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

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

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。

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使用状態で示す概略側面図である。 同荷重検出器の平面図である。 同荷重検出器の分解斜視図である。 図２中のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 同荷重検出器をキャスター用位置決め部材を取り付けた状態で示す概略斜視図である。 同荷重検出器の一変形例を示す要部断面図である。 在床位置検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 在床位置検出装置における演算処理部による処理を示すフローチャートである。 同検出装置を使用して在床位置の検出についての検証を行う場合の説明図である。 図９による検証結果を示す図（グラフ）である。 同検出装置を使用して在床位置の検出についてのもう一つの検証を行う場合の説明図である。 図１１による検証結果を示す図（表）である。

符号の説明

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

Claims (17)

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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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請求項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。
16. 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。
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、
    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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