CN113692523A - 生物体信息监测系统、床系统以及生物体信息监测方法 - Google Patents

生物体信息监测系统、床系统以及生物体信息监测方法 Download PDF

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Abstract

对床(BD)上的受检者(S)的生物体信息进行监控的生物体信息监测系统(100)具备：至少一个载荷检测器(11、12、13、14)，其设置于上述床或者上述床的腿之下并对上述床上的上述受检者的载荷进行检测；波形计算部(31)，其对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算；以及生物体信息计算部(32)，其使用上述波形对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算。上述生物体信息计算部包含：第1计算部(321)，其通过基于上述波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算；第2计算部(322)，其通过与第1机构不同且包含使上述波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算；以及计算控制部(320)，其在上述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率或者心率的计算。

Description

生物体信息监测系统、床系统以及生物体信息监测方法
技术领域
本发明涉及生物体信息监测系统、床系统以及生物体信息监测方法。
背景技术
在医疗、护理的领域，提出了经由载荷检测器对床上的受检者的载荷进行检测，基于检测出的载荷取得受检者的生物体信息。
专利文献1公开了基于来自4个载荷转换器的载荷信号，对受检者的呼吸频率、心率进行计算。
专利文献1：日本特公昭61－24010号
使用了载荷检测器的检测值的生物体信息的计算中存在各种误差因素，因此要求排除误差因素并更加正确地计算生物体信息。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够更加正确地计算受检者的生物体信息的生物体信息监测系统、床系统以及生物体信息监测方法。
根据本发明的第1方式，提供一种生物体信息监测系统，其对床上的受检者的生物体信息进行监控，上述生物体信息监测系统的特征在于，具备：
至少一个载荷检测器，其设置于上述床或者上述床的腿之下，并对上述床上的上述受检者的载荷进行检测；
波形计算部，其对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算；以及
生物体信息计算部，其使用上述波形对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算，
上述生物体信息计算部包含：
第1计算部，其通过基于上述波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算；
第2计算部，其通过与第1机构不同且包含使上述波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算；以及
计算控制部，其在上述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率或者心率的计算。
在第1方式的生物体信息监测系统的基础上，上述至少一个载荷检测器也可以是多个载荷检测器，上述波形计算部也可以基于上述多个载荷检测器的检测值求得上述受检者的重心位置，基于该重心位置的与上述受检者的呼吸对应的移动对上述受检者的呼吸波形进行计算，第1计算部也可以通过基于上述呼吸波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率进行计算，第2计算部也可以通过包含使上述呼吸波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率进行计算，上述计算控制部也可以在上述呼吸波形的振幅为上述阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算。
在第1方式的生物体信息监测系统的基础上，第1机构也可以包含对上述波形的峰值进行检测的动作。
第1方式的生物体信息监测系统也可以进一步具备基于上述计算出的上述受检者的呼吸频率或者心率对上述受检者是否存在于上述床上进行判定的在床判定部。
在第1方式的生物体信息监测系统的基础上，上述波形计算部也可以对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形以及上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的心率对应的时间上的变动的波形进行计算，第1计算部也可以通过基于表示与上述呼吸对应的时间上的变动的波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率进行计算，并且通过基于表示与上述心率对应的时间上的变动的波形的第1机构对上述受检者的心率进行计算，第2计算部也可以通过包含使表示与上述呼吸对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率进行计算，并且通过包含使表示与上述心率对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的心率进行计算，上述计算控制部也可以在表示与上述呼吸对应的时间上的变动的波形的振幅为第1阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算，并且在表示与上述心率对应的时间上的变动的波形的振幅为第2阈值以下的情况下使第2计算部进行心率的计算。
根据本发明的第2方式，提供一种床系统，其特征在于，具备床以及第1方式的生物体信息监测系统。
根据本发明的第3方式，提供一种生物体信息监测方法，其对床上的受检者的生物体信息进行监控，上述生物体信息监测方法的特征在于，包含：
通过设置于上述床或者上述床的腿之下的至少一个载荷检测器对上述床上的上述受检者的载荷进行检测的步骤；
对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算的步骤；以及
使用上述波形对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算的步骤，
上述受检者的呼吸频率或者心率的计算包含：
通过基于上述波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算的步骤；
通过与第1机构不同且包含使上述波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算的步骤；以及
在上述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率或者心率的计算的步骤。
在第3方式的生物体信息监测方法的基础上，上述至少一个载荷检测器也可以是多个载荷检测器，对上述波形进行计算也可以是基于上述多个载荷检测器的检测值求得上述受检者的重心位置，基于该重心位置的与上述受检者的呼吸对应的移动对上述受检者的呼吸波形进行计算，通过第1机构对上述受检者的呼吸频率进行计算也可以是通过基于上述呼吸波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率进行计算，通过第2机构对上述受检者的呼吸频率进行计算也可以是通过包含使上述呼吸波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率进行计算，在上述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算也可以是在上述呼吸波形的振幅为上述阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算。
在第3方式的生物体信息监测方法的基础上，第1机构也可以包含对上述波形的峰值进行检测的动作。
第3方式的生物体信息监测方法也可以进一步包含基于上述计算出的上述受检者的呼吸频率或者心率对上述受检者是否存在于上述床上进行判定的步骤。
在第3方式的生物体信息监测方法的基础上，对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算，可以是对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形进行计算，也可以进一步包含对上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的心率对应的时间上的变动的波形进行计算的步骤，使用上述波形对上述受检者的呼吸频率或者心率进行计算，可以是使用上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形对上述受检者的呼吸频率进行计算，也可以进一步包含使用上述载荷检测器的检测值的表示与上述受检者的心率对应的时间上的变动的波形对上述受检者的心率进行计算的步骤。上述受检者的呼吸频率以及心率的计算也可以包含：通过基于表示与上述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形的第1机构对上述受检者的呼吸频率进行计算的步骤；通过基于表示与上述受检者的心率对应的时间上的变动的波形的第1机构对上述受检者的心率进行计算的步骤；通过包含使表示与上述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的呼吸频率进行计算的步骤；通过包含使表示与上述受检者的心率对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对上述受检者的心率进行计算的步骤；在表示与上述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形的振幅为第1阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算的步骤；以及在表示与上述受检者的心率对应的时间上的变动的波形的振幅为第2阈值以下的情况下使第2计算部进行心率的计算的步骤。
根据本发明的生物体信息监测系统，能够更加正确地计算受检者的生物体信息。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的生物体信息监测系统的结构的框图。
图2是表示载荷检测器相对于床的配置方式的说明图。
图3是表示使用了生物体信息监测系统的生物体信息的监测方法的流程图。
图4的(a)是简要地表示受检者的重心对应于受检者的呼吸沿身体轴线方向振动的形式的说明图。图4的(b)是用于对基于与受检者的呼吸对应的重心的振动计算呼吸波形的方法进行说明的说明图。图4的(c)是表示基于与受检者的呼吸对应的重心的振动描绘的呼吸波形的一个例子的图。
图5是表示呼吸频率计算部的具体的结构的框图。
图6是表示呼吸频率计算工序的顺序的流程图。
图7的(a)是用于对第1计算部中的呼吸频率的计算进行说明的图。图7的(b)是用于对第1计算部中的过滤进行说明的图。
图8是用于对第2计算部中的呼吸频率的计算进行说明的图。
图9是表示呼吸频率计算部进行的呼吸频率计算工序的具体的实施例的图。
图10是表示变形例的床系统的整体结构的框图。
具体实施方式
＜实施方式＞
作为例子，对本发明的实施方式的生物体信息监测系统100(图1)及将其与床BD(图2)一同进行使用而对床BD上的受检者S的呼吸频率进行计算(推断)的情况进行说明。
如图1所示，本实施方式的生物体信息监测系统100主要具有载荷检测部1、控制部3以及存储部4。载荷检测部1与控制部3经由A/D转换部2进行连接。在控制部3进一步连接有显示部5、报告部6以及输入部7。
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中每一个载荷检测器例如是使用梁形的载荷传感器对载荷进行检测的载荷检测器。这样的载荷检测器例如记载于日本特许第4829020号、日本特许第4002905号。载荷检测器11、12、13、14分别通过布线或者无线通信与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分别配置于在受检者S使用的床BD的四角的腿BL1、BL2、BL3、BL4的下端部安装的脚轮C1、C2、C3、C4之下。
A/D转换部2具备将来自载荷检测部1的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器，分别通过布线或者无线通信与载荷检测部1和控制部3连接。
控制部3是专用或者通用的计算机，在内部构建呼吸波形计算部31、呼吸频率计算部(生物体信息计算部)32以及在床判定部33。
存储部4是存储在生物体信息监测系统100中被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输出的信息显示给生物体信息监测系统100的使用者的液晶监视器等的监视器。
报告部6具备基于来自控制部3的信息在听觉上进行规定的报告的装置，例如扬声器。
输入部7是用于对于控制部3进行规定的输入的接口，能够形成键盘以及鼠标。
对使用这样的生物体信息监测系统100监控床上的受检者的生物体信息(呼吸频率以及在床/离床)的动作进行说明。
如图3的流程图所示，使用了生物体信息监测系统100的受检者的生物体信息的监控包含：对受检者的载荷进行检测的载荷检测工序S1、基于检测出的载荷(载荷值)对呼吸波形进行计算的呼吸波形计算工序S2、基于呼吸波形对受检者的呼吸频率进行计算的呼吸频率计算工序S3、对受检者是否存在于床上进行判定(在床/离床判定)的在床判定工序S4以及显示在呼吸频率计算工序S3中计算出的呼吸频率以及在床判定工序S4的判定结果的显示工序S5。
[载荷检测工序]
在载荷检测工序S1中，使用载荷检测器11、12、13、14对床BD上的受检者S的载荷进行检测。床BD上的受检者S的载荷以分散的方式施加于在床BD的四角的腿BL1～BL4之下配置的载荷检测器11～14，通过它们以分散的方式被检测。
载荷检测器11～14分别对载荷(载荷变化)进行检测并作为模拟信号输出至A/D转换部2。A/D转换部2将取样周期形成为例如5毫秒，将模拟信号转换成数字信号，作为数字信号(以下，为“载荷信号”)输出至控制部3。以下，将从载荷检测器11、12、13、14输出的模拟信号在A/D转换部2中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。
[呼吸波形计算工序]
在呼吸波形计算工序S2中，呼吸波形计算部31基于载荷信号s1～s4对受检者S的呼吸波形进行计算。
人的呼吸是通过使肋骨以及横隔膜移动并使肺膨胀以及收缩而进行的。这里，在吸气时，即在肺膨胀时，横隔膜向下方下降，内脏也向下方移动。另一方面，在呼气时，即在肺收缩时，横隔膜向上方上升，内脏也向上方移动。如本申请申请人所完成的日本特许第6105703号的说明书所记载的那样，伴随着该内脏移动，人的重心稍微移动，其移动方向大致沿着脊柱的延伸方向(身体轴线方向)。
在本发明以及本说明书中，“呼吸波形”意味着将与受检者的呼吸对应地沿受检者的身体轴线方向振动的受检者的重心的振动的形式在时间轴上展开而表示的波形。呼吸波形的1个周期与受检者的1次呼吸(呼气以及吸气)对应。呼吸波形的振幅受受检者的体格、呼吸的深度的影响。具体而言，例如，在受检者魁梧或受检者进行深呼吸的情况下振幅增大，在受检者身材娇小或受检者进行较浅的呼吸的情况下振幅变小。
呼吸波形计算部31通过接下来的顺序，进行呼吸波形的计算。
呼吸波形计算部31首先，基于来自载荷检测部1的载荷信号s1～s4，每隔取样时刻，对受检者S的重心G的位置进行计算。如图4的(a)所示，受检者S的重心G与受检者S的呼吸对应地大致沿着受检者S的身体轴线SA的方向进行振动。
接下来，如图4的(b)所示，呼吸波形计算部31将计算出的各取样时刻的重心G的位置投影在身体轴线SA上并求得位置GA，从而计算重心G的与呼吸对应的振动的振动中心O与位置GA之间的距离X。以横轴为时间轴依次绘制计算出的各取样时刻的距离X，由此能够获得图4的(c)所示的呼吸波形RW。此外，也可以代替距离X，使用重心G与振动中心O之间的直线距离X’。
呼吸波形计算部31将各取样时刻的距离X计算为表示呼吸波形RW的数据，并将其输出至呼吸频率计算部32。另外，呼吸波形计算部31也可以将表示呼吸波形RW的数据输出至呼吸波形描绘部(未图示)。在该情况下，呼吸波形描绘部也可以描绘图4的(c)所示的呼吸波形RW，显示于显示部5。
此外，为了方便说明，参照以下描绘的呼吸波形RW对呼吸频率计算工序S3进行说明，但该情况不意味着基于所描绘的波形执行呼吸频率计算工序S3。呼吸频率计算工序S3能够仅基于表示呼吸波形RW的数据被执行。
[呼吸频率计算工序S3]
在呼吸频率计算工序S3中，呼吸频率计算部32基于在呼吸波形计算部31中计算出的表示呼吸波形RW的数据，进行受检者S的呼吸频率的计算(推断)。
如图5所示，呼吸频率计算部32包含计算控制部320、第1计算部321以及第2计算部322。计算控制部320包含振幅计算部320a以及计算机构切换部320b。第1计算部321包含峰值检测部321a以及呼吸频率换算部321b。第2计算部322包含标准化部322a以及呼吸频率换算部322b。
如图6所示，呼吸频率计算工序S3包含：振幅判定工序S31、第1计算工序S321、第1输出工序S331、第2计算工序S322、第2输出工序S332以及继续判定工序S34。
在振幅判定工序S31中，计算控制部320基于受检者S的呼吸波形RW的振幅，切换使第1计算部321进行第1计算工序S321，还是使第2计算部322进行第2计算工序S322。
具体而言，首先，计算控制部320的振幅计算部320a对呼吸波形RW的振幅A进行计算。振幅计算部320a具备峰值检测功能，如图4的(c)所示，在规定的取样时刻tA，对在之前检测出的呼吸波形RW的峰值(这里为正的峰值pp)与该峰值的前一个峰值(这里为负的峰值np)之差进行计算，由此对该取样时刻tA的振幅A进行计算。
接下来，计算机构切换部320b基于振幅计算部320a计算出的振幅A，进行使第1计算部321、第2计算部322中哪一个计算部进行呼吸频率的计算的切换。
计算机构切换部320b基于呼吸波形RW的振幅A与规定的阈值Ath之间的比较进行该切换。具体而言，计算机构切换部320b在振幅A大于规定的阈值Ath的情况下，使第1计算部321进行第1计算工序S321(S31：是)。另一方面，在振幅A为规定的阈值Ath以下的情况下，使第2计算部322进行第2计算工序S322(S31：否)。
在第1计算工序S321、第1输出工序S331中，第1计算部321基于呼吸波形RW对受检者S的呼吸频率进行计算、输出。
第1计算部321中的呼吸频率的计算通过包含呼吸波形RW的峰值检测的第1机构而进行。具体而言，首先，峰值检测部321a对呼吸波形RW的正的峰值pp(以下，仅记载为“峰值pp”)依次进行检测。图7的(a)表示峰值检测部321a在时刻tn－2、tn－1、tn确定出的呼吸波形RW的峰值ppn－ 2、ppn－ 1、ppn。
接下来，呼吸频率换算部321b基于由峰值检测部321a确定出呼吸波形RW的峰值的时刻，对受检者S的每1分钟的呼吸频率的推断值亦即呼吸频率R1进行计算。该计算如接下来那样进行。
呼吸频率换算部321b当在时刻tn－1确定出峰值ppn－1的时候，对时刻tn－1与在此之前确定出峰值ppn－2的时刻tn－2之间的经过时间Tn－1进行计算，使用下述的(式1)对呼吸频率R1进行计算。
(式1)
R1＝60/Tm[次/分钟](m＝1、2、···、n－1、n)
即，将60秒除以最新的呼吸的周期，由此对反映了最新的呼吸状态的每1分钟的呼吸频率的推断值进行计算。相同地，当在时刻tn确定了峰值ppn的时候，呼吸频率换算部321b对时刻tn与在此之前确定出峰值ppn－1的时刻tn－1之间的经过时间Tn进行计算，使用(式1)对呼吸频率R1进行计算。计算出的呼吸频率R1输出至控制部3(第1输出工序S331)。
这里，第1计算部321的峰值检测部321a构成为在进行呼吸波形RW的峰值检测时进行灵敏度的调整，针对振幅较小的波形，不对其峰值进行检测。这基于接下来的理由。
如图7的(b)所示，在受检者S的呼吸波形RW中往往包含有噪声，从而与噪声对应的波形的峰值pp’和受检者S的呼吸的周期无关地产生。因此，假设若峰值检测部321a进行检测直至与噪声对应的波形的峰值pp’，则呼吸频率换算部321b与受检者S的呼吸的周期无关地进行呼吸频率R1的计算，从而导致被计算的呼吸频率R1的可靠性降低。
具体而言，如图7的(b)所示，在峰值检测部321a在时刻tn之后不久的时刻t’检测到噪声带来的峰值pp’的情况下，呼吸频率换算部321b使用时刻tn～时刻t’的经过时间T’与(式1)，对呼吸频率R1进行计算。在该情况下，经过时间T’是与受检者S的呼吸的周期无关的较小的值，因此导致被计算的呼吸频率R1的值成为不反映受检者S的呼吸状态的较大的值。
与此相对，本实施方式的第1计算部321的峰值检测部321a构成为通过过滤而不对比规定的高度Hth(图7的(b))低的波形的峰值进行检测。由此，噪声的影响被抑制，仅能够正确地检测与受检者S的呼吸对应的峰值。
在第2计算工序S322、第2输出工序S332中，第2计算部322基于呼吸波形RW对受检者S的呼吸频率进行计算、输出。
第2计算部322中的呼吸频率的计算通过包含呼吸波形RW的标准化的第2机构而进行。具体而言，首先，第2计算部322的标准化部322a进行呼吸波形RW(图8的上层)的标准化。标准化使用下述的(式2)而进行。
(式2)
y＝X/(α+|X|)(0＜α＜1)
在式2中，“X”是上述的距离X，“α”是常量。若使α的值接近0，则通过标准化而获得的标准化呼吸波形NRW(图8的下层)的形状接近矩形波。若使α的值接近1，则通过标准化而获得的标准化呼吸波形NRW的形状接近标准化前的呼吸波形RW的形状。图8的下层所示的呼吸波形NRW是作为α≈0被计算出的波形。
接下来，呼吸频率换算部322b基于标准化呼吸波形NRW的脉冲间距离Dm，对受检者S的每1分钟的呼吸频率的推断值亦即呼吸频率R2进行计算。在图8的下层，将脉冲的上升沿之间的距离设为脉冲间距离Dm，但也可以将脉冲的下降沿之间的距离设为脉冲间距离Dm。呼吸频率换算部322b中的呼吸频率R2的计算使用下述的(式3)而进行。
(式3)
R2＝60/Dm[次/分钟](m＝1、2、···、n－1、n)
即，将60秒除以最新的脉冲间距离，由此对反映了最新的呼吸状态的每1分钟的呼吸频率的推断值进行计算，将其设为呼吸频率R2。计算出的呼吸频率R2输出至控制部3(第2输出工序S332)。
呼吸频率R2在通过标准化来除去呼吸波形RW的振幅A的影响之后被计算。因此，即便是在受检者的呼吸较弱的状态下不稳定地变动，呼吸波形RW的振幅A较小且变动的情况下，也能够正确地进行呼吸频率R2的计算。
呼吸频率计算部32在第1输出工序S331或者第2输出工序S332之后，进行继续判定工序S34，在继续存在呼吸波形RW的输入的情况下，进行振幅判定工序S31。
参照图9，对呼吸频率计算部32的呼吸频率计算的具体的实施例进行说明。
首先，在图9的时刻t1前以及时刻t5之后的期间，受检者S维持通常的呼吸状态，呼吸波形RW也以规定值以上的振幅进行振动。另一方面，在时刻t2～时刻t4的期间，受检者S处于呼吸较弱的状态，从而呼吸波形RW的振幅也变小。这样的呼吸的减弱例如在处于临终照料(晚期护理)下的受检者的身体状况恶化的情况下、具有睡眠时无呼吸综合征(SAS)的患者的睡眠时等可能产生。
在时刻t1之前的期间，计算控制部320判定为呼吸波形RW的振幅A为阈值Ath以上，使第1计算部321进行呼吸频率R1的计算、输出。被输出的呼吸频率R1示于图9的第2层。
接下来，若到达时刻t2，则计算控制部320判定为呼吸波形RW的振幅A成为了阈值Ath以下，使第2计算部322进行呼吸频率R2的计算、输出。通过第2计算部322的标准化部322a计算出的标准化呼吸波形NRW示于图9的第3层，基于由呼吸频率换算部322b进行的计算而被计算、输出的呼吸频率R2示于第4层。
此外，在时刻t2开始第2计算部322中的呼吸频率R2的计算后，直至在时刻t3计算最初的脉冲间距离Dm，呼吸频率换算部322b无法进行使用了(式3)的呼吸频率R2的计算。因此，在该期间，也可以将在时刻t2的时候被计算出的呼吸频率R1使用为临时的呼吸频率。
接下来，若到达时刻t5，则计算控制部320判定为呼吸波形RW的振幅A大于阈值Ath，使第1计算部进行呼吸频率R1的计算、输出。
此外，在时刻t5开始第1计算部321中的呼吸频率R1的计算后，直至在时刻t6检测接下来的峰值，第1计算部321无法进行使用了(式1)的呼吸频率的计算。因此，在该期间，也可以将在时刻t5的时候被计算出的呼吸频率R2使用为临时的呼吸频率。
这样，呼吸频率计算部32在受检者S进行通常的呼吸且呼吸波形RW的振幅A具有充分的大小的情况下，在第1计算部321中，进行通过灵敏度调整来除去了噪声的影响的呼吸频率R1的计算，在受检者S的呼吸减弱且呼吸波形RW的振幅A不具有充分的大小的情况下，在第2计算部322中，进行通过标准化除去了呼吸波形RW的振幅A的影响的呼吸频率R2的计算。即，呼吸频率计算部32在受检者S进行通常的呼吸的情况下，通过适于通常呼吸的计算机构对受检者S的呼吸频率正确地进行计算(推断)，且在受检者S的呼吸减弱的情况下，切换成适于较弱的呼吸的计算机构，来维持受检者S的呼吸频率的正确的计算(推断)。
[在床判定工序]
在在床判定工序S4中，在床判定部33对受检者S是否存在于床BD上进行判定。
判定基于受检者S的呼吸频率R1、R2而进行。具体而言，例如，在床判定部33在不计测受检者S的呼吸频率R1以及呼吸频率R2的情况下，判定为受检者S不存在于床BD上，即、成为“离床状态”。
另外，在床判定部33在计算出的呼吸频率R1、R2位于规定的范围(作为一个例子，为5次以上30次以下)外的情况下，也判定为受检者S为“离床状态”。这是因为人的呼吸在1分钟内大约进行12～20次左右，因此在计算出大幅脱离该范围的呼吸频率R1、R2的情况下，该计算值不与受检者S的呼吸对应，而能够考虑为是因某些外部干扰而引起的。
另一方面，在床判定部33对呼吸频率R1或者呼吸频率R2进行计算，在计算出的呼吸频率R1或者呼吸频率R2的值在规定的范围内的情况下，判定为受检者S存在于床BD上，即、成为“在床状态”。
之后，在床判定部33将判定结果向控制部3输出。
[显示工序]
在显示工序S5中，控制部3基于来自第1计算部321、第2计算部322、在床判定部33的输出，在显示部5显示受检者S的呼吸频率以及受检者S是“在床状态”以及“离床状态”的哪一个。
另外，在显示工序S5中，除了使用了显示部5的显示之外，或者在此基础上，也可以进行使用了报告部6的报告。在该情况下，例如，当在受检者S产生肢体动作时发出报告声，将肢体动作的产生报告给作为生物体状态监测系统100的使用者的护理人员、护工等。
本实施方式的生物体信息监测系统100的效果总结如下。
本实施方式的生物体状态监测系统100具备呼吸频率计算部32，其构成为在受检者S的呼吸减弱且呼吸波形RW的振幅A降低了的情况下，进行呼吸波形RW的标准化并进行呼吸频率R2的计算。因此，即便是在受检者S的呼吸减弱且呼吸波形RW的振幅A降低或变得不稳定的情况下，也能够通过标准化来除去振幅A的影响，而进行正确的呼吸频率的计算(推断)。即，能够更加正确地计算受检者的生物体信息。
本实施方式的生物体状态监测系统100具备的呼吸频率计算部32构成为在受检者S进行通常的呼吸且呼吸波形RW的振幅A具有充分的大小的情况下，基于峰值检测，进行除去了呼吸波形RW所含的噪声的影响的呼吸频率R1的计算。因此，本实施方式的生物体状态监测系统100在受检者S进行通常的呼吸的情况下，能够进行精度更高的呼吸频率的计算(推断)。
即，本实施方式的生物体状态监测系统100构成为在受检者的呼吸状态减弱且没有进行基于峰值检测的呼吸频率计算的情况下，进行基于标准化的呼吸频率计算并可靠且正确地进行呼吸频率计算，并且在受检者为通常的呼吸状态的情况下，进行基于峰值检测的呼吸频率计算并进行更高精度的呼吸频率计算。
本实施方式的生物体信息监测系统100能够基于在呼吸频率计算部32中以较高的精度计算出的受检者S的呼吸频率，以较高的精度进行受检者S的在床判定。
本实施方式的肢体动作判定系统以及包含该肢体动作判定系统的生物体状态监测系统100使用配置于床BD的腿BL1～BL4之下的载荷检测器11～14对受检者S的生物体状态进行监视。因此，无需在受检者S的身体安装计测装置，不会对受检者S给予不舒适感觉、不协调感觉。
[变形例]
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，也能够采用接下来的变形方式。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，也可以将呼吸波形计算部31构成为除了计算呼吸波形RW之外还计算表示与受检者S的心率对应的载荷变动的波形的波形计算部，将呼吸频率计算部32构成为也进行受检者的心率的计算的生物体信息计算部。
在该变形方式中，波形计算部通过带通滤波器等从载荷信号s1～s4的至少一个分离心率的频带(约0.5Hz～约3.3Hz)所含的成分，将其作为表示与受检者S的心率对应的载荷变动的波形输送至生物体信息计算部。
生物体信息计算部通过与上述的实施方式的呼吸频率计算工序S3相同的工序，进行受检者S的心率的计算。表示与受检者S的心率对应的载荷变动的波形也是与呼吸波形RW相同的时间区域的波形，因此生物体信息计算部对表示与受检者S的心率对应的载荷变动的波形实施与上述实施方式的呼吸频率计算部32对于呼吸波形RW进行的处理同等的处理，从而能够以较高的精度计算受检者S的心率。
此外，可以将波形计算部构成为仅对表示与受检者S的心率对应的载荷变动的波形进行计算的波形计算部，也可以将生物体信息计算部构成为仅进行受检者的心率的计算的生物体信息计算部。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，呼吸波形计算部31也可以对从载荷信号s1～s4的至少一个载荷信号中分离呼吸的频带(约0.2Hz～约0.33Hz)所含的成分而获得的波形进行计算，将该波形代替呼吸波形RW而输送至呼吸频率计算部32。从载荷信号s1～s4的至少一个载荷信号中分离呼吸的频带所含的成分而获得的波形也是与呼吸波形RW相同的时间区域的波形，因此呼吸波形计算部32通过与在上述实施方式中相对于呼吸波形RW进行的处理同等的处理，能够以较高的精度计算受检者S的呼吸频率。
呼吸波形以及从载荷信号s1～s4的至少一个载荷信号中分离呼吸的频带所含的成分而获得的波形是权利要求书记载的“载荷检测器的检测值的表示与受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形”的一个例子，从载荷信号s1～s4的至少一个载荷信号中分离心率的频带所含的成分而获得的波形是权利要求书记载的“载荷检测器的检测值的表示与受检者的心率对应的时间上的变动的波形”的一个例子。
在上述实施方式中，呼吸频率计算部32的计算控制部320也可以具备生物体信号判定部，生物体信号判定部对在振幅计算部320a中计算出的振幅A是否基于受检者S的呼吸进行判定(未图示)。生物体信号判定部构成为，以使用呼吸波形的规律性、随机性等为基准，对计算出的振幅A是否是基于受检者S的呼吸，即生物体信号进行判定。在具备生物体信号判定部的方式中，因呼吸波形RW的噪声(图7的(b))的影响计算出较小的值来作为振幅A，能够抑制产生向第2计算部322的计算的切换。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，第1计算部321也可以代替正的峰值pp而基于负的峰值np的确定，进行呼吸频率R1的计算。该情况下的具体的工序与上述实施方式相同。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，第1计算部321也可以通过与峰值检测不同的机构，进行呼吸频率R1的计算。具体而言，例如，能够对于在从计算时候追溯规定期间(作为一个例子，为60秒左右)的期间被计算出的呼吸波形RW应用频率解析而求得峰值频率，基于求得的峰值频率对受检者S的呼吸频率的推断值进行计算。具体而言，例如，只要呼吸波形RW的峰值频率为0.3Hz，则能够计算为受检者S的呼吸频率在1秒内为0.3次，在1分钟内为18次。或者，能够根据呼吸波形RW的过零的上升沿或者下降沿的次数对在1分钟内产生的上升沿或者下降沿的次数进行计算(推断)，将所得的值设为每1分钟的受检者S的平均呼吸频率。具体而言，例如，若在15秒内产生的呼吸波形RW的过零的上升沿为4次，则能够推断为将其扩大4倍的16次为受检者S的每1分钟的平均呼吸频率。此外，第1计算部321能够使用各种机构进行受检者S的呼吸频率的计算。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，第2计算部322能够不使用(式2)进行呼吸波形RW的标准化。具体而言，例如，能够代替(式2)而使用S形函数、双曲正切使呼吸波形RW标准化。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，在床判定部33也可以基于受检者的心率，或者基于受检者的呼吸频率与心率，对受检者是“在床状态”还是“离床状态”进行判定。基于受检者的心率的在床判定与基于受检者的呼吸频率的在床判定相同，能够基于是否进行心率的计算，以及/或者计算出的心率是否在与人的心率对应的规定的范围内等而进行。
上述实施方式的生物体信息监测系统100也可以进一步具备生物体状态判定部，其对受检者S的肢体动作的有无、受检者S的各种生物体状态进行判定。这样的生物体状态判定部例如基于受检者S的呼吸频率，进行受检者S的睡眠/觉醒判定、生死判定等。
上述实施方式的生物体信息监测系统100不必具备全部载荷检测器11～14，也可以仅具备载荷检测器11～14中任一个。另外，载荷检测器不必配置于床的四角，能够以能够对床上的受检者的载荷及其变动进行检测的方式配置于任意的位置。另外，载荷检测器11～14不限定于使用了梁形的载荷传感器的载荷传感器，例如也能够使用力传感器。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，载荷检测器11～14分别配置于在床BD的腿的下端安装的脚轮C之下，但不限定于此。载荷检测器11～14分别可以设置于床BD的4个腿与床BD的床板之间，只要床BD的4个腿能够上下分割，则也可以设置于上部腿与下部腿之间。另外，也可以使载荷检测器11～14与床BD成为一体或者能够装卸地组合，而构成由床BD与本实施方式的肢体动作判定系统或者生物体信息监测系统100构成的床系统BDS(图10)。此外，在本说明书中，“设置于床的载荷检测器”意味着如上述那样设置于床BD的4个腿与床BD的床板之间的载荷检测器、设置于上部腿与下部腿之间的载荷检测器。
在上述实施方式的生物体信息监测系统100中，在载荷检测部1与A/D转换部2之间也可以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，或者在此基础上，具备对表示生物体信息的信息进行打印并输出的打印机、显示生物体信息的灯等的简易的视觉显示机构。报告部6也可以代替扬声器，或者在此基础上，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，则本发明不限定于上述实施方式，在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包含于本发明的范围内。
工业上的利用可能性
根据本发明的生物体信息监测系统，能够以较高的精度计算受检者的呼吸频率等的生物体信息，从而能够有利于医疗、护理等的质的提高。
附图标记说明
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…呼吸波形计算部；32…呼吸频率计算部；33…在床判定部；320…计算控制部；321…第1计算部；322…第2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 (11)

1.一种生物体信息监测系统，其对床上的受检者的生物体信息进行监控，所述生物体信息监测系统的特征在于，具备：
至少一个载荷检测器，其设置于所述床或者所述床的腿之下，并对所述床上的所述受检者的载荷进行检测；
波形计算部，其对所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算；以及
生物体信息计算部，其使用所述波形对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算，
所述生物体信息计算部包含：
第1计算部，其通过基于所述波形的第1机构对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算；
第2计算部，其通过与第1机构不同且包含使所述波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算；以及
计算控制部，其在所述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率或者心率的计算。
2.根据权利要求1所述的生物体信息监测系统，其特征在于，
所述至少一个载荷检测器是多个载荷检测器，
所述波形计算部基于所述多个载荷检测器的检测值求得所述受检者的重心位置，基于该重心位置的与所述受检者的呼吸对应的移动对所述受检者的呼吸波形进行计算，
第1计算部通过基于所述呼吸波形的第1机构对所述受检者的呼吸频率进行计算，
第2计算部通过包含使所述呼吸波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的呼吸频率进行计算，
所述计算控制部在所述呼吸波形的振幅为所述阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算。
3.根据权利要求1或2所述的生物体信息监测系统，其特征在于，
第1机构包含对所述波形的峰值进行检测的动作。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的生物体信息监测系统，其特征在于，
进一步具备基于所述计算出的所述受检者的呼吸频率或者心率对所述受检者是否存在于所述床上进行判定的在床判定部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的生物体信息监测系统，其特征在于，
所述波形计算部对所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形以及所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的心率对应的时间上的变动的波形进行计算，
第1计算部通过基于表示与所述呼吸对应的时间上的变动的波形的第1机构对所述受检者的呼吸频率进行计算，并且通过基于表示与所述心率对应的时间上的变动的波形的第1机构对所述受检者的心率进行计算，
第2计算部通过包含使表示与所述呼吸对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的呼吸频率进行计算，并且通过包含使表示与所述心率对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的心率进行计算，
所述计算控制部在表示与所述呼吸对应的时间上的变动的波形的振幅为第1阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算，并且在表示与所述心率对应的时间上的变动的波形的振幅为第2阈值以下的情况下使第2计算部进行心率的计算。
6.一种床系统，其特征在于，
具备床以及权利要求1～5中任一项所述的生物体信息监测系统。
7.一种生物体信息监测方法，其对床上的受检者的生物体信息进行监控，所述生物体信息监测方法的特征在于，包含：
通过设置于所述床或者所述床的腿之下的至少一个载荷检测器对所述床上的所述受检者的载荷进行检测的步骤；
对所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算的步骤；
使用所述波形对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算的步骤，
所述受检者的呼吸频率或者心率的计算包含：
通过基于所述波形的第1机构对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算的步骤；
通过与第1机构不同且包含使所述波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算的步骤；以及
在所述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率或者心率的计算的步骤。
8.根据权利要求7所述的生物体信息监测方法，其特征在于，
所述至少一个载荷检测器是多个载荷检测器，
对所述波形进行计算是基于所述多个载荷检测器的检测值求得所述受检者的重心位置，基于该重心位置的与所述受检者的呼吸对应的移动对所述受检者的呼吸波形进行计算，
通过第1机构对所述受检者的呼吸频率进行计算是通过基于所述呼吸波形的第1机构对所述受检者的呼吸频率进行计算，
通过第2机构对所述受检者的呼吸频率进行计算是通过包含使所述呼吸波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的呼吸频率进行计算，
在所述波形的振幅为阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算是在所述呼吸波形的振幅为所述阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算。
9.根据权利要求7或8所述的生物体信息监测方法，其特征在于，
第1机构包含对所述波形的峰值进行检测的动作。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的生物体信息监测方法，其特征在于，
进一步包含基于所述计算出的所述受检者的呼吸频率或者心率对所述受检者是否存在于所述床上进行判定的步骤。
11.一种生物体信息监测方法，其特征在于，
对所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的呼吸或者心率对应的时间上的变动的波形进行计算是对所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形进行计算，
进一步包含对所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的心率对应的时间上的变动的波形进行计算的步骤，
使用所述波形对所述受检者的呼吸频率或者心率进行计算是使用所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形对所述受检者的呼吸频率进行计算，
进一步包含使用所述载荷检测器的检测值的表示与所述受检者的心率对应的时间上的变动的波形对所述受检者的心率进行计算的步骤，
所述受检者的呼吸频率以及心率的计算包含：
通过基于表示与所述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形的第1机构对所述受检者的呼吸频率进行计算的步骤；
通过基于表示与所述受检者的心率对应的时间上的变动的波形的第1机构对所述受检者的心率进行计算的步骤；
通过包含使表示与所述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的呼吸频率进行计算的步骤；
通过包含使表示与所述受检者的心率对应的时间上的变动的波形标准化的动作的第2机构对所述受检者的心率进行计算的步骤；
在表示与所述受检者的呼吸对应的时间上的变动的波形的振幅为第1阈值以下的情况下使第2计算部进行呼吸频率的计算的步骤；以及
在表示与所述受检者的心率对应的时间上的变动的波形的振幅为第2阈值以下的情况下使第2计算部进行心率的计算的步骤。
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