CN110996791A - 身体活动判定系统以及生物体状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及身体活动判定系统以及生物体状态监测系统。身体活动判定系统判定床(BD)上的受检者(S)有无身体活动，具备：荷载检测器(11、12、13、14)，其检测所述床上的受检者的荷载；非负值化平均值计算部(313)，其计算所述荷载检测器的检测值的非负值化平均值；以及阈值设定部(315)，其基于在所述受检者仅进行呼吸的安静期间计算出的所述非负值化平均值，来设定用于判定所述受检者有无身体活动的阈值。

Description

身体活动判定系统以及生物体状态监测系统
技术领域
本发明涉及基于荷载检测器的检测值来判定床上的受检者有无身体活动的身体活动判定系统、以及包括该身体活动判定系统的生物体状态监测系统。
背景技术
在医疗、护理领域中提出有经由荷载检测器来检测床上的受检者的荷载，并基于检测出的荷载来判定受检者的状态的方案。具体而言，例如提出有基于检测出的荷载来判定受检者有无身体活动、或进行受检者的呼吸数推定等方案。
专利文献1公开了一种身体活动等级判定装置，其基于来自配置于床腿下的荷载传感器的检测值，阶段性地判定床上的利用者的身体活动等级。专利文献2公开了能够基于配置于床腿下的荷载传感器的检测结果，来判定床上的人有身体活动的睡眠判定装置以及翻身检测装置。
专利文献1：日本特开2014-195543号公报
专利文献2：日本专利第5998559号说明书
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够基于荷载检测器的检测值而更高精度地判定床上的受检者是否发生了身体活动的身体活动判定系统。
根据本发明的第一实施方式，
提供一种身体活动判定系统，判定床上的受检者有无身体活动，具备：
荷载检测器，其检测所述床上的受检者的荷载；
非负值化平均值计算部，其计算所述荷载检测器的检测值的非负值化平均值；以及
阈值设定部，其基于在所述受检者仅进行呼吸的安静期间计算出的所述非负值化平均值，来设定用于判定所述受检者有无身体活动的阈值。
第一实施方式的身体活动判定系统可以还具备：标准偏差计算部，其计算所述荷载检测器的检测值的标准偏差；以及判定部，其基于所述计算出的标准偏差与所述阈值的比较，来判定所述受检者有无身体活动。
第一实施方式的身体活动判定系统可以具备安静期间决定部，其将所述标准偏差是规定值以下的期间决定为所述安静期间。在第一实施方式的身体活动判定系统的基础上，所述阈值设定部可以基于在所述安静期间决定部决定的所述安静期间计算出的所述非负值化平均值来设定所述阈值。
在第一实施方式的身体活动判定系统的基础上，所述阈值设定部也可以在所述身体活动判定系统判定为所述受检者发生身体活动之后，基于在该判定后的安静期间所述非负值化平均值计算部计算的所述非负值化平均值而再次设定所述阈值。
根据本发明的第二实施方式，
提供一种生物体状态监测系统，对床上的受检者的生物体状态进行检测，具备：
第一实施方式的身体活动判定系统；以及
呼吸数计算部，其基于所述荷载检测器的检测值来计算受检者的呼吸数，
所述呼吸数计算部在所述身体活动判定系统判定为所述受检者发生身体活动的期间，停止呼吸数的计算。
第二实施方式的生物体状态监测系统还可以具备状态判定部，其基于所述身体活动判定系统的判定结果、以及/或者由所述呼吸数计算部计算出的所述受检者的呼吸数，进行所述受检者的在床/离床判定、睡眠/睡醒判定以及生死判定的至少一个。
根据本发明的第三实施方式，提供一种床系统，具备：
床；以及
第一实施方式的身体活动判定系统。
根据本发明的第四实施方式，提供一种床系统，具备：
床；以及
第二实施方式的生物体状态监测系统。
本发明的身体活动判定系统能够基于荷载检测器的检测值，更高精度地判定床上的受检者是否进行了身体活动。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的生物体状态监测系统的构成的框图。
图2是表示荷载检测器相对于床的配置的说明图。
图3是表示使用了生物体状态监测系统的生物体状态的监测方法的流程图。
图4是表示身体活动判定部的具体的构成的框图。
图5是表示身体活动判定部进行的身体活动判定工序的顺序的流程图。
图6是针对受检者仅进行呼吸的安静期间、和受检者进行身体活动的期间双方表示由荷载检测器检测出的荷载值的变动的情形的简要的曲线图。
图7的(a)、图7的(b)是用于说明对仅根据受检者的呼吸而变动的荷载检测器的检测值，求出该规定期间的非负值化平均值的方法的说明图。图7的(a)是简略地表示进行非负值化处理前的检测值的变动的情形的曲线图，图7的(b)是简略表示进行非负值化处理后的检测值的变动的情形的曲线图。
图8是针对呼吸振幅小的受检者、呼吸振幅平均的受检者、呼吸振幅大的受检者分别简略表示与受检者的呼吸对应的荷载检测器的检测值的变动的大小(标准偏差)、以及与受检者小的身体活动对应的荷载检测器的检测值的变动的大小(标准偏差)的曲线图。
图9的(a)是概念性地示出受检者的重心根据受检者的呼吸沿受检者的体轴方向振动的情形的说明图。图9的(b)是表示基于与受检者的呼吸对应的受检者的重心的振动所描绘的呼吸波形的一个例子的曲线图。
图10是表示变形例的床系统的整体构成的框图。
具体实施方式
＜实施方式＞
关于本发明的实施方式的身体活动判定系统、以及包括该身体活动判定系统的生物体状态监测系统100(图1)，以将它们与床BD(图2)一起使用来判定床BD上的受检者S有无身体活动，并推定呼吸数的情况为例进行说明。
在以下的说明中，将长方形的床BD(图2)的中心作为中心O，将通过中心O并沿床BD的短边(宽度方向)延伸的轴作为床BD的X轴，将通过中心O并沿床BD的长边(长度方向、上下方向)延伸的轴作为床BD的Y轴。在床BD的俯视图中，将床BD的中心O的右侧作为X轴的正侧，将左侧作为X轴的负侧，将床BD的中心O的上侧作为Y轴的正侧，将下侧作为Y轴的负侧。在受检者S躺在床BD上的情况下，通常沿着Y轴躺下，将头部放置在Y轴方向的正侧，将脚部放置在负侧。
如图1所示，本实施方式的生物体状态监测系统100主要具有荷载检测部1、控制部3、存储部4。荷载检测部1与控制部3经由A/D转换部2而连接。控制部3还与显示部5、报告部6、输入部7连接。
荷载检测部1具备四个荷载检测器11、12、13、14。荷载检测器11、12、13、14例如分别是使用梁型荷载传感器来检测荷载的荷载检测器。这样的荷载检测器例如记载于日本专利第4829020号、日本专利第4002905号。荷载检测器11、12、13、14分别通过布线或者无线而与A/D转换部2连接。
如图2所示，荷载检测部1的四个荷载检测器11～14分别配置于脚轮C1、C2、C3、C4的下面，该脚轮C1、C2、C3、C4安装于受检者S使用的床BD的四个角的腿BL1、BL2、BL3、BL4的下端部。
A/D转换部2具备将来自荷载检测部1的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，荷载检测部1与控制部3分别通过布线或者无线而连接。
控制部3是专用或者通用的计算机，在内部构建有身体活动判定部31以及呼吸数计算部32。关于在身体活动判定部31中进行的受检者S有无身体活动的判定、以及在呼吸数计算部32中进行的受检者S的呼吸数的计算(推定)，详见后述。
存储部4是存储在生物体状态监测系统100中使用的数据的存储装置，例如能够使用硬盘(磁盘)。
显示部5是将从控制部3输出的信息向生物体状态监测系统100的使用者显示的液晶监视器等监视器。
报告部6具备基于来自控制部3的信息而以听觉的方式进行规定的报告的装置，例如扬声器。
输入部7是用于对控制部3进行规定的输入的接口，能够设为键盘以及鼠标。
另外，具有上述构成的生物体状态监测系统100内除控制部3的呼吸数计算部32以外的部分，相当于本实施方式的身体活动判定系统。
对使用这样的生物体状态监测系统100监视床上的受检者的生物体状态(有无身体活动、呼吸数)的动作进行说明。
使用了生物体状态监测系统100的受检者的生物体状态的监视，如图3的流程图所示，包括：检测受检者的荷载的荷载检测工序S1、基于检测出的荷载来判定受检者有无身体活动的身体活动判定工序S2、参照受检者有无身体活动来计算受检者的呼吸数的呼吸数计算工序S3、以及显示身体活动判定工序S2的判定结果以及/或者呼吸数计算工序S3的计算结果的显示工序S4。
[荷载检测工序]
在荷载检测工序S1中，使用荷载检测器11、12、13、14检测床BD上的受检者S的荷载。床BD上的受检者S的荷载被分散地施加于在床BD的四个角的腿BL1～BL4下面配置的荷载检测器11～14，并通过它们分散地检测。
荷载检测器11～14分别检测荷载(荷载变化)并向A/D转换部2输出模拟信号。A/D转换部2将取样周期例如设为5毫秒，将模拟信号转换为数字信号，向控制部3输出数字信号(以下“荷载信号”)。以下，将在A/D转换部2中对从荷载检测器11、12、13、14输出的模拟信号进行数字转换而得到的荷载信号分别称为荷载信号s1、s2、s3、s4。
[身体活动判定工序]
在身体活动判定工序S2中，身体活动判定部31使用荷载信号s1～s4的至少一个来判定受检者S有无身体活动。
在本说明书以及本发明中“身体活动”是指受检者的头部、躯体部(躯干)、四肢的移动。伴随呼吸、心跳等的脏器、血管等的移动不包括于身体活动。身体活动作为一个例子，能够分类为伴随受检者S的躯体部(躯干)的移动的大的身体活动、和仅伴随受检者的四肢、头部的移动的小的身体活动。大的身体活动的一个例子是翻身、起床等，小的身体活动的一个例子是睡眠中的手足、头部的移动等。在受检者产生了心跳、呼吸、身体活动的情况下，与此相应地来自荷载检测器11～14的荷载信号s1～s4发生变动。该变动量以与受检者S的心跳对应的变动量、与受检者S的呼吸对应的变动量、与受检者S的小的身体活动对应的变动量、与受检者S的大的身体活动对应的变动量这样的顺序而变大。
另外，在本说明书以及记载于本发明的受检者的身体活动判定中，荷载信号s1～s4的与受检者S的心跳对应的变动量小到可以忽略的程度。因此，在本说明书以及本发明中，“受检者仅进行呼吸”、荷载值、荷载信号“仅根据呼吸而变动”是指受检者没有进行身体活动的情况、荷载值、荷载信号没有表示与身体活动对应的变动的情况，并不是指受检者没有产生心跳的情况、荷载值、荷载信号不包括与心跳对应的变动的情况。
如图4所示，身体活动判定部31包括：直流成分去除部311、标准偏差计算部312、非负值化平均值计算部313、安静期间决定部314、阈值设定部315、判定部316。
如图5所示，身体活动判定工序S2包括：直流成分去除工序S21、安静期间决定工序S22、阈值设定工序S23、判定工序S24。
在身体活动判定工序S2中，身体活动判定部31首先进行使用直流成分去除部311从各个荷载信号s1～s4去除直流成分的直流成分去除工序S21。直流成分的去除具体而言例如，针对各个荷载信号s1～s4求出规定期间(作为一个例子是15秒钟)的移动平均值，从荷载信号s1～s4的各取样值去除求出的移动平均值，由此进行。
以下，分别将从荷载信号s1～s4去除直流成分而得到的信号记载为荷载信号sc1～sc4。
接着的安静期间决定工序S22、阈值设定工序S23、判定工序S24使用在直流成分去除工序S21中得到的荷载信号sc1～sc4来执行。
身体活动判定部31以执行安静期间决定工序S22、阈值设定工序S23、判定工序S24为前提，总是执行标准偏差计算部312的标准偏差σ的计算、以及非负值化平均值计算部313的非负值化平均值μ的计算。
标准偏差计算部312针对在直流成分去除工序S21中得到的荷载信号sc1～sc4各自，总是计算该规定的取样期间(作为一个例子是5秒钟)所含的取样值的标准偏差σ1～σ4。
如图6所示，标准偏差用于表示取样值的差别的大小，在荷载信号sc1～sc4的变动量小的期间P1中，标准偏差σ1～σ4也变小，在荷载信号sc1～sc4的变动量大的期间P2中，标准偏差σ1～σ4也变大。
在标准偏差计算部312中计算出的标准偏差σ1～σ4用于安静期间决定工序S22中的安静期间(受检者没有进行身体活动而仅进行呼吸的期间)的决定、判定工序S24中的受检者S有无身体活动的判定(详见后述)。
非负值化平均值计算部313对于在直流成分去除工序S21中得到的荷载信号sc1～sc4各自，总是计算该规定的取样期间(作为一个例子是5秒钟)所含的各取样值W11～W14的非负值化平均值μ1～μ4。
关于非负值化平均值的计算方法，以针对在安静期间内输出的荷载信号sc1，计算5秒钟的取样期间的非负值化平均值μ1的情况为例来进行说明。
如图7的(a)所示，荷载信号sc1在安静期间，仅根据受检者S的呼吸而振动(如上所述，也包括与心跳对应的振动成分，但很微小因此忽略)。非负值化平均值计算部313在这样的荷载信号sc1中，首先确定该取样期间所含的取样值W11的最小值亦即最小取样值Wmin(负值)。然后，从取样期间内的各取样值W11减去确定的最小取样值Wmin来进行非负值化(图7的(b))。
非负值化平均值计算部313接着计算非负值化后各取样值W11的平均值，得到非负值化平均值μ1。关于荷载信号sc2～sc4的非负值化平均值μ2～μ4也同样地计算。
在安静期间得到的非负值化平均值μ1～μ4，若与受检者S的呼吸对应的荷载变动的振幅大，则成为大的值，若与受检者S的呼吸对应的荷载变动的振幅小，则成为小的值。
在非负值化平均值计算部313中计算出的非负值化平均值μ1～μ4，用于阈值设定工序S23中的阈值σth的设定(详见后述)。
若返回图5的流程图，则身体活动判定部31在通过荷载信号s1～s4(以及/或者荷载信号sc1～sc4)的增加等判定为新的受检者S处于床BD上的情况下，利用安静期间决定部314执行安静期间决定工序S22，进行受检者S处于安静期间(受检者没有进行身体活动而仅进行呼吸的期间)的决定。该决定具体而言例如通过判定在标准偏差计算部312中计算出的标准偏差σ1～σ4的任一个是否小于规定的阈值σ0来进行。
如上所述，标准偏差σ1～σ4在荷载信号sc1～sc4的变动量小的期间小，在荷载信号sc1～sc4的变动量大的期间大(图6)。因此，在受检者S没有发生身体活动而仅进行呼吸的安静期间(作为一个例子，图6的期间P1)标准偏差σ1～σ4都是小的值。因此，若作为阈值σ0设定足够小的值，则在标准偏差σ1～σ4的任一个成为阈值σ0的情况下，能够决定受检者S处于安静期间。
另外，如后述那样，在安静期间，与呼吸对应的荷载信号的变动量小到何种程度存在个体差，因此即使在受检者不进行身体活动而仅进行呼吸的安静期间，也可能存在标准偏差σ1～σ4被维持在比阈值σ0大的值的情况。在该情况下，例如标准偏差σ1～σ4超过规定期间(例如5～10秒)而被保持在比阈值σ0稍大的恒定值，而能够决定为受检者处于安静期间。呼吸通常以恒定的节奏产生，因此若标准偏差σ1～σ4在规定期间为某种程度的较小的恒定值，则即使该值多少比阈值σ0大，该期间属于安静期间的可能性也较高。
身体活动判定部31在安静期间决定工序S22中决定为受检者S处于安静期间的情况下，通过阈值设定部315执行阈值设定工序S23。
在阈值设定工序S23中，阈值设定部315推定受检者S的呼吸振幅的大小，基于推定出的呼吸振幅的大小，设定在判定工序S24中使用的阈值σth。
受检者S的呼吸振幅是指与受检者S的呼吸对应的受检者S的重心G的振动的振幅。如日本专利第6105703号说明书所记载那样，受检者S的重心G的位置根据受检者S的呼吸而沿着受检者S的体轴SA延伸的方向(受检者S的背骨延伸的方向)振动(图9的(a))。受检者S的呼吸振幅是该振动的振幅。
阈值设定部315选择在安静期间决定工序S22中决定的安静期间非负值化平均值计算部313计算出的非负值化平均值μ1～μ4的任一个，根据选出的值的大小推定受检者S的呼吸振幅的大小。在安静期间的非负值化平均值μ1～μ4大的(小的)情况下，可以说与受检者S的呼吸对应的荷载信号s1～s4、sc1～sc4的振动的振幅大(小)，因此也推定为受检者S的呼吸振幅大(小)。
阈值设定部315接下来，基于推定出的受检者S的呼吸振幅的大小，设定在判定工序S24中使用的阈值σth。具体而言例如在推定出的呼吸振幅的大小大于规定的阈值μth的情况下，将阈值σth设定为第一阈值σth1，在推定出的呼吸振幅的大小小于规定的阈值μth的情况下，将阈值σth设定为第二阈值σth2(＜σth1)。这样根据受检者S的呼吸振幅的大小来改变阈值σth的大小的理由将在后述。
另外，也可以不推定呼吸振幅的大小而将计算出的非负值化平均值μ1～μ4的任一个(选择非负值化平均值μs)与规定的阈值μth比较，在μs大于阈值μth的情况下将阈值σth设定为第一阈值σth1，在μs小于阈值μth的情况下将阈值σth设定为第二阈值σth2(＜σth1)。在该情况下，实际上也进行基于受检者S的呼吸振幅的大小的阈值σth的设定。
然后，身体活动判定部31利用判定部316使用设定的阈值σth来执行判定工序S24，进行受检者S是否进行了身体活动的判定。身体活动判定部31在受检者S离开床BD之前继续使用阈值σth，以后也可以仅执行判定工序S24而不进行安静期间决定工序S22、阈值设定工序S23。
受检者S是否进行了身体活动的判定具体而言例如，将标准偏差计算部312总是计算出的、荷载信号sc1～sc4的标准偏差σ1～σ4中的任一个(以下称为“选择标准偏差σs”)与在阈值设定工序S23中设定的阈值σth比较，由此而进行。
在受检者S发生身体活动的期间，荷载信号sc1～sc4的变动量变大，标准偏差σ1～σ4、以及选择标准偏差σs也变大(作为一个例子，图6的期间P2)。因此，与设定选择标准偏差σs的阈值σth(即、σth1或者σth2)比较，在选择标准偏差σs大于阈值σth的情况下，判定为受检者S进行了身体活动。
在此，本实施方式的身体活动判定部31参照受检者S的呼吸振幅的大小，按照受检者S设定不同的阈值σth的理由如下所述。
如上所述，来自荷载检测器11～14的荷载信号s1～s4根据受检者S的心跳、呼吸以及身体活动而变动，但该变动量还根据受检者S的身体特征(身高、体重、体脂肪率、肌肉量等等)等而变化。而且根据本发明的发明者的见解，与呼吸对应的荷载变动量(呼吸振幅的大小)和与身体活动对应的荷载变动量之间存在某种程度的相关关系。
图8是简略表示该情形的曲线图。在图8中，白色圆表示能够根据受检者S的呼吸而表示的荷载变动量(在图8中由标准偏差表示)的上限值(呼吸变动上限值BLmax)，黑色圆表示能够根据受检者的身体活动(小的身体活动)而表示的荷载变动量的下限值(身体活动变动下限值BDmin)。
如图8所示，呼吸振幅小的受检者SS的呼吸变动上限值BLmax以及身体活动变动下限值BDmin分别比呼吸振幅平均的受检者SM的呼吸变动上限值BLmax以及身体活动变动下限值BDmin小。另一方面，呼吸振幅大的受检者SL的呼吸变动上限值BLmax以及身体活动变动下限值BDmin分别比呼吸振幅平均的受检者SM的呼吸变动上限值BLmax以及身体活动变动下限值BDmin大。
在此，根据本发明的发明者的见解，如图8所示，呼吸振幅大的受检者SL的呼吸变动上限值BLmax往往比呼吸振幅小的受检者SS的身体活动变动下限值BDmin大。因此，仅使用单一的阈值很难高精度地进行呼吸振幅小的受检者SS的身体活动判定、以及呼吸振幅大的受检者SL的身体活动判定。
即、若假设以能够正确地进行呼吸振幅大的受检者SL的身体活动判定的方式，使用比受检者SL的呼吸变动上限值BLmax大且比受检者SL的身体活动变动下限值BDmin小的阈值σth1(图8)，则虽能够正确地进行受检者SL的身体活动判定，但关于呼吸振幅小的受检者SS，在受检者SS进行了微量身体活动的情况下，存在进行没有产生身体活动的误判定的担忧。
相反，若假设以能够正确地进行呼吸振幅小的受检者SS的身体活动判定的方式，使用比受检者SS的呼吸变动上限值BLmax大且比受检者SS的身体活动变动下限值BDmin小的阈值σth2(图8)，则虽能够正确地进行受检者SS的身体活动判定，但关于呼吸等级大的受检者SL，在受检者SL仅进行了呼吸的情况下，存在进行产生了身体活动的误判定的担忧。
因此，在本实施方式的生物体状态监测系统100中，基于受检者S的呼吸振幅的大小，设定与受检者S对应的阈值σth，使用已设定的阈值σth判定受检者S有无身体活动。由此，能够高精度地判定呼吸振幅大小不同的多个受检者S的各个有无身体活动。
[呼吸数计算工序]
在呼吸数计算工序S3中，呼吸数计算部32基于荷载信号s1～s4的至少一个，计算受检者S的呼吸数。
由呼吸数计算部32进行的受检者S的呼吸数的计算具体而言例如，对荷载信号s1～s4(或者荷载信号sc1～sc4)的至少一个进行傅立叶解析，确定与呼吸相当的频带(人的呼吸在1分钟中大约进行12～20次左右，是约0.2Hz～约0.33Hz)中出现的峰值频率，由此而进行。能够利用确定出的峰值频率计算(推定)该期间的受检者S的呼吸数。
另外，在受检者S进行了身体活动的期间(作为一个例子，图6的期间P2)，与受检者S仅进行了呼吸的期间(作为一个例子，图6的期间P1)不同，荷载信号s1～s4、sc1～sc4以不同于与受检者S的呼吸对应的振动的频率振动(或没有示出振动)。因此，即使对在这样的期间得到的荷载信号s1～s4、sc1～sc4应用傅立叶解析，也很难正确地计算受检者S的呼吸数。
因此，本实施方式的呼吸数计算部32基于身体活动判定部31的判定结果，在受检者S进行了身体活动的期间停止呼吸数的计算。关于该期间的呼吸数，可以输出基于该期间前后的期间的呼吸数的推定值，或也可以输出呼吸数是不明确的意旨。
[显示工序]
在显示工序S4中，控制部3在显示部5显示身体活动判定工序S2的判定结果、以及/或者呼吸数计算工序S3的计算结果。而且在显示工序S4中，除了使用显示部5的显示以外，或者代替之，也可以进行使用了报告部6的报告。在该情况下，例如在受检者S进行了身体活动时发出报告音，将身体活动的产生向生物体状态监测系统100的使用者亦即看护师、护理士等报告。
下面总结本实施方式的身体活动判定系统、以及包括其的生物体状态监测系统100的效果。
本实施方式的身体活动判定系统、以及包括其的生物体状态监测系统100在身体活动判定部31中，基于受检者S的呼吸振幅，设定适合于各个受检者S的阈值σth，使用其来进行受检者S是否进行了身体活动的判定的。因此能够针对呼吸振幅的大小相互不同的多个受检者S的各个，高精度地判定身体活动的有无。
本实施方式的生物体状态监测系统100在呼吸数计算部32中，基于身体活动判定部31的判定结果，从呼吸数的计算对象中去除受检者S的呼吸数的计算困难的期间。因此，由呼吸数计算部32计算出的受检者S的呼吸数的可靠性高。
本实施方式的身体活动判定系统、以及包括其的生物体状态监测系统100使用配置于床BD的脚BL1～BL4的下面的荷载检测器11～14来监视受检者S的生物体状态。因此，不需要将计测装置安装于受检者S的身体，不会该受检者S带来不快感、不协调感。
[变形例]
在上述实施方式的身体活动判定系统、以及生物体状态监测系统100中，能够采用以下的变形实施方式。
在上述实施方式的身体活动判定部31中，在判定工序S24中在判定部316每次判定为受检者S进行了身体活动时，也可以再次进行安静期间决定工序S22以及阈值设定工序S23，重新设定在判定工序S24中使用的阈值σth。
受检者S的呼吸振幅的大小基本上取决于受检者S的身体的特征，在监测期间没有较大地变化。因此，一般只要受检者没有被改变，就能够在之后的监测中继续使用在阈值设定工序S23中暂时设定的阈值σth。
然而，处于临终护理(末期医疗、末期护理)下的患者等大多产生呼吸振幅变化程度的身体状态的变化，这样的身体状态的变化大多伴随着身体活动的产生而产生。因此，关于处于临终护理下的患者等，以身体活动的产生为单位来重新设定阈值σth，使用与此时身体状态对应的阈值σth，从而能够提高身体活动判定的精度，能够提高计算出的呼吸数的可靠性。
另一方面，上述实施方式的身体活动判定部31的非负值化平均值计算部313在判定工序S24中继续使用暂时设定的阈值σth的情况下，在设定了阈值σth之后，也可以停止非负值化平均值μ1～μ4的计算。或也可以在安静期间决定工序S22中仅在安静期间决定部314决定为受检者S处于安静期间的情况下，进行非负值化平均值μ1～μ4的计算。
在上述实施方式中，身体活动判定部31的标准偏差计算部312也可以代替标准偏差σ1～σ4，或者除此之外还计算出分散σ2 1～σ2 4。在该情况下，在阈值设定工序S23中，也是的与分散σ2 1～σ2 4对应的阈值σ2 th。另外，在判定工序S24中，将分散σ2 1～σ2 4的任一个或者任两个以上的合计与阈值σ2 th比较，来判定受检者S有无身体活动。
在上述实施方式中，身体活动判定部31比较标准偏差σ1～σ4中的任一个是否小于规定的阈值σ0，决定受检者S是否处于安静期间，但并不限于此。身体活动判定部31也可以将标准偏差σ1～σ4的任意两个以上的合计值与阈值比较，来决定受检者S处于安静期间。
在上述实施方式中，身体活动判定部31虽选出非负值化平均值μ1～μ4的任一个，基于其来推定受检者S的呼吸振幅的大小，但并不限于此。身体活动判定部31也可以基于非负值化平均值μ1～μ4的任意两个以上的合计值来推定受检者S的呼吸振幅的大小。例如，若使用非负值化平均值μ1～μ4的总计，则无论受检者S在床BD上的位置如何，都能够以高的精度推定受检者S的呼吸振幅的大小。
在上述实施方式中，身体活动判定部31虽将阈值σth设定为第一阈值σth1或者比其小的第二阈值σth2的任一个，但并不限于此。身体活动判定部31也可以根据从非负值化平均值μ1～μ4推定的受检者S的呼吸振幅的大小，更详细地设定阈值σth，具体而言，也可以将阈值σth设定为相互不同的第一阈值σth1～第n阈值σthn(n是3以上的自然数)的任一个。
在上述实施方式中，身体活动判定部31虽将标准偏差σ1～σ4中的任一个亦即选择标准偏差σs与已设定的阈值σth比较，判定受检者S是否进行了身体活动，但并不限于此。身体活动判定部31也可以将标准偏差σ1～σ4的任意两个以上的合计值与阈值σth比较，判定受检者S是否进行了身体活动。此外，在该情况下，在阈值设定工序S23中被设定的阈值σth也与在判定工序S24中使用的标准偏差的内容对应。
在上述实施方式中，身体活动判定部31也可以代替标准偏差计算部312，或者除此之外还具备重心位置计算部。重心位置计算部使用来自荷载检测器11～14的荷载信号s1～s4(或者荷载信号sc1～sc4)的取样值W11～W14，计算受检者S的重心G的位置(X、Y)。
重心G的位置(X、Y)的计算通过以下的运算来进行。如图2所示，在床BD上设定XY坐标，若将荷载检测器11、12、13、14的坐标分别设为(X11、Y11)、(X12、Y12)、(X13、Y13)、(X14、Y14)，则被施加于床BD上的荷载的重心位置G(X、Y)通过下式而被计算。
[公式1]
Figure BDA0002379520280000131
[公式2]
Figure BDA0002379520280000132
重心位置计算部基于上述公式1、公式2以规定的取样周期T计算重心G的位置(X、Y)，并且求出重心G的位置(X、Y)的时间的变动即重心轨迹GT，例如存储于存储部4。
在此，受检者S的重心G的移动具有以下特征。
如上所述，受检者S的重心G根据受检者S的呼吸，沿受检者S的体轴SA的方向振动(图9的(a))。另外，受检者S的重心G在受检者S进行了小的身体活动、大的身体活动的情况下，与其对应地移动。而且，规定期间的重心G的移动距离以受检者S仅进行了呼吸的期间、受检者S进行了小的身体活动的期间、受检者S进行了大的身体活动的期间的顺序而变大。
因此身体活动判定部31将规定期间的重心G的移动距离与规定的阈值比较，由此能够判定受检者S是否进行了身体活动。具体而言例如，在规定期间的重心G的移动距离D大于规定的阈值Dth的情况下，能够判定为受检者S进行了小的身体活动。
在该变形实施方式中，身体活动判定部31也通过阈值设定部315执行阈值设定工序S23，设定与受检者S的呼吸振幅的大小对应的阈值Dth(例如Dth1、以及比其小的Dth2的任一个)。
在上述实施方式中，呼吸数计算部32对荷载信号s1～s4(或者荷载信号sc1～sc4)的至少一个进行傅立叶转换由此计算出受检者S的呼吸数，但并不限于此。
具体而言，例如在身体活动判定部31具有重心位置计算部的情况下，能够根据计算出的重心G的位置，描绘受检者S的呼吸波形BW(图9的(b))。在将体轴SA的方向作为纵轴，将时间轴作为横轴，使将各时间的重心G的位置(X、Y)投影在体轴SA的位置、与对应于重心G的呼吸的振动的振动中心之间的距离绘制在纵轴，由此进行呼吸波形BW的描绘。呼吸数计算部32能够将这样描绘的呼吸波形BW的振动数视为受检者S的呼吸数。
此外，在该情况下，在受检者S进行了身体活动的情况下，受检者S的重心G随着与呼吸对应的振动而较大地移动，呼吸波形BW也从仅与呼吸对应地振动的状态偏离。因此，在身体活动判定部31判定为受检者S进行身体活动的情况下，停止呼吸数的计算。
在上述实施方式中，控制部3也可以将被描绘出的呼吸波形BW显示于显示部5。
在上述实施方式中，身体活动判定部31在安静期间决定工序S22中决定受检者S处于安静期间的基础上，使用该期间的非负值化平均值μ，推定受检者S的呼吸振幅的大小。然而，但并不限于此。
受检者S总是在床BD上移动(进行身体活动)的情况较少，通常受检者S在存在于床BD上的大部分期间，不进行身体活动而处于安静中(仅进行呼吸)。因此，若在规定期间(作为一个例子是1分钟或者其以上)持续地观察非负值化平均值μ1～μ4而不决定安静期间，则在该期间经时而得到的非负值化平均值μ1～μ4的任一个(或者上述两个以上的合计值)中的最小值实际上是在安静期间得到的值的情况居多(换言之，虽没有明确地决定安静期间，但在得到该最小值的时刻受检者处于安静状态，该最小值是安静期间的非负值化平均值的情况居多)。这样，身体活动判定部31也可以基于在规定期间经时而得到的非负值化平均值中的最小值，推定受检者S的呼吸振幅的大小。
而且在该情况下，在与暂时得到的非负值化平均值的最小值相比观察到更小的值的情况下，也可以基于该值重新推定受检者S的呼吸振幅的大小，以及/或者若需要的话也可以重新设定阈值σth。
或对来自荷载检测器s11～s14的荷载信号s1～s4(或者荷载信号sc1～sc4)进行傅立叶解析并抽出呼吸带域的信号，能够根据基于已抽出的信号计算出的非负值化平均值推定受检者S的呼吸振幅的大小。根据该方法，能够通过傅立叶解析去除身体活动对荷载信号s1～s4(或者荷载信号sc1～sc4)的影响，因此能够在任意时刻推定受检者S的呼吸振幅的大小而不用决定安静期间。
在上述实施方式以及变形例中，作为基于非负值化平均值μ来推定受检者S的呼吸振幅的大小的方法的一个例子，非负值化平均值μ的等倍或者规定倍的大小能够被视为受检者S的呼吸振幅的大小。
在上述实施方式中，身体活动判定部31能够求出受检者S的呼吸振幅而不使用非负值化平均值μ。
具体而言例如，在具有重心位置计算部，描绘了呼吸波形BW的情况下，能够根据呼吸波形BW的振幅，来推定(决定)受检者S的呼吸振幅。或基于安静期间的荷载信号s1～s4以及荷载信号sc1～sc4的振幅的至少一个，推定(决定)受检者S的呼吸振幅。
上述实施方式的生物体状态监测系统100也可以还具备判定受检者S有无身体活动、与受检者S的呼吸数不同的其他生物体状态的生物体状态判定部。这样的生物体状态判定部例如基于受检者S有无身体活动、受检者S的呼吸数，进行受检者S的在床/离床判定、睡眠/睡醒判定、生死判定等。
上述实施方式的生物体状态监测系统100能够高精度地进行受检者S的身体活动判定以及受检者S的呼吸数推定，因此基于此的变形例的生物体状态监测系统100也能够高精度地进行受检者S的在床/离床判定、睡眠/睡醒判定、生死判定等。
上述实施方式的生物体状态监测系统100未必需要具备全部的荷载检测器11～14，也可以仅具备其中的任一个。另外，荷载检测器未必需要被配置于床的四个角，以能够检测床上的受检者的荷载以及其变动的方式而能够配置于任意位置。另外，荷载检测器11～14并不限于使用了梁型荷载传感器的荷载传感器，例如也可以使用力传感器。
在上述实施方式的生物体状态监测系统100中，各个荷载检测器11～14虽被配置于被安装在床BD的腿的下端的脚轮C的下面，但并不限于此。各个荷载检测器11～14也可以被设置于床BD的四个腿与床BD的床板之间，若床BD的四个腿能够被分割为上下，则各个荷载检测器11～14也可以被设置于上部腿与下部腿之间。另外，也可以一体地或者能够装卸地将荷载检测器11～14组合在床BD，来构成由床BD与本实施方式的身体活动判定系统或者生物体状态监测系统100形成的床系统BDS(图10)。
在上述实施方式的生物体状态监测系统100中，也可以在荷载检测部1与A/D转换部2之间设置放大来自荷载检测部1的荷载信号的信号放大、从荷载信号去除噪声的过滤部。
在上述实施方式的生物体状态监测系统100中，显示部5也可以代替监视器，或者除此之外还具备对表示生物体状态的信息进行打印并输出的打印机、显示生物体状态的灯等简易的视觉显示机构。报告部6也可以代替扬声器，或者除此之外还具备通过振动进行报告的振动产生部。
只要维持本发明的特征，则本发明并不限于上述实施方式，在本发明的技术思想的范围内可以考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。
工业上的可利用性
根据本发明的生物体状态监测系统，不论对具有何种身体特征的受检者，均能够以较高的精度判定受检者有无身体活动、以及受检者的呼吸数。因此，若使用本发明的生物体状态监测系统，则能够提供一种基于上述高精度的判定的高质量的医疗、护理。
附图标记说明
1…荷载检测部，11、12、13、14…荷载检测器，2…A/D转换部，3…控制部，31…身体活动判定部，32…呼吸数计算部，4…存储部，5…显示部，6…报告部，7…输入部，100…生物体状态监测系统，BD…床，BDS…床系统，S…受检者。

Claims (8)

1.一种身体活动判定系统，判定床上的受检者有无身体活动，其特征在于，具备：
荷载检测器，其检测所述床上的受检者的荷载；
非负值化平均值计算部，其计算所述荷载检测器的检测值的非负值化平均值；以及
阈值设定部，其基于在所述受检者仅进行呼吸的安静期间计算出的所述非负值化平均值，来设定用于判定所述受检者有无身体活动的阈值。
2.根据权利要求1所述的身体活动判定系统，其特征在于，还具备：
标准偏差计算部，其计算所述荷载检测器的检测值的标准偏差；以及
判定部，其基于所述计算出的标准偏差与所述阈值的比较，来判定所述受检者有无身体活动。
3.根据权利要求2所述的身体活动判定系统，其特征在于，
还具备安静期间决定部，其将所述标准偏差是规定值以下的期间决定为所述安静期间，
所述阈值设定部基于在所述安静期间决定部决定的所述安静期间计算出的所述非负值化平均值来设定所述阈值。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的身体活动判定系统，其特征在于，
所述阈值设定部在所述身体活动判定系统判定为所述受检者发生身体活动之后，基于在该判定后的安静期间所述非负值化平均值计算部计算的所述非负值化平均值而再次设定所述阈值。
5.一种生物体状态监测系统，对床上的受检者的生物体状态进行检测，其特征在于，具备：
权利要求1～4中的任一项所述的身体活动判定系统；以及
呼吸数计算部，其基于所述荷载检测器的检测值来计算受检者的呼吸数，
所述呼吸数计算部在所述身体活动判定系统判定为所述受检者发生身体活动的期间，停止呼吸数的计算。
6.根据权利要求5所述的生物体状态监测系统，其特征在于，
还具备状态判定部，其基于所述身体活动判定系统的判定结果、以及/或者由所述呼吸数计算部计算出的所述受检者的呼吸数，进行所述受检者的在床/离床判定、睡眠/睡醒判定以及生死判定的至少一个。
7.一种床系统，其特征在于，具备：
床；以及
权利要求1～4中的任一项所述的身体活动判定系统。
8.一种床系统，其特征在于，具备：
床；以及
权利要求5或6所述的生物体状态监测系统。
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