JP2017018200A - センサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象空間内の人等の生体の動きを検出できるセンサシステムを提供する。【解決手段】センサシステム１００は、対象空間２２を挟んで配置される光ビーム源３２と受光素子３４とを備え、対象空間内の生体の動きを検出するように構成されており、少なくとも１つの第１光ビーム源および第１光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第１受光素子と、少なくとも１つの第２光ビーム源および第２光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第２受光素子とを含み、第１光ビーム源と第１受光素子との間の光ビームによって１段目の検出層Ｌ１が形成されており、第２光ビーム源と第２受光素子との間の光ビームによって２段目の検出層Ｌ２が形成されており、２段目の検出層は、１段目の検出層の上方に形成され、第１受光素子および第２受光素子は、対象空間を規定する第１の方向に沿ってそれぞれ複数配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、病院におけるベッド上での患者の動きなど、検出対象となる空間内における生体の動きを検出するために好適に用いられるセンサシステムに関する。

病院などの施設において、ベッド上の患者の動きや生体情報を自動的に検出することが求められており、そのためのシステムが開発されている。例えば、特許文献１には、撮像素子を用いて患者を撮影し、得られた映像を解析することによって被験者の呼吸を推定するシステムが記載されている。

撮像素子（カメラ）を用いれば、人の詳細な動きについての情報や生体情報をリアルタイムに取得し得る。ただし、映像を解析して詳細な行動を判別するシステムは一般に高価である。これは、人の身体の動きは、動画を構成するフレーム画像において複雑な変化として現れ、動きの内容を判定するために、複雑な行動検出アルゴリズムを必要とするからである。複雑な画像処理を行うためには、高度な演算力を有するコンピュータが必要である。

また、撮像によって人の動きを検出する方法では、プライバシー侵害の問題があり、仮に高い精度で行動が検出できたとしても、利用が進まない可能性がある。さらに、映像解析による方法は、人の動きを間接的に推定するものでしかないので、高い確実性で具体的な人の動きを判定することが困難な状況も考えられる。

特開平１１−２７６４４３号公報 特開２００７−２８９２５１号公報

人の動きを検出する場合において、詳細な動きを常時知る必要はなく、主として不測の事態を検出できれば十分な場合もある。例えば、就寝時における患者の突発的な行動（ベッド上で起き上がったり、ベッドから移動したりする動き）が検出できればよい場合などである。このような場合、高価なシステムを導入することは憚られる。

比較的容易に動きを検出できる方法として、特許文献２には、赤外線を用いて、ベッド上における患者の動きを検出する技術が開示されている。特許文献２に記載の技術では、ベッド上の空間を横切るようにして、指向性の高い赤外線を出射させ、受光部における赤外線の途切れを検出することによって人の動きを推定する。

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、人の起き上がりの動作や、ベッドサイドを横切って移動する大まかな人の動きは検出し得るものの、手足の動きなどについてベッド上での人の動作を検出することはできないので、利便性が高くなかった。このため、ある程度詳細な人の動きを、比較的容易な方式で検出し得るシステムが求められていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、映像の解析等を必要とすることなく、人などの生体の動きを適切に検出することができるセンサシステムを提供することをその目的とする。

本発明の実施形態によるセンサシステムは、対象空間を挟んで配置される光ビーム源と受光素子とを備え、前記対象空間内の生体の動きを検出するように構成されたセンサシステムであって、前記光ビーム源および前記受光素子は、少なくとも１つの第１光ビーム源および前記第１光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第１受光素子と、少なくとも１つの第２光ビーム源および前記第２光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第２受光素子とを含み、前記第１光ビーム源と前記第１受光素子との間の光ビームによって１段目の検出層が形成されており、前記第２光ビーム源と前記第２受光素子との間の光ビームによって２段目の検出層が形成されており、前記２段目の検出層は、前記１段目の検出層の上方に形成され、前記第１受光素子および前記第２受光素子は、前記対象空間を規定する第１の方向に沿ってそれぞれ複数配置されている。

ある実施形態において、前記第１受光素子および前記第２受光素子は、前記第１の方向に加えて前記対象空間を規定する第２の方向に沿ってもそれぞれ複数配置されており、前記第２の方向は、前記第１の方向と交差する方向である。

ある実施形態において、前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに直交する方向である。

ある実施形態において、１つの前記第１光ビーム源は、１つの前記第１受光素子と対を形成し、１つの前記第２光ビーム源は、１つの前記第２受光素子と対を形成し、複数の前記第１光ビーム源および複数の前記第１受光素子の間に形成される複数の光ビームは互いに平行であり、複数の前記第２光ビーム源および複数の前記第２受光素子の間に形成される複数の光ビームは互いに平行である。

ある実施形態において、前記光ビーム源および前記受光素子は、少なくとも１つの第３光ビーム源および前記第３光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第３受光素子をさらに含み、前記第３光ビーム源と前記第３受光素子との間の光ビームによって３段目の検出層が形成され、前記３段目の検出層は、前記２段目の検出層の上方に形成される。

ある実施形態において、上記のセンサシステムは、前記受光素子に有線または無線で接続され、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記対象空間内における生体の位置情報を分析するコンピュータをさらに備える。

ある実施形態において、上記のセンサシステムは、前記コンピュータによる分析結果を有線または無線で受け取るように構成された別のコンピュータをさらに備える。

ある実施形態において、上記のセンサシステムは、前記コンピュータによる分析結果を無線で受け取るように構成された携帯端末をさらに備える。

ある実施形態において、少なくとも１つの前記第１光ビーム源と少なくとも１つの前記第２光ビーム源とが固定され、移動可能に構成されたビーム源ユニットと、少なくとも１つの前記第１受光素子と少なくとも１つの前記第２受光素子とが固定され、移動可能に構成された受光素子ユニットとを備える。

ある実施形態において、前記ビーム源ユニットの複数を間隔を空けて一体的に保持するビーム源ユニット保持器具と、前記受光素子ユニットの複数を間隔を空けて一体的に保持する受光素子ユニット保持器具とを備える。

ある実施形態において、前記対象空間はベッド上の空間であり、前記ベッドを囲むように配置される複数の光ビーム源および複数の受光素子によって、前記ベッド上における人の動きを検出するように構成されている。

ある実施形態において、前記生体の位置に応じて、前記１段目の検出層および前記２段目の検出層の高さを自動的に調節する機構を備える。

ある実施形態において、地面から離れた位置に配置され前記生体が乗ることができる板状体および前記板状体の周囲に配された４枚のパネルを備えるベッドをさらに有し、前記４枚のパネルは、前記板状体と地面との間に配置される第１の配置状態と、前記板状体上に形成される前記対象空間を取り囲むように配置される第２の配置状態とを切り替えられるように前記板状体の周囲において支持されており、前記４枚のパネルのうちの対向して配置される２枚のパネルにおいて、一方のパネルには前記第１光ビーム源および前記第２光ビーム源が固定されており、他方のパネルには前記第１受光素子および前記第２受光素子が固定されている。

本発明の実施形態によれば、対象空間における人などの生体の動きを比較的容易な方式で適切に検出することができる。

本発明の実施形態１によるセンサシステムを説明するための斜視図である。 実施形態１のセンサシステムによる検出動作を説明するための図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ別の方向から見たときの側面図である。 実施形態１のセンサシステムによる検出動作を説明するための図であり、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ別の方向から見たときの側面図である。 実施形態１のセンサシステムにおいて人が右足を斜め上に上げた状態を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。 実施形態１のセンサシステムによる検出動作おいて人が右足を上げた状態について説明するための斜視図である。 人の右足がベッド上面まで降ろされたときにおける、右足と赤外線ビーム源との位置関係を示す側面図である。 実施形態１のセンサシステムにおいて人が左手を真上に上げた状態を説明する図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。 人の左手が真上まで上げられたときにおける、左手と赤外線ビーム源との位置関係を示す側面図である。 複数のベッドに対してそれぞれ設けられた複数のセンサユニットからの信号を、１台のコンピュータで解析するように構成された例を示す概念図である。 本発明の実施形態２によるセンサシステムを説明するための模式図である。 本発明の実施形態２による別のセンサシステムを説明するための模式図である。 本発明の実施形態３によるセンサシステムにおいて用いられる、ビーム源ユニットおよび受光素子ユニットを示す図である。 図１２に示したビーム源ユニットおよび受光素子ユニットをベッドの周りに配置する様子を示す図である。 図１２に示したビーム源ユニットを複数保持するように構成された移動式のユニット保持器具を説明するための図である。 図１４に示したユニット保持器具を、ベッドの周りに配置する例示的な形態を示す上面図である。 本発明の実施形態４におけるセンサシステムを説明するための図であり、（ａ）はパネル状のビーム源保持パネルを示す平面図であり、（ｂ）はベッド周りに取り付けられたビーム源保持パネルを使用する際の手順を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態５におけるセンサシステムを説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）は、高さ調節機構の動作を説明するための側面図である。 本発明の実施形態５におけるセンサシステムを説明するための図であり、（ａ）および（ｂ）は、高さ調節機構の動作を説明するための側面図である。 本発明の実施形態６におけるセンサシステムを説明するための上面図であり、人の左手が真上に上げられている状態を示す。 図１９に示す態様において、人の左手が真上まで上げられたときにおける、左手と赤外線ビーム源との位置関係を示す側面図である。 本発明の実施形態６におけるセンサシステムを説明するための上面図であり、人の左足が斜め上方に位置する状態を示す。 図２１に示す態様において、人の左足がベッド上まで落ちたときにおける、左足と赤外線ビーム源の経路との位置関係を示す側面図である。 本発明の実施形態によるベッド上での異常検出動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態によるセンサシステムを説明する。以下の説明において、同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付している。なお、本発明の実施形態によるセンサシステムは、以下に例示するものに限られず、複数の実施形態を任意に組み合わせることも可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１によるセンサシステム１００の構成を模式的に示す。実施形態１のセンサシステム１００は、カメラを用いる代わりに、ベッドの周りに光センサ装置として赤外線センサ装置１０を設置することによって、ベッド上における入院患者の行動を検出する。なお、動きを検出する対象となる空間（ここではベッド上の空間）を、対象空間２２と呼ぶことがある。

センサシステム１００は、ベッド２０上に設定された対象空間２２における、人ｈの動きを検出するように構成されている。センサシステム１００は、赤外線センサ装置１０として、対象空間２２の外側に配置された複数の光ビーム源である赤外線ビーム源３２および複数の受光素子３４を備えている。なお、以下には赤外線ビーム源を用いたセンサシステムを説明するが、他の光源および受光素子を用いてセンサシステムを構成することも可能である。本明細書において、「光」の語は、赤外線、紫外線などの、可視光以外の波長域の電磁波をも含む語として用いている。

赤外線センサ装置１０は、有線または無線でコンピュータ（典型的にはパーソナルコンピュータ）５０に接続されており、赤外線センサ装置１０から出力される検出信号を受け取り、受け取った検出信号から対象空間２２における人ｈの動きをソフトウェアによって解析することができる。赤外線センサ装置１０は、公知の手段により、複数の受光素子３４のいずれで赤外線ビームの遮断を検出したかを示す検出信号を、継続的に、あるいは、適当な時間間隔でコンピュータ５０に出力できるように構成されている。

赤外線ビーム源３２と受光素子３４とは、図１に示す実施形態では１対１で対応付けられている。すなわち、赤外線ビーム源３２と受光素子３４とは対をなし、１つの赤外線センサ対を構成している。ただし、実施形態６として後述するように、１つの赤外線ビーム源３２に対して、複数の受光素子３４が対応付けられていても良い。この場合にも、１つの赤外線ビーム源３２と、それぞれの受光素子３４とがそれぞれ対をなすものと見なし、１つの赤外線ビーム源３２と複数の受光素子３４とによって複数の赤外線センサ対が構成される。

赤外線ビーム源３２は、指向性が高い赤外線ビーム３６を特定の方向に沿って直線状に出射することができるように構成されている。また、受光素子３４は、赤外線ビーム源３２から出射された赤外線ビーム３６を受光し得る位置に配置されている。受光素子３４は、赤外線ビーム源３２から発せられた赤外線ビーム３６の受光／非受光を表す受光信号（検出信号）を生成することができる。

赤外線ビーム源３２および受光素子３４としては、公知の種々の赤外線センサで用いられる赤外線ビーム源（投光ユニット）および受光素子（受光ユニット）を用いることができる。赤外線ビーム源３２は、赤外線ビームを出射する赤外線発光ダイオードを有していてよい。また、赤外線ビーム源３２および受光素子３４は、特定周波数で変調した赤外線ビームを出射するとともに、受光信号における変調の変化に基づいて赤外線ビームの遮断を検出するように構成されていてもよい。このように変調光を用いれば、外乱光に対する識別性を向上させ、より正確に動き検出を行うことが可能である。

対をなす赤外線ビーム源３２および受光素子３４（赤外線センサ対）は、対象空間２２を間に挟んで対向するように配置されており、受光素子３４のそれぞれは、赤外線ビーム源３２の対向する１つからの赤外線ビーム３６を受け取ることができるように配置されている。このようにして、赤外線ビーム源３２と受光素子３４との間に位置する複数の赤外線ビーム３６によって赤外線ビーム網が形成されている。赤外線ビーム網は、対象空間２２内全体に広がるように形成されている。

水平面（ｘｙ面）に広がる赤外線ビーム網を形成するために、複数の赤外線ビーム源３２には、図に示すｘ方向に平行な赤外線ビーム３６を出射する複数の赤外線ビーム源３２ｘと、図に示すｙ方向（ｘ方向と直交する方向）に平行な赤外線ビームを出射する複数の赤外線ビーム源３２ｙとが含まれている。同様に、複数の受光素子３４には、ｘ方向に平行な赤外線ビーム３６を受光する複数の受光素子３４ｘと、ｙ方向に平行な赤外線ビームを受光する複数の受光素子３４ｙとが含まれている。

ｘ方向に沿って赤外線ビームを発する複数の赤外線ビーム源３２ｘは、ｘｙ平面上でｙ方向に沿って間隔を空けて配置されている。また、ｙ方向に沿って赤外線ビームを出射する複数の赤外線ビーム源３２ｙは、ｘｙ平面上でｘ方向に間隔を空けて配置されている。これらは、例えば、ベッド２０の互いに直交する２辺においてベッド２０の辺に沿うように配置されている。

同様に、複数の受光素子３４ｘは、ｘｙ平面上で、ｙ方向に沿って間隔を空けて配置されている。また、複数の受光素子３２ｙは、ｘｙ平面上で、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。これらもまた、例えばベッド２０の互いに直交する２辺においてベッド２０の辺に沿うように配置されている。

この構成において、赤外線ビーム源３２ｘと受光素子３４ｘとは対象空間２２を挟んでｘ方向に沿って対向するように配置されており、赤外線ビーム源３２ｙと受光素子３４ｙとは対象空間２２を挟んでｙ方向において対向するように配置されている。本実施形態では、複数の受光素子３４ｘ、３４ｙと複数の赤外線ビーム源３２ｘ、３２ｙとは１対１で設けられており、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれにおいて互いに平行な複数の赤外線ビームが配されている。

また、本実施形態において、複数の赤外線ビーム源３２ｘ、３２ｙは、ｚ方向（高さ方向）において間隔を空け異なる位置に配された、１段目の赤外線ビーム源の群、および、２段目の赤外線ビーム源の群を含んでいる。同様に、複数の受光素子３４ｘ、３４ｙは、それぞれ、ｚ方向において間隔を空けて異なる位置に配された、１段目の受光素子の群、および、２段目の受光素子の群を含んでいる。２段目の赤外線ビーム源の群は、１段目の赤外線ビーム源の群に対してｚ方向上方に配されており、同様に、２段目の受光素子の群は、１段目の受光素子の群に対してｚ方向上方に配されている。

１段目の赤外線ビーム源の群には、ｘ方向に平行な赤外線ビーム３６を出射する複数の赤外線ビーム源３２ｘと、ｙ方向に平行な赤外線ビーム３６を出射する複数の赤外線ビーム源３２ｙとが含まれていてよい。また、２段目の赤外線ビーム源の群にも、ｘ方向に平行な赤外線ビーム３６を出射する複数の赤外線ビーム源３２ｘと、ｙ方向に平行な赤外線ビーム３６を出射する複数の赤外線ビーム源３２ｙとが含まれていてよい。

この構成において、複数の赤外線ビーム源３２ｘ、３２ｙから出射され複数の受光素子３４ｘ、３４ｙによって受光される複数の赤外線ビームによって、ｚ方向に離間する２つの検出層Ｌ１、Ｌ２が形成されている。

なお、本明細書において、１段目の検出層Ｌ１を構成する赤外線ビームの出射および受光を行う赤外線ビーム源および受光素子を「第１赤外線ビーム源」および「第１受光素子」と称し、２段目の検出層Ｌ２を構成する赤外線ビームの出射および受光を行う赤外線ビーム源および受光素子を「第２赤外線ビーム源」および「第２受光素子」と称することがある。また、２段目の検出層Ｌ２の上方において３段目以降の検出層が設けられる場合も同様に、例えば「第３赤外線ビーム源」、「第３受光素子」と称することがある。

ここで、検出層Ｌ１、Ｌ２における検出動作の概要を説明する。１段目の検出層Ｌ１は、対象空間２２内において、ベッド上で人が横臥するための空間を空けてベッド２０の上面よりも上方（例えば、３０ｃｍ〜６０ｃｍ上方）に形成されている。また、２段目の検出層Ｌ２は、例えば、一般成人の平均的な手足の長さの２割〜半分程度の長さである１５ｃｍ〜４０ｃｍ程度の間隔を空けて、１段目の検出層Ｌ１の上方に形成されている。この場合において、第１赤外線ビーム源および第１受光素子の群は、ベッド２０の上面よりも上方の水平面（ｘｙ平面）に配置されており、第２赤外線ビーム源および第２受光素子の群は、さらにその上方の水平面に配置されている。

このとき、ベッド２０上で手足を上げたり身体を起こしたりせず、検出層Ｌ１よりも下方の空間内で人ｈが横臥した状態を保っている限りにおいて、検出層Ｌ１と検出層Ｌ２とで、赤外線ビーム源３２と受光素子３４との間には障害物が存在しない。このため、検出層Ｌ１と検出層Ｌ２とにおいて、全ての赤外線ビーム３６が各受光素子３４により受け取られ、全ての受光素子３４から受光を示す信号が得られる。

ところが、人ｈが手足を上げたり、あるいは身体を起こすなどして、身体の一部および全部が検出層Ｌ１、Ｌ２に達した場合、検出層Ｌ１、Ｌ２では、赤外線ビーム源３２と受光素子３４との間のいずれかの場所で障害物が存在するようになり、受光素子３４の一部で赤外線ビーム３６を受光できなくなる（つまり、赤外線ビーム網のいずれかの場所で赤外線ビームの遮断が生じたことを検出できる）。これによって、対象空間２２内における、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の座標位置を特定して、身体の一部および全部が存在する空間領域を判定することができる。また、この情報を継続的にまたは断続的に取得することによって、ベッド上での人の動き（身体の部位の動きや人の移動自体）を推定することが可能である。

１段目および２段目の検出層Ｌ１およびＬ２は、それぞれを構成する複数の赤外線ビーム３６が存在する面（ｘｙ面）を含む層である。このとき、検出層Ｌ１およびＬ２のそれぞれは、赤外線ビーム源３２のｚ方向における配置ばらつき（ばらつき）程度の厚さ（検出幅）を有していてよい。なお、赤外線ビーム源３２（および受光素子３４）の配置ばらつきは、設置に伴う不可避的なばらつきとして生じたものであってもよいし、赤外線ビーム源３２および受光素子３４を高さ方向に意図的に多少ずらして配置することにより生じたものであってもよい。

ここで、１段目の検出層と２段目の検出層との間のｚ軸方向の距離は、例えば、１５ｃｍ〜４０ｃｍに設定されるのに対して、検出層Ｌ１、Ｌ２の厚さは例えば１０ｃｍ未満である。検出層Ｌ１、Ｌ２のそれぞれの厚さ（すなわち、同じ検出層に属する赤外線ビームの高さ方向のばらつき幅）は、検出層Ｌ１、Ｌ２間の距離よりも小さく設定され、例えば、検出層間の距離の３０％以下（典型的には１５％以下）に設定される。

また、本実施形態では、各検出層Ｌ１、Ｌ２を形成するための赤外線ビーム源３２および受光素子３４によって、ｘ方向に沿って複数の赤外線ビーム３６が互いに平行に配置され、また、ｙ方向に沿って複数の赤外線ビーム３６が互いに平行に配置される。

隣接する赤外線ビーム３６の間隔は全体で均等に設定され、すなわち、赤外線ビーム出射源３２と受光素子３４との対は、対象空間２２の外側でｘ方向およびｙ方向に沿って等間隔に設置されている。これによって、所定間隔で網目格子状に張り巡らされた赤外線ビーム網を形成することができ、対象空間２２内の種々の位置に生じ得る障害物の位置を精度高く特定しやすくすることができる。したがって、人ｈの動きを高い精度で特定することができる。

なお、ｘ方向およびｙ方向において平行に配される赤外線ビーム３６の間隔は例えば５ｃｍ〜８０ｃｍ程度であってよい。間隔が狭いほど、より詳細に人の動きを検出し得るが、狭すぎると隣接する赤外線ビームによる影響によって誤信号が発生する可能性が高くなる。また、必要になる赤外線センサ対の数が増え、装置の製造コストの増加あるいは消費電力の増大といった問題が生じる。一方で、間隔が広すぎると、人の大まかな動きしか検出できず利便性が低下する。これらの観点から、赤外線ビームの間隔は、好適には約１０ｃｍ〜約６０ｃｍ、より好適には約１５ｃｍ〜約４０ｃｍに設定される。また、赤外線ビームの間隔は、必ずしも一定である必要はなく、ベッド上の人の動きにおいて占有されやすい空間では赤外線ビームの間隔を狭めて検出精度を向上させ、占有されにくい空間では広い間隔で設けて製造コストを削減するようにしてもよい。

また、図１には、高さ方向に分離して検出層Ｌ１、Ｌ２の二層を設けた形態が示されているが、同様に、検出層Ｌ２の上方に間隔を空けて３段目の検出層Ｌ３を設けてもよく、さらに４段目以降の検出層Ｌ４〜Ｌｎ（ｎ段目の検出層）を設けても良いことは言うまでもない。

上記に説明したセンサシステム１００の起動について述べると、起動ボタンを設置し、起動ボタンが押されたときに、全ての赤外線ビーム源３２が赤外線ビームを出射し、全ての受光素子３４で受光が開始されるように構成されていてもよい。

以下、３段の検出層Ｌ１〜Ｌ３を含む実施形態において、ベッド上の人ｈの動きを検出する動作について、より具体的に説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、ベッド２０上の対象空間２２を囲むように配置された、複数の赤外線ビーム源Ｔ１〜Ｔ１２、Ｔ１３〜Ｔ１８、および、複数の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２、Ｒ１３〜Ｒ１８の配置を示す図である。図２（ａ）はベッド真上から見た上面図、図２（ｂ）および（ｃ）は、ベッド水平方向（ベッドの長手方向の辺に直交する方向）から見たときの側面図を示す。図２（ｂ）は受光素子側から見た図であり、図２（ｃ）は赤外線ビーム源側から見た図である。また、図３（ａ）および（ｂ）は、ベッド水平方向（ベッドの短手方向の辺に直交する方向）から見たときの側面図を示す。

図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）からわかるように、複数の赤外線ビーム源は、ｙ方向に間隔を空けて並ぶ複数の赤外線ビーム源Ｔ１〜Ｔ１２、および、ｘ方向に間隔を空けて並ぶ複数の赤外線ビーム源Ｔ１３〜Ｔ１８を含み、これらのセットがｚ方向に沿って間隔を空けて３段分設けられている。同様に、複数の受光素子は、ｙ方向に間隔を空けて並ぶ複数の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２、および、ｘ方向に間隔を空けて並ぶ複数の受光素子Ｒ１３〜Ｒ１８のセットが、ｚ方向に沿って３段分設けられている。ベッド２０上の対象空間２２を挟んで、平面矩形状のベッドの辺の一方側に赤外線ビーム源Ｔ１〜Ｔ１２（ｙ方向）、Ｔ１３〜Ｔ１８（ｘ方向）が配されており、対向する側に受光素子Ｒ１〜Ｒ１２（ｙ方向）、Ｒ１３〜Ｒ１８（ｘ方向）が配されている。図に示す赤外線ビーム源Ｔ１と受光素子Ｒ１とが対を形成している。また、赤外線ビーム源Ｔ２以降と受光素子Ｒ２以降も同様に対を形成している。

この構成において、図２（ｂ）、（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）からわかるように、ｚ方向において間隔を空けて設けられた１段目〜３段目の検出層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が、３段に配置された複数の赤外線ビーム源Ｔ１〜Ｔ１８および複数の受光素子Ｒ１〜Ｒ１８によって形成されている。

図４（ａ）、（ｂ）は、ｘ方向およびｙ方向に沿って格子状に形成された赤外線ビーム網がｚ方向に３段設けられ、３つの検出層Ｌ１〜Ｌ３が設けられている場合において、ベッド２０上の人ｈが足ｈ１（ここでは右足）を上げた状態における赤外線ビームの状態を示す。図４（ａ）はベッドの上方から見たときの様子を示し、図４（ｂ）はベッドの側方から見たときの様子を示す。なお、足ｈ１を上げた状態は、例えば、骨折した足ｈ１を器具を用いて空中に吊るして固定しているときなどが該当する。

図４（ａ）および（ｂ）に示す例では、ベッド上に横臥した状態において、人ｈの足ｈ１がｘ方向における特定位置の赤外線ビーム源Ｔ１５と受光素子Ｒ１５との間に位置している。また、足ｈ１は、検出層Ｌ２の高さまで上がった状態となっている。

上記の状態において、１段目の検出層Ｌ１における赤外線ビーム源Ｔ１５と受光素子Ｒ１５との間に足ｈ１が障害物として存在し、この間の赤外線ビームが遮断される。このため、足ｈ１と同じｘ方向位置に存在する受光素子Ｒ１５で、赤外線ビームを受光できなくなり、非受光を示す信号が生成される。同様に、２段目の検出層Ｌ２においても足ｈ１が赤外線ビームを遮断し、受光素子Ｒ１５で受光信号が得られなくなる。一方で、足ｈ１は、検出層Ｌ３の高さまでは上がっていないので、検出層Ｌ３では赤外線ビーム源Ｔ１５と受光素子Ｒ１５との間で赤外線ビームが遮断されることはなく、受光素子Ｒ１５は受光を表す信号を生成する。

また、ｘ方向において足ｈ１に対応する位置に設けられた赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５の対では、赤外線ビームの遮断を検出するが、その他の赤外線ビーム源Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１６〜Ｔ１８および受光素子Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１６〜Ｒ１８の対では、赤外線ビームの遮断は検出されず、受光が確認される。これは、ｘ方向における足ｈ１に対応する領域以外の領域では障害物が存在しないからである。

また、図５に示すように、足ｈ１が宙に吊り下げられた状態では、１段目の検出層Ｌ１において、ｙ軸方向に並ぶ赤外線ビーム源および受光素子の対のうちの足ｈ１の太もも近傍に対応する赤外線ビーム源Ｔ４、Ｔ５および受光素子Ｒ４、Ｒ５の対で赤外線ビームの遮断が検出される。ただし、太ももは上方の検出層Ｌ２には達していないので、２段目の検出層Ｌ２においては、赤外線ビーム源Ｔ４、Ｔ５および受光素子Ｒ４、Ｒ５の対で赤外線ビームの遮断は検出されない。

一方、足ｈ１における太ももより足先に近い部分に対応する赤外線ビーム源Ｔ２、Ｔ３および受光素子Ｒ２、Ｒ３の対において、１段目の検出層Ｌ１では、足ｈ１がより上方に位置しているため赤外線ビームの遮断は検出されない。一方で、２段目の検出層Ｌ２では、足ｈ１が存在するので、赤外線ビーム源Ｔ２、Ｔ３および受光素子Ｒ２、Ｒ３の対において赤外線ビームの遮断が検出される。

図６は、図４および図５に示した足ｈ１が上がった状態（ｔ０）から、ベッドの上面まで、すなわち身体の他の部位と同じ位置まで足ｈ１が降ろされる途中の状態（ｔ１）および完全に降ろされた後の状態（ｔ２）のそれぞれにおける、足ｈ１と赤外線センサ対との位置関係を示す。なお、図６では３段分の赤外線ビーム源Ｔ２〜Ｔ５の位置が示されている。

図６に示すように、足ｈ１が上がった状態（ｔ０）では、上述したとおり、１段目の検出層Ｌ１において太ももに対応する赤外線ビーム源Ｔ４、Ｔ５からの赤外線ビームが遮断され、かつ、２段目の検出層Ｌ２における足先近傍に対応する赤外線ビーム源Ｔ２、Ｔ３からの赤外線ビームが遮断される。

これが、例えば吊り下げていた固定具の不具合等が発生して、足ｈ１が少し下方に降りた状態（ｔ１）だと、１段目の検出層Ｌ１において太もも近傍の赤外線ビーム源Ｔ４、Ｔ５からの赤外線ビームは遮断されずに、足先近傍の赤外線ビーム源Ｔ２、Ｔ３からの赤外線ビームが遮断される。また、足ｈ１が少し降ろされたことによって、２段目の検出層Ｌ２では、いずれの赤外線ビーム源Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５からの赤外線ビームも遮断されない。

さらに、足ｈ１がベッド上に完全に降ろされた状態（ｔ２）では、２段目の検出層Ｌ２だけでなく、１段目の検出層Ｌ１においても、いずれの赤外線ビーム源Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５からの赤外線ビームも遮断されない。

このように、足ｈ１の位置が状態（ｔ０）から状態（ｔ２）に遷移する過程で、いずれかの赤外線ビームの遮断が検出される。この遮断が生じた位置の変化を検出することによって、ベッド上で足ｈ１が状態（ｔ０）から状態（ｔ１）に動いたことを推定することができる。したがって、例えば足ｈ１を吊り下げたまま固定する状態を維持することが望まれる状況において、赤外線ビームの遮断位置の変化パターンに基づいて、足ｈ１の下降を異変として検出することができる。これによって、実際にベッドを監視してなくても、コンピュータ５０の解析結果（あるいは警告通知など）を受信できる環境にいる限りにおいて、異変を察知して適切な対応をとることができる。

なお、受光素子３２は、受光信号（検出信号）を所定の時間ごとに生成および出力するように構成されていてもよい。また、コンピュータ５０も、適切な時間間隔で解析を行うように構成されていてもよい。受光信号の出力・解析の頻度が高くなればなるほど、検出の正確性および即時性は向上し得るが、消費電力の増大を抑えるためには、適度な頻度で（例えば、３０秒ごとに）検出を行う態様も好適である。例えば、上記の例で検出頻度を下げると、状態（ｔ１）を検出することは困難になるが、状態（ｔ０）と状態（ｔ２）とを検出することはできるので、足ｈ１がベッド上面に降りたことを判別することができる。

ここで、上記のセンサシステム１００を用いたより具体的な検出手順の一例を以下に説明する。

まず、ベッド２０上に横たわった患者の足を看護師が吊り下げて宙に浮かせた状態とする。次に、看護師が、解析用のコンピュータ５０に患者の情報を入力する。入力される情報としては、病名や、患者がベッド上で行うべきでない動作などの情報が含まれていて良い。

その後、赤外線センサ装置１０をベッドの周囲に配置し、図２３に示すように、システムを起動して、モニタリングを開始する（ステップＳ１およびＳ２）。そして、モニタリング開始時の赤外線センサ対（対をなす赤外線ビーム源および受光素子）のそれぞれの受光状態がコンピュータ５０に送信され、コンピュータ５０上に保存される（図２３のステップＳ３）。その後は、一定の時間間隔（例えば５００ｍ秒〜１秒ごと）で、赤外線センサ対の状態がコンピュータ５０に送信され保存される。なお、図２３のステップＳ４およびステップＳ５に示すように、モニタリングシステムの電源がＯＦＦであることが確認されたときには、モニタリングを終了する。

図２３のステップＳ６に示すように、コンピュータ５０には、各赤外線センサ対の受光状態に関する情報が随時転送される。コンピュータ５０は、ステップＳ７に示すように、赤外線センサ対の受光状態を、初期状態および患者データを参照して解析し、状態変化があったかどうか判定する（ステップＳ８）。そして、状態変化が生じていた場合には、状態変化を解析することによって異常があったか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、異常が生じた（ここでは、足がベッド上に落ちた）と判断したときには、ステップＳ１０に示すように、音や光による警告を発するなどして、病室またはその近辺にいる看護師に緊急メッセージを送信する。それを受け、看護師は病室に駆けつけ、患者の状態を確認した後、患者に対して必要に応じて適切な処置を取る。

なお、ステップＳ８およびＳ９において、状態変化および異常がなかったと判断された場合には、ステップＳ６に戻り、更新された新しい情報を赤外線センサ対から受け取る。コンピュータ５０は、ステップＳ７で更新された情報について解析を行い、解析結果に基づいて、状態変化および異常発生の有無を判断するステップＳ８、Ｓ９を再度実行する。

ステップ１０において緊急メッセージを受け、病室に駆けつけた看護師は、センサシステムを停止させてモニタリングをいったん終了させればよい。そして、処置を終えた後（例えば、再び足を吊り下げた後）、センサシステムを起動させ、モニタリングを開始すればよい。なお、医師や看護師が近傍にいて、患者に対して処置等を行っているときや、患者の家族や見舞客が訪問した時は、センサシステムを停止させておけばよく、モニタリングが必要なときだけシステムを起動すればよい構成となっている。

以下、図７（ａ）、（ｂ）および図８を参照しながら、ベッド上における人の他の動きを検出する場合を説明する。

図７（ａ）、（ｂ）は、ベッドに両手を降ろした状態で横臥していた人ｈが、手ｈ２（ここでは左手）を真上に上げる動作を行ったときの赤外線ビームの遮断状態の変化を示す図である。また、図８は、手ｈ２をベッド上に置いた状態（ｔ０）から、少し上げた状態（ｔ１）、さらに少し上げた状態（ｔ２）、さらに高角度まで挙げた状態（ｔ３）および真上まで上げた状態（ｔ４）のそれぞれで、いずれの赤外線ビームが遮断されるかを示す側面図である。

図８からわかるように、手ｈ２が降りている状態（ｔ０）では、全ての段の検出層Ｌ１〜Ｌ３で赤外線ビームの遮断は生じないが、手ｈ２を少し上げた状態（ｔ１）では、１段目の検出層Ｌ１において、手先に近い部分の赤外線センサ対（赤外線ビーム源Ｔ６、Ｔ７）で赤外線ビームの遮断が生じる。さらに、手ｈ２をもう少し上げた状態（ｔ２）では、１段目の検出層Ｌ１において、肩に近い部分の赤外線センサ対（赤外線ビーム源Ｔ８、Ｔ９）にて赤外線ビームの遮断が生じ、かつ、２段目の検出層Ｌ２において、手先に近い部分の赤外線センサ対（赤外線ビーム源Ｔ６、Ｔ７）で赤外線ビームの遮断が生じる。

さらに、手ｈ２が高角度に挙げられた状態（ｔ３）では、１段目の検出層Ｌ１における肩部分のセンサ対（ビーム源Ｔ９）、２段目の検出層Ｌ２における肘部分のセンサ対（ビーム源Ｔ８）、および、３段目の検出層Ｌ３における手先部分のセンサ対（ビーム源Ｔ７）にて赤外線ビームの遮断が生じる。最後に、手ｈ２が垂直に挙げられた状態（ｔ４）では、１段目から３段目の検出層Ｌ１〜Ｌ３において、一段目における肩部分のセンサ対（ビーム源Ｔ９）およびその垂直方向にならぶセンサ対（ビーム源Ｔ９）にて赤外線ビームの遮断が生じる。

このような遮断が生じる赤外線センサ対がいずれの場所のものであったかを示す継時的な情報に基づいて、人ｈが手を挙げる動作を検出することができる。なお、図７に示したように、手ｈ２を挙げた状態において、上記のようにｙ方向に並ぶセンサ対では、検出層Ｌ１〜Ｌ３の肩部分に対応するセンサ対（Ｔ９、Ｒ９）で遮断が生じる。また、ｘ方向に並ぶセンサ対では、検出層Ｌ１〜Ｌ３における手ｈ２の位置に対応するセンサ対（Ｔ１７、Ｒ１７）で遮断が生じる。このように、ｙ方向だけでなく、ｘ方向にもセンサ対が並べられているので、手を挙げる動作において、右手が挙げられたのか左手が挙げられたのかを判別することができる。

以上に例示したセンサシステムでは、ｚ方向に複数の段の検出層が設けられているので、ベッド上での人の動きを平面的でなく３次元的に捉えることが可能である。また、上記の例示的な実施形態では、各検出層において水平面で異なる２方向（上記例ではｘ方向およびｙ方向）に赤外線ビームが張り巡らされており、左右手足の動きを区別して検出することができる。したがって、ベッド上での人の比較的詳細な動きを容易な方法で検出することができる。

なお、上記の構成では、人の代表的な動作と、その動作を行った時の赤外線ビーム遮断位置の変化パターンとの関係を、予めコンピュータ５０に保持させておくとともに、パターンマッチングによって動きを推定することができる。例えば、人がベッド上に手をついて身体を起こす動作と、その時に生じる赤外線ビーム遮断位置の変化パターンとを関連付けておき、そのような変化パターンが生じたときに、上記の動作を行ったと判断するように構成されていてよい。もちろん、上記の関連付けは、患者ごとに異なるものであってもよく、これによって、個々人に対してより高い精度での検出を行うことが可能になる。

図９は、本実施形態における変形例の態様のセンサシステムを示す。図９に示すように、本実施形態のセンサシステムは、１つのベッドに配置される赤外線センサ装置を１台のコンピュータに接続する形態（図１参照）に限らず、複数のベッド２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅに配置される複数の赤外線センサ装置と１台のコンピュータ５０とを接続し、当該コンピュータ５０でまとめて解析を行う形態であってもよい。このように、各ベッドに対して共通に接続されたコンピュータ５０によって解析を行えば、コストを低減することができる。また、複数の患者の行動データを１台のコンピュータ５０において管理できるので利便性が増す。

（実施形態２）
図１０は、実施形態２におけるセンサシステム２００を説明するための模式図である。図１０に示すように、本実施形態のセンサシステム２００では、図１に示したセンサシステム１００のコンピュータ５０に対して、他の場所（ここでは、病院の管理室）に置かれた別のコンピュータ６０が有線または無線で接続されている。ベッド周りに設置されたコンピュータ５０と、別室に設けられたコンピュータ６０とは、例えば有線ＬＡＮや無線ＬＡＮで繋がっていても良い。このように、別室のコンピュータ６０と接続することによって、離れた場所にいてもベッド上での人の動きを知ることができる。また、患者の自宅などにセンサシステム１００を設置するとともに、患者宅内のコンピュータ５０と病院の管理室のコンピュータ６０とをインターネットやＷＡＮなどを介して接続してもよい。このようなシステム２００を利用すれば、自宅で生活する患者や独居老人に生じた異変を、病院内の職員が即座に察知することも可能である。なお、図９に示した形態と類似する形態として、複数のベッドの周りに設けられた赤外線センサ装置１０のそれぞれから得られる信号を、病院の管理室に設置されたコンピュータ６０によって一括して管理できるように、ネットワークシステムが構築されていてもよい。また、上記の別のコンピュータ６０は病院管理室内に設置されたものに限られず、ベッドから離れた位置にある任意のコンピュータ（例えば、管理サービス会社のＰＣや、別の場所に暮らす親族のＰＣなど）であってよいことは言うまでもない。

図１１は、変形例のセンサシステム３００として、図１に示したセンサシステム１００において赤外線センサ装置１０に接続されたコンピュータ５０から、病院職員や家族などの携帯端末（スマートフォンなど）７０に無線で検出結果を届けるシステムを示している。このように携帯端末に検出結果を知らせるようにネットワークを構築することによって、ベッド上での人の異変をより迅速に察知することが可能になる。

以上に説明したように、本実施形態のセンサシステムでは、ベッド周りに設置された赤外線センサ装置からの受光信号を、種々の態様でベッドの周囲以外の場所で受信するように構成されているので、ベッド上での人の動きに対して迅速に適切な対応をとりやすい。

（実施形態３）
図１２は、図２などに示した３段の検出層Ｌ１〜Ｌ３（または３段の赤外線センサ対）を形成するために用いられる、ビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕを示す。

ビーム源ユニット３２Ｕでは、保持部材４２Ａに所定間隔で３段分の赤外線ビーム源３２が固定されている。また、保持部材４２Ａは、棒状の支持部材４２Ｂによって支持されており、これによって、保持部材４２Ａ（赤外線ビーム源３２）をベッド上面より高いところに配置させることができる。

同様に、受光素子ユニット３４Ｕでは、保持部材４４Ａに所定間隔で３段分の受光素子３４が固定されている。また、保持部材４４Ａは、棒状の支持部材４４Ｂによって支持されており、これによって、保持部材４４Ａ（受光素子３４）をベッド上面より高いところに配置させることができる。

ビーム源ユニット３２Ｕと受光素子ユニット３４Ｕとを、対象空間を挟んで対向するように設置することによって、３段分の赤外線センサ対が得られる。なお、保持部材４２Ａ、４４Ａと支持部材４２Ｂ、４４Ｂとは、赤外線センサ対の高さを調節できるように構成されていることが好適であり、例えば、支持部材４２Ｂ、４４Ｂに沿って保持部材４２Ａ、４４Ａを移動させることができるとともに、任意の位置で固定できるように構成されていてもよい。

図１３は、図１２に示したビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕの複数をベッド２０の周りに配置する様子を示す。なお、図１３では、簡単のため、ｘ方向に対向するように配置された１対のビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕと、ｙ方向において対向するように配置された１対のビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕとのみを示している。ただし、実際には、それぞれの方向に沿って複数のビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕが配置されている。これによって、図２に示したように、ベッドの周りに、ｘ方向およびｙ方向に沿って多数の赤外線センサ対を設置することができ、また、それぞれが３段の赤外線ビーム源３２および受光素子３４を有していることによって、ｚ方向に離間する３層の検出層を設けることができる。

図１４は、複数のビーム源ユニット３２Ｕを取り付けた固定部材３２０および固定部材３２０に取り付けられた台車（ホイール）３２２を含む移動式のビーム源ユニット保持器具３２Ｕ’（ユニット保持器具Ｕ’）を示す図である。なお、本実施形態では、複数の受光素子ユニット３４Ｕを取り付けた同構成の移動式の受光素子ユニット保持器具３４Ｕ’（図１５参照）も用いられる。

このようにユニット保持器具３２Ｕ’により複数のビーム源ユニット３２Ｕを一体的に保持し、まとめて移動させる形態では、ベッド周りに赤外線センサ装置を設置する際の手間を低減することができる。なお、ユニット保持器具３２Ｕ’は、所望に応じて４段以上の赤外線ビーム源３２を含むビーム源ユニット３２Ｕを搭載するなど、種々の他の態様を取り得ることは言うまでもない。

図１５は、人ｈが寝ているベッド２０の周りに、対をなすユニット保持器具３２Ｕ’、３４Ｕ’を配置する例を示す上面図である。ユニット保持器具３２Ｕ’３４Ｕ’は、台車３２２を有し移動容易な構成を有しているので、自由な場所に簡単に設置することができる。このため、図示するように、例えば、ベッド２０の一方のサイドでは医師や看護師、患者の家族が通るためのスペースＳ１を空けるようにして、ユニット保持器具３４Ｕ’をベッド２０から離れた場所に設置することも容易に実現することができる。このように、移動式のユニットを用いることによって、設置の自由度を高めて多様な使用環境を提供できる。

（実施形態４）
図１６は、上記の実施形態３として示した移動式のユニット保持器具３２Ｕ’、３４Ｕ’を用いる代わりに、ベッド２０のサイドパネルとして設置可能な板状のビーム源保持パネル３２ＵＷおよび受光素子保持パネル３４ＵＷを用いる実施形態５のセンサシステムを示す。

図１６（ａ）に示すように、パネル状または壁状のビーム源保持パネル３２ＵＷ（または受光素子群保持パネル３４ＵＷ）は、パネルの表面に複数の赤外線ビーム源３２（または受光素子３４）が、３段の検出層Ｌ１〜Ｌ３を構成するように、３段にわたって固定されている。

図１６（ｂ）に示すように、ビーム源保持パネル３２ＵＷは、ベッド２０のマットまたは底板と地面との間の空間において配置可能に構成されている。本実施形態において、ベッドのマットレスまたは底板（すなわち、人が乗ることができる板状体）は、ベッド２０の脚に支持され、地面から離れた高い位置に設けられている。このため、ベッド２０の４方の側面において、４枚のサイドパネルとして、ビーム源保持パネル３２ＵＷおよび受光素子保持パネル３４ＵＷを２枚ずつ配置することができる。

また、ビーム源保持パネル３２ＵＷと受光素子保持パネル３４ＵＷとは、ベッド２０を挟んで対をなすように配置され、ベッドの４辺を軸にそれぞれ回動可能に取り付けられている。このため図１６（ｂ）で矢印で状態変化を示すように、それぞれのパネルを軸回転により上方に持ち上げて、最終的に、ベッド２０上の対象空間２２を取り囲むようにパネルを配置することができる。なお、対象空間２２を取り囲んだときに赤外線ビーム源３２と受光素子３４とが対向する必要があるため、パネルを持ち上げる前の状態（図１６（ｂ）左の状態）では、パネル３２ＵＷ、３４ＵＷの外側面に赤外線ビーム源３２および受光素子３４とが固定されている。

以上の説明からわかるように、本実施形態では、ベッド２０の周囲に取り付けられた４枚のパネルは、板状体と地面との間に配置される第１の配置状態（図１６（ｂ）左の状態）と、対象空間２２を取り囲むように配置される第２の配置状態（図１６（ｂ）右の状態）とを切り替えられるように、板状体の周囲において支持されている。

上記にはパネル３２ＵＷ、３４ＵＷを軸回転により持ち上げることによって第２の配置状態に切り替える形態を説明したが、これに限られない。例えば、第１の配置状態から、各パネルを上方にスライドさせることによって第２の配置状態に切り替わるように、各パネルがガイドレールなどを介して板状体の周囲に支持されていてもよい。この場合、赤外線ビーム源および受光素子は、パネルの内側面に設けられることは言うまでもない。

本実施形態のように、ベッドのサイドパネルとしてビーム源保持パネル３２ＵＷと受光素子保持パネル３４ＵＷとを設けておけば、普段、センサシステムを使用しないときには邪魔にならない位置に保持しておくことができ、使用するときには、パネルを持ち上げたりスライドさせたりする動作を行うだけで簡単即座にセンサシステムを構築することができる。

（実施形態５）
図１７（ａ）〜（ｃ）は、図１２に示したビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕ（または図１４、図１５に示したユニット保持器具３２Ｕ’、３４Ｕ’）において、自動的に高さを調整する機構を備える形態を説明する図である。

図１７（ａ）は、初期設定の状態で、ビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕが備える１段目の赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５が、ベッド２０上の人ｈよりも上方に位置している場合を示す。図１７（ａ）に示すように、この場合、検出層Ｌ１〜Ｌ３のいずれにおいても赤外線ビームの遮断は生じない。このため、例えばベッドの中央を横切るように対をなす赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５の赤外線センサ対において、１段目から３段目のいずれでも受光を示す信号が出力される。

この場合、高さ自動調節機構は、赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５の位置を下げるように、ビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕの高さ調節を行う。なお、赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５を高さ方向に沿って移動させる方法としては、公知の種々の方法を採用すればよい。

その後、図１７（ｂ）に示すように、下降させた赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５が、人ｈが寝ている高さに達すると、１段目の検出層を構成する赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５において遮断を示す信号が得られる。これにより、高さ自動調節機構は、基準となる高さ位置（人ｈが寝ている高さ）を検知することができる。

その後は、図１７（ｃ）に示すように、基準となる高さ位置から所定の距離（ｘｃｍ）だけ赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５を上昇させ、検出に適した位置に各検出層Ｌ１〜Ｌ３を設定することができる。この基準からの距離ｘは、例えば、５ｃｍ〜４０ｃｍ程度であってよい。

このような高さ調節機構を用いれば、自動的に適切な位置に検出層Ｌ１〜Ｌ３を設けることが可能になり、設置の手間を簡略化することができる。また、上記の方法では、実際の人ｈの高さ位置を検出してから、この高さ位置を基準にして赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５の位置を調節するので、そのときの検出対象の状態に適合した適切な位置にセンサ対を設けることができる。

また、図１８（ａ）および（ｂ）は、初期設定の状態で、ビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕが備える赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５が、ベッド２０上の人ｈの位置に対して下過ぎる位置にあり、１段目および２段目の検出層Ｌ１、Ｌ２で遮断が検知された場合を示す。この場合、高さ自動調節機構は、赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５の位置を上げるように、ビーム源ユニット３２Ｕおよび受光素子ユニット３４Ｕの高さ調節を行う。

そして、赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５を上昇させる過程で、まず、２段目の検出層Ｌ２で受光が確認され、その後、１段目の検出層Ｌ１で受光が確認される。このとき、高さ自動調節機構は、１段目の検出層Ｌ１で受光が確認されたときの高さを、基準となる高さ位置（人ｈが寝ている高さ）として検知することができる。

その後は、図１８（ｂ）に示すように、基準となる高さ位置から所定の距離（ｘｃｍ）だけ赤外線ビーム源Ｔ１５および受光素子Ｒ１５を上昇させ、検出に適した位置に各検出層Ｌ１〜Ｌ３を設定することができる。この動作は、図１７（ｃ）に示した動作と同様である。

（実施形態６）
図１９は、１つの赤外線ビーム源Ｔ１に対して複数の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２が対応付けられた形態を示す。この形態において、赤外線ビーム源Ｔ１は、各受光素子Ｒ１〜Ｒ１２に向けて、直線状の赤外線ビームを典型的には同時に出射することができるように構成されている。赤外線ビーム源Ｔ１と受光素子Ｒ１は対を形成している。また、赤外線ビーム源Ｔ１と、受光素子Ｒ２からＲ１２もそれぞれ対を形成している。すなわち、１つの赤外線ビーム源Ｔ１と複数の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２とによって、複数の赤外線センサ対が構成されている。

なお、本実施形態では、赤外線ビーム源Ｔ１は、放射状に赤外線ビームを出射できるものであってよい。また、赤外線ビーム源Ｔ１は、マイクロミラーなどを利用して、受光素子Ｒ１〜Ｒ１２に対して順次的に角度を変えて赤外線ビームを出射するように構成されていてもよい。

図示する形態では、１つの赤外線ビーム源Ｔ１に対して受光素子Ｒ１〜Ｒ１２が設けられているが、必要に応じて、２つ以上の赤外線ビーム源が設けられていても良く、例えば２つの赤外線ビーム源のそれぞれに対して６個ずつの受光素子Ｒ１〜６、Ｒ７〜１２が対応付けられていても良い。

本実施形態においても、他の実施形態と同様に３段の検出層が形成されており、１つの赤外線ビーム源Ｔ１と複数の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２とのセットが、高さ方向に間隔を空けて３段分設けられている。

図２０は、人ｈが手ｈ２（ここでは左手）を上げているときの様子を示し、図２０は、人ｈがベッド上に手ｈ２を降ろした状態（ｔ０）から、状態（ｔ１）、状態（ｔ２）、状態（ｔ３）と徐々に高い位置にまで上げていき、最終的に真上にまで手ｈ２を上げた状態（ｔ４）に達する様子と、各状態における赤外線ビーム源Ｔ１の位置関係とを示している。

図２０に示すように、手ｈ２を降ろした状態（ｔ０）では、１〜３段目の検出層で赤外線ビームの遮断は検出されないが、状態（ｔ１）では１段目の検出層Ｌ１において例えば受光素子Ｒ１〜Ｒ１２の多くで遮断が検出される。ただし、２段目、３段目の検出層Ｌ２、Ｌ３では全ての受光素子Ｒ１〜Ｒ１２で受光が検出される。

さらに、手を高角度に上げていくにつれ、状態（ｔ２）および状態（ｔ３）において、２段目の検出層Ｌ２における一部または全部の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２で遮断が確認される状態、および、３段目の検出層Ｌ２における一部の受光素子Ｒ１〜Ｒ１２で遮断が確認される状態が確認できる。最後に、手ｈ２を真上にまで上げた状態（ｔ４）では、再び全ての検出層Ｌ１〜Ｌ３における全ての受光素子Ｒ１〜Ｒ１２で、受光が確認される。

このように、手の状態に応じて遮断が生じる受光素子が異なる位置のものとなるので、このパターンを検出することによって、人ｈが手ｈ２を上げる動作を行ったことを識別し得る。

図２１は、人ｈの足ｈ１（ここでは左足）が吊り下げられているときの様子を示し、図２２は、足ｈ１が、吊り下げられた状態（ｔ０）から、間の状態（ｔ１）を経て、ベッド上にまで落ちた状態（ｔ２）に達する様子を示す。また、図２２には、赤外線ビーム源Ｔ１から足側の３つの受光素子Ｒ１０〜Ｒ１２に届く赤外線ビームの経路において、足ｈ１がどの赤外線ビームを横切るように動作する様子が示されている。図において、各受光素子Ｒ１０〜Ｒ１２に届く赤外線ビームの経路を、それぞれ経路Ｔ’１〜Ｔ’３として示している。

図２１からわかるように、状態（ｔ０）では、２段目の検出層Ｌ２における経路Ｔ’３（受光素子Ｒ１２に届く赤外線ビーム）と、一段目の検出層Ｌ１における経路Ｔ’２（受光素子Ｒ１１に届く赤外線ビーム）および経路Ｔ’１（受光素子Ｒ１０に届く赤外線ビーム）とにおいて遮断が確認される。その後、足が少し落ちた状態（ｔ１）では、一段目の検出層Ｌ１における経路Ｔ’３（受光素子Ｒ１２に届く赤外線ビーム）および経路Ｔ’２（受光素子Ｒ１１に届く赤外線ビーム）とにおいて遮断が確認される。最後に足ｈ１がベッド上に落ちた状態（ｔ２）では、全ての検出層Ｌ１〜Ｌ３における全ての受光素子Ｒ１〜Ｒ１２において、遮断が検出されない。

このように、足ｈ１の状態に応じて遮断が生じる受光素子が異なる位置のものとなるので、このパターンを検出することによって、吊り下げられた人ｈの足ｈ１がベッド上に落ちる動作を識別し得る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の改変が可能である。なお、赤外線ビームを用いる形態だけでなく、可視光域のレーザ発振モジュールと受光素子とを用い、光源と受光素子との間の遮断物を判別するようにセンサシステムを構成することも可能である。レーザ発振モジュールとしては、人体に影響を及ぼさないように、レーザ光分類の国際規格ＩＥＣ６０８２５−１に基づくクラス１、１Ｍ、２、２Ｍに分類される種々の公知のレーザ機器を用いることが好ましい。

本明細書は、以下の項目に記載のセンサシステムを開示している。

[項目１]
対象空間を挟んで配置される光ビーム源と受光素子とを備え、前記対象空間内の生体の動きを検出するように構成されたセンサシステムであって、
前記光ビーム源および前記受光素子は、
少なくとも１つの第１光ビーム源および前記第１光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第１受光素子と、
少なくとも１つの第２光ビーム源および前記第２光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第２受光素子とを含み、
前記第１光ビーム源と前記第１受光素子との間の光ビームによって１段目の検出層が形成されており、
前記第２光ビーム源と前記第２受光素子との間の光ビームによって２段目の検出層が形成されており、
前記２段目の検出層は、前記１段目の検出層の上方に形成され、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、前記対象空間を規定する第１の方向に沿ってそれぞれ複数配置されている、センサシステム。
項目１のセンサシステムによれば、対象空間における人などの生体の動きを比較的簡単な構成で適切に検出することができる。

[項目２]
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、前記第１の方向に加えて前記対象空間を規定する第２の方向に沿ってもそれぞれ複数配置されており、
前記第２の方向は、前記第１の方向と交差する方向である、項目１に記載のセンサシステム。
項目２のセンサシステムによれば、対象空間における人などの生体の動きをより精度高く適切に検出することができる。

[項目３]
前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに直交する方向である、項目２に記載のセンサシステム。
項目３のセンサシステムによれば、対象空間における人などの生体の動きをさらに精度高く適切に検出することができる。

[項目４]
１つの前記第１光ビーム源は、１つの前記第１受光素子と対を形成し、
１つの前記第２光ビーム源は、１つの前記第２受光素子と対を形成し、
複数の前記第１光ビーム源および複数の前記第１受光素子の間に形成される複数の光ビームは互いに平行であり、
複数の前記第２光ビーム源および複数の前記第２受光素子の間に形成される複数の光ビームは互いに平行である、項目１から３のいずれかに記載のセンサシステム。
項目４のセンサシステムによれば、対象空間における人などの生体の動きを光ビーム網にて精度高く適切に検出することができる。

[項目５]
前記光ビーム源および前記受光素子は、少なくとも１つの第３光ビーム源および前記第３光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第３受光素子をさらに含み、
前記第３光ビーム源と前記第３受光素子との間の光ビームによって３段目の検出層が形成され、
前記３段目の検出層は、前記２段目の検出層の上方に形成される、項目１から４のいずれかに記載のセンサシステム。
項目５のセンサシステムによれば、対象空間における人などの生体の動きを高さ方向においてより精度高く検出することができる。

[項目６]
前記受光素子に有線または無線で接続され、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記対象空間内における生体の位置情報を分析するコンピュータをさらに備える、項目１から５のいずれかに記載のセンサシステム。
項目６のセンサシステムによれば、対象空間における人などの生体の動きを、コンピュータの解析によって精度高く分析することができる。

[項目７]
前記コンピュータによる分析結果を有線または無線で受け取るように構成された別のコンピュータをさらに備える請求項６に記載のセンサシステム。
項目７のセンサシステムによれば、コンピュータの解析結果を別の場所でも受け取ることができ、利便性が増す。

[項目８]
前記コンピュータによる分析結果を無線で受け取るように構成された携帯端末をさらに備える、項目６に記載のセンサシステム。
項目８のセンサシステムによれば、コンピュータの解析結果を携帯端末にて受け取ることができ、利便性が増す。

[項目９]
少なくとも１つの前記第１光ビーム源と少なくとも１つの前記第２光ビーム源とが固定され、移動可能に構成されたビーム源ユニットと、
少なくとも１つの前記第１受光素子と少なくとも１つの前記第２受光素子とが固定され、移動可能に構成された受光素子ユニットと
を備える項目１から８のいずれかに記載のセンサシステム。
項目９のセンサシステムによれば、光ビーム源と受光素子との設置をより容易に行うことができる。

[項目１０]
前記ビーム源ユニットの複数を間隔を空けて一体的に保持するビーム源ユニット保持器具と、前記受光素子ユニットの複数を間隔を空けて一体的に保持する受光素子ユニット保持器具とを備える項目９に記載のセンサシステム。
項目１０のセンサシステムによれば、光ビーム源と受光素子との設置をより容易にまとめて行うことができる。

[項目１１]
前記対象空間はベッド上の空間であり、前記ベッドを囲むように配置される複数の光ビーム源および複数の受光素子によって、前記ベッド上における人の動きを検出するように構成されている、項目１から１０のいずれかに記載のセンサシステム。
項目１１のセンサシステムによれば、ベッド上における人の動きを検出し、不測の事態に備えることができる。

[項目１２]
前記生体の位置に応じて、前記１段目の検出層および前記２段目の検出層の高さを自動的に調節する機構を備える、項目１から１１のいずれかに記載のセンサシステム。
項目１２のセンサシステムによれば、検出層を適切な高さに自動的に設定することができるので利便性が増す。

[項目１３]
地面から離れた位置に配置され前記生体が乗ることができる板状体および前記板状体の周囲に配された４枚のパネルを備えるベッドをさらに有し、
前記４枚のパネルは、前記板状体と地面との間に配置される第１の配置状態と、前記板状体上に形成される前記対象空間を取り囲むように配置される第２の配置状態とを切り替えられるように前記板状体の周囲において支持されており、
前記４枚のパネルのうちの対向して配置される２枚のパネルにおいて、一方のパネルには前記第１光ビーム源および前記第２光ビーム源が固定されており、他方のパネルには前記第１受光素子および前記第２受光素子が固定されている、項目１から８のいずれかに記載のセンサシステム。
項目１３のセンサシステムによれば、ベッドの板状体周囲に支持された４枚のパネルを用いて、センサシステムを簡便に設置することができる。

本発明の実施形態によるセンサユニットは、比較的安価に得ることができ、ベッド上での人の動きなど、対象空間における生体の動きを適切に検出することができる。

１０ 赤外線センサ装置
２０ ベッド
２２ 対象空間
３２ 赤外線ビーム源
３２Ｕ 赤外線ビーム源ユニット
３４ 受光素子
３４Ｕ 受光素子ユニット
３６ 赤外線ビーム
５０ コンピュータ（計算機）
６０ 別のコンピュータ
１００ センサシステム
ｈ 人
ｈ１ 足
ｈ２ 手
Ｌ１ １段目の検出層
Ｌ２ ２段目の検出層
Ｌ３ ３段目の検出層
Ｒ１〜Ｒ１８ 受光素子
Ｔ１〜Ｔ１８ 赤外線ビーム源

Claims (7)

1. 対象空間を挟んで配置される光ビーム源と受光素子とを備え、前記対象空間内の生体の動きを検出するように構成されたセンサシステムであって、
   前記光ビーム源および前記受光素子は、
   少なくとも１つの第１光ビーム源および前記第１光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第１受光素子と、
   少なくとも１つの第２光ビーム源および前記第２光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第２受光素子とを含み、
   前記第１光ビーム源と前記第１受光素子との間の光ビームによって１段目の検出層が形成されており、
   前記第２光ビーム源と前記第２受光素子との間の光ビームによって２段目の検出層が形成されており、
   前記２段目の検出層は、前記１段目の検出層の上方に形成され、
   前記第１受光素子および前記第２受光素子は、前記対象空間を規定する第１の方向に沿ってそれぞれ複数配置されている、センサシステム。
2. 前記第１受光素子および前記第２受光素子は、前記第１の方向に加えて前記対象空間を規定する第２の方向に沿ってもそれぞれ複数配置されており、
   前記第２の方向は、前記第１の方向と交差する方向である、請求項１に記載のセンサシステム。
3. １つの前記第１光ビーム源は、１つの前記第１受光素子と対を形成し、
   １つの前記第２光ビーム源は、１つの前記第２受光素子と対を形成し、
   複数の前記第１光ビーム源および複数の前記第１受光素子の間に形成される複数の光ビームは互いに平行であり、
   複数の前記第２光ビーム源および複数の前記第２受光素子の間に形成される複数の光ビームは互いに平行である、請求項１または２に記載のセンサシステム。
4. 前記光ビーム源および前記受光素子は、少なくとも１つの第３光ビーム源および前記第３光ビーム源と対向して対を形成するように配置される第３受光素子をさらに含み、
   前記第３光ビーム源と前記第３受光素子との間の光ビームによって３段目の検出層が形成され、
   前記３段目の検出層は、前記２段目の検出層の上方に形成される、請求項１から３のいずれかに記載のセンサシステム。
5. 前記受光素子に有線または無線で接続され、前記受光素子からの受光信号に基づいて前記対象空間内における生体の位置情報を分析するコンピュータをさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載のセンサシステム。
6. 少なくとも１つの前記第１光ビーム源と少なくとも１つの前記第２光ビーム源とが固定され、移動可能に構成されたビーム源ユニットと、
   少なくとも１つの前記第１受光素子と少なくとも１つの前記第２受光素子とが固定され、移動可能に構成された受光素子ユニットと
   を備える請求項１から５のいずれかに記載のセンサシステム。
7. 地面から離れた位置に配置され前記生体が乗ることができる板状体および前記板状体の周囲に配された４枚のパネルを備えるベッドをさらに有し、
   前記４枚のパネルは、前記板状体と地面との間に配置される第１の配置状態と、前記板状体上に形成される前記対象空間を取り囲むように配置される第２の配置状態とを切り替えられるように前記板状体の周囲において支持されており、
   前記４枚のパネルのうちの対向して配置される２枚のパネルにおいて、一方のパネルには前記第１光ビーム源および前記第２光ビーム源が固定されており、他方のパネルには前記第１受光素子および前記第２受光素子が固定されている、請求項１から６のいずれかに記載のセンサシステム。

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