CN112020326B - 生物体状态监视系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生物体状态监视系统(100)，在规定的监视期间对床(BD)上的受检者的生物体状态进行监视，生物体状态监视系统(100)具备：至少1个载荷检测器(11、12、13、14)，检测上述床上的受检者的载荷；以及呼吸数推定部(34)，基于上述载荷检测器的检测值的时间变动，依次求出受检者的呼吸数的推定值并输出。上述监视期间包含：受检者产生身体活动的身体活动期间和受检者仅进行呼吸的安静期间。在上述监视期间从第一安静期间转移到身体活动期间并接下来转移到第二安静期间的情况下，在身体活动期间内以及从身体活动期间向第二安静期间的转移后且直到规定期间经过为止，上述呼吸数推定部输出在第一安静期间中最后求出的推定值。

Description

生物体状态监视系统
技术领域
本发明涉及基于载荷检测器的检测值来监视床上的受检者的生物体状态的生物体状态监视系统。
背景技术
在医疗、护理的领域中，提出了经由载荷检测器来检测床上的受检者的载荷，并基于检测出的载荷来监视受检者的生物体状态。具体而言，例如提出了基于检测出的载荷来推定受检者的呼吸数。
专利文献1公开了对配置在床的腿部下的载荷传感器的测量值进行频率分析来检测受检者的呼吸数。专利文献2公开了在床的腿部下配置载荷检测器来求出床上的被检生物体的重心的移动，并基于该重心的移动而求出被检生物体的呼吸运动和心跳运动。
专利文献1：日本特许第4883380号，
专利文献2：特公昭61-24010号。
发明内容
本发明的目的在于：提供能够以较高的可靠性输出受检者的呼吸数的推定值的生物体状态监视系统。
根据本发明的第一方式，提供一种生物体状态监视系统，在规定的监视期间对床上的受检者的生物体状态进行监视，具备：至少1个载荷检测器，检测上述床上的受检者的载荷；以及呼吸数推定部，基于上述载荷检测器的检测值的时间变动，依次求出受检者的呼吸数的推定值并输出该推定值，上述监视期间包含：受检者产生身体活动的身体活动期间和受检者仅进行呼吸的安静期间，在上述监视期间从第一安静期间转移到身体活动期间并接下来转移到第二安静期间的情况下，在身体活动期间内以及从身体活动期间向第二安静期间的转移后且到规定期间经过为止，上述呼吸数推定部输出在第一安静期间中最后求出的推定值。
第一方式的生物体状态监视系统可以还具备身体活动判定部，该身体活动判定部基于上述载荷检测器的检测值的时间变动，判定受检者是否产生身体活动。
在第一方式的生物体状态监视系统中，上述至少1个载荷检测器可以分别是检测上述床上的受检者的载荷的多个载荷检测器。另外，第一方式的生物体状态监视系统还具备呼吸波形取得部，该呼吸波形取得部基于上述多个载荷检测器各自的检测值的时间变动来求出上述受检者的呼吸波形，上述呼吸数推定部可以基于上述呼吸波形来求出上述受检者的呼吸数的推定值。
在第一方式的生物体状态监视系统中，上述呼吸数推定部可以针对在规定采样期间内求出的上述受检者的呼吸波形，求出相邻的2个峰值之间的距离即峰值间距离的平均值，将该平均值设为tAV、将受检者的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式1]
R＝60/tAV
来求出受检者的呼吸数的推定值。
在第一方式的生物体状态监视系统中，上述呼吸数推定部可以在第二安静期间的上述规定期间经过之后，求出在第二安静期间内求出的上述受检者的呼吸波形的第一个峰值与第二个峰值之间的峰值间距离，将该峰值间距离设为t、将受检者的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式2]
R＝60/t
来求出受检者的呼吸数的推定值并输出。
在第一方式的生物体状态监视系统中，第二安静期间的上述规定期间的长度可以与上述规定的采样期间的长度大致相等。
第一方式的生物体状态监视系统可以还具备显示部，该显示部显示上述呼吸数推定部所输出的上述受检者的呼吸数的推定值。
根据本发明的第二方式，提供一种床系统，具备：床；以及第一方式的生物体状态监视系统。
本发明的生物体状态监视系统能够以较高的可靠性输出受检者的呼吸数的推定值。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的生物体状态监视系统的构成的框图。
图2是示出载荷检测器相对于床的配置的说明图。
图3是示出使用了生物体状态监视系统的呼吸数的推定方法的流程图。
图4是针对在受检者只进行呼吸的安静期间和受检者进行身体活动的身体活动期间这双方，示出由载荷检测器检测出的载荷值的变动的情况的概略的图表。
图5(a)是概念性地示出受检者的重心根据受检者的呼吸而在受检者的体轴方向上振动的样态的说明图。图5(b)是示出基于与受检者的呼吸对应的受检者的重心的振动而描绘的呼吸波形的一例的图表。
图6是用于对身体活动判定部的身体活动判定的具体方法的一例进行说明的说明图。
图7是用于对基于呼吸波形来推定受检者的呼吸数的方法的一例进行说明的说明图。
图8是用于对呼吸数推定部所进行的呼吸数推定工序的具体例进行说明的说明图。
图9是示出变形例的床系统的整体构成的框图。
具体实施方式
关于本发明的实施方式的生物体状态监视系统100(图1)，以将其与床BD(图2)一同使用来推定(决定)床BD上的受检者S的呼吸数的情况为例来进行说明。
如图1所示，本实施方式的生物体状态监视系统100主要具有载荷检测部1、控制部3、存储部4。载荷检测部1与控制部3经由A/D转换部2连接。控制部3还与显示部5、通知部6、输入部7连接。
载荷检测部1具备4个载荷检测器11、12、13、14。载荷检测器11、12、13、14分别为例如使用梁形的负载传感器来检测载荷的载荷检测器。这样的载荷检测器例如记载在日本专利第4829020号、日本专利第4002905号中。载荷检测器11、12、13、14分别通过布线或者无线与A/D转换部2连接。
如图2所示，载荷检测部1的4个载荷检测器11～14分别配置于脚轮C1、C2、C3、C4下，该脚轮C1、C2、C3、C4安装在受检者S所使用的床BD的四角的腿BL1、BL2、BL3、BL4的下端部。
A/D转换部2具备将来自载荷检测部1的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，分别通过布线或者无线与载荷检测部1和控制部3连接。
控制部3为专用或者通用的计算机，在内部构建有标准偏差计算部31、呼吸波形描绘部(呼吸波形计算部、呼吸波形取得部)32、身体活动判定部33、呼吸数推定部(呼吸数决定部、呼吸数计算部)34。
存储部4为对在生物体状态监视系统100中使用的数据进行存储的存储装置，例如能够使用硬盘(磁盘)。
显示部5是向生物体状态监视系统100的使用者显示从控制部3输出的信息的液晶监视器等监视器。
通知部6具备基于来自控制部3的信息而在听觉上进行规定的通知的装置、例如扬声器。
输入部7为用于对控制部3进行规定输入的接口，可以为键盘和鼠标。
对使用这样的生物体状态监视系统100来推定(决定)床上的受检者的呼吸数的动作进行说明。
如图3的流程图所示，使用生物体状态监视系统100的受检者的呼吸数的推定包含：载荷检测工序S11，检测受检者S的载荷；标准偏差计算工序S12，计算表示检测出的载荷的变动程度的标准偏差；呼吸波形描绘工序S13，基于检测出的载荷来描绘受检者的呼吸波形；身体活动判定工序S14，用于使用在标准偏差计算工序S12中求出的标准偏差和在呼吸波形描绘工序S13中描绘的呼吸波形的振幅来进行受检者的身体活动判定；呼吸数推定工序S15，基于在呼吸波形描绘工序S13中描绘的呼吸波形来推定受检者的呼吸数并输出；以及显示工序S16，显示所输出的呼吸数。
[载荷检测工序]
在载荷检测工序S11中，使用载荷检测器11、12、13、14来检测床BD上的受检者S的载荷。床BD上的受检者S的载荷被分散地施加于配置在床BD的四角的腿BL1～BL4下的载荷检测器11～14，由它们分散地检测。
载荷检测器11～14分别检测载荷(载荷变化)并作为模拟信号输出到A/D转换部2。A/D转换部2将采样周期设为例如5毫秒，将模拟信号转换为数字信号，并作为数字信号(以下“载荷信号”)输出到控制部3。以下，将在A/D转换部2中对从载荷检测器11、12、13、14输出的模拟信号进行数字转换而得的载荷信号分别称为载荷信号s1、s2、s3、s4。
[标准偏差计算工序]
在标准偏差计算工序S12中，标准偏差计算部31针对载荷信号s1、s2、s3、s4中的各个载荷信号，计算在其规定采样期间(作为一例为5秒)中包含的采样值的标准偏差(移动标准偏差)σ1、σ2、σ3、σ4。计算可始终进行。
由于标准偏差表示采样值的偏差的大小，因此如图4所示，床BD上的受检者S安静，在载荷信号s1～s4的变动量较小的期间PER1中标准偏差σ1～σ4也变小。另一方面，受检者S挪动身体(受检者S产生身体活动)，在载荷信号s1～s4的变动量较大的期间PER2中标准偏差σ1～σ4也变大。
因此，在受检者S产生身体活动的期间中，与受检者S未产生身体活动的期间相比，标准偏差σ1～σ4的值变大。
在本说明书和本发明中“身体活动”是指受检者的头部、躯体部(躯干)、四肢的移动。伴随着呼吸、心跳等的脏器、血管等的移动不包含在身体活动中。作为一例，身体活动可以分类为伴随着受检者S的躯体部(躯干)的移动的较大的身体活动、仅伴随着受检者的四肢、头部的移动的较小的身体活动。较大的身体活动的一例为翻身或起身等，较小的身体活动的一例为睡眠中的手脚、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，与之对应地来自载荷检测器11～14的载荷信号s1～s4发生变动。该变动量按照与受检者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的较小的身体活动对应的变动量、与受检者S的较大的身体活动对应的变动量的顺序而变大。
此外，在本说明书和本发明中记载的受检者的身体活动判定中，载荷信号s1～s4的与受检者S的心跳对应的变动量小到能够忽略的程度。因此，在本说明书和本发明中，“受检者仅进行呼吸”、或者载荷值、载荷信号为“仅根据呼吸而变动”是指：受检者不进行身体活动、或者载荷值、载荷信号不表示与身体活动对应的变动，并不是指受检者没有产生心跳、或者载荷值、载荷信号不包含与心跳对应的变动。
[呼吸波形描绘工序]
在呼吸波形描绘工序S13中，呼吸波形描绘部(呼吸波形计算部、呼吸波形取得部)32基于载荷信号s1～s4来描绘受检者S的呼吸波形。
人的呼吸是通过使胸廓和横隔膜移动来使肺膨胀和收缩而进行的。这里，在吸气时、即肺膨胀时，横隔膜向下方下降，内脏也向下方移动。另一方面，在呼气时、即肺收缩时，横隔膜向上方上升，内脏也向上方移动。像赋予本申请的申请人的日本专利第6105703号的说明书中记载的那样，伴随着该内脏移动，重心G稍微移动，其移动方向大致沿着脊骨的延伸方向(体轴方向)。
在本发明和本说明书中，“呼吸波形”是指：在时间轴上展开地表示根据受检者的呼吸而在受检者的体轴方向上振动的受检者的重心的振动的样态的波形。呼吸波形的1周期与受检者的1次的呼吸(呼气和吸气)对应。呼吸波形的振幅受到受检者的体格、呼吸的深度的影响。具体而言，例如在受检者为大体格、或者受检者进行了深呼吸的情况下振幅变大，在受检者为小体格、或者受检者进行了浅呼吸的情况下振幅变小。
具体而言，呼吸波形描绘部32像如下那样进行呼吸波形的描绘。
首先，呼吸波形描绘部32基于来自载荷检测部1的载荷信号s1～s4，按每一采样时刻来计算受检者S的重心G的位置。如图5(a)所示，受检者S的重心G根据受检者S的呼吸而在受检者S的体轴SA的方向上振动。
接下来，呼吸波形描绘部32将体轴SA的方向设为纵轴、将时间轴设为横轴，将各时间处的重心G的位置投影到体轴SA的位置和与重心G的呼吸对应的振动的振动中心之间的距离描绘在纵轴，由此描绘呼吸波形BW(图5(b))。
此外，呼吸波形描绘部32并非必须实际地描绘呼吸波形，也可以仅求出表示呼吸波形的数据。
[身体活动判定工序]
在身体活动判定工序S14中，身体活动判定部33使用在标准偏差计算工序S12中计算出的标准偏差σ1～σ4、在呼吸波形描绘工序S13中描绘的呼吸波形BW的振幅，进行受检者S是否产生身体活动的判定。
具体而言，判定例如像如下那样进行。
首先，身体活动判定部33针对在呼吸波形描绘工序S13中描绘的呼吸波形BW进行峰值检测，计算最新的峰值pn与其前1个的峰值pn-1之间的期间的最小值与最新的峰值pn之间的差作为呼吸波形BW的最新的振幅An(图5(b))。然后，求出振幅An与在振幅An之前计算出的振幅An-1、An-2、···的简单平均值亦即平均振幅AAVn。在平均振幅AAVn的计算中使用的振幅An的数量是任意的，但作为一例，可以是在5秒左右的采样期间中得到的数量。
此外，确认与振幅An、An-1、An-2、···、以及平均振幅AAVn的计算相关的呼吸波形BW是在安静期间(受检者不产生身体活动而仅进行呼吸的期间)中得到的呼吸波形(即，为了确认不包含因与身体活动对应的重心移动引起的误差这一情形)，也可以将标准偏差σ1～σ4的简单平均值σAV、或者标准偏差σ1～σ4中的任意1个与阈值σ0进行比较。关于阈值σ0，只要简单平均值σAV、或者标准偏差σ1～σ4中的任意1个小于该阈值σ0，则阈值σ0为小到能够可靠地判定为受检者S没有产生身体活动的值(相反，即使简单平均值σAV、或者标准偏差σ1～σ4中的任意1个为该值以上，也存在受检者S不产生身体活动的情况)。
接下来，身体活动判定部33通过下述的式(1)，求出标准化标准偏差σs1～σs4。
[数学式3]
(式1)
σsm＝σm/AAVn(m＝1、2、3、4)
然后，求出计算出的标准化标准偏差σs1～σs4的简单平均值σsAV，基于简单平均值σsAV与规定的阈值σsTH的比较，来判定受检者S是否产生身体活动。具体而言，例如，如果简单平均值σsAV为规定的阈值σsTH以上则判定为受检者S产生身体活动，如果简单平均值σsAV小于规定的阈值σsTH则判定为受检者S没有产生身体活动。
在判定为受检者S没有产生身体活动的期间，身体活动判定部33基于在呼吸波形描绘部32中取得的呼吸波形BW，按呼吸波形BW的每1个周期，计算最新的振幅An。然后，使用利用计算出的最新的振幅An的值重新计算出的平均振幅AAVn、按每一采样时刻(作为一例为每隔5毫秒)所计算的标准偏差σ1～σ4的值，通过(式1)而依次计算标准化标准偏差σs1～σs4，并计算简单平均值σsAV。
通过将像这样依次计算的简单平均值σsAV与规定的阈值σsTH依次比较而进行受检者S的身体活动的有无的判定。
在判定的结果为：判定为受检者S产生了身体活动之后，身体活动判定部33停止平均振幅AAVn的更新，持续进行使用了在该时刻计算出的平均振幅AAVn的简单平均值σsAV的计算。然后，基于计算出的简单平均值σsAV与规定的阈值σsTH的比较，持续进行受检者S的身体活动的有无的判定。其原因在于：在受检者S产生身体活动的期间，呼吸波形BW的振幅和周期由于身体活动的影响而大幅变动，很难无误差地计算新的振幅An和平均振幅AAVn。
接下来，在再次判定为受检者S没有身体活动的情况下，身体活动判定部33基于在呼吸波形描绘部32中取得的呼吸波形BW，计算最新的振幅An的值，并使用最新的振幅An的值来重新计算平均振幅AAVn。然后，进行使用了最新的平均振幅AAVn的简单平均值σsAV的计算，基于计算出的简单平均值σsAV与规定的阈值σsTH的比较，持续进行受检者S的身体活动的有无的判定。
使用图6对该工序的具体例进行说明。
如图6所示，在时刻T1得到呼吸波形BW的峰值P1、最新的振幅A1的情况下，身体活动判定部33针对时刻T1以后的期间，使用振幅A1和在其紧前得到的振幅A0、A-1···(均未图示)的简单平均值即平均振幅AAV1，依次计算标准化标准偏差σs1～σs4和简单平均值σsAV(这里，记载为σsAV(AAV1))，基于简单平均值σsAV(AAV1)与阈值σsTH的比较，判定受检者S的身体活动的有无。
接下来，在时刻T2得到呼吸波形BW的峰值P2、最新的振幅A2的情况下，身体活动判定部33针对时刻T2以后的期间，使用利用振幅A2计算出的平均振幅AAV2，依次计算标准化标准偏差σs1～σs4和简单平均值σsAV(这里，记载为σsAV(AAV2))，基于简单平均值σsAV(AAV2)与阈值σsTH的比较，判定受检者S的身体活动的有无。
在时刻T21，受检者S产生了身体活动的情况下，身体活动判定部33基于简单平均值σsAV(AAV2)为阈值σsTH以上这一情形，判定为受检者S产生了身体活动。而且在这之后，针对简单平均值σsAV(AAV2)为阈值σsTH以上的期间，持续进行使用简单平均值σsAV(AAV2)的身体活动判定。
在时刻T22受检者S的身体活动收敛的情况下，身体活动判定部33基于简单平均值σsAV(AAV2)小于阈值σsTH这一情形，判定为受检者S没有产生身体活动。然后，持续进行使用简单平均值σsAV(AAV2)的身体活动判定，直到再次得到呼吸波形BW的最新的振幅An，并计算出最新的平均振幅AAVn为止。
身体活动判定部33使用呼吸波形的振幅An(平均振幅AAVn)进行标准偏差σ1～σ4的值的标准化是出于下面的理由。
像上述那样，标准偏差σ1～σ4的值一般在受检者S产生身体活动的期间变大。因此，考虑通过将标准偏差σ1～σ4的值与规定的阈值进行比较而进行受检者S是否产生身体活动的判定。
然而，根据本发明的发明者的见解，关于标准偏差σ1～σ4的值，体格大的受检者由于与呼吸对应的脏器的移动量也较大，因此在没有产生身体活动而仅进行呼吸的期间也会成为比较大的值。另外，即使在受检者的体格不大的情况下，例如在该受检者进行深呼吸时，也会成为比较大的值。如果通过将标准偏差σ1～σ4的值与规定的阈值进行比较而进行身体活动判定，则在这样的情况下，尽管受检者没有产生身体活动，但是可作出受检者产生了身体活动这一错误判定。
另一方面，若着眼于呼吸波形，则呼吸波形的振幅像上述那样，受到受检者的体格、呼吸的深度的影响，在受检者为大体格、或者受检者进行深呼吸的情况下振幅变大，在受检者为小体格、或者受检者进行浅呼吸的情况下振幅变小。
即，通过标准偏差σ1～σ4的值除以呼吸波形BW的平均振幅AAVn来进行标准化，能够减少(补偿、校正)受检者S的体格、呼吸的深度对标准偏差σ1～σ4的值带来的影响。然后，通过进行使用根据这样的标准化而得的标准化标准偏差σs1～σs4的身体活动判定，能够提高身体活动判定的精度。
[呼吸数推定工序]
在呼吸数推定工序S15中，呼吸数推定部(呼吸数决定部)34基于在呼吸波形描绘工序S13中描绘的受检者S的呼吸波形BW而推定(决定)受检者S的呼吸数，向显示部5输出所推定(决定)的呼吸数。
具体而言，呼吸数推定部34通过下面的方法，进行基于呼吸波形BW的呼吸数的推定。
呼吸数推定部34针对在呼吸波形描绘工序S13中描绘的呼吸波形BW，以规定的周期进行峰值检测。然后，在检测出新的峰值的情况下，针对从检测出该峰值的时刻与从该时刻起追溯了规定的期间(作为一例，为25秒。以下，适当地称为“推定用采样期间”)的时刻之间包含的多个峰值，分别求出相邻的2个峰值之间的距离(以下，称为峰值间距离t)。
在图7中示出在25秒的推定用采样期间中包含的呼吸波形BW的一例、该呼吸波形BW所具有的峰值p1～p6以及峰值p1～p6之间的峰值间距离t1～t5。
接下来，呼吸数推定部34通过下面的式2而求出多个峰值间距离t的平均值tAV。
[数学式4]
(式2)
Figure BDA0002742137320000101
这里，N为在推定用采样期间中包含的呼吸波形BW所具有的峰值的数量。该平均值tAV大致相当于推定用采样期间中的受检者S的呼吸的周期的平均值。
然后，呼吸数推定部34通过下面的式3来计算受检者S的1分钟的呼吸数的推定值R。然后，将计算出的推定值R作为推定出的呼吸数向显示部5输出。
[数学式5]
(式3)
R＝6O/tAV
另外，本实施方式的呼吸数推定部34根据受检者S的身体活动的有无，调整所输出的呼吸数的值。以下，对该调整进行说明。
呼吸数推定部34在身体活动判定部33判定为受检者S没有产生身体活动的期间(安静期间)、以及身体活动判定部33判定受检者S产生身体活动的期间(身体活动期间)中的任意期间，都在检测出呼吸波形BW的峰值时，按照上述的方法，使用式2、式3来依次计算呼吸数的推定值R。
然后，在安静期间(后述的除去从身体活动期间转移到安静期间之后的规定期间)，将计算出的推定值R作为推定出的呼吸数而依次向显示部5输出。
另一方面，呼吸数推定部34在身体活动期间，代替按照上述的方法，使用式2、式3依次计算的呼吸数的推定值R，而将在从安静期间向身体活动期间转移紧前计算出的推定值R、即在其紧前的安静期间的最后计算出的推定值R作为推定出的呼吸数向显示部5输出。
另外，呼吸数推定部34在从安静期间向身体活动期间转移，然后再次转移到安静期间之后也从向安静期间的转移时到规定期间经过为止，代替按照上述的方法而使用式2、式3依次计算的呼吸数的推定值R，而将在紧前的身体活动期间输出的值、即从安静期间向身体活动期间转移紧前计算出的推定值R作为推定出的呼吸数向显示部5输出。
然后，在检测出2个安静期间的呼吸波形BW的峰值之后，求出该2个峰值间的峰值间距离t，将该峰值间距离t的值作为平均值tAV的值来使用，根据式3来计算呼吸数的推定值R。然后，代替在身体活动期间和其后的规定期间中固定地输出的值、即在从安静期间向身体活动期间转移紧前计算出的推定值R，而将重新计算出的推定值R作为推定出的呼吸数向显示部5输出。
同样地，呼吸数推定部34在检测出呼吸波形BW的峰值为3个、4个的时刻，分别求出该3个、4个峰值内的相邻的2个峰值间的峰值间距离t，将这些峰值间距离t的简单平均值作为平均值tAV的值来使用，根据式3来计算呼吸数的推定值R。然后，将计算出的值作为推定出的呼吸数向显示部5输出。然后，在从身体活动期间向安静期间变化之后推定用采样期间(这里为25秒)经过之后，再次开始使用了上述的式2的平均值tAV的计算，将计算出的平均值tAV应用于上述的式3来计算推定值R，将计算出的值作为推定出的呼吸数向显示部5输出。
使用图8对该工序的具体例进行说明。
如图8所示，在安静期间中包含的时刻T4检测出呼吸波形BW的峰值P4之后，呼吸数推定部34基于在以时刻T4为终端的25秒的推定用采样期间中求出的呼吸波形BW，根据上述的式2、式3来计算呼吸数的推定值R，将计算出的值作为推定出的呼吸数而输出。这里，假设输出呼吸数R4。同样地，在时刻T5、T6检测出呼吸波形BW的峰值P5、P6之后，呼吸数推定部34基于在以时刻T5、T6为终端的推定用采样期间中求出的呼吸波形BW，根据上述的式2、式3来计算呼吸数的推定值R，将计算出的值作为推定出的呼吸数而输出。这里，假设输出呼吸数R5、R6。
接下来，在时刻T61，受检者S产生了身体活动的情况下，呼吸数推定部34基于身体活动判定部33判定为受检者S产生了身体活动这一情形，将所输出的呼吸数的推定值从使用上述的式2、式3而重新计算的推定值R切换为紧前计算出的推定值(与呼吸数R6相等)。然后，在身体活动判定部33判定为受检者S产生身体活动的期间、即身体活动期间，持续输出呼吸数R6作为推定出的呼吸数。
另外，呼吸数推定部34在时刻T62受检者S的身体活动收敛、身体活动判定部33判定为受检者S没有产生身体活动之后(即，返回到安静期间之后)，也在规定期间之间，并不是将使用上述的式2、式3而重新计算的推定值R作为推定出的呼吸数，而是将在时刻T61紧前计算出的推定值(与呼吸数R6相等)作为推定出的呼吸数来持续输出。
然后，呼吸数推定部34在时刻T8检测出受检者S的身体活动收敛后的第二个峰值P8之后，求出受检者S的身体活动收敛后的第一个峰值P7与峰值P8之间的峰值间距离t8。然后，将峰值间距离t8作为平均值tAV的值来使用，根据式3来计算呼吸数的推定值R，并代替在时刻T61以后固定地输出的值(呼吸数R6)，而将重新计算出的推定值R作为推定出的呼吸数而输出。这里，假设输出呼吸数R8。
呼吸数推定部34在时刻T9检测出受检者S的身体活动收敛后的第3个峰值P9之后，求出受检者S的身体活动收敛后的第二个峰值P8与峰值P9之间的峰值间距离t9。然后，将峰值间距离t8与峰值间距离t9的简单平均值作为平均值tAV的值来使用，根据式3来计算呼吸数的推定值R，并将计算出的值作为推定出的呼吸数而输出。这里，假设输出呼吸数R9。
同样地，呼吸数推定部34在时刻T10、T11检测出受检者S的身体活动收敛后的第4个峰值P10、第5个峰值P11之后，求出峰值P9与峰值P10之间的峰值间距离t10、峰值P10与峰值P11之间的峰值间距离t11。然后，将峰值间距离t8～t11内、已经得到的值的简单平均值作为平均值tAV的值来使用，根据式3来计算呼吸数的推定值R，并将计算出的值作为推定出的呼吸数而输出。这里，假设输出呼吸数R10、R11。
然后，呼吸数推定部34在从时刻T62经过了相当于推定用采样期间的25秒之后，再次开始使用了上述的式2的平均值tAV的计算，将计算出的平均值tAV应用于上述的式3来计算呼吸数的推定值R。然后，将计算出的值作为推定出的呼吸数向显示部5输出。
呼吸数推定部34在身体活动期间以及之后的安静期间的初始的规定期间，代替在该期间中计算的推定值R，而将从安静期间向身体活动期间变化紧前计算出的呼吸数的推定值R作为受检者S的呼吸数的推定值输出的理由如下。
如图8所示，在身体活动期间也是在呼吸波形BW存在峰值，并检测到该峰值。然而，根据图8所示的波形可知，呼吸波形BW受到受检者S的身体活动的影响而紊乱，呼吸波形BW的周期也发生变化。因此，基于身体活动期间的呼吸波形BW的峰值而求出的峰值间距离为不反映呼吸的周期的值。在推定用采样期间包含身体活动期间的情况下，由式2求出的平均值tAV的值成为受到这样的不反映呼吸的周期的峰值间距离的影响的值，因此使用式3计算出的呼吸数的推定值R也成为与受检者的实际的呼吸数乖离的值的可能性较高。
因此，呼吸数推定部34在身体活动期间会包含在推定用采样期间中的身体活动期间、以及身体活动期间之后的安静期间的初始的规定的期间中，并不是输出重新计算的推定值R作为该期间的推定值，而是输出从安静期间向身体活动期间变化紧前计算出的推定值R作为该期间的推定值。由此，维持向生物体状态监视系统100的使用者提示的呼吸数的推定值的可靠性。
此外，呼吸数推定部34也可以在身体活动期间中、以及从身体活动期间转移到安静期间之后的规定期间中，停止呼吸波形BW的峰值检测、峰值间距离的计算、使用了式2、式3的推定值R的计算。
在本实施方式中，在检测出2个安静期间的呼吸波形BW的峰值的时刻，进行使用了这些峰值之间的峰值间距离的推定值R的计算，输出计算出的值。根据该方法，在从身体活动期间转移到安静期间之后，不用等待相当于推定用采样期间的时间经过，就能够再次开始消除了身体活动期间中的呼吸波形BW的紊乱的影响后的呼吸数的推定值R的计算和输出。然而，也可以在身体活动结束后，直到经过与推定用采样期间大致相等的时间为止，持续输出在向身体活动期间变化紧前计算出的推定值R。
[显示工序]
在显示工序S16中，控制部3使显示部5显示在呼吸数推定工序S15中输出的受检者S的呼吸数(推定值)。另外，在显示工序S16中，也可以是在使用显示部5的显示的基础上、或者取而代之，进行使用通知部6的通知。在该情况下，例如在受检者S的呼吸数达到规定的设定值的情况下发出通知音，向生物体状态监视系统100的使用者亦即护士或看护人等通知。
以下总结本实施方式的生物体状态监视系统100的效果。
本实施方式的生物体状态监视系统100所具备的呼吸数推定部34在受检者S存在身体活动的情况下，在身体活动中和身体活动结束后的规定期间之间，将在身体活动产生紧前计算出的推定值作为该期间的呼吸数的推定值而输出。因此，本实施方式的生物体状态监视系统100在受检者S产生了身体活动的情况下，也能够抑制身体活动的影响来以较高的可靠性输出受检者的呼吸数的推定值。
本实施方式的生物体状态监视系统100所具备的呼吸数推定部34在从身体活动期间转移到安静期间之后，在检测出2个呼吸波形BW的峰值的时刻，再次开始进行使用这些峰值之间的峰值间距离的呼吸数的推定值的计算。因此，本实施方式的生物体状态监视系统100在身体活动结束后，能够更早期地解除显示于显示部5的呼吸数被固定为在身体活动紧前推定出的值的状态。
本实施方式的生物体状态监视系统100使用配置在床BD的腿BL1～BL4下的载荷检测器11～14来判定受检者S的身体活动的有无。因此，不需要在受检者S的身体安装测量装置，不会给受检者S带来不适感或违和感。
[变形例]
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，也可以采用如下的变形方式。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，呼吸数推定部34也可以不使用呼吸波形BW而推定受检者S的呼吸数。
具体而言，例如对与规定采样期间对应的载荷信号s1～s4的至少1个进行傅立叶分析，是通过特定在相当于呼吸的频带(由于人的呼吸在1分钟内进行约12～20次左右，因此为约0.2Hz～约0.33Hz)出现的峰值频率而进行的。根据所特定的峰值频率，能够计算(推定)该期间中的受检者S的呼吸数。
在该情况下也是在采样期间中包含身体活动期间的情况下，由于因身体活动引起的载荷信号s1～s4的变动，所计算的受检者S的呼吸数(推定值)的可靠性会降低。因此，通过利用与上述实施方式的呼吸数推定部34相同的方法来调整所输出的值，从而能够提高呼吸数的推定值的可靠性。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，身体活动判定部33通过使标准偏差σ1～σ4除以呼吸波形BW的平均振幅AAVn而进行标准偏差σ1～σ4的标准化，减少(补偿、校正)受检者S的体格、呼吸的深度给标准偏差σ1～σ4的值带来的影响，但使用了呼吸波形BW的振幅的补偿(校正)的方法不限于此。具体而言，例如也可以通过除以呼吸波形BW的最新的振幅An而进行标准偏差σ1～σ4的标准化。
此外，也可以在使用呼吸波形BW的振幅而补偿标准偏差σ1～σ4之后，代替将补偿后的值与阈值进行比较，并使用呼吸波形BW的振幅来补偿阈值，对标准偏差σ1～σ4与补偿后的阈值进行比较。具体而言例如，在上述实施方式中，代替由标准偏差σ1～σ4除以平均振幅AAVn，而使规定的阈值乘以AAVn，由此能够进行所希望的补偿(校正)。这样，两者实质上是等价的，可以适当地选择是通过呼吸波形的振幅对比较中使用的标准偏差与阈值中的哪个值进行补偿(校正)。在本说明书和本发明中，“通过呼吸波形的振幅来补偿标准偏差”这样的语言也包含通过呼吸波形的振幅来补偿阈值。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，身体活动判定部33将标准化标准偏差σs1～σs4的简单平均值σsAV与阈值σsTH进行比较而进行身体活动判定，但也可以通过标准化标准偏差σs1～σs4的至少1个与阈值的比较、标准化标准偏差σs1～σs4的至少2个以上的简单平均值与阈值的比较、标准化标准偏差σs1～σs4的至少2个以上的合计值与阈值的比较等来进行身体活动判定。
另外，在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，身体活动判定部33也可以取代标准偏差，使用标准偏差的平方亦即方差。在利用呼吸波形的振幅对方差进行标准化的情况下，也可以使方差除以呼吸波形的振幅的平方。因此，在本说明书和本发明中，假设标准偏差也包含方差。
身体活动判定部33也可以使身体活动判定中使用的阈值具有滞后。具体而言，例如，设定第一阈值和比该第一阈值大的第二阈值，在判定为受检者S没有产生身体活动的状况下，不判定为受检者S产生了身体活动直到简单平均值σsAV为第二阈值以上为止。另一方面，在判定为受检者S产生身体活动的状况下，即使简单平均值σsAV小于第二阈值也不判定为受检者S没有产生身体活动，在简单平均值σsAV小于第一阈值的时刻，判定为受检者S没有产生身体活动。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，身体活动判定部33也可以不求出标准化标准偏差σs1～σs4，而基于规定的阈值与标准偏差σ1～σ4的至少1个、或者标准偏差σ1～σ4的至少2个以上的合计值或者简单平均值的比较，来判定受检者S的身体活动的有无。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，身体活动判定部33也可以不使用标准偏差σ1～σ4，而判定受检者S的身体活动的有无。具体而言，例如基于受检者S的重心G的移动，判定受检者S的身体活动的有无。
像上述那样，受检者S的重心G根据受检者S的呼吸而在受检者S的体轴SA的方向上振动(图5(a))。另外，受检者S的重心G在受检者S产生了较小的身体活动或较大的身体活动的情况下与之对应地移动。而且，规定期间的重心G的移动距离按照受检者S仅进行呼吸的期间、受检者S进行较小的身体活动的期间、受检者S进行较大的身体活动的期间的顺序而变大。
因此，身体活动判定部33通过将规定期间的重心G的移动距离与规定的阈值进行比较，能够判定受检者S是否产生身体活动。具体而言，例如在规定的期间的重心G的移动距离D比规定的阈值Dth大的情况下，能够判定为受检者S产生较小的身体活动。
上述实施方式的生物体状态监视系统100并非必须具备载荷检测器11～14的全部，也可以仅具备其中任意1个。在例如载荷检测器为3个的情况下，只要将其配置成1直线，就能够检测在床BD面上的受检者S的重心位置G。另外，载荷检测器并非必须配置在床的四角，可以配置在任意的位置以检测床上的受检者的载荷及其变动。另外，载荷检测器11～14不限于使用梁形负载传感器的载荷传感器，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视系统100中，载荷检测器11～14分别配置于安装在床BD的腿的下端的脚轮C下，但不限于此。也可以是，载荷检测器11～14分别设置在床BD的4个腿与床BD的地板之间，如果床BD的4个腿能够上下分割，则也可以设置在上部腿与下部腿之间。另外，也可以将载荷检测器11～14与床BD一体地或者能够装卸地组合，而构成由床BD和本实施方式的生物体状态监视系统100构成的床系统BDS(图9)。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，也可以在载荷检测部1与A/D转换部2之间设置对来自载荷检测部1的载荷信号进行放大的信号放大部、从载荷信号除去噪声的滤波部。
在上述实施方式的生物体状态监视系统100中，显示部5也可以是代替监视器、或者在监视器的基础上，具备打印表示生物体状态(呼吸数、身体活动的有无等)的信息并输出的打印机、显示生物体状态(呼吸数、身体活动的有无等)的灯等简易的视觉显示单元。通知部6也可以是代替扬声器、或者在扬声器的基础上，具备通过振动来进行通知的振动产生部。
只要维持本发明的特征，本发明不限于上述实施方式，在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包含在本发明的范围内。
产业上的可利用性
根据本发明的生物体状态监视系统，能够抑制受检者的身体活动的影响，而以较高的精度推定受检者的呼吸数。因此，如果使用本发明的生物体状态监视系统，则能够提供基于高精度的呼吸数的推定的质量高的医疗、护理。
附图标记的说明
1…载荷检测部；11、12、13、14…载荷检测器；2…A/D转换部；3…控制部；31…标准偏差计算部；32…呼吸波形描绘部；33…身体活动判定部；34…呼吸数推定部；4…存储部；5…显示部；6…通知部；7…输入部；100…生物体状态监视系统；BD…床；BDS…床系统；S…受检者。

Claims (12)

1.一种生物体状态监视系统，在规定的监视期间对床上的受检者的生物体状态进行监视，其中，具备：
多个载荷检测器，各自检测所述床上的受检者的载荷；
呼吸数推定部，基于所述多个载荷检测器的检测值的至少一个的时间变动，依次求出受检者的呼吸数的推定值并输出该推定值；
呼吸波形取得部，基于所述多个载荷检测器各自的检测值的时间变动来求出所述受检者的呼吸波形；以及
身体活动判定部，基于所述多个载荷检测器中的至少一个载荷检测器检测出的所述受检者的载荷的时间变动的标准偏差与阈值的比较，来判定所述受检者有无身体活动，
所述身体活动判定部通过所述呼吸波形的振幅来补偿用于所述比较的所述标准偏差，
从身体活动产生 时刻至在该身体活动产生 时刻之后所述身体活动判定部最先判定为所述受检者没有身体活动的身体活动结束时刻之后的规定期间经过为止，所述呼吸数推定部输出在所述身体活动产生 时刻的紧前求出的推定值，所述身体活动产生时刻是所述身体活动判定部判定为所述受检者有身体活动的时刻。
2.根据权利要求1所述的生物体状态监视系统，其中，
所述呼吸数推定部基于所述呼吸波形来求出所述受检者的呼吸数的推定值。
3.根据权利要求2所述的生物体状态监视系统，其中，
所述呼吸数推定部针对在规定采样期间内求出的所述受检者的呼吸波形，求出相邻的2个峰值之间的距离亦即峰值间距离的平均值，将该平均值设为tAV秒、将受检者的1分钟的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式1]
来R＝60/tAV
求出受检者的呼吸数的推定值。
4.根据权利要求2所述的生物体状态监视系统，其中，
所述呼吸数推定部在所述身体活动结束时刻之后的规定期间经过后，求出在所述身体活动结束时刻之后求出的所述受检者的呼吸波形的第一个峰值与第二个峰值之间的峰值间距离，将该峰值间距离设为t秒、将受检者的1分钟的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式2]
R＝60/t
求出受检者的呼吸数的推定值并输出。
5.根据权利要求3所述的生物体状态监视系统，其中，
所述呼吸数推定部在所述身体活动结束时刻之后的规定期间经过后，求出在所述身体活动结束时刻之后求出的所述受检者的呼吸波形的第一个峰值与第二个峰值之间的峰值间距离，将该峰值间距离设为t秒、将受检者的1分钟的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式2]
R＝60/t
求出受检者的呼吸数的推定值并输出。
6.根据权利要求3所述的生物体状态监视系统，其中，
所述规定期间的长度与所述规定采样期间的长度大致相等。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的生物体状态监视系统，其中，
还具备显示部，该显示部显示所述呼吸数推定部所输出的所述受检者的呼吸数的推定值。
8.一种生物体状态监视系统，在规定的监视期间对床上的受检者的生物体状态进行监视，其中，具备：
多个载荷检测器，分别检测所述床上的受检者的载荷；
呼吸波形取得部，基于所述多个载荷检测器各自的检测值的时间变动来求出所述受检者的呼吸波形；
呼吸数推定部，基于所述呼吸波形，依次求出受检者的呼吸数的推定值并输出该推定值；以及
身体活动判定部，基于所述多个载荷检测器的检测值的至少一个的时间变动，来判定受检者是否产生身体活动，
所述监视期间包含：受检者产生身体活动的身体活动期间和受检者仅进行呼吸的安静期间，
在所述监视期间从第一安静期间转移到身体活动期间，接下来转移到第二安静期间的情况下，在身体活动期间内以及从身体活动期间向第二安静期间的转移后，所述呼吸数推定部输出在第一安静期间中最后求出的推定值，
所述呼吸数推定部求出在第二安静期间内最先求出的所述受检者的呼吸波形的峰值、和该峰值的接下来求出的峰值之间的峰值间距离，将该峰值间距离设为t秒、将受检者的1分钟的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式3]
R＝60/t
来求出受检者的呼吸数的推定值，
代替在第一安静期间最后求出的推定值而输出所述求出的推定值。
9.根据权利要求8所述的生物体状态监视系统，其中，
所述呼吸数推定部针对在规定采样期间内求出的所述受检者的呼吸波形，求出相邻的2个峰值之间的距离亦即峰值间距离的平均值，将该平均值设为tAV秒、将受检者的1分钟的呼吸数的推定值设为R，通过下式：
[数学式4]
R＝60/tAV
来求出受检者的呼吸数的推定值。
10.根据权利要求9所述的生物体状态监视系统，其中，所述呼吸数推定部在向第二安静期间的转移后，所述规定采样期间经过后，输出通过下式：
[数学式5]
R＝60/tAV
求出的所述受检者的呼吸数的推定值。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的生物体状态监视系统，其中，
还具备显示部，该显示部显示所述呼吸数推定部所输出的所述受检者的呼吸数的推定值。
12.一种床系统，其具备：
床；以及
权利要求1至11中任一项所述的生物体状态监视系统。
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