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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024073696
(43)【公開日】2024-05-30
(54)【発明の名称】浴槽生体情報計測装置
(51)【国際特許分類】
A61B 5/318 20210101AFI20240523BHJP
A61B 5/053 20210101ALI20240523BHJP
A61B 5/113 20060101ALI20240523BHJP
【ＦＩ】
A61B5/318
A61B5/053
A61B5/113
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022184534
(22)【出願日】2022-11-18
(71)【出願人】
【識別番号】597139170
【氏名又は名称】学校法人静岡理工科大学
(71)【出願人】
【識別番号】308017722
【氏名又は名称】株式会社ユーシス
(74)【代理人】
【識別番号】100149032
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 敏明
(74)【代理人】
【識別番号】100181906
【弁理士】
【氏名又は名称】河村 一乃
(72)【発明者】
【氏名】山越 康弘
(72)【発明者】
【氏名】本井 幸介
【テーマコード（参考）】
4C038
4C127
【Ｆターム（参考）】
4C038VA04
4C038VB33
4C038VB35
4C038VC20
4C127AA02
4C127AA06
4C127CC01
4C127FF01
4C127FF02
4C127GG05
4C127GG07
4C127GG11
4C127GG18
4C127LL15
(57)【要約】 （修正有）
【課題】本発明の目的は、簡易に設置可能で、入浴者の被監視感や圧迫感を低減すると共に、高い計測精度の生体情報を取得することのできる浴槽生体情報計測装置を提供することにある。
【解決手段】上記目的は、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、基準電極の電位を基準とした第１の検知電極と第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、第１の検知電極と、第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、第１の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、第２の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、装置により解決される。
【選択図】図１
【解決手段】上記目的は、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、基準電極の電位を基準とした第１の検知電極と第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、第１の検知電極と、第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、第１の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、第２の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、装置により解決される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、前記基準電極の電位を基準とした前記第１の検知電極と前記第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、
前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、前記差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、浴槽生体情報計測装置。
前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、前記差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、浴槽生体情報計測装置。
【請求項2】
前記生体情報が、心電図波形、心拍数、呼吸情報、体動、血圧、血流、体組成、体温及び／又はストレス情報である、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極は、それぞれ容量結合型電極である、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極のサイズは、それぞれ、直径が６０ｍｍ～８０ｍｍである、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、それぞれ、バッファアンプをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記浴槽が、平面視において略長方形状である場合において、
前記浴槽の短辺側に、前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットがそれぞれ設置され、
前記浴槽の長辺側に、前記基準電極が設置される、請求項１に記載の装置。
前記浴槽の短辺側に、前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットがそれぞれ設置され、
前記浴槽の長辺側に、前記基準電極が設置される、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記基準電極は、前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極のサイズの２倍～３倍である、請求項４に記載の装置。
【請求項8】
前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、それぞれ、筺体状の第１のシールドケースを備え、当該第１のシールドケース内に、前記第１の又は第２の検知電極と、前記第１の又は第２の検知電極上に配置されるアクティブシールドと、前記アクティブシールド上に配置される前記バッファアンプを収容する第２のシールドケースとを収容し、
前記第１のシールドケース及び第２のシールドケースは、フレームグラウンドに電気的に接続され、前記アクティブシールドは、バッファアンプ出力ラインと電気的に接続され、前記差動増幅ユニットと信号制御ユニットは、アースグランドに電気的に接続されておらず、フローティング回路で構成可能であり、さらに循環ポンプ又は排水溝においてアースする、請求項５に記載の装置。
前記第１のシールドケース及び第２のシールドケースは、フレームグラウンドに電気的に接続され、前記アクティブシールドは、バッファアンプ出力ラインと電気的に接続され、前記差動増幅ユニットと信号制御ユニットは、アースグランドに電気的に接続されておらず、フローティング回路で構成可能であり、さらに循環ポンプ又は排水溝においてアースする、請求項５に記載の装置。
【請求項9】
浴槽用の生体情報計測装置において使用するための電極装置であって、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極と、前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、電極装置。
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、電極装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入浴者の生体情報を計測することのできる浴槽生体情報計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
超高齢化社会の到来に伴い、家庭内での事故が増加している。特に、入浴中においては、浴槽内における入浴行為の際に温熱や水圧等の負荷を受け、循環器系疾患が誘発されるおそれがあるため、重大な事故につながる。
【0003】
従来、入浴中の事故を防止する方法として、近赤外線や超音波を利用した機器やカメラ等により、入浴者の動作を検知する方法が知られている。
しかし、このような方法は、計測精度が十分ではないうえ、プライバシー侵害の問題を抱えている。
しかし、このような方法は、計測精度が十分ではないうえ、プライバシー侵害の問題を抱えている。
【0004】
また、浴槽の内壁面に複数の電極を設置し、当該電極からの電気信号を処理して心電図波形や心拍数を計測する装置が知られている（特許文献１～４参照）。
しかし、このような装置は、電極が浴槽の内壁面に露出しているため、入浴者に被監視感や圧迫感を与え得るという問題や、外見上、美観に優れないという問題がある。また、接続ケーブルの取り回しが煩雑である上、浴槽本体に穴あけ等の大規模な設備工事が必要になるという問題もある。
しかし、このような装置は、電極が浴槽の内壁面に露出しているため、入浴者に被監視感や圧迫感を与え得るという問題や、外見上、美観に優れないという問題がある。また、接続ケーブルの取り回しが煩雑である上、浴槽本体に穴あけ等の大規模な設備工事が必要になるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平５－９５９２３号公報
【特許文献2】特開平１０－１２７５９１号公報
【特許文献3】特開２００２－７８６９５号公報
【特許文献4】特開２００８－９３１００号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】ＢｉｏＭｅｄ Ｅｎｇ ＯｎＬｉｎｅ， ＤＯＩ：１０．１１８６／ｓ１２９３８-０１６-０３０４-９ （２０１７）
【非特許文献2】Ｐｒｏｃ ４１ｓｔ Ａｎｎｕ．Ｉｎｔ ． Ｃｏｎｆ．Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｍ Ｂ Ｓ， Ｐａｐｅｒ ＩＤ：２８９３（２０１９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
近年、容量結合型電極を用いて非接触で心電図波形を計測することができるシステムが注目を浴びている。このような容量結合型電極から取得される電気信号は、一般に、微小であり、ノイズの影響も強く受けるとされている。
【0008】
本発明者らは、浴槽内壁面に露出せず、外見上全く見えない構成とするため、容量結合型電極を用いて、心電図波形や呼吸情報を得るシステムを開発した（非特許文献１及び２参照）。非特許文献１には、高い計測精度の心電図波形を取得するため、電極の構造や設置位置、信号処理方法について記載されている。
しかし、非特許文献１に記載のシステムによっても、信号の検出感度を高めることや、信号対雑音比の改善を含め、実用化にはさらなる計測精度の向上が必要であった。
しかし、非特許文献１に記載のシステムによっても、信号の検出感度を高めることや、信号対雑音比の改善を含め、実用化にはさらなる計測精度の向上が必要であった。
【0009】
そこで、本発明は、簡易に設置可能で、入浴者の被監視感や圧迫感を低減すると共に、高い計測精度の生体情報を取得することのできる浴槽生体情報計測装置を提供することを、発明が解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行う中で、ノイズの影響を限りなく低減し、高い計測精度の心電図波形を取得するため、特に電極の構造や信号処理回路を見直し、試行錯誤を繰り返した。そして、遂に、一般に信号処理回路内に一体に備えられる差動増幅ユニットを電極に近接させ、コネクタやケーブルを一体化させたところ、驚くべきことに、ノイズの影響が低減され、高い計測精度の生体情報を取得することができた。さらに驚くべきことに、このような構成によれば、容量結合型電極だけでなく、一般的な導電性電極にも応用できることがわかった。本発明はこのような成功例や、本発明者らによって初めて見出された知見に基づいて完成するに至った発明である。
【0011】
したがって、本発明によれば、以下のものが提供される：
［１］浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、前記基準電極の電位を基準とした前記第１の検知電極と前記第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、
前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、前記差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、浴槽生体情報計測装置。
［２］前記生体情報が、心電図波形、心拍数、呼吸情報、体動、血圧、血流、体組成、体温及び／又はストレス情報である、［１］に記載の装置。
［３］前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極は、それぞれ容量結合型電極である、請求項［１］又は［２］に記載の装置。
［４］前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極のサイズは、それぞれ、直径が６０ｍｍ～８０ｍｍである、［１］～［３］のいずれか１項に記載の装置。
［５］前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、それぞれ、バッファアンプをさらに備える、［１］～［４］のいずれか１項に記載の装置。
［６］前記浴槽が、平面視において略長方形状である場合において、
前記浴槽の短辺側に、前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットがそれぞれ設置され、
前記浴槽の長辺側に、前記基準電極が設置される、［１］～［５］のいずれか１項に記載の装置。
［７］前記基準電極は、前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極のサイズの２倍～３倍である、［４］に記載の装置。
［８］前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、それぞれ、筺体状の第１のシールドケースを備え、当該第１のシールドケース内に、前記第１の又は第２の検知電極と、前記第１の又は第２の検知電極上に配置されるアクティブシールドと、前記アクティブシールド上に配置される前記バッファアンプを収容する第２のシールドケースとを収容し、
前記第１のシールドケース及び第２のシールドケースは、フレームグラウンドに電気的に接続され、前記アクティブシールドは、バッファアンプ出力ラインと電気的に接続され 、前記差動増幅ユニットと信号制御ユニットは、アースグランドに電気的に接続されておらず、フローティング回路で構成可能であり、さらに循環ポンプ又は排水溝においてアースする、［５］に記載の装置。
［９］浴槽用の生体情報計測装置において使用するための電極装置であって、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極と、前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、電極装置。
［１］浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、前記基準電極の電位を基準とした前記第１の検知電極と前記第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、
前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、前記差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、浴槽生体情報計測装置。
［２］前記生体情報が、心電図波形、心拍数、呼吸情報、体動、血圧、血流、体組成、体温及び／又はストレス情報である、［１］に記載の装置。
［３］前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極は、それぞれ容量結合型電極である、請求項［１］又は［２］に記載の装置。
［４］前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極のサイズは、それぞれ、直径が６０ｍｍ～８０ｍｍである、［１］～［３］のいずれか１項に記載の装置。
［５］前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、それぞれ、バッファアンプをさらに備える、［１］～［４］のいずれか１項に記載の装置。
［６］前記浴槽が、平面視において略長方形状である場合において、
前記浴槽の短辺側に、前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットがそれぞれ設置され、
前記浴槽の長辺側に、前記基準電極が設置される、［１］～［５］のいずれか１項に記載の装置。
［７］前記基準電極は、前記第１の検知電極及び前記第２の検知電極のサイズの２倍～３倍である、［４］に記載の装置。
［８］前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、それぞれ、筺体状の第１のシールドケースを備え、当該第１のシールドケース内に、前記第１の又は第２の検知電極と、前記第１の又は第２の検知電極上に配置されるアクティブシールドと、前記アクティブシールド上に配置される前記バッファアンプを収容する第２のシールドケースとを収容し、
前記第１のシールドケース及び第２のシールドケースは、フレームグラウンドに電気的に接続され、前記アクティブシールドは、バッファアンプ出力ラインと電気的に接続され 、前記差動増幅ユニットと信号制御ユニットは、アースグランドに電気的に接続されておらず、フローティング回路で構成可能であり、さらに循環ポンプ又は排水溝においてアースする、［５］に記載の装置。
［９］浴槽用の生体情報計測装置において使用するための電極装置であって、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極と、前記第１の検知電極と、前記第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットとを備え、
前記第１の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、前記第２の電極ユニットと、前記差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある、電極装置。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置によれば、簡易に設置可能で、入浴者の被監視感や圧迫感を低減すると共に、高い計測精度の生体情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の各態様の詳細について説明するが、本発明の技術的範囲は本項目の事項によってのみに限定されるものではなく、本発明はその目的を達成する限りにおいて種々の態様をとり得る。
【0015】
本明細書における各用語は、別段の定めがない限り、当業者により通常使用される意味で使用され、不当に限定的な意味を有するものとして解釈されるべきではない。
【0016】
［浴槽生体情報計測装置］
本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置は、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、基準電極の電位を基準とした第１の検知電極と第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、第１の検知電極と、第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、第１の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、第２の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある。
本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置においては、生体情報が、心電図波形、心拍数、呼吸情報、体動、血圧、血流、体組成、体温及び／又はストレス情報であり得る。
本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置は、浴槽内壁面に露出しないよう設置可能な、第１の検知電極を備える第１の電極ユニット、第２の検知電極を備える第２の電極ユニット、及び、基準電極を備え、基準電極の電位を基準とした第１の検知電極と第２の検知電極との電位差に基づいて生体情報を計測する浴槽生体情報計測装置において、第１の検知電極と、第２の検知電極との電位差を検知及び増幅する差動増幅ユニットと、差動増幅ユニットによって増幅された電位信号を制御する信号制御ユニットとを備え、第１の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であり、かつ、第２の電極ユニットと、差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下ある。
本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置においては、生体情報が、心電図波形、心拍数、呼吸情報、体動、血圧、血流、体組成、体温及び／又はストレス情報であり得る。
【0017】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0018】
図１は、浴槽に設置された本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置の構成を示す概略図である。図２は、本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の一態様の浴槽生体情報計測装置における電極ユニットの構成を示す断面図である。
【0019】
この浴槽生体情報計測装置（以下、単に「装置」ともいう。）１０は、第１の検知電極１ａを備える第１の電極ユニット２０ａと、第２の検知電極１ｂを備える第２の電極ユニット２０ｂと、基準電極２と、差動増幅ユニット３と、信号制御ユニット４とから構成される。各電極ユニット２０及び基準電極２と、差動増幅ユニット３とは、接続ケーブル６ａによって電気的に接続され、差動増幅ユニット３と、信号制御ユニット４とは、接続ケーブル６ｂによって電気的に接続される。接続ケーブル６ａ、６ｂは、本装置のような、近接された差動増幅ユニットを用いる形態であれば、通常の電線で構築してもよい。
【0020】
この装置１０においては、信号制御ユニット４は、表示ユニット５と、浴槽の循環ポンプ及び／又は排水溝とに接続ケーブル６ｃによって電気的に接続される。
この装置１０においては、基準電極２の電位を基準とした、第１の検知電極１ａによって検知される電位信号と、第２の検知電極１ｂによって検知される電位信号との電位差に基づいて生体情報を計測する。
この装置１０においては、基準電極２の電位を基準とした、第１の検知電極１ａによって検知される電位信号と、第２の検知電極１ｂによって検知される電位信号との電位差に基づいて生体情報を計測する。
【0021】
［電極ユニット］
第１の検知電極１ａを備える第１の電極ユニット２０ａ及び第２の検知電極１ｂを備える第２の電極ユニット２０ｂは、浴槽内壁面７ａに露出しないよう設置可能である。具体的には、第１の電極ユニット２０ａ及び第２の電極ユニット２０ｂは、それぞれ、浴槽本体７を構成する材料、例えばＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）材の浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂに設置可能である。
ＦＲＰ材は、一般に層厚が５ｍｍ～８ｍｍ程度である。
第１の検知電極１ａを備える第１の電極ユニット２０ａ及び第２の検知電極１ｂを備える第２の電極ユニット２０ｂは、浴槽内壁面７ａに露出しないよう設置可能である。具体的には、第１の電極ユニット２０ａ及び第２の電極ユニット２０ｂは、それぞれ、浴槽本体７を構成する材料、例えばＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）材の浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂに設置可能である。
ＦＲＰ材は、一般に層厚が５ｍｍ～８ｍｍ程度である。
【0022】
ここで、第１の検知電極１ａを備える第１の電極ユニット２０ａと、第２の検知電極１ｂを備える第２の電極ユニット２０ｂとは、同様の構成であるため、以下、「第１の」及び「第２の」等の文言を省略して説明することがある。
【0023】
電極ユニット２０は、筺体状の電磁シールドケース１５ｂを備え、この電磁シールドケース１５ｂ内に、浴槽本体７の浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂに導電性材料によって形成される検知電極１と、この検知電極１上に配置される絶縁シート１１ａと、この絶縁シート１１ａ上に配置されるアクティブシールド１２と、このアクティブシールド１２の上に配置される絶縁シート１１ｂと、この絶縁シート１１ｂ上に配置される筺体状の電磁シールドケース１５ａと、この電磁シールドケース１５ａ内の底部に配置されるバッファアンプ基板１６ａ及びバッファアンプＩＣ１６ｂから構成されるバッファアンプ１６と、検知電極１の上面に例えば半田によって固定され、絶縁シート１１ａ、アクティブシールド１２、絶縁シート１１ｂ、電磁シールドケース１５ａの底部及びバッファアンプ基板１６ａを貫通する信号ピン１４ａと、アクティブシールド１２とバッファアンプＩＣ１６ｂとを電気的に接続する信号ケーブル１４ｂとを収容する。検知電極１とバッファアンプ１６とは、絶縁シート１１ａ、アクティブシールド１２、絶縁シート１１ｂ及び電磁シールドケース１５ａの底部を介して、信号ピン１４ａによって電気的に接続される。アクティブシールド１２とバッファアンプ１６とは、信号ケーブル１４ｂによってに電気的に接続される。
【0024】
電磁シールドケース１５ａ及び電磁シールドケース１５ｂは、フレームグラウンドに電気的に接続され、アクティブシールド１２は、バッファアンプＩＣ１６ｂの信号出力ラインと電気的に接続される。
【0025】
検知電極１は、入浴者の生体状況に起因する電位信号を検知するための容量結合型電極である。より具体的には、検知電極１は、微小な電位信号をアナログの電気信号として検知する。
【0026】
検知電極１は、例えば、銅、銀、ステンレス等の導電性材料によって形成される板状のものである。検知電極１は、例えば、浴槽本体７の浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂに導電性材料（ペースト）を塗布することによって形成することができる。
検知電極１のサイズや形状は、適宜設定することができるが、例えば、直径が６０ｍｍ～８０ｍｍ、層厚が３０μｍ～６０μｍの円板状であることが好ましい。
検知電極１のサイズや形状は、適宜設定することができるが、例えば、直径が６０ｍｍ～８０ｍｍ、層厚が３０μｍ～６０μｍの円板状であることが好ましい。
【0027】
アクティブシールド１２は、検知電極１面に対する外部からの電磁ノイズを低減するための電極であり、例えば、銅、鉄、ステンレス等の導電性材料によって形成される板状のものである。
アクティブシールド１２のサイズや形状は、検知電極１より大きければ特に限定されないが、例えば、直径が７０ｍｍ～９０ｍｍ、層厚が０．０８ｍｍ～０．２ｍｍの円板状であることが好ましい。
また、アクティブシールド１２は、公知のものを採用することもでき、例えば非特許文献１（ＢｉｏＭｅｄ Ｅｎｇ ＯｎＬｉｎｅ， ＤＯＩ：１０．１１８６／ｓ１２９３８-０１６-０３０４-９ （２０１７）；この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）に記載のものである。
アクティブシールド１２のサイズや形状は、検知電極１より大きければ特に限定されないが、例えば、直径が７０ｍｍ～９０ｍｍ、層厚が０．０８ｍｍ～０．２ｍｍの円板状であることが好ましい。
また、アクティブシールド１２は、公知のものを採用することもでき、例えば非特許文献１（ＢｉｏＭｅｄ Ｅｎｇ ＯｎＬｉｎｅ， ＤＯＩ：１０．１１８６／ｓ１２９３８-０１６-０３０４-９ （２０１７）；この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）に記載のものである。
【0028】
絶縁シート１１は、絶縁材料によって形成されるものであれば特に限定されないが、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を基材としたシート状のものである。
絶縁シート１１ａ，１１ｂのサイズは、それぞれ検知電極１及びアクティブシールド１２より大きければ特に限定されない。
絶縁シート１１ａ，１１ｂのサイズは、それぞれ検知電極１及びアクティブシールド１２より大きければ特に限定されない。
【0029】
バッファアンプ１６は、検知電極１からの微小な電位信号を増幅及び安定化するものであり、バッファアンプ基板１６ａと、バッファアンプＩＣ１６ｂとから構成される。
【0030】
電磁シールドケース１５ａは、バッファアンプ１６を収容する筺体状のものであり、外部からの電磁波ノイズを遮断する機能を有するものであれば特に限定されない。
電磁シールドケース１５ａのサイズは、絶縁シート１１ｂ上に配置することができ、かつ、バッファアンプ１６を収容することができれば特に限定されない。
電磁シールドケース１５ａのサイズは、絶縁シート１１ｂ上に配置することができ、かつ、バッファアンプ１６を収容することができれば特に限定されない。
【0031】
電磁シールドケース１５ｂは、検知電極１、アクティブシールド１２、絶縁シート１１ａ，１１ｂ、及び、バッファアンプ１６を収容する電磁シールドケース１５ａを収容する筺体状のものであり、外部からの電磁波ノイズを遮断する機能を有するものであれば特に限定されない。
電磁シールドケース１５ｂのサイズは、特に限定されないが、例えば、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４５ｍｍである。
電磁シールドケース１５ｂのサイズは、特に限定されないが、例えば、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×４５ｍｍである。
【0032】
［基準電極］
基準電極２は、基準電位を取得するための電極である。すなわち、検知電極（１ａ，１ｂ）は、基準電極２の電位を基準として入浴者の各電位を電位信号（生体信号）として検知する。基準電極２により、計測精度の向上と安定化を図ることができる。
基準電極２は、基準電位を取得するための電極である。すなわち、検知電極（１ａ，１ｂ）は、基準電極２の電位を基準として入浴者の各電位を電位信号（生体信号）として検知する。基準電極２により、計測精度の向上と安定化を図ることができる。
【0033】
基準電極２は、浴槽内壁面７ａに露出しないように設置可能である。具体的には、検知電極（１ａ，１ｂ）と同様に、基準電極２は、浴槽本体７を構成する材料、例えばＦＲＰ材の浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂに設置可能である。基準電極２の上面には、絶縁シート、シールドケース等を配置してもよい。
【0034】
基準電極２は、例えば、銅、銀、ステンレス等の導電性材料によって形成される板状のものである。基準電極２は、浴槽本体７の浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂに、導電性材料を塗布することによって形成することができる。
基準電極２のサイズや形状は、設置位置等によって適宜設定することができるが、例えば、検知電極１のサイズ（接触面積）の２倍～３倍であることが好ましく、具体的には、直径が１００ｍｍ～１６０ｍｍの円板状であることが好ましい。層厚は、３０μｍ～６０μｍであることが好ましい。
基準電極２のサイズや形状は、設置位置等によって適宜設定することができるが、例えば、検知電極１のサイズ（接触面積）の２倍～３倍であることが好ましく、具体的には、直径が１００ｍｍ～１６０ｍｍの円板状であることが好ましい。層厚は、３０μｍ～６０μｍであることが好ましい。
【0035】
図１のように、浴槽本体７が平面視において略長方形状である場合において、浴槽本体７の短辺側に、第１の検知電極１ａ（第１の電極ユニット２０ａ）及び第２の検知電極１ｂ（第２の電極ユニット２０ｂ）がそれぞれ設置され、浴槽本体７の長辺側に、基準電極２が設置される。
なお、第１の検知電極１ａ（第１の電極ユニット２０ａ）と第２の検知電極１ｂ（第２の電極ユニット２０ｂ）との設置高さは、床面から同じ高さであってもよいし、高低差をつけてもよいが、いずれも、湯面の位置よりは低いことが好ましい。すなわち、電極配置は、従来の心電図における双極誘導（第ＩＩ誘導）を模擬し浴槽本体７に設置することが好ましい。
なお、第１の検知電極１ａ（第１の電極ユニット２０ａ）と第２の検知電極１ｂ（第２の電極ユニット２０ｂ）との設置高さは、床面から同じ高さであってもよいし、高低差をつけてもよいが、いずれも、湯面の位置よりは低いことが好ましい。すなわち、電極配置は、従来の心電図における双極誘導（第ＩＩ誘導）を模擬し浴槽本体７に設置することが好ましい。
【0036】
［差動増幅ユニット］
差動増幅ユニット３は、第１の検知電極１ａと、第２の検知電極１ｂのそれぞれの電位差の電圧フォロワを行い、これらの電圧信号を検知及び増幅する。具体的には、差動増幅ユニット３は、第１の電極ユニット２０ａと、第２の電極ユニット２０ｂとによって検知された微小電圧信号を、デジタル処理が行いやすい電圧レベルに増幅・ノイズ除去して電圧信号を信号制御ユニット４にアナログ出力する。
差動増幅ユニット３は、第１の検知電極１ａと、第２の検知電極１ｂのそれぞれの電位差の電圧フォロワを行い、これらの電圧信号を検知及び増幅する。具体的には、差動増幅ユニット３は、第１の電極ユニット２０ａと、第２の電極ユニット２０ｂとによって検知された微小電圧信号を、デジタル処理が行いやすい電圧レベルに増幅・ノイズ除去して電圧信号を信号制御ユニット４にアナログ出力する。
【0037】
差動増幅ユニット３は、例えば、図２に示すように、差動アンプ部、ＤＣトラッキング手段、増幅部、フィルタ処理部（ＨＰＦ、ＬＰＦ、帯域除去フィルタ）等から構成される。例えば、電圧信号の増幅レベルは、５０００倍～５０万倍であり、ＨＰＦは、遮断周波数が１Ｈｚのハイパスフィルタであり、ＬＰＦは、遮断周波数が１００Ｈｚのローパスフィルタである。
なお、容量結合型電極である検知電極１からの入力インピーダンスは非常に高く、テラΩオーダーであり、電極構造・面積や、それらの設置位置によって、適宜調整されるものである。
なお、容量結合型電極である検知電極１からの入力インピーダンスは非常に高く、テラΩオーダーであり、電極構造・面積や、それらの設置位置によって、適宜調整されるものである。
【0038】
第１の電極ユニット２０ａと、差動増幅ユニット３との距離は、３０ｃｍ以下、好ましくは０ｃｍ（一体化）以上３０ｃｍ以下であり、かつ、第２の電極ユニット２０ｂと、差動増幅ユニット３との距離が３０ｃｍ以下、好ましくは０ｃｍ（一体化）以上３０ｃｍ以下である。
電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）と差動増幅ユニット３との距離が３０ｃｍ以下である具体的な構成では、差動増幅ユニット３は、電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）や基準電極２と同様に、浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂあるいはその周辺に設置することができる。すなわち、浴槽本体７の一方側を覆うエプロン内周辺に設置されることが好ましい。
なお、このような構成から、電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）と差動増幅ユニット３とは、防水構造を有することが好ましい。
電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）と差動増幅ユニット３との距離が３０ｃｍ以下である具体的な構成では、差動増幅ユニット３は、電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）や基準電極２と同様に、浴槽内壁面７ａに対向する面７ｂあるいはその周辺に設置することができる。すなわち、浴槽本体７の一方側を覆うエプロン内周辺に設置されることが好ましい。
なお、このような構成から、電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）と差動増幅ユニット３とは、防水構造を有することが好ましい。
【0039】
［信号制御ユニット］
信号制御ユニット４は、差動増幅ユニット３によって増幅された電位信号を制御して生体情報を取得する。
信号制御ユニット４は、例えば、図２に示すように、レベルシフタ、Ａ／Ｄ変換部、ＣＰＵ（制御部、演算部等）、リレー手段等から構成される。また、信号制御ユニット４はアースグラウンドに電気的に接続される。
信号制御ユニット４は、差動増幅ユニット３によって増幅された電位信号を制御して生体情報を取得する。
信号制御ユニット４は、例えば、図２に示すように、レベルシフタ、Ａ／Ｄ変換部、ＣＰＵ（制御部、演算部等）、リレー手段等から構成される。また、信号制御ユニット４はアースグラウンドに電気的に接続される。
【0040】
ここで、装置１０は、電磁シールドケース１５ａ及び電磁シールドケース１５ｂは、フレームグラウンドに電気的に接続され、アクティブシールド１２は、バッファアンプ出力ラインと電気的に接続され、差動増幅ユニット３と信号制御ユニット４とは、アースグランドに電気的に接続されておらず、フローティング回路で構成可能であり、さらに循環ポンプや排水溝においてアースする。このような構成により、ノイズ抑制や、安全性向上が可能となる。
【0041】
ここで、装置１０の信号制御ユニット４における一連の信号制御方法の一例を示す。
信号制御ユニット４では、まず、差動増幅ユニット３によって増幅された電位信号をレベルシフタによって電圧変換した後、Ａ／Ｄ変換部において、例えば１ｋＨｚのサンプリング周波数で各信号をサンプリング（０．１Ｈｚ以上のＡＣ成分を記録）すると共に、各信号を量子化してアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、図４に示すように、このデジタル信号を誘導演算する。具体的には、デジタル信号をデジタルフィルタ（-１８ｄＢ／ｏｃｔ）により、心電信号（１Ｈｚ～６０Ｈｚ）、呼吸信号（０．１Ｈｚ～０．５Ｈｚ）及び体動信号（６０Ｈｚ～１００Ｈｚ）に分離する。心電信号及び呼吸信号は、体動信号（信号Ｂ）の体動判定区間の解析結果に対して消去又は生成し、Ｒ波のピークを検出する。このピークの間隔よりＲＲ間隔を算出し、その後ＲＲ間隔を１ｋＨｚでリサンプリングし、ＦＦＴ又はＭＥＭで周波数分布を分析し、心拍数、心拍変動性等の情報を取得する。一方、ＲＲ間隔に現れる呼吸性の変動からも別途呼吸信号を分離し、これと、前述のフィルタ分離による呼吸信号の両者に、ＦＦＴ又はＭＥＭで周波数分布を分析し、呼吸数、呼吸変動性等の呼吸情報を取得する。最後に、これらの情報から、血圧、血流、体温及びストレス情報を取得する。
信号制御ユニット４では、まず、差動増幅ユニット３によって増幅された電位信号をレベルシフタによって電圧変換した後、Ａ／Ｄ変換部において、例えば１ｋＨｚのサンプリング周波数で各信号をサンプリング（０．１Ｈｚ以上のＡＣ成分を記録）すると共に、各信号を量子化してアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、図４に示すように、このデジタル信号を誘導演算する。具体的には、デジタル信号をデジタルフィルタ（-１８ｄＢ／ｏｃｔ）により、心電信号（１Ｈｚ～６０Ｈｚ）、呼吸信号（０．１Ｈｚ～０．５Ｈｚ）及び体動信号（６０Ｈｚ～１００Ｈｚ）に分離する。心電信号及び呼吸信号は、体動信号（信号Ｂ）の体動判定区間の解析結果に対して消去又は生成し、Ｒ波のピークを検出する。このピークの間隔よりＲＲ間隔を算出し、その後ＲＲ間隔を１ｋＨｚでリサンプリングし、ＦＦＴ又はＭＥＭで周波数分布を分析し、心拍数、心拍変動性等の情報を取得する。一方、ＲＲ間隔に現れる呼吸性の変動からも別途呼吸信号を分離し、これと、前述のフィルタ分離による呼吸信号の両者に、ＦＦＴ又はＭＥＭで周波数分布を分析し、呼吸数、呼吸変動性等の呼吸情報を取得する。最後に、これらの情報から、血圧、血流、体温及びストレス情報を取得する。
【0042】
なお、アナログ信号の段階で心電図波形のＲ波がノイズに比べ、Ｓ／Ｎ＝５ｄＢ以上の信号があれば、デジタル処理での測定が可能となる。
【0043】
また、信号制御ユニット４における信号制御方法は、公知の方法を採用することもでき、例えば、非特許文献１（ＢｉｏＭｅｄ Ｅｎｇ ＯｎＬｉｎｅ， ＤＯＩ：１０．１１８６／ｓ１２９３８-０１６-０３０４-９ （２０１７）；この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）や、非特許文献２（Ｐｒｏｃ ４１ｓｔ Ａｎｎｕ．Ｉｎｔ ． Ｃｏｎｆ．Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｍ Ｂ Ｓ， Ｐａｐｅｒ ＩＤ：２８９３（２０１９）；この文献の記載は、ここに特に開示として援用される）に記載の方法が挙げられる。
【0044】
信号制御ユニット４において計測された生体情報は、表示ユニット５に表示される。
また、信号制御ユニット４は、計測された生体情報が、適宜設定された閾値を超えた場合に、浴槽内の湯を排水するように循環ポンプや排水溝を制御する。
また、信号制御ユニット４は、計測された生体情報が、適宜設定された閾値を超えた場合に、浴槽内の湯を排水するように循環ポンプや排水溝を制御する。
【0045】
以上のような装置１０によれば、検知電極１を備える電極ユニット２０及び基準電極２が浴槽内壁面７ａに露出しないよう設置可能であることから、入浴者の被監視感や圧迫感を低減することができ、また、外見上美観にも優れる。さらに、大規模な設備工事を必要としないことから、簡易に設置可能で、かつ、後付けも容易である。その上、検知電極１からの微小な電位信号を、近接した差動増幅ユニット３において増幅及び安定化することにより、ノイズの影響が限りなく低減された状態で、信号制御ユニット４へ出力することができるので、高い計測精度の生体情報を取得することができる。
【0046】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、基準電極は、浴槽内の排水溝金属や循環金具で置き換えることもできる。
また例えば、検知電極は、少なくとも２個あればよいが、３個以上としてもよい。
また例えば、後述の実施例にも示した通り、検知電極が容量結合型電極である場合に、各電極ユニットと差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であれば、ノイズの影響を限りなく低減できることを確認しているが、この構成は、検知電極が導電性電極である場合にも適用することができる。
また例えば、微細気泡の噴出下においても、測定可能である。
例えば、基準電極は、浴槽内の排水溝金属や循環金具で置き換えることもできる。
また例えば、検知電極は、少なくとも２個あればよいが、３個以上としてもよい。
また例えば、後述の実施例にも示した通り、検知電極が容量結合型電極である場合に、各電極ユニットと差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍ以下であれば、ノイズの影響を限りなく低減できることを確認しているが、この構成は、検知電極が導電性電極である場合にも適用することができる。
また例えば、微細気泡の噴出下においても、測定可能である。
【0047】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の課題を解決し得る限り、本発明は種々の態様をとることができる。
【実施例0048】
【0049】
健康な成人男性（４０代）に湯温４１℃にて１０分間入浴してもらい、生体からの筋電等の影響を受けないよう、安静状態で、検知電極からの電位信号を検知した。結果を図５に示す。なお、図５に示す結果は、いわゆるデジタル処理前の生信号（アナログ信号）の結果である。また、Ｓ／Ｎ＝１０ｄＢ～１２ｄＢであった。
【0050】
〔実験例２〕
検知電極１（１ａ，１ｂ）を備える電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）と、差動増幅ユニット３との距離を１００ｃｍにしたこと以外は実験例１と同様に実験を行なった。結果を図５に示す。なお、図５に示す結果は、いわゆるデジタル処理前の生信号の結果である。また、Ｓ／Ｎ＝７ｄＢ～８ｄＢであった。
検知電極１（１ａ，１ｂ）を備える電極ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）と、差動増幅ユニット３との距離を１００ｃｍにしたこと以外は実験例１と同様に実験を行なった。結果を図５に示す。なお、図５に示す結果は、いわゆるデジタル処理前の生信号の結果である。また、Ｓ／Ｎ＝７ｄＢ～８ｄＢであった。
【0051】
図５によれば、検知電極を備える電極ユニットと差動増幅ユニットとの距離が３０ｃｍである実験例１は、実験例２に比べノイズが少ないことが示された。すなわち、この生信号の結果が、ノイズの影響が低減されたものであれば、この生信号を用いて信号制御ユニットでデジタル処理・制御し、取得される生体情報についても、ノイズの影響が低減され高い精度のものとなるといえる。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明の装置は、簡易に設置可能で、入浴者の被監視感や圧迫感を低減すると共に、高い計測精度の生体情報を計測することのできるので、医療やヘルスケア等の分野において、健康維持及び疾病予防（未病予測）等を目的として自己管理するシステムとして極めて有用である。また、取得された生体情報に基づいて、浴槽内の湯を排水するよう循環ポンプや排水溝を制御することができるので、水没事故等を防止するための監視システムとして極めて有用である。
【符号の説明】
【0053】
１ 検知電極
２ 基準電極
３ 差動増幅ユニット
４ 信号制御ユニット
５ 表示ユニット
６ 接続ケーブル
７ 浴槽本体
７ａ 内壁面
７ｂ 対向する面
１０ 浴槽生体情報計測装置
１１ 絶縁シート
１２ アクティブシールド
１４ａ 信号ピン
１４ｂ 信号ケーブル
１５ 電磁シールドケース
１６ バッファアンプ
１６ａ バッファアンプ基板１６ａ
１６ｂ バッファアンプＩＣ１６ｂ
２０ 電極ユニット
２ 基準電極
３ 差動増幅ユニット
４ 信号制御ユニット
５ 表示ユニット
６ 接続ケーブル
７ 浴槽本体
７ａ 内壁面
７ｂ 対向する面
１０ 浴槽生体情報計測装置
１１ 絶縁シート
１２ アクティブシールド
１４ａ 信号ピン
１４ｂ 信号ケーブル
１５ 電磁シールドケース
１６ バッファアンプ
１６ａ バッファアンプ基板１６ａ
１６ｂ バッファアンプＩＣ１６ｂ
２０ 電極ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
