JP2016021107A - 被介護者が便座から立ち上がったことを知らせる報知方法及び報知方法に用いるセンサ - Google Patents

被介護者が便座から立ち上がったことを知らせる報知方法及び報知方法に用いるセンサ Download PDF

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秀憲 大西
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Abstract

【課題】 全ての便器に適用が可能であり、便器の前部の被介護者が足で踏む位置に被介護者の体重を検知するセンサを設置し、被介護者の体動パターンと体動パターンモデルとを比較することにより、被介護者が便座から立ち上がったことを報知する報知方法及び報知装置を提供する。
【解決手段】 便器前部にセンサを設置し、被介護者がセンサに乗っている間、センサにかかる抵抗値を連続的に電圧値に変換して演算・制御部に記憶し、前記電圧値をデジタル値に変換した体動パターンと、予め記憶されているデジタル値の体動パターンモデルとを比較し、双方の体動パターンが一致したときに、被介護者が便座から立ち上がったと判定して、前記判定結果を介護者に報知する、被介護者が便座から立ち上がったことを知らせる報知方法及びそのセンサ。
【選択図】 図1

Description

本発明は、便器近傍の被介護者が足で踏む位置に被介護者の体重を検知するセンサを設置し、被介護者による体動パターンに基づいて便座から立ち上がったことを、介護者等に報知する報知方法及び報知方法に用いるセンサに関するものである。
足腰の弱い高齢者及び認知症高齢者など(以下、被介護者という)のトイレ事故が多く発生しており、介護者(家族、看護師、ヘルパー等)が目を離した隙に便座から立ち上り、又は便器から離れて歩こうとして転倒することが多い。このため、病院や介護施設等における被介護者の介護は、介護者にとって精神的、肉体的に非常に大きな負担となっている。
そこで、被介護者が便器を使用する場合の支援装置として、本出願人は、取り付け取り外しが可能で、殆どの便器に装着できる、被介護者による便座への着座および離座を検知するトイレセンサを提供している(特許文献1参照。)。
また、トイレブース内に設置された通信機能を持ったトイレ装置と、該トイレ装置に接続された情報を送信するネットワーク化された通信媒体と、ネットワークに接続された集中管理装置と、トイレ装置に電気的に接続できるネットワーク通信機能を持たない周辺機器とで構成され、通信機能を持ったトイレ装置を通して通信ネットワークに接続することで、周辺機器に設けられた周辺機器センサからのデータを集中管理装置へ通知する、トイレ情報通知装置が開示されている(特許文献2参照。)。
実用新案登録第3171488号公報 特開2002−42278号公報
特許文献1に開示のトイレセンサは、便座に取り付けたリミットスイッチが、着座(座る)するとON、離座(立ち上がる)するとOFFになり、被介護者の動作を検知することができるものである。しかし、便器及び便座には様々な種類や形状があり取り付け方法も一様でないため、センサの取付位置調整が必要となるなど、取付作業が煩雑であった。また、便器への取付後は、便器使用によるセンサの位置ずれの調整や、排尿排便によるセンサの汚れを清掃するためにセンサを取外す必要があった。そのため、全ての便器及び便座に適合する標準的な製品開発が困難な状態であった。
特許文献2に開示のトイレ情報通知装置は、トイレ装置に内蔵の着座センサと、フロアマットセンサのデータを結びつけることで、両センサの利点を得ることができるとしている。例えば、使用者が男性の場合は小便か大便かの判断ができる。また、使用者がトイレブース内で使用中に意識を失った場合、フロアマットセンサに適度な大きさを与えておけば、時間の経過と合わせて考えることで、実際に着座しているのか、倒れているのかという判断ができるとしている。しかしながら、着座センサはトイレ装置に内蔵されたものであり汎用性がなく、また、フロアマットセンサと組み合わせなければ、十分な機能を発揮することができないという問題点があった。
本発明は、便器近傍の被介護者が足で踏む位置に被介護者の体重を検知するセンサを設置し、被介護者による体動パターンに基づいて便座から立ち上がったことを、介護者等に報知する報知方法及び報知方法に用いるセンサを提供することを目的としている。
本発明の請求項1に係る報知報知方法は、便器近傍の被介護者が足で踏む位置に被介護者の体重を検知するセンサを設置し、被介護者が該センサの上面に乗っている間、センサにかかる抵抗値を連続的に電圧値に変換してセンサに内蔵された演算・制御部に記憶し、前記演算・制御部で前記電圧値をデジタル値に変換した体動パターンと、予め演算・制御部に記憶されているデジタル値の体動パターンモデルとを比較し、前記被介護者の体動パターンと体動パターンモデルが一致したときに、被介護者が便座から立ち上がったと判断し、介護者に対して無線送信器から報知することを特徴としている。この方法によれば、全ての便器に適用することが可能となり、被介護者による便座からの離座を検知することにより、被介護者および介護者の双方の精神的、肉体的負担が軽減される。
本発明の請求項2に係るセンサは、便器近傍の被介護者が足で踏む位置に設置されたセンサであって、該センサは、被介護者が足で踏む足乗部とコントロール部とからなり、該コントロール部は、前記足乗部の上面に被介護者が乗っている間、センサにかかる抵抗値を連続的に電圧値に変換してセンサに内蔵された記憶部に記憶し、前記電圧値をデジタル値に変換した体動パターンと、予め記憶されているデジタル値の体動パターンモデルとを比較し、前記被介護者の体動パターンと体動パターンモデルが一致したときに、被介護者が便座から立ち上がったと判定する演算・制御部と、前記判定結果を介護者に報知する無線送信器を備えていることを特徴としている。センサはこのように構成されているので、全ての便器に適用することが可能であり、便器の前面床にセンサを置くだけでよく、便器の清掃等の影響を受けない。このセンサで被介護者による便座からの離座を検知することにより、被介護者および介護者の双方の精神的、肉体的負担が軽減される。
前記センサにはストレンゲージ(ストレインゲージ)が用いられている。ストレンゲージは素子のひずみによる抵抗変化を利用する計測素子である。物体に外力が作用すると、その応力により形状や寸法に変化が生じる。この変形量(ひずみ)を電気的に計測するセンサの代表的なものがストレンゲージ(電気抵抗ひずみゲージ)である。本発明では、体重がかかることによる抵抗値の変化を連続的に計測することにより、被介護者の体動パターンを生成している。
また、前記ストレンゲージと同様な作用をもつ感圧フィルムやピエゾセンサを用いることができる。ピエゾセンサは、圧電素子を用いたセンサである。圧電素子は、圧電体に加えられた力を電圧に変換する圧電効果を利用した受動素子であり、ピエゾ素子ともいう。なお、前記した各センサに限定されるものではなく、荷重の変化を電気値に変換できるものであれば、本発明に適用することが可能である。
本発明の請求項3に係るセンサは、前記演算・制御部には、被介護者が便座の着座前から離座後までにおける、手摺等の把持有無による体動パターンモデルが記憶されていることを特徴としている。被介護者の体動パターンは、被介護者の体重(図6)や年齢(図7)の差により電気値(出力電圧)や経過時間に若干の相違があるが、手摺把持の有無では顕著な相違がある(図8)。そこで、前記演算・制御部には前記手摺把持の有無による2種類の体動パターンモデルを設定している。これにより、全ての被介護者の体動パターンを比較することが可能となる。
本発明の請求項4に係るセンサは、前記演算・制御部には、前記足乗部に被介護者の体重が係っている時間を計測する時間計測プログラムが設けられており、計測時間が閾値以上になると、被介護者に異常が発生したと判定することを特徴としている。トイレ(排便)に要する時間は、個人差があるが、健常者より被介護者の方が時間を要する傾向にあるので、例えば、センサに被介護者が乗ったときから10分が経過した時点で、被介護者に異常があるとして報知する。なお、この閾値は適宜変更することが可能である。これにより、被介護者が閾値を超えてトイレにいる場合は、異常と判定して介護者に報知されるので、迅速な対応が可能となり、トイレ事故を防止することができる。
本発明の請求項5に係るセンサは、前記演算・制御部には、前記足乗部から受信した電気値の変動に対する離座判定閾値を判定するプログラムが設けられており、前記電気値の変動レベルが、離座判定閾値以下になると、被介護者が離座していると判定することを特徴としている。なお、この閾値は適宜変更することが可能である。これにより、被介護者に異常が発生したと判断して介護者に報知されるので、迅速な対応が可能となり、トイレ事故を防止することができる。
本発明の請求項6に係るセンサは、前記無線送信器は、前記演算・制御部の判定結果を介護者に報知するために、ナースコール装置、音、専用受信器又は携帯電話の少なくとも1以上に送信できることを特徴としている。この構成とすれば、1個のセンサで複数種類の端末機器に報知することが可能となり、被介護者の介護を、きめ細かく行うことができる。また、ネットワークシステム構築の簡略化、小スペース化およびコストダウンを図ることができる。
本発明に係る、被介護者が便座から立ち上がったことを知らせる報知方法及びその方法に用いるセンサは、全ての便器に適用することが可能であり、便器の前面床にセンサを置くだけでよく、便器の清掃等の影響を受けない。これにより、被介護者および介護者の双方の精神的、肉体的負担が軽減される。また、被介護者の体動パターンを予め設定されている体動パターンモデルと比較することで、介護者は、被介護者が便座から離座したことを的確に知ることができ、また、閾値を設けることで、被介護者による体調悪化や転倒にも的確に対応することができる。さらに、1個のセンサで複数種類の端末機器に報知することが可能となり、被介護者の多様な介護形態にきめ細かく対応することができる。また、ネットワークシステム構築の簡略化、小スペース化およびコストダウンを図ることができる。
本発明に係るセンサの実施形態の一例を示す平面図である。 図1のA−A断面図である。 本発明に係るセンサのコントロール部のブロック図である。 本発明に係るセンサを用いた実施形態の一例を示す構成図である。 本発明に係るセンサの他の実施形態を示す平面図である。 被介護者の体重別体動パターン図である。 被介護者の年齢別体動パターン図である。 被介護者の手摺の利用有無による体動パターン図である。 被介護者の体動パターンモデル図である。 被介護者の体動パターンモデル(手摺の利用有無)図である。 異常事態と判定する閾値(時間超過)図である。 異常事態と判定する閾値(異常数値)図である。
以下、本発明について図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明に係るセンサの実施形態の一例を示す平面図であり、図2は、図1のA−A断面図である。
図1及び図2において、センサ1は、足乗部3とコントロール部10から構成されている。足乗部3は、シート状の袋体2と、該袋体2の下側内部に貼着された下部板4と、該下部板4の上面に、複数のストレンゲージ5(本実施形態では3本配列)が所定間隙で並列に貼着されている。袋体2の上側表面の右下隅部にはコントロール部10が設けられている。なお、前記コントロール部10は袋体2の上側表面の右上隅部に設けてもよい。
前記袋体2は、PVC(ポリ塩化ビニール)等の軟質合成樹脂シートを用いている。また、これに限定されずナイロン,ポリプロピレン、ターポリン、ゴムシートなどを使用することができる。この袋体2は、図1に示すようにトイレマットと同様な形状であり、前記下部板4とストレンゲージ5の全周を覆い、且つ、前記下部板4及びストレンゲージ5と袋体2の間には隙間が設けられている。袋体2の全周縁は高周波溶着機等を用いて溶着されている。
前記下部板4は、可撓性を有する薄板であり、PVC樹脂、PET樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂などの硬質合成樹脂板を用いて四角形に形成されている。板厚は、形状や大きさにより異なるが、1mm〜5mmが好ましく、より好ましくは1mmである。これにより、被介護者の体重を精度良くストレンゲージ5で検知することができる。
図3は、本発明に係るセンサ1のコントロール部10のブロック図である。該コントロール部10は、CPU及びメモリを含んでなり、演算・制御部11、無線送信器12、設定器14及び電池13を含んで構成されている。
前記演算・制御部11は次のような作用を有している。
「演算部」
1.被介護者の体重を足乗部3で受けて、ストレンゲージ5がひずむことによる抵抗値の変化を電圧値(出力電圧)に変換し、更にA/D変換してデジタル値に変換する。すなわち、センサ1の足乗部3に乗っている被介護者の体重変化をデジタル値の変化にする。
2.図6から図12に示す「体動パターン」において、「出力電圧が変化するポイント(例えば、足乗部3に立った状態から便座に座る)」で演算(上記1のデジタル値の常時ウォッチングにより)して検出する。
3.上記2で検出した変化ポイントにおいて、そのデジタル値が「増加したか」又は「減少したか」を演算で検出する。なお、増加又は減少は設定器14で設定が可能である。
4.上記2と3を知ることにより、現在、被介護者が体動パターンの、どの過程にあるかが判定できる。
5.上記1〜4による演算結果により、「便座から腰を上げる、又は立ち上り」の体動が検出できる。この信号を制御部に送る。
「制御部」
1.各種演算指示、電圧値をデジタル値に変換するA/D変換指示
2.各種演算結果の出力
3.無線送信器に信号送信
4.その他、センサや作動に必要なコントロールを実行
前記無線送信器12は、演算・制御部11の出力信号(例えば、便座から腰を上げる)を受けて、アンテナ15より無線中継ボックス22、チャイム24、携帯電話アダプター25に無線信号を送信する。前記アンテナ15は無線送信器12に内蔵しているが、外付けしてもよい。無線送信器12は複数の機器番号を設定する機能を有しているので、トイレ内の各便器に、それぞれセンサ1を設置しても混信することはない。また、無線送信器12の電源は電池13を用いているが、電池13に代えてACアダプター8で商用電源(図示しない)に接続することも可能である。これにより、全てのトイレに容易に設置可能となり、被介護者が便座から離座したことを、携帯型電話(PHSを含む)や無線システムを通じて迅速に知ることが可能となる。
前記設定器14は、図11、図12で示す閾値を設定又は変更するものであり、図3に示すように、デジタル表示部14a、切替スイッチ14b、UPボタン14c及びDOWNボタン14dが設けられている。時間及び電圧値のカウントは、コントロール部10に設けられたマイコンのタイマーで行う。図11に示す経過時間の設定の場合、切替スイッチ14bを押すと、デジタル表示部14aに分表示の数字(例えば、10)が表示される。時間を延長する場合はUPボタン14cを押すたびに1増加(10→11)し、時間を短縮する場合はDOWNボタン14dを押すたびに1減少(10→9)する。
図12に示す、電圧値(出力電圧)の設定の場合、再度、切替スイッチ14bを押すと、デジタル表示部14aに電圧値の数字(例えば、100)が表示される。電圧値を上昇させる場合はUPボタン14cを押すたびに1増加(100→101)し、時間を短縮する場合はDOWNボタン14dを押すたびに1減少(100→99)する。なお、UPボタン14c、DOWNボタン14dを押し続けると、連続して数値を変更することができる。
図4は、本発明に係るセンサ20を用いた実施形態の一例を示す構成図である。図4において、20は便器前部の被介護者が足で踏む位置に設置されたセンサ、21はコントロール部、22は無線中継ボックス、23はナースコール装置、24はチャイム、25は携帯電話アダプター、26はポータブル受信器、27は固定タイプ受信器、28は携帯電話(スマホを含む)である。
図5は本発明に係るセンサの他の実施形態を示す平面図である。図5において、センサ1は、足乗部3とコントロール部10aから構成されている。足乗部3は、シート状の袋体2と、該袋体2の下側内部に貼着された下部板4と、該下部板4の上面に、複数のストレンゲージ5(本実施形態では3本配列)が所定間隙で並列に貼着されている。
7は、ストレンゲージ5からの接続線と信号取出ケーブル6の一端を接続するセンサ接続部であり、前記袋体2の内部に設けられている。該信号取出ケーブル6の他端はコントロール部10に接続されている。なお、前記足乗部3の構造は図1及び図2と同様であるため説明を省略する。前記コントロール部10aの電源は商用電源を使用するため、ACアダプター8が設けられている。図3に示すコントロール部10は電池13を内蔵している点において図5のコントロール部10aと相違するが、それ以外の構造及び機能は同一であるため、説明を省略する。
図6は、被介護者の体重別体動パターン図である。図5において、縦軸はセンサからの出力電圧(mV)、すなわち電気値であり、横軸は経過時間(分)である。図中の実線は体重70kgの被介護者の体動パターンを示したもの、図中の1点鎖線は体重60kgの被介護者の体動パターンを示したもの、図中の破線は体重50kgの被介護者の体動パターンを示したもの、図中の3点鎖線は体重40kgの被介護者の体動パターンを示したものである。図中の実線に示す、体重70kgの被介護者が便器前部に設置されたセンサの足乗部3に立つと、センサ1の下部板4に貼着されたストレンゲージ5がひずむことで生じる抵抗値が電圧値(図6では出力電圧と表記)として出力される。その結果、センサ1に係る体重に比例した出力電圧値が0mVから上昇する。次に被介護者が便座に着座すると、センサ1に係る体重が便座とセンサ1に分散されて、出力電圧値が低下する。所定時間が経過後に被介護者が便座から立つと、被介護者の体重がセンサ1に係るので再び出力電圧値が上昇し、被介護者がセンサ1上から離れると、出力電圧値は0mVとなる。体重60kg、体重50kg及び体重40kgの被介護者も、出力電圧値は異なるが前記70kgの被介護者と同様の体動パターンを示す。
図7は、被介護者の年齢別体動パターン図であり、縦軸と横軸の表示は図5と同じである。図中の実線は60歳の被介護者の体動パターンを示したもの、図中の破線は70歳の被介護者の体動パターンを示したもの、図中の1点鎖線は80歳の被介護者の体動パターンを示したものである。図中の実線に示す、60歳の被介護者が前記センサ1上に立つと、前記と同様にセンサ1に係る体重に比例した出力電圧値が0mVから上昇する。次に前記被介護者が便座に着座すると、センサ1に係る体重が便座とセンサ1に分散されて、出力電圧値が低下する。所定時間が経過後に前記被介護者が便座から立つと、被介護者の体重がセンサ1に係るので出力電圧値が上昇し、前記被介護者がセンサ1上から離れると、出力電圧値は0mVとなる。年齢70歳及び年齢80歳の被介護者も、前記60歳と同様の体動パターンを示しているが、70歳は60歳より、80歳は70歳より体動パターン(動作)が遅い傾向にあり、センサ1を踏んでからセンサ1から離れるまでの時間が長くなる傾向にある。
図8は、被介護者の手摺の利用有無による体動パターン図であり、縦軸と横軸の表示は図6と同じである。図中の実線は80歳の被介護者が手摺を持った場合の体動パターンを示したもの、図中の破線は80歳の被介護者が手摺を持たない場合の体動パターンを示したものである。図中の実線に示す80歳の被介護者が前記センサ1上に立つと、前記と同様にセンサ1に係る体重に比例した出力電圧値が0mVから上昇し、被介護者が手摺を持つと、体重がセンサ1と手摺に分散されて下降し、次に前記被介護者が便座に着座すると、センサ1に係る体重が便座とセンサ1に分散されて、出力電圧値が、さらに低下する。所定時間が経過後に前記被介護者が手摺を持って便座から立つと、被介護者の体重がセンサ1と手摺に分散されて出力電圧値が上昇し、前記被介護者が手摺を離すと、さらに上昇する。次にセンサ1上から離れると出力電圧値は0mVとなる。一方、手摺を持たない場合の体動パターンは、破線に示すとおりであり、出力電圧値と経過時間は若干相違するが、図5及び図6に示す体動パターンと同様である。
図9は、被介護者の体動パターンモデル図であり、縦軸と横軸の表示は図5と同じである。図8の体動パターンモデルは、図5に示す被介護者の体動パターン(体重別)と、図6に示す被介護者の体動パターン(年齢別)に基づき、経過時間に対する出力電圧値の推移をパターンモデルとしたものである。
図10は、被介護者の体動パターンモデル(手摺の利用有無)図であり、縦軸と横軸の表示は図5と同じである。図9の体動パターンモデルは、図7に示す被介護者の体動パターン(手摺の利用有無)に基づき、経過時間に対する出力電圧値の推移について、実線及び破線の2パターンを体動パターンモデルとしたものである。
図11は、異常事態と判定する閾値(時間超過)図であり、縦軸と横軸の表示は図5と同じである。図11において、閾値は、例えば、センサ1を踏んでから10分経過後としている。この閾値は設定器14で適宜変更することが可能である。図11では、被介護者がセンサ1上に立った後、便座に座ったと想定される体動パターンを示したまま、一定時間変化がない状態が経過した時点で、被介護者に異常(例えば、体調異変)があったと判定する。
図12は、異常事態と判定する閾値(異常数値)図であり、縦軸と横軸の表示は図5と同じである。図12において、体動パターンモデルから外れた異常な数値(出力電圧値)を示した時に、被介護者に異常(例えば、転倒)があったと判定する。この閾値は設定器14で適宜変更することが可能である。
本発明のセンサは、病院や介護施設等ある全ての便器に適用することが可能であり、便器の前面床にセンサを置くだけで、被介護者のトイレ事故を未然に防ぐことができる。
1 センサ
2 袋体
3 足乗部
4 下部板
5 ストレンゲージ、
6 信号取出しケーブル
7 センサ接続部
8 ACアダプター
10,10a コントロール部
11 演算・制御部
12 無線送信器
13 電池
14 設定器(スイッチ)
14a デジタル表示部
14b 切替スイッチ
14c UPボタン
14d DOWNボタン
15 アンテナ
20 センサ
21 コントロール部
22 無線中継ボックス
23 ナースコール装置
24 チャイム
25 携帯電話アダプター
26 ポータブル受信器
27 固定タイプ受信器
28 携帯電話(スマホ含む)

Claims (6)

  1. 便器近傍の被介護者が足で踏む位置に被介護者の体重を検知するセンサを設置し、
    被介護者が該センサの上面に乗っている間、センサにかかる抵抗値を連続的に電圧値に変換してセンサに内蔵された演算・制御部に記憶し、
    前記演算・制御部で前記電圧値をデジタル値に変換した体動パターンと、予め演算・制御部に記憶されているデジタル値の体動パターンモデルとを比較し、
    前記被介護者の体動パターンと体動パターンモデルが一致したときに、被介護者が便座から立ち上がったと判断し、
    介護者に対して無線送信器から報知することを特徴とする被介護者が便座から立ち上がったことを知らせる報知方法。
  2. 便器近傍の被介護者が足で踏む位置に設置されたセンサであって、
    該センサは、被介護者が足で踏む足乗部とコントロール部とからなり、
    該コントロール部は、前記足乗部の上面に被介護者が乗っている間、センサにかかる抵抗値を連続的に電圧値に変換してセンサに内蔵された記憶部に記憶し、前記電圧値をデジタル値に変換した体動パターンと、予め記憶されているデジタル値の体動パターンモデルとを比較し、前記被介護者の体動パターンと体動パターンモデルが一致したときに、被介護者が便座から立ち上がったと判定する演算・制御部と、
    前記判定結果を介護者に報知する無線送信器を備えていることを特徴とする、被介護者が便座から立ち上がったことを知らせるセンサ。
  3. 前記演算・制御部には、被介護者が便座の着座前から離座後までにおける、手摺等の把持有無による体動パターンモデルが記憶されていることを特徴とする請求項2に記載の被介護者が便座から立ち上がったことを知らせるセンサ。
  4. 前記演算・制御部には、前記足乗部に被介護者の体重が係っている時間を計測する時間計測プログラムが設けられており、計測時間が閾値以上になると、被介護者に異常が発生したと判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の被介護者が便座から立ち上がったことを知らせるセンサ。
  5. 前記演算・制御部には、前記足乗部から受信した電圧値の変動に対する離座判定閾値を判定するプログラムが設けられており、前記電気信号の変動レベルが、離座判定閾値以下になると、被介護者が離座していると判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の被介護者が便座から立ち上がったことを知らせるセンサ。
  6. 前記無線送信器は、前記演算・制御部の判定結果を介護者に報知するために、ナースコール装置、音、専用受信器又は携帯電話の少なくとも1以上に送信できることを特徴とする請求項2に記載の被介護者が便座から立ち上がったことを知らせるセンサ。
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