JP2006252540A - ベッド用荷重検出器、在床位置検出装置及び在床位置検出方法 - Google Patents
ベッド用荷重検出器、在床位置検出装置及び在床位置検出方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】比較的コンパクトで薄形化が容易なベッド用荷重検出器を提供する。
【解決手段】荷重検出器10は、上面に静電容量センサ配置部1cを有し、ベッドBDの設置面Fに配置される基体1と、前記静電容量センサ配置部1cを跨いだ状態で基体1上に支持された荷重受け板2と、下面に凸部32を有し、荷重受け板2の略中央に支持された可動ブロック3と、可動ブロック3における凸部32に対応して静電容量センサ配置部1cに配置された平面型静電容量センサ4とを備え、静電容量センサ4におけるコンデンサを構成する一方の電極が可動ブロック3の凸部32の下面部32aで構成されている。
【選択図】図3
【解決手段】荷重検出器10は、上面に静電容量センサ配置部1cを有し、ベッドBDの設置面Fに配置される基体1と、前記静電容量センサ配置部1cを跨いだ状態で基体1上に支持された荷重受け板2と、下面に凸部32を有し、荷重受け板2の略中央に支持された可動ブロック3と、可動ブロック3における凸部32に対応して静電容量センサ配置部1cに配置された平面型静電容量センサ4とを備え、静電容量センサ4におけるコンデンサを構成する一方の電極が可動ブロック3の凸部32の下面部32aで構成されている。
【選択図】図3
Description
この発明は、ベッド上に着床した被験者の荷重変動を検出するために使用されるベッド用荷重検出器、該荷重検出器を備えた在床位置検出装置、在床位置検出方法及び在床位置監視システムに関する。
医療施設や介護施設などでは、病人、乳幼児、高齢者などの被験者の健康を把握するために、例えばベッド上に就寝などで着床している被験者の寝返りなどの体動、呼吸数、脈拍数(心拍数)などの生体情報を計測する生体情報計測装置が開発されている。
また、ベッド上に被験者が滞在しているか否かを検出する装置として、ベッドの脚部にロードセルを付設し、このロードセルからの出力信号に基づいて被験者の滞在・不在を検出するようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
また、ベッドの脚部とベッド設置面との間に介在される在床検出器として、基体の上面に、感歪抵抗体が装着されたセンサ基板を設置し、その上側に、ベッドの脚部の荷重を受けて感歪抵抗体を起歪させる荷重受け板を配置したものも知られている(例えば特許文献2参照)。
特開2003−79585号公報(第4図、図1)
特開2000−105884号公報(第7頁、図3)
ところで、病院などで使用されるベッドは、一般に、その脚部の下端にキャスターが取り付けられ、検査室などに移動する場合に備えていつでも移動できるようになっている。そのため、被験者の在床位置を検出する在床位置検出装置に用いられるベッド用荷重検出器は、ベッドの脚部のキャスターをこの検出器上に容易に載置できるように、できる限り薄形化することが要求されている。
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、例えば被験者の在床位置検出装置に用いられるベッド用荷重検出器であって、薄形化が容易な荷重検出器、この検出器を備えた在床位置検出器、前記検出器を用いた在床位置検出方法、及び前記検出器を備えた在床位置監視システムを提供することを課題としている。
本発明は以下の手段を提供する。
[1] ベッドの脚部とベッド設置面との間に介在されて、該ベッド上に着床した被験者の荷重変動を検出するために使用されるベッド用荷重検出器であって、上面に静電容量センサ配置部を有する基体と、前記静電容量センサ配置部を跨いだ状態で端部が前記基体上に支持され、弾性的に撓曲可能な荷重受け板と、下面に凸部を有するとともに、上面上にベッドの脚部が載置され、且つ前記荷重受け板の略中央部上に支持された可動ブロックと、前記可動ブロックにおける凸部に対応して、前記基体の静電容量センサ配置部に配置され、被験者の荷重変動の検出に用いられる信号を出力する静電容量センサと、を備え、前記静電容量センサにおけるコンデンサを構成する対向電極の一方が、前記可動ブロックにおける凸部の下面部の少なくとも一部を含んで構成されていることを特徴とするベッド用荷重検出器。
[2] 前記荷重受け板の略中央部の中心部には貫通孔が設けられており、前記荷重受け板の略中央部上に前記可動ブロックが支持された状態において、前記可動ブロックの凸部が前記貫通孔を貫通して該凸部の下面部が前記静電容量センサの上面部に対向して配置されている前項1記載のベッド用荷重検出器。
[3] 前記基体には、前記ベッドの脚部のキャスターを前記可動ブロック上に載置させる際に通過される、前記ベッド設置面に向かって下降勾配のスロープ面が形成されている前項1又は2記載のベッド用荷重検出器。
[4] 前記基体の平面形状が前記ベッドを移動させる方向へ沿って長い長方形であり、前記基体の長手方向の両端側に前記荷重受け板が固定されており、前記基体の長手方向の両端部の上面がそれぞれ前記スロープ面になっている前項3記載のベッド用荷重検出器。
[5] 前記荷重受け板の下面には、該荷重受け板の固定端部に位置して該荷重受け板の幅方向へ延びた補強用リブが設けられている前項4記載のベッド用荷重検出器。
[6] 前記リブが前記荷重受け板に一体形成されている前項5記載のベッド用荷重検出器。
[7] 前記可動ブロックにおける凸部が、該可動ブロックの下面に一体形成された上側大径凸部と該大径凸部の下面に一体形成された下側小径凸部とから構成され、前記上側大径凸部が前記荷重受け板の上面に形成された位置決め用凹部に嵌合されている前項1〜6のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
[8] 前記荷重受け板の位置決め用凹部の周縁部に、前記可動ブロックを支持する支持突部が上方突出状に一体形成されている前項7記載のベッド用荷重検出器。
[9] 前記上側大径凸部および前記位置決め用凹部の平面形状がそれぞれ円形である前項7又は8記載のベッド用荷重検出器。
[10] 前記可動ブロックの上面には、前記ベッドのキャスター用の位置決め部が形成されている前項1〜9のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
[11] 前記キャスター用位置決め部が凹入部である前項10記載のベッド用荷重検出器。
[12] 前記凹入部は、前記基体の幅方向へ沿って形成され、前記基体の長手方向へ沿った断面形状が略円弧状である前項11記載のベッド用荷重検出器。
[13] 前記基体における静電容量センサ配置部が凹所で構成されている前項1〜12のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
[14] 前記荷重受け板上に板状カバーが前記可動ブロックの下降変位を妨げないで配置されるとともに、前記カバーの端部が前記基体に固定されている前項1〜13のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
[15] ベッド上に着床した被験者の在床位置を検出する在床位置検出装置であって、前項1〜14のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器と、前記荷重検出器における静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の在床位置を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする在床位置検出装置。
[16] 前項1〜14のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器、又は前項15記載の在床位置検出装置を用意し、前記荷重検出器をベッドの脚部とベッド設置面との間に配置して該荷重検出器における可動ブロック上にベッドの脚部を載置し、前記ベッド上に着床した被験者の荷重変動に伴って発生する可動ブロックの下降変位を前記静電容量センサにより検出し、前記静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の在床位置を検出することを特徴する在床位置検出方法。
[17] ベッド上に着床した被験者の在床位置を監視する在床位置監視システムであって、前項1〜14のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器と、前記荷重検出器における静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の在床位置を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された被験者の在床位置情報を送信する通信手段と、前記演算手段により演算された被験者の在床位置情報を表示する表示手段と、前記演算手段により演算された被験者の在床位置情報に基づいて警報を発する警報手段と、を備えていることを特徴とする在床位置監視システム。
本発明は以下の効果を奏する。
[1]の発明によれば、荷重検出器をベッドの脚部とベッド設置面との間に配置しておけば、ベッド上に着床した被験者の荷重変動に伴って発生する可動ブロックの凸部の下降変位が、静電容量センサによって、該静電センサにおけるコンデンサの対向電極の間隔の変化(即ち静電容量の変化)として検出される。この静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の荷重変動を検出することができる。
さらに、この荷重検出器では、荷重検出センサとして、歪みゲージではなく、静電容量センサを使用しているから、検出に要する消費電量が少なく、その結果、例えば乾電池での稼働が可能となるし、また電源ケーブルを検出器の外に出ないようにすることができる。さらに、歪みゲージの取付け作業を行う必要がないので、製作に要する工程数を減らすことができ、もって製造コストを低く抑えることができる。しかも、可動ブロックとは非接触で荷重変動を検出できるから、構造も比較的簡単になり、コンパクトであっても頑丈に製作できる。
その上、静電容量センサにおけるコンデンサの対向電極の一方が、可動ブロックの凸部の下面部で構成されているから、一方の電極を別部材で構成したりするものに比して薄形化を図り易い。そのため、ベッドの荷重検出器上への載置作業を容易に行うことができるし、ベッドの低床化を図ることができる。
[2]の発明によれば、被験者の荷重変動を確実に検出することができる。
[3]の発明によれば、基体にスロープ面が形成されているので、このスロープ面を利用することにより、ベッドのキャスターを可動ブロック上に乗せ易くなる。
[4]の発明によれば、基体がベッドの移動方向に長い長方形であり、基体の長手方向の両端部の上面がそれぞれスロープ面になっているから、スロープ長を緩い勾配で長寸に設定することができ、もってキャスターを可動ブロック上に更に一層載せ易くなる。さらに、荷重受け板の固定端部が基体の長手方向の両端側に位置するから、スロープ面上を登りきった位置に荷重受け板の固定端部が位置するようになり、該荷重受け板が無理な荷重圧力で損傷する不具合を防止することができる。
[5]の発明によれば、リブにより荷重受け板の固定端部の強度が向上するから、もし仮にこの荷重受け板を撓み易いように薄くしても、荷重を受けた際の荷重受け板の固定状態を適正に維持することができる。
[6]の発明によれば、リブが荷重受け板に一体形成されているので、荷重受け板について部品点数を増大させることなく簡単に製作することができる。
[7]の発明によれば、可動ブロックの下面の上側大径凸部と荷重受け板の上面の位置決め凹部との嵌合により、可動ブロックを荷重受け板上に安定良く支持することができる。
[8]の発明によれば、可動ブロックを荷重受け板上により一層安定良く支持することができる。
[9]の発明によれば、可動ブロックの大径凸部と荷重受け板の位置決め凹部との嵌合状態において、大径凸部の外周面と位置決め凹部の内周面との接触面の平面形状が円形となるので、この平面形状が角形である場合に比して、接触部位における応力が円周方向へ分散されて、強度が維持されるから、両者を薄形に形成することが可能となる。
[10]の発明によれば、可動ブロックの上面に形成された位置決め部により、可動ブロックの上面上におけるベッドのキャスターの位置決めを確実に行うことができる。
[11]の発明によれば、位置決め部が凹入部であるから、別部材を使用しなくてもベッドのキャスターの位置決めを確実に行うことができる。
[12]の発明によれば、凹入部は断面形状が円弧状であるから、キャスターを可動ブロック上の所定位置に容易に載置できるとともに、可動ブロック上から降ろすのも容易となる。
[13]の発明によれば、静電容量センサが凹所に配置されるため、荷重受け板を、静電容量センサの上方で跨らせて容易に基体に固定できる。
[14]の発明によれば、可動ブロックの配置状態を板状カバーによって一層確実に保持することができる。
[15]の発明によれば、荷重検出器における静電容量センサからの出力信号、例えばその発振周波数をカウントし、そのカウント数に基づいてベッド上の被験者の在床位置を検出することができる。
[16]の発明によれば、荷重検出器をベッドの脚部とベッド設置面との間に配置しておけば、この荷重検出器からの出力信号に基づいてベッド上の被験者の在床位置を確実に検出することができる。
[17]の発明によれば、被験者の在床位置を確実に監視することができる。
以下、この発明の幾つかの実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この発明の一実施形態にかかるベッド用荷重検出器を備えた在床位置検出装置を示す全体の概略構成図である。
本実施形態の在床位置検出装置100は、図1に示すように、ベッドBD上に着床して就寝した被験者Sの在床位置を検出するためのもので、医療施設、介護施設、一般家庭などで用いられるものである。被験者Sとして、健康人、病人、乳幼児、認知症患者、被介護者、高齢者などを挙げることができる。なお本発明では、この在床位置検出装置100は、就寝の他に、休息、療養、診察、検査等を目的としてベッドDB上に着床した被験者Sの在床位置を検出するものであっても良い。また、ベッドBDは、医療施設(例:病院)、高齢者施設、介護施設、一般家庭等で使用されるものであり、病室、検査室、診察室、寝室、休憩室内等に設置されるものである。
この在床位置検出装置100は、図7に示すように、ベッド用荷重検出器10と、演算手段200とを備えている。
荷重検出器10は、図1に示すように、例えば平面形状が長方形のベッドBDの脚部BFに取り付けられたキャスターCAとベッド設置面Fとの間に介在されるものであり、本実施形態では、荷重検出器10は、ベッド設置面F上における、ベッドBDの全ての脚部BF(本実施形態では4個の脚部BF)の設置箇所にそれぞれ配置されている。なお、ベッド設置面Fは、例えば、病室、検査室、診察室、寝室、休憩室等における床面からなる。
なお、ベッドBDのベッドボトム面BDa上には、例えばマットレスなどの弾性を有するマットなどが置かれるのが普通であるが、ここではこれらを省略する。
次に、荷重検出器10の詳しい構成の一例について、図2〜図5を参照して説明する。
図2〜図5において、荷重検出器10は、ベッドBDの各脚部BF(詳述すると脚部BFのキャスターCA)の下に敷かれるものであって、基体1と、荷重受け板2と、可動ブロック3と、平面型の静電容量センサ4と、カバー5とを備えている。
基体1は、床などのベッド設置面F上に載置されるものであり、その平面形状は、ベッドBDの移動方向、例えば前後方向(矢印a方向)に長い長方形に形成されている。なお、この基体1の長手方向(矢印a方向)の寸法Lは100〜300mm、幅方向(矢印b方向)の寸法Wは70〜200mmであることが望ましい。ただし本発明では、基体1の長手方向の寸法L及び幅方向の寸法Wはこの範囲に限定されるものではない。
この基体1の構成材としては、樹脂や金属などの剛性材が好ましく、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金を使用することが望ましく、こうすることにより、軽量化が図れるうえ、錆びにくく、耐久寿命を延ばせる利点がある。
この基体1の長手方向の少なくとも一端部の上面、本実施形態では、基体1の前後両端部の上面1a、1bは、ベッド設置面FからベッドBDの脚部のキャスターCAを乗せ易くさせるために、基体1上面側からベッド設置面Fに向かって下降勾配となるスロープ面に形成されている。このスロープ面1a,1b上をキャスターCAが通過して可動ブロック3の上面上に載置される。
本発明では、このスロープ面1a,1bは、基体1の幅方向の端部の上面に形成することも可能であるが、この実施形態のように、基体1の長手方向の端部の上面をスロープ面1aとした方が、スロープ長を長く設定でき、勾配角度を小さく抑えることができ、もってキャスターCAを可動ブロック3上により一層載せ易くなる。
また、この基体1の長手方向の略中央部の上面は、静電容量センサ配置部1cとして構成されており、本実施形態では、静電容量センサ配置部1cが凹所で構成されている。この凹所からなる静電容量センサ配置部1cに静電容量センサ4が配置されている。
この基体1における前記凹所を挟んだ長手方向の両端部のうちの一端部には、外端側から内側へ順に高段部1dと中段部1fの2つの段部が形成される一方、他端部にも外端側から内側へ順に高段部1eと中段部1gの2つの段部がそれぞれ形成されている。
各中段部1f,1gは、荷重受け板固定用の段部として設定されており、その上面には、例えば3個のねじ孔11,11,11が幅方向に所定間隔をおいて形成されている。
各高段部1d,1eは、カバー固定用の段部として設定されており、その上面には、例えば2個のねじ孔12,12が幅方向に所定間隔をおいて形成されている。
荷重受け板2は、基体1における前後の中段部1f,1g間に跨がって配置され、可動ブロック3を上下変位可能に支持するものであり、弾性的に撓曲可能な金属板、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金板からなり、平面形状が長方形(又は正方形)に形成されている。
この荷重受け板2の長手方向の両端部2a,2bには、基体1側のねじ孔11,11にそれぞれ螺合される複数のねじ23の各挿通孔24が形成されている。そして、荷重受け板2の長手方向の両端部2a,2bにおけるねじ孔24,24にそれぞれ挿通したねじ23,23を基体1側のねじ孔11,11に螺合させることにより、この荷重受け板2の前後方向(即ち長手方向)の両端部2a,2bが基体1の両中段部1f,1gに固定されている。このようにして、荷重受け板2が静電容量センサ配置部1cを跨いだ状態でその長手方向両端部2a,2bが基体1上に支持されている。
この荷重受け板2の長手方向の略中央部(中央部)2cの上面には、平面形状が円形の位置決め用凹部21が形成されており、更に、この位置決め用凹部21の中心部には、平面形状が円形の貫通孔22が厚さ方向に貫通して形成されている。
また、この荷重受け板2の長手方向の両端部2a,2bの下面には、補強用リブ25,25がそれぞれ該荷重受け板2の幅方向全長に亘って延びて下方突出状に一体形成されている。このリブ25,25により荷重受け板2の固定端部2a,2bが補強されており、そのため、スロープ面1a,1bを登りきったキャスターCA側の荷重によって荷重受け板2の固定端部2a,2bが損傷する不具合を防止できるとともに、荷重受け板2の薄肉化を図ることも可能である。
勿論、本発明では、この補強用リブ25,25は、別部材で構成してもよいが、本実施形態のように、一体形成した方が安価で且つ容易に製作できる。
可動ブロック3は、その上面上にベッドBDの脚部BFが載置されるものであり、具体的には脚部BFのキャスターCAが載置されるものであり、例えば剛性の円盤体からなる。
可動ブロック3の下面の中央部には、平面形状が例えば円形の上側大径凸部31が下方突出状に一体形成されるとともに、更にこの上側大径凸部31の下面に、該上側大径凸部31と同心状で平面形状が円形の下側小径凸部32が下方突出状に一体形成されている。
上側大径凸部31は荷重受け板2上における位置決め用凹部21に嵌合されており、この状態で、可動ブロック3が該荷重受け板2上に支持されている。さらに、この支持状態において、下側小径凸部32が荷重受け板2の貫通孔22を貫通して静電容量センサ4の上面部(即ち電極面41a)に該上面部41aから上方に僅かに離間した位置において対向して配置されている。さらに、この支持状態で、可動ブロック3が荷重受け板2上から脱落しないようにねじ36によって荷重受け板2上に止め付けられている。なお、27は荷重受け板2の位置決め用凹部21の底面に設けられたねじ挿通孔、37は可動ブロック3に設けられたねじ孔である。
なお本発明では、位置決め用凹部21は、上記の構成に限定されるものではない。例えば、図6に示すように、荷重受け板2の位置決め用凹部21の周縁部に、該周縁部の全周に亘って可動ブロック3を支持する円筒状支持突部26が上方突出状に一体形成されたものであっても良い。
可動ブロック3の上面には、ベッドBDの脚部BFのキャスターCA用の位置決め部34が形成されている。この位置決め部34は、例えば基体1の長手方向へ沿った断面形状が円弧状の凹入部からなる。さらに、この凹入部34は、基体1の幅方向へ沿って形成されている。
なお、本発明では、ベッドBDのキャスターCAがこの凹入部34上に載置された際に、その位置決め状態をロックするために、例えば図5に示すように、平面視略U字形(略コ字状を含む。)のキャスター用位置決め部材6をカバー5の上面にねじ等で固定状態に装着しても良い。また本発明では、凹入部34上に載置されたキャスターCAの基体1幅方向への移動を阻止する部材(図示せず)をカバー5の上面に装着してキャスターCAの移動を阻止するように構成しても良い。
静電容量センサ4は上述したように静電容量センサ配置部1cの凹所内に配置されているから、荷重受け板2を、静電容量センサ4の上方で跨らせて容易に基体1に固定できる。
静電容量センサ4は、例えばRC発振回路を備えたものであり、ベッドBDのキャスタCAが可動ブロック3上に載置された状態で、被験者Sの荷重変動に伴い発生する可動ブロック3の小径突部32の下面部32bの下降変位を検出するようになされており、基体1における凹所1cの底面にねじ42などにより固定状態に取り付けられている。
この静電容量センサ4は、その上面部41aがRC発振回路におけるコンデンサの対向電極の一方を構成している。
RC発振回路におけるコンデンサの他方の電極は、可動ブロック3の下側小径凸部32の下面部32bで構成されている。
この静電容量センサ4におけるコンデンサでは、対向電極32b,41aの面積と両電極32b,41a間の誘電率(空気=1)が一定で、対向電極32b,41a間の距離dのみが変化することになる。
なお、RC発振回路としては、周知の並列抵抗形のものや並列容量形のもなどが採用できる。勿論、本発明では、発振回路は、RC発振回路に限定されるものではなく、例えば、静電容量センサ4の容量の変化を電気信号(電圧、電流、周波数など)に変換できるものであればその他の回路であっても良い。
この静電容量センサ4では、荷重変動に伴って静電容量が変化するのでRC発振回路の発振周波数が変化し、その発振周波数を後述する周波数カウンタ部203で計測するようになっている。
カバー5は、基体1における前後の高段部1d,1e間に跨がって配置されており、アルミニウム又はその合金等の金属板などからなり、平面形状が長方形に成形されている。そして、このカバー5の略中央部(中央部)5cには、平面形状が円形の円形孔51が厚さ方向に貫通して形成されている。可動ブロック3の下降変位を妨げないように、この円形孔51の内側に可動ブロック3が遊嵌状態に配置されている。
また、このカバー5の長手方向の両端部5a,5bには、基体1側のねじ孔12,12にそれぞれ螺合されるねじ53,53のねじ挿通孔54,54が形成されている。そして、ねじ挿通孔54,54にそれぞれ挿通したねじ53,53を基体1側のねじ孔12,12に螺合させることにより、このカバー5の長手方向の両端部5a,5bが基体1における両高段部1d,1eにそれぞれ固定されている。
ここで、上記構成の荷重検出器10の組立手順を簡単に説明する。
基体1の凹所1cの底面に静電容量センサ4を複数のねじ42により固定し、この状態で荷重受け板2を基体1上に配設するとともに、この荷重受け板2の長手方向の両端部2a,2bを基体1の中段部1f,1gに対して、それぞれねじ挿通孔24,24に挿通したねじ23,23により固定する。この状態において、荷重受け板2は、静電容量センサ4の上方でこれを跨いだ状態に配置されている。
次いで、可動ブロック3の下側小径凸部32を荷重受け板2の貫通孔22に入れて貫通させながら、該可動ブロック3の上側大径凸部31を荷重受け板2の上面の位置決め用凹部21に嵌合させることにより、可動ブロック3が荷重受け板2上に支持される。この状態において、可動ブロック3の下側小径突部32の下端面32bが静電容量センサ4の上面部4aに、両者の間に僅かに間隔をあけて対向配置されている。次いで、可動ブロック3を荷重受け板2にねじ36により止め付ける。
そして、カバー5の円形孔51内に可動ブロック3を遊嵌させた状態で該カバー5の両端部5a、5bをそれぞれ基体1の高段部1d,1eにねじ挿通孔54,54に挿通したねじ53,53により固定する。これにより、組み立てが終了する。
この荷重検出器10では、カバー5により可動ブロック3の配置状態を一層安定良く保持できることが可能である。
なお、カバー5を基体1に固定してから可動ブロック3を荷重受け板2の位置決め用凹部21に嵌着してもよい。
この荷重検出器10は、上記のように、比較的シンプルな構造であり、荷重受け板2と静電容量センサ4との機械的な接触関係もないことから、堅固に製作でき、しかも、静電容量センサ4におけるコンデンサの対向電極の一方が可動ブロック3の下側小径凸部32の下面部32bで構成されているから、全体の薄形化も比較的容易に対応可能となる。そのため、ベッドBDの脚部GFのキャスターCAの荷重検出器10(可動ブロック3)上への載置作業を容易に行うことができるし、ベッドBDの低床化を図ることができる。
なお本実施形態では、コンデンサの対向電極の一方が可動ブロック3の小径凸部32の下面部32b全体で構成されている場合について説明したが、本発明では、その他に、例えば、コンデンサの対向電極の一方が下面部32bの一部で構成されていても良い。この場合、例えば、凸部32の下面部32bにおける電極部以外の材質を変えることで、このような構成にすることができる。また、コンデンサの対向電極の一方が、凸部32の下面部32bと該下面部32b以外の部位(例えば、可動ブロック3を包囲する荷重受け板2の一部)とを含んで構成されていても良い。
また、本発明では、可動ブロック3の凸部32の下面部32bの形状は、平坦面であることに限定されず、その他に、例えば、円錐状や角錐状等の錐状であっても良いし、波状であっても良いし、二次元凹凸状であっても良い。
なお本発明では、荷重検出器10全体の高さ(厚み)Tを10〜20mmの範囲に設定することができ、この実施形態では20mmとした。
演算手段200は、荷重検出器10における静電容量センサ4からの出力信号に基づいて被験者Sの在床位置を演算するものであり、例えばマイクロコンピュータなどから構成されている。
図7は、在床位置検出装置100の電気的構成を示すブロック図である。
図7において、演算手段200は、増幅部201と、A/D変換部202と、周波数カウンタ部203と、演算処理部204とを備えている。さらに、在床位置検出装置100は、前記演算手段200を備えるとともに、更に表示手段211と通信手段212と警報手段213とを備えている。
増幅部201は、ベッドBDの4個の脚部BFのキャスターCAにそれぞれ対応する荷重検出器10における各静電容量センサ4からの出力信号をそれぞれ増幅するものである。
A/D変換部202は、増幅部201で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。
周波数カウンタ部203は、A/D変換部202からのデジタル信号による周波数をカウントするものである。
演算処理部204は、例えばCPU、RAMおよびROM(いずれも図示せず)などからなり、周波数カウンタ部203からの周波数に基づいて所定のプログラムに従って被験者の在床位置について演算を行うものである。
表示手段211では、演算された被験者Sの在床位置情報がCRTや液晶ディスプレイ等のモニタ画面上にリアルアタイムで表示される。
通信手段212では、演算された被験者Sの在床位置情報が、電話回線網、インターネット、有線LAN、無線LAN等の所定の有線通信網又は無線通信網を介して看護センターなどの監視室や携帯電話などに送信される。
警報手段213では、演算された被験者Sの在床位置情報が所定範囲や値から外れた場合に、監視者、看護師などに対してスピーカ等から警報が発せられる。
次に、荷重検出器10を備えた在床位置検出装置100を用いて被験者Sの在床位置を検出する方法について説明する。
まず、荷重検出器10を、ベッドBDの4個の脚部BFに対応してベッド設置面(床面)F上に4個の荷重検出器10をそれぞれ配置する。なお、各荷重検出器10についてベッド設置面Fに対して粘着テープなどの仮止め部材や滑り止めゴムなどの滑り止め部材を使用して仮止めや滑り止めをすれば、キャスターCAを荷重検出器10上に載置させる際に、該荷重検出器10が意に反してベッド設置面F上でずれる不具合を防止できて、以下の作業を行い易くなる。
次いで、ベッドBDを移動して4個のキャスターCAをそれぞれ4個の荷重検出器10上に乗せる作業を行う。ベッドBDを長手方向へ移動させる場合には、荷重検出器10を、その基体1の長手方向をベッドBDの移動方向(矢印a方向)へ沿って配置しておくのがよい。
この状態でベッドBDを荷重検出器10における基体1の長さ方向へ沿って移動させながら、キャスタCAを基体1のいずれか一方のスロープ面1a(1b)上を登り方向に通過させ、可動ブロック3の上面の凹入部34上に載置させる。
この時、スロープ面1a,1bが基体1の長手方向の両端部の上面に形成されているので、勾配が緩くて長いスロープ長を設定することができる。この場合、各キャスターCAを容易に各可動ブロック3上に載置することができる。
また、可動ブロック3の凹入部34にキャスターCAが載置されるので、ベッドBDが安定良く可動ブロック3上に載置支持される。つまり、この凹入部34は、基体1の長手方向に沿った断面形状が円弧状であることから、キャスターCAを可動ブロック3上における基体1の長手方向中央位置に正確に位置決めでき、これにより、荷重受け板2に対して長手方向での偏荷重で不適性に撓み変形する不具合を有効に防止することができる。
さらに、この凹入部34の断面形状が円弧状であるから、キャスターCAを可動ブロック3上からベッド載置面Fへ降ろす際に、凹入部34内からキャスターCAを容易に脱出させることが可能となる。
なお、凹入部34は、基体1の幅方向へ沿って形成されており、キャスターCAが凹入部34内において基体1の幅方向に若干ずれたとしても、荷重受け板2の下面における長手方向の両端部2a,2bには、荷重受け板2の幅方向全長に亘ってリブ25,25がそれぞれ一体形成されているから、この荷重受け板2の幅方向での偏荷重による不適性な撓み変形が起きにくいという利点がある。
勿論、本発明では、可動ブロック3の位置決め構造は、凹入部34に限らず、例えば可動ブロック3の上面に所定間隔をおいて複数のリブを形成したものなどであってもよい。
このように、ベッドBDの4個のキャスターCAとベッド設置面Fとの間にそれぞれ荷重検出器10を配置し、各荷重検出器10における静電容量センサ4のRC発振回路に例えばDC電圧3〜3.5Vを印加させれば、該RC発振回路の発振動作が開始され、簡単に在床位置検出についての準備が完了する。
被験者SがベッドBD上に着床(就寝)すると、キャスターCAを介して被験者Sの荷重が可動ブロック3にかかり、荷重受け板2が下方向に加圧されて弾性的に撓み変形するので、可動ロック3が下方へ僅かに変位する。
この可動ブロック3の下方への変位により、下側小径凸部32の下面部からなる一方の電極32bと静電容量センサ4の上面部からなる他方の電極41aとの間隔dが小さくなる。つまり、静電容量センサ4におけるRC発振回路のコンデンサの容量が間隔dに反比例して大きくなるから、発振周波数が変化する。
静電容量センサ4からの発振出力(出力信号)が増幅部201で増幅され、増幅部201からの出力信号がA/D変換部202によりデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号の周波数(パルス数)が周波数カウンタ部203により計測され、その計測された周波数値の対応するデータが演算処理部204で処理される。
この計測された周波数値は、荷重と1対1関数の関係にあるから、4個の荷重検出器10における各RC発振回路の発振周波数を検出することにより、被験者SのベッドBD上での在床位置や被験者Sの着床・離床を判別できる。
さらに、被験者Sの就寝中の寝返り等の生体活動によって、可動ブロック3を介して荷重受け板2の歪み変形が微妙に変動する。この変動によって、静電容量センサ4におけるRC発振回路の電極間距離dが変化するから、その時に発振周波数の変化により、被験者Sの体動情報も検出できる。
演算処理部204により演算されて得られた被験者Sの在床位置情報は、表示手段211に表示される他に、通信手段202により監視者などや携帯電話などに送信される。また、在床位置報が所定の範囲や値から外れた場合には、警報手段203によって監視者などに対して警報が発せられる。
ところで、可動ブロック3の上側大径凸部31の平面形状および荷重受け板2の上面の位置決め凹部21の各平面形状は角形でもよい。しかしながら、その場合、可動ブロック3に荷重が付与された際に該可動ブロック3の上側大径凸部31の外周面31aと荷重受け板2の凹部21の内周面21aとの間の接触部位のいずれかに応力が集中するから、これに耐えるために両者2,3を剛性材で大径に形成しなければならない。
これに対して、この実施形態のように、可動ブロック3の上側大径凸部31および荷重受け板2の位置決め用凹部21の各平面形状が円形であることにより、荷重が加わった場合、上側大径凸部31の外周面31aと位置決め用凹部21の内周面21aとの間の接触部位の応力が円周方向へ分散される。このため、両者2,3の強度が十分確保され、もって薄形化に更に対応し易くなる。
また、可動ブロック3の下面に大径凸部31のみを設け、その大径凸部31の下面部を静電容量センサ4におけるコンデサの一方の電極とすることも可能である。しかしながら、その場合、可動ブロック3が偏荷重を受けて傾いた際に、凸部31の下面部の傾きが比較的大きくなり、静電容量センサ4のコンデンサの電極間距離dの変化を精確に検出できなくなる虞がある。
しかるに、この実施形態では、大径凸部31の下面に小径凸部32が設けられているから、可動ブロック3が偏荷重を受けて傾いたとしても、該小型凸部32の下面部32bの傾きが比較的小さくなり、静電容量センサ4のコンデンサの電極間距離dの変化を精確に検出され、その結果、荷重検出精度が向上する。
次に、演算処理部204により実行される処理の流れを、図8のフローチャートを参照して説明する。以下の処理の説明ならびに図8中では、ステップをSと略記する。
なお、演算処理部204には、被験者Sの在床位置について好適な範囲が予め設定されて、図示しない記憶部に記憶されている。
図8において、S301では、周波数カウンタ部203からの出力信号を読み取り、ついで、S302に進む。
S302では、ベッドBDの4個の脚部BFに対応する荷重検出器10の各荷重値を所定の計算式を用いて比較し、その比較結果に基づいて被験者Sの在床位置(就寝位置)についての解析を行う。次いで、S303に進む。
S303では、被験者Sの在床位置がベッドBDの所定位置であるか否かについて判定を行う。被験者Sの在床位置がベッドBDの所定位置ではない(例えば、在床位置がベッドBDの端部の位置である)と判定された場合には、「NO」として、S304に進み、警報信号を警報手段213に発信する。この警報手段213から発せられた警報をもとに、例えば被験者SのベッドBDからの転落防止のための処理を確実に行うことができる。一方、被験者Sの在床位置がベッドBDの所定位置である(例えば、在床位置がベッドBDの中央位置である)と判定された場合には、「YES」として、S301に戻る。
而して、上記荷重検出器10では、荷重検出センサとして、歪みゲージではなく、静電容量センサ4を使用しているから、検出に要する消費電量が少なく、その結果、例えば乾電池での稼働が可能となるし、また電源ケーブルを検出器10の外に出ないようにすることができる。さらに、歪みゲージの取付け作業を行う必要がないので、製作に要する工程数を減らすことができ、もって製造コストを低く抑えることができる。しかも、可動ブロック3とは非接触で荷重変動を検出できるから、構造も比較的簡単になり、コンパクトであっても頑丈に製作できる。
本第1実施形態の在床位置監視システムは、上記荷重検出器10と、演算手段200と、表示手段211と、通信手段212と、警報手段213とを備えている。したがって、この監視システムによれば、被験者Sの在床位置を確実に監視することができ、もって例えば被験者Sのベッドからの転落を確実に防止することができる。
次に、荷重検出器10および在床位置検出装置100を使用して被験者Sの在床位置を検出できるか否かを検証するために、図9に示すように、一定の錘(重量が20kg、140mm×200mmの座面をもつ)Mを被験者SとしてベッドBD上に載置し、錘Mの載置位置の検出を試みた。
なお、ベッドBDの幅方向における2つの荷重検出器10,10間の距離は700mmであり、ベッドBDの長手方向における2つの荷重検出器10,10間の距離は1460mmである。
この検出は以下の方法で行った。
図9に示すように、錘Mの載置位置をベッドBDの幅方向(Y方向)の一端から他端(座標800)まで一定の距離例えば50mmずつベッドBDの幅方向に移動させた。この結果を図10に示す。同図に示すように、ベッドBDの幅方向の一端を原点(座標0)とした時、原点から移動した距離に対して荷重検出値が比例しており、実際の錘の位置の移動結果と比較しても、誤差も30mm以内と小さく納まっていることが確認できた。なお同図において、実際の錘Mの載置位置と測定値との間に誤差がない場合は、図中の直線N上に測定点(◆印)がプロットされる。
次に、ベッドBD(700mm×1460mmの平面)上における5点の個所に錘Mを載置して、錘Mの載置位置の検出を試みた。
この検証は以下の方法で行った。
図11に示すように、ベッドBD上における5点の各位置に順次、錘Mを載置し、その時の、静電容量センサ4におけるRC発振回路の周波数を読み取る。周波数と荷重値とは1対1関数の関係となるので、周波数を計算することにより錘Mの載置位置を算出することができる。これを5回繰り返して測定した。その結果を図12に示す。
図12から分かるように、基準値とのずれは±30mm以下であった。したがって、ベッドBD上における被験者Sの在床位置を略正確に検出できることを確認し得た。
以上で、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。
例えば、本発明では、荷重検出器や在床位置検出装置には、必要に応じて安全上の装置が付設されていても良いし、安全上の処理が施されていても良い。
また、本発明では、ベッドの脚部には必ずしもキャスターが取り付けられていなくても良い。
本発明は、ベッド上に着床した被験者の荷重変動を検出するために使用されるベッド用荷重検出器、該荷重検出器を備えた在床位置検出装置、在床位置検出方法及び在床位置監視システムに利用可能である。
1…基体
1a,1b…スロープ面
1c…静電容量センサ配置部(凹所)
2…荷重受け板
2a,2b…荷重受け板の固定端部
3…可動ブロック
4…静電容量センサ
5…カバー
21…荷重受け板の位置決め用凹部
21a…位置決め用凹部の内周面
22…貫通孔
25…補強用リブ
26…筒部
31…可動ブロックの上側大径凸部
32…可動ブロックの下側小径凸部
32b…下側小径凸部の下面部(コンデンサの一方の電極)
34…キャスター位置決め部(凹入部)
41a…コンデンサの他方の電極
200…演算装置
a…長手方向
b…幅方向
BD…ベッド
BF…ベッドの脚部
CA…キャスター
F…ベッド設置面
S…被験者
1a,1b…スロープ面
1c…静電容量センサ配置部(凹所)
2…荷重受け板
2a,2b…荷重受け板の固定端部
3…可動ブロック
4…静電容量センサ
5…カバー
21…荷重受け板の位置決め用凹部
21a…位置決め用凹部の内周面
22…貫通孔
25…補強用リブ
26…筒部
31…可動ブロックの上側大径凸部
32…可動ブロックの下側小径凸部
32b…下側小径凸部の下面部(コンデンサの一方の電極)
34…キャスター位置決め部(凹入部)
41a…コンデンサの他方の電極
200…演算装置
a…長手方向
b…幅方向
BD…ベッド
BF…ベッドの脚部
CA…キャスター
F…ベッド設置面
S…被験者
Claims (17)
- ベッドの脚部とベッド設置面との間に介在されて、該ベッド上に着床した被験者の荷重変動を検出するために使用されるベッド用荷重検出器であって、
上面に静電容量センサ配置部を有する基体と、
前記静電容量センサ配置部を跨いだ状態で端部が前記基体上に支持され、弾性的に撓曲可能な荷重受け板と、
下面に凸部を有するとともに、上面上にベッドの脚部が載置され、且つ前記荷重受け板の略中央部上に支持された可動ブロックと、
前記可動ブロックにおける凸部に対応して、前記基体の静電容量センサ配置部に配置され、被験者の荷重変動の検出に用いられる信号を出力する静電容量センサと、
を備え、
前記静電容量センサにおけるコンデンサを構成する対向電極の一方が、前記可動ブロックにおける凸部の下面部の少なくとも一部を含んで構成されていることを特徴とするベッド用荷重検出器。 - 前記荷重受け板の略中央部の中心部には貫通孔が設けられており、
前記荷重受け板の略中央部上に前記可動ブロックが支持された状態において、前記可動ブロックの凸部が前記貫通孔を貫通して該凸部の下面部が前記静電容量センサの上面部に対向して配置されている請求項1記載のベッド用荷重検出器。 - 前記基体には、前記ベッドの脚部のキャスターを前記可動ブロック上に載置させる際に通過される、前記ベッド設置面に向かって下降勾配のスロープ面が形成されている請求項1又は2記載のベッド用荷重検出器。
- 前記基体の平面形状が前記ベッドを移動させる方向へ沿って長い長方形であり、
前記基体の長手方向の両端側に前記荷重受け板が固定されており、
前記基体の長手方向の両端部の上面がそれぞれ前記スロープ面になっている請求項3記載のベッド用荷重検出器。 - 前記荷重受け板の下面には、該荷重受け板の固定端部に位置して該荷重受け板の幅方向へ延びた補強用リブが設けられている請求項4記載のベッド用荷重検出器。
- 前記リブが前記荷重受け板に一体形成されている請求項5記載のベッド用荷重検出器。
- 前記可動ブロックにおける凸部が、該可動ブロックの下面に一体形成された上側大径凸部と該大径凸部の下面に一体形成された下側小径凸部とから構成され、
前記上側大径凸部が前記荷重受け板の上面に形成された位置決め用凹部に嵌合されている請求項1〜6のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。 - 前記荷重受け板の位置決め用凹部の周縁部に、前記可動ブロックを支持する支持突部が上方突出状に一体形成されている請求項7記載のベッド用荷重検出器。
- 前記上側大径凸部および前記位置決め用凹部の平面形状がそれぞれ円形である請求項7又は8記載のベッド用荷重検出器。
- 前記可動ブロックの上面には、前記ベッドのキャスター用の位置決め部が形成されている請求項1〜9のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
- 前記キャスター用位置決め部が凹入部である請求項10記載のベッド用荷重検出器。
- 前記凹入部は、前記基体の幅方向へ沿って形成され、前記基体の長手方向へ沿った断面形状が略円弧状である請求項11記載のベッド用荷重検出器。
- 前記基体における静電容量センサ配置部が凹所で構成されている請求項1〜12のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
- 前記荷重受け板上に板状カバーが前記可動ブロックの下降変位を妨げないで配置されるとともに、前記カバーの端部が前記基体に固定されている請求項1〜13のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器。
- ベッド上に着床した被験者の在床位置を検出する在床位置検出装置であって、
前記請求項1〜14のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器と、
前記荷重検出器における静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の在床位置を演算する演算手段と、
を備えていることを特徴とする在床位置検出装置。 - 前記請求項1〜14のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器、又は請求項15記載の在床位置検出装置を用意し、
前記荷重検出器をベッドの脚部とベッド設置面との間に配置して該荷重検出器における可動ブロック上にベッドの脚部を載置し、
前記ベッド上に着床した被験者の荷重変動に伴って発生する可動ブロックの下降変位を前記静電容量センサにより検出し、
前記静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の在床位置を検出することを特徴する在床位置検出方法。 - ベッド上に着床した被験者の在床位置を監視する在床位置監視システムであって、
請求項1〜14のいずれか1項記載のベッド用荷重検出器と、
前記荷重検出器における静電容量センサからの出力信号に基づいて被験者の在床位置を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された被験者の在床位置情報を送信する通信手段と、
前記演算手段により演算された被験者の在床位置情報を表示する表示手段と、
前記演算手段により演算された被験者の在床位置情報に基づいて警報を発する警報手段と、
を備えていることを特徴とする在床位置監視システム。
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-
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- 2006-02-10 JP JP2006034008A patent/JP2006252540A/ja not_active Abandoned
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