评估检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种通过产生振动来对测量装置的测量精度进行评估或检测的评估检测装置，尤其涉及一种用于对活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的评估检测装置，其中所述活体信息测量装置是用于测量活体信息的。


背景技术：

2.众所周知，传统的振动测试装置是通过以所需的位移、速度或加速度波形使活塞上下移动来使待测物体产生振动，以此来对待测物体进行检测和测试的(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1日本专利特开2010-151772号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的技术问题
7.为了能够通过使待测物体产生振动来对待测物体进行检测，通常要求以与活体实际上所产生的振动相同的频率来使待测物体产生振动，由此来进行更精准的检测。
8.尤其是，当将用于对活体的活体信息(例如人体的心率以及呼吸等)进行测量的活体信息测量装置作为待测物体，来对该活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测时，由于由真人身上所产生的振动带来的载荷很小，并且是包括心率、呼吸、鼾声等多种频率的，而且还会因活体信息测量装置的测量位置等的不同而形成不同的测量状态，所以要对活体信息测量装置的测量精度进行更加精准的评估或检测是很困难的。
9.本发明用以解决上述技术问题，其目的在于提供一种用于对活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的评估检测装置，所述活体信息测量装置是用于测量活体信息的，而该评估检测装置能够对所述活体信息测量装置的测量精度进行更加精准的评估或检测。
10.解决技术问题的技术方案
11.本发明是用于对活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的评估检测装置，所述活体信息测量装置是用于测量活体信息的，针对上述技术问题，该评估检测装置具有如下特征：其具有：输入波形生成单元，其用于通过特定的操作来生成多个输入波形信号；压头，其用于向所述活体信息测量装置的振动输入单元施加压力；振动驱动单元，其用于对所述压头进行振动；以及控制单元，其用于对所述振动驱动单元进行控制；其中，所述控制单元具有一个合成波形生成单元，其可对由所述输入波形生成单元生成的多个输入波形信号进行合成；所述振动驱动单元可基于所述合成波形生成单元所合成的合成波形信号来振动所述压头。
12.此外，优选的是，所述振动驱动单元通过所述压头来使所述振动输入单元产生载
荷小于等于10n、频率为0～10000hz的振动。
13.此外，优选的是，所述活体信息测量装置是一种床用活体信息测量装置，其用于测量人体的心率、呼吸、以及鼾声中的至少任意一种活体信息，所述振动输入单元是放置于床上的。
14.此外，优选的是，所述评估检测装置还具有：波形显示单元，其用于以波形的形式显示波形信号；以及振动波形输出单元，其用于输出所述压头在实际振动时所产生的振动波形所相应的振动波形信号；其中，由所述振动波形输出单元输出的振动波形信号、以及由所述输入波形生成单元生成的多个输入波形信号被输入到所述波形显示单元中后，所述波形显示单元会显示出基于所述振动波形信号的振动波形、以及基于所述输入波形信号的输入波形。
15.此外，优选的是，所述振动波形输出单元具有：载荷检测单元，其用于对所述振动驱动单元加载于所述压头上的力进行检测；以及位移检测单元，其用于对当所述振动驱动单元在对所述压头进行振动时所述压头所产生的位移进行检测；所述振动波形输出单元会将所述载荷检测单元检测出的载荷信号、以及所述位移检测单元检测出的位移信号输出至所述波形显示单元中。
16.此外，优选的是，所述振动驱动单元与所述载荷检测单元相连接，所述压头不与所述振动驱动单元及所述载荷检测单元中的任何一个相连接，对所述振动驱动单元来讲，当其要进行施压工作即当其要使所述压头向所述活体信息测量装置的振动输入单元施加压力时，是通过使所述载荷检测单元朝着所述压头的方向伸出而使所述载荷检测单元接触到所述压头来进行施压的，而当其要转为非施压工作状态即当其要使所述压头停止向所述活体信息测量装置的振动输入单元施加压力时，是通过将所述载荷检测单元从所述压头处撤回而使所述载荷检测单元离开所述压头来停止施压的。
17.此外，优选的是，所述压头的底面由圆形板形成，在其表面的中心位置形成有所述载荷检测单元用以接触的凸起部位。
18.此外，优选的是，当将所述压头放置到所述活体信息测量装置的振动输入单元上时，其重量足以使该振动输入单元发生凹陷。
19.发明的效果
20.根据本发明，检测人员会在考虑到活体信息测量装置的测量状态等的基础上来设想会被输入到活体信息测量装置中的多个输入波形，然后通过评估检测装置生成所设想的多个输入波形信号，再基于对所生成的多个输入波形信号进行合成而得到的合成波形信号来对压头进行振动，因此能够实现更精准的情形模拟，进而能够对活体信息测量装置的测量精度进行更加精准的评估或检测。
附图说明
21.图1是本发明中的评估检测装置被设在床上时的立体图。
22.图2是将本发明中的评估检测装置的主要部位放大后的立体图。
23.图3是示出了本发明中的评估检测装置的功能性构造的方框图。
24.图4是本发明中的评估检测装置中的音圈马达的工作状态示意图。
25.图5是对本发明中的评估检测装置进行驱动的操作流程。
具体实施方式
26.下面结合图1～图5对本发明中的评估检测装置1的实施方式进行描述。
27.在本实施方式中，作为一个示例，是将放置在床200上的床载传感器101作为振动输入单元，来对用于评估或检测床用活体信息测量装置100的测量精度的评估检测装置1进行描述的，所述床用活体信息测量装置100是用于对躺在床200上的待测物体(人体)的心率、呼吸、及鼾声等活体信息进行测量的。
28.评估检测装置1的构造
29.图1是本发明中的评估检测装置1被设在床200上时的立体图，图2是将本发明中的评估检测装置1的主要部位放大后的立体图。
30.如图1所示，床载传感器101放置在了寝具(床垫、床褥等)上，寝具设在了床200的床板上。该床载传感器101由薄型压电元件等构成，其大致覆盖了寝具的整个区域，但实际上只要覆盖寝具的至少一部分即可。例如，也可以将床载传感器101仅放置到当人躺在床200上时可与人体的上半身接触的区域。
31.评估检测装置1具有设在床200的左右两侧的一对纵向框架2、以及设在床200的上侧的横向框架3，且通过将横向框架3连接到一对纵向框架2的上端，而形成了横跨于床200上的门型框架。
32.在一对纵向框架2的下端连接有平板形的底板4，其用于对评估检测装置1进行限位以防止其发生移动。另外，也可在底板4上设置带锁定件的脚轮，以便在对床用活体信息测量装置100进行检测等操作之前，能够使评估检测装置1在床200的长度方向(前后方向)上移动。
33.在横向框架3上支撑有用于对振动驱动单元进行控制的控制单元20、以及具有振动驱动单元的施压单元30。此外，在横向框架3上沿着床200的宽度方向(左右方向)形成有滑槽3a。
34.此外，评估检测装置1具有装置单元90，且该装置单元中内置有：作为输入波形生成单元来使用的函数发生器10、作为波形显示单元来使用的示波器50、以及用于向控制单元20供电的电源盒60。另外，函数发生器10、示波器50及电源盒60中的至少任意一个也可直接作为独立的部件而无需内置在装置单元90中，或者也可以将其内置在控制单元20中。
35.如图2所示，在控制单元20的背面设有后基底5，在该后基底5上安装有前基底6及手柄7。
36.后基底5在其与横向框架3相对的一面上形成有用于插入滑槽3a中的滑块(未图示)，通过利用该滑槽3a及滑块，能够使后基底5通过在床200的宽度方向(左右方向)上滑动来实现其移动。
37.此外，对于后基底5，在其上端形成有朝向前基底6弯曲的上端弯曲部5a，在其下端同样形成有朝向前基底6弯曲的下端弯曲部5b，从侧视图来看，后基底5形成为大致如“]”的形状。
38.前基底6上安装有构成了振动驱动单元的音圈马达31。
39.此外，前基底6上形成有：限位器6a，其是从前基底6上的与后基底5相对的一面上延伸出的；上基座6b，其用于对音圈马达31的上端进行支撑；以及下基座6c，其用于对音圈马达31的下端进行支撑。
40.手柄7在后基底5与前基底6之间具有螺旋形螺纹部，通过转动手柄7，前基底6能够借助螺纹部来进行相对于后基底5做上下方向上的移动的操作。
41.此外，当将手柄7转动至其上限处时，限位器6a与上端弯曲部5a会相碰撞，而当转动至其下限处时，限位器6a与下端弯曲部5b会相碰撞，由此限定了前基底6在其上下方向上相对于后基底5所能够实现的移动范围。
42.上基座6b上形成有供线路穿过的矩形布线孔，该线路用于将电信号从函数发生器10发送到控制单元20。此外，如上所述，音圈马达31的上端支撑在上基座6b的底面上。
43.下基座6c对音圈马达31的下端进行支撑，如下文所述，在下基座6c上形成有能供测力传感器33通过的驱动开口部位6d(参照图4)，其中测力传感器33安装在音圈马达31上。
44.位于下基座6c的下方的床200上放置有用于向床载传感器101施加压力的压头40。
45.该压头40的底面由圆形板形成，在其表面的中心位置形成有凸起部位41。此外，压头40与评估检测装置1的任何部位均不相连，因此其可从评估检测装置1上自由地拆除。
46.进一步地，压头40的重量优选为足以使其陷入寝具中，作为一个示例，其直径优选为10～30cm、重量优选为1～5kg。可根据活体信息测量装置的种类及检测位置，将该压头40相应地更换成其他大小、重量的压头40。
47.评估检测装置1的方框图
48.下面结合图3对评估检测装置1的功能性构造进行描述。图3是示出了评估检测装置1的功能性构造的方框图。
49.如图3所示，评估检测装置1具有：函数发生器10、控制单元20、施压单元30、压头40、示波器50、以及电源盒60。
50.在本实施方式中，评估检测装置1是具有示波器50的，但对本发明的评估检测装置1来说该示波器50并不是必需的组成部分，评估检测装置1也可直接将信号输出至外部的通用示波器而无需具备示波器50。
51.函数发生器10会通过特定的操作来生成多个输入波形信号，其中该波形信号为任意波形所对应的频率，并且函数发生器10会将所生成的多个输入波形信号输出至示波器50、以及下文所述的控制单元20的加法器21中。
52.控制单元20是用于对施压单元30进行控制的控制板，其至少具有加法器21、线性马达驱动器22、内置电源23、滤波器24、以及测力传感器信号放大器25。
53.加法器21构成了合成波形生成单元，所述合成波形生成单元用于对由函数发生器10输出的多个输入波形信号进行合成，该加法器21在将输入波形信号合成后会将其作为合成波形信号输出至线性马达驱动器22中。
54.在本实施方式中，函数发生器10生成的是2个输入波形信号，所以加法器21是对这2个输入波形信号进行了合成的，但输入波形信号并不仅限于2个，只要为多个均可。
55.对于线性马达驱动器22来讲，其输入了从加法器21中输出的合成波形信号后，会基于该合成波形信号来对要输出到音圈马达31的额定电流、其输出时间点等进行控制。此外，线性马达驱动器22是在进行反馈控制的同时实时地对音圈马达31进行控制的，其中所述反馈控制具体为对于将输出到音圈马达31的额定电流反馈给线性马达驱动器22自身这一过程进行控制。
56.对于内置电源23来讲，其输入了来自电源盒60的电源后，会将电源供应给控制单
元20的各个元件。
57.对于滤波器24来讲，其输入了来自电源盒60的电源后，会将杂波滤除，然后再将电源供应给线性马达驱动器22。
58.对于测力传感器信号放大器25来讲，其输入了来自下文所述的测力传感器33的载荷信号后，会将所输入的载荷信号放大，然后再将放大后的载荷信号输出至示波器50中。
59.施压单元30具有音圈马达31、激光位移测量仪32、以及测力传感器33。
60.在音圈马达31中，线圈骨架的动子31a可在由磁铁形成的磁场之中做往复直线运动。
61.另外，作为用于对压头40进行振动的振动驱动单元，本实施方式中采用的是做往复直线运动的音圈马达31，但也可采用做往复旋转运动的马达，还可以采用做直线运动的螺线管。
62.不过，如果要发出一种振动来模拟活体信息，则优选为采用电响应性优异且能够进行高精度流畅控制的音圈马达(线性马达)。
63.测力传感器33构成了载荷检测单元，其中所述载荷检测单元用于对加载到压头40上的力进行检测，并且测力传感器33会通过测力传感器信号放大器25来向示波器50输出载荷信号，其中所述载荷信号所示出的是所检测到的力。测力传感器33是与该音圈马达31中的动子31a的下端相连接的(参照图4)。
64.激光位移测量仪32构成了位移检测单元，其中所述位移检测单元是用于对在对压头40进行振动时压头所产生的位移进行检测的，并且激光位移测量仪32会向示波器50输出位移信号，其中所述位移信号所示出的是所检测出的位移。激光位移测量仪32是设在位于该音圈马达31的背面的前基底6上的。
65.对于压头40来讲，其虽未与测力传感器33相连接，但能够通过音圈马达31所做的往复直线运动，来使测力传感器33接触到压头40。
66.对于床用活体信息测量装置100来讲，由压头40带给床载传感器101的振动会通过传感器信号放大器102而输入至其控制器103中。
67.对于示波器50来讲，其输入了来自函数发生器10的多个输入波形信号、来自激光位移测量仪32的位移信号、以及来自测力传感器33的载荷信号后，会显示出基于多个输入波形信号与位移信号的波形、以及基于载荷信号的载荷值。此外，示波器50是直接显示基于各个输入波形信号的波形的，其并不对多个输入波形信号进行合成。
68.由此，能够在所输入的多个输入波形与实际输出的输出波形之间进行比较，从而能够对所需要输入的输入波形进行调整及反馈。进一步地，检测人员还能够在输出到床用活体信息测量装置100中的输出值或输出波形与显示在评估检测装置1的示波器50上的载荷值及波形之间进行比较，从而能够对输入波形进行更准确的调整及反馈。尤其，当使示波器50直接显示基于各个输入波形信号的波形而不对多个输入波形信号进行合成时，对输入波形的调整及反馈就更为容易。
69.另外，在本实施方式中，示波器50是直接显示基于各个输入波形信号的波形而并未对多个输入波形信号进行合成的，但也可将其设为是对多个输入波形信号进行合成后显示此合成波形的。进一步地，在本实施方式中，示波器50中输入的是来自函数发生器10的多个输入波形信号，但其也可以是输入由加法器21合成的合成波形信号后显示基于合成波形
信号的波形的。
70.音圈马达33的工作状态
71.下面结合图4对评估检测装置1中的音圈马达31的工作状态进行描述。图4是评估检测装置1中的音圈马达31的工作状态示意图。具体而言，图4(a)是在未对音圈马达31通电的情况下使压头40向床载传感器101施加压力时的施压工作状态的示意图，图4(b)是在对音圈马达31通电的情况下使压头40停止对床载传感器101施加压力时的非施压工作状态的示意图。
72.如图4所示，测力传感器33是与音圈马达31中的动子31a的下端相连接的，而压头40则不与音圈马达31及测力传感器33中的任何一个相连接。
73.如图4(a)所示，在音圈马达31未通电时，动子31a是从音圈马达31的定子(主体部分)处伸出的状态。
74.检测人员要通过转动手柄7，来使前基底6下降至测力传感器33可接触到压头40的凸起部位41的位置，其中测力传感器33与动子31a相连接。这时可通过该前基底6的下降程度，即通过测力传感器33压向凸起部位41的下压量，来设定施加给压头40的载荷。
75.如图4(b)所示，在音圈马达31通电时，动子31a是从音圈马达31的定子处撤回的状态。当动子31a撤回时，测力传感器33会离开凸起部位41，从而停止向压头40施加压力。
76.线性马达驱动器22会基于由加法器21合成的合成波形信号，向音圈马达31输出特定的额定电流(使其通电/不通电)，由此使动子31a做往复直线运动，进而使压头40以基于合成波形信号的频率进行振动。
77.尤其是在对于具有放置在床垫、床褥等寝具上的床载传感器101的床用活体信息测量装置100的测量精度进行评估或检测时，可能会要求压头40以高频率振动。然而此时如果使压头40以高频率振动，则压头40可能会在寝具的反弹力作用下弹回而与测力传感器33相碰撞，以致其无法使压头40按预期的频率振动。
78.在本实施方式中，压头40不与音圈马达31及测力传感器33中的任何一个相连接，因此能够防止压头40在寝具的反弹力作用下弹回而与测力传感器33相碰撞，所以能够使压头40按预期的频率振动。
79.此外，由于压头40的重量足以使其陷入寝具中，所以在对具有床载传感器101的床用活体信息测量装置100的测量精度进行评估或检测时，可确保压头40能够在与人躺在寝具上时床载传感器101发生凹陷的状态一样的状态下进行振动。
80.进一步地，对于压头40来讲，其底面是由圆形板形成的，因此其会像人体的心脏等的振动一样，能够使床载传感器101所接收到振动是来自一个面的，而不是来自一个点的。
81.对评估检测装置1进行驱动的操作流程
82.关于对评估检测装置1进行驱动的操作流程，下面结合图5进行描述。图5是对评估检测装置1进行驱动的操作流程。
83.首先，在步骤s10中，检测人员要将压头40放置在床载传感器101上想要进行检测的任意检测区域中。
84.在步骤s20中，检测人员要通过移动一对纵向框架2，来使测力传感器33接触到压头40的凸起部位41。
85.即，在步骤s10及s20中，检测人员要将评估检测装置1移动至床载传感器101的检
测区域中。
86.在本实施方式中是在步骤s10之后进行步骤s20的操作的，但也可先进行步骤s20的操作然后再进行步骤s10的操作。
87.在步骤s30中，检测人员要通过对函数发生器10进行特定的操作，来设定出待测物体可能会产生的多个频率。
88.在本实施方式中，在对床用活体信息测量装置100的测量精度进行评估或检测时，是以人体的心率为1.0～10.0hz的频带中的值、呼吸为小于等于1.0hz的频带中的值、鼾声为50.0～500hz的频带中的值来进行设定的。
89.在步骤s40中，检测人员要通过转动手柄7，使前基底6下降至测力传感器33可接触到压头40的凸起部位41的位置，来设定施加给压头40的载荷，其中测力传感器33是与动子31a相连接的。
90.在本实施方式中，施加到床载传感器101上的载荷为施加到压头40上的载荷(1)与压头40的重量(2)之和。
91.此外，当将用于对人体的活体信息进行测量的活体信息测量装置作为待测物体来对该活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测时，由于由真人身上所产生的振动带来的载荷很小，所以测力传感器33对压头40的凸起部位41的载荷要优选设定为小于等于1n且接近于0的值。换言之，测力传感器33对压头40的凸起部位41的载荷要优选为仅仅是轻微接触而并不过度施压的程度。
92.此外，在本实施方式中是先在步骤s30中设定频率然后在步骤s40中设定施加给压头的载荷的，但是也可以先进行步骤s40的操作然后再进行步骤s30的操作。
93.最后，在步骤s40中，检测人员要打开评估检测装置1中的振动开关(未图示)。由此，音圈马达31的动子31a将会开始做往复直线运动，进而使压头40以基于合成波形信号的频率振动。
94.根据上述本实施方式中的评估检测装置1，检测人员会在考虑到压头40在床载传感器101上的设置位置等的基础上，去设想与那些会被输入至床载传感器101(床用活体信息测量装置100)中的心率、呼吸、及鼾声等活体信息相对应的多个输入波形，然后通过评估检测装置生成所设想的多个输入波形信号，再基于对所生成的多个输入波形信号进行合成而得到的合成波形信号来对压头40进行振动，因此能够对床用活体信息测量装置100的测量精度进行更加精准的评估或检测。
95.此外，根据本实施方式中的评估检测装置1，示波器50中输入了来自函数发生器10的多个输入波形信号、来自激光位移测量仪32的位移信号、以及来自测力传感器33的载荷信号后，会显示出基于多个输入波形信号及位移信号的波形、以及基于载荷信号的载荷值，因此能够在所输入的多个输入波形与实际输出的输出波形之间进行比较，从而能够对所需要输入的输入波形进行调整及反馈。
96.此外，根据本实施方式中的评估检测装置1，压头40不与音圈马达31及测力传感器33中的任何一个相连接，因此能够防止压头40在寝具的反弹力作用下弹回而与测力传感器33相碰撞，所以能够使压头40按预期的频率振动。
97.变形例
98.在本实施方式中的评估检测装置1中，压头40是并不与评估检测装置1的任何部位
相连的，但压头40也可以是与测力传感器33、或音圈马达31的动子31a相连的。
99.进一步地，压头40也可以设置一种用除了测力传感器33及音圈马达31以外的部件来对其进行支撑的支撑部件，而不必是与测力传感器33、或音圈马达31的动子31a相连接的。例如，可以在前基底6上设置支撑部件，其中所述支撑部件是在压头40能够上下移动的前提下对压头40进行支撑的。
100.此外，在本实施方式中的评估检测装置1中，是将手柄7安装在后基底5上，并通过转动手柄7，来使前基底6能够相对于后基底5做上下移动的，但也可以直接在由纵向框架2与横向框架3构成的门型框架上，使横向框架3能够相对于纵向框架2做上下移动，而无需具备手柄7。
101.此外，虽然在本实施方式中仅对用于对具有床载传感器101的床用活体信息测量装置100的测量精度进行评估或检测的评估检测装置1进行了说明，但其并不仅限于是针对床用活体信息测量装置100的，评估检测装置还可以是用于对如下活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的：即在坐垫或椅子等落座部位设置了由压电元件构成的传感器的活体信息测量装置。
102.进一步地，还可以是用于对如下活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的评估检测装置：即具有能够佩戴在人体(手臂或头等)上的接触传感器的活体信息测量装置。
103.此外，在本实施方式中说明的评估检测装置是用于对能够对人体的活体信息进行测量的活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的，但其中的活体信息测量装置并不仅限于是针对人体的，评估检测装置还可以是用于对如下活体信息测量装置的测量精度进行评估或检测的：即用于对人类以外的动物(狗、猫、马等)的活体信息进行测量的活体信息测量装置。
104.符号说明
105.1：评估检测装置
106.10：函数发生器(输入波形生成单元)20：控制单元
107.21：加法器
108.22：线性马达驱动器
109.30：施压单元
110.31：音圈马达(振动驱动单元)
111.32：激光位移测量仪
112.33：测力传感器
113.40：压头
114.50：示波器(波形显示单元)
115.100：床用活体信息测量装置101：床载传感器200：床