JP2015128574A - 被検者の状態判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】ケア対象者が起上り又は離床するのを正確に判定し、さらに予測できるシステムを提供する。【解決手段】被検者Ｈの体動を受けて、被検者Ｈの計測情報を計測するパネル１０ａ,１０ｂと、パネル１０ａ,１０ｂから取得する計測情報に基づいて、被検者Ｈの状態を判断する制御装置２０と、を備える。パネル１０ａ及びパネル１０ｂは、それぞれ、被検者Ｈの肩部まわりの体動及び腰まわりの体動を受ける。制御装置２０の演算処理部２５は、パネル１０ａで計測された肩部データとパネル１０ｂで計測された腰部データとを対比することで、被検者の状態を判定する。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、ベッド上の被検者の状態を診断するシステムに関する。

医療施設や介護施設では、ベッド上の被検者（患者や高齢者などの看護・介護対象者）の状態を把握したいという要望があり、被検者の生体情報を計測する様々な方法が提案されている。たとえば、被検者の頭や胸などにセンサを取り付けて脳波や心電図などを計測したり、腕時計型体動計測器を腕に装着して活動と休息を判別したり、ピエゾフィルムなどから成る生体センサをマットレスの下や体の下に敷設する方法が提案されている。しかし、いずれの方法も被検者を拘束するという問題や、コストが高いという問題があり、被検者の自由度が高く且つ低コストの生体情報計測方法が要請されている。

特許文献１は、この要請に応える生体情報計測用パネル及びこれを用いた生体情報計測システムを提案している。このパネルは、被検者の下に配置されるものであって、可撓性を有する板状体と、板状体に取り付けられたひずみセンサと、板状体を挟み込むように配置された二枚のシート部材と、シート部材と板状体との間に介在されるとともに、板状体の幅寸法に対して少なくともその１／１０以上かつ１／４以下の幅寸法を有し、互いに平行に配置された複数の線状部材と、を備えることを特徴としている。
特許文献１のパネルは、板状体とシート部材との間に、複数の線状部材を平行に介在させたので、板状体と各シート部材との間には間隙が形成され、板状体は線状の線状部材と直交する方向に湾曲しやすくなる。したがって、特許文献１のパネルを用いると、ひずみセンサによって板状体のひずみを感度良く計測することができ、被検者の寝返りなどの生体情報を計測することができる。

特許第５００６０１８号公報

病院・介護の現場において、特に夜間には、臥床中のケア対象者（以下、ケア対象者と総称する）がベッドから出ようとした際のベッドからの転落や、立ち上がった際の転倒による事故を防止する必要がある。特許文献１の提案は、寝返りなどを生体情報として検知することができる。この場合、看護師、介護士（以下、ケアスタッフと総称する）は、ケア対象者の生体情報を得てからケア対象者のところに駆け付けることになるが、駆けつける前に起き上がったケア対象者が離床時にベッドから転落又は転倒するのを防止することが、看護の万全を期す上で好ましい。
そこで本発明は、ケア対象者である被検者が起上り又は離床するのを正確に判定し、さらには予測できるシステムを提供することを目的とする。

本発明の被検者の状態判定システムは、被検者の体動を受けて、被検者の計測情報を計測する計測部と、計測部から取得する計測情報に基づいて、被検者の状態を判定する判定部と、を備える。
本発明の被検者の状態判定システムは、計測部が、被検者の第１部位の体動を受ける第１計測部と、第１部位とは異なる第２部位の体動を受ける第２計測部と、を備え、また、判定部は、第１計測部で計測された第１計測情報と、第２計測部で計測された第２計測情報と、を対比することで、被検者の状態を判定することを特徴とする。
本発明の状態判定システムは、被検者の異なる二か所の部位に基づく第１計測情報と第２計測情報とを対比するので、一か所の計測情報だけで判定するのに比べて、被検者の状態を正確に判定し、さらに予測することができる。

本発明の状態判定システムにおいて、第１計測部は、被検者の肩まわりの体動を受ける部位に配置され、第２計測部は、被検者の腰まわりの体動を受ける部位に配置されることが好ましい。

本発明の状態判定システムにおいて、第１計測部、及び、第２計測部は、それぞれ、幅方向の中央を基準にして、左右両側に所定の間隔をあけた位置に、独立して被検者の体動を受ける第１計測要素及び第２計測要素を備えることが好ましい。幅方向は、臥床状態にある被検者を基準にして特定される。

本発明の状態判定システムにおいて、第１計測部及び第２計測部は、それぞれ、幅方向に延びる可撓性パネルと、可撓性パネルに固定される第１計測要素及び第２計測要素と、備えることが好ましい。
このパネル状の計測部において、可撓性パネルは、臥床状態にある被検者に臨むおもて面と、おもて面と対向するうら面と、を備え、うら面に、幅方向の中央を基準にして、左右の両側に所定の間隔をあけて設けられる一対の外側支持体と、一対の外側支持体の間に設けられる内側支持体と、を備え、内側支持体の突出高さが、外側支持体の突出高さより低い、ことが好ましい。

本発明の状態判定システムにおいて、判定部が判定する被検者の状態は、臥床、起上り及び離床のいずれかとすることができる。
この判定部は、第１計測情報と第２計測情報の両者が、予め定められた第１条件に該当しないと、被検者が臥床しているものと判定し、第１計測情報が、第１条件に該当すると、被検者が起き上がったものと判定し、第１計測情報と第２計測情報の両者が、第１条件に該当すると、被検者が離床したものと判定することができる。

本発明の状態判定システムは、判定部が、第１計測情報の所定時間内における差分値の加算値、及び、第２計測情報の所定時間内における差分値の加算値、のいずれか一方が、予め定められた第２条件に該当すると、臥床状態にある被検者が起き上がるものと予測することができる。

本発明の状態判定システムは、判定部による判定の結果、及び、予測の結果の一方又は双方が表示される、表示端末を備えることができる。

本発明の状態判定システムは、第１計測情報及び第２計測情報を、判定の結果及び予測の結果と関連付けて記憶する記憶部を備えることができる。

本発明の状態判定システムによると、被検者の異なる二か所の部位の体動に基づく第１計測情報と第２計測情報とを対比するので、一か所の計測情報だけで判定するのに比べて、被検者の状態を正確に判定し、予測することができる。

本実施の形態における判定システムを模式的に示す図である。 図１のシステムの構成を示すブロック図である。 図１のシステムに用いられる生体情報計測用パネルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。 ひずみセンサの構成を示す回路図である。 生体情報計測用パネルの他の例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は背面図である。 図５の生体情報計測用パネルによる計測精度向上の作用を示す図である。 図１のシステムを用いて行った第一実験例を示すグラフである。 図１のシステムを用いて行った第一実験例を示すグラフである。 図１のシステムを用いて行った第二実験例を示すグラフであり、（ａ）は状態判定結果を示し、（ｂ）は計測データを示す。 第二実験例の判定結果の表示例を示す図である。 図９に示す第二実験例について、（ａ）は判定結果を示し、（ｂ）は被検者がベッドに乗る前からのひずみの変化量データを示し、（ｃ）は図９（ｂ）の計測データから求められる差分値データを示す。 異なる被検者で行った第二実験例を示すグラフであり、（ａ）は状態判定結果を示し、（ｂ）は起上り予測結果を示し、（ｃ）は差分値の加算値データを示す。 起上り予測を行う処理手順を示すフローチャートである。 図１２に計測データを対比して示すグラフである。 第二実験例において、起上り予測をした直前の計測データ及び差分値の加算値データを示すグラフである。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態に係る状態判定システム（以下、システムと略記することがある）１は、ベッド３に配置される二枚で一対の生体情報計測用パネル（以下、パネルと略記することがある）１０ａ（第１計測部），パネル１０ｂ（第２計測部）と、パネル１０ａ，１０ｂからの生体情報を取得して演算処理する制御装置２０と、を備えている。システム１は、ベッド３に臥床している患者（被検者）Ｈの体動を受けるパネル１０ａ,１０ｂにより計測し、得られた生体情報に基づいて、被検者Ｈの状態を判定し、予測する。以下、パネル１０ａ,１０ｂ、制御装置２０の順に各々の内容を説明し、そのあとに、システム１の動作、機能について説明する。

［パネル１０ａ,１０ｂ］
パネル１０ａ,１０ｂは、ベッド３のマット４に寝る被検者Ｈの生体情報を得るものであり、マット４の上（すなわち被検者Ｈの下方）に配置される。なお、パネル１０ａ,１０ｂは、被検者Ｈの体動を検知できる位置に配置されていればよく、たとえばマット４の内部、ベッド３の床板３ａとマット４の間などの任意の箇所に配置してもよい。

図３を参照して、パネル１０ａ,１０ｂの構成を説明する。なお、パネル１０ａとパネル１０ｂは、体動を計測する被検者Ｈの異なる部位に対応する位置に配置されることを除くと、構成は同じであるから、以下ではパネル１０ａを例にしてその構成を説明する。
パネル１０ａは、起歪板１１と、起歪板１１の表裏の両面を各々が覆う被覆板１２，１２と、被覆板１２，１２の周縁の全域を封止する封止材１３とを主たる要素として備えている。なお、図３（ｂ），（ｃ）は被覆板１２，１２の記載を省いている。

起歪板１１は、図３に示すように、被検者Ｈの体動を受けると撓むことのできる可撓性を有する材料で構成され、例えば、長さＬが４００〜５００ｍｍ、好ましくは４５０ｍｍ、幅Ｗが１００〜２００ｍｍ、好ましくは１５０ｍｍ、厚みＴが２〜３ｍｍを有している。起歪板１１を構成する材料としては、アルミニウム等の金属材料、ガラスエポキシ等の樹脂材料を好適に用いることができる。長さＬについては、ベッド３の幅の６割程度であることが好ましい。より好ましくは、被検者Ｈの人種、性別、大人か子供か、などの素性、あるいは、ベッド３の寸法に合せて、適切な寸法を選ぶことができる。

起歪板１１のおもて面１１Ｆとうら面１１Ｂには、複数の緩衝部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが貼り付けられている。なお、おもて面１１Ｆは、パネル１０ａの使用時に、被検者Ｈに臨む側であることを意味する。緩衝部材１４ａ〜１４ｅは、ゴム、ウレタン樹脂等からなる可撓性を備える部材であり、帯状に形成されている。また、複数の緩衝部材１４ａ〜１４ｅは、全てが同じ幅Ｗ方向を向いて平行に配置されている。具体的には、起歪板１１のおもて面１１Ｆには、三つの緩衝部材１４ａ，１４ｃ，１４ｅが配設され、起歪板１１のうら面１１Ｂには、二つの緩衝部材１４ｂ，１４ｄが配設される。おもて面１１Ｆの三つの緩衝部材１４ａ，１４ｃ，１４ｅのうち、緩衝部材１４ｃは起歪板１１の長さＬの中央に位置し、緩衝部材１４ａ，１４ｅは、長さ方向の縁からＬ／３の位置に配設される。また、うら面１１Ｂの二つの緩衝部材１４ｂ，１４ｄは、各々、緩衝部材１４ａ，１４ｅに対応する位置に配設される。

緩衝部材１４ａ〜１４ｅは、起歪板１１を十分に撓ませることで、後述するひずみ計測による所定の感度を得るために設けられる。そのために、厚さｔは２〜１０ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍとされる。また、幅Ｗは起歪板１１の長さＬに対してＬ×１／１０〜Ｌ×１／４、好ましくはＬ×１／８〜Ｌ×１／５、より好ましくはＬ×１／６程度とされる。

以上で説明した緩衝部材１４ａ〜１４ｅの数、配置、寸法はあくまで一例にすぎず、例えば特許文献１に開示に従って緩衝部材を配置することができる。また、ひずみゲージ３０ａ，３０ｃが配置される部位を除いて、緩衝部材１４ｂ，１４ｄを起歪板１１と一体的に形成することもできる。

起歪板１１には、ひずみセンサ３０として四つのひずみゲージ３０ａ〜３０ｄが取り付けられている。ひずみゲージ３０ａ、３０ｃは起歪板１１のおもて面１１Ｆの中央部であって、緩衝部材１４ｃの下に幅方向に間隔を空けて貼り付けられており、ひずみゲージ３０ｂ、３０ｄは起歪板１１のおもて面１１Ｆの中央部にひずみゲージ３０ａ、３０ｃと対応する位置に貼り付けられている。また、各ひずみゲージ３０ａ〜３０ｄは、緩衝部材１４ａ〜１４ｅの長手方向と直交する向きに配置されている。なお、起歪板１１が樹脂材料で構成されている場合には、ひずみゲージ３０ａ〜３０ｄをプリント配線として形成することができる。

ひずみゲージ３０ａ〜３０ｄは、図４に示すように電気的に接続され、ブリッジ回路が形成される。このようにひずみセンサ３０は４ゲージ法を採用することによって、起歪板１１のひずみを四倍に増幅して計測することができる。また、ひずみゲージ３０ａ〜３０ｄを用いた場合、差分計算によってひずみ量を求めるので、圧電フィルムを用いた場合のようにサンプリング頻度を増やさなくても、正確な計測を行うことができる。

ひずみセンサ３０は、図１に示すように導線３１を介して無線による通信装置３３に接続されており、この通信装置３３によってひずみセンサ３０の計測データは、制御装置２０に送信することができる。

被覆板１２，１２は、図３（ａ）に示すように、起歪板１１を覆い隠すことができる程度の大きさを有する矩形に形成され、起歪板１１を表裏から挟んだ状態で被覆板１２，１２の周縁の全周にわたって、封止材１３により封止される。これにより、一対の被覆板１２，１２及び封止材１３により形成される空隙の内部に、緩衝部材１４ａ〜１４ｅ及びひずみセンサ３０を含めた起歪板１１が収容される。
被覆板１２，１２は、例えば樹脂で作製することができるが、起歪板１１が撓むのを妨げないようにするために、その厚さは起歪板１１よりも薄く設定されることが好ましい。
なお、緩衝部材１４ａ〜１４ｅを備えるパネル１０ａ,１０ｂは、パネル１０ａ,１０ｂにひずみを生じさせる上で好ましいものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、体動を精度よく計測できる計測手段を広く適用することができる。

本発明に適用できる他のパネル１１０ａ（１１０ｂ）を、図５を参照して説明する。なお、図３に示したパネル１０ａ（１０ｂ）と同じ構成要素には、図３と同じ符号を図５に付している。また、図５は、被覆板１２，１２及び封止材１３の記載を省いている。
パネル１１０ａは、緩衝部材１４ａ〜１４ｄの配置と、支持体１５ａ〜１５ｃの設置と、二組のひずみセンサ３０を備えることが、パネル１０ａと相違しており、以下では、この相違点を中心に説明する。
パネル１１０ａは、起歪板１１のおもて面１１Ｆに、四つの緩衝部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが配設されている。緩衝部材１４ａ，１４ｄは、長さ方向の両端の近傍に設けられ、緩衝部材１４ｂ，１４ｃは、長さ方向の縁からＬ／３の位置に配設される。長さ方向の内側に配置される緩衝部材１４ｂ，１４ｃは、緩衝部材１４ａ，１４ｄよりも幅が大きく設定されている。これにより、ひずみゲージ３０ａ〜３０ｄを貼り付けている周辺が最もひずみの感度が高いので、緩衝部材１４ｂ，１４ｃでその部分を覆い隠すことによって、精度の高いひずみ値を得ることができる。

起歪板１１のうら面１１Ｂには、三つの支持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配設されている。支持体１５ａ〜１５ｃは、緩衝部材１４ａ〜１４ｄに比べて、剛体とみなしうる素材で構成されることが好ましい。後述するように、支持体１５ａ〜１５ｃは、起歪板１１を支持して撓みを生じさせるためのものだからである。
支持体１５ａ〜１５ｃは、全てが同じ幅Ｗ方向を向いて平行に配置されており、一対の支持体１５ａ，１５ｃ（外側支持体）は、うら面１１Ｂの長さＬ方向を基準にして、左右の両端に近い領域に設けられ、支持体１５ｂ（内側支持体）は、長さＬ方向の中央に設けられている。なお、長さＬ方向は、パネル１１０ａ，１１０ｂがベッド３に配置されると、被検者Ｈの幅方向と一致する。
また、支持体１５ｂは、支持体１５ａ，１５ｃに比べて、うら面１１Ｂからの突出高さが低く、具体的には、突出高さは１／２程度である。
支持体１５ａ〜１５ｃを以上のように構成する理由については、ひずみセンサ３０の構成を説明した後に行う。

次に、パネル１１０ａは、二組のひずみセンサ３０Ａ，３０Ｂを備える。なお、先に説明したパネル１０ａは、ひずみセンサ３０を一組だけ備えている。ひずみセンサ３０Ａ（第１計測要素）とひずみセンサ３０Ｂ（第２計測要素）は、長さ方向Ｌの中央を基準にして、左右の両側に所定の間隔をあけて配置される。
ひずみセンサ３０Ａ，３０Ｂは、それぞれが、上述したひずみセンサ３０と同様に、四つのひずみゲージ３０ａ〜３０ｄを備えている。それぞれのひずみゲージ３０ａ、３０ｃは起歪板１１のおもて面１１Ｆであって、緩衝部材１４ｂ，１４ｃに覆われながら、起歪板１１に貼り付けられている。また、ひずみゲージ３０ｂ、３０ｄは起歪板１１のうら面１１Ｂのひずみゲージ３０ａ、３０ｃと対応する位置に貼り付けられている。
なお、前述したとおりに、ひずみゲージ３０ａ〜３０ｄは、ブリッジ回路を形成する。また、ひずみセンサ３０Ａ，３０Ｂは、無線による通信装置３３に接続されており、この通信装置３３によってひずみセンサ３０の計測データは、制御装置２０に送信することができる。

パネル１１０ａ，１１０ｂは、以上のように二組のひずみセンサ３０Ａ、３０Ｂを備えることにより、長さＬ方向の中央を境にして、左右の体動を独立して計測することができる。例えば、被検者Ｈがベッド３の左側又は右側に偏っていたとしても、センサ３０Ａ、３０Ｂのいずれかで、体動を正確に計測できる。

この計測の精度を高くするために、うら面１１Ｂの中央に設けられる支持体１５ｂは、支持体１５ａ，１５ｃに比べて、突出高さを低くしている。つまり、パネル１１０ａは、ベッド３に臥床している患者（被検者）Ｈの体動に基づく変位（ひずみ）を計測するものであるから、梁として機能するものと認められる。図６（ａ）にモデル化して示すパネル１１０ａは、図６（ｂ）の矢印Ｆ_Ｃで示される荷重を受けると、支持体１５ａ，１５ｃを支持点として下向きに撓む。撓みが所定量に達して、図６（ｂ）に示すように、中央の支持体１５ｂがベッド３の床面３ｂに達すると、今度は、支持体１５ａと支持体１５ｂの間と、支持体１５ｂと支持体１５ｃの間に、梁がそれぞれ構成されることになり、図６（ｃ），（ｄ）に示すように、荷重Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｒの位置に応じて、左右の梁がそれぞれ撓むことになる。
以上のように、パネル１１０ａは、中央の支持体１５ｂがベッド３の床面に達するまでの第一段階の撓みに、支持体１５ａと支持体１５ｂの間、又は、支持体１５ｂと支持体１５ｃの間の第二段階の撓みが加えられる。したがって、パネル１１０ａの全体としての撓み量を大きくできるので、左右独立した体動の計測精度が高くなる。
また、図６（ｅ）に示すように、梁があることでパネル１１０ａの支持体１５ｃよりも張り出している端の部分に荷重Ｆ_Ｒがかかってもパネル１１０ａが撓む。このことで体動を検知できる範囲を広くすることができる。

図５に示したパネル１１０ａは、中央の支持体１５ｂを一つだけ設けているが、上述した第一段階の撓み及び第二段階の撓みが得られるのであれば、これに限定されず、支持体１５ｂを二つに分けて設けてもよい。また、支持体１５ａ，１５ｃの寸法、形状及び配置位置についても同様である。つまり、第一段階の撓み及び第二段階の撓みが得られる限り、支持体１５ａ，１５ｂ，１５ｃの寸法、形状及び配置位置は任意である。

［制御装置２０］
図１に戻り、制御装置２０は、ベッド３と離れた位置、たとえば病院・介護施設のナースステーションに設けられており、通信装置３３を介して制御装置２０に計測された生体情報に関するデータ（以下、計測データ）が送信される。この制御装置２０は計測データを取得すると、その計測データに基づいて被検者Ｈの状態、たとえば、起上り、離床を判定する。
図１では、一人の被検者Ｈに対応して一台の制御装置２０だけを示しているが、病院・介護施設においては、複数の被検者Ｈ（各々を、Ｈ１，Ｈ２…Ｈｎとする）に一台の制御装置２０を対応させることができる。
また、本実施形態は、二枚のパネル１０ａ,１０ｂを備えているので、各々が備えるひずみセンサ３０から個別に計測データが送信される。そして、パネル１０ａ（第１計測部）は被検者Ｈの肩に対応する位置（第１部位）に配置され、パネル１０ｂ（第２計測部）は被検者Ｈの腰に対応する位置（第２部位）に配置される。以下では、パネル１０ａのひずみセンサ３０から送信される計測データを肩部データとし、また、パネル１０ａのひずみセンサ３０から送信される計測データを腰部データとし、さらに、肩部データから求められるひずみを肩部ひずみとし、腰部データから求められるひずみを腰部ひずみとする。

制御装置２０は、以上の判断を行うために、図２に示すように、データ送・受信部２１と、種々のデータを記憶する記憶部２３と、演算処理部２５と、表示部２７と、入力部２９と、を備えている。
データ送・受信部２１は、ひずみセンサ３０から計測データを受信する機能と、判定及び予測の結果を携帯端末２８に送信する機能を備えている。
記憶部２３は、ひずみセンサ３０から送られてくる計測データを、被検者Ｈ（Ｈ１，Ｈ２，…Ｈｎ）ごとに逐次記憶する。また、記憶部２３は、被検者Ｈ（Ｈ１，Ｈ２，…Ｈｎ）ごとに、マスタ情報を記憶している。マスタ情報については、後述する。また、記憶部２３は、演算処理部２５が必要な処理・操作を行うために必要なプログラムを記憶している。
演算処理部２５は、記憶部２３に逐次記憶される計測データを読み込んで、被検者Ｈの状態を判定するとともに、判定した結果を表示部２７に表示させる。表示部２７は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）からなる。また、演算処理部２５は、判断した結果を、データ送・受信部２１を介して、携帯端末２８に送信することもできる。携帯端末２８もＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などからなる表示部を備える。
表示部２７及び携帯端末２８は、演算処理部２５からの判定結果を、文字などの画像情報として表示させる。また、画像情報に限らず、音声情報として判定結果を示すこともできる。
入力部２９は、典型的にはコンピュータのキーボードからなり、たとえば、各被検者Ｈ１，Ｈ２，…Ｈｎを識別するデータ（例えば、氏名、性別、年齢、病状等）を入力することができる。

［第一実験例］
次に、臥床している被検者Ｈについて体動を実際に計測した例を示す図７を参照しながら、システム１の動作を説明する。なお、この第一実験例１は、パネル１０ａ，１０ｂを用いて行われたものである。また、計測のサンプリング周期は１Ｈｚである。
図７は、肩部ひずみ及び腰部ひずみの経時変化とともに、腰部データから検出された１分間あたりの体動回数を示している。図７において、肩部ひずみが変動すると被検者Ｈ１の肩まわりが動くことを示し、腰部ひずみが変動すると被検者Ｈの腰まわりが動くことを示している。

図７において、6:14:28の時刻に肩部ひずみ（破線で示す）が急峻に落ち込むとともに、これ以降は、肩部ひずみに実質的な変動はない。演算処理部２５は、この肩部ひずみの変動に基づいて、被検者Ｈ１が起上ったものと判定する。さらに時刻が6:22:41まで進むと、腰部ひずみ（実線で示す）が急峻に落ち込むとともに、これ以降は、腰部ひずみに実質的な変動はない。そこで、演算処理部２５は、被検者Ｈが離床したものと判定する。この離床の判定は、看護記録による離床と時刻が一致している。
以上の起上りと離床の判断は、被検者Ｈが離床する場合に、起き上がると肩がベッド３から離れ、次いで、離床すると腰がベッド３から離れる、という過程を経ることに基づいている。

次に、図７において、体動回数（実線）に着目する。
ここで、人の睡眠は、眠りの深いノンレム睡眠と眠りの浅いレム睡眠に大きく分けられる。睡眠中の体動の出現は睡眠段階と連動しており、体動の出現頻度はレム睡眠では多く、ノンレム睡眠では少なくなる。したがって、臥床中の体動を検出することで、起き上がるであろうことを予測することができる。
そこで、本実施形態では、腰部ひずみから体動回数を求め、起上りの時期を予測することにした。具体的には、１分間あたりの体動回数が１０回に達すると、それ以降に起き上がるものと予測する。図７の例では、6:14:01の時刻に体動回数が１０回に達したので、以降に起き上るものと予測する。この被検者Ｈの場合には、起き上がるのを予測した時刻から約６０分後に上体を起こし、さらにその約８分後に離床している。この時間には個人差があるものの、被検者Ｈが同じであれば、起上りを予測したときから起き上がるまでに要する時間、及び、離床するまでに要する時間には、傾向がみられる。したがって、被検者Ｈ１を特定すれば、起上りの時刻、及び、離床の時刻を予測することもできる。例えば、マスタデータとして、記憶部２３に、被検者Ｈ１の起上りを予測したときから上体を起こしまでに要する時間Ｘと、被検者Ｈ１の起上りを予測したときから離床するまでに要する時間Ｙを記憶しておき、起上りの予測がなされたならば、予測された時刻に時間Ｘを加算した時刻を起上りの予測時刻と、また、実際に起き上がる時刻に時間Ｙを加算した時刻を離床の予測時刻とすることができる。
被検者Ｈ１の起上りを予測したこと、起上りの予測時刻及び離床の予測時刻は、表示部２７、携帯端末２８に画像情報、音声情報などとして示すことができる。

次に、図８は別の被検者Ｈ２についてのものであるが、23:28:30の時刻に、体動回数が１０回に達したので、起上りを予測する。被検者Ｈ２の場合は、被検者Ｈ１とは異なり、起上りを明確に特定できる肩部ひずみの変動がみられず、23:58:46の時刻に、肩部ひずみ及び腰部ひずみの両者が落ち込み、その後は実質的な体動が観察されない。したがって、被検者Ｈ２は、上体を起こしてからほとんど時間を空けずに離床している。このことは、被検者Ｈ２が被検者Ｈ１に比べて体力、特に筋力が勝ることを示唆している。したがって、離床を予測するには、被検者Ｈに対応した条件を定めることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態によると、体動回数、換言すると計測データの変動回数に基づいて起上りを予測することができるので、被検者Ｈが離床時にベッドから転落又は転倒するのを未然に防止することができる。
また、本実施形態によると、異なる部位に配置される二つのパネル１０ａ，パネル１０ｂからの計測情報を対比するので、起上り及び離床をより確実に判定し、予測することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、本実施形態では、腰部データの体動回数に基づいて起上りを判定及び予測したが、肩部データの体動回数に基づいて起上りの判定及び予測をすることができる。また、腰部データの体動回数と肩部データの体動回数の両方が各々について予め設定するしきい値に達した場合に起上りの判定及び予測の判断をすることもできる。さらに、本実施形態では、しきい値を１０回としているが、これはあくまで一例であり、例えば、被検者Ｈごとにこのしきい値を設定することができる。
本実施形態では、二枚のパネル１０ａ，１０ｂを用いたが、外観上は一体のパネルに、間隔をあけて二つのひずみセンサを取り付けてもよい。二枚のパネル１０ａ，１０ｂを用いると、パネル１０ａとパネル１０ｂの間隔が使用中にずれる恐れがあるが、外観上は一体のパネルだと、使用中に二つのひずみセンサの間隔を継続的に維持することができる。

［第二実験例］
次に、パネル１１０ａ，１１０ｂを用いて、被検者Ｈ３について実際に臥床して体動を計測した例を、図９〜図１１を参照して説明する。被検者Ｈ３は、体重４７ｋｇ、身長１６７ｃｍの２３歳の男性である。

はじめに、図９（ａ）は、判定結果を折れ線グラフで示している。例えば、被検者Ｈ３は、時間ｘ１，ｘ２及びｘ３には「離床」と、また、時間ｙ１，ｙ２及びｙ３には「起上り」、と判定されている。「離床」と「起上り」以外は、「睡眠（臥床）」の判定となる。なお、離床の前提として、起上りが先行して判定される。また、パネル１１０ａは肩部データを計測し、パネル１１０ｂは腰部データを計測する。パネル１１０ａにおいて、ひずみセンサ３０Ａが右側（右肩）を、また、ひずみセンサ３０Ｂが左側（左肩）を受け持ち、パネル１１０ｂにおいて、ひずみセンサ３０Ａが右側（右腰）を、また、ひずみセンサ３０Ｂが左側（左腰）を受け持つ。図９（ｂ）に、実測された肩部データと腰部データを示している。
パネル１１０ａで計測され肩部データ及びパネル１１０ｂで計測された腰部データは、制御装置２０のデータ送・受信部２１を介して記憶部２３に転送後に、記憶され、さらに、演算処理部２５は、記憶部２３に記憶された肩部データ及び腰部データを取得して、必要な演算処理を行う。
以上の判定のための計測・データ処理とは別に、被検者Ｈ３が就寝する様子をビデオカメラで撮影した。その結果を、図９（ａ）の上段に楕円のマークとして示しているが、判定結果が撮影して得られた真の被検者Ｈ３の状態と一致していることが確認された。

以上の判定結果は、例えば図１０に示すように、表示部２７、携帯端末２８に表示させることができる。
図１０は、ベッド３の上にモデル化した被検者Ｈ３を表示させるものであるが、（ａ）〜（ｃ）の順に、「睡眠中」、「起上り」、「離床」を表している。このようにモデル化した被検者Ｈ３の状態を表示させることにより、ケアスタッフは、被検者Ｈ３の状態を視覚的に容易に認識できる。
この判定結果の表示には、「左肩」のひずみ値、「右肩」のひずみ値、「左腰」のひずみ値及び「右肩」のひずみ値を合せて示している。図１０（ａ）の睡眠中の判定結果において、「左肩」のひずみ値が１８及び「右肩」のひずみ値が４８であり、「左腰」のひずみ値が１３及び「右肩」のひずみ値が３６であるから、被検者Ｈ３は、体の左側を下に傾けて睡眠していることを示している。
以上の判定結果及び表示部２７に表示されるひずみ値は、図９（ｂ）に示す計測データを利用して求められる。以下、図１１を参照して説明する。

図１１（ｂ）は、「睡眠中」、「起上り」、「離床」の判定結果を得るための、制御装置２０の演算処理部２５における処理内容を示している。この処理は、被検者Ｈ３が、ベッド３に乗る前からのひずみの変化量Δεが、予め定められたしきい値の範囲内に入るか否かを判定するというものである。
図１１（ｂ）において、ひずみ変化量Δεが０（ゼロ）近傍で推移している部分が、被検者Ｈ３がベッド３に乗る前であることを示している。
また、図１１（ｂ）において、しきい値は−Ｔ１と＋Ｔ１が設定され、ひずみ変化量Δεが、−Ｔ１〜＋Ｔ１の範囲に含まれると、「起上り」又は「離床」と判定される。より具体的には、「起上り」は、「左肩」のひずみ変化量Δε及び「右肩」のひずみ変化量Δεが、−Ｔ１〜＋Ｔ１の範囲内に含まれることが判定の条件になる。また、「離床」は、「起上り」の条件に加えて、「左腰」のひずみ変化量Δε及び「右腰」のひずみ変化量Δεが、−Ｔ１〜＋Ｔ１の範囲内に含まれるすことが判定の条件になる。なお、いずれか一方のひずみ変化量がしきい値の範囲に含まれても、「起上り」又は「離床」の判定はなされない。

次に、表示部２７に表示されるひずみ値は、計測データから図１１（ｃ）に示すように、差分値データＶｄを生成して得ることができる。
差分値データＶｄは、「左肩」、「右肩」、「左腰」及び「右腰」のそれぞれについて生成され、その値が図１０に示したように表示部２７，携帯端末２８に表示される。なお、ここでいう差分値データＶｄとは、時間的に隣接する前後の計測データの差分値であり、後続の計測データと先行する計測データの差で与えられる。この差分値は、体動変化の程度を示す。

次に、パネル１１０ａ，１１０ｂを用いて、被検者Ｈ３とは年齢及び性別が異なる被検者Ｈ４について同様に体動を計測した例を、図１２を参照して説明する。この計測においては、状態判定を行うのに加えて、起上りの予測を行い、その中で、ケアスタッフに対して通知する警告（アラーム）を発することの指示として扱う。なお、被検者Ｈ４は、体重４６ｋｇ、身長１４０ｃｍの９５歳の女性である。

はじめに、図１２（ａ）の状態判定結果は、被検者Ｈ３のときと同様にして求められたものである。
次に、図１２（ｂ）は起上りの予測結果を折れ線グラフで示している。例えば、被検者Ｈ４の場合には、ｚ１，ｚ２及びｚ３には被検者Ｈ４が起き上がるものと予測を確定し、この場合には、「警告（アラーム）」を発することにする。「警告」以外は、「予測中」と「待機中」に段階的に区分される。
図１２（ｂ）に示される起上りの予測は、図１２（ｃ）に示される、差分値の加算値データから求められる。ここでは差分値データ自体の掲載は省略するが、図１１（ｃ）について示したのと同様に、計測データから求められる。図１２（ｃ）に示されるように、しきい値Ｔ２を予め設定し、差分値の加算値データこのがしきい値Ｔ２を超えると、被検者Ｈ４が起き上がるものと予測し、警告状態とする。以下、図１３〜図１６を参照して、より詳しい予測方法を説明する。
ここで、本発明者らの検討によると、人は眠りが浅くなると臥床中でも手足を動かすなどの体動が出現する。また、起上り前には必ず予備動作が出現する。臥床状態での体動変化を、差分値の加算値データという数値として表現することで、起上りや離床の予測を可能にする。

はじめに、図１３を参照して、起上り予測を行うための処理手順を説明する。なお、前提として、パネル１１０ａにより肩部データを連続的に取得し、パネル１１０ｂにより腰部データを連続的に取得しているものとする。
ベッド３に荷重がかかった後に、所定時間（待機時間）、例えば１０分間、被検者Ｈ（この実験例では被検者Ｈ４）の明確な体動が計測されない状態が続いた場合に限り、起上り予測の処理が開始される（図１３ Ｓ１０１ Ｙ）。これは、睡眠のために被検者Ｈがベッド３に乗った当初には、未だ被検者Ｈが起上りに近い動作を繰り返すことがあり、この段階で起上り予測の処理を開始すると、無用な警告を乱発しかねないためである。一方で、１０分間にわたって明確な体動が計測されなければ、被検者Ｈは睡眠についたものと推測できるからであり、一度睡眠についた被検者Ｈが起き上がるのを予測しようというのが、本発明の起上り予測の主旨である。

なお、明確な体動が計測されるか否かは、肩部データ及び腰部データを取得する制御装置２０の演算処理部２５が、その振れ幅に基づいて判定することができる。この振れ幅には個人差があるために、被検者Ｈごとに振れ幅を設定することができる。また、一例として１０分とした待機時間も個人差があるので、被検者Ｈごとに待機時間を設定することができる。

次に、起上り予測が開始されると、演算処理部２５は、逐次取得する計測データである肩部データ及び腰部データを用いて、差分値を求めるとともに、所定時間（加算時間）分、例えば１０秒間分の差分値を加算する（図１３ Ｓ１０３）。なお、この差分値の加算は、継続的に行われる。
演算処理部２５は、こうして得られた積分値と予め定められたしきい値Ｔ２とを比較し（図１３ Ｓ１０５）、積分値がしきい値Ｔ２を超えると（図１３ Ｓ１０５ Ｙ）、当該被検者Ｈ４が起き上がるものと予測するとともに、表示部２７に当該被検者Ｈ４が起き上がることを警告する情報を表示部２７及び携帯端末２８に表示するように指示する（図１３ Ｓ１０７）。この表示は、画像情報に留まらず、警告音を伴うこともできるし、携帯端末２８の場合には、振動（バイブレーション）を伴うこともできる。また、携帯端末２８を対象とする場合には、複数存在する携帯端末２８，２８…の中で、被検者Ｈ４を担当するケアスタッフが所有する携帯端末２８だけに、警告情報を表示するように指示することもできる。

演算処理部２５は、被検者Ｈ４について起上り予測及び警告の指示を行った後に、以下の二つの条件のいずれかを満たすと、警告を停止する（図１３ Ｓ１０９）。
一つ目の条件（条件Ａ）は、演算処理部２５が行う状態判定において、起上りの判定結果が得られた場合である。これは、起上りの判定結果が得られてしまうと、もはや起上りの予測を利用することがなくなり、また、起上りの予測に代えて、起上りの判定結果を、表示部２７及び携帯端末２８を通じて通知することがケアスタッフにとって有用だからである。
二つ目の条件（条件Ｂ）は、演算処理部２５が行う状態判定において、睡眠の判定が得られ、かつ、この状態が所定時間、例えば１０分間継続された場合である。これは、被検者Ｈ４が一旦は起き上がったとしても、その後に睡眠に至った場合には、離床の危険性がなくなったものとみなせるからである。
なお、以上の二つの条件はあくまで一例にすぎず、他の条件、例えば、携帯端末２８を所有するケアスタッフから、当該携帯端末２８を通じて、警告を停止する旨の指示が制御装置２０に対してなされる（アンサーバック）場合である。当該ケアスタッフが、被検者Ｈ４の傍まで駆けつけて、被検者Ｈ４をケアできる状態にあれば、以後の警告は必要なくなるからである。

以上の一連の起上り予測の処理手順は、状態判定が停止されるまで、継続して行われるが、この処理手順が、図１２に示した例で、どのように反映されるのかを、図１４を参照して説明する。なお、図１４は、（ａ）〜（ｃ）は図１２と同じであるが、（ｄ）は計測データ（肩部テータ及び腰部データ）を示している。
ベッド３に乗ってから１０分間は被検者Ｈ４の体動が計測されなかったので（図１４（ｄ）のＴｗの範囲）、予測処理を開始する（図１４（ｂ）の点Ｓ）。予測処理を開始してから、差分値の加算値がしきい値Ｔ２を超えたので、一度目の警告を発する（図１４（ｂ）の1st）が、状態判定が起上り（図１４（ａ））であるために、一度目の警告を停止する（図１４（ｂ）のstop１）。この場合、予測処理も停止し、待機状態になる。
その後に二度目の警告を発する（図１４（ｂ）の2nd）、睡眠の状態判定が１０分間継続したので（図１４（ａ））、二度目の警告を停止する（図１４（ｂ）のstop２）。この場合、予測処理自体は継続している。

以上と同様に被検者Ｈ４に対して、起床するまでの間に、判定及び予測を行ったこの例の場合には、１０回の警告、つまり起上り予測が、また、６回の離床に至る起上りの判定がなされた。その結果として、起上り予測は、起上り判定の前になされていることが確認された。

被検者Ｈ４について行った、微視的な観察の結果を図１５に示している。なお、図１５は、図１４の中から、起上り判定がなされた１分前以上の特定範囲の時刻を抜粋したものである。
図１５に示すように、起上り判定のおよそ１分前から、計測データ（ひずみ量）及び差分値の加算値（１０秒間，腰部データによる）ともに、それ以前に比べて顕著な値の変動が観察される。この変動を捉えることにより、確率の高い起上り予測を実現できる。

ここで、図１５に示した腰部データは、継続的に記憶部２３に記憶した腰部データから、一部を抜き出したものである。このデータの抜き出しは、起上り判定の結果を、計測データ（肩部データと腰部データ）と関連付けて記憶部２３に記憶することにより容易になる。より具体的な例としては、記憶部２３において、継続的に記憶する計測データに起上り判定の結果を関連付けて記憶する一方、起上り判定がなされた時刻の限られた範囲の肩部データと腰部データを、継続的なデータ群とは異なる他のデータ群として記憶させることができる。この関連付けるとは、起上り判定をした時刻と同じ時刻の計測データにひも付けることをいう。

例えば、被検者Ｈごとに、起上り判定の傾向を学習する場合には、睡眠判定に属する計測データ（肩部データと腰部データ）は、利用価値が小さい。一方で、継続的に記憶された計測データから、起上り判定に対応する部分を迅速に抽出できれば、学習の効率を上げることができる。そのために、起上り判定がなされた時刻の限られた範囲の計測データを、抜き出して記憶することは極めて有効である。なお、起上り判定に加えて、離床判定及び起上り予測についても、同様に扱うことが好ましいことは言うまでもない。

また、計測データ、判定及び予測に関するデータに加えて、ケアデータを関連付けて記憶することができる。
ケアデータとしては、ケアスタッフが当該被検者に接近した記録、さらには、看護記録、介護記録が該当する。ケアスタッフが当該被検者に接近した記録は、例えば、被検者の近くにレーザ測域センサを設けておき、これによりケアスタッフが接近したことを自動的に検知し、この検知結果を計測データに関連付けて記憶することができる。

以上、本発明を好ましい形態に基づいて説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、被検者Ｈの体動を受ける計測要素として、ひずみゲージを用いた例を示したが、外力を受けたのを電気的な信号に変換できる計測要素を広く適用することができる。この例として、圧電素子、光ファイバを用いた圧力センサ、導電性を用いた圧力センサ、加速度センサ、静電容量方式による圧力センサ（タッチパネル）などが掲げられる。

１ 状態判定システム
３ ベッド
４ マット
１０ａ，１０ｂ パネル
１１ 起歪板
１１Ｆ おもて面
１１Ｂ うら面
１２ 被覆板
１３ 封止材
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ 緩衝部材
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 支持体
２０ 制御装置
２１ データ送・受信部
２３ データ記憶部
２５ 演算処理部
２７ 表示部
２８ 携帯端末
２９ 入力部
３０，３０Ａ，３０Ｂ ひずみセンサ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ ひずみゲージ
３１ 導線
１１０ａ（１１０ｂ） パネル

Claims (10)

1. 被検者の体動を受けて、前記被検者の計測情報を計測する計測部と、
   前記計測部から取得する前記計測情報に基づいて、前記被検者の状態を判定する判定部と、を備え、
   前記計測部は、
   前記被検者の第１部位の体動を受ける第１計測部と、
   前記第１部位とは異なる第２部位の体動を受ける第２計測部と、を備え、
   前記判定部は、
   前記第１計測部で計測された第１計測情報と、前記第２計測部で計測された第２計測情報と、を対比することで、前記被検者の状態を判定する、
   ことを特徴とする被検者の状態判定システム。
2. 前記第１計測部は、前記被検者の肩まわりの体動を受ける部位に配置され、
   前記第２計測部は、前記被検者の腰まわりの体動を受ける部位に配置される、
   請求項１に記載の被検者の状態判定システム。
3. 前記第１計測部、及び、前記第２計測部は、
   それぞれ、幅方向の中央を基準にして、左右両側に所定の間隔をあけた位置に、独立して前記被検者の体動を受ける第１計測要素及び第２計測要素を備える、
   請求項１又は請求項２に記載の被検者の状態判定システム。
4. 前記第１計測部、及び、前記第２計測部は、それぞれ、
   前記幅方向に延びる可撓性パネルと、
   前記可撓性パネルに固定される前記第１計測要素及び前記第２計測要素と、備える、
   請求項３に記載の被検者の状態判定システム。
5. 前記可撓性パネルは、
   臥床状態にある前記被検者に臨むおもて面と、前記おもて面と対向するうら面と、を備え、
   前記うら面に、
   前記幅方向の中央を基準にして、左右の両側に所定の間隔をあけて設けられる一対の外側支持体と、
   一対の前記外側支持体の間に設けられる内側支持体と、を備え、
   前記内側支持体の突出高さが、前記外側支持体の突出高さより低い、
   請求項４に記載の被検者の状態判定システム。
6. 前記判定部が判定する前記被検者の状態は、
   臥床、起上り及び離床のいずれかである、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の被検者の状態判定システム。
7. 前記判定部は、
   前記第１計測情報と前記第２計測情報の両者が、予め定められた第１条件に該当していないと、前記被検者が臥床しているものと判定し、
   前記第１計測情報が、前記第１条件に該当すると、前記被検者が起き上がったものと判定し、
   前記第１計測情報と前記第２計測情報の両者が、前記第１条件に該当すると、前記被検者が離床したものと判定する、
   請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の被検者の状態判定システム。
8. 前記判定部は、
   前記第１計測情報の所定時間内における差分値の加算値、及び、
   前記第２計測情報の所定時間内における差分値の加算値、のいずれか一方が、予め定められた第２条件に該当すると、
   臥床状態にある前記被検者が起き上がるものと予測する、
   請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の被検者の状態判定システム。
9. 前記判定部による判定の結果、及び、前記予測の結果の一方又は双方が表示される、表示端末を備える、
   請求項７又は請求項８に記載の被検者の状態判定システム。
10. 前記第１計測情報及び前記第２計測情報を、前記判定の結果及び前記予測の結果と関連付けて記憶する記憶部を備える、
    請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の被検者の状態判定システム。

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