JP2007333548A - センサーシート、及び、コントローラー - Google Patents

Abstract

【課題】 検知精度を確保しつつ薄く且つ柔軟なセンサーシートを提供する。
【解決手段】 センサーシート１００は、２枚の電極用金属蒸着フィルム１と柔軟な材質の圧電抵抗素材２とシールド用金属蒸着フィルム３と２本の導線４を備える。導線４のそれぞれの一端は、コントローラー５に電気的に接続されている。電極用金属蒸着フィルム１及びシールド用金属蒸着フィルム３は、絶縁フィルムであるフィルム基材１ａの片面に金属が蒸着された金属層が形成された構造を有する。圧電抵抗素材２の上面部１０及び下面部１１には共に金属層１ｂが対向しており、圧電抵抗素材２が電極用金属蒸着フィルム１に挟まれた３層構造となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサーシート、及び、コントローラーに関し、特に、圧力を計測して人の所在の有無を検知するセンサーシート等に関する。

現在、椅子やベッド上に人が所在するかどうかを検知する方法や装置等の研究開発が進められている。その方法の１つとして、人の体重による圧力を検知して所在の有無を判定する方法が一般的に行われている。

特許文献１は、ベッドからの離床や起き上がりを検知するために、荷重の増減と空気圧の作用によって作動するパネル式のセンサーをベッドに設置し、電気的な信号の変化によりベッドの上の人の移動を検知する技術が示されている。

特開２００５−１５２６１６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ベッドに対して加圧されたか否かを判定するために、空気圧を利用したスイッチ構造になっている。そのため構造的に厚くなってしまう。

また、上記厚みがあることに加えて剛性の問題もある。すなわち、体圧分散マットが使用される等して圧力が加わる場所によってはその加えられる圧力に対して剛性が高すぎる結果、電極の接触がうまく行われず、検知精度にも影響が生じていた。検知精度を向上させようとすれば電極を複数配置する必要があり、配線も含めた構造の複雑化が生じる。

さらに、センサーの検知信号が入力信号として入力されるコントローラーにおいて、閾値を設定して、その閾値と入力信号値を単に比較して検知するような従来の手法では、検知精度が高い適切な閾値を設定することは困難であるばかりか、仮に設定できたとしても、その後の経時変化に対応できず誤検知が生じ易くなってしまうという問題があった。すなわち、仮に閾値を設定したとしても、センサーに対して荷重による加圧が多数回に及んで加わり、また時間の経過により（特に、長期間の経過により）、加圧の大きさに対する検知信号値が変化してきてしまい、そのため再調整が必要になるが、調整すべき時期を判断することが困難であるという問題があった。

ゆえに、本発明は、検知精度を確保しつつ薄く且つ柔軟なセンサーシートを提供することを目的とする。また、検知精度のための調整を容易化できるとともに、その後の検知精度を維持可能なコントローラーを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、検知対象物から加わる荷重を検知する感圧のセンサーシートであって、荷重による加圧によって抵抗値が変化する柔軟な材質のシート状導電体を備え、前記シート状導電体の両面のそれぞれに対向して、フィルム基材に蒸着された金属層が形成され、前記シート状導電体と前記金属層が一方面に形成されたフィルム基材とが互いに分離可能な３層構造であることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記３層構造の一部を覆う遮蔽層が形成されたものである。

請求項３に係る発明では、請求項２において、前記遮蔽層が、前記フィルム基材の他方面又は他のフィルム基材の一方面に形成された金属層である。

なお、他のフィルム基材の一方面に金属層を形成するのであれば、４層構造にのうちシート状導電体を除く３層構造を金属層が一方面に形成されたフィルム基材によって構成でき、当該３層構造部分については共通の製造工程により製造することができ、製造を簡便化できる。

請求項４に係る発明は、検知対象物から加わる荷重を検知する感圧のセンサーの検知出力が入力値として入力されるコントローラーであって、前記センサーから入力される入力値の変化量及び測定時間に基づいて変化率を算出する変化率算出手段と、前記変化率算出手段が算出する変化率に対する変化率閾値を設定する閾値設定手段と、前記算出された変化率と前記設定された変化率閾値とを比較して前記検知対象物から加わる荷重による圧力の可否を判定する判定手段とを備える。

請求項５に係る発明は、請求項４において、前記閾値設定手段は前記センサーから入力される前記入力値に対する入力閾値を設定し、前記判定手段は前記入力された入力値と前記設定された入力閾値とを比較し、前記変化率閾値を用いた比較結果及び前記入力閾値を用いた比較結果によって前記検知対象物から加わる荷重による圧力の可否を判定するものである。

請求項６に係る発明は、請求項４又は５において、前記判定手段による判定により前記検知対象物についての検知結果を出力する出力手段を備え、前記検知結果が得られる場合において、所定時間が経過するまで前記検知結果をキャンセルするキャンセル手段を備え、前記出力手段が前記キャンセル手段によるキャンセルされない検知結果を報知のために出力するものである。

請求項７に係る発明は、請求項４から６のいずれかにおいて、前記コントローラーが、前記検知信号以外の他の信号の入力も可能な分配機能を有するものである。

請求項８に係る発明は、請求項７において、前記コントローラーに入力される信号が、無線による信号及び有線による信号のいずれも含むものである。

本発明のセンサーシートによれば、柔軟な薄いものであるため、実際にセンサーシートに接する対象者は違和感なく利用することができる。

また、本発明のセンサーシートは積層構造になっており、それぞれの層は分離可能であるため、もし劣化等が起こってしまった場合にセンサーシート全体を交換する必要がなく、層ごとに交換が可能となる。

さらに、シールドのための遮蔽層を設けることで、外部からの電磁波等を遮断して純粋なセンサーからの信号が出力できるため、検知する精度を上げることができる。

さらに、本発明のコントローラーは、センサーから入力される値の測定時間における変化量を変化率として算出して判定処理を行うので、時間の経過等による加圧の大きさと検知信号の値のズレをも考慮でき、誤判定を減らすことができる。

さらに、本発明のコントローラーは、上記変化率だけではなく、センサーからの入力値も併せて２重で判定処理を行うので、判定の精度を上げることが可能となる。

さらに、本発明のコントローラーは、検知出力を直に検知対象物についての検知結果として出力するのではなく、所定時間が経過するまで検知結果をキャンセルすることにより、検知すべきことを確認した上での報知のための出力を行える。これにより特にナースコールシステムに付随して通報システムとして使われた場合において誤った報知の頻度が必要以上の過剰に発生しまうことを防止することもできる。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

まず、本発明の実施の形態にかかるセンサーシートについて説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるセンサーシートの全体斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩライン断面図である。

センサーシート１００は、２枚の電極用金属蒸着フィルム１と柔軟な材質の圧電抵抗素材２とシールド用金属蒸着フィルム３と２本の導線４を備える。導線４のそれぞれの一端は、コントローラー５に電気的に接続されている。図２において、電極用金属蒸着フィルム１及びシールド用金属蒸着フィルム３は、絶縁フィルムであるフィルム基材１ａの片面に金属が蒸着された金属層が形成された構造を有する。圧電抵抗素材２の上面部１０及び下面部１１には共に金属層１ｂが対向しており、圧電抵抗素材２が電極用金属蒸着フィルム１に挟まれた３層構造となっている。さらに、その上にシールド用金属蒸着フィルム３が重ねられて４層構造となっている。このシールド用金属蒸着フィルム３は、電極用金属蒸着フィルム１と同様のものであるが、外部からの電磁波等のノイズを遮断して計測の誤差を削減するために設けられている。

上記４層構造を有するセンサーシート１００は、塩化ビニルやオレフィン等の素材の保護カバーシート６で覆われている。

圧電抵抗素材２は、加圧によって抵抗が変化する導電体である。圧電抵抗素材２の両面を金属蒸着した電極用金属蒸着フィルム１の電極で挟むことで、圧電抵抗素材２に圧力が加わった場合に、その抵抗値の変化に伴う電流値、電圧値或いは両者が検知され、コントローラー５が人の所在の有無を判定する。

なお、図１及び図２に示したセンサーシート１００は、層の構造を説明するために便宜的に示したものであり、薄いものであって、各層を構成する部材は柔軟な材質のものである。そのため、実際にセンサーシート１００に接する検知対象物としての対象者は違和感なく利用することができる。また、上記したように積層構造になっており、それぞれの層は分離可能であるため、もし劣化等が起こってしまった場合にセンサーシート１００全体を交換する必要がなく、層ごとに交換が可能となる。さらに、シールドのための遮蔽層を設けることで、外部からの電磁波等を遮断して純粋なセンサーからの信号が出力できるため、検知する精度を上げることができる。

次に、本発明の実施の形態にかかるコントローラーについて説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかるコントローラーの構成の一例を示したブロック図である。図４は、図３のコントローラー３００の処理の一例を示したフロー図である。

図３において、コントローラー３００は、入力部３０２と閾値設定部３０４と変化率算出部３０６と判定処理部３０８と更新処理部３１０と判定結果キャンセル部３１２と出力部３１４と入力値データ部３２０と閾値データ部３２２とを備える。閾値設定部３０４は、入力閾値設定部３１６と変化率閾値設定部３１８とを備える。

図３及び図４を参照して、処理を説明する。まず、ステップＳＴ４０１においてセンサー３５０から抵抗値を示すデータが入力部３０２に入力される。入力部３０２は入力値データ部３２０に入力データを保存する。入力値データ部３２０には、抵抗値を示すための電流値、電圧値のほか、測定時間、及び、前回の測定の際の入力データ等が保存されている。ステップＳＴ４０２では、閾値設定部３０４により閾値データ部３２２に保存される閾値が設定される。具体的には、入力閾値設定部３１６はセンサー３５０からの入力値に対する閾値を設定し、変化率閾値設定部３１８は変化率算出部３０６が算出する変化率に対する閾値を設定する。ステップＳＴ４０３では、入力値データ部３２０のデータに基づいて変化率算出部３０６により変化率が算出される。変化率は、変化量と測定時間から算出される。

ステップＳＴ４０４では、判定処理部３０８が、入力値データ部３２０と閾値データ部３２２のデータに基づいて比較処理を行う。入力閾値が入力値以上であれば、ステップＳＴ４０８で、更新処理部３１０が入力値データ３２０の前回入力値を更新して再びステップＳＴ４０１のデータ入力処理が行われる。入力値が入力閾値より大きければ、ステップＳＴ４０５の処理に進む。ステップＳＴ４０５では、判定処理部３０８により、変化率算出部３０６が算出した変化率と変化率閾値設定部３１８が設定した変化率閾値との比較処理が行われる。変化率閾値が変化率以上であれば、ステップＳＴ４０８で上記同様に前回入力値更新処理が行われて、再びステップＳＴ４０１のデータ入力処理が行われる。変化率が変化率閾値より大きければ、次のステップＳＴ４０６に進む。ステップＳＴ４０６では、判定処理部３０８が判定した結果に基づいてアラーム処理を実行するか否かが判定される。アラーム処理を実行しない場合は、判定結果キャンセル部３１２がアラーム処理をキャンセルして、上記同様にステップＳＴ４０８の処理が行われる。アラーム処理を実行する場合は、ステップＳＴ４０７で、出力部３１４によりアラーム３６０に報知のための信号が出力され、外部にアラーム通知による報知が行われる。上記アラームのキャンセル処理の具体的な手法としては、加圧開始時期或いは寝返り動作など降態判定のデータが検知されても、タイマーを利用して判定の解除猶予時間を設定できるようにすればよい。

このように、センサー３５０から入力される値の測定時間における変化量を変化率として算出して判定処理を行うので、時間の経過等による加圧の大きさと検知信号の値のズレをも考慮でき、すなわちセンサー３５０の抵抗変化の特性の範囲を広げることにより誤判定を減らすことができる。また、上記変化率だけではなく、センサーからの入力値も併せて２重で判定処理を行うので、判定の精度が向上する。さらに、検知出力を直に検知対象物についての検知結果として報知するのではなく、所定時間が経過するまで検知結果をキャンセルすることにより、検知すべきことを確認した上での報知を行える。これにより特に後述するようなナースコールシステムに付随する通報システムにおいて誤った報知が必要以上に過剰の頻度で発生しまうことを防止することもできる。

なお、図２において、シールド用金属蒸着フィルム３を重ねて外部からのノイズの遮断を行っているが、シールド用金属蒸着フィルム３を重ねずに、電極用金属蒸着フィルム１の上面部１２に金属層を形成してノイズの遮断を行うようにしてもよい。

また、図１及び図２では、遮蔽層である金属層を一方面側にのみ形成したが、各面に形成させてもよい。図１及び図２に示すように一方面側にのみ形成するのであれば外部からの電波が生じ可能性が高い加圧が加わる側に形成することが好ましい。

また、上記実施の形態において、判定処理を入力値と変化率と、それぞれに対する閾値とを２重比較して判定を行うようにしたが、それぞれ単独で比較するようにしてもよい。

図５は、ナースコールシステムに付随して用いられる通報システムを示す概略ブロック図である。図６は図５のマルチコントローラーの前面を示した図であり、図７は図５のマルチコントローラーの背面を示した図である。図８は図５のコードレス送信器の前面を示した図であり、図９は図５のコードレス送信器の背面を示した図である。図１０は図５の警報器（車いす用）の前面を示した図であり、図１１は図５の警報器（車いす用）の背面を示した図である。

通常のナースコールシステムのベッド側端末のコンセントはメーカ機種毎に数多くあり（２０種類以上）、ナースコールシステムに付随する通報システムでは、分配器を介してコントローラーとセンサーとが設けられる。分配器は、センサーシートからの信号のほか、既設のナースコールボタン或いはインターホンセットからの信号の入力も受け付け、ナースコールセンターへの信号を出力できる。これに対し、図５に示すマルチコントローラー５００は、分配器の機能も備えており、有線でセンサー５０１ａ，５０１ｂに電気的に接続して通信が可能であるとともに、センサー５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｅとの無線通信を可能にするために受信器を備えている。センサー５０１ｃ、５０１ｄ、５０１ｅは、図８及び図９に示すコードレス送信器（コントローラーでもある）を通じてマルチコントローラー５００へ信号を送ることが可能である。ここでのマルチコントローラー５００は、コードレス受信器、有線センサーコントローラー及び分配器の３機能を有している。なお、センサー５０１ａ〜５０１ｅとしては、例えば、マットセンサー（シート）、ベッドサイドセンサー（シート）、離床・離席用センサー（シート）、車いすセンサー（シート）が挙げられる。

図６及び図７を参照して、マルチコントローラー５００は、ナースコール接続ケーブル５００ａに接続しており、その前面に、電源スイッチ５００ｄ、検知中ＬＥＤ５００ｂ、アラームＬＥＤ５００ｃ、タイマー表示部５００ｅが設けられている。タイマー表示部５００ｅのタイマー表示は側部に設けられたタイマー設定ダイヤル５００ｆが調整されて切り替わる。なお、タイマーは検知感度を調節するためのものである。マルチコントローラー５００の背面には、リセット端子ｉ、コードレス送信器登録スイッチ５００ｊが設けられている。マルチコントローラー５００の上部にはＡＣアダプター端子５００ｇと外部出力端子５００ｈが設けられ、下部には有線離床センサー（Ａ接点）入力端子と有線マット・ベッドサイドセンサー（Ｂ接点）入力端子が設けられる。

なお、アラーム判定猶予時間設定のためのタイマーは図示したようにダイヤル式により設定してもよいが、代用的なタイマー値を例えば３種類程度予め決めておき、スライドスイッチのような他のマニュアル操作によって設定してもよい。これにより、寝返り等の体動によるアラーム判定をタイマー設定の時間分を無視することができ、より正確なアラーム判定が可能である。

図８及び図９を参照して、コードレス送信器５０３は、マット・ベッドサイド・離床（離席）、車いすセンサーの全てのコントローラー機能も果たす。また、このコードレス送信器５０３はＩＤナンバーを用いた複数のセンサーからの電波を識別可能な状態で送信可能である。コードレス送信器５０３の上部には外部出力端子５０３ａとセンサー入力端子５０３ｂとが設けられ、前面には、検知中ＬＥＤ５０３ｃ、アラームＬＥＤ５０３ｄ、動作確認ボタン５０３ｅ、タイマー表示部５０３ｆが設けられている。タイマー表示部５０３ｆのタイマー表示は側部に設けられたタイマー設定ダイヤル５０３ｇが調整されて切り替わる。背面には、Ａ接点又はＢ接点のセンサー入力切替スイッチ５０３ｈと電池ケース５０３ｉが設けられている。タイマーについては、マルチコントローラー５００と同様である。

図１０及び図１１を参照して、警報器５０５は、例えば車いすの背面に取り付けられる。マルチコントローラー５００を通じたナースコールセンターへの報知というものとは別の警報器であり、センサー５０１ａ〜５０１ｅに車いすセンサー（シート）が含まれた場合のための車いす用警報器である。警報器５００５の上部には、ＬＥＤ出力端子５０５ａと接点入力端子５０５ｂが設けられる。ＬＥＤ出力端子５０５ａはＬＥＤライトへの端子である。前面には、警報解除ボタン５０５ｃ、電源スイッチ５０５ｄ、アラームスピーカ５０５ｅが設けられる。側部には、スピーカ音量設定スイッチ５０５ｆが設けられる。このスピーカ音量設定スイッチ５０５ｆにより、音量を「無」、「小」、「大」に切り替えることができる。背面には、選曲ディップスイッチ５０５ｇと電池ケース５０５ｈが設けられる。選曲ディップスイッチ５５０５ｇは、メロディーの選曲を選択するためのスイッチである。このような警報器５０５は、例えばワイヤレスコントローラー（図５のコードレス送信器５０３）からの情報或いは握りボタン等のスイッチによる接点情報が入力されることにより、上記選択されたメロディーによる音のアラームを発生し、ＬＥＤライトによる発光を可能としており、そのアラーム等が継続することの解除は警報解除ボタン５０５ｃが操作されて行われる。

なお、図８及び図９に示したコードレス送信器５０３と警報器５０５のように電池式の場合、電池が各機器の機能を実行できる以下の蓄電量になった場合、すなわち電池切れになった場合には残存する蓄電量を用いて圧電ブザー等で報知するものとしておくことが好ましい。

本発明の実施の形態にかかるセンサーシートの全体斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩライン断面図である。 本発明の実施の形態にかかるコントローラーの構成の一例を示したブロック図である。 図３のコントローラー３００の処理の一例を示したフロー図である。 ナースコールシステムに付随して用いられる通報システムを示す概略ブロック図である。 図５のマルチコントローラーの前面を示した図である。 図５のマルチコントローラーの背面を示した図である。 図５のコードレス送信器の前面を示した図である。 図５のコードレス送信器の背面を示した図である。 図５の警報器（車いす用）の前面を示した図である。 図５の警報器（車いす用）の背面を示した図である。

符号の説明

１００ センサーシート
３００ コントローラー

Claims (8)

1. 検知対象物から加わる荷重を検知する感圧のセンサーシートであって、
   荷重による加圧によって抵抗値が変化する柔軟な材質のシート状導電体を備え、
   前記シート状導電体の両面のそれぞれに対向して、フィルム基材に蒸着された金属層が形成され、
   前記シート状導電体と前記金属層が一方面に形成されたフィルム基材とが互いに分離可能な３層構造であることを特徴とする、センサーシート
2. 前記３層構造の一部を覆う遮蔽層が形成された、請求項１記載のセンサーシート。
3. 前記遮蔽層は、前記フィルム基材の他方面又は他のフィルム基材の一方面に形成された金属層である、請求項２記載のセンサーシート。
4. 検知対象物から加わる荷重を検知する感圧のセンサーの検知出力が入力値として入力されるコントローラーであって、
   前記センサーから入力される入力値の変化量及び測定時間に基づいて変化率を算出する変化率算出手段と、
   前記変化率算出手段が算出する変化率に対する変化率閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記算出された変化率と前記設定された変化率閾値とを比較して前記検知対象物から加わる荷重による圧力の可否を判定する判定手段とを備える、コントローラー。
5. 前記閾値設定手段は前記センサーから入力される前記入力値に対する入力閾値を設定し、
   前記判定手段は前記入力された入力値と前記設定された入力閾値とを比較し、前記変化率閾値を用いた比較結果及び前記入力閾値を用いた比較結果によって前記検知対象物から加わる荷重による圧力の可否を判定する、請求項４記載のコントローラー。
6. 前記判定手段による判定により前記検知対象物についての検知結果を出力する出力手段を備え、
   前記検知結果が得られる場合において、所定時間が経過するまで前記検知結果をキャンセルするキャンセル手段を備え、
   前記出力手段は前記キャンセル手段によるキャンセルされない検知結果を報知のために出力する、請求項４又は５記載のコントローラー。
7. 前記コントローラーは、前記検知信号以外の他の信号の入力も可能な分配機能を有する、請求項４から６のいずれかに記載のコントローラー。
8. 前記コントローラーに入力される信号は、無線による信号及び有線による信号のいずれも含む、請求項７記載のコントローラー。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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