for amplifying the output of the piezoelectric sensor, and the living body is higher than the amplification factor when the operation information is determined. The amplification factor at the time of information determination is configured to be large.
これによって、動作情報に起因する振動よりも生体情報に起因する振動の方がかなり小さいので、生体情報判定時の増幅率を大きくすることで、精度良く生体情報を判定できる。 Thereby, since the vibration caused by the biological information is much smaller than the vibration caused by the motion information, the biological information can be determined with high accuracy by increasing the amplification factor at the time of the biological information determination.
第6の発明は、特に第1ないし第5のいずれかの発明の振動検出装置を有する便座装置において、便座に伝えられた使用者の体動を検出して動作情報と生体情報を判定する構成としている。 A sixth aspect of the invention is a toilet seat device having the vibration detecting device of any one of the first to fifth aspects of the invention, wherein the movement information and the biological information are determined by detecting the user's body movement transmitted to the toilet seat. It is said.
これによって、使用者が蓋を開けたとか便座に座ったとかの動作情報を判定するまでは、座った使用者の心拍や呼吸なとの生体情報を待ち受ける必要が無いので、第1の発明と同様に効率化と精度向上の効果がある。 Thus, there is no need to wait for biological information such as the heartbeat and breathing of the user who is sitting until the user has determined the operation information such as opening the lid or sitting on the toilet seat. Similarly, there are effects of efficiency improvement and accuracy improvement.
第7の発明は、特に第6の発明の便座装置において、動作情報と生体情報に基づき、表示手段、報知手段、通信手段、洗浄手段、乾燥手段、便座加熱手段、給排水手段、室内空調手段、換気手段、脱臭手段などの少なくとも一つを制御する制御手段を有する構成としている。 The seventh invention is the toilet seat device of the sixth invention, in particular, based on operation information and biological information, display means, notification means, communication means, washing means, drying means, toilet seat heating means, water supply / drainage means, indoor air conditioning means, It has the structure which has a control means which controls at least one of a ventilation means, a deodorizing means, etc.
これによって、効率的にかつ精度良く判定された動作情報と生体情報により、各種の制御を行うことは容易であり、動作情報と生体情報を活かした多機能な便座装置を実現することができる。 As a result, it is easy to perform various controls based on the motion information and biological information determined efficiently and accurately, and a multifunctional toilet seat device utilizing the motion information and biological information can be realized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明に係る第1の実施の形態を示す便座装置の分解斜視図、図2は図1の便座装置に用いられる振動検出センサの外観斜視図、図3は図1に示す便座装置が適用された便器の全体斜視図、図4は図1の便座装置の要部断面図、図5は図3に示す便器の使用状態の側面図、図6は便座装置における制御装置のブロック構成図、図7は便座装置におけるセンサ出力と動作とのタイムチャート、図8は安静時のセンサ出力、図9はセンサ出力をフィルタにより加工した信号、図10はフィルタにより加工した信号の自己相関係数の特性図、図11は心拍の周期を求めるフローチャートである。
(Embodiment 1)
1 is an exploded perspective view of a toilet seat device showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of a vibration detection sensor used in the toilet seat device of FIG. 1, and FIG. 3 is a toilet seat device shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view of the essential part of the toilet seat device of FIG. 1, FIG. 5 is a side view of the toilet shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a block diagram of a control device in the toilet seat device. 7 is a time chart of sensor output and operation in the toilet seat device, FIG. 8 is a sensor output at rest, FIG. 9 is a signal obtained by processing the sensor output by a filter, and FIG. 10 is a self-phase relationship of signals processed by the filter. FIG. 11 is a flowchart for obtaining the heartbeat period.
本発明に係る実施の形態の便座装置5は、図1に示すように、樹脂成形した剛体の上蓋6と基底板7とからなるケース8の基底板7に、振動検出センサとして可撓性のあるコード状の圧電センサ9を配置して構成される。
As shown in FIG. 1, a
上蓋6は、断面視半円形状の本体部10を有して、ケース8の上部を形成する。本体部10の天板11の下面には、暖房用のヒータ12が取り付けられている。なお、ヒータ12は、後述する制御手段13と接続されて、手動操作によって、所望温度に設定される。
The
基底板7は、断面視コ字形状の本体部14を有して、ケース8の下部を形成する。本体部14の底板15の上面には、圧電センサ9が取り付けられている。
The
上蓋6及び基底板7は、基底板7に形成した貫通穴16から、上蓋6に形成した係止部17にねじ(不図示)を嵌め込むことにより、一体的に組立てられる。なお、圧電センサ9は、ヒータ12と同様、制御手段13と接続されている。
The
ここで、本実施の形態に使用するコード状の圧電センサ9について簡単述べると、このセンサ9は、図2に示すように、ピエゾ素子材料を用いたケーブル状のセンサであり、軸方向中心に配された芯線(中心電極)18と、芯線18の周囲に被膜されたピエゾ素子材料19と、ピエゾ素子材料19の周囲に配設された外側電極20と、最外周を被覆するPVC(塩化ビニル樹脂)21と、から構成される。
Here, the cord-shaped
この圧電センサ9は、周囲温度が120℃程度まで可能な耐熱性を有するピエゾ素子材料19を用いており、また、可撓性(フレキシブル性)を有する樹脂と圧電セラミックスとから構成されたピエゾ素子材料19と、フレキシブル電極とを用いて、通常のビニールコード並みの可撓性(フレキシブル性)を有している。
This
更に、圧電センサ9は、高分子ピエゾ素子材料並の高感度であり、人体の心拍数を検出するような低周波数領域(10Hz以下)において、特に高い感度を発揮する。それは、ピエゾ素子材料19の比誘電率(約55)が高分子ピエゾ素子材料の比誘電率(約10)よりも大きいので、低周波数領域でも感度低下が小さいことによる。
Furthermore, the
このようにして得られたコード状の圧電センサ9は、ピエゾ素子材料19を成形したままでは、圧電性能を有しないので、ピエゾ素子材料19に数KV/mmの直流高電圧を印加することにより、ピエゾ素子材料19に圧電性能を付与する処理(分極処理)を行うことが必要となる。この分極処理は、ピエゾ素子材料19に芯線18と外側電極20とを形成した後、両電極18,20間に直流電圧を印加して行なわれる。
The cord-like
基底板7には、図3に示すように、従来装置と同様、底板15の背面に取り付けられ、便座使用時、便座装置5と便器本体22との間に位置して便器本体22との衝突を吸収するための弾性力を有した4個の衝撃吸収用のパッド23が装備されている。なお、便座装置5には、便座装置5と共に水槽タンク24側に跳ね上げられる蓋体25が装備されている。
As shown in FIG. 3, the
本実施の形態において、コード状の圧電センサ9は複数の離間配置したホルダ26によって位置決め支持されて基底板7上に装着されている。
In the present embodiment, the cord-like
パッド23上を拡大すると、図4に示すように、剛体としての上蓋6の内面に取り付けられた弾性を有する押圧手段27と、基底板7上に取り付けられた剛体の突起28を有し、押圧手段27と突起28で圧電センサ9を挟み込む構成である。図4(a)は上蓋6と基底板7を一体化する前の状態で、図4(b)は上蓋6と基底板7をねじ留めして一体化した状態を示している。使用者が便座装置5に座った場合は、もちろん図4(b)の状態であるが、体重がかかっても便座装置5が壊れることが無いように上蓋6および基底板7は剛体としている。
When the
ここで剛体とは、少なくとも人の体重がかかっても強度を超えるような変形を起こさない部材であり、特に人が座る際に臀部が沈み込むなどの変形が感じられない部材、すなわち使用者に強度への不安を感じさせない部材と定義する。材質としては特に限定するものではなく、樹脂やセラミックなどの絶縁体でも良いし、金属などの導体でも良いが、従来の便座は一般的には樹脂製であるということを付け加えておく。 Here, the rigid body is a member that does not cause a deformation that exceeds the strength even when the human weight is applied, and particularly a member that does not feel deformation such as a sag sinking when a person sits down, that is, a user. It is defined as a member that does not make you feel uneasy about strength. The material is not particularly limited, and may be an insulator such as resin or ceramic, or a conductor such as metal, but it is added that the conventional toilet seat is generally made of resin.
さて使用者が便座に座った状態では、便座に使用者の全体重がかかっているが、剛体であるため上蓋6の部分的な変形はほとんど無い。ただし使用者の体動によって便座全体がわずかながら振動すると考えられる。この便座の振動をいかにして増幅して圧電センサ9に伝えているかと言うことに関し、以下に詳細に説明する。
Now, when the user is sitting on the toilet seat, the entire weight of the user is applied to the toilet seat, but since it is a rigid body, there is almost no partial deformation of the
まず最初に、押圧手段27が上蓋6と圧電センサ9の間に位置しているため、上蓋6の振動によって押圧手段27が振動するが、この振動の様子はかなり複雑なものとなる。上蓋6が剛体なのに対して押圧手段27が弾性を有する部材であるため、押圧手段27の上部(上蓋6との接続部近傍)は上蓋6と同じ振動をするのに対し、押圧手段27の下部(圧電センサ9との接続部近傍)は少し遅れながら振動して上蓋6とは異なる振動を繰り返すことになる。よって圧電センサ9は、上蓋6や基底板7の剛体としての振動だけではなく、押圧手段27による異なった振動までもが伝達されることになり、言わば押圧手段27は上蓋6の振動を増幅したことになる。このことから押圧手段27は一種の増幅手段と言うことができる。
First, since the pressing means 27 is located between the
次に、押圧手段27と圧電センサ9とは異なった形状で対向している。図4の左右方向には圧電センサ9の方が長く、図4の奥行き方向には押圧手段27の方が大きい構成とし、また圧電センサ9がケーブル状のため曲面で対向するのに対し、押圧手段27は平面で対向する構成である。このことから圧電センサ9には、押圧手段27と接しない部位と、押圧手段27と接する部位とがあり、さらに押圧手段27と接する部位の中でも、強く押圧される部位からさほど押圧されない部位まで押圧の状態の異なったさまざまな部位が存在することになる。よって圧電センサ9は、押圧手段27と接しない部位では主として剛体としての振動を受け、押圧手段27に強く押圧される部位では主として押圧手段27による剛体とは異なった振動を受けるなど、部位によって異なった振動を受けることになる。圧電センサ全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ9に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサの出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体の振動から、圧電センサ9を変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。このことから押圧手段27と圧電センサ9の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。
Next, the pressing means 27 and the
次に、突起28と圧電センサ9とは異なった形状で対向している。このことから圧電センサ9には、突起28に接しない部位と、突起28に接する部位とがある。よって圧電センサ9は、相対的には、突起28に接しない部位ではあまり剛体としての振動を受けず、突起28に接する部位では突起28による剛体としての、つまり基底板7や上蓋(剛体)6と同様の振動を受けるなど、部位によって振動を受けたり受けなかったりすることになる。圧電センサ全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって振動を受けたり受けなかったりするということは、圧電センサ9に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサの出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体の振動から、圧電センサ9をわずかながらでも変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。このことから突起28と圧電センサ9の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。ただし、この突起28による増幅の効果は前述の押圧手段27の増幅の効果と比べると小さい。
Next, the
次に、押圧手段27と突起28とが異なった形状で対向し、特に押圧手段27の方が面積が大きい。突起28が剛体なので押圧手段27の中央部分のみ圧縮されており、圧縮された中央部分では押圧手段27の弾性が妨げられるので、剛体に近い振動を行うことになる。また押圧手段27と突起28とにより圧電センサ9には力がかかり、圧電センサ9はある程度固定される。この力の大きさは、押圧手段27の弾性と、一体化した時の上蓋6と基底板7の距離によっても変わる。押圧手段27の弾性が低い方が、また上蓋6と基底板7の距離が近い方が、より圧電センサ9に力がかかり、しっかりと固定されるようになる。一方、押圧手段27の周囲側(突起28が対向しない部位)は、弾性が維持されるので剛体とは異なった振動を行う事ができる。よって圧電センサ9は、押圧手段27の中央部分では固定されて剛体に近い振動を行い、押圧手段27の周囲側(突起28が対向しない部位)では押圧手段27からの押圧のみによって剛体とは異なった振動を行う。この時に注意すべきポイントは、剛体に近い振動を行う部位と、剛体とは異なった振動を行う部位とが圧電センサ9の中では極めて接近した位置となることである。極めて接近した位置で互いに異なる振動を受けると言うことは、圧電センサ9に局部的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサの出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体の振動から、圧電センサ9をわずかながらでも変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。このことから押圧手段27と突起28の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。ここで突起28は剛体でなくても良い。突起28を弾性体で構成したとしても、押圧手段27や突起28の高さを高くするとか上蓋6と基底板7の距離を近づけるなどにより、中央部分で押圧手段27を強く圧縮して弾性を妨げる事ができるからである。
Next, the pressing means 27 and the
ここで押圧手段27の弾性については、上蓋6よりも弾性が高ければ良く、増幅手段としての前述の効果が得られるものである。たとえば代表的なクッション材を用いても良く、ゴムやスポンジのようなものでも良い。
Here, the elasticity of the pressing means 27 only needs to be higher than that of the
上記構成の便座装置5は、図5に示すように、使用時に、便器本体22上に配置されて着座による人体Mの重量がかかると、前述の通り、圧電センサ9を押圧する。その結果、圧電センサ9には、人体Mの動きに応じた振動が増幅されて印加されて、電気信号を確実に出力する。
As shown in FIG. 5, when the
振動の加速度に応じて得られた電気信号は、制御手段13に供給される。 An electrical signal obtained according to the acceleration of vibration is supplied to the control means 13.
但し、便座装置5の使用時において洗浄手段としての洗浄ノズルの駆動や乾燥手段としてのブロワーの運転、あるいは、排水等により生じる振動が、人体の在・不在や心拍数等の検出にとってノイズとならないように、圧電センサ9から出力された電気信号が制御手段13でマスク処理される。
However, when the
図6に示すように、制御手段13内には、人体の動作情報を判定する第一の判定手段29と、生体情報を判定する第二の判定手段30を有している。
As shown in FIG. 6, the
第一の判定手段29は、圧電センサの出力を受け、フィルタ手段31と増幅手段32を有する信号加工手段33により圧電センサの出力信号を加工し、その信号を元に動作情報算出手段34にて人の動作情報(どのような動作をしたか)を求める構成である。ここで、外部の電源部35は電力供給手段36を介して信号加工手段33に電力を供給しており、常に人体の体動によって発生する振動を待ち受けている。
The first determination means 29 receives the output of the piezoelectric sensor, processes the output signal of the piezoelectric sensor by the signal processing means 33 having the filter means 31 and the amplification means 32, and the operation information calculation means 34 based on the signal. This is a configuration for obtaining human motion information (what type of motion was performed). Here, the external
第二の判定手段30は、信号加工手段33からの信号を受け、フィルタ手段37と増幅手段38を有する信号加工手段39により信号を加工し、その信号を元に生体情報算出手段40にて人の生体情報(心拍や呼吸など)を求める構成である。ここで、外部の電源部35は電力供給手段36を介して信号加工手段33に電力を供給しているが、電力供給手段36のスイッチ41がオフの場合は、信号加工手段39への電力供給が絶たれ、生体情報を判定することができなくなる。
The
非使用時はスイッチ41がオフで、第一の判定手段29のみで人体の体動によって発生する振動を待ち受けている。そして人が使用する時には、必ず「蓋体25を持ち上げる」という動作と「便座装置5に腰をおろす」という動作を行うので、蓋体25を持ち上げる振動や腰をおろす大きな振動が便座装置5に発生することになる。これにより圧電センサ9は、振動が無い状態から大きな振動を受ける状態にダイナミックに変化するので、変位の加速度が大きく、大きな出力を発生する。圧電センサ9の大きな出力はフィルタ手段31と増幅手段32により動作情報に基づく信号として動作情報算出手段34に送られ、その結果「蓋体25を持ち上げた」「便座装置5に腰をおろした」などの動作が生じたことを第一の判定手段29として判定するものである。さらに第一の判定手段29による「便座装置5に腰をおろした」という判定の後に、制御手段13は電力供給手段36によりスイッチ41をオンさせる。すると信号加工手段39にも電力が供給されるので、信号加工手段39は信号加工手段33からの信号を受けて、フィルタ手段37と増幅手段38などにより信号をさらに加工し、生体情報算出手段40に送る。そして使用者が安静にしていれば、先ほどの「蓋体25を持ち上げた」「便座装置5に腰をおろした」という動作による大きな振動は短時間で止み、以後は使用者の生体情報すなわち心拍や呼吸等に応じた微弱な振動のみが続くことになる。生体情報に応じた振動は微弱であるから、圧電センサ9の出力は小さいが、増幅手段32、38で二段に増幅された信号として生体情報算出手段40に送られるため、生体情報算出手段40では適切な大きさの信号として処理することが可能である。また同じ生体情報とはいえ、心拍による振動と呼吸による振動とでは、心拍の周波数が高く呼吸の周波数が低いので、フィルタ37により両者を分離することができる。ここでは心拍を検出するものとして、生体情報算出手段40内では、自己相関係数を算出して心拍の周期を求め、心拍数を算出するものとする。そして、算出された心拍数を表示する表示手段42と、あらかじめ設定された心拍数の設定値とを比較する比較手段43と、比較結果に基づいて警報を発する報知手段44とを装備している。報知手段44は、心拍数が設定値以上になったときに警報を発生することができる。特に、排便時にいきむと心拍数が上昇して、脳溢血の発生に至る虞があるが、制御手段13は心拍数の変化から発病を予見して、健康管理に寄与することができる。このとき、制御手段13が、例えば、病院内等においてネット接続されていれば、病院内で使用されている便座装置5を一括して集中監視することができるばかりか、直接診察できないようなトイレ内の様子も常時監視することができる。
When not in use, the switch 41 is off, and only the first determination means 29 waits for vibrations generated by the movement of the human body. And when a person uses it, the operation of “lifting the
また、表示手段42への信号は、有線手段や無線手段による通信手段を介して電送することができる。 Further, the signal to the display means 42 can be transmitted via a communication means such as a wired means or a wireless means.
ここで動作情報を判定する第一の判定手段に関して、信号加工手段33の出力の大きさに着目すると、図7に示すように、便座装置5に人体Mが着座した瞬間(あるいは立ち上がった瞬間)や、蓋体などの物をのせたとき(あるいは取り去ったとき)、あるいは着座したままの状態でも身体を動かした場合などに、大きな出力波形が出力される。一方、人体Mが着座した後に安静状態であれば、心臓の活動や呼吸活動により伝搬される身体の微小な体動により、比較的低レベルの出力波形が出力される。 Here, regarding the first determination means for determining the operation information, focusing on the magnitude of the output of the signal processing means 33, as shown in FIG. 7, the moment when the human body M is seated on the toilet seat device 5 (or the moment when it rises). A large output waveform is output when an object such as a lid is placed (or removed), or when the body is moved while sitting. On the other hand, if the human body M is in a resting state after sitting, a relatively low level output waveform is output due to minute body movements propagated by heart activity and respiratory activity.
これに反して、人体Mが不在になったか、物がのせられた場合などは、大きな出力波形を出力した後、一定時間内に出力波形を示さない。 On the other hand, when the human body M is absent or an object is placed, the output waveform is not shown within a predetermined time after outputting a large output waveform.
そこで、信号加工手段33の出力Vと、予め定められた2つの設定値Va、Vbとを以下のように比較・判定することができる。即ち、V<Vaならば、人体Mや物が不在であると判定する(不在出力Hi)。Va≦V<Vbならば、人体Mが安静状態で存在すると判定する(在出力Hi)。さらにVb<Vならば、人体Mが体動を生起したと判定する(体動出力Hi)。人体Mの代わりに物を乗せた場合は、一時的に在床、体動の判定がなされるが、人体Mのような心臓の活動や呼吸活動により伝搬される低レベルの振動が現れないので物を置いた状態として、人体Mの不在の判定がなされる。 Therefore, the output V of the signal processing means 33 and the two predetermined set values Va and Vb can be compared and determined as follows. That is, if V <Va, it is determined that the human body M or the object is absent (absence output Hi). If Va ≦ V <Vb, it is determined that the human body M exists in a resting state (current output Hi). Further, if Vb <V, it is determined that the human body M has caused body movement (body movement output Hi). When an object is placed instead of the human body M, the presence of a bed and body movement are temporarily judged, but low-level vibrations propagated by heart activity and respiratory activity such as the human body M do not appear. The absence of the human body M is determined as a state where an object is placed.
そしてたとえば第一の判定手段で人がいると判定すると、脱臭手段及び便座加熱手段の運転を開始しても良く、この運転動作は人の不在が判定されると停止すれば良い。なお、ここでの便座加熱手段はヒータ12である。
For example, when the first determination means determines that there is a person, the operation of the deodorizing means and the toilet seat heating means may be started, and this operation may be stopped when the absence of a person is determined. The toilet seat heating means here is a
一方、生体情報を判定する第二の判定手段に関しては、言わば図7の安静時の出力変動から心拍を抽出するようなことをしなければならない。実際には、安静時の圧電センサ9の出力波形は図8のようなものである。
On the other hand, regarding the second determination means for determining the biological information, it is necessary to extract the heartbeat from the output fluctuation at rest in FIG. Actually, the output waveform of the
さて、信号加工手段39において、フィルタ手段37は、カットオフ周波数が30Hzのローパスフィルタで特に60Hzのノイズ成分を除去し、カットオフ周波数が0.5Hzのハイパスフィルタで呼吸による振動成分を除去するものである。図9にフィルタ手段37を通過したあとの出力波形の例を示す。 In the signal processing means 39, the filter means 37 removes a noise component of 60 Hz in particular with a low-pass filter having a cutoff frequency of 30 Hz, and removes a vibration component due to breathing with a high-pass filter with a cutoff frequency of 0.5 Hz. It is. FIG. 9 shows an example of the output waveform after passing through the filter means 37.
次に生体情報算出手段40内では、まず移動時間0からtmax秒の間の自己相関係数を算出する。図10に算出した自己相関係数の例を示す。
Next, in the biological information calculation means 40, first, an autocorrelation coefficient between the
続いて、算出された自己相関係数F(t)をもとに周期を決定する。図11に周期を求める動作をフローチャートで示す。動作はピーク検知である。 Subsequently, the period is determined based on the calculated autocorrelation coefficient F (t). FIG. 11 is a flowchart showing the operation for obtaining the period. The operation is peak detection.
tを0から微少時間dtずつ増やしながらステップ2からステップ4でF(t)の減少を確認し、ステップ5からステップ7でF(t)の増加を確認する。増加が終了した時のtとF(t)をステップ8で記憶する。移動時間tがtmaxになるまで繰り返してピークを検出し、検出終了後ステップ9でピーク中の最大値を示したtを周期とする。図10のデータ例では周期はt1秒である。次に心拍数を算出する。心拍数は求めた周期から算出され、心拍数S=60/tである。このデータ例ではS=60/t1である。以上のように生体情報算出手段40内で心拍数Sを算出する。
While increasing t from 0 by a minute time dt, a decrease in F (t) is confirmed in
ちなみに本実施の形態においては、増幅手段32の増幅率を10、増幅手段38の増幅率を200とすることができる。 Incidentally, in the present embodiment, the amplification factor of the amplification means 32 can be 10 and the amplification factor of the amplification means 38 can be 200.
なお、第一の判定手段を、便座装置5の制御のステップを進めるための入力手段として、使用者が意図的に使用することが可能である。
The user can intentionally use the first determination means as an input means for advancing the control step of the
たとえば便座装置5の一般的な機能として、排便終了後に洗浄水の放水や、乾燥風の送出などが行われる。ただしこの場合、適切な時間や量だけ行われるとは限らない。たとえば臀部の洗浄度合いを検出して洗浄を停止するとか、乾燥度合いを検出して停止するということはなかなか難しいので、あらかじめ設定された平均的な時間だけ駆動されるか、あるいは使用者がスイッチを押すなどして開始・停止を制御することが多い。
For example, as a general function of the
そこで本発明の第一の判定手段により、たとえば「臀部を揺らす」という動作情報を検出して開始・停止を制御することが考えられる。排便が終わった使用者が便座に座ったまま臀部を揺らすと洗浄水の放水を開始し、次に臀部を揺らすと洗浄水の放水を停止して乾燥風の送出を開始し、次に臀部を揺らすと乾燥風の送出を停止するということが可能である。この方法によれば、使用者が好きな時間・量だけ臀部を洗浄したり乾燥させたりできるので、時間・量の不足による不快感を無くし、時間・量が多すぎて無駄になるのを防ぐことができる。さらに手をスイッチに触れるような操作に比べると、どこにも手を触れなくても良いので最も清潔である。 Therefore, it is conceivable to control the start / stop by detecting, for example, operation information “shake the buttocks” by the first determination means of the present invention. When the user who has finished defecation shakes the buttocks while sitting on the toilet seat, the wash water starts to be discharged. Next, when the buttocks are shaken, the wash water is stopped and the dry air is sent out. When shaken, it is possible to stop the delivery of the drying air. According to this method, the user can wash and dry the buttocks for the time / amount that he / she likes, so there is no discomfort due to lack of time / amount and it is prevented that the time / amount is wasted and wasted. be able to. Furthermore, compared to the operation of touching the switch with the hand, it is the cleanest because it is not necessary to touch the hand anywhere.
上記した便座装置5によれば、圧電センサ9は、振動の加速度に応じた電気信号を確実に制御手段13に供給して、人体の僅かな動きも容易に検出して高い信頼性を得ることができる。また、圧電センサ9は、可撓性があって衝撃が加わりつづけても壊れ難く、また、人と物との区別を容易にする検出信号を出力するため、着座等の検出を確実にすることができる。
According to the
なお、上記の実施の形態では、圧電センサ9からの出力信号を平滑化して在・不在を判定するとか、自己相関係数を演算して心拍数を求める構成について説明したが、マイコン等によりAD変換してデジタルデータとし、このデジタルデータをマイコン内で移動平均した値に基づいて在・不在を判定したりすることも考えられる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the output signal from the
以上に述べてきた実施の形態の効果について整理する。 The effects of the embodiment described above will be summarized.
可撓性を有し振動を検出する圧電センサ9と、圧電センサ9の出力に基づき動作情報を判定した後に生体情報を判定する制御手段51を合わせて、図6のように振動検出装置45を構成している。
The
これによって、動作情報を判定するまでは生体情報を待ち受ける必要が無いので、生体情報を待ち受けるのに必要な電力消費を防ぐことができて効率化が図れるとか、同様に無用な電流により発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。 As a result, there is no need to wait for biometric information until motion information is determined, so that power consumption necessary to wait for biometric information can be prevented and efficiency can be improved, or electricity generated by unnecessary current can be used. Noise can be prevented and determination accuracy is improved.
また、振動は人体の体動によるもので、判定手段は、動作情報として人体の存在を判定した後に生体情報として心拍や呼吸などを判定する構成としている。 Further, the vibration is due to the body movement of the human body, and the determination means is configured to determine heartbeat and respiration as the biological information after determining the presence of the human body as the operation information.
これによって、人体が存在しないうちは心拍や呼吸などの生体情報は発生しないのだから、人体の存在を判定した後に生体情報を判定するだけで、十分精度良く生体情報を判定できる。人体の存在を判定するまでに生体情報を待ち受ける必要が無く、同様に効率化と精度向上の効果がある。 As a result, biological information such as heartbeat and respiration is not generated while the human body is not present, so that it is possible to determine the biological information with sufficient accuracy only by determining the biological information after determining the presence of the human body. There is no need to wait for biometric information until the presence of a human body is determined, and there is an effect of improving efficiency and improving accuracy.
また、動作情報判定用の第一の判定手段29と、生体情報判定用の第二の判定手段30とを有する構成としている。
Further, the
これによって、動作情報と生体情報のそれぞれに関して適切な判定ができ、判定の精度が向上する。 As a result, appropriate determination can be made regarding each of the motion information and the biological information, and the accuracy of the determination is improved.
また、第一の判定手段29と第二の判定手段30に電力を供給する電力供給手段36を有し、電力供給手段36は、動作情報判定時には前記第二の判定手段30には電力を供給しない構成としている。 The power supply means 36 supplies power to the first determination means 29 and the second determination means 30, and the power supply means 36 supplies power to the second determination means 30 when determining the operation information. It has a configuration that does not.
これによって、第一の判定手段29で動作情報を判定するまでは、第二の判定手段30への電力消費を低減できて電力の効率化が図れる。このとき同様に第二の判定手段30が消費する電流によって発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。
Thus, power consumption to the
また、判定手段29、30は、圧電センサ9の出力を増幅する増幅手段32、38を有し、動作情報判定時の増幅率(10)よりも生体情報判定時の増幅率(2000)を大きい構成としている。
Moreover, the determination means 29 and 30 have the amplification means 32 and 38 which amplify the output of the
これによって、動作情報に起因する振動よりも生体情報に起因する振動の方がかなり小さいので、生体情報判定時の増幅率を大きくすることで、精度良く生体情報を判定できる。 Thereby, since the vibration caused by the biological information is much smaller than the vibration caused by the motion information, the biological information can be determined with high accuracy by increasing the amplification factor at the time of the biological information determination.
また、便座に伝えられた使用者の体動を検出して動作情報と生体情報を判定する構成としている。 Moreover, it is set as the structure which detects a user's body motion conveyed to the toilet seat, and determines motion information and biological information.
これによって、使用者が蓋体25を開けたとか便座に座ったとかの動作情報を判定するまでは、座った使用者の心拍や呼吸なとの生体情報を待ち受ける必要が無いので、効率化と精度向上の効果がある。
As a result, there is no need to wait for biological information such as the heartbeat and breathing of the user who has sat down until the user has determined the operation information such as opening the
さらに、動作情報と生体情報に基づき、表示手段42、報知手段44、通信手段、洗浄手段、乾燥手段、便座加熱手段(ヒータ)12、給排水手段、室内空調手段、換気手段、脱臭手段などの少なくとも一つを制御する制御手段を有する構成としている。 Furthermore, based on the operation information and the biological information, at least the display means 42, the notification means 44, the communication means, the cleaning means, the drying means, the toilet seat heating means (heater) 12, the water supply / drainage means, the indoor air conditioning means, the ventilation means, the deodorizing means, etc. It has the structure which has the control means which controls one.
これによって、効率的にかつ精度良く判定された動作情報と生体情報により、各種の制御を行うことは容易であり、動作情報と生体情報を活かした多機能な便座装置5を実現することができる。
As a result, it is easy to perform various controls based on the operation information and the biological information determined efficiently and accurately, and a multifunctional
(実施の形態2)
図12は本発明に係る第2の実施の形態を示す風呂装置の断面構成図、図13は風呂装置における制御装置のブロック構成図である。
(Embodiment 2)
FIG. 12 is a cross-sectional configuration diagram of a bath apparatus showing a second embodiment according to the present invention, and FIG. 13 is a block configuration diagram of a control device in the bath apparatus.
本発明に係る実施の形態の風呂装置は、図12に示すように、剛体の湯船46とカバー47との間に、可撓性のあるコード状の圧電センサ48を配置している。さらに、湯船46から圧電センサ48に向けて突出した突起49、圧電センサ48をカバー47に支持するホルダー50を有し、圧電センサ48はホルダー50を介して位置決めされている。
In the bath apparatus according to the embodiment of the present invention, a flexible cord-shaped
ここで突起49と圧電センサ48とは異なった形状で対向している。図12の紙面に平行な方向には圧電センサ48の方が長く、図12の奥行き方向には突起49の方が大きい構成としている。このことから圧電センサ48には、突起49と接しない部位と、突起49と接する部位とがあり、さらに突起49と接する部位の中でも、強く押圧される部位(中央)からさほど押圧されない部位まで押圧の状態の異なったさまざまな部位が存在することになる。
Here, the
それに加えて圧電センサ48はホルダー50を介してカバー47に取りつけられているが、ここでカバー47が湯船46に一体に固定されているかどうか、カバー47が剛体か弾性体か、またホルダー50が剛体か弾性体かによって状況は変わる。
In addition, the
まず最初にカバー47が湯船46に一体に固定されていない場合、カバー47の材質やホルダー50の材質によらず、使用者の体動によって湯船46は振動するがカバー47は振動しない。湯船46の振動は突起49からのみ圧電センサ48に伝わるので、圧電センサ48は突起49と接する部位のみ振動を受け、突起49と接しない部位は振動を受けないことになる。圧電センサ48全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ48に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ48の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない湯船(剛体)46の振動から、圧電センサ48を変形させることができるのだから、湯船(剛体)46の振動を増幅したことになる。このことから突起49と圧電センサ48の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。
First, when the
次にカバー47が湯船46に一体に固定されており、カバー47とホルダー50の少なくとも一方が弾性体からなる場合、使用者の体動によって湯船46は振動し、カバー47とホルダー50を経由した振動は弾性体を経由した振動のため湯船46とは異なった振動をする。湯船46の振動は突起49から圧電センサ48に伝わるが、カバー47とホルダー50を経由した振動も圧電センサ48に伝わるので、圧電センサ48は、突起49と接する部位とホルダー50と接する部位とで異なった振動を受けることになる。圧電センサ48全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ48に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ48の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない湯船(剛体)46の振動から、圧電センサ48を変形させることができるのだから、湯船(剛体)46の振動を増幅したことになる。このことから突起49、カバー47、ホルダー50は一種の増幅手段と言うことができる。
Next, when the
最後にカバー47が湯船46に一体に固定されており、カバー47、ホルダー50とも剛体の場合、使用者の体動によって湯船46が振動すると、突起49から圧電センサ48に伝わる振動も、カバー47とホルダー50を経由した振動も同じ振動のように思われるであろう。しかし微視的には、両者の間には人間には判別できない程度のわずかな時間差がある。それは、湯船46が振動すると、突起49はすぐさま振動するが、ホルダー50はすぐには振動しないということである。ホルダー50は、湯船46が振動したあとで湯船46の周囲の接続部を介してカバー47が振動し、さらにそのあと振動を開始する。つまり振動が伝達される経路の長さが長いのである。よって、圧電センサ48は、突起49と接する部位とホルダー50と接する部位とでわずかに異なった振動を受けることになる。圧電センサ48全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ48に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ48の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない湯船(剛体)46の振動から、圧電センサ48を変形させることができるのだから、湯船(剛体)46の振動を増幅したことになる。このことから突起49、カバー47、ホルダー50は一種の増幅手段と言うことができる。ただしこの場合は、今までの場合よりは増幅機能が少ないので、センサ出力を処理する回路上で増幅率を高くするなどの工夫が必要である。
Finally, when the
さて本実施の形態には、他にも増幅機能を有する構成が含まれている。 Now, the present embodiment also includes a configuration having an amplification function.
まずは圧電センサ48の弾性である。可撓性(フレキシブル性)を有する圧電センサ48には弾性もあるので、圧電センサ48と接する突起49からの振動や、ホルダー50からの振動は、圧電センサ48自身を振動させることができ、特に圧電センサ48の弾性によりもとの振動とは異なった振動を起こすことが可能である。つまり与えられたもとの振動に対する出力を発生しながら、それによって自分自身が異なった振動を起こしてさらに別の出力を発生すると言う仕組みである。
The first is the elasticity of the
次に圧電センサ48に張力をかけた状態で装着するということである。図12は圧電センサ48に張力がかかっている、つまりピンと張った状態で支持されている。このときは張力がかかっていない場合と比べて圧電センサ48内を振動が遠くまで伝搬していく。圧電センサ48と接する突起49、ホルダー50からの振動は、ある程度張力がかかっている方が、圧電センサ48内を遠くまで伝搬し、その結果圧電センサ48内のいろいろな場所から出力を発生する事ができる。これはセンサの感度を上げること、すなわち振動を増幅したことと同じ効果があると考えられる。そしてどの程度の張力をかけるのが良いかということについては、少なくとも圧電センサ48の機械的強度が損なわれない範囲で、特には弾性を維持できる範囲とすることが望ましい。
Next, the
図13に示すように、制御手段51内には、人体の動作情報を判定する第一の判定手段52と、生体情報を判定する第二の判定手段53を有している。
As shown in FIG. 13, the
第一の判定手段52は、圧電センサ48の出力を受け、フィルタ手段54と増幅手段55を有する信号加工手段56により圧電センサ48の出力信号を加工し、その信号を元に動作情報算出手段57にて人の動作情報(どのような動作をしたか)を求める構成である。ここで、外部の電源部58は電力供給手段59を介して信号加工手段56に電力を供給するもので、スイッチ60により電力供給のオン・オフを制御できる。電力供給手段59のスイッチ60がオンの場合は、信号加工手段56への電力供給を行って信号の加工を可能とし、動作情報算出手段57にて動作情報を判定することができる。電力供給手段59のスイッチ60がオフの場合は、信号加工手段56への電力供給が絶たれ、動作情報を判定することができなくなる。
The first determination means 52 receives the output of the
第二の判定手段53は、圧電センサ48の出力を受け、フィルタ手段61と増幅手段62を有する信号加工手段63により圧電センサ48の出力信号を加工し、その信号を元に生体情報算出手段64にて人の生体情報(心拍、呼吸など)を求める構成である。ここで、外部の電源部65は電力供給手段66を介して信号加工手段63に電力を供給するもので、スイッチ67により電力供給のオン・オフを制御できる。電力供給手段66のスイッチ67がオンの場合は、信号加工手段63への電力供給を行って信号の加工を可能とし、生体情報算出手段64にて生体情報を判定することができる。電力供給手段66のスイッチ67がオフの場合は、信号加工手段63への電力供給が絶たれ、生体情報を判定することができなくなる。
The second determination means 53 receives the output of the
これをもとに制御手段51による以下のような制御が考えられる。 Based on this, the following control by the control means 51 can be considered.
非使用時はスイッチ60、67ともオフで、動作情報も生体情報も待ち受けないが、風呂への自動お湯はりの完了、または焚き上げの完了に連動して、スイッチ60のみオンに切り替え動作情報を待ち受ける状態にする。人が湯船46に入るときに「湯船46に入る」という動作にもとづく大きな振動が湯船46に発生することになる。これにより圧電センサ48は、振動が無い状態から大きな振動を受ける状態にダイナミックに変化するので、変位の加速度が大きく、大きな出力を発生する。圧電センサ48の大きな出力はフィルタ手段54と増幅手段55により動作情報に基づく信号として動作情報算出手段57に送られ、その結果「湯船46に入った」動作が生じたことを第一の判定手段52として判定するものである。さらに第一の判定手段52による「湯船46に入った」という判定の後に、制御手段51は電力供給手段66によりスイッチ67をオンさせる。すると信号加工手段63にも電力が供給されるので、信号加工手段63は圧電センサ48からの信号を受けて、フィルタ手段61と増幅手段62などにより信号をさらに加工し、生体情報算出手段64に送る。そして使用者が安静にしていれば、先ほどの「湯船46に入った」という動作による大きな振動は短時間で止み、以後は使用者の生体情報すなわち心拍や呼吸等に応じた微弱な振動のみが続くことになる。生体情報に応じた振動は微弱であるから、圧電センサ48の出力は小さいが、増幅手段62で増幅された信号として生体情報算出手段64に送られるため、生体情報算出手段64では適切な大きさの信号として処理することが可能である。また同じ生体情報とはいえ、心拍による振動と呼吸による振動とでは、心拍の周波数が高く呼吸の周波数が低いので、フィルタ61などにより両者を分離することができる。ここでは心拍、呼吸、その他の生体情報により、たとえば入浴者の血圧の上昇やのぼせ具合を判定できるとすれば、判定後に注し水をしてお湯の温度を下げるなど給湯装置68を制御することも可能である。また生体情報から入浴者の居眠りを判定できるとすれば、無線通信を行って他の部屋にある報知手段69で家族に知らせることにより、おぼれるなどの危険を未然に回避することも可能である。
When not in use, both the
なお、第一の判定手段を、風呂装置の制御の入力手段として、使用者が意図的に使用することが可能である。 The first determination means can be used intentionally by the user as an input means for controlling the bath apparatus.
たとえば風呂装置の一般的な機能として、自動お湯はり、追い炊き、注し湯、注し水、あるいはリラクゼーション効果のあるバブルの発生、あるいは風呂場の換気、乾燥、冷暖房などが行われる。そして一般的に、入浴者はスイッチ操作によりこれらの機能を制御させる。 For example, as a general function of a bath apparatus, automatic hot water filling, additional cooking, pouring hot water, pouring water, generation of a bubble having a relaxation effect, ventilation of a bathroom, drying, air conditioning and the like are performed. In general, a bather controls these functions by operating a switch.
そこで本発明の第一の判定手段52により、たとえば「湯船46をたたく」という動作情報を検出してそれらの制御を行うことが考えられる。湯船46は一体構成された剛体であり、縁を軽くたたくだけでも生体情報よりも大きな振動が得られる。この「湯船46をたたく」という動作を時間と回数のファクターでさまざまな機能のスイッチに対応させることが可能である。たとえば、単位時間内に一回たたけば注し湯、二回たたけばバブル発生という使い方ができる。また、浴室内に保温温度の設定値を表示する表示手段70を設けておき、強くたたくと設定温度が上がる方向で、弱くたたくと設定温度が下がる方向で、たたく回数によってそれぞれ上げ下げの数値が変わるというようなことも可能である。この場合は入浴者が表示手段70で表示を確認しながら保温温度を変更することができる。
Therefore, it is conceivable that the first determination means 52 of the present invention detects the operation information “tapping the
以上、風呂装置の入力手段として圧電センサを用いると、別途スイッチを浴室内に設ける必要が無く、そのスイッチのための防水対策も必要が無くなる。全てのスイッチを圧電センサで代替できれば、浴室の壁などにリモコンなどのコントローラーを取り付ける必要が無く、そのための配線や工事も不要となる。 As described above, when the piezoelectric sensor is used as the input means of the bath apparatus, it is not necessary to provide a separate switch in the bathroom, and it is not necessary to take a waterproof measure for the switch. If all switches can be replaced with piezoelectric sensors, there is no need to attach a controller such as a remote controller to the bathroom wall, and wiring and construction for that purpose are also unnecessary.
なお本実施の形態においては、第二の判定手段52は第一の判定手段53と並列に接続しているので、互いに独立して判定することができる。つまりスイッチ60、61のオン・オフの組み合わせにより、第一の判定手段53での動作情報の判定と、第二の判定手段52での生体情報の判定を、同時に行ったり、一方のみ行ったりすることができる。同時に行う場合には、両方の情報で総合的な判定を行って外部機器を制御することができるし、一方の情報で他方の判定を制御することもできる。一方のみ行う場合には、他方の電力消費を防げるので無駄な電力を使わなくて良いので効率が良いとか、無駄な電流によりノイズが生じるのを防げるので判定精度が上がるなどの効果がある。
In the present embodiment, since the second determination means 52 is connected in parallel with the first determination means 53, it can be determined independently of each other. In other words, depending on the combination of ON / OFF of the
なお、本実施の形態では、剛体として湯船について示したが、湯船は歴史的に見てさまざまな材料で構成されている。木、樹脂、ステンレスなどの金属、大理石、あるいは岩、タイルなどからなるものがある。湯船用の剛体としては、通常の入浴時に使用者が感じとれるような大きな変形を起こさず、かつ振動が伝わる材質であれば、採用可能である。 In the present embodiment, the bathtub is shown as a rigid body, but the bathtub is made of various materials historically. Some are made of metal such as wood, resin, stainless steel, marble, rock or tile. As a rigid body for a bathtub, any material that does not cause a large deformation that can be felt by the user during normal bathing and that transmits vibrations can be used.
(実施の形態3)
図14は本発明に係る第3の実施の形態を示すシャワー装置の構成図である。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a configuration diagram of a shower apparatus showing a third embodiment according to the present invention.
本発明に係る実施の形態のシャワー装置は、図14に示すように着座姿勢でシャワーを使用できるもので、座席71の内部には圧電センサ72を配置している。実施の形態1と同様に、使用者の在、不在、体動などの動作情報と、心拍や呼吸などの生体情報を判定し、シャワーの制御などに役立てることができる。
The shower apparatus according to the embodiment of the present invention can use a shower in a sitting posture as shown in FIG. 14, and a
特に使用者が座ったことを判定した後に心拍や呼吸を判定すれば、効率的で、かつ判定の精度を向上することができる。 In particular, if heart rate and respiration are determined after determining that the user is sitting, it is efficient and the accuracy of the determination can be improved.
(実施の形態4)
図15は本発明に係る第4の実施の形態を示すチャイルドシートの構成図である。
(Embodiment 4)
FIG. 15 is a configuration diagram of a child seat showing a fourth embodiment according to the present invention.
本発明に係る実施の形態のチャイルドシートは、図15に示すようにクッション性の高いチャイルドシート本体73にシート状の圧電センサ74を配置している。乳幼児の体動などの動作情報と、心拍や呼吸などの生体情報をもとに乳幼児の胸部の圧迫状態を判定し、ベルトのテンションの制御などに役立てることができる。
In the child seat according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 15, a sheet-like
特に乳幼児が座ったことを判定した後に心拍や呼吸を判定すれば、効率的で、かつ判定の精度を向上することができる。 In particular, if heart rate and respiration are determined after determining that an infant is sitting, it is efficient and the accuracy of the determination can be improved.
なおクッション性の高いシートの場合は判定手段の増幅率を下げることが可能である。 In the case of a seat having a high cushioning property, the amplification factor of the determination means can be lowered.
なお、本実施の形態の圧電センサ74はケーブル状ではなく、ピエゾ素子材料をシート状に成型した圧電シートと、圧電シートの両面に電極としての導電ゴムを取り付けて可撓性のあるシート状に構成している。
The
(実施の形態5)
図16は本発明に係る第5の実施の形態を示すカーシートの構成図である。
(Embodiment 5)
FIG. 16 is a configuration diagram of a car seat showing a fifth embodiment according to the present invention.
本発明に係る実施の形態のカーシートは、図16に示すようにクッション性の高いカーシート75の内部に複数の圧電センサ76を配置している。運転手の体動などの動作情報と、心拍や呼吸などの生体情報をもとに運転手の心理状態や居眠りを判定し、運転手に知らしめるとか、車内の冷暖房の制御などに役立てることができる。
In the car seat according to the embodiment of the present invention, a plurality of
特に運転の開始を判定した後に心拍や呼吸を判定すれば、効率的で、かつ判定の精度を向上することができる。 In particular, if heart rate and respiration are determined after determining the start of driving, it is efficient and the accuracy of the determination can be improved.
(実施の形態6)
図17は本発明に係る第6の実施の形態を示す寝具の構成図である。
(Embodiment 6)
FIG. 17 is a configuration diagram of a bedding showing a sixth embodiment according to the present invention.
本発明に係る実施の形態の寝具は、図17に示すようにクッション性の高いマット77に圧電センサ78を装着している。人の体動などの動作情報と、心拍や呼吸などの生体情報をもとに人の入眠や体調を判定し、本人や家族に知らしめるとか、室内の冷暖房の制御などに役立てることができる。
In the bedding according to the embodiment of the present invention, a piezoelectric sensor 78 is attached to a
なお、生体情報として呼吸やいびきの振動などにより、睡眠時の無呼吸状態を判定することも可能であり、無呼吸状態が長時間続く場合には照明をつけるとか、報知するなどにより本人を起こすとか、通報するということも可能である。 It is also possible to determine the apnea state during sleep by breathing or snoring vibration as biological information. If the apnea state continues for a long time, the person is awakened by turning on lighting or notifying the person. It is also possible to report.
特に入床か入眠を判定した後に心拍や呼吸を判定すれば、効率的で、かつ判定の精度を向上することができる。 In particular, if heart rate and respiration are determined after determining whether to enter the bed or sleep, it is efficient and the accuracy of the determination can be improved.
なお寝具はベッドでも良いし布団などでも良い、毛布やカーペットに応用することも可能である。 The bedding may be a bed or a futon, and can be applied to a blanket or carpet.
以上のように、本発明にかかる振動検出装置および便座装置は、可撓性を有し振動を検出する圧電センサの出力に基づき動作情報を判定した後に生体情報を判定することで、動作情報を判定するまでは生体情報を待ち受ける必要が無いので、生体情報を待ち受けるのに必要な電力消費を防ぐことができて効率化が図れるとか、同様に無用な電流により発生する電気的なノイズを防ぐことができて判定の精度が向上する。 As described above, the vibration detection device and the toilet seat device according to the present invention determine the biological information after determining the movement information based on the output of the piezoelectric sensor that is flexible and detects vibration, thereby obtaining the movement information. There is no need to wait for biometric information until a decision is made, so power consumption necessary to wait for biometric information can be prevented, efficiency can be improved, and electrical noise generated by unnecessary current can be prevented as well. This improves the accuracy of determination.
よって便座装置、風呂装置、シャワー装置、チャイルドシート、寝具だけに限らず、車椅子にも利用可能である。またすわるもの以外でも、使用者が接触して振動を与えるものならば応用可能なので、立って使用するもの、もたれて使用するもの、横になって使用するものなどにも有効である。一例として、体重計、身長計、担架、手術台などが挙げられる。 Therefore, it is applicable not only to a toilet seat apparatus, a bath apparatus, a shower apparatus, a child seat, and bedding but also to a wheelchair. In addition to a sliding object, it can be applied as long as the user touches it and vibrates, so it is effective for a person who uses the apparatus standing up, leaning, or lying down. Examples include weight scales, height scales, stretchers, operating tables, and the like.
5 便座装置
9、48 圧電センサ
12 ヒータ(便座加熱手段)
13、51 制御手段
29、52 第一の判定手段(判定手段)
30、53 第二の判定手段(判定手段)
32、38、55、62 増幅手段
36、59、66 電力供給手段
42、70 表示手段
44、69 報知手段
45 振動検出装置
68 給湯装置(給排水手段)
5
13, 51 Control means 29, 52 First determination means (determination means)
30, 53 Second determination means (determination means)
32, 38, 55, 62 Amplifying means 36, 59, 66 Power supply means 42, 70 Display means 44, 69 Notification means 45
Claims (7)
Control means for controlling at least one of display means, notification means, communication means, washing means, drying means, toilet seat heating means, water supply / drainage means, indoor air conditioning means, ventilation means, deodorization means, etc. based on the operation information and biological information The toilet seat device according to claim 6, wherein the toilet seat device is configured.
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