JP2012011174A - In-bed state determination device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide in-bed state determination technology for properly determining an in-bed state.SOLUTION: A plurality of load meters are disposed such that the load meters distributively measure loads of every moment applied onto installation faces by a bed. A gravity center calculation part calculates the gravity center based on a plurality of measurement values measured by the plurality of load meters. A gravity center variation amount calculation part calculates a gravity center variation amount that is a variation amount of the gravity center within a prescribed time, and person presence/absence determination part determines whether a person is present or absent on the bed based on the gravity center variation amount.

Description

本発明は、ベッド上の人の在床状態、特に、人の存否、人の睡眠状態、人の姿勢を判定する在床状態判定技術に関する。   The present invention relates to a technique for determining the presence of a person on a bed, particularly a technique for determining the presence of a person, the presence or absence of a person, the sleep state of a person, and the posture of a person.

病院や高齢者施設等では、患者や入居者等の安全管理のために、これらの人がベッド上にいるか、さらに、ベッド上にいるならばどのような姿勢をとっているか、また睡眠中であるかまたは覚醒しているかを確認したいという要望がある。   In hospitals and elderly facilities, for the safety management of patients and residents, whether these people are on the bed, what kind of posture they are on the bed, and sleeping There is a desire to check if there is or is awake.

しかしながら、職員等による見回りでは常に確認することは困難である。また、監視カメラ等を用いた場合には患者や入居者等のプライバシーの問題や監視負担の増大の問題が生じる。   However, it is difficult to always confirm with a patrol by staff. In addition, when a surveillance camera or the like is used, there arises a problem of privacy and an increase in surveillance burden of patients and residents.

これらの問題を解決するために、ベッドの荷重に基づいてベッド上の人の存否を判定する技術が提案されている。例えば、ベッドの床部上の荷重を検知可能な荷重センサの信号を入力して荷重を検知する荷重検知手段と、時々刻々検知される荷重値から、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める平均値演算手段と、短時間の平均値と、長時間に渡る平均値の差分を演算する差分演算手段と、求められた差分値からベッド上の状態を判定する状態判定手段とを備えたベッドにおける使用者の状態検知システムがある(特許文献1参照)。   In order to solve these problems, a technique for determining the presence or absence of a person on the bed based on the load on the bed has been proposed. For example, a load detection unit that detects a load by inputting a load sensor signal that can detect a load on the bed floor, an average value set for a short time from a load value that is detected every moment, and a setting The average value calculating means for calculating the average value over the long time, the difference calculating means for calculating the difference between the short time average value and the average value over the long time, and the state on the bed from the obtained difference value There is a state detection system for a user in a bed provided with a state determination means for determination (see Patent Document 1).

この特許文献1の技術では、荷重検知手段により時々刻々のベッドの荷重が計測され、短時間の平均値と長時間の平均値とが算出される。その後、短時間の平均値と長時間の平均値との差分に基づいてベッド上の状態を判定している。そのため、時々刻々の荷重値に基づいて判定する手法に比べて、計測誤差に対するロバスト性が向上している。   In the technique of Patent Document 1, the load on the bed is measured every moment by the load detection means, and a short time average value and a long time average value are calculated. Thereafter, the state on the bed is determined based on the difference between the short time average value and the long time average value. Therefore, the robustness against the measurement error is improved as compared with the method of determining based on the load value every moment.

また、ベッドの支柱及び床面間に介装された荷重センサと、この荷重センサでもって検出された荷重が予め設定された基準値を所定条件に従って越えた場合にはベッド上に人が存在していると判定する在床判定手段と、ベッド上に人が存在していない場合に加わる荷重を在床判定手段の基準値として設定するリセットスイッチと、在床判定手段による判定結果を外部に対して送信する送信手段と、を備えた在床検知装置がある(特許文献2参照)。   In addition, there is a person on the bed when the load sensor interposed between the bed column and the floor and the load detected by the load sensor exceeds a preset reference value according to a predetermined condition. The presence determination means that determines that the person is present, the reset switch that sets the load applied when there is no person on the bed as the reference value of the presence determination means, and the determination result by the presence determination means to the outside And a transmitting means that transmits the information (see Patent Document 2).

この特許文献2の技術では、ベッド上に人がいないと判定された際に在床を判定するための基準値がリセットされる。そのため、ベッドの上に人以外の物が置かれた場合にも適切な基準値を設定することができる。   In the technique of Patent Document 2, when it is determined that there is no person on the bed, the reference value for determining occupancy is reset. Therefore, an appropriate reference value can be set even when an object other than a person is placed on the bed.

また、ベッド台とベッド台に載置されるマットレスとの間に配設されてマットレス上の就寝者の心拍及び呼吸等に起因する振動に応じて電荷を発生するセンサ部と、センサ部で発生した電荷を電気信号に変換して出力する変換部と、変換部の出力信号のうち心拍の周波数帯域の振動成分及び呼吸の周波数帯域の振動成分を抽出する生体情報抽出部と、生体情報抽出部で得られた生体情報から就寝者の睡眠の深さに応じた複数の睡眠状態のうち何れか1つの睡眠状態を推定する睡眠状態推定部とを備え、睡眠状態推定部は、生体情報に基づいて就寝者の体動を推定するとともに、就寝者の体動が発生している若しくは前記睡眠状態の何れにも該当しない状態を体動・過渡状態とし、該体動・過渡状態と併せて就寝者の睡眠状態を推定する睡眠状態推定装置がある(特許文献3参照)。   Also, a sensor unit that is disposed between the bed table and the mattress placed on the bed table and generates electric charges in response to vibration caused by a sleeper's heartbeat and breathing on the mattress, and generated in the sensor unit A conversion unit that converts the converted electric charge into an electrical signal and outputs it, a biological information extraction unit that extracts a vibration component in the heart rate frequency band and a vibration component in the respiration frequency band from the output signal of the conversion unit, and a biological information extraction unit And a sleep state estimation unit that estimates any one sleep state among a plurality of sleep states according to the sleep depth of the sleeper from the biological information obtained in the above, the sleep state estimation unit is based on the biological information The body motion of the sleeper is estimated and the body motion of the sleeper or the state that does not correspond to any of the sleep states is defined as the body motion / transient state, and the body motion / transient state is combined with the sleep Sleep state to estimate the sleep state of the elderly There is estimation device (see Patent Document 3).

この特許文献3の技術では、体動の発生状態を検出し、その体動発生状態を含めて睡眠状態を推定しているため、就寝者の睡眠状態推定の精度を向上させることができる。   In the technique of Patent Literature 3, since the state of occurrence of body movement is detected and the sleep state is estimated including the state of occurrence of body movement, the accuracy of sleep state estimation of the sleeping person can be improved.

特開2009−118980号公報JP 2009-118980 A 特開平10−55491号公報JP-A-10-55491 特開2009−297455号公報JP 2009-297455 A

しかしながら、特許文献1の技術では、単に計測荷重の短時間平均値と長時間平均値との差により在床状態を判定しているため、ベッド上に人以外の物を載せた場合等には正確に在床状態を判定することはできない。   However, in the technique of Patent Document 1, since the occupancy state is determined simply by the difference between the short-time average value and the long-time average value of the measured load, when a person other than a person is placed on the bed, etc. It is impossible to accurately determine the presence state.

また、特許文献2の技術では、在床状態を判定するための基準値の設定をし直すことはできるものの、単に計測荷重と所定閾値との比較により在床状態の判定を行っているため、正確な在床判定は困難である。また、正確でない在床判定に基づいて基準値をリセットしているため、適切な基準値を設定することも困難である。   In the technique of Patent Document 2, although the reference value for determining the occupancy state can be reset, the determination of the occupancy state is simply performed by comparing the measured load with a predetermined threshold. Accurate bed determination is difficult. In addition, since the reference value is reset based on inaccurate bed presence determination, it is difficult to set an appropriate reference value.

一方、特許文献3の技術のように、就寝者の睡眠状態を推定する際に体動状態をも用いることは睡眠状態の推定精度の向上に寄与する。しかし、特許文献3の技術のように、センサをベッド台とマットレスとの間に設置すると、就寝者の位置に応じてセンサ出力が変動し、体動状態や就寝状態を正確に判定することが困難となる。また、センサ出力はマットレスの重量の影響を受けるため、マットレス毎に体動状態や就寝状態を判定するための閾値を調整する必要がある。   On the other hand, using the body movement state when estimating the sleep state of the sleeper as in the technique of Patent Document 3 contributes to the improvement of the sleep state estimation accuracy. However, if the sensor is installed between the bed table and the mattress as in the technique of Patent Document 3, the sensor output varies depending on the position of the sleeping person, and the body movement state and the sleeping state can be accurately determined. It becomes difficult. Further, since the sensor output is affected by the weight of the mattress, it is necessary to adjust the threshold for determining the body movement state and the sleeping state for each mattress.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、的確に在床状態を判定することができる在床状態判定技術を提供することである。   This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the occupancy state determination technique which can determine an occupancy state exactly.

上記課題を解決するため、本発明の在床状態判定装置は、ベッドが設置面に加える荷重を分散して計測するように配置された複数の荷重計と、前記複数の荷重計により計測された複数の計測値に基づいて重心を算出する重心算出部と、所定時間内における前記重心の変動量である重心変動量を算出する重心変動量算出部と、前記重心変動量に基づいて前記ベッド上の人の存否を判定する人存否判定部を備えている。   In order to solve the above-mentioned problem, the presence-of-floor state determination device according to the present invention is measured by a plurality of load cells arranged so as to distribute and measure the load applied to the installation surface by the bed, and the plurality of load meters. A center-of-gravity calculation unit that calculates the center of gravity based on a plurality of measurement values, a center-of-gravity variation calculation unit that calculates a center-of-gravity variation amount that is a variation amount of the center of gravity within a predetermined time, and the bed center based on the center-of-gravity variation amount The presence / absence determination unit for determining the presence / absence of the person is provided.

ベッド上に人が在床している場合には、人が安静にしている場合であっても、呼吸や拍動の影響により多少なりとも重心が変動する。一方、ベッド上に物が置かれた場合には、理想的には重心は一定となる。したがって、ベッド上に荷重が生じた場合であっても、荷重の重心の変動を追跡することで、ベッド上に人が在床しているか否かを判定することができる。そのため、この構成では、荷重計の計測値に基づいて算出された重心の所定時間内の変動量に基づいて、ベッド上の人の存否を判定している。   When a person is on the bed, the center of gravity fluctuates somewhat due to the influence of breathing and pulsation even when the person is at rest. On the other hand, when an object is placed on the bed, the center of gravity is ideally constant. Therefore, even when a load is generated on the bed, it is possible to determine whether or not a person is present on the bed by tracking a change in the center of gravity of the load. Therefore, in this configuration, the presence / absence of a person on the bed is determined based on the fluctuation amount of the center of gravity calculated based on the measurement value of the load meter within a predetermined time.

本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記重心算出部は前記複数の計測値そのものの重心である計測値重心を算出する。   In one preferred embodiment of the in-situ state determination device of the present invention, the centroid calculating unit calculates a measured value centroid that is a centroid of the plurality of measured values themselves.

この構成では、ベッドおよびベッド上の人を含む全ての重量に対する計測値の重心を算出するため、簡易な構成で重心を算出することができる。   In this configuration, since the center of gravity of the measurement values for all weights including the bed and the person on the bed is calculated, the center of gravity can be calculated with a simple configuration.

ベッドの重量に対して人の重量が小さい場合には、重心は人よりもベッドの影響が大きくなり、人の重心移動を正確に測ることが困難となる。そのため、本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、人が在床していない状態の前記複数の計測値を初期値とする基準荷重を前記荷重計毎に記憶する荷重記憶部を備え、前記重心算出部は前記複数の計測値から前記基準荷重を減じた補正荷重の重心である補正重心を算出する。   When the weight of a person is smaller than the weight of the bed, the influence of the bed is greater on the center of gravity than the person, making it difficult to accurately measure the movement of the person's center of gravity. Therefore, in one of the preferred embodiments of the presence state determination apparatus of the present invention, a load that stores, for each load meter, a reference load having an initial value of the plurality of measurement values in a state where no person is present. A storage unit, and the center-of-gravity calculation unit calculates a corrected center of gravity that is a center of gravity of a correction load obtained by subtracting the reference load from the plurality of measurement values.

この構成では、人が在床していない状態の前記複数の計測値を初期値とする基準荷重を計測値から減じた補正荷重に基づいて重心が算出される。したがって、補正荷重はベッドに荷重を加える人や物の重量を反映した荷重となり、この補正荷重の重心は人や物の重心となる。よって、その人や物の重心を正確に測ることができ、在床判定の精度を高めることができる。   In this configuration, the center of gravity is calculated based on a correction load obtained by subtracting a reference load having the plurality of measurement values in the state where no person is present as initial values from the measurement values. Therefore, the correction load is a load reflecting the weight of the person or object that applies the load to the bed, and the center of gravity of the correction load is the center of gravity of the person or object. Therefore, the center of gravity of the person or object can be accurately measured, and the accuracy of presence determination can be improved.

本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記人存否判定部により前記ベッド上に人が存在しないと判定された際に、前記荷重記憶部に記憶されている前記基準荷重を当該判定に用いられた前記複数の計測値により更新する。   In one of the preferred embodiments of the bed presence determination apparatus of the present invention, the reference stored in the load storage unit when the human presence determination unit determines that no person is present on the bed. The load is updated with the plurality of measurement values used for the determination.

この構成では、ベッド上に人が在床していないと判定された際に、そのときの計測値が基準荷重として設定される。したがって、ベッド上に物が置かれた場合には、ベッドとその物との重量が基準荷重となり、人の体重および重心を正確に計測することができる。それにより、在床判定の精度を向上させることもできる。   In this configuration, when it is determined that no person is present on the bed, the measurement value at that time is set as the reference load. Therefore, when an object is placed on the bed, the weight of the bed and the object becomes the reference load, and the weight and center of gravity of the person can be accurately measured. Thereby, the accuracy of occupancy determination can also be improved.

本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記補正重心から得られる重心情報に対する閾値を設定する閾値設定部と、前記重心情報と前記閾値とを比較する比較部と、を備えている。   In one preferred embodiment of the presence state determination apparatus of the present invention, a threshold setting unit that sets a threshold for the center of gravity information obtained from the corrected center of gravity, a comparison unit that compares the center of gravity information and the threshold, It has.

この構成では、重心情報に対する閾値が適宜設定可能となっており、比較部により重心情報と設定された閾値との比較が行われる。上述したように補正重心はベッド上の人の重心を表しており、補正重心の移動は、荷重計のノイズに起因するもの、人の呼吸や心拍等に起因するもの、人の寝返り等の体動に起因するもの等に大別することができる。本発明の発明者らの研究により、これらの重心移動量はそれぞれに異なっており、閾値に基づいて分離可能であることが判明している。そのため、この補正重心から得られる重心情報に対して、閾値設定部により、検出したい状態に応じて適切な閾値を設定し、重心情報と閾値とを比較すれば、ノイズの分離、体動の有無の検出等を行うことができる。また、体動が検出できれば、体動に基づいて、ベッド上の人が睡眠状態であるか覚醒状態であるかを判定することができる。さらに、体動も通常の寝返り等と、痛みや病状の悪化等に起因する異常時の体動に分類することができ、これらも重心情報に対する閾値により分離することができる。すなわち、本構成では、閾値設定部によって閾値を設定し、判定部による判定結果に基づけば、人の種々の状態を判定することができる。   In this configuration, the threshold for the centroid information can be set as appropriate, and the comparison unit compares the centroid information with the set threshold. As described above, the corrected center of gravity represents the center of gravity of the person on the bed, and the movement of the corrected center of gravity is caused by noise from the load cell, caused by human breathing, heartbeat, etc. It can be roughly divided into things caused by movement. According to the researches of the inventors of the present invention, it is found that these amounts of movement of the center of gravity are different from each other and can be separated based on a threshold value. Therefore, if the threshold value setting unit sets an appropriate threshold value for the center of gravity information obtained from the corrected center of gravity according to the state to be detected and compares the center of gravity information with the threshold value, noise separation and presence / absence of body movement Can be detected. Moreover, if a body motion can be detected, it can be determined whether the person on the bed is in a sleep state or in an awake state based on the body motion. Furthermore, body movements can be classified into normal body rolls and the like, and abnormal body movements caused by pain and worsening of medical conditions, etc., and these can also be separated by a threshold for the center of gravity information. In other words, in this configuration, it is possible to determine various states of a person by setting a threshold by the threshold setting unit and based on the determination result by the determination unit.

また、補正荷重からはベッド上の人の体重を算出することもでき、この体重と補正重心から得られる重心情報に基づけば、ベッド上でのその人の姿勢を判定することも可能となる。そのため、本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記補正荷重に基づいて前記ベッド上の人の体重を算出し、当該体重と前記補正重心から得られる重心情報とに基づいて当該人の在床姿勢を判定する姿勢判定部を備えている。   Further, the weight of the person on the bed can be calculated from the corrected load, and based on the center of gravity information obtained from the weight and the corrected center of gravity, the person's posture on the bed can be determined. Therefore, in one of the preferred embodiments of the presence-of-floor state determination apparatus of the present invention, the weight of the person on the bed is calculated based on the correction load, and the weight information and the gravity center information obtained from the correction gravity center are obtained. A posture determination unit for determining the presence posture of the person based on the posture is provided.

重心変動量は種々の方法により算出することができる。例えば、本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記重心変動量算出部は、所定時点における前記重心と、当該所定時点から前記所定時間過去の各々の時点における前記重心との距離の和を前記重心変動量として算出している。   The center-of-gravity fluctuation amount can be calculated by various methods. For example, in one of the preferred embodiments of the occupancy state determination device of the present invention, the center-of-gravity variation calculation unit includes the center of gravity at a predetermined time point and the center of gravity at each time point in the predetermined time period from the predetermined time point. Is calculated as the center of gravity variation.

この構成では、所定時点の重心と所定時点から所定期間過去の各時点における重心との偏差の和を重心変動量としている。これにより、簡易な演算により重心変動量を算出することができる。   In this configuration, the sum of the deviation between the center of gravity at a predetermined time and the center of gravity at each time point in the past for a predetermined period from the predetermined time is used as the center of gravity variation. Thereby, the center-of-gravity variation amount can be calculated by a simple calculation.

本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記人存否判定部は、前記重心変動量を補正した値に基づいて前記ベッド上の人の存否を判定する。この構成では、補正した重心変動量に基づいてベッド上の人の存否を判定しているため、より正確に人の存否を判定することができる。補正とは、例えば、荷重計のノイズ等の測定誤差の補正である。また、ベッドの重量に比べて人の体重が非常に軽い場合に、全荷重に由来する重心変動量の変位は非常に小さくなり、人の存否判定の精度が低下するおそれがある。そのような場合にも重心変動量を補正することが望ましい。そのため、本発明の在床状態判定装置の好適な実施形態の一つでは、前記複数の計測値の総和を乗ずることにより前記重心変動量の補正を行っている。これにより、重心変動量がスケーリングされ、その変位が明確となり、人の存否判定の精度の低下を抑制することができる。   In one preferred embodiment of the presence-of-floor state determination apparatus of the present invention, the human presence determination unit determines the presence / absence of a person on the bed based on a value obtained by correcting the center of gravity variation. In this configuration, since the presence / absence of a person on the bed is determined based on the corrected center-of-gravity variation, the presence / absence of the person can be determined more accurately. The correction is, for example, correction of measurement errors such as load meter noise. In addition, when a person's body weight is very light compared to the weight of the bed, the displacement of the center-of-gravity variation amount derived from the total load becomes very small, which may reduce the accuracy of the presence / absence determination of the person. Even in such a case, it is desirable to correct the center of gravity variation. Therefore, in one of the preferred embodiments of the occupancy state determination apparatus of the present invention, the variation in the center of gravity is corrected by multiplying the sum of the plurality of measurement values. Thereby, the center-of-gravity fluctuation amount is scaled, the displacement becomes clear, and it is possible to suppress a decrease in the accuracy of the human existence determination.

実施例1における在床状態判定装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a occupancy state determination device in Embodiment 1. FIG. 実施例1における在床状態判定処理の流れを表すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating the flow of a occupancy state determination process in the first embodiment. 荷重センサの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a load sensor. 重心変動量の変化を表すグラフである。It is a graph showing the change of a gravity center variation | change_quantity. 実施例2における在床状態判定装置の構成図である。It is a block diagram of the occupancy state determination apparatus in Example 2. 実施例2における在床状態判定処理の流れを表すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the flow of a occupancy state determination process in the second embodiment. 実施例3における在床状態判定装置の構成図である。It is a block diagram of the presence state determination apparatus in Example 3. FIG. 実施例3における在床状態判定処理の流れを表すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating the flow of a occupancy state determination process according to a third embodiment.

以下に、図面を用いて本発明の在床状態判定装置の実施例を説明する。図1は本発明に係る在床状態判定装置Aの構成図である。図に示すように、本実施形態の在床状態判定装置Aは、複数の荷重センサS(本発明の荷重計の例)および汎用コンピュータからなる制御装置Cにより構成されている。   Hereinafter, embodiments of the occupancy state determination apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a occupancy state determination apparatus A according to the present invention. As shown in the figure, the occupancy state determination device A according to the present embodiment includes a plurality of load sensors S (an example of the load meter of the present invention) and a control device C including a general-purpose computer.

また、図に示すように、複数の荷重センサSはベッドBの脚部LとベッドBの載置面(床等)との間に配置されている。本実施形態では、ベッドBは4つの脚部Lを有しており、それぞれの脚部Lに対応して4つの荷重センサSが配置されている(図3参照)。したがって、ベッドBがその載置面に対して加える荷重は4つの荷重センサSにより分散して計測される。すなわち、4つの荷重センサSの計測値の総和が、ベッドBが載置面に加える荷重となる。この荷重センサSは、時々刻々の荷重を計測し、その計測値を制御装置Cに送信している。なお、各々の荷重センサSを区別する必要がない場合にはそれらを総称して荷重センサSまたは荷重センサSi(i=1〜4)と表記するが、区別する必要がある際には荷重センサS1,S2,S3およびS4と表記する。   Further, as shown in the figure, the plurality of load sensors S are arranged between the leg portion L of the bed B and the placement surface (floor or the like) of the bed B. In the present embodiment, the bed B has four leg portions L, and four load sensors S are arranged corresponding to the respective leg portions L (see FIG. 3). Therefore, the load applied to the placement surface by the bed B is distributed and measured by the four load sensors S. That is, the sum total of the measured values of the four load sensors S becomes a load applied to the placement surface by the bed B. The load sensor S measures the load every moment and transmits the measured value to the control device C. In addition, when it is not necessary to distinguish each load sensor S, they are collectively referred to as load sensor S or load sensor Si (i = 1 to 4). Indicated as S1, S2, S3 and S4.

一方、制御装置Cは、各種制御を行う制御部1、荷重の重心を算出する重心算出部3、重心算出部3により算出された重心の変動量を算出する重心変動量算出部4、重心変動量算出部4により算出された重心変動量に基づいてベッドB上の人の存否を判定する人存否判定部5を備えている。   On the other hand, the control device C includes a control unit 1 that performs various controls, a center-of-gravity calculation unit 3 that calculates the center of gravity of the load, a center-of-gravity variation calculation unit 4 that calculates the amount of variation of the center of gravity calculated by the center-of-gravity calculation unit 3, A human presence / absence determination unit 5 is provided for determining the presence / absence of a person on the bed B based on the center of gravity variation calculated by the amount calculation unit 4.

本実施形態では、制御部1、重心算出部3、重心変動量算出部4および人存否判定部5はソフトウェアにより構成されているが、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとが協働する構成としても構わない。   In the present embodiment, the control unit 1, the centroid calculation unit 3, the centroid variation calculation unit 4, and the presence / absence determination unit 5 are configured by software. However, hardware or software and hardware may cooperate with each other. I do not care.

制御部1は、所定の時間間隔で荷重センサSからの計測値を取得したり、各機能部に対して指示を与えたりする機能を有している。   The control unit 1 has a function of acquiring a measurement value from the load sensor S at a predetermined time interval and giving an instruction to each functional unit.

重心算出部3は荷重の重心を算出する機能を有している。本実施例では荷重センサSの計測値に基づいて重心を算出している。荷重センサSの計測値はベッドBとベッドBに在床している人やベッドB上に置かれている物による荷重を含んでいるため、荷重センサSの計測値の総和を全荷重、荷重センサSの計測値に基づいて算出される重心を全荷重重心(本発明の計測値重心の例)と称する。なお、全荷重にベッドBとベッドBに在床している人やベッドB上に置かれている物による荷重の全てを含める必要はなく、例えば、ベッドB上に置かれている物の重量が既知であれば、その重量により補正された計測値を全荷重としても構わない。   The center of gravity calculation unit 3 has a function of calculating the center of gravity of the load. In this embodiment, the center of gravity is calculated based on the measurement value of the load sensor S. Since the measurement value of the load sensor S includes the load due to the bed B and the person lying on the bed B or the object placed on the bed B, the total of the measurement values of the load sensor S is the total load, the load The center of gravity calculated based on the measured value of the sensor S is referred to as the total load center of gravity (an example of the measured value center of gravity of the present invention). In addition, it is not necessary to include all the loads caused by the person who is in bed B and bed B or the object placed on bed B in the total load, for example, the weight of the object placed on bed B If it is known, the measurement value corrected by its weight may be the total load.

重心変動量算出部4は、重心演算部4により算出された重心の所定時間内における変動量(以下、重心変動量と称する)を算出する。   The center-of-gravity variation calculation unit 4 calculates the amount of variation of the center of gravity calculated by the center-of-gravity calculation unit 4 within a predetermined time (hereinafter referred to as the center-of-gravity variation).

人存否判定部5は、重心変動量算出部4による算出された重心変動量に基づいて、ベッドB上の人の存否を判定する。   The presence / absence determination unit 5 determines the presence / absence of a person on the bed B based on the center-of-gravity variation calculated by the center-of-gravity variation calculation unit 4.

図2は、本実施例の在床状態判定装置Aの処理の流れを表すフローチャートである。まず、ベッドB上に人が在床していない状態で、初期化を行う(#01)。具体的には、制御部1はメモリ(図示せず)に記憶されている各時刻における重心(詳細は後述する)をリセットする。   FIG. 2 is a flowchart showing the processing flow of the occupancy state determination apparatus A according to the present embodiment. First, initialization is performed in a state where no person is present on the bed B (# 01). Specifically, the control unit 1 resets the center of gravity (details will be described later) at each time stored in a memory (not shown).

初期化が完了すると、制御部1は所定のサンプリング間隔で荷重センサSの計測値を取得し、以下の処理を実行する。なお、本実施例で1分間に100回のサンプリングを行うようにサンプリング間隔を設定しているが、このサンプリング間隔は適宜設定可能である。   When the initialization is completed, the control unit 1 acquires the measurement value of the load sensor S at a predetermined sampling interval, and executes the following processing. In this embodiment, the sampling interval is set so that sampling is performed 100 times per minute, but this sampling interval can be set as appropriate.

制御部1が各荷重センサSiの計測値WFi(t)(i=1〜4)を取得すると(#02)、それらの計測値WFi(t)は重心算出部3に送られる。なお、WFiは荷重センサSiにより計測された計測値であり、tは計測値WFiを取得した時刻を表している。
重心算出部3は、4つの計測値WFi(t)を取得すると、これらに基づいて全荷重重心ga(t)を算出する(#03)。図3は、荷重センサSの配置を表す図である。図に示すように、ベッドBを上面から見て、頭部側右側に荷重センサS1、頭部側左側に荷重センサS2、足部側左側に荷重センサS3、足部側右側に荷重センサS4を配置している。また、図に示すように、ベッドBの長辺に沿ってX軸、ベッドBの短辺に沿ってY軸を設定し、頭部側を原点に設定している。したがって、全荷重重心ga(t)は以下の式により求めることができる。

Figure 2012011174
When the control unit 1 acquires the measurement values WFi (t) (i = 1 to 4) of the load sensors Si (# 02), the measurement values WFi (t) are sent to the gravity center calculation unit 3. Note that WFi is a measured value measured by the load sensor Si, and t represents the time when the measured value WFi is acquired.
When the center-of-gravity calculation unit 3 acquires the four measurement values WFi (t), the center-of-gravity calculation unit 3 calculates the total load center of gravity ga (t) based on these values (# 03). FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement of the load sensors S. As shown in the figure, when the bed B is viewed from above, a load sensor S1 is placed on the right side of the head, a load sensor S2 is placed on the left side of the head, a load sensor S3 is placed on the left side of the foot side, and a load sensor S4 is placed on the right side of the foot side. It is arranged. As shown in the figure, the X axis is set along the long side of the bed B, the Y axis is set along the short side of the bed B, and the head side is set as the origin. Therefore, the total load gravity center ga (t) can be obtained by the following equation.
Figure 2012011174

なお、式(1)で算出される重心は正規化重心となっているが、必ずしも正規化を行う必要はない。   Note that the center of gravity calculated by Equation (1) is a normalized center of gravity, but it is not always necessary to perform normalization.

このようにして算出された各時刻における全荷重重心ga(t)は時刻順にメモリに一次記憶される。なお、全荷重重心gaは所定個数のみを記憶し、全荷重重心gaの数が所定個数を超えた際には、FIFO(First In First Out)形式で管理される。すなわち、最も過去の全荷重重心gaが破棄され、最も新しい全荷重重心gaが記憶される。なお、本実施例では、所定個数を11に設定している。   The total load gravity center ga (t) at each time calculated in this way is temporarily stored in the memory in order of time. The total load gravity center ga stores only a predetermined number, and when the total load gravity center ga exceeds the predetermined number, it is managed in a FIFO (First In First Out) format. That is, the oldest total load gravity center ga is discarded, and the newest total load gravity center ga is stored. In the present embodiment, the predetermined number is set to 11.

重心算出部3は全荷重重心gaの算出が完了すると重心変動量算出部4に対してその旨を通知する。重心算出部3からの通知を受けた重心変動量算出部4は、メモリに所定時間分の全荷重重心gaが記憶されているか否かをチェックする(#04)。本実施例では、所定時間間隔とは11サンプリング間隔としている。すなわち、メモリには現時点および、過去10時刻における全荷重重心gaが記憶されている。上述の全荷重重心gaの一次記憶数は、重心変動量算出部4において必要な重心の数と等しくなっている。なお、重心変動量の算出に用いる期間の長さは適宜設定可能である。   When the calculation of the total load gravity center ga is completed, the gravity center calculation unit 3 notifies the gravity center variation calculation unit 4 to that effect. The center-of-gravity variation calculation unit 4 that has received the notification from the center-of-gravity calculation unit 3 checks whether or not the total load center of gravity ga for a predetermined time is stored in the memory (# 04). In this embodiment, the predetermined time interval is 11 sampling intervals. That is, the total load gravity center ga at the present time and the past 10 times is stored in the memory. The primary storage number of the above-described total load centroid ga is equal to the number of centroids required in the centroid variation calculation unit 4. It should be noted that the length of the period used for calculating the center of gravity variation can be set as appropriate.

メモリに必要数(この例では11)の全荷重重心gaが記憶されていなければ(#04のNo分岐)、処理は#02に移行し、上述の処理が繰り返される。一方、メモリに必要数の全荷重重心gaが記憶されていれば(#04のYes分岐)、以下の式により現時点tでの重心と現時点tから所定期間過去の各時刻における重心との偏差の和を重心変動量Vとして算出する(#05)。

Figure 2012011174
If the required number (11 in this example) of total load gravity centers ga is not stored in the memory (No branch of # 04), the process proceeds to # 02, and the above process is repeated. On the other hand, if the required number of total load centroids ga is stored in the memory (Yes branch of # 04), the deviation between the centroid at the current time t and the centroid at each time in the past for a predetermined period from the current time t is calculated by the following formula. The sum is calculated as the center of gravity variation V (# 05).
Figure 2012011174

なお、本実施例では偏差をユークリッド距離(2ノルム)としているが、例えば1ノルム等、他の距離を用いても構わない。   In this embodiment, the deviation is the Euclidean distance (2 norm), but other distances such as 1 norm may be used.

算出された重心変動量Vは人存否判定部5に送られる。重心変動量Vを取得した人存否判定部5は重心変動量Vと所定の閾値THとを比較し(#06)、重心変動量Vが閾値THよりも大きければ(#06のYes分岐)、ベッドB上に人が在床していると判定する(#07)。一方、重心変動量Vが閾値TH以下であれば(#06のNo分岐)、人はベ
ッドBから離床していると判定する(#08)。この判定結果は制御部1に返される。
The calculated center-of-gravity variation V is sent to the human existence determination unit 5. The presence / absence determination unit 5 that has acquired the center of gravity variation V compares the center of gravity variation V with a predetermined threshold TH (# 06), and if the center of gravity variation V is greater than the threshold TH (Yes branch of # 06). It is determined that a person is on the bed B (# 07). On the other hand, if the center-of-gravity variation V is equal to or less than the threshold value TH (No branch at # 06), it is determined that the person is getting out of bed B (# 08). This determination result is returned to the control unit 1.

制御部1では、取得した判定結果に基づいて所定の処理を行う。例えば、在床しているべき人が在床していない場合に看護士等に通報する等である。   The control unit 1 performs a predetermined process based on the acquired determination result. For example, when a person who should be in bed is not in bed, a nurse or the like is notified.

図4は重心変動量の変化を表すグラフである。縦軸が重心変動量、横軸が時間である。また、図中の実線はベッドB上に人が在床している状態、図中の点線は人がベッドBから離床している状態である。図から明らかなように、人がベッドB上に在床している場合には重心変動量が大きくなっている。したがって、上述したように、重心変動量に基づけば的確にベッドB上の人の存否を判定することができる。   FIG. 4 is a graph showing changes in the center of gravity variation. The vertical axis represents the center of gravity variation, and the horizontal axis represents time. Moreover, the solid line in a figure is a state in which the person is on the bed B, and the dotted line in the figure is a state in which the person has left the bed B. As is clear from the figure, when the person is on the bed B, the amount of variation in the center of gravity is large. Therefore, as described above, the presence / absence of a person on the bed B can be accurately determined based on the variation in the center of gravity.

なお、人や物がベッドB上に載った直後には荷重センサSによる計測値が安定せず、そのような計測値に基づいて在床状態判定を行っても正確な判定を行うことは困難であるため、荷重センサSの計測値が安定しない間は在床状態判定処理を行わない構成としても構わない。   It should be noted that immediately after a person or an object is placed on the bed B, the measurement value by the load sensor S is not stable, and it is difficult to make an accurate determination even if the presence state determination is performed based on such a measurement value. Therefore, it is possible to adopt a configuration in which the occupancy state determination process is not performed while the measurement value of the load sensor S is not stable.

図5は本実施例における在床状態判定装置Aの構成図である。本実施例における制御装置Cの機能部は実施例1の機能部に対して、さらに、基準荷重を記憶する荷重記憶部2、人存否判定部5に対する閾値を設定する閾値設定部8が備えられている。また、重心算出部3が後述する補正荷重を算出する補正荷重算出部3aを備え、補正荷重に基づいて補正重心を算出する点において実施例1と異なっている。なお、本実施例では人存否判定部5が本発明の比較部として機能する。   FIG. 5 is a configuration diagram of the occupancy state determination apparatus A in the present embodiment. The functional unit of the control device C in the present embodiment is further provided with a load storage unit 2 for storing a reference load and a threshold setting unit 8 for setting a threshold for the presence / absence determination unit 5 in addition to the functional unit of the first embodiment. ing. The center of gravity calculation unit 3 includes a correction load calculation unit 3a that calculates a correction load described later, and is different from the first embodiment in that the correction center of gravity is calculated based on the correction load. In this embodiment, the presence / absence determination unit 5 functions as a comparison unit of the present invention.

荷重記憶部2はRAM(Random Access Memory)により構成され、基準荷重を荷重センサSi毎に記憶している。ここで、基準荷重WSiとは荷重センサSiにより計測された計測値WFiであり、初期値はベッドB上に人が在床していない状態での荷重センサSiの計測値WFiである。なお、荷重記憶部2はハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体により構成しても構わない。   The load storage unit 2 is configured by a RAM (Random Access Memory) and stores a reference load for each load sensor Si. Here, the reference load WSi is a measured value WFi measured by the load sensor Si, and an initial value is a measured value WFi of the load sensor Si when no person is on the bed B. The load storage unit 2 may be configured by a nonvolatile storage medium such as a hard disk or a flash memory.

補正荷重算出部3aはソフトウェアにより構成され、補正荷重を求める機能を有している。補正荷重とは、荷重センサSiにより計測された計測値WFiから基準荷重WSiを減じた値である。すなわち、補正荷重Wri=WFi−WSiである。   The correction load calculation unit 3a is configured by software and has a function of obtaining a correction load. The correction load is a value obtained by subtracting the reference load WSi from the measurement value WFi measured by the load sensor Si. That is, the correction load Wri = WFi−WSi.

図6は本実施例における処理の流れを表すフローチャートである。まず、在床状態判定装置Aの初期化を行う(#11)。本実施例での初期化は、メモリに記憶されている各時刻の重心および基準荷重WSiのリセットおよび閾値設定部8により人存否判定部5に対する閾値の設定である。上述したように、基準荷重WSiの初期値はベッドB上に人が在床していない状態での荷重センサSiの計測値WFiである。そのため、基準荷重WSiの初期化はベッドB上に人が在床していない状態で、荷重センサSiの計測値WFiを得る必要がある。例えば、ベッドB上に人が在床していない状態で、在床状態判定装置Aを起動する、オペレータが在床状態判定装置Aに対して初期化命令を与える等により、確実に基準荷重WSiの初期化を行うことができる。なお、初期化のタイミングはこれらに限定されるものではなく、荷重センサSiの計測値WFiの変動に基づいて、簡易的にベッド上に人がいないことを判定して行っても構わない。もし、ここでの人の在床状態を誤判定したとしても、後述の処理により正しい基準荷重WSが得られるため、問題とはならない。   FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in this embodiment. First, the occupancy state determination device A is initialized (# 11). The initialization in the present embodiment is the reset of the center of gravity at each time and the reference load WSi stored in the memory and the setting of the threshold for the human presence determination unit 5 by the threshold setting unit 8. As described above, the initial value of the reference load WSi is the measured value WFi of the load sensor Si when no person is present on the bed B. Therefore, the initialization of the reference load WSi needs to obtain the measurement value WFi of the load sensor Si in a state where no person is present on the bed B. For example, the reference load WSi can be ensured by starting the occupancy state determination device A in a state where no person is on the bed B, or by giving an initialization command to the occupancy state determination device A by the operator. Can be initialized. Note that the initialization timing is not limited to these, and it may be performed by simply determining that there is no person on the bed based on the change in the measured value WFi of the load sensor Si. Even if the presence state of the person here is erroneously determined, there is no problem because a correct reference load WS can be obtained by the processing described later.

このようにして、制御部1は初期化として、各時刻における重心変動量をリセットするとともに、4つの荷重センサSiからの計測値WFiを取得し、荷重記憶部2に対して基準荷重WSiとして記憶させる。また、制御部1から閾値設定部8に対して、人の存否判定を行う旨の指示が送られ、閾値設定部8は人存否判定部5に対して人の存否判定に適した閾値THを設定する。   In this way, the control unit 1 resets the center-of-gravity fluctuation amount at each time as initialization, acquires the measured values WFi from the four load sensors Si, and stores them as the reference load WSi in the load storage unit 2. Let In addition, an instruction to perform the presence / absence determination of a person is sent from the control unit 1 to the threshold setting unit 8, and the threshold setting unit 8 sets a threshold value TH suitable for the presence / absence determination of the person to the human presence determination unit 5. Set.

初期化が完了すると、制御部1は所定のサンプリング間隔で荷重センサSiの計測値を
取得し、以下の処理を実行する。
When the initialization is completed, the control unit 1 acquires the measurement value of the load sensor Si at a predetermined sampling interval, and executes the following processing.

制御部1が各荷重センサSiの計測値WFi(t)(i=1〜4)を取得すると(#12)、それらの計測値WFi(t)は重心算出部3に送られる。計測値WFi(t)を取得した重心算出部3では、補正荷重算出部3aにより補正荷重Wri(t)=WFi(t)−WSiが算出される(#13)。上述したように、基準荷重WSiはベッドB上に人が在床していない状態での計測値WFiであるため、ベッドB上に人が在床している場合には補正荷重Wri(t)は人の体重を表している。この補正荷重Wriに基づいて補正重心gr(t)が以下の式により求められる(#14)。

Figure 2012011174
When the control unit 1 acquires the measurement values WFi (t) (i = 1 to 4) of each load sensor Si (# 12), these measurement values WFi (t) are sent to the gravity center calculation unit 3. In the center-of-gravity calculation unit 3 that has acquired the measurement value WFi (t), the correction load calculation unit 3a calculates the correction load Wri (t) = WFi (t) −WSi (# 13). As described above, since the reference load WSi is the measured value WFi when no person is present on the bed B, the correction load Wri (t) when the person is present on the bed B. Represents the weight of a person. Based on this corrected load Wri, the corrected center of gravity gr (t) is obtained by the following equation (# 14).
Figure 2012011174

求められた補正重心gr(t)は実施例1と同様にFIFO形式でメモリに記憶される。重心算出部3は補正重心gr(t)の算出が完了すると重心変動量算出部4に対してその旨を通知する。重心算出部3からの通知を受けた重心変動量算出部4は、メモリに所定時間分の補正重心grが記憶されているか否かをチェックする(#15)。メモリに必要数(この例では11)の補正重心grが記憶されていなければ(#15のNo分岐)、処理は#12に移行し、上述の処理が繰り返される。一方、メモリに必要数の補正重心grが記憶されていれば(#15のYes分岐)、実施例1と同様に式(2)により重心変動量V(本発明の重心情報の例)を算出する(#16)。   The obtained corrected center of gravity gr (t) is stored in the memory in the FIFO format as in the first embodiment. When the calculation of the corrected center of gravity gr (t) is completed, the center of gravity calculating unit 3 notifies the center of gravity variation calculating unit 4 to that effect. The center-of-gravity variation calculation unit 4 that has received the notification from the center-of-gravity calculation unit 3 checks whether or not the corrected center of gravity gr for a predetermined time is stored in the memory (# 15). If the required number (11 in this example) of corrected gravity centers gr is not stored in the memory (No branch of # 15), the process proceeds to # 12 and the above-described process is repeated. On the other hand, if the required number of corrected center of gravity gr is stored in the memory (Yes branch of # 15), the center-of-gravity variation amount V (example of center-of-gravity information of the present invention) is calculated by Expression (2) as in the first embodiment. (# 16).

算出された重心変動量Vは人存否判定部5に送られる。重心変動量Vを取得した人存否判定部5は重心変動量Vと上述のように設定された閾値THとを比較し(#17)、重心変動量Vが閾値THよりも大きければ(#17のYes分岐)、ベッドB上に人が在床していると判定する(#18)。一方、重心変動量Vが閾値TH以下であれば(#17のNo分岐)、人はベッドBから離床していると判定する(#19)。この判定結果は制御部1に返される。   The calculated center-of-gravity variation V is sent to the human existence determination unit 5. The presence / absence determination unit 5 that has acquired the center of gravity variation V compares the center of gravity variation V with the threshold TH set as described above (# 17), and if the center of gravity variation V is greater than the threshold TH (# 17). Yes branch), it is determined that a person is present on the bed B (# 18). On the other hand, if the center-of-gravity variation V is equal to or less than the threshold value TH (No branch at # 17), it is determined that the person is getting out of bed B (# 19). This determination result is returned to the control unit 1.

判定結果を取得した制御部1は、実施例1と同様の処理を実行する。なお、本実施例では、人がベッドBから離床しているとの判定結果を受けた場合には、制御部1は荷重記憶部2の基準荷重WSiの更新を実行する(#20)。具体的には、現時点、すなわち、時刻tにおける荷重センサSiの計測値WFi(t)を基準荷重WSiとして記憶させる。この処理により、基準荷重WSiは必ず人の体重が除かれた荷重を示すこととなり、補正荷重Wrは人の体重を表すこととなる。   The control unit 1 that has acquired the determination result executes the same processing as in the first embodiment. In the present embodiment, when the determination result that the person is getting out of bed B is received, the control unit 1 updates the reference load WSi in the load storage unit 2 (# 20). Specifically, the measured value WFi (t) of the load sensor Si at the present time, that is, at time t is stored as the reference load WSi. With this process, the reference load WSi always represents a load excluding the human weight, and the correction load Wr represents the human weight.

このように、本実施例では、補正荷重Wrに基づいて重心変動量を算出しているため、ベッドBの重量に影響されない重心変動量を算出することができ、人の在床状態の判定精度を高めることができる。   As described above, in this embodiment, since the center of gravity variation is calculated based on the correction load Wr, the center of gravity variation that is not affected by the weight of the bed B can be calculated, and the determination accuracy of the person's presence state is determined. Can be increased.

図7は本実施例における在床状態判定装置の構成図である。本実施例における制御装置Cの機能部は実施例2の機能部に対して、さらに、ソフトウェアにより構成された、ベッドB上の人の睡眠または覚醒状態を判定する睡眠状態判定部6およびベッドB上の人の姿勢を判定する姿勢判定部7が備えられている。なお、本実施例では人存否判定部5および睡眠状態判定部6が本発明の比較部として機能する。   FIG. 7 is a configuration diagram of the occupancy state determination apparatus according to the present embodiment. The functional unit of the control device C according to the present embodiment further includes a sleep state determination unit 6 and a bed B, which are configured by software and determine the sleep or wakefulness of a person on the bed B, compared to the functional unit of the second embodiment. A posture determination unit 7 for determining the posture of the upper person is provided. In this embodiment, the presence / absence determination unit 5 and the sleep state determination unit 6 function as a comparison unit of the present invention.

睡眠状態判定部6は、重心算出部3により算出された補正重心grに基づいて、ベッドB上の人の体動を判定し、体動に基づいてその人が睡眠状態であるか覚醒状態であるかを判定する。   The sleep state determination unit 6 determines the body motion of the person on the bed B based on the corrected center of gravity gr calculated by the center of gravity calculation unit 3, and based on the body motion, whether the person is in a sleep state or not Determine if there is.

姿勢判定部7は、重心算出部3により算出された補正荷重Wrに基づいてベッドB上の人の体重を算出するとともに、その体重と重心算出部3により算出された補正重心grとに基づいてベッドB上の人の姿勢を判定する。   The posture determination unit 7 calculates the weight of the person on the bed B based on the correction load Wr calculated by the gravity center calculation unit 3, and based on the weight and the corrected gravity center gr calculated by the gravity center calculation unit 3. The posture of the person on the bed B is determined.

図8は、本実施例の在床状態判定装置Aの処理の流れを表すフローチャートである。#31から#40までの処理は、実施例2における#11から#20までの処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。ただし、本実施例では、重心算出部3は算出した補正重心grを睡眠状態判定部6および姿勢判定部7に送るとともに、補正荷重Wrを姿勢判定部7に送っている。また、#31の初期化処理では、閾値設定部8は人存否判定部5および睡眠状態判定部6に対してそれぞれ、人の存否判定に適した閾値および人の体動判定に適した閾値を設定している。   FIG. 8 is a flowchart showing the processing flow of the occupancy state determination apparatus A according to the present embodiment. Since the processing from # 31 to # 40 is the same as the processing from # 11 to # 20 in the second embodiment, detailed description thereof is omitted. However, in the present embodiment, the center of gravity calculation unit 3 sends the calculated correction center of gravity gr to the sleep state determination unit 6 and the posture determination unit 7 and sends the correction load Wr to the posture determination unit 7. In the initialization process of # 31, the threshold value setting unit 8 sets a threshold value suitable for the presence / absence determination of the person and a threshold value suitable for the determination of the human body movement for the human presence determination unit 5 and the sleep state determination unit 6, respectively. It is set.

人存否判定部5から人がベッドBに在床している旨の判定結果を受けた制御部1は、睡眠状態判定部6および姿勢判定部7に対して判定処理を行うよう指示を送る。   The control unit 1 that has received the determination result that the person is present in the bed B from the presence / absence determination unit 5 sends an instruction to the sleep state determination unit 6 and the posture determination unit 7 to perform the determination process.

補正重心gr(t)を取得した睡眠状態判定部6は、補正重心gr(t)に基づいて得られる重心情報に基づいてベッドB上の人の睡眠状態を判定する(#41)。ここで、睡眠状態の判定とは、人が睡眠状態であるか覚醒状態であるかを判定することを意味している。判定された睡眠状態は制御部1に送られる。本実施例では、重心情報としての重心変動量Vと睡眠状態判定部6に対して設定された閾値とを比較することにより、所定時間当たりの体動数を算出し、その体動数に基づいて睡眠状態を判定している。具体的には、所定時間当たりに重心変動量Vが閾値を超えた回数を計数し、その値が所定回数以上であれば覚醒状態、それ未満であれば睡眠状態と判定する。   The sleep state determination unit 6 that has acquired the corrected center of gravity gr (t) determines the sleep state of the person on the bed B based on the center of gravity information obtained based on the corrected center of gravity gr (t) (# 41). Here, the determination of the sleep state means determining whether the person is in the sleep state or in the awake state. The determined sleep state is sent to the control unit 1. In the present embodiment, the number of body movements per predetermined time is calculated by comparing the center of gravity variation amount V as the center of gravity information with the threshold set for the sleep state determination unit 6, and based on the number of body movements To determine the sleep state. Specifically, the number of times the center-of-gravity fluctuation amount V exceeds a threshold per predetermined time is counted, and if the value is equal to or greater than the predetermined number, it is determined that it is an awake state, and if it is less, it is determined as a sleep state.

一方、補正重心gr(t)および補正荷重Wrを取得した姿勢判定部7は、まず、補正荷重WriからベッドB上の人の体重WHを算出するとともに、補正重心gr(t)に基づいて得られる重心情報および体重WHに基づいてベッドB上の人の姿勢を判定する。上述したように、補正荷重Wriは人の体重のみを表しているため、体重WHは以下の式により求めることができる。なお、姿勢とは、横臥位、上体起立、端座位等である。

Figure 2012011174
On the other hand, the posture determination unit 7 that has acquired the corrected center of gravity gr (t) and the corrected load Wr first calculates the weight WH of the person on the bed B from the corrected load Wri and obtains it based on the corrected center of gravity gr (t). The posture of the person on the bed B is determined based on the center of gravity information and the weight WH. As described above, since the correction load Wri represents only the weight of a person, the weight WH can be obtained by the following equation. Note that the posture includes a recumbent position, an upright body standing, an end sitting position, and the like.
Figure 2012011174

このように、本実施例では、人の体重のみが反映された補正荷重Wriに基づいて人の睡眠状態や姿勢を判定しているため、荷重センサSiの計測値WFiに基づいて判定するよりも正確な判定を行うことができる。また、ベッドB上に人がいないと判定されたタイミングでその判定に用いられた計測値を基準荷重として記憶させているため、ベッド上に物がおかれた場合等のようにベッドBの荷重が変動した場合であっても、正確な基準荷重を設定することができ、より判定精度を高めることができる。   As described above, in this embodiment, the person's sleep state and posture are determined based on the correction load Wri that reflects only the person's weight, so that the determination is based on the measurement value WFi of the load sensor Si. Accurate determination can be made. In addition, since the measurement value used for the determination is stored as a reference load at the timing when it is determined that there is no person on the bed B, the load on the bed B as when an object is placed on the bed, etc. Even when the value fluctuates, an accurate reference load can be set, and the determination accuracy can be further improved.

なお、本実施例では、実施例2と同様に補正重心grの重心変動量Vを用いて人の存否を判定したが、実施例1と同様に全荷重重心gaの重心変動量Vを用いて判定しても構わない。   In the present embodiment, the presence / absence of a person is determined using the center-of-gravity variation amount V of the corrected center-of-gravity gr as in the second embodiment. However, as in the first embodiment, the center-of-gravity variation amount V of the total load center of gravity ga is used. You may judge.

〔別実施形態〕
(1)上述の実施形態では、重心変動量算出部4により算出された重心変動量と閾値とを比較することにより人の存否判定を行ったが、算出された重心変動量Vを補正しても構わない。図4に示したように、ベッドB上に人がいない場合でも荷重センサSの計測誤差等の影響により重心変動量Vは0とはなっておらず、閾値THの設定次第では誤判定を招くおそれがある。このような場合には、カメラにおける暗電流補正と同様に、ベッドB上に人がいない場合の重心変動量Vの平均値を重心変動量算出部4により算出された重心変動量Vから減じる補正を行ってもよい。
[Another embodiment]
(1) In the above-described embodiment, the presence / absence determination of the person is performed by comparing the center of gravity variation calculated by the center of gravity variation calculation unit 4 with the threshold value, but the calculated center of gravity variation V is corrected. It doesn't matter. As shown in FIG. 4, even when there is no person on the bed B, the center-of-gravity variation V is not 0 due to the measurement error of the load sensor S, and erroneous determination is caused depending on the setting of the threshold value TH. There is a fear. In such a case, similarly to the dark current correction in the camera, correction is performed by subtracting the average value of the center of gravity variation V when there is no person on the bed B from the center of gravity variation V calculated by the center of gravity variation calculator 4. May be performed.

また、ベッドBの重さに対して人の重さが小さい場合には、重心変動量Vが小さくなる
傾向がある。その場合には、重心変動量算出部4により算出された重心変動量Vに所定の値を乗じる補正を行ってもよい。所定の値は、例えば、荷重センサ4の計測値WFiの総和を用いることができる。なお、重心変動量Vを補正するのではなく、ベッドBの重さに応じて閾値THを変更する構成としても構わない。
In addition, when the weight of the person is smaller than the weight of the bed B, the center of gravity fluctuation amount V tends to be small. In that case, correction may be performed by multiplying the center of gravity variation V calculated by the center of gravity variation calculator 4 by a predetermined value. As the predetermined value, for example, the total sum of the measurement values WFi of the load sensor 4 can be used. Instead of correcting the center-of-gravity variation V, the threshold TH may be changed according to the weight of the bed B.

(2)上述の実施例2および3では、補正重心grから算出される重心変動量Vに基づいて人の在床状態を判定したが、全荷重重心gaから算出される重心変動量Vと補正重心grから算出される重心変動量Vとを併用しても構わない。例えば、初期状態や人が在床していないと判定された際には全荷重重心gaから算出される重心変動量Vを用い、人が在床していると判定された際には補正重心grから算出される重心変動量Vを用いることができる。 (2) In the above-described second and third embodiments, a person's presence state is determined based on the center-of-gravity variation amount V calculated from the corrected center-of-gravity gr, but the center-of-gravity variation amount V calculated from the total load center-of-gravity ga is corrected. You may use together the gravity center variation | change_quantity V calculated from the gravity center gr. For example, the center of gravity variation V calculated from the total load center of gravity ga is used when it is determined in the initial state or when a person is not present, and the corrected center of gravity is determined when it is determined that a person is present. The center-of-gravity fluctuation amount V calculated from gr can be used.

(3)上述の実施形態では、比較部としての人存否判定部5および睡眠状態判定部6は、重心情報と閾値とを比較し、人の存否や睡眠状態を報知したが、重心情報と閾値との比較結果のみを出力するように構成しても構わない。この構成では、比較結果を見た看護士等が人の存否や睡眠状態を判断することとなる。 (3) In the above-described embodiment, the human presence determination unit 5 and the sleep state determination unit 6 serving as the comparison unit compare the gravity center information and the threshold value, and notify the presence / absence of the person and the sleep state. It may be configured to output only the comparison result with. In this configuration, a nurse or the like who sees the comparison result determines the presence / absence of a person and the sleep state.

本発明は、ベッド上の人の在床状態を判定する在床状態判定技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a technique for determining the presence of a person on a bed that determines the presence of a person on the bed.

A:在床状態判定装置
B:ベッド
S:荷重センサ(荷重計)
WF:計測値
WH:体重
Wr:補正荷重
WS:基準荷重
V:重心変動量
ga:全荷重重心
gr:補正重心
2:荷重記憶部
3:重心算出部
4:重心変動量算出部
5:人存否判定部
5:比較部
6:睡眠状態判定部
6:比較部
7:姿勢判定部
8:閾値設定部
A: In-bed state determination device B: Bed S: Load sensor (load meter)
WF: Measured value WH: Weight Wr: Correction load WS: Reference load V: Center of gravity variation ga: Total load center of gravity gr: Correction center of gravity 2: Load storage unit 3: Center of gravity calculation unit 4: Center of gravity variation calculation unit 5: Presence / absence Determination unit 5: Comparison unit 6: Sleep state determination unit 6: Comparison unit 7: Posture determination unit 8: Threshold setting unit

Claims (9)

ベッドが設置面に加える荷重を分散して計測するように配置された複数の荷重計と、
前記複数の荷重計により計測された複数の計測値に基づいて重心を算出する重心算出部と、
所定時間内における前記重心の変動量である重心変動量を算出する重心変動量算出部と、
前記重心変動量に基づいて前記ベッド上の人の存否を判定する人存否判定部を備えた在床状態判定装置。
A plurality of load cells arranged to distribute and measure the load applied by the bed to the installation surface;
A center-of-gravity calculation unit that calculates the center of gravity based on a plurality of measurement values measured by the plurality of load cells;
A center-of-gravity variation calculator that calculates a center-of-gravity variation that is the amount of variation of the center of gravity within a predetermined time; and
A floor presence determination device including a human presence determination unit that determines the presence or absence of a person on the bed based on the center of gravity variation.
前記重心算出部は前記複数の計測値そのものの重心である計測値重心を算出する請求項1記載の在床状態判定装置。   The occupancy state determination device according to claim 1, wherein the centroid calculation unit calculates a measurement value centroid that is a centroid of the plurality of measurement values themselves. 人が在床していない状態の前記複数の計測値を初期値とする基準荷重を前記荷重計毎に記憶する荷重記憶部を備え、
前記重心算出部は前記複数の計測値から前記基準荷重を減じた補正荷重の重心である補正重心を算出する請求項1記載の在床状態判定装置。
A load storage unit that stores, for each load cell, a reference load having an initial value of the plurality of measurement values in a state where no person is present,
The occupancy state determination apparatus according to claim 1, wherein the centroid calculating unit calculates a corrected centroid that is a centroid of a corrected load obtained by subtracting the reference load from the plurality of measured values.
前記人存否判定部により前記ベッド上に人が存在しないと判定された際に、前記荷重記憶部に記憶されている前記基準荷重を当該判定に用いられた前記複数の計測値により更新する請求項3記載の在床状態判定装置。   The reference load stored in the load storage unit is updated with the plurality of measurement values used in the determination when the human presence determination unit determines that no person is present on the bed. 3. The presence state determination apparatus according to 3. 前記補正重心から得られる重心情報に対する閾値を設定する閾値設定部と、
前記重心情報と前記閾値とを比較する比較部と、を備えた請求項3または4記載の在床状態判定装置。
A threshold value setting unit for setting a threshold value for centroid information obtained from the corrected centroid;
The presence state determination apparatus of Claim 3 or 4 provided with the comparison part which compares the said gravity center information and the said threshold value.
前記補正荷重に基づいて前記ベッド上の人の体重を算出し、当該体重と前記補正重心から得られる重心情報とに基づいて当該人の在床姿勢を判定する姿勢判定部を備えた請求項3から5のいずれか一項に記載の在床状態判定装置。   4. A posture determination unit that calculates the weight of a person on the bed based on the correction load and determines the posture of the person based on the weight and gravity center information obtained from the correction gravity center. To 5. The occupancy state determination device according to any one of claims 1 to 5. 前記重心変動量算出部は、所定時点における前記重心と、当該所定時点から前記所定時間過去の各々の時点における前記重心との偏差の和を前記重心変動量として算出する請求項1から6のいずれか一項に記載の在床状態判定装置。   The center-of-gravity variation calculation unit calculates a sum of deviations between the center of gravity at a predetermined time and the center of gravity at each time point in the past for a predetermined time from the predetermined time as the center-of-gravity variation. The presence state determination apparatus according to claim 1. 前記人存否判定部は、前記重心変動量を補正した値に基づいて前記ベッド上の人の存否を判定する請求項1から7のいずれか一項に記載の在床状態判定装置。   The presence determination device according to any one of claims 1 to 7, wherein the presence / absence determination unit determines the presence / absence of a person on the bed based on a value obtained by correcting the variation in the center of gravity. 前記複数の計測値の総和を乗ずることにより前記重心変動量の補正を行う請求項8記載の在床状態判定装置。   The occupancy state determination apparatus according to claim 8, wherein the center-of-gravity variation amount is corrected by multiplying a total sum of the plurality of measurement values.
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