JP2017000318A - エアマット上の使用者位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでエアマットタイプのエアマット上の使用者の位置を検出することができ、使用者の寝姿勢も検出することができるエアマット上の使用者位置検出装置を提供する。
【解決手段】エアマットの幅方向及び長手方向に、夫々複数個の袋状セルを、配置して構成されたエアマットにおいて、その上の使用者の位置を検出するために、エアマット幅方向に隣接する袋状セル１〜３の対及びエアマット長手方向に隣接する袋状セル１〜３の対のうち、少なくとも一部に空気圧の差圧を検出する差圧センサ４〜８を設ける。この差圧から、圧力が高い袋状セルを検知し、その上には、使用者の身体が存在し、圧力が低い袋状セルの上には、使用者がいないことを検知することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、病院ベッド又は介護ベッド等で使用されるエアマットタイプのベッド上の使用者の位置を検出することができるエアマット上の使用者位置検出装置に関する。

病院ベッド又は介護ベッドにおいて、その上に横たわる患者等のベッド使用者の位置を検知することは、そのベッド使用者が、ベッドの端座にいて、今まさに離床しようとしているのか否か、又は既に離床してベッド上にはいないのか否か等を検知する上で、重要である。従来、このベッド上の使用者の位置の検出は、ベッドの４隅部に配置された支柱に、ロードセル等の荷重センサを設置し、この支柱に印加された荷重から、その荷重の平面幾何学的な重量配分により、重心位置を演算し、この重心位置として、ベッド使用者の位置を検知する（特許文献１、特許文献２）。また、この重心位置を経時的に検出することにより、ベッド上の使用者の行動履歴を検知することもできる。

また、このベッド荷重の検出のために、アクチュエータに荷重センサを設置する場合もある。即ち、電動ベッドは、台車フレームと、この台車フレーム上に設置されたベッドフレームとを有し、台車フレームの４隅部にキャスタを設けて、移動可能になっている。そして、ベッドフレームには、背ボトム，腰ボトム，膝ボトム及び足ボトムがベッド長手方向にこの順に配置されており、背ボトムは、腰ボトム側の位置を回動支点として頭側が上下動するようになっており、膝ボトムは、同様に腰ボトム側の位置を回動支点として足側が上下動するようになっていて、背ボトム及び膝ボトムを揺動駆動することができるようになっている。足ボトムは、膝ボトムの揺動に連動して上下動する。そして、ベッドフレームには、２個の駆動用アクチュエータの基端部が揺動可能に支持されており、各アクチュエータのピストンが進出・退避移動して、夫々背ボトム及び膝ボトムを揺動駆動する。そこで、アクチュエータに荷重センサを設置して、ベッド上の使用者により変化する各ボトムの荷重を検出することにより、前述と同様にして、使用者の位置を検出することができる。

また、圧力センサをシート状に２次元的に組み立てたシートセンサをベッド上に敷き、その上にマットレスを設置することにより、ベッド上の使用者に起因して作用する圧力の強弱を、ベッド上の位置との関係で２次元的に把握することにより、使用者の位置を検出することができる。

特許第５５９３６９２号公報 特許第５４０６３３４号公報

しかしながら、上述の従来技術は、以下に示す問題点がある。先ず、ベッド上に荷重センサを設置する方法においては、４本の支柱に荷重センサを設置するので、設備コストが高く、また荷重センサのベッドへの組み込み作業が煩雑である。更に、ベッドの設置位置を変えた際には、荷重センサの設置もやり直す必要があり、煩雑である。また、電動ベッドのアクチュエータに、荷重センサを設置する場合も、その設置作業が煩雑である。このため、重心位置の検出精度が低いという問題点がある。

また、シートセンサを使用する方法においては、このシートセンサが高価であり、洗浄が困難であるので、メインテナンス性が悪いという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、低コストでエアマットタイプのベッド上の使用者の位置を検出することができ、使用者の寝姿勢も検出することができるエアマット上の使用者位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るエアマット上での使用者位置検出装置は、
エアマットの幅方向及び長手方向に、夫々複数個の袋状セルを、配置して構成されたエアマット上の使用者の位置検出装置において、
エアマット幅方向に隣接する袋状セルの対及びエアマット長手方向に隣接する袋状セルの対のうち、少なくとも一部について設けられ、隣接する袋状セル間の空気圧の差圧を検出する差圧センサと、
前記差圧センサの検出値から、前記エアマット使用者の前記エアマット上の位置を演算する使用者検出部と、
を有することを特徴とする。

このエアマット上の使用者位置検出装置において、
前記使用者検出部は、前記差圧センサの検出値から、前記複数個の袋状セルの相対的な空気圧力を演算し、各袋状セルの相対圧力の分布から、前記エアマット上の前記使用者の位置を求めることとすることができる。

また、このエアマット上の使用者位置検出装置は、
更に、
前記使用者検出部により求められた前記エアマット上の使用者位置が、前記エアマットの縁部の所定の領域内にある場合に、特定の袋状セルの圧力を高くして、前記使用者の位置を中央寄りに戻す制御部を有することができる。

更に、本発明のエアマット上の使用者位置検出装置は、
更に、前記差圧センサの検出信号を高速フーリエ変換して、前記使用者の呼吸又は心拍等の生体情報データを取得する生体情報データ取得部を有するように構成することができる。

本発明によれば、エアマットの袋状セルの差圧を検出することにより、圧力が高い袋状セルの上には、使用者の身体が存在し、圧力が低い袋状セルの上には、使用者がいないことを検知することができ、これにより、エアマット上の使用者位置を検出することができる。また、この圧力が高い袋状セルの範囲を認識することにより、エアマット使用者の身体が、仰臥位（仰向け）状態なのか、又は側臥位（横向き）状態なのかの寝姿勢を判定することができる。また、演算部が差圧センサの検出値から、例えば、マトリックス状に配置された複数個の袋状セルの相対的な空気圧力を検知した場合、エアマット上の圧力分布を検出することができる。このため、使用者の位置及び寝姿勢をより高精度で検出することができる。更に、生体情報データも取得することにより、使用者の在床及び離床を高精度で判定することができる。そして、一定時間、圧力の変化がない場合には、圧力が高い箇所の圧力を低くすることで、褥瘡の予防を図ることができる。

本発明の実施形態に係るエアマット上の使用者位置検出装置を示す模式図である。 同じくその制御部を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るエアマット上の使用者位置検出装置を示す模式図である。エアマットは、エアマット幅方向に伸びる３個の袋状セル１，２，３が、エアマット幅方向にその中心軸を共通にして配置されている。これらの例えば１行で３個の袋状セル１，２，３が、エアマット長手方向に、複数行配置されており、このようにして、袋状セルがマトリクス状に配置されたエアマットが構成されている。これらの複数行・複数列に配置された袋状セル１，２，３は、いわゆる側地といわれるカバー１０内に収納されている。

そして、エアマット幅方向及びエアマット長手方向に隣接する袋状セル同士の空気圧の差圧を検出する差圧センサ４，５，６，７，８が各袋状セル間に設置されている。即ち、エアマット幅方向に隣接する袋状セル１と袋状セル２との間の差圧は、差圧センサ４により検出され、同様に、袋状セル２と袋状セル３との間の差圧は、差圧センサ５により検出される。また、列方向に隣接する袋状セル１間の差圧は、差圧センサ６により検出され、同様に、列方向に隣接する袋状セル２間の差圧は、差圧センサ７により検出され、列方向に隣接する袋状セル３間の差圧は、差圧センサ８により検出される。

そして、図２に示すように、差圧センサ４，５の各検出出力は、外部の制御部２０の入力部１１に、通常の配線を介して、入力される。この制御部２０に入力した差圧センサ４，５の検出信号は、入力部１１からアンプ１３に出力され、このアンプ１３で増幅された後、演算部１５に入力される。また、差圧センサ６，７，８の各検出出力も、制御部２０の入力部１２に配線を介して入力される。この制御部２０に入力した差圧センサ６，７，８の検出信号は、入力部１２からアンプ１４に出力され、このアンプ１４で増幅された後、演算部１５に入力される。

このようにして、各差圧センサ４〜８の検出信号は、演算部１５に入力される。演算部１５は、各差圧センサ４〜８が検出した袋状セル１，２，３間の差圧を基に、各袋状セル１，２，３の相対的な圧力を算出する。即ち、演算部１５において、特定の１個の袋状セル（例えば、エアマットの頭側の袋状セル１）の空気圧を基準圧力として、各袋状セル１〜３に関して、この基準圧力に対する相対的な空気圧力が演算される。そして、使用者検出部１６は、この格子状（マトリクス状）に配置された袋状セル１〜３の相対的な圧力を基に、相対圧力が高い袋状セル１〜３の位置が、その上に使用者が存在すると把握して、エアマット上の使用者の位置を判定する。

使用者検出部１６は、このようにして、差圧検出値から、エアマット上の使用者の位置を検出し、この使用者の位置が、端座位等の予め設定された領域にある場合に、端座位検出信号を、出力部１８からＬＡＮ等を介して病院サーバの受信部１９等に送信し、病院サーバ等において、看護師又は介護士等に対し、エアマット上の患者等が今まさに離床しようとしているとして、警報が発せられる。また、この病院サーバに接続されたディスプレイに、離床警報が表示される。

また、エアマットの高圧の袋状セルの領域（範囲）が、エアマットの長手方向に広がっている状態で、この高圧の袋状セルの領域が、エアマットの幅方向の縁部に移動してきた場合には、使用者は、エアマット上に横になった状態で、エアマットの幅方向の縁部に移動してきたのであるから、寝返りにより、使用者がエアマット縁部に移動してきたのであって、離床のために端座位に腰掛けた使用者により、この位置の袋状セルの圧力が高くなったのではないことを検知できる。そこで、この場合は、エアマットからの使用者の落下の虞が予想されるので、使用者検出部１６は、落下警報のための信号を病院サーバに送信するとともに、縁部の袋状セル１又は３の圧力を高めるための駆動信号を、袋状セル１〜３の空気圧を制御する駆動部（図示せず）に送信する。即ち、エアマット上の使用者が、袋状セル１側に移動してきた場合には、使用者検出部１６は、この袋状セル１の空気圧力を高めるように、空気圧力を制御する。そうすると、寝返りにより、袋状セル１に移動してきた使用者の身体は、高圧になって袋状セル１により押し返され、エアマット幅方向中央部の袋状セル２の上に戻される。これにより、エアマット上の使用者がエアマットから落下することを防止することができる。このようにして、本実施形態においては、格子状の位置で２次元的に圧力分布を検知することができるので、離床のために端座位に腰掛けているのか、寝返りにより、端座位に移動してきたのかを、識別して判定することができる。

更に、演算部１５に入力された差圧センサ４〜８による差圧の検出信号は、生体信号検出部１７にも入力される。そして、生体信号検出部１７は、差圧の検出信号を、高速フーリエ変換し、周波数解析する。エアマット上に、患者等の生体が横たわっている場合は、袋状セル１〜３の差圧を示す差圧センサ４〜８の検出信号には、微小振動があらわれる。この微小振動を伴う検出信号を高速フーリエ変換すると、微小距離の変動として、生体の呼吸及び心拍等の生体情報データが得られる。

また、使用者検出部１６が、在床を検出しているときに、生体信号検出部６が、呼吸及び心拍等の生体情報を検出していない場合には、そのエアマット上には、使用者は存在せず、荷物の荷重により、差圧センサ４〜８が高圧袋状セル−低圧袋状セル間の差圧の上昇したことを検出していることがわかる。このようにして、使用者検出部１６の検出結果と生体信号検出部１７の検出結果とを組み合わせることにより、ベッド使用者の状態（在床か否か）を高精度で判定することができる。

これらの使用者検出情報及び生体情報のデータは、出力部１８から、無線通信又は有線通信で、病院サーバ等の受信部１９に送信され、このサーバに記憶される。また、使用者位置が、所定の監視領域、例えば、端座位等である場合は、使用者検出部１６が、重心位置が端座位であることを判定すると、この情報は病院サーバに送信されて、病院サーバにて、警報が出力される。また、使用者のベッド上の位置情報及び生体情報を、サーバに接続されたモニターに表示させることもできる。

なお、図１に示す実施形態においては、全ての隣接する袋状セル間の差圧を検出するが、本発明はそれに限らず、行方向に３個の袋状セル間の２カ所の差圧、列方向に２カ所の差圧等を検出する等においても、エアマット上の使用者の位置を検出することができる。

次に、このように構成された本実施形態のエアマット上の使用者位置検出装置の動作について説明する。エアマット上に患者等のベッド使用者が横たわった場合、格子状に配置された袋状セル１〜３の各袋状セル間の差圧を差圧センサ４〜８にて測定し、演算部１５が、各袋状セル１〜３の基準圧力に対する相対的な圧力を演算する。使用者検出部１６は、使用者の身体が位置する袋状セルの圧力は高く、使用者の身体が位置しない袋状セルの圧力が低いという事実から、使用者のエアマット上の位置を検出する。また、この使用者の検出位置が、エアマットの端座位である場合は、今、まさに使用者が離床しようとしているとして、病院サーバにて警報を発して、看護師又は介護士に注意を喚起する。また、使用者が、寝返りでエアマットの側部に近づいてきた場合には、エアマットの側部の袋状セルの圧力を高めて、使用者を、このエアマット側部から、エアマット中央部に戻すように各袋状セルの相対圧力を制御する。

そして、差圧検出信号は、演算部１５から生体信号検出部１７にも入力される。そして、生体信号検出部１７にて、差圧信号を高速フーリエ変換し、周波数解析することにより、差圧信号に含まれる微小振動から、ベッド使用者の呼吸及び心拍等の生体情報データを取得することができる。

使用者の位置データ及び生体情報データは、病院サーバに入力され、生体情報データが検出された状態で、使用者の位置データがエアマット上にある場合、エアマット上に生体である患者等が存在すると判定される。また、生体情報データが検出された状態で、生体情報データを受信できない場合は、ベッド上に患者等の生体は存在せず、荷物等がベッド上に置かれていると判断できる。このようにして、使用者位置検出データと、生体情報データとを組み合わせることにより、患者等の使用者の状態を検知することができる。また、生体情報データも併せて在床又は離床を判断することにより、差圧変動があった場合に、患者等の使用者によるものなのか、又は荷物等の物体によるものであるのかを、判別することができるので、誤検知が防止される。

また、使用者の体形（身長等）に合わせて、差圧センサを必要な位置に設置し、更に、設置個数を選択することで、検出精度を高めることができる。また、ベッド使用者毎の身体能力（ＡＤＬ：Activity of Daily Living）に合わせて、差圧センサの位置及び設置個数を選択することにより、同様に検出精度を高めることができる。

また、エアマット上の使用者の位置と、生体信号の強度とから、使用者の位置だけではなく、ベッド上での寝姿勢等も概略判断することができる。そして、使用者位置の移動の軌跡（重心位置の履歴）から、寝返りの回数等も判定することができる。更に、生体情報データから、患者又は非介護者の病状等も判定することができ、安定した見守りが可能である。更に、一定時間、圧力の変化がない場合には、マットレス上の患者が寝返りをしていない状態が続いているので、圧力が高い箇所の圧力を低くすることにより、褥瘡を予防することができる。

１，２，３，：袋状セル
４，５，６，７，８：差圧センサ
１５：演算部
１６：使用者検出部
１７：生体信号検出部
１８：出力部
１９：受信部
２０：制御部

Claims (4)

1. エアマットの幅方向及び長手方向に、夫々複数個の袋状セルを、配置して構成されたエアマット上の使用者の位置検出装置において、
   エアマット幅方向に隣接する袋状セルの対及びエアマット長手方向に隣接する袋状セルの対のうち、少なくとも一部について設けられ、隣接する袋状セル間の空気圧の差圧を検出する差圧センサと、
   前記差圧センサの検出値から、前記エアマット使用者の前記エアマット上の位置を演算する使用者検出部と、
   を有することを特徴とするエアマット上の使用者位置検出装置。
2. 前記使用者検出部は、前記差圧センサの検出値から、前記複数個の袋状セルの相対的な空気圧力を演算し、各袋状セルの相対圧力の分布から、前記エアマット上の前記使用者の位置を求めることを特徴とする請求項１に記載のエアマット上の使用者位置検出装置。
3. 前記使用者検出部により求められた前記エアマット上の使用者位置が、前記エアマットの縁部の所定の領域内にある場合に、特定の袋状セルの圧力を高くして、前記使用者の位置を中央寄りに戻す制御部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエアマット上の使用者位置検出装置。
4. 更に、前記差圧センサの検出信号を高速フーリエ変換して、前記使用者の呼吸又は心拍等の生体情報データを取得する生体情報データ取得部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエアマット上の使用者位置検出装置。

Images