JP2019051097A - 在床状態見守りシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ベッド上の被験者が転落、転倒等の恐れのある危険状態に至ったことを、簡易且つ正確に検知することのできる在床状態見守りシステムを提供する。
【解決手段】ベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする在床状態見守りシステムは、前記ベッドの四隅に設けられ且つ前記被験者の荷重を検出する４つの荷重検出器と、前記４つの荷重検出器のいずれか一つの検出値の前記４つの荷重検出器の各々の検出値の合計値に対する比率を所定の閾値と比較して、前記被験者が危険状態にあるか否かを判定する状態判定部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷重検出器の検出値に基づいてベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする在床状態見守りシステムに関する。

医療や介護の分野において、荷重検出器を介してベッド上の被験者の荷重を検出し、検出した荷重に基づいて被験者の状態を判定することが提案されている。具体的には例えば、検出した荷重に基づいて在床・離床判定を行うことや、被験者の端座位状態（ベッドの端部に座った状態）を検知すること等が提案されている。

特許文献１は、ベッドの脚の下に配置した４つの荷重検出部からの荷重値の合計値と被験者の体重との比較、及び被験者の重心位置に基づいて、被験者が端座位姿勢にあると判定する離床情報管理システムを開示している。特許文献２、３は、ベッドの脚の下に配置した４つの荷重検出センサ又は荷重検出手段からの荷重値の合計値が所定の条件を満たすことに基づいて、被験者の離床を判定する在床状況検知方法又は在床状況検出方法を開示している。

特開２０１４−１２１６１７号公報 特許第５８９６８５５号明細書 特許第４９６５９０４号明細書

ベッド上の被験者、例えば病院の入院患者や介護施設の入所者が、ベッドの端部に座った端座位状態やベッドの端部に横たわった状態に至った場合には、被験者に転倒や転落等が生じる恐れがある。そのため、被験者が端座位状態やベッド端部に横たわった状態といった危険状態に至ったことを検知することのできるシステムが望まれている。

本発明は、ベッド上の被験者が転落、転倒等の恐れのある危険状態に至ったことを、簡易且つ正確に検知することのできる在床状態見守りシステムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、
ベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする在床状態見守りシステムであって、
前記ベッドの四隅に設けられ且つ前記被験者の荷重を検出する４つの荷重検出器と、
前記４つの荷重検出器のいずれか一つの検出値の前記４つの荷重検出器の各々の検出値の合計値に対する比率を所定の閾値と比較して、前記被験者が危険状態にあるか否かを判定する状態判定部とを備える在床状態見守りシステムが提供される。

第１の態様の在床状態見守りシステムにおいて、前記状態判定部は、所定期間にわたって前記比率が前記所定の閾値以上である場合に前記被験者が危険状態にあると判定してもよい。

第１の態様の在床状態見守りシステムにおいて、前記状態判定部は、前記４つの荷重検出器の検出値から、前記比率の算出対象である前記４つの荷重検出器のいずれか一つの検出値を選択可能に構成されていてもよい。

第１の態様の在床状態見守りシステムは、前記比率が、前記所定の閾値よりも大きい第２の閾値以上となったことに基づいて、前記被験者が離床希望を有していると判定する離床希望判定部を更に備えてもよい。

本発明の第２の態様に従えば、
ベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする在床状態見守りシステムであって、
前記ベッドの四隅に設けられ且つ前記被験者の荷重を検出する４つの荷重検出器と、
前記４つの荷重検出器に含まれ且つ前記ベッドの一辺に沿って配置された２つの荷重検出器の各々の検出値の合計値の前記４つの荷重検出器の各々の検出値の合計値に対する比率を所定の閾値と比較して、前記被験者が危険状態にあるか否かを判定する状態判定部とを備える在床状態見守りシステムが提供される。

第２の態様の在床状態見守りシステムにおいて、前記状態判定部は、所定期間にわたって前記比率が前記所定の閾値以上である場合に前記被験者が危険状態にあると判定してもよい。

第２の態様の在床状態見守りシステムにおいて、前記状態判定部は、前記４つの荷重検出器の検出値から、前記比率の算出対象である前記２つの荷重検出器の各々の検出値を選択可能に構成されていてもよい。

第２の態様の在床状態見守りシステムは、前記比率が、前記所定の閾値よりも大きい第２の閾値以上となったことに基づいて、前記被験者が離床希望を有していると判定する離床希望判定部を更に備えてもよい。

第１、第２の態様の在床状態見守りシステムは、前記状態判定部の判定結果に基づいて報知を行う報知部を更に備えてもよい。

本発明の第３の態様に従えば、
ベッドと、
第１の態様又は第２の態様の在床状態見守りシステムとを備えるベッドシステムが提供される。

本発明の在床状態見守りシステムによれば、ベッド上の被験者が転落、転倒等の恐れのある危険状態に至ったことを、簡易且つ正確に検知することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る在床状態見守りシステムの構成を示すブロック図である。 図２は、荷重検出器のベッドに対する配置を示す説明図である。 図３は、在床状態見守りシステムを用いた在床状態のモニタリング方法を示すフローチャートである。 図４は、状態判定部における危険状態判定の原理を説明するための説明図である。 図５は、在床状態見守りシステムを用いて行った危険状態判定の一実施例における、比率Ｒ_ｎの変動を示すグラフである。 図６は、在床状態見守りシステムを用いて行った危険状態判定の他の実施例における、比率Ｒ_ｎの変動を示すグラフである。 図７は、在床状態見守りシステムを用いて行った危険状態判定の更に他の実施例における、比率Ｒ_ｎの変動を示すグラフである。 図８は、変形例に係るベッドシステムの全体構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
本発明の実施形態の在床状態見守りシステム１００（図１）について、これをベッドＢＤ（図２）と共に使用して、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの在床状態をモニタリングする場合を例として説明する。

以下の説明においては、直方形のベッドＢＤ（図２）の中心を中心Ｏとして、中心Ｏを通りベッドＢＤの短手（幅方向）に延びる軸をベッドＢＤのＸ軸とし、中心Ｏを通りベッドＢＤの長手（長さ方向、上下方向）に延びる軸をベッドＢＤのＹ軸とする。ベッドＢＤの平面視において、ベッドＢＤの中心Ｏの右側をＸ軸の正側、左側をＸ軸の負側とし、ベッドＢＤの中心Ｏの上側をＹ軸の正側、下側をＹ軸の負側とする。被験者ＳがベッドＢＤ上に横たわる場合は、一般にＹ軸に沿って横たわり、Ｙ軸方向の正側に頭部を置き、負側に脚部を置く。

図１に示す通り、本実施形態の在床状態見守りシステム１００は、荷重検出部１０、状態判定部３０、記憶部４０、報知部５０を主に有する。荷重検出部１０と状態判定部３０とは、Ａ／Ｄ変換部２０を介して接続されている。状態判定部３０には更に入力部６０が接続されている。

荷重検出部１０は、４つの荷重検出器１、２、３、４を備える。荷重検出器１、２、３、４のそれぞれは、例えばビーム形のロードセルを用いて荷重を検出する荷重検出器である。このような荷重検出器は例えば、特許第４８２９０２０号や特許第４００２９０５号に記載されている。荷重検出器１〜４はそれぞれ、配線又は無線によりＡ／Ｄ変換部２０に接続されている。

図２に示す通り、荷重検出部１０の４つの荷重検出器１〜４は、被験者Ｓが使用するベッドＢＤの四隅の脚ＢＬ_１、ＢＬ_２、ＢＬ_３、ＢＬ_４の下端部に取り付けられたキャスターＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の下にそれぞれ配置される。具体的には、荷重検出器１はベッドＢＤのＸ軸方向正側且つＹ軸方向負側の隅部に設けられた脚ＢＬ_１の下に配置され、荷重検出器２はベッドＢＤのＸ軸方向負側且つＹ軸方向負側の隅部に設けられた脚ＢＬ_２の下に配置され、荷重検出器３はベッドＢＤのＸ軸方向負側且つＹ軸方向正側の隅部に設けられた脚ＢＬ_３の下に配置され、荷重検出器４はベッドＢＤのＸ軸方向正側且つＹ軸方向正側の隅部に設けられた脚ＢＬ_４の下に配置される。

Ａ／Ｄ変換部２０は、荷重検出部１０からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備え、荷重検出部１０と状態判定部３０にそれぞれ配線又は無線で接続されている。

状態判定部３０は、専用又は汎用のコンピュータであり、内部に比率算出部３１、及び比較判定部３２が構築されている。

記憶部４０は、在床状態見守りシステム１００において使用されるデータを記憶する記憶装置であり、例えばハードディスク（磁気ディスク）を用いることができる。報知部５０は、状態判定部３０からの出力に基づいて所定の報知を行う部分であり、画像（映像）による報知を行う液晶モニター等のモニター５１と、音声による報知を行うスピーカー５２とを含む。

入力部６０は、状態判定部３０に対して所定の入力を行うためのインターフェイスであり、キーボード及びマウスにし得る。

このような在床状態見守りシステム１００を使用して、ベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする動作について説明する。

被験者の在床状態のモニタリングとは、具体的には例えば、被験者が転倒や転落の恐れのある危険状態に至ったことの検知である。本発明及び本明細書において、「危険状態」とは、被験者がベッドの端部に座った「端座位状態」、及び被験者がベッドの端部近傍に横たわった「端部臥床状態」を含む。端座位状態に至った被験者は、その後ベッドから離床することが予測されるが、離床のために立ち上がる際に、転倒や転落等が生じる恐れがある。一方で、端部臥床状態に至った被験者には、ベッドからの転落等が生じる恐れがある。

また、本明細書及び本発明において「端座位状態」は、被験者の足がベッドの下の床面に接触している状態及び接触していない状態のいずれをも含む。また、本明細書及び本発明において「端部臥床状態」は、ベッドの端部に横たわった被験者の身体の一部（例えば腕や脚）がベッド端を越えて垂れ下がった状態、及び当該垂れ下がった腕や脚がベッドの下の床面に接触している状態をも含む。

在床状態見守りシステム１００を使用した被験者の在床状態のモニタリングは、図３のフローチャートに示す通り、被験者の荷重を検出する荷重検出工程Ｓ１と、各被験者の荷重値に基づいて被験者が危険状態であるか否かを判定する状態判定工程Ｓ２と、判定結果に基づいて所定の報知を行う報知工程Ｓ３とを含む。

［荷重検出工程］
荷重検出工程Ｓ１では、荷重検出器１、２、３、４を用いてベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重を検出する。ベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重は、ベッドＢＤの四隅の脚ＢＬ_１〜ＢＬ_４の下に配置された荷重検出器１〜４に分散して付与され、これらによって分散して検出される。

荷重検出器１〜４はそれぞれ、荷重（荷重変化）を検出してアナログ信号としてＡ／Ｄ変換部２０に出力する。Ａ／Ｄ変換部２０は、サンプリング周期を例えば５ミリ秒として、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号（以下「荷重信号」）として状態判定部３０に出力する。

以下では、荷重検出器１、２、３、４から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部２０においてデジタル変換して得られる荷重信号を、それぞれ荷重信号ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４と呼ぶ。また、荷重信号ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４の各サンプリング時刻における検出値（荷重値）をＷ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４とする。

［状態判定工程］
状態判定工程Ｓ２では、状態判定部３０が、荷重検出器１〜４からの荷重信号ｓ_１〜ｓ_４（検出値Ｗ_１〜Ｗ_４）を用いて、被験者Ｓが危険状態にあるか否かを判定する。判定は次の原理に基づいて行われる。

被験者Ｓが、四隅に荷重検出器１〜４が配置されたベッドＢＤ（図４）の上で端座位状態に至る場合、被験者ＳがベッドＢＤのＸ軸方向正側の端部で端座位状態に至れば被験者Ｓの重心Ｇは荷重検出器１と荷重検出器４との間に位置し、被験者ＳがベッドＢＤのＸ軸方向負側の端部で端座位状態に至れば被験者Ｓの重心Ｇは荷重検出器２と荷重検出器３との間に位置する。また、被験者ＳがベッドＢＤのＹ軸方向正側の端部で端座位状態に至れば被験者Ｓの重心Ｇは荷重検出器３と荷重検出器４との間に位置し、被験者ＳがベッドＢＤのＹ軸方向負側の端部で端座位状態に至れば被験者Ｓの重心Ｇは荷重検出器１と荷重検出器２との間に位置する（一般に、ベッドＢＤのＹ軸方向正側の端部にはヘッドボードが設けられており、ベッドＢＤのその他の端部にも柵等が設けられ得るが、この原理的な説明においてはこれらの存在は無視している）。

この時、図４に示すベッドＢＤの形状、及びベッドＢＤに対する荷重検出器１〜４の配置から明らかなように、端座位状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置と、当該位置に最も近接する荷重検出器（以下、適宜「最近接荷重検出器」と呼ぶ）との間の距離は、被験者Ｓが荷重検出器１、４のちょうど中間の位置で端座している場合の被験者Ｓの重心Ｇとこの場合の最近接荷重検出器である荷重検出器１又は荷重検出器４との間の距離、又は被験者Ｓが荷重検出器２、３のちょうど中間の位置で端座している場合の被験者Ｓの重心Ｇとこの場合の最近接荷重検出器である荷重検出器２又は荷重検出器３との間の距離、即ち約Ｌ_Ｙ／２が最大であり、これよりも大きな値となることはない。

即ち、端座位状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置と、当該位置に最も近接する最近接荷重検出器との間の距離は、必ず、所定の距離（ここでは約Ｌ_Ｙ／２）以下となる。そしてこれに応じて、被験者Ｓの荷重が所定の割合を越えて最近接荷重検出器に偏って付与されるため、被験者Ｓが端座位状態にある場合には、最近接荷重検出器の検出値の、４つの荷重検出器からの検出値の合計値に対する比率が、必ず、所定の閾値以上となる。

また、被験者Ｓが四隅に荷重検出器１〜４が配置されたベッドＢＤ（図４）の上で端部臥床状態に至る場合、被験者Ｓの重心Ｇは、ベッドＢＤのＸ軸方向正側の端部に沿ってＹ軸方向に延び且つＸ軸方向に幅Ｄを有する端部領域Ｅ_＋Ｘ、又はＸ軸方向負側の端部に沿ってＹ軸方向に延び且つＸ軸方向に幅Ｄを有する端部領域Ｅ_−Ｘの内側、若しくはベッドＢＤのＹ軸方向正負側の端部に沿ってＸ軸方向に延び且つＹ軸方向に幅Ｄを有する端部領域（不図示）に位置する。幅Ｄは、被験者Ｓの重心Ｇがどの程度までベッドＢＤの端部に近づいた場合に危険状態とみなすかに応じて適宜設定し得る。

この時、図４に示す端部領域Ｅ_＋Ｘ、Ｅ_−Ｘの形状、及び端部領域Ｅ_＋Ｘ、Ｅ_−Ｘと荷重検出器１〜４との位置関係から明らかなように、端部臥床状態に至った被験者Ｓの重心Ｇの位置と、当該位置に最も近接する最近接荷重検出器との間の距離は、被験者Ｓの重心Ｇが端部領域Ｅ_＋ＸのＸ軸方向負側の縁部且つＹ軸方向の中央である位置Ｐ_１にある場合の重心Ｇと最近接荷重検出器である荷重検出器１又は荷重検出器４との間の距離、又は被験者Ｓの重心Ｇが端部領域Ｅ_−ＸのＸ軸方向正側の縁部且つＹ軸方向の中央である位置Ｐ_２にある場合の重心Ｇと最近接荷重検出器である荷重検出器２又は荷重検出器３との間の距離、即ち約｛Ｄ^２＋（Ｌ_Ｙ／２）^２｝^１／２が最大であり、これよりも大きな値となることはない。

即ち、端部臥床状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置と、当該位置に最も近接する最近接荷重検出器との間の距離は、必ず、所定の距離（ここでは約｛Ｄ^２＋（Ｌ_Ｙ／２）^２｝^１／２）以下となる。そしてこれに応じて、被験者Ｓの荷重が所定の割合を越えて最近接荷重検出器に偏って付与されるため、被験者Ｓが端部臥床状態にある場合には、最近接荷重検出器の検出値の、４つの荷重検出器からの検出値の合計値に対する比率が、必ず、所定の閾値以上となる。

一方で、被験者ＳがベッドＢＤの中央近傍に、転落や転倒等の危険のない安全な状態で位置している場合には、被験者Ｓの荷重が、４つの荷重検出器１〜４のいずれか一つに、被験者Ｓが端座位状態又は端部臥床状態にある場合ほど偏って付与されることはない。

以上のことより、荷重検出器１、２、３、４からの検出値Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４の各々の、検出値Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４の合計値ΣＷに対する比率Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４をそれぞれ算出し、比率Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４と所定の閾値Ｒ_ｔｈとの比較に基づき、被験者Ｓが危険状態（端座位状態及び／又は端部臥床状態）にあるか否かを判定できる。具体的には、比率Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４のいずれかが所定の閾値Ｒ_ｔｈ以上となったことに基づいて、被験者Ｓが危険状態に至ったと判定できる。

なお、端部臥床状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置とこれに対する最近接荷重検出器との間の距離が取り得る最大値（約｛Ｄ^２＋（Ｌ_Ｙ／２）^２｝^１／２）が、端座位状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置とこれに対する最近接荷重検出器との間の距離が取り得る最大値（約Ｌ_Ｙ／２）よりも大きいため、一般に、端部臥床状態を判定するための閾値は、端座位状態を判定するための閾値よりも小さな値となる。したがって、危険状態を判定するための閾値としては、端部臥床状態を判定するための閾値を用いることが望ましいが、これには限定されない。危険状態を判定するための閾値として、端座位状態を判定するための閾値を用いてもよい。或いは、端部臥床状態を判定するための閾値と端座位状態を判定するための閾値、及び使用者である看護師や介護士等の知見に基づき、使用状況に応じた最適な閾値を適宜決定してもよい。

閾値Ｒ_ｔｈを小さな値に設定することで、被験者Ｓが端座位状態や端部臥床状態に至ったこと（あるいは至ろうとしていること）をより早い段階で検知できる。一方、閾値Ｒ_ｔｈを大きな値に設定すれば、被験者Ｓが端座位状態や端部臥床状態に至ったこと（あるいは至ろうとしていること）が検知されるタイミングは遅くなる。被験者Ｓが危険状態に至った場合（あるいは至ろうとしている場合）に確実に報知がなされることを望む場合は閾値Ｒ_ｔｈを小さめの値とする。一方で、被験者Ｓが危険状態に至っていない場合（あるいは至ろうとしていない場合）に報知がなされることをより確実に防ぎたい場合は閾値Ｒ_ｔｈを大きめの値とする。

以上の原理に基づき、状態判定部３０は、具体的には次の方法により、被験者Ｓが危険状態にあるか否かを判定する。

まず、比率算出部３１が、荷重検出器１〜４からの荷重信号ｓ_１〜ｓ_４の各サンプリング時刻における検出値Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４の各々の、当該サンプリング時刻における検出値Ｗ_１〜Ｗ_４の合計値ΣＷに対する比率Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４を算出する。算出には、次の（式１）を用いる。

次いで、比較判定部３２が、算出された比率Ｒ_１〜Ｒ_４と所定の閾値Ｒ_ｔｈとの比較に基づいて、被験者Ｓが危険状態にあるか否かを判定する。

比較判定部３２は、比率算出部３１により算出された各サンプリング時刻における比率Ｒ_１〜Ｒ_４の各々を、所定の閾値Ｒ_ｔｈと逐次比較し、比率Ｒ_１〜Ｒ_４の少なくとも１つが閾値Ｒ_ｔｈ以上となった場合に、被験者Ｓが危険状態にあると判定する。

閾値Ｒ_ｔｈは、具体的には例えば３０％〜５０％程度とすることができ、３３％〜４０％とすることができる。しかしながらこれには限られず、使用状況等に応じて適宜設定し得る。また、一旦設定した閾値Ｒ_ｔｈは、入力部６０等を介して変更可能であってもよい。

なお、状態判定部３０において用いられる荷重検出器１〜４の検出値Ｗ_１〜Ｗ_４は、ベッドＢＤの重量を含む値であってもよく、ベッドＢＤの重量を風袋引きした値であってもよい。閾値Ｒ_ｔｈの値は、検出値Ｗ_１〜Ｗ_４、ひいては比率Ｒ_１〜Ｒ_４が、ベッドＢＤの重量の影響を含むか否かを考慮して設定される。

［報知工程］
報知工程Ｓ３においては、報知部５０が、状態判定部３０における判定の結果を、在床状態見守りシステム１００の利用者である看護師や介護士等に報知する。

報知部５０による報知は、モニター５１を用いた視覚的な報知、及び／又はスピーカー５２を用いた聴覚的な報知を含む様々な態様でなされ得る。一例として、被験者Ｓが危険状態に至ったと判定した時点で、その旨をモニタ−５１にアイコン等により表示する。これと同時に、スピーカー５２から、何らかの報知音を発しても良い。

看護師や介護士等は、報知部５０による報知に応じて、ベッドＢＤに向かうことが出来る。そして、危険状態に至った被験者Ｓ（即ち、病院の入院患者や介護施設の入所者等）の状況を確認し、必要に応じて端座位状態にある被験者Ｓに対して立ち上りや車いすへの移動の介助を行い、又は端部臥床状態にある被験者Ｓに対して転落防止措置を取る。

次に、本実施形態の在床状態見守りシステム１００を用いて行った、実際の危険状態判定の例について説明する。なお、以下の各例においては、荷重検出器１〜４の検出値Ｗ_１〜Ｗ_４、及びこれらに基づいて算出される比率Ｒ_１〜Ｒ_４は、ベッドＢＤの重量の影響を含む。

［判定例１］
図５は、被験者Ｓが、ベッドＢＤの中央部から荷重検出器２の近傍を通過する経路Ｒｔ_２（図４）にほぼ沿って離床した例における、時刻０ｓ〜２５ｓの期間の比率Ｒ_１〜Ｒ_４の変動の様子を示すグラフである。

この例において被験者Ｓは、時刻０ｓ〜４ｓの期間はベッドＢＤの中央において体軸をベッドＢＤのＹ軸に略一致させて仰臥していた（時刻０ｓより前に、荷重検出器１〜４のキャリブレーション（ゼロセット）を行った）。その後被験者Ｓは、時刻４ｓ〜６ｓの期間に重心ＧをベッドＢＤのＹ軸方向負側に移動させながら右側臥位（身体の右側を下にして側臥した状態）に移行し、時刻６ｓ〜９ｓの期間は右側臥位を継続し、時刻９ｓ〜１５ｓの期間にベッドＢＤのＹ軸方向負側の端部に向けて少しずつ移動した。そして、時刻１５ｓ〜１６ｓの期間に荷重検出器２に向けて大きく移動し、時刻１６ｓ〜２１ｓの期間は荷重検出器２の近傍で端座位を継続し、時刻２１ｓにベッドＢＤから離床した。

在床状態見守りシステム１００は、比率Ｒ_１〜Ｒ_４の各値と、閾値Ｒ_ｔｈ（この例では４０％）との比較に基づき、被験者Ｓが端座位状態となる直前の時刻１５．５ｓ（比率Ｒ_２が閾値Ｒ_ｔｈ以上となった時刻）に、被験者Ｓが危険状態に至ったと判定した。

［判定例２］
図６は、被験者Ｓが、ベッドＢＤの中央部からＸ軸方向負側に向かい、荷重検出器２、３のちょうど中間部を通過する経路Ｒｔ_２３（図４）にほぼ沿って離床した例における、時刻０ｓ〜２２ｓの期間の比率Ｒ_１〜Ｒ_４の変動の様子を示すグラフである。

この例において被験者Ｓは、時刻０ｓ〜３ｓの期間はベッドＢＤの中央において体軸をベッドＢＤのＹ軸に略一致させて仰臥していた（時刻０ｓより前に、荷重検出器１〜４のキャリブレーション（ゼロセット）を行った）。その後被験者Ｓは、時刻３ｓ〜５ｓの期間に重心ＧをベッドＢＤのＸ軸方向負側に移動させながら右側臥位に移行し、時刻５ｓ〜９ｓの期間は右側臥位を継続し、時刻９ｓ〜１１ｓの期間にベッドＢＤ上で座位に移行した。そして、時刻１１ｓ〜１３ｓの期間にベッドＢＤのＸ軸方向負側の端部に向けて大きく移動し、時刻１３ｓ〜１７ｓの期間はベッドＢＤのＸ軸方向負側の端部の、荷重検出器２、３の中間近傍の位置で端座位を継続し、時刻１７ｓにベッドＢＤから離床した。

在床状態見守りシステム１００は、比率Ｒ_１〜Ｒ_４の各値と、閾値Ｒ_ｔｈ（この例では３５％）との比較に基づき、被験者Ｓが端座位状態となる直前の時刻１２．５ｓ（比率Ｒ_２が閾値Ｒ_ｔｈ以上となった時刻）に、被験者Ｓが危険状態に至ったと判定した。

［判定例３］
図７は、ベッドＢＤの中央部に仰臥した被験者Ｓが、寝返りにより端部臥床状態に至った例における、時刻０ｓ〜１９ｓの期間の比率Ｒ_１〜Ｒ_４の変動の様子を示すグラフである。この例において被験者Ｓは、時刻０ｓ〜２ｓの期間はベッドＢＤの中央において体軸をベッドＢＤのＹ軸に略一致させて仰臥していた（時刻０ｓより前に、荷重検出器１〜４のキャリブレーション（ゼロセット）を行った）。その後被験者Ｓは、時刻２ｓ〜５ｓの期間に寝返りによりＸ軸方向負側に移動し、時刻５〜１９ｓの期間に、ベッドＢＤの端部領域Ｅ_−Ｘで側臥していた。

在床状態見守りシステム１００は、比率Ｒ_１〜Ｒ_４の各値と、閾値Ｒ_ｔｈ（この例では３５％）との比較に基づき、被験者Ｓが端部臥床状態となった時刻５ｓの直前の時刻４．８ｓ（比率Ｒ₃が閾値Ｒ_ｔｈ以上となった時刻）に、被験者Ｓが危険状態に至ったと判定した。

以上のように、判定例１〜３のいずれにおいても、本実施形態の在床状態見守りシステム１００の状態判定部３０は、被験者Ｓが危険状態に至る直前の時点で、被験者Ｓが危険状態に至ったとの判定を正確に行った。

また上記の判定例１〜３においても、ここでは具体的には言及しないその他の判定例においても、被験者ＳがベッドＢＤ上で安全に臥位又は座位を取っている期間（例えば、判定例１における時刻０ｓ〜１５ｓの期間、判定例２における時刻０ｓ〜１１ｓの期間、判定例３における時刻０ｓ〜２ｓの期間）に、被験者Ｓが危険状態にあるとの誤判定を行うことはなかった。

本実施形態の在床状態見守りシステム１００の効果を次にまとめる。

本実施形態の在床状態見守りシステム１００は、誤計測や誤差等が生じ得る複雑な計測機器や演算を用いることなく、状態判定部３０が、荷重検出器１〜４の検出値Ｗ_１〜Ｗ_４のみに基づくシンプルな演算により、被験者Ｓが危険状態にあるか否かを判定する。そのため、本実施形態の在床状態見守りシステム１００は、被験者が危険状態に至ったことを簡易かつ正確に検知することができる。

本実施形態の在床状態見守りシステム１００は、状態判定部３０により、荷重検出器１〜４の検出値の合計値ΣＷの変化に依拠することなく、被験者Ｓが端座位状態にあるか否かを判定している。したがって、被験者Ｓがベッドの下の床に足を付ける前の早期の段階で、被験者Ｓが端座位状態にあること（或いは端座位状態に至ろうとしていること）を検知し、被験者Ｓが危険状態にあること（或いは危険状態に至ろうとしていること）を使用者に報知することができる。

本実施形態の在床状態見守りシステム１００は、ベッドＢＤの脚ＢＬ_１〜ＢＬ_４の下に配置した荷重検出器１〜４を用いて被験者Ｓの在床状態を判定している。したがって、被験者Ｓの身体に計測装置を取り付ける必要がなく、被験者Ｓに不快感や違和感を与えることがない。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の在床状態見守りシステム２００（図１）について、説明する。

第２実施形態の在床状態見守りシステム２００は、構成、及び被験者の在床状態モニタリングの手順は第１実施形態の在床状態見守りシステム１００と同一であり、比較判定部３２における、比率Ｒ_１〜Ｒ_４と所定の閾値Ｒ_ｔｈとの比較方法のみが、第１実施形態の在床状態見守りシステム１００と異なる。

第２実施形態の在床状態見守りシステム２００においては、比較判定部３２は、荷重検出器１〜４のうち、ベッドＢＤのＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向の端部沿いに並んで配置される一対の荷重検出器に付与される荷重値の比率Ｒ_ｎ（ｎ＝１、２、３、４）の合計値を所定の閾値Ｒ_ｔｈと比較して、被験者Ｓが危険状態にあるか否かを判定する。

具体的には、比較判定部３２は、比率算出部３１により算出される比率Ｒ_１〜Ｒ_４に基づいて、ベッドＢＤのＸ軸方向正側の端部に沿って配置される荷重検出器１、４に付与される荷重値の比率Ｒ_１４（＝Ｒ_１＋Ｒ_４）とベッドＢＤのＸ軸方向負側の端部に沿って配置される荷重検出器２、３に付与される荷重値の比率Ｒ_２３（＝Ｒ_２＋Ｒ_３）、及び／又はベッドＢＤのＹ軸方向正側の端部に沿って配置される荷重検出器３、４に付与される荷重値の比率Ｒ_３４（＝Ｒ_３＋Ｒ_４）とベッドＢＤのＹ軸方向負側の端部に沿って配置される荷重検出器１、２に付与される荷重値の比率Ｒ_１２（＝Ｒ_１＋Ｒ_２）とをそれぞれ算出する。

そして、各サンプリング時刻における比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、及び／又は比率Ｒ_３４、Ｒ_１２を、閾値Ｒ_ｔｈと逐次比較し、比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、及び／又はＲ_３４、Ｒ_１２の少なくとも１つが閾値Ｒ_ｔｈ以上となった場合に、被験者Ｓが危険状態にあると判定する。

閾値Ｒ_ｔｈは、具体的には例えば５０％〜６５％程度とすることができ、５５％〜６０％とすることができるがこれには限られず、使用状況等に応じて適宜設定及び変更し得る。また、一旦設定した閾値Ｒ_ｔｈは、入力部６０等を介して変更可能であってもよい。

第２実施形態の在床状態見守りシステム２００も、第１実施形態の在床状態見守りシステム１００と同一の効果を奏する。

また、第２実施形態の比較判定部３２において用いられる閾値Ｒ_ｔｈは、比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２との比較のために設定される閾値であり、一般的に、第１実施形態の比較判定部３２において用いられる閾値Ｒ_ｔｈよりも大きな値となる。比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２がこのような大きな閾値Ｒ_ｔｈ以上となるためには、被験者Ｓは、ベッドＢＤの一端沿いに並んで配置されている一対の荷重検出器の両方に対して同時に相当程度接近する必要があるが、被験者Ｓが、ベッドＢＤ上に安全に位置しており、且つ比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２が閾値Ｒ_ｔｈ以上となる程度にベッドＢＤの端部沿いの一対の荷重検出器の両方に近接するような姿勢は想定し難い。したがって、第２実施形態の比較判定部３２によれば、被験者の危険状態判定を、より一層高い精度で行うことができる。

＜変形例＞
第１実施形態の在床状態見守りシステム１００、第２実施形態の在床状態見守りシステム２００において、次の変形態様を用いることもできる。

第１、第２実施形態の在床状態見守りシステム１００、２００においては、比較判定部３２は、比率Ｒ_１〜Ｒ_４、又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２が所定の閾値Ｒ_ｔｈ以上となったことに基づいて、被験者Ｓが危険状態にあると判定していた。しかしながらこれには限られず、比率Ｒ_１〜Ｒ_４、又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２が所定の期間（一例として２秒であるがこれには限られない）を越えて所定の閾値Ｒ_ｔｈ以上となったことに基づいて、被験者Ｓが危険状態にあると判定するように比較判定部３２を構成してもよい。

ベッドＢＤに、被験者Ｓ等によって衝撃が加えられた場合には、比率Ｒ_１〜Ｒ_４、又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２は瞬間的に大きな値となり得るが、比較判定部３２をこのような構成とすることにより、比率Ｒ_１〜Ｒ_４、又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２の値の瞬間的な増加に起因する誤判定を防止することができる。

第１、第２実施形態の在床状態見守りシステム１００、２００において、比率算出部３１は、比率Ｒ_１〜Ｒ_４の全てを算出しており、比較判定部３２は、比率Ｒ_１〜Ｒ_４の全て、又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２の全てを閾値Ｒ_ｔｈと比較して被験者Ｓの危険状態判定を行っていたが、これには限られない。

例えば、ある端部沿いに壁が位置するように配置されるベッドや、ある端部に転落防止用の柵が設けられるベッドと共に使用される在床状態見守りシステム１００においては、当該端部において被験者Ｓが危険状態に至ることは想定されない。この場合には、当該端部に配置される荷重検出器について、比率Ｒ_ｎ（ｎ＝１、２、３、４）の算出を行わなくても良く、及び／又は当該端部に対応する比率Ｒ_１〜Ｒ_４のいずれか、又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２のいずれかを閾値Ｒ_ｔｈと比較しなくてもよい。この場合、状態判定部３０は、少なくとも１つの不要な比率Ｒ_ｎの算出、及び／又は比率Ｒ_ｎと閾値Ｒ_ｔｈとの不要な比較を行わないよう、使用状況に応じて設定変更される構成を取り得る。即ち、在床状態見守りシステム１００の使用者は、ベッドに対する壁や転落防止柵の配置状況に応じて、算出すべき少なくとも１つの比率Ｒ_ｎ1及び／又は閾値Ｒ_ｔｈと比較されるべき少なくとも１つの比率Ｒ_ｎを指定（選択）することができる（この場合使用者は、直接的又は間接的に、比較に供する比率Ｒ_ｎの算出に用いる検出値Ｗ_ｎを選択している）。その他、状態判定部３０は、不要な演算や比較を行わない簡略化された構成であってもよい。これにより、状態判定部３０における演算、及び／又は状態判定部３０の構成を、より簡易なものとすることができる。

第１、第２実施形態の在床状態見守りシステム１００、２００においては、荷重検出器１〜４はベッドＢＤの４つの角部に配置されているが、これには限られない。本発明の原理が維持される限りにおいて、荷重検出器１〜４を、ベッドＢＤの４つ角部からＸ軸方向及び／又はＹ軸方向にずらした位置に配置することもできる。即ち、本発明及び本明細書において「ベッドの四隅」とは、本発明の原理が維持される限りにおいて、ベッドの四隅の近傍の位置をも含む。

第１、第２実施形態の在床状態見守りシステム１００、２００に、離床希望を有する被験者Ｓが能動的に当該希望を表明するための離床希望発信機能を与えても良い。

具体的には例えば、状態判定部３０内に、比較判定部３２において用いられる閾値Ｒ_ｔｈよりも大きな値である第２閾値Ｒ_ｔｈ２と、比率Ｒ_１〜Ｒ_４のいずれか又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２のいずれかとを比較する、第２比較判定部を構成する。第２閾値Ｒ_ｔｈ２は、被験者Ｓが荷重検出器１〜４のいずれかの真上に位置した場合や、端座位状態にある被験者Ｓが、更に上体をベッドＢＤの外側に傾けてベッドＢＤの端部に下向きの力を加えた場合のような限定的な状況にのみ、比率Ｒ_１〜Ｒ_４又は比率Ｒ_１４、Ｒ_２３、Ｒ_３４、Ｒ_１２が至り得るような大きな値とする。

このような離床希望発信機能を備える在床状態見守りシステムによれば、離床のために看護師や介護士の介助を求めようとする被験者Ｓは、ベッドＢＤの角部（即ち、荷重検出器１〜４のいずれかの真上）に移動することや、端座位を取り更に上体を前に傾けることにより、看護師や介護士に、自らの離床希望を伝えることができる。

あるいは、端部臥床状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置とこれに対する最近接荷重検出器との間の距離が取り得る最大値（約｛Ｄ^２＋（Ｌ_Ｙ／２）^２｝^１／２）に応じて設定し得る端部臥床状態を判定するための閾値を危険状態を判定するための閾値Ｒ_ｔｈとし、端座位状態にある被験者Ｓの重心Ｇの位置とこれに対する最近接荷重検出器との間の距離が取り得る最大値（約Ｌ_Ｙ／２）に応じて設定し得る端座位状態を判定するための閾値を、離床希望の有無を判定するための第２閾値Ｒ_ｔｈ２としてもよい。

上記実施形態の在床状態見守りシステム１００においては、比率算出部３１は、Ａ／Ｄ変換部２からの荷重信号ｓ_１〜ｓ_４をそのまま用いて比率Ｒ_ｎを算出していたが、これには限られない。比率算出部３１は、荷重信号ｓ_１〜ｓ_４の少なくとも１つについてダウンサンプリングを行った上で比率Ｒ_ｎを算出してもよい。

上記実施形態の在床状態見守りシステム１００において、比率算出部３１は、荷重信号ｓ_１〜ｓ_４の少なくとも１つについて、例えば１５秒の移動平均処理を施して直流成分をブロックした上で、処理後の信号を用いて比率Ｒ_ｎを求めても良い。また、上記実施形態の在床状態見守りシステム１００において、比率算出部３１は、上記ダウンサンプリングと上記移動平均処理の両方を施して、処理後の信号を用いて比率Ｒ_ｎを求めてもよい。

上記実施形態の在床状態見守りシステム１００において、荷重検出器１〜４は、ビーム形ロードセルを用いた荷重センサに限られず、例えばフォースセンサを使用することもできる。

上記実施形態の在床状態見守りシステム１００においては、荷重検出器１〜４の各々は、ベッドＢＤの脚ＢＬ_１〜ＢＬ_４の下端に取り付けられたキャスターＣ_１〜Ｃ_４の下に配置されていたがこれには限られない。荷重検出器１〜４の各々は、ベッドＢＤの４本の脚とベッドＢＤの床板との間に設けられてもよいし、ベッドＢＤの４本の脚が上下に分割可能であれば、上部脚と下部脚との間に設けられても良い。また、荷重検出器１〜４をベッドＢＤと一体に又は着脱可能に組み合わせて、ベッドＢＤと本実施形態の在床状態見守りシステム１００とからなるベッドシステムＢＤＳを構成してもよい（図８）。

上記実施形態の在床状態見守りシステム１００において、荷重検出部１０とＡ／Ｄ変換部２０との間に、荷重検出部１０からの荷重信号を増幅する信号増幅部や、荷重信号からノイズを取り除くフィルタリング部を設けても良い。

上記実施形態の在床状態見守りシステム１００において、報知部５は、モニター５１に代えて、又はこれに加えて、被験者Ｓの在床状態を表わす情報を印字して出力するプリンタや、被験者Ｓの在床状態を表示するランプ等の簡易な視覚表示手段を備えてもよい。また、スピーカー５２に代えて、又はこれに加えて、振動により報知を行う振動発生部を備えてもよい。

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の在床状態見守りシステムを病院や介護施設において用いれば、入院患者が施設の入所者が、ベッドから離床する際に転倒等の事故を起こすことを防止できる。

１，２，３，４ 荷重検出器、１０ 荷重検出部、２０ Ａ／Ｄ変換部、３０ 状態判定部、３１ 比率算出部、３２ 比較判定部、４０ 記憶部、５０ 報知部、６０ 入力部、１００ 在床状態見守りシステム、ＢＤ ベッド、ＢＤＳ ベッドシステム、Ｓ 被験者

Claims (10)

1. ベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする在床状態見守りシステムであって、
   前記ベッドの四隅に設けられ且つ前記被験者の荷重を検出する４つの荷重検出器と、
   前記４つの荷重検出器のいずれか一つの検出値の前記４つの荷重検出器の各々の検出値の合計値に対する比率を所定の閾値と比較して、前記被験者が危険状態にあるか否かを判定する状態判定部とを備える在床状態見守りシステム。
2. 前記状態判定部は、所定期間にわたって前記比率が前記所定の閾値以上である場合に前記被験者が危険状態にあると判定する請求項１に記載の在床状態見守りシステム。
3. 前記状態判定部は、前記４つの荷重検出器の検出値から、前記比率の算出対象である前記４つの荷重検出器のいずれか一つの検出値を選択可能に構成されている請求項１又は２に記載の在床状態見守りシステム。
4. 前記比率が、前記所定の閾値よりも大きい第２の閾値以上となったことに基づいて、前記被験者が離床希望を有していると判定する離床希望判定部を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の在床状態判定システム。
5. ベッド上の被験者の在床状態をモニタリングする在床状態見守りシステムであって、
   前記ベッドの四隅に設けられ且つ前記被験者の荷重を検出する４つの荷重検出器と、
   前記４つの荷重検出器に含まれ且つ前記ベッドの一辺に沿って配置された２つの荷重検出器の各々の検出値の合計値の前記４つの荷重検出器の各々の検出値の合計値に対する比率を所定の閾値と比較して、前記被験者が危険状態にあるか否かを判定する状態判定部とを備える在床状態見守りシステム。
6. 前記状態判定部は、所定期間にわたって前記比率が前記所定の閾値以上である場合に前記被験者が危険状態にあると判定する請求項５に記載の在床状態見守りシステム。
7. 前記状態判定部は、前記４つの荷重検出器の検出値から、前記比率の算出対象である前記２つの荷重検出器の各々の検出値を選択可能に構成されている請求項５又は６に記載の在床状態見守りシステム。
8. 前記比率が、前記所定の閾値よりも大きい第２の閾値以上となったことに基づいて、前記被験者が離床希望を有していると判定する離床希望判定部を更に備える請求項５〜７のいずれか一項に記載の在床状態判定システム。
9. 前記状態判定部の判定結果に基づいて報知を行う報知部を更に備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の在床状態見守りシステム。
10. ベッドと、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の在床状態見守りシステムとを備えるベッドシステム。
    

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