JP2986403B2 - 病室内患者監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は格子状のスポットビーム
を発生するパターン投光器及びレーザを用いた病室内患
者監視装置に関わり、より詳細には、病室内での患者の
在不在、位置、患者が立っているか倒れているか等の姿
勢状態を高速かつ正確に認識し、患者の異常状態発生を
自動的に検知し、速やかに看護人に警報を発する病室内
患者監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、患者の看護は、病院の看護人、ま
たは患者の家族や友人が患者に付き添うことにより行わ
れてきた。しかしながら、病院の看護人や患者の家族・
友人が１日２４時間休まずにずっと患者を看護すること
は出来ないので、患者が看護人からまったく看護されて
いない時間があった。特に夜間は病院の看護人の数が不
足するため、看護が手薄になっていた。

【０００３】一方、精神病の患者や老人性痴呆性の患者
の中には健常人には予想もできない行動を取るため片時
でも目を離すことが出来ない患者がいる。また、術後す
ぐの患者は、麻酔の影響や不安感の為、絶対安静にもか
かわらずベッドから起き上がり徘徊することも間々あ
り、この場合も目を離すことが出来ない。

【０００４】本出願人は、看護人が患者の側に付き添っ
ていなくても患者の状態が監視され、異常が発生した場
合は自動的に看護人に知らせるために、ファイバグレイ
ティング及びレーザを用いた病室内患者監視装置を特願
平７−１００２６０号に提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題】しかしながら、前記特
願平７−１００２６０号に提案された技術では、患者の
動きを検出し、警報を発することはできるものの、以下
のように、実際の病室内環境において使用した場合に遭
遇する問題が解決されていない。すなわち、患者がベッ
ド上に寝ている際に、その回りで医師や看護婦が医療行
為を行っている際、先に提示した従来技術では、動くも
のの大まかな形状のみしかわからないため、両者の区別
が出来ず看護人の動きを検知し誤判定を生じる。 これ
を避けるため、看護人入室の際は手動スイッチを操作す
るようになっているが該スイッチの操作忘れが発生し、
誤判定を起こすことは容易に想像できる。

【０００６】また、一般的な病室においてはプライバシ
ー保護のためのカーテンがあり、このカーテンが風によ
り揺らいだ場合であっても上述の現象が発生する。一
方、患者がベッドの上に居る場合、通常は布団をかけて
いる。布団は厚く、高い自由度で変形可能なので、スポ
ット間隔が粗な場合のスポット情報だけを使ってベッド
の上に患者がいるのか、あるいは、ベッドの上に布団だ
けがあるのかを区別することは難しい。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するものであ
って、患者と患者以外の可動物体とを区別して正確に患
者のみを判別し、かつ、ベッド上に患者がいる際、その
行動を精度良く判定し、実際の病室内環境で誤動作を極
めて少なくして異常を監視することのできる装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
移動または静止する患者と、小型医療器具等の可動物体
と、看護人等患者以外の人間と、ベッド等の固定物体が
存在する病室内に、２次元の格子状パターンに分割され
たスポットを投影し、その投影画像を所定のサイクルで
撮像して、各スポットの座標の変化より、該患者の位置
・姿勢状態を監視する装置であって、２次元の格子状パ
ターンに分割されたスポットを投影するスポット投影器
と、その投影画像を撮像する撮像機とを有する画像取り
込み手段と、ベッド上の患者検出手段と、病室内撮像映
像において、ベッド上とそれ以外の領域を区別するため
のデータを記憶するエリア記憶手段と最新サイクルにお
いて取り込まれた各スポットにおいて該ベッド上患者認
識手段からの情報と該エリア記憶手段のデータをもと
に、患者が存在する領域内でのスポット座標を出力する
最新スポット座標データ算出手段と、前サイクルで出力
された各スポットの座標を記憶する前スポット座標デー
タ記憶手段と、病室内に患者及び可動物体の存在しない
状態の各スポットの座標データを格納した第１参照座標
データ記憶手段と、病室内に存在する患者が静止した状
態で更新され、患者が存在しない領域のスポットの座標
を記憶する第２参照座標データ記憶手段と、最新スポッ
ト座標データ算出手段の出力と前スポット座標データ記
憶手段の内容との差分より移動物体を認識する移動物体
認識手段と、最新スポット座標データ算出手段の出力と
第２参照座標データ記憶手段の内容との差分より患者の
位置を認識する患者位置認識手段と、最新スポット座標
データ算出手段の出力と第１参照座標データ記憶手段の
内容との差分より患者の姿勢を認識する患者姿勢認識手
段と、移動物体認識手段、患者位置認識手段、患者姿勢
認識手段の認識結果を基に患者の状態を判断する患者状
態判断手段と、患者が特定の状態を予め設定された時間
以上継続した場合にアラームを発生するアラーム発生手
段とを有するものである。

【０００９】請求項２記載の発明は、画像取り込み手段
において、少なくとも２個のスポット投影器を備え、該
スポット投影器を撮像機からの距離が互いに異なるよう
に設置するとともに、該スポット投影器の切換手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載の病室内患者監視装
置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づき説明する。本発明に係る監視装置は図１に
ブロック図に示すように、画像取り込み手段１と、最新
スポット座標データ算出手段２と、前スポット座標デー
タ記憶手段３と、移動物体認識手段４と、第２参照座標
データ記憶手段５と、患者位置認識手段６と、第１参照
座標データ記憶手段７と、患者姿勢認識手段８と、患者
状態認識手段９と、アラーム発生手段１０と、ベッド上
患者検出手段１１と、エリア記憶手段１４とからなる。

【００１１】画像取り込み手段１は、最新スポット座標
データ算出手段２に接続され、最新スポット座標データ
算出手段２は、ベッド上患者認識手段１３、エリア記憶
手段１４と接続されている。また、最新スポット座標デ
ータ算出手段２は、前スポット座標データ記憶手段３、
第２参照座標データ記憶手段５、第１参照座標データ記
憶手段７にそれぞれ接続されていとともに、移動物体認
識手段４、患者位置認識手段６、患者姿勢認識手段８に
も接続されている。さらには、前スポット座標データ記
憶手段３、第２参照座標データ記憶手段５、第１参照座
標データ記憶手段７は、それぞれ移動物体認識手段４、
患者位置認識手段６、患者姿勢認識手段８に接続されて
いる。最終的に移動物体認識手段４、患者位置認識手段
６、患者姿勢認識手段８は患者状態認識手段９に接続さ
れている。

【００１２】画像取り込み手段１は、スポット投影器１
０３ａ、１０３ｂ、スポット投影器切換手段１０４、撮
像機１０５からなる。スポット投影器１０３ａ、１０３
ｂは詳しくはレーザ投光器１０１ａ、１０１ｂおよびパ
ターン光投光素子１０２ａ、１０２ｂからなり、レーザ
投光器１０１ａ、１０１ｂでは、レーザ駆動部により駆
動されたレーザダイオードから発射される赤外線レーザ
光がコリメートされ、レーザ・ビームとして出力され、
該レーザ・ビームはレーザ投光器１０１ａ、１０１ｂの
直前に配置されるパターン投光素子１０２ａ、１０２ｂ
を通り、同一な格子状スポット・パターンに分割され
る。 該スポット光群は対象病室に投影され、画像取込
手段１内の撮像機１０５から画像データとして撮像サイ
クル毎に取り込まれる。

【００１３】また、スポット投影器１０３ａは、１０３
ｂに比べて高分解能の検知が可能であるような構成とな
っている。つまり図２に示すごとく、三角測量法の原理
より、撮像機１０５からスポット投影器１０３ａまでの
距離を大きくして、患者の高さ方向変化によるスポット
の移動量を大きくすることで、高さ変化を高分解能に検
出できるような構成とし患者の微少な動きを判定できる
様になっている。逆に、スポット投影器１０３ｂは、撮
像機１０５からの距離を小さくすることにより、高さ方
向の分解能は低いが、患者の高さ方向の大きな動きを判
定できる様になっている。また、この際の撮像機１０５
からスポット投影器１０３ａ、１０３ｂまでの距離の設
定については、スポット投影器１０３ａで検出するとき
には、患者のベッド上での寝返り・もがき等を容易に判
別できる分解能を有するような設定とし、スポット投影
器１０３ｂでは、スポットの移動量が非常に大きい、す
なわち患者が立ったり倒れたりする様な高さ方向の距離
変化が大きい場合でも、スポットが撮像範囲やスポット
移動検知範囲を逸したりすることがなきような設定にし
ている。

【００１４】ベッド上の患者検出手段１１は、患者の使
用しているベッドに取り付けられたベッドセンサ１２と
ベッド上患者認識手段１３とからなり、ベッドセンサ１
２は、例えば公知の圧電センサであり、患者認識手段１
３は、前記ベッドセンサ１２からの信号を受け、予め定
めた数値と比較することにより、ベッド上の患者の在不
在を判定するものである。また、該ベッド上の患者検出
手段１１はベッドセンサ１２の機能とベッド上患者認識
手段１３の機能を兼ね備えた、例えば非接触でベッド上
の患者の存在を検出する公知のセンサであってもよい。

【００１５】ついで、撮像機１０５から得られた画像デ
ータであるスポット画像の処理について述べる。最新ス
ポット座標データ算出手段２は、スポット画像をもとに
個々のスポット座標データ（以下、最新スポット座標デ
ータという）を算出するものである。

【００１６】なお、最新スポット座標データ算出にあた
っては病室内画像を予めベッド領域とベッド外領域に算
出領域を分けておき、エリア記憶手段１４に記憶してお
いて、該エリア記憶手段１４とベッド上患者認識手段１
３の信号をもとに、患者がいる領域のみの最新スポット
座標データを抽出する。これにより患者がいない領域に
おいて、看護人やカーテンの揺らぎにより発生するスポ
ット座標データによる誤った判定を防ぐことができるこ
ととなる。

【００１７】該抽出座標データはそれぞれ、移動物体認
識手段４、患者位置認識手段６、患者姿勢認識手段８へ
送られると同時に、本発明の装置の運用状況と病室内の
状況により、第１参照座標データ記憶手段７、第２参照
座標データ記憶手段５、前スポット座標データ記憶手段
３にも記憶される。

【００１８】ここで、第１参照座標データ記憶手段７に
は、本発明の装置を病室内に設置した直後で病室内に患
者も移動物体も無い状態において撮像して得られた各ス
ポットの座標が格納されている。

【００１９】第２参照座標データ記憶手段５は、本発明
の装置による監視中、個々のスポット光が最も安定して
いると判定される状態、すなわち患者が静止状態であり
病室中に移動中の物体が存在しない状態において更新さ
れ、その時に撮像されたスポット投影画像のうち患者が
いない領域のスポット座標データ（以下、第２参照座標
データという）が格納されている。このデータを用い患
者が病室内に搬入した物体や患者が移動させた移動物体
を患者自身と区別し、認識することができる。

【００２０】更に、前スポット座標データ記憶手段３に
は、次の撮像サイクルによるスポット投影画像の取り込
みの前に、現在のスポット投影画像の各スポットの座標
（以下、前スポット座標データという）が格納される。
即ち、最新撮像サイクルでスポット投影画像が取り込ま
れた時点では前の撮像サイクルで得られたスポット座標
データを利用することができる。

【００２１】患者位置認識手段６は、第２参照座標デー
タと最新スポット座標データとの差分をとることにより
移動スポットを抽出し、それをもとに患者の位置を認識
する。つまり、患者により運び込まれ動かされた移動物
体に投影されるスポット座標データは第２参照座標デー
タに含まれるので、最新スポット座標データと第２参照
座標データとの比較により検出される移動スポットは患
者の存在だけによる。即ち、患者の位置だけが抽出され
認識できる。しかしながら、患者が監視範囲内に患者と
ともに移動物体を搬入した場合は、該第２参照座標デー
タとの差分のみでは患者の位置を正確に判定することは
できない。

【００２２】移動物体認識手段４はかかる状態を補正す
るための手段である。該手段内では撮像サイクル毎に算
出される最新スポット座標データは前スポット座標デー
タと比較され、連続２回の撮像の間に移動したスポット
が検出される。かような移動スポットが検出されること
は病室内の移動物体が連続２回の撮像サイクルの間に変
位したことを示す。すなわちその移動物体こそは患者で
ある。逆に、かような移動スポットが検出されなかった
ならば、病室内の患者が静止していることを示す。

【００２３】患者姿勢認識手段８は、第１参照座標デー
タと最新スポット座標データの差分をとり、そのスポッ
ト移動量から患者もしくは移動物体の三次元情報、特に
高さ情報を認識する。

【００２４】これら、移動物体認識手段４、患者位置認
識手段６、患者姿勢認識手段８での判定結果は患者状態
認識手段９へ入力され、まず患者位置認識手段６の結果
を移動物体認識手段４の結果で補正しながら病室内の患
者の位置を特定する。その上で患者姿勢認識手段８の結
果を用いて、患者の姿勢すなわち、「立つ」，「座
る」、「倒れる」等を判定する。

【００２５】その後、該患者状態認識手段９の結果はア
ラーム発生手段１０へ送られる。アラーム発生手段１０
には、ナースは監視すべき患者の容態に合わせ、本発明
の装置を作動させる前に、その患者が危険であると考え
られる位置及び姿勢状態、状態継続時間が設定してあ
り、患者が特定の位置で特定の姿勢状態にあることが前
記設定時間以上続いた場合に、看護している人にアラー
ムを自動的に発生する。

【００２６】このようにアラームを発生までの設定時間
を設けることにより、患者の瞬間的な姿勢状態を誤って
異常と判定することを防ぐことが出来る。すなわち、患
者が何かの拍子に蹴づいて床に転んだ場合でも、すぐ起
き上がればそれは異常とはいえない。しかし転んだ状態
が一定時間以上継続する場合は異常である。本発明の装
置はかかる状況を容易に区別できる。

【００２７】該ベッド上患者認識手段１３からの信号は
以下のように使用される。すなわち、画像取り込み手段
１内のスポット投影器切換手段１０４に送られ、患者が
ベッド上にいる場合は、患者とその上に掛かっている布
団の区別や患者の起きあがりなどの微少な高さ方向の位
置変化判定を行う必要があるため、高分解能なスポット
投影器１０３ａを使用するように切り換える。ベッド外
にいる場合は、患者の立つ・倒れるなど大きな高さ変化
検知を行う必要があるため、低分解能なスポット投光器
１０３ｂに切り換える。これにより、布団など患者と大
きさが似通っていて変形自由なものがあるベッド上での
患者の行動を高精度に検知することができ、患者状態の
検知・判定精度の向上が期待できる。

【００２８】さて、ここで本発明の装置の具体的設置状
況を述べる。図２は本発明の装置を病室２０へ設置した
状態を示す説明図である。２４はナースステーションで
ある。病室２０の中に、ベッド２１が設置されている。
ベッド２１にはベッド上の患者に反応するベッドセンサ
２２を設置する。

【００２９】病室２０には、天井の隅にベッド２１を鳥
瞰する角度でセンサ２３が設置されている。該センサ内
には画像取り込み装置１が内蔵されている。病室２０の
窓２９には、窓外からの太陽光、特に近赤外線領域の光
による外乱を低減するための赤外線遮断フィルム３０が
貼られている。これにより夜間のみならず、ナース、看
護人の少ない早朝もしくは昼間でも本発明の装置を作動
させることが可能となる。ナースステーション２４の中
には、データ処理装置２６とアラーム通報手段２７があ
る。また同時にデータ処理装置２６とセンサ２３を電気
的に接続するケーブル２５、該データ処理装置２６とベ
ッドセンサ２２を電気的に接続するケーブル２８もあ
る。

【００３０】図３は本実施例に係わる病室内映像のエリ
ア分けの一例である。このようにベッドを囲む四角の領
域を装置運用前に設定し、ベッド内と外の領域を区別す
る。これらのデータはエリア記憶手段１４内に記録され
る。

【００３１】なお、本実施形態の場合は、画像取り込み
手段１内のパターン投光素子１０３ａ、１０３ｂとし
て、ファイバグレイティングを用いている。加えて、撮
像機１０５からパターン光投光素子１０３ａの距離は１
６ｃｍであり、撮像機１０５からパターン光投光素子１
０３ｂの距離は８ｃｍとしている。

【００３２】一方、ベッドセンサ２２としてはマットレ
スの下に荷重センサを設置しているが、圧電センサ等使
用してもよく、ひずみゲージをベッドの一部に貼ること
も考えられる。

【００３３】また、図１に示すエリア記憶手段１４およ
び最新スポット座標データ算出手段２および前スポット
座標データ記憶手段３および第１参照座標データ記憶手
段７および第２参照座標データ記憶手段５および移動物
体認識手段４および患者位置認識手段６および患者姿勢
認識手段８および患者状態判断手段９およびアラーム発
生手段１０はデータ処理装置２６内のソフトウエアにて
実現し、具体的なデータ記憶場所としてはデータ処理装
置２６内のメモリを使用している。

【００３４】さらに、アラーム通報手段２７として本実
施例の場合はブザーを使用しているが、他の公知の警報
器であってもよく、ポケットベルのような遠隔地にアラ
ームを通知するものであってもよい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、患者がベ
ッド上に寝ている際に、その回りで医師や看護婦が医療
行為を行っている際であっても、両者の区別ができ、患
者自身の行動を正確に判定をできる。従って、看護人の
入室の際は手動スイッチを操作する必要がなくなる。ま
た、プライバシー保護のためのカーテンの影響も除去で
きるので自由に使用することができる。

【００３６】請求項２によれば、患者がベッドの上に居
る場合、高分解能なスポット投影器を使ってベッド上の
患者の行動を判定することができるので、患者状態の検
知・判定精度の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の構成ブロック図である。

【図２】本発明の画像取り込み手段の分解能を説明する
図である。

【図３】本発明の実施例装置を設置した状態を示す説明
図である。

【図４】本実施例におけるベッド領域設定の例である。

【符号の説明】

１ 画像取り込み手段 ２ 最新スポット座標データ算出手段 ３ 前スポット座標データ記憶手段 ４ 移動物体認識手段 ５ 第２参照座標データ記憶手段 ６ 患者位置認識手段 ７ 第１参照座標データ記憶手段 ８ 患者姿勢認識手段 ９ 患者状態認識手段 １０ アラーム発生手段 １１ ベッド上の患者検出手段 １２ ベッドセンサ １３ ベッド上患者認識手段 １４ エリア記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 浩一 東京都品川区大井３丁目６番10−201号 審査官 神谷 直慈 (56)参考文献 特開 平８−150125（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 5/00 - 5/03

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動または静止する患者と、小型医療器
   具等の可動物体と、看護人等患者以外の人間と、ベッド
   等の固定物体が存在する病室内に、２次元の格子状パタ
   ーンに分割されたスポットを投影し、その投影画像を所
   定のサイクルで撮像して、各スポットの座標の変化よ
   り、該患者の位置・姿勢状態を監視する装置であって、 ２次元の格子状パターンに分割されたスポットを投影す
   るスポット投影器と、その投影画像を撮像する撮像機と
   を有する画像取り込み手段と、 ベッド上の患者検出手段と、 病室内撮像映像において、ベッド上とそれ以外の領域を
   区別するためのデータを記憶するエリア記憶手段と最新
   サイクルにおいて取り込まれた各スポットにおいて該ベ
   ッド上患者認識手段からの情報と該エリア記憶手段のデ
   ータをもとに、患者が存在する領域内でのスポット座標
   を出力する最新スポット座標データ算出手段と、 前サイクルで出力された各スポットの座標を記憶する前
   スポット座標データ記憶手段と、 病室内に患者及び可動物体の存在しない状態の各スポッ
   トの座標データを格納した第１参照座標データ記憶手段
   と、 病室内に存在する患者が静止した状態で更新され、患者
   が存在しない領域のスポットの座標を記憶する第２参照
   座標データ記憶手段と、 最新スポット座標データ算出手段の出力と前スポット座
   標データ記憶手段の内容との差分より移動物体を認識す
   る移動物体認識手段と、 最新スポット座標データ算出手段の出力と第２参照座標
   データ記憶手段の内容との差分より患者の位置を認識す
   る患者位置認識手段と、 最新スポット座標データ算出手段の出力と第１参照座標
   データ記憶手段の内容との差分より患者の姿勢を認識す
   る患者姿勢認識手段と、 移動物体認識手段、患者位置認識手段、患者姿勢認識手
   段の認識結果を基に患者の状態を判断する患者状態判断
   手段と、 患者が特定の状態を予め設定された時間以上継続した場
   合にアラームを発生するアラーム発生手段とを有するこ
   とを特徴とする病室内患者監視装置。
2. 【請求項２】 画像取り込み手段において、少なくとも
   ２個のスポット投影器を備え、該スポット投影器を撮像
   機からの距離が互いに異なるように設置するとともに、 該スポット投影器の切換手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の病室内患者監視装置。