JP2018000295A - センサ装置及びその取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広範な検出領域を確保することのできるセンサ装置を提供する。
【解決手段】略板状のフレーム３に設けられ、フレームの一方の面の近傍に位置する人体の生体情報を検出可能なセンサ装置５において、フレームの厚さ方向に延在して形成された孔にセンサ装置を設け、センサ装置に電磁波を放射する側の面である一面の位置が外方から確認可能に構成された略板状のアンテナ部を設け、アンテナ部の一面をフレームの一方の面と略同一面に、またはフレームの一方の面から突出して配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、人体の生体情報を検出可能なセンサ装置及びその取付方法に関する。

病院や介護施設において、ベッド上の患者や要介護者の心拍、呼吸、体動等をマイクロ波により検出するセンサ装置が知られている（例えば特許文献１、非特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたセンサ装置は、１ＧＨｚ以上の周波数の電磁波のパルスを人体に向けて送信し、人体等の電磁波反射物体からの反射波を検出してベッド上の患者や要介護者の存在を検知するとともに、患者等のベッド上での位置や姿勢を検出するものである。また、非特許文献１に開示されたセンサ装置は、約２４ＧＨｚのマイクロ波を人体に向けて照射し、反射体である人体の体動等により反射波の周波数がドップラー効果の影響を受けて変化するので、この反射波の周波数変化を検出して人体の心拍、呼吸、体動等を検出するものである。

特開２００１−２３８９２２号公報

マイクロ波センサモジュールを開発、発売［平成28年6月8日検索］、インターネット<URL:http://www.sharp.co.jp/corporate/news/150625-a.html>

上述した従来のセンサ装置は、人体に向けて高周波の電磁波を照射する構成であるため、センサ装置と人体との間に金属等の電磁遮蔽物が存在する場合、体動等の検出に問題を生じる可能性がある。

特に、病院や介護施設に配置されている、いわゆる介護用ベッドや医療用ベッドであると、患者や要介護者が起床時に背中の部分や足の一部を持ち上げる機能を備えることがあり、このため、マットがフレームと呼ばれる略板状の金属製の部材により支持されることがある。

センサ装置による体動等の検出を確実なものにするには、センサ装置からの電磁波ができるだけ広範囲に人体に照射され、また、反射波が確実に受信されるためには、このセンサ装置をフレームに取り付けることが好ましい。しかしながら、センサ装置がこのフレームから突出したのでは、その突出部分がマットを介して患者等に触知され、寝心地に影響を及ぼす可能性がある。このため、特許文献１に開示されたセンサ装置では、ベッド筐体の上面中央部にセンサ装置の上面が一致するように取り付けられている。

しかしながら、通常、センサ装置は筐体内部に電磁波を放射するアンテナ部を備える構成であり、特許文献１に開示されたセンサ装置であると、筐体の上面がフレームの上面に一致するように取り付けられているので、アンテナ部はフレームの上面よりもやや下方に位置することになる。このため、センサ装置のアンテナ部から放射される電磁波の一部がフレームに照射されて反射し、電磁波の照射領域に制限が生じる可能性があった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、広範な検出領域を確保しうるセンサ装置及びその取付方法の提供をその目的の一つとしている。

本発明は、略板状のフレームに設けられ、フレームの一方の面の近傍に位置する人体の生体情報を検出可能なセンサ装置に適用される。そして、フレームの厚さ方向に延在して形成された孔にセンサ装置を設け、センサ装置に、電磁波を放射する側の面である一面の位置が外方から確認可能に構成された略板状のアンテナ部を設け、アンテナ部の一面をフレームの一方の面と略同一面に、またはフレームの一方の面から突出して配置することにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。

アンテナ部の一面をフレームの一方の面と略同一面に、またはフレームの一方の面から突出して配置しているので、アンテナ部から放射される電磁波がフレームに照射されることを抑制することができる。

ここで、センサ装置にアンテナ部を収納する筐体を設けた場合、この筐体に、アンテナ部の一面の位置を示すマークを設けることが好ましい。あるいは、この筐体を、アンテナ部の一面の位置が筐体の外方から視認可能に構成することが好ましい。

さらに、センサ装置の筐体が一面と側面とを備える場合、この一面と側面との間に、一面から側面に向かって連続的に湾曲する曲面を有する端縁部を設けることが好ましい。あるいは、筐体の一面と側面との間に、一面と側面と異なる面を有する端縁部を設けることが好ましい。

また、本発明は、電磁波を放射する側の面である一面の位置が外方から確認可能に構成された略板状のアンテナ部を備え、略板状のフレームの一方の面の近傍に位置する人体の生体情報を検出可能なセンサ装置の取付方法に適用される。そして、フレームの厚さ方向に延在する孔にセンサ装置を配置し、アンテナ部の一面をフレームの一方の面と略同一面に、またはフレームの一方の面から突出させてセンサ装置を取り付けることにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。

本発明によれば、広範な検出領域を確保しうるセンサ装置及びその取付方法を実現することができる。

本発明の一実施形態のセンサ装置が適用されるベッドを示す一部破断斜視図である。 一実施形態のセンサ装置がフレームに取り付けられた状態を示す一部破断側面図である。 一実施形態のセンサ装置を示す一部破断側面図である。 一実施形態のセンサ装置による電磁波の放射状態の一例を示す図である。 従来のセンサ装置による電磁波の放射状態の一例を示す図である。 一実施形態のセンサ装置のアンテナ部を示す平面図である。

（一実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態であるセンサ装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態のセンサ装置が適用されるベッドを示す一部破断斜視図、図２は一実施形態のセンサ装置がフレームに取り付けられた状態を示す一部破断側面図、図３は一実施形態のセンサ装置を示す一部破断側面図である。

まず、本実施形態のセンサ装置が適用されるベッドの構成を、図１を参照して説明する。図１に示すベッド１は、いわゆる介護用ベッドまたは医療用ベッドと呼ばれるもので、このベッド１には、患者や要介護者が横臥する略平板状のマット２と、図１においてこのマット２を下方から支持する略平板状のフレーム３と、このフレーム３を略水平に支持する支持部４とを備える。なお、図１ではフレーム３の構成を明示するため、マット２の一部を省略して図示しているが、実際にはマット２は図１においてフレーム３の上面をほぼ覆う形状である。

図１に示すベッド１のフレーム３は、患者や要介護者が起床時に背中の部分や足の一部を持ち上げるために、図１に示すように少なくともその一部が水平状態から図中上方に持ち上げられる。このための図略の機構が支持部４に設けられている。フレーム３には、通気性確保や軽量化等のために、その厚さ方向（図１において上下方向）に貫通する貫通孔３ａが複数個形成されている。

そして、本実施形態のセンサ装置は、複数の貫通孔３ａのうち１つの貫通孔３ａ、好ましくはフレーム３の略中央に位置する貫通孔３ａに配置されている。より詳細には、図２及び図３に示すように、フレーム３には図中その上面３ｂから下方に窪む凹部３ｃが形成され、貫通孔３ａはこの凹部３ｃに形成されている。

本実施形態のセンサ装置５は、図３に詳細を示すように、外形略直方体状の中空な筐体６を備え、この筐体６の内部に、図中上から順にアンテナ部７、センサ回路部８、制御回路部９及びＩ／Ｆ（インタフェース）回路部１０が収納されている。

アンテナ部７は、図６に示すように、その上面に複数の平板状の導体からなる送信部７ａ及び受信部７ｂを備え、送信部７ａから図２及び図３において上方に向けて電磁波を放射するとともに、受信部７ｂにより反射波を受信する。これにより、センサ装置５は、フレーム３の一方の面である上面３ｂの近傍、より詳細にはマット２上に横臥する患者や要介護者の生体情報を検出することができる。

センサ回路部８は、このアンテナ部７から所定の周波数の電磁波を放射させ、さらに、アンテナ部７が受信した反射波を取り込んで制御回路部９に送出する。制御回路部９は、センサ回路部８を介してアンテナ部７が受信した反射波に基づいて、患者や要介護者の心拍、呼吸、体動等の生体情報の検出信号を生成する。そして、Ｉ／Ｆ回路部１０は、制御回路部９が生成した検出信号をセンサ装置５の外方に出力する動作を行う。

Ｉ／Ｆ回路部１０には、ＵＳＢケーブル１１を介してクライアント機能を有する無線ＬＡＮ装置１２が接続され、センサ装置５の検出信号はＩ／Ｆ回路部１０から無線ＬＡＮ装置１２に出力され、この無線ＬＡＮ装置１２から無線通信により送出される。無線ＬＡＮ装置１２からの無線信号は、アクセスポイント機能を有する無線ＬＡＮ装置１３により受信され、この無線ＬＡＮ装置１３の後段に設けられた図略の解析装置により解析される。

ここで、センサ回路部８からアンテナ部７を介して放射される電磁波の周波数や送信方式、さらには制御回路部９による生体情報の検出方式に特段の限定はなく、上述の従来のセンサ装置における方式を含めた既知の送信方式、検出方式が好適に適用可能である。

また、センサ装置５から検出信号を出力させる構成は図示のそれに限定されず、既知の構成が好適に適用可能である。一例として、センサ装置５と無線ＬＡＮ装置１２との間はＵＳＢ規格に基づかない通信規格により信号送信が可能であり、また、無線ＬＡＮ規格による無線通信のみならず、Bluetooth（登録商標）等の無線通信規格に基づいて検出信号の送信も可能である。さらには、センサ装置５と上述の解析装置との間を有線ケーブルにより直接接続することも可能である。

センサ装置５の筐体６は、上述のように外形略直方体状に形成され、その側面のうち少なくとも一つの側面（図２及び図３で図示されている側面）６ａには、アンテナ部７の送信部７ａ及び受信部７ｂの上面に相当する位置に直線状のマーク６ｂが形成されている。これにより、センサ装置５の電磁波を放射する側の面であるアンテナ部７の送信部７ａ及び受信部７ｂの上面の位置が外方から確認可能とされている。

なお、アンテナ部７の送信部７ａ及び受信部７ｂの上面の位置を外方から確認可能にする構成は図２及び図３に示す例に限定されない。一例として、センサ装置５の筐体６のうち、少なくともアンテナ部７の送信部７ａ、受信部７ｂの上面が視認できる位置を透明、半透明に構成することで、アンテナ部７の送信部７ａ、受信部７ｂの上面を外方から視認可能に構成する例が挙げられる。また、マーク６ｂの形状等も図２及び図３に示す例に限定されず、一例として、マーク６ｂを矢印状に形成し、その先端がアンテナ部７の送信部７ａ、受信部７ｂの上面に相当する位置に設ける例が挙げられる。

図２及び図３に示すように、筐体６の図中上面６ｃと側面６ａとの間である上面６ｃの端縁部６ｄは、この上面６ｃから側面６ａに向かって連続的に湾曲する曲面に形成されている。この端縁部６ｄを連続的に湾曲する曲面に形成することで、上述のようにフレーム３の少なくとも一部を持ち上げた際やマット２を交換する際等に、この端縁部６ｄがマット２の下面に接触して傷等を生じさせる可能性を低減させることができる。なお、マット２の下面保護をする目的で、端縁部６ｄを湾曲する曲面に形成するのみならず、端縁部６ｄを、上面６ｃや側面６ａと異なる面、一例として隅切面に形成してもよい。

センサ装置５は、図２及び図３に示すように、アンテナ部７の送信部７ａ、受信部７ｂの上面がフレーム３の上面３ｂと略同一面に、あるいは、アンテナ部７の送信部７ａ、受信部７ｂの上面がフレーム３の上面３ｂより上方に突出して、フレーム３の貫通孔３ａに配置され、治具１４によりその状態で固定されてフレーム３に取り付けられている。

従って、図４に示すように、本実施形態のセンサ装置５から放射される電磁波は、フレーム３の上面３ｂに衝突、遮蔽されることないため、アンテナ部７が有するアンテナ特性を十分に発揮することができ、その放射パターンは一例として図４の二点鎖線で示すようなものとなる。これにより、マット２に横臥する患者や要介護者に対する、広範な生体情報の検出領域を確保することができる。

これと比較して、図５に示すように、センサ装置５をフレーム３の凹部３ｃの上面に略一致する位置に配置した場合、センサ装置５から放射される電磁波のうち、一部はフレーム３の凹部３ｃ等により反射され、図４の二点鎖線で示す放射パターンを図中左右方向に狭める方向に作用する結果、放射パターンは図５の二点鎖線で示すようになる。結果として、アンテナ部７が有するアンテナ特性を十分に発揮することができず、生体情報の検出領域そのものを狭める結果となる。

以上説明したように、本実施形態のセンサ装置５によれば、広範な検出領域を確保しうるセンサ装置を実現することができる。

（変形例）
なお、本発明のセンサ装置は、その細部が上述の一実施形態に限定されず、種々の変形例が可能である。一例として、上述の一実施形態では、ベッド１のフレーム３に１つのセンサ装置５を配置していたが、複数のセンサ装置５を配置してもよい。また、一実施形態ではセンサ装置５を治具１４によりフレーム３に位置決めして配置していたが、センサ装置５の筐体６にフックを設けてこのフックをフレーム３の一面に係止する、筐体６にフランジを設けてこのフランジに貫通孔を形成するとともにフレーム３にも貫通孔３ａの側部に別の貫通孔を形成し、これら貫通孔を貫通するボルト、ナットにより固定する等、種々の位置決め方法が採用可能である。

１ ベッド
３ フレーム
３ａ 貫通孔
３ｂ 上面
５ センサ装置
６ 筐体
６ａ 側面
６ｂ マーク
６ｃ 上面
６ｄ 端縁部
７ アンテナ部
７ａ 送信部
７ｂ 受信部

Claims (6)

1. 略板状のフレームに設けられ、前記フレームの一方の面の近傍に位置する人体の生体情報を検出可能なセンサ装置であって、
   前記フレームにはその厚さ方向に延在する孔が形成されて、この孔に前記センサ装置が設けられ、
   前記センサ装置は、電磁波を放射する側の面である一面の位置が外方から確認可能に構成された略板状のアンテナ部を備え、
   前記アンテナ部の前記一面は前記フレームの前記一方の面と略同一面に、または前記フレームの前記一方の面から突出して配置されている
   ことを特徴とするセンサ装置。
2. 前記センサ装置は前記アンテナ部を収納する筐体を備え、この筐体には、前記アンテナ部の前記一面の位置を示すマークが設けられていることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
3. 前記センサ装置は、前記アンテナ部を収納する筐体を備え、この筐体は、前記アンテナ部の前記一面の位置が前記筐体の外方から視認可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
4. 前記センサ装置の前記筐体は一面と側面とを備え、この一面と側面との間には、前記一面から前記側面に向かって連続的に湾曲する曲面を有する端縁部が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のセンサ装置。
5. 前記センサ装置の前記筐体は一面と側面とを備え、この一面と側面との間には、前記一面と側面と異なる面を有する端縁部が設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のセンサ装置。
6. 電磁波を放射する側の面である一面の位置が外方から確認可能に構成された略板状のアンテナ部を備え、略板状のフレームの一方の面の近傍に位置する人体の生体情報を検出可能なセンサ装置の取付方法であって、
   前記フレームの厚さ方向に延在する孔に前記センサ装置を配置し、
   前記アンテナ部の前記一面を前記フレームの前記一方の面と略同一面に、または前記フレームの前記一方の面から突出させて前記センサ装置を取り付ける
   ことを特徴とするセンサ装置の取付方法。
   
   

Images