JP3814403B2 - Bed detection device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、病院、養老施設、介護施設等の各種施設、又は在宅看護、介護などにおいて使用される在床検出装置に関するもので、特に寝具上の人の状態を検知する装置に関するものである。本発明の在床検出装置は、例えば、患者が寝具上に居るが居ないかを遠隔的に知るために使用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
老人ホームや知的障害者の収容施設等では、収容者が夜間に徘徊する危険があり、十分な監視が必要である。また通常の病院においても、寝具（ベッド）上に患者が居るか否かを確認することは重要である。
そのため病院等では、夜間等に入院患者等が寝具上で就寝しているか、あるいは寝具を離床しているかを把握する必要から、看護人等による定期的な見回りが実施されている。
【０００３】
しかしながら、入院患者全ての寝具を絶え間なく見回るには、相当数の看護人を要し、実質上不可能である。そこでこの問題を解決すべく、人間が寝具上に居るか否かを遠隔位置で関知する在床検出装置として、特開平６−１２５８２８号公報に開示されている寝具があげられる。
【０００４】
以下、図面を参照しながら特開平６−１２５８２８号公報に開示された在床検出装置について説明する。
図２３は、従来の在床検出装置の全体的システムを示す構成図、図２４は、寝具内に組み込まれた在床検出装置の断面図を示すものである。
図２３において、２１１は、マット２１３とボトム２１５とからなる寝具本体を示している。寝具本体２１１のボトム２１５の底面には、所定間隔を置いて、６カ所に脚部２１７が設けられている。従来技術においては、前記した脚部２１７は、寝具本体２１１を支持する機能に加えて、寝具上に人が居るか否かを検知する機能を兼ね備えている。
【０００５】
すなわち脚部２１７は伸縮構造となっており、この伸縮の度合いによって寝具上に人が居るか否かを検知する。
具体的に説明すると、脚部２１７は、図２４に示すようにネジ部２２７を介してボトム２１５の下皿フレーム２２５に固定されている。そして前記ネジ部２２７が設けられた上部脚部２３３には、下方に向けて筒状部２２９が形成されている。一方床面に当接する下部脚部２３１からは、上方に向けて筒状部２２４が形成されており、当該筒状部２２４は、前記した上部脚部２３３の筒状部２２９に移動自在に収容されている。
【０００６】
また上部脚部２３３の筒状部２２９の外側には、圧縮スプリング２３５が配置され、この圧縮スプリング２３５の上端は、上部脚部２３３の鍔部２３７に当接し、下端は、下部脚部２３１に当接されている。したがって脚部２１７は、全体的に伸縮する。また、圧縮スプリング２３５の外側には、覆い部材２３９が配置されている。
そして脚部２１７の内部には、摺動子２４１と摺動抵抗線２４３が内蔵されている。すなわち摺動子２４１は、上端部が上部脚部２３３の中央に固定され、下方向に向かって垂下されて配置されている。そして摺動子２４１には接点２４５が設けられている。
一方、下部脚部２３１側には、上方に向けて摺動抵抗線２４３が配置されており、この摺動抵抗線２４３の下端が、下部脚部２３１に固定されている。そして摺動抵抗線２４３には、前記した摺動子２４１の接点２４５が当接されている。また上部脚部２３３と下部脚部２３１との間には、他に圧縮スプリング２５１が配されている。
【０００７】
以上のように構成された寝具について以下動作について説明する。
寝具上に人が乗ることによって、各脚部２１７の上部脚部２３３に人の荷重がかかる。そしてこの荷重によって上部脚部２３３が圧縮スプリング２３５、２５１に抗して下方に移動し、摺動子２４１の接点２４５が、摺動抵抗線２４３に沿って下方に移動し、電気回路の接点Ａと接点Ｂ間の抵抗が減少する。したがって、接点Ａと接点Ｂ間の抵抗を測定することにより、寝具上に人が居るか否かを判定することができる。
したがって従来技術では、接点Ａ及び接点Ｂとコントローラ２４７の間に電線２４９を接続し、遠隔的に接点Ａ及び接点Ｂ間の抵抗を測定して寝具上に人が居るか否かを判定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の在床検出装置は、寝具の脚部内に摺動子や摺動抵抗線を内蔵するものであるため、構造が複雑である。また従来の在床検出装置は、上下に可動する部位に設けられており、且つ機械的な接触によって抵抗値を測定するものであるから故障や誤動作が多い。
さらに従来技術の装置を使用して複数の寝具を集中的に管理しようとすると、摺動抵抗器などを介して得られた荷重を信号処理し、当該信号を検出装置まで送信し、かつ別途指示された基準値と比較した上で人の存在の有無を判定することとなる。この様に従来技術では、信号処理回路等が必要であるため全体システムの構成が複雑になり高価なものになってしまう。
さらに従来技術の在床検出装置では、寝具の脚部内に荷重センサを組み込んでいるため、寝具に配線が繋がっており、寝具自体を自由に動かすことができないという不都合も生じていた。
本発明は従来技術の課題を解決し、患者の在、不在を検出するとともに高品質で耐久性に優れた安価な在床検出装置を提供し、介護人及び看護人の精神的かつ肉体的負担を低減することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するための本発明は、寝具の荷重を受ける加圧体と、少なくとも一方の面に感歪抵抗体が設けられ前記加圧体により押圧されるセンサ基板と、前記センサ基板を支持するセンサケースと、前記感歪抵抗体の端子間の抵抗値に応じた電気信号を外部に出力する電気回路とを備えた在床検出装置である。
【００１０】
これにより、外部において、在床検出装置の出力を寝具上に人が居ないときの出力値と対比し、寝具上の人の存在の有無を判断できる。
また、これにより高品質で信頼性に優れた在床検出装置を提供することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、上方に開放したケース内底面略中央に、４つの突起を同心円周上で９０°間隔に設けたセンサケースと、
金属基材と前記金属基材の表面を覆う絶縁ガラス層とで構成され前記センサケースの前記突起の上に載置される基板であって、円または多角形のリング状の感圧部と、前記感圧部のリングの中心と前記突起とを結ぶ直線上かつ前記突起の外周側に配置された連結部を介して前記感圧部を支持する回路部とからなり、前記感圧部下面の前記リングの円周上に９０°間隔で４つの感歪抵抗体を前記センサケースの隣接する２つの前記突起の間にくるように付着した弾性変形可能なセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に載置され、下面略中央に４つの突起部を前記センサ基板における前記感歪抵抗体の付着箇所の反対側面部分に当接するように配置し、上面略中央に寝具の１本の脚部を載せる凹部を形成した加圧体と、
前記加圧体の上面を露出させる開口を有し前記センサケースの上面開口部分を覆うセンサケースカバーとからなり、
前記センサ基板の前記感圧部の前記感歪抵抗体と前記回路部とを前記連結部の下面を通り前記センサケースの前記突起に接触しないように配線された導体パターンで接続し、
前記回路部は、前記感圧部の前記感歪抵抗体と同一材料で構成される分圧用抵抗器を有し、電気回路は、一端がＧＮＤに接続され他端が前記第４の感歪抵抗体の一端に接続された第４の分圧用抵抗器と、他端が電圧電源に接続された前記第４の感歪抵抗体とからなる第１の分圧回路と、一端が電圧電源に接続され他端が前記第２の感歪抵抗体の一端に接続された第３の分圧用抵抗器と、他端がＧＮＤに接続された前記第２の感歪抵抗体とからなる第２の分圧回路と、
一端がＧＮＤに接続され他端が前記第３の感歪抵抗体の一端に接続された第２の分圧用抵抗器と、他端が電圧電源に接続された前記第３の感歪抵抗体とからなる第３の分圧回路と、
一端が電圧電源に接続され他端が前記第１の感歪抵抗体の一端に接続された第１の分圧用抵抗器と、他端がＧＮＤに接続された前記第１の感歪抵抗体とからなる第４の分圧回路と、
前記第２の感歪抵抗体の端子間にかかる電圧値から前記第４の分圧用抵抗器の端子間にかかる電圧値を減算した電圧値に比例する電圧値を出力する第１の差動増幅回路と、
前記第１の感歪抵抗体の端子間にかかる電圧値から前記第２の分圧用抵抗器の端子間にかかる電圧値を減算した電圧値に比例する電圧値を出力する第２の差動増幅回路と、
前記第１の差動増幅回路の出力電圧値と前記第２の差動増幅回路の出力電圧値とを加算する加算回路とを有することを特徴とする在床検出装置である。
【００３６】
本発明は、加圧体を介してセンサ基板を押圧し、センサ基板に発生する歪みを検知し、検知された歪みが大きければ、寝具の上に人が居ると判断され、歪みが小さければ、人が居ないと判断される。そして本発明の在床検出装置では、感歪抵抗体によって在床か否かを判断するので、信号の処理回路を簡素化することができる。また、本発明の在床検出装置は、可動部分が少ないので故障が少ない。
さらに本発明の在床検出装置では、円または多角形のリング状の感圧部を備え、前記感圧部は、当該感圧部の中心とセンサケースの突起とを結ぶ直線上であって前記突起の外周側に配置された連結部を介して支持される。すなわち連結部は、センサケースの突起の直近部にあるため、連結部にかかる曲げモーメントは小さい。本発明の在床検出装置では、センサ基板に回路部を有し、回路部には増幅回路等が設けられているが、感圧部と回路部とは連結部によって接続され、かつ連結部に発生する曲げモーメントは小さいので、回路部に伝播する曲げモーメントは小さい。そのため感圧部が加圧体によって押圧されても、回路部の変形は少ない。
さらに本発明では、また、感圧部下面であってリングの円周上の位置に４つの感歪抵抗体が９０°間隔で配され、前記感歪抵抗体は、前記センサケースの隣接する２つの前記突起の間に位置する。すなわち感歪抵抗体は、センサケースの突起の中間部に設けられる。言い換えれば、感歪抵抗体は、リングの最も変形量の多い、支持端同士の間に設けられている。そのため感歪抵抗体は、最も歪みの大きい部分にあり、人が居るか否かの検知精度が高い。
さらに本発明では、前記した様にリングの円周上の位置に４つの感歪抵抗体が９０°間隔で配され、前記感歪抵抗体は、前記センサケースの隣接する２つの前記突起の間に位置するので、加圧体に偏荷重がかかった場合に、荷重の方向等を検知することも可能である。したがって、本発明の在床検出装置では、寝具上の患者等の位置や姿勢、より具体的には、寝具の端寄りに寝ているか、中央に寝ているか、あるいは座っているか、寝返りをしたか等についても検知することもできる。
また本発明の在床検出装置においてもカバー部材を有しているので、センサケース内にほこりが入らず、誤動作等が少ない。
さらに本発明の在床検出装置では、センサ基板の感圧部の感歪抵抗体と回路部とを連結部の下面を通りセンサケースの突起に接触しないように配線された導体パターンで接続しているので、感圧部と回路部を電気的に接続することができ、かつ突起の当接等による断線やショートがない。また前記導体パターンは支持体の突起に接触しない様に構成することにより、感歪抵抗体と検知回路を接続するリード線が不要となり、安価になるばかりでなく、ノイズによる誤検知も防止することができる。
また、回路部に、感圧部の各感歪抵抗体に対応する分圧用抵抗器と、前記感歪抵抗体と前記分圧用抵抗器からなる複数個の分圧回路と、前記分圧回路の出力を入力とする差動増幅回路等を配し、前記分圧回路の分圧用抵抗器を感圧部の感歪抵抗体と同一の材料で構成したことにより、感圧部の感歪抵抗体と回路部の分圧用抵抗器の抵抗値の温度に対する依存性がほぼ同一にでき、零点の特性のばらつきを減少することができる。
【００７４】
また請求項２に記載の発明は、上方に開放したケース内底面略中央に、４つの突起を同心円周上で９０°間隔に設けたセンサケースと、
金属基材と前記金属基材の表面を覆う絶縁ガラス層とで構成され前記センサケースの前記突起の上に載置される基板であって、円または多角形のリング状の感圧部と、前記感圧部のリングの中心と前記突起とを結ぶ直線上かつ前記突起の外周側に設置された連結部を介して前記感圧部を支持する回路部とからなり、前記感圧部下面の前記リングの円周上に９０°間隔で４つの感歪抵抗体を前記センサケースの隣接する２つの前記突起の間にくるように付着した弾性変形可能なセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に載置され、下面略中央に４つの突起部を前記センサ基板における前記感歪抵抗体の付着箇所の反対側面部分に当接するように配置し、上面略中央に寝具の１本の脚を載せる凹部を形成した加圧体と、
前記加圧体の上面を露出させる開口を有し前記センサケースの上面開口部分を覆うセンサケースカバーとからなり、
前記センサ基板の前記感圧部の前記感歪抵抗体と前記回路部とを前記連結部の下面を通り前記センサケースの前記突起に接触しないように配線された導体パターンで接続し、
前記回路部に、前記感圧部の前記感歪抵抗体と同一材料で構成される分圧用抵抗器と、前記感歪抵抗体と前記分圧用抵抗器からなる４つの分圧回路の出力を演算して出力する演算回路を設けた在床検出装置である。
【００７５】
本発明は、前記した請求項１の発明と略同様の作用効果を有する発明であるが、前記した請求項１の発明では、差動増幅回路によって荷重に応じた出力を取り出すのに対し、本発明は、演算回路によって荷重に応じた出力を取り出している。
【００７６】
【実施例】
以下、 本発明による在床検知装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における在床検出装置の斜視図である。
図２は、図１の在床検出装置の分解斜視図である。
図３は、図１の在床検出装置で採用する加圧体の裏面図である。
図４は、図２の在床検出装置で採用する加圧体のＡ−Ａ断面図である。
図５は、図１の在床検出装置で採用するセンサケースの平面図である。
図６は、図５のセンサケースの断面図である。
図７は、図１の在床検出装置で採用するセンサ基板の概略図である。
図８は、図７のセンサ基板の部品配置図である。
図９は、図７のセンサ基板の回路図である。
図１０は、センサケースにセンサ基板を装着した状態を示す平面図である。
図１１は、センサケースにセンサ基板を装着した状態を示す断面図である。
図１２は、図１の在床検出装置の平面図である。
図１３は、図１の在床検出装置の断面図である。
【００７７】
各図において、１は、本発明の第一実施例の在床検出装置を示す。本実施例の在床検出装置は、図２に示すように加圧体２、カバー部材３、センサケース５及びセンサ基板６によって構成される。
順次説明すると、加圧体２は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の射出成形によって作られたものであり、概略形状は、四角形の板状である。
加圧体２の全周には、フランジ部１０が設けられている。なお、フランジ部１０で覆われる面積は、後記するセンサ基板６よりも大きい。フランジ部１０は、加圧体２の離脱を防止する作用の他、後記する様な庇の役目も果たす。また加圧体２の上面には、円弧状凹部１１が設けられている。円弧状凹部１１は、寝具（ベッド）の脚部に装着されたキャスタ（図示せず）が嵌入されて固定されるものであり、底面９が円弧形状であって、側面１２は、いずれも平面である。本実施例で採用する加圧体２は、いわゆるダブルキャスタ用のものであり、円弧状凹部１１は二個形成されている。
【００７８】
加圧体２の裏面のには、補強の為の格子１３が設けられている。そして加圧体２の裏面の中央部には、４個の突起１５が設けられている。突起１５の配置は、各突起１５を結ぶ四角形の辺が、加圧体２の辺と平行となる構成である。
また各突起１５を結ぶ四角形の中心は、表面側の円弧状凹部１１に寝具（ベッド）のキャスタが嵌入されて固定された際の、寝具から受ける荷重の中心に一致する。言い換えると、加圧体２の表面側の円弧状凹部１１は、加圧体２の裏面の突起１５同士を結ぶ多角形の内側（望ましくは中心）に寝具の脚を載せるために形成されたものである。
加圧体２の裏面の外周近傍には、全周に渡って下向きに壁部（突起）１７が設けられている。
壁部（突起）１７は、後記する様にセンサ基板６を覆う。
【００７９】
カバー部材３は、金属によって作られたものであり、図２の様に正方形であり、中央に正方形の開口２０が設けられている。カバー部材３の開口２０は、前記した加圧体２の上部の面積よりも大きく、フランジ部１０の面積よりも小さい。またカバー部材３には四隅に取り付け用の穴２１が設けられている。なお、図１においては、取り付け穴２１を隠すためにシールが貼着された状態が図示されている。
【００８０】
センサケース５は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の射出成形や、金属によって作られたものであり、概略形状は、上部が開口した箱型をしている。またセンサケース５の一方の面にはスロープ２５が設けられている。スロープ２５が形成された部位の中央には、凸壁２６が設けられている。この凸壁２６は、ダブルキャスタの車輪同士の隙間が嵌合するものであり、寝具（ベッド）のキャスタは、当該凸壁２６によって方向が規制され、スロープ２５を登る。
スロープ２５の坂下部位は、平坦となっており、在床検出装置１を床面に固定するための固定用穴２７が設けられている。
【００８１】
センサケース５の大部分は、前記した様に上面が開口した箱を形成している。すなわちセンサケース５は、底面２８を有し、底面２８に連続する４面に壁３０abcdが立設されている。
【００８２】
ここでセンサケース５の底面２８の形状は特殊であり、詳細に説明する。
センサケース５の中央には、平面視で略円形をした突起３５が設けられている。そして当該突起３５は、中央部とセンサケース５の箱部の形状（正方形）に対して対角の部位が欠落している。したがって、突起３５は、扇型をした４個の突起片３５abcdが同一円周上に９０°間隔を開けて設けられた形状をしている。
【００８３】
また４面の壁３０abcdから突起３５の各片３５abcdにかけて、リブ状の突起４０，４１，４２，４３が設けられている。
さらにセンサケース５の底面２８には、センサ基板取り付け用の突起４５が４個設けられている。センサ基板取り付け用突起４５は、正方形の各角に相当する位置に設けられ、その中心は、前記した突起３５の中心と一致する。したがってセンサ基板取り付け用突起４５の内接円は、中央の突起３５の円形状と同心である。また他に同一形状の突起５０が４個設けられている。当該突起５０は、センサ基板６の動きを規制するものである。
【００８４】
センサケース５の頂面には、ネジ穴５１が４個設けられている。
またスロープ２５と対向する面の壁３０b には、リード線引出し用の切り欠き５３が設けられている。さらに左右の壁３０acには、長方形の開口５２が設けられている。すなわち本実施例では、車輪誘導用のスロープ２５以外の壁面にセンサ基板６から出てくる入出力用リード線が出せるように穴や切り欠きを合計３ヶ所に設けている。開口５２は、リード線を引き出すための予備の穴であり、通常は、盲板によって塞がれている。
【００８５】
センサ基板６は、金属基材の表面を絶縁性ガラス層によって被覆し、その表面に、感歪抵抗体や検知回路を設けたものである。センサ基板６は、弾性を持っており、撓む。
ここで金属基材は、絶縁性ガラス層と膨張率を整合させる必要があることから膨張率１００〜１４０×１０−７／℃のステンレス鋼が好ましい。また絶縁性ガラス層は、電気絶縁性、耐熱性、接合強度の観点から無アルカリガラスで構成される。感歪抵抗体３２としては、Cu-Ni 合金、Ni-Cr 合金、酸化ルテニウム等の種々の歪変化によって電気抵抗が変化する性質を有する抵抗体材料を使用し、描画法、メタルマスク法、ドクターブレード法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等により印刷、焼成し構成することが好ましい。
すなわち基材層としてステンレス鋼を採用し、絶縁層として絶縁性ガラスを選択すると、両者の熱膨張率が近似するため、焼成の際に剥離が生じず、基材層と絶縁層の一体性が高い。またステンレス鋼と絶縁性ガラスを使用した場合、両者の間を化学結合に近い状態とすることもできる。
また感歪抵抗体の両端の電極体は、銀−白金、銀−パラジウム、金等の導体ペーストを印刷し、乾燥、焼成を経て形成されることが望ましい。
【００８６】
センサ基板６の外形形状は、図７、図８の通りであり、全体形状は正方形の板体である。そしてその中央部に円形の開口６０が設けられている。また当該開口６０の円と同心的に、円弧状の溝６２が設けられている。溝６２は、図７の様にａｂｃｄの四つの部分に別れている。したがって、センサ基板６は、本体部分６５の中央部に円形リング形状の半島部６６が形成され、本体部分６５と半島部６６とは、狭窄な連結部６７によって繋がった形状をしている。またセンサ基板６の四隅には、取付用の穴７０が設けられている。穴７０の配置は正方形である。本実施例においては、本体部分６５は、回路部として機能し、半島部６６は感圧部として機能する。
そして感圧部（半島部６６）の連結部６７近傍には、エポキシ樹脂による補強層が設けられている。エポキシ樹脂の補強層６８は、図７のハッチングの部位に設けられており、平面視で扇型に補強がなされている。
【００８７】
本実施例で採用するセンサ基板６には、図９に示す様な回路が設けられている。
すなわち、図９においてＲ３２ａ、Ｒ３２ｂ、Ｒ３２ｃ、Ｒ３２ｄは、感歪抵抗体である。なお、感圧抵抗体Ｒ３２ａ、Ｒ３２ｂ、Ｒ３２ｃ、Ｒ３２ｄのセンサ基板６の位置関係及び、他の部材との物理的な位置関係は図１０の通りであり、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、９０°の間隔をおいて同一円周上に配され、これらを直線で結んで形成する四角形の辺は、凸壁２６によって規制されるキャスタの進行方向と垂直、 平行となっている。
回路の説明にもどると、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４は回路部に配した第一から第四の分圧用抵抗器で第一から第四の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄと同一材料からなる。なお本実施例では、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄと組み合わされてブリッジ回路を構成する分圧用抵抗器ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４が、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄと同一材料で構成されているので、これらの抵抗値の温度依存性が略一致し、温度補正の必要が無い。
【００８８】
前記した第一から第四の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄはそれぞれ、第一から第四の分圧用抵抗器ｒ１〜ｒ４と直列に配されて、これらが一組となって電源とＧＮＤ間に並列に接続されている。ここで、各組の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄの内、第一と第三の感歪抵抗体Ｒ３２ｄ、Ｒ３２ｃは、電源側にあり、第二、第四の感歪抵抗体Ｒ３２ｂ、Ｒ３２ａは、ＧＮＤ側にある。このようにして第一から第四の分圧回路１００１，１００２，１００３，１００４を形成している。そして以下の回路によって、分圧回路１００１，１００２に一組のブリッジ回路を構成している。また分圧回路１００３，１００４についても一組のブリッジ回路を構成している。各ブリッジ回路には、それぞれ二つの感歪抵抗体が含まれているが、これらは図１０の様に対角の位置にあるものが組み合わされている。
【００８９】
ｒ５〜ｒ１２は差動増幅回路の増幅率を決定する回路抵抗で第一から第四の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄと同一の材料からなる。なお本実施例においては、増幅回路の増幅率を決定する回路抵抗についても感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄ同一の材料で構成したことにより、感圧部の感歪抵抗体と回路部の増幅回路の増幅率を決定する回路抵抗の抵抗値の温度に対する依存性がほぼ同一にでき、重量に対する出力の変化特性のばらつきを、さらに少なくするよう配慮されている。
【００９０】
ＩＣ５、ＩＣ６は増幅器、１００７は、加算回路である。ＩＣ５，ＩＣ６は、反転入力側に第一、第三の分圧回路１００１、１００３の出力をそれぞれ回路抵抗ｒ５、ｒ７を介して入力すると共に、回路抵抗ｒ９、ｒ１１によって出力と接続している。 又、非反転入力側に第二、第四の分圧回路１００２、１００４の出力をそれぞれ回路抵抗ｒ６、ｒ８を介して入力すると共に、回路抵抗ｒ１０、ｒ１２を介してＧＮＤに接続し、第一、第二の差動増幅回路１００５，１００６を形成している。
加算回路１００７の詳細は略すが、第一、第二の差動増幅回路１００５，１００６からの出力を加算回路によって加算し、電圧出力Voutがでるように形成している。
なお、出力電圧Voutは、次式で与えられる
【００９１】
【数１】

Figure 0003814403
【００９２】
ここでＡ1 は、第一、第二の差動増幅回路１００５，１００６の増幅率である。すなわち第一から第四の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄの抵抗値の変化量を電圧変換し加算することによって加圧体２に係る荷重を測定することができる。
【００９３】
以上の回路構成は、いずれもセンサ基板６の裏面側に設けられている。そして各部材の位置は、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、センサ基板６の感圧部（半島部６６）に設けられ、他の部材はいずれも回路部（本体部分６５）に設けられている。
すなわち感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、図７，図８の様に基板６の感圧部（半島部６６）の中間部分にそれぞれ９０°間隔で配されている。
また他の部品の配置は、図８の通りである。
そして両者を接続する信号線は、センサ基板６の感圧部（半島部６６）の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄと回路部（本体部分６５）とを連結部６７の下面を通りセンサケース５の突起５０に接触しないように配線された導体パターンで接続されている。したがって、本実施例では、導体と突起５０等とが接触することがなく、導体パターンの断線やショートがない。また本構成によると、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄと検知回路等を接続するリード線が不要となり、安価になるばかりでなく、ノイズによる誤検知も防止することができる。
【００９４】
なお、本実施例で採用する回路は前記した通りであるが、もちろん他の回路構成によっても寝具の荷重に応じた出力を取り出すことは可能である。
寝具の荷重に応じた出力を取り出す回路を設計する際の一般的指針として、一端がＧＮＤに接続され他端が感歪抵抗体の一端に接続され前記感歪抵抗体の端子間の抵抗値に較べ十分に小さい抵抗値を有する分圧用抵抗器と、他端が電圧電源に接続された前記感歪抵抗体と、前記分圧用抵抗器の端子間にかかる電圧を増幅して外部に出力する増幅器とを有する構成とすることが考えられる。
この回路構成によると、分圧用抵抗器の端子間にかかる電圧は、「Ｖｃｃ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）」となる。ここで、ｒ≪Ｒであれば、端子間にかかる電圧「Ｖｃｃ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）」は、Ｖｃｃ×ｒ／Ｒで近似でき、Ｒが荷重に比例するならば、増幅器からは荷重に反比例した電圧が出力される。
【００９５】
また他の構成として、一端が電圧電源に接続され他端が感歪抵抗体の一端に接続され前記感歪抵抗体の端子間の抵抗値に較べ十分に大きい抵抗値を有する分圧用抵抗器と、他端がＧＮＤに接続された前記感歪抵抗体と、前記感歪抵抗体の端子間にかかる電圧を増幅して外部に出力する増幅器とを有する構成とすることも考えられる。
この回路構成の場合も、感歪抵抗体の端子間にかかる電圧は、「Ｖｃｃ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）」となる。ここで、ｒ≫Ｒであれば、「Ｖｃｃ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）」は、「Ｖｃｃ×Ｒ／ｒ」で近似でき、Ｒが荷重に比例するならば、増幅器からは荷重に比例した電圧が出力されることとなる。
【００９６】
また本実施例では、差動増幅回路を採用しているが、他の構成の回路によって、分圧回路の出力を演算して出力させることも可能である。
【００９７】
次に、本実施例の在床検出装置１の組み立て構造について説明する。
在床検出装置１では、センサケース５に感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄや増幅回路が設けられた面を下にして装着する。具体的には、センサ基板６の四隅の取付穴７０にセンサケース５のセンサ基板取り付け用突起４５を挿入して位置決めする。なお取付穴７０及びセンサ基板取り付け用突起４５の配置は、いずれも正方形であるから、センサ基板６は、９０°ごとに任意に方向に取り付け可能である。
センサ基板６をセンサケース５に取り付けた時、図１０の様にセンサ基板６のエポキシ樹脂の補強部位６８が、センサケース５の中央の突起３５の各一片と当接する。
したがって、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、あたかも両端が突起３５に支持された梁の中間部の下面に貼着された構成となっている。
【００９８】
そしてセンサケース５の上に、加圧体２が載せられ、さらにカバー部材３が装着される。加圧体２は、フランジ部１０から上部が外部に露出し、その他は、カバー部材３によって覆われる。そして加圧体２の裏面の４個の突起１５が、それぞれセンサ基板６の感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄの裏面側と当接する。
前記した様に、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、あたかも両端が突起３５によって支持された梁の中間部の下面に貼着された構成となっており、加圧体２の突起１５は、それぞれ感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄの裏面側と当接する。したがって、センサ基板６の感圧部（半島部６６）を梁にみたてると、梁はセンサーケース５の突起３５によって両端が支持され、さらにその中間に加圧体２の突起１５によって集中荷重が加えられた状態となる。そしてもっとも歪みの大きい、荷重点の裏面に感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄが設けられている。
【００９９】
また感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、９０°の間隔をおいて同一円周上に配され、加圧体２の突起１５についても、同じく９０°の間隔をおいて同一円周上に配されているが、これらの点を直線で結んで形成する四角形の辺は、凸壁２６によって規制されるキャスタの進行方向と垂直、 平行となっている。
【０１００】
本実施例で採用する様に、加圧体２の突起１５を結んで形成する四角形の辺が、キャスタの進行方向と垂直、 平行となる構成は、図９の様な対角に位置する感歪抵抗体（Ｒ３２ａとＲ３２ｃ）（Ｒ３２ｂとＲ３２ｄ）がそれぞれ一つづつのブリッジ回路を構成する回路と相まって荷重の偏りに対する影響を小さくして検出することができる利点があり、推奨される。
すなわち本実施例の構成に反し、加圧体２の突起１５の中心を対角線上に結んで、その対角線の一方を車輪の進行方向と重なるように、他方を車輪の進行方向に対して垂直になるようにして配置した場合、その位置に感歪抵抗体３２を配置しているので、キャスタの車輪自体が進行方向に対して左右偏った場合には、偏った方向の加圧体２の突起部の３点だけに荷重が加わることとなり、１点には荷重が加わらない。また逆に一点だけに荷重が懸かってしまうこともある。その結果、荷重を精度よく検出できない。これに対して本実施例で採用する様に、加圧体２の突起１５を結んで形成する四角形の辺が、寝具のキャスタの進行方向と垂直、 平行となる様に構成すれば、車輪自体が進行方向に対して左右に片寄った場合、加圧体２の突起１５の偏った２ヶ所に荷重が大きくかかったとしても、加圧体２の突起１５が４つの面で車輪の荷重を受けるように形成されているので、残り２ヶ所にも小さい荷重がかかる。また検出回路もＲ３２ａとＲ３２ｃ、Ｒ３２ｂとＲ３２ｄの対角の差でブリッジ回路を形成しているので、荷重の偏りに対する影響を小さくして検出することができる。
なお、上記した様な利点は、図２２に示した在床検出装置の様なシングルタイプのキャスタを載置するものに対して特に顕著である。
【０１０１】
また本実施例によれば、センサ基板６は荷重のかかる感圧部（半島部６６）
と、回路部（本体部分６５）で構成され、感歪抵抗体３２を感圧部（半島部６６）の同一円周上に９０°毎に配置することにより加圧体２にかかる重量を感歪抵抗体３２に４分割して加えることができる。そのため感圧部（半島部６６）の梁の長さ、幅、厚さを１／４の荷重に合わせて設計できるので感圧部（半島部６６）を小さくすることができ、又検出回路も同一基板上形成でき、安価で省スペース化を実現できる。
【０１０２】
以上のように構成された在床検出装置１について、以下にその動作を説明する。
在床検出装置１は、病院等の床面に設置され、その上に寝具のキャスタが載せられる。
本実施例の在床検出装置１では、センサケース５にスロープ２５が設けられているので寝具を誘導し易く、在床検出装置１の上にキャスタを載せることは容易である。またさらに本実施例の在床検出装置１では、スロープ２５が形成された部位の中央に凸壁２６が設けられているので、ダブルキャスタの車輪が凸壁２６よって誘導され、在床検出装置１の上にキャスタが載せられる。
【０１０３】
本実施例では、加圧体２の上面に円弧状凹部１１が設けられているので、キャスタが在床検出装置１の上に載せられた際、キャスタの車輪が円弧状凹部１１に嵌入し、キャスタの位置が加圧体２の中央に固定される。すなわちキャスタは、加圧体２の裏面に設けられた４個の突起１５をむすぶ四角形の内側に固定される。そしてキャスタによって、加圧体２が押圧され、加圧体２の突起１５を介してセンサ基板６の感圧部（半島部６６）が押圧される。センサ基板６の、感圧部（半島部６６）は、隣り合う突起片（３５a ，３５b ）（３５b ，３５c ）（３５c ，３５d ）（３５d ，３５a ）によって挟まれる各区画があたかも両端支持梁の様に作用し、当該部分が撓む。また各センサ基板６の、突起片と３５abcdと当接する部位には、エポキシ樹脂による補強層が設けられており、当該部分は撓みが少ないので、各区画の撓みは、隣の区画に伝播しにくく、各区画は、独立した支持梁に近似した撓み量となる。
その結果、センサ基板６の各区画は、荷重に応じた歪みを生じ、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄの抵抗値がセンサ基板６の歪みに応じた値となり、それに応じた電圧が出力される。
【０１０４】
また何らかの影響で、加圧体２に大きな荷重や偏荷重がかかり、加圧体２が大きく沈んだ場合は、加圧体２の裏面に設けられた壁（突起）１７がセンサケース５の底面に設けられた突起４０，４１，４２，４３と当接し、加圧体２を支持する。したがって加圧体２の沈み量は制限され、センサ基板６は保護される。
【０１０５】
特に本実施例の在床検出装置１では、寝具を加圧体２に設置し易い様にスロープ２５が付いているので、寝具を載置する際に勢い余って加圧体２を乗り越そうとした場合、乗り越そうとした方向に加圧体２が傾く。加圧体２が傾くことによって、センサ基板６に異常な荷重がかかろうとするが、加圧体２の壁（突起）１７に対向する位置にセンサケース５の突起４１がある為に、その異常な荷重がセンサケース５の突起４１に吸収されるとともにセンサ基板６にかからないようにすることができる。
【０１０６】
また在床検出装置１を使用しているとき、在床検出装置１が取付けられている床を掃除し、例えば水拭きや洗浄を行った場合、誤って水や洗剤水が在床検出装置１にかかる場合がある。この場合、幾らかの水がカバー部材３の開口２０から内部に入ることは避けられないが、センサ基板６に直接水等が当たることは防がれる。すなわち本実施例の在床検出装置１では、加圧体２の周囲にフランジ部１０が設けられており、当該フランジ１０が庇となってセンサ基板６を覆う。また壁部（突起）１７は、センサ基板６を囲む様に垂れ下がっている。
すなわち、加圧体２の本体部分及びフランジ部１０によってセンサ基板６上方が覆われ、さらに加圧体２の壁部（突起）１７がセンサ基板６を囲むように垂れ下がっているので、センサ基板６に水滴や洗剤液が直接当たることはない。
【０１０７】
次に、本実施例の在床検出装置の使用方法について説明する。
【０１０８】
図１４は、本実施例の在床検出装置の使用例を示す説明図である。
図１５は、寝具にかかる荷重と在床検出装置の出力電圧の関係を示す特性図である。
図１４において、８０は病院等の寝具であり、脚部の下面に本実施例の在床検出装置１が配されている。なお本実施例では、寝具８０は、４本の脚部を持ち、在床検出装置１は、各脚部の下に配されている。そして在床検出装置１の信号は、コントロールユニット８１に入力されており、当該コントロールユニット８１で、在床検出装置１の出力を判定する。コントロールユニット８１の信号は、さらに在床者から離れた場所に位置する看護人室や集中管理室などに設置された報知装置８２接続されている。
【０１０９】
寝具８０の４本の脚部に在床検出装置１を取付けた場合の寝具自体の重量は、ａ１［ｋｇ］で在床検出装置の出力電圧の総和は、 Ｖ１［Ｖ］となる。
次に寝具８０の上に患者が就寝した場合の重量をａ２［ｋｇ］とすると、在床検出装置の出力電圧はＶ２［Ｖ］となる。そこで寝具８０の重量ａ１［ｋｇ］（出力電圧Ｖ１［Ｖ］) より大きく、寝具８０の上に患者が就寝した重量ａ２（出力電圧Ｖ２［Ｖ］) より小さくなるように判定レベルをａ３［ｋｇ］で在床検出装置の出力電圧をＶ３［Ｖ］と規定し（ａ１＜ａ３＜ａ２，Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ２）、そのＶ３［Ｖ］の値をコントロールユニット８１に記憶しておく。そして患者が就寝したのを確認後、 在床検出装置１を動作させ、もし夜間に患者が離床した時には在床検出装置の出力が判定レベル（Ｖ３［Ｖ］）以下になるので、コントロールユニット８１を介して、在床者から離れた場所に位置する看護人室や集中管理室などに設置された報知装置８２に信号が送られて報知される。
以上のように本実施例の在床検出装置は、患者の部屋まで直接見に行かなくても在床状態をチェックできるとともに、患者に対して迅速に対応することができる。そのため介護人及び看護人の精神的かつ肉体的負担を低減することができる。
【０１１０】
以上の例では、在床検出装置１にかかる荷重の合計を出力して患者等が居るか居ないかだけを判断したが、４本の脚部に設けられた在床検出装置１の出力を解析し、寝具にかかる荷重の重心や分布を検知して、患者等の姿勢を知ることもできる。このような構成によると、例えば、患者が寝返りをうったとか、縁に座っているといった状態についても遠隔位置から知ることができる。
このような患者の姿勢等を知るためには、寝具８０にできるだけ多数の在床検出装置１を装着することがより望ましいが、経験的に、寝具８０の患者の頭部側の脚部の双方に在床検出装置１を設ければ、実用上差し支えない程度の精度で患者等の姿勢を知ることができる。
また例えただ一本の脚部の在床検出装置１を設けた場合であっても、患者の体重が既知であれば、実用上差し支えない程度の精度で患者等の姿勢を知ることができる。
【０１１１】
先に説明した使用例では、寝具８０の脚部の下、それぞれに在床検出装置１を配したが、例えば、一本の脚部の下だけに在床検出装置１を配しても、在床検出は可能である。以下、この構成を説明する。
図１６は、本実施例の在床検出装置の他の使用例を示す説明図である。
図１７は、寝具にかかる荷重と在床検出装置の出力電圧の関係を示す特性図である。
【０１１２】
図１６において、前記した図１４の場合と同じ部分については、同符号を付加し詳細な説明は省略する。先の使用例と異なる点は、 在床検出装置１を一個だけ取付けた点と寝具８０の高さを合わせる為の台８５を設けた点である。
以上のように構成された在床検知装置１について、以下にその動作を図１７を用いて説明する。
まず、寝具８０の１本の脚部に在床検知装置１を取付けた場合の寝具８０重量は 、ａ１’［ｋｇ］で在床検出装置の出力電圧は、 Ｖ１’［Ｖ］となる。次に寝具８０の上に患者がＡ，Ｂ，Ｃゾーンに就寝した場合の重量を考えると、Ａゾーンでは、在床検出装置１側の寝具８０の脚部２本に患者の重量が伝わり易いので、ａ２’［ｋｇ］であり、Ｖ２ａ’［Ｖ］となり、重量と出力電圧の関係はＡとなる。次にＢゾーンでは患者の重量が寝具８０の４本の脚部に均等に分割されるので、ａ２’［ｋｇ］でＶ２ｂ’［Ｖ］となり、重量と出力電圧の関係はＢとなる。更に、Ｃゾーンでは患者の重量が在床検出装置１側と反対の寝具８０の脚部２本に主にかかるので、ａ２’［ｋｇ］でＶ２ｃ’［Ｖ］となり、重量と出力電圧の関係はＣとなる。そこでＣゾーンに患者が在床しているときが出力レベルが最も低いことを考慮して判定レベルをａ３’［ｋｇ］で在床検出装置の出力電圧をＶ３’［Ｖ］となるように規定し、その規定したＶ３’［Ｖ］をコントロールユニット８１に記憶しておき、患者が就寝したのを確認後、 在床検出装置１を動作させておく。夜間等に患者が離床した時に在床検出装置１の出力が判定レベル（Ｖ３’［Ｖ］）以下になるので、コントロールユニット８１を介して、在床者から離れた場所に位置する看護人室や集中管理室などに設置された報知装置１４に信号が送られて報知される。
以上のような使用方法によると、１個の在床検出装置を使用するだけで在床検出を行うことができ、より安価な在床検出装置を実現できる。
【０１１３】
（実施例２）
次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下に示す実施例は、いずれも前記した実施例の構成を一部省略したもの、または一部を置き換えたものであり、特に説明の無い部分の構成は、先の実施例と同一である。
図１８は、本発明の第２の実施例の在床検出装置の断面図である。
前記した第１の実施例の在床検出装置１は、キャスタが容易に移動する様に、スロープ２５を設けていたが、第２の実施例の在床検出装置１００は、これを省略した例を示すものである。また第２の実施例の在床検出装置１００では、加圧部材２のフランジ部１０や、突起１７等も略している。
【０１１４】
（実施例３）
図１９は、本発明の第３の実施例の在床検出装置の断面図である。
第３の実施例にかかる在床検出装置１０１は、センサ基板６の感歪抵抗体３２の位置等が異なるものである。センサ基板６の積層構造は、先の実施例と同一であり、金属基材９０の両面を絶縁性ガラス層９１で覆い、その下面に感歪抵抗体３２を設けたものである。９３は、絶縁ガラス層９１の上に形成された感歪抵抗体３２の電気信号を伝達する電極体である。９５は、信号の検知回路であり、絶縁ガラス層９１の上に形成されている。
本実施例の在床検出装置１０１では、感歪抵抗体３２はより直線的に配されている。
【０１１５】
（実施例４）
図２０は、本発明の第４の実施例の在床検出装置の平面図である。
前述した第一実施例は、いわゆるダブルキャスタを有する寝具に適用するものであるが、本実施例の在床検出装置１０３は、シングルキャスタの寝具に適用するものである。
すなわち先の実施例では、加圧体２の中央に二列の円弧状凹部１１が設けられていたのに対し、本実施例の在床検出装置１０３では中央に一つだけ円弧状凹部１１が設けられている。
また本実施例では、スロープ２５に凸壁はない。
なお、前述した第一の実施例のカバー部材３を、ネジを緩めて取り外し、寝具のキャスタに対応して寝具の脚を正しい位置に載せるための円弧状凹部１１が形成された加圧体と交換した後、前記カバー部材３を取り付けることにより、センサカバー５等の部品を共有して多種類の寝具に適用可能とすることができる。
【０１１６】
（実施例５）
図２１は、本発明の第５の実施例の在床検出装置の平面図である。
本実施例の在床検出装置１０５は、第４の実施例を少し変形したものであり、スロープ２５の中央部にキャスタを案内する溝９８が設けられている。溝９８は、下面が広く、加圧体２に近づくにつれて狭くなっている。
【０１１７】
（実施例６）
図２２は、本発明の第６の実施例の在床検出装置の断面図である。
本実施例の在床検出装置１０６は、加圧体２を二重構造とし、突起１５の裏面（中間面）９７を球面とし、その上にさらに車輪を乗せる車輪台９９を設けたものである。
本実施例の在床検出装置１０６では、車輪台９９に乗せられた寝具の車輪から加わった荷重が車輪台９９、加圧体２、センサ基板６を介して感歪抵抗体３２に伝わる。そして感歪抵抗体３２の抵抗値の変化を図示しない検出回路で検出する。
本実施例の在床検出装置１０６は、球面を持つ加圧体２と車輪を乗せる車輪台９９を備え、あらゆる寝具８０の車輪でも合致し、車輪固定位置の規制をなくすことができ、固定位置による誤差を小さくすることができる。
【０１１８】
以上説明した構成では、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄは、９０°の間隔をおいてセンサ基板６の同一円周上に配した。またセンサ基板６を押圧する加圧体２の突起１５や、センサ基板６を支持するセンサケース５の突起片３５abcdについても、感歪抵抗体Ｒ３２ａ〜Ｒ３２ｄに合わせて、９０°の間隔をおいて同一円周上に配した。ここで、これらが配置される円の直径であるが、一般的にこの直径は大きい程、偏値誤差が少なく、またセンサ基板６の変形量も多く、検知精度が高い。ただしこの直径が大きくなると、必然的に在床検出装置の外形が大きくなってしまうので、直径の大きさは、検知精度と外形の大きさとのバランスを勘案した上で、決定することとなる。
【０１１９】
また以上説明した実施例では、いずれもセンサケース５の底面２８に突起３５設け、センサ基板６を中空状態に支持する構成を開示したが、逆に溝等の凹部を設け、感歪抵抗体の取り付け部位を溝に跨がせて配置し、センサ基板６を中空に支持する方策も可能である。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、患者の寝具における在・不在を寝具にかかる重量の変化を、加圧体を介しての荷重によるセンサ基板の歪みによって検知する。そのため患者の在床状態を直接見に行かなくてもチェックできるとともに、患者に対して迅速に対応することができる。
また介護人及び看護人の精神的かつ肉体的負担を低減することができる在床検出装置を実現できる。
加えて本発明の在床検出装置では、感歪抵抗体によって在床か否かを判断するので、信号の処理回路を簡素化することができる他、可動部分が少ないので故障が少ない効果がある。
【０１２１】
本発明の在床検出装置では、センサ基板の少なくとも一部が中空に支持されるので歪みが大きく、検知精度が高い。
【０１２２】
本発明の在床検出装置では、突起によって集中荷重が負荷されるので、センサ基板の変形量が大きく、検知精度が高い。
【０１２３】
また本発明の在床検出装置では、センサ基板の下面に感歪抵抗体が設けられ、突起によってセンサ基板の上面側を押圧するので、人が居るか否かの検知精度が高い。
【０１２４】
また本発明の在床検出装置では、加圧体に偏荷重がかかった場合に、荷重の方向等が検知される。
さらに本発明の在床検出装置では、センサ基板には、感歪抵抗体が同一円周上に９０°の間隔で配置されているので加圧体にかかる重量を感歪抵抗体に４分割した荷重をリンク構造によって検知することができ、検知精度が高い。
【０１２５】
また本発明の在床検出装置では、センサ基板が、弾性体により構成されているので、センサ基板の変形量が大きく、検知精度が高い。また荷重を除けば、元に状態に復帰し、繰り返し精度が高い。
【０１２６】
また本発明の在床検出装置では、センサ基材の素材として金属基材と絶縁性ガラス層の組み合わせを選定しているので、回路等を設ける際に、基材を加熱した時、剥離が生じにくく、基材層と絶縁層との一体性が高い。そのためセンサ基材の歪みが感歪抵抗体に伝わり易く、検知精度が高い。
【０１２７】
さらに上記した発明では、センサ基板は、本体部と本体部よりも幅の狭い半島状の感圧部を有し、半島状の感圧部に感歪抵抗体が設けられているので感圧部は変形し易く、検知精度が高い。
また感圧部は、狭窄部で本体部と結合されているので、本体部は、感圧部の変形の影響を受けにくい。
【０１２８】
また本発明では、感圧部は、当該感圧部の中心とセンサケースの突起とを結ぶ直線上であって前記突起の外周側に配置された連結部を介して支持されるので連結部にかかる曲げモーメントは小さい。
【０１２９】
また本発明の在床検出装置では、感歪抵抗体と同一材料で構成される分圧用抵抗器が設けられているので感歪抵抗体と分圧用抵抗器の抵抗値の温度依存性が略一致し、温度補正の必要が無い。
【０１３０】
さらに本発明の在床検出装置は、カバー部材を有し、センサケースがカバー部材によって覆われているので、センサケース内にほこりが入らず、誤動作等が少ない。
【０１３１】
また本発明の在床検出装置では、加圧体はセンサ基板の上方を覆うとともに加圧体の下面に前記センサ基板を囲むように垂れ下がった壁部を有するので、センサ基板に水滴や洗剤液等が直接当たらないようにすることができ信頼性の高い在床検出装置を実現することができる。
【０１３２】
さらに本発明では、加圧体に過剰な力がかかった場合に加圧体の一部が、センサケースの加圧体下部に設けられた突起と当接し、センサ基板に過度の力が加わることを防止する。
また同じく加圧体に一定以上の荷重又は偏荷重が負荷された時、加圧体の下面に設けられた突起がセンサケースの一部と当接し、センサ基板に過度の力が加わることを防止する。
【０１３３】
また本発明の在床検出装置では、加圧体の突起の中心を結んで形成する四角形の辺が車輪の進行方向と垂直、平行であることによって感歪抵抗体に加わる荷重に対しての偏値誤差を小さくすることができる。またこれと相まって本発明では、４個の感歪抵抗体が設けられ、感歪抵抗体の抵抗値の変化を検出する検出回路は、２組のブリッジ回路を有していて対角の位置にある突起によって押圧される感歪抵抗体が一組となってブリッジ回路に組み込まれている回路構成を採用するので、偏値の影響が電気的に補完され偏値誤差を小さくすることができる。
【０１３４】
また本発明では、センサケースに車輪誘導用スロープを設けたことによって寝具の誘導が容易となる。
【０１３５】
さらに本発明の在床検出装置では、センサケースに車輪誘導用スロープに車輪ガイドとなる溝又は山を設けたことによって車輪を規制して容易に加圧体迄誘導し設置可能な在床検知装置を実現できる。
【０１３６】
また本発明の在床検出装置では、加圧体に球面部を設け、前記球面部に接する台部を設けて台部上に寝具の一部が載置される構成としたので、あらゆる寝具の車輪に合わせることができ、車輪固定位置の規制をなくすことができ固定位置による誤差を小さくすることができる。
【０１３７】
本発明の在床検出装置は、センサ基板に設けた取付け穴と、前記取付け穴に挿入されるセンサケースの突起部を同一円周上に等間隔に配置されているので、在床検出装置の取付け効率を上げることができる。
【０１３８】
また本発明の在床検出装置では、電気信号を電圧変化として出力することができるので、付帯設備の構造が簡単である。
【０１３９】
また本発明では、ベッドに人が居るか否かを正比例する電圧変化や、反比例する電圧変化によって捕らえることができる。
【０１４０】
また本発明の在床検出装置では、電気回路がセンサ基板上に設けられているので、構造が簡単であるばかりでなく、電気回路の設置に場所を取らない。
【０１４１】
また本発明では、入出力用のリード線を出すための穴を、センサケースの複数の側壁面に設けたので、リード線引き出し方向の自由度が高い。
【０１４２】
さらに本発明では、加圧体の裏面にセンサ基板を押圧するための複数の突起を設け、加圧体の上面には、前記複数の突起を結ぶ多角形の内側に寝具の脚を載せるための凹部を形成したので、寝具の荷重は、常に突起を結ぶ多角形の内側にあり、偏値誤差が少ない。
【０１４３】
また本発明では、カバー部材を外して加圧体を取り替えることができるので、部品の互換性が高い。
【０１４４】
さらに本発明では、センサケースに扇型等の突起片が設けられ、この突起片によってセンサ基板が支持されるので、センサ基板が安定し、検知精度が高い。
【０１４５】
また本発明では、支持部分に補強層が設けられているので、センサ基材の変形が、支持部分を越えて他の区画に伝播しにくく、検知精度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における在床検出装置の斜視図
【図２】図１の在床検出装置の分解斜視図
【図３】図１の在床検出装置で採用する加圧体の裏面図
【図４】図２の在床検出装置で採用する加圧体のＡ−Ａ断面図
【図５】図１の在床検出装置で採用するセンサケースの平面図
【図６】図５のセンサケースの断面図
【図７】図１の在床検出装置で採用するセンサ基板の概略図
【図８】図７のセンサ基板の部品配置図
【図９】図７のセンサ基板の回路図
【図１０】センサケースにセンサ基板を装着した状態を示す平面図
【図１１】センサケースにセンサ基板を装着した状態を示す断面図
【図１２】図１の在床検出装置の平面図
【図１３】図１の在床検出装置の断面図
【図１４】本実施例の在床検出装置の使用例を示す説明図
【図１５】寝具にかかる荷重と在床検出装置の出力電圧の関係を示す特性図
【図１６】本実施例の在床検出装置の他の使用例を示す説明図
【図１７】寝具にかかる荷重と在床検出装置の出力電圧の関係を示す特性図
【図１８】本発明の第２の実施例の在床検出装置の断面図
【図１９】本発明の第３の実施例の在床検出装置の断面図
【図２０】本発明の第４の実施例の在床検出装置の平面図
【図２１】本発明の第５の実施例の在床検出装置の平面図
【図２２】本発明の第６の実施例の在床検出装置の断面図
【図２３】従来の在床検出装置の全体的システムを示す構成図
【図２４】寝具内に組み込まれた在床検出装置の断面図
【符号の説明】
１ 在床検出装置
２ 加圧体
３ カバー部材
１０ フランジ部
１１ 円弧状凹部
１５ 突起
１７ 壁（突起）
２５ スロープ
２６ 凸壁
２８ 底面
３５ 突起
３５abcd 突起片
４０，４１，４２，４３ 突起
４５ センサ基板取り付け用突起
５２ 開口
５３ 切り欠き
６２ 円弧状の溝
６５ 回路部（本体部分）
６６ 感圧部（半島部）
６８ 補強層６８
１００ 在床検出装置
１０１ 在床検出装置
１０３ 在床検出装置
１０５ 在床検出装置
１０６ 在床検出装置
１００１，１００２，１００３，１００４ 分圧回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-bed detecting device used in various facilities such as hospitals, nursing facilities, nursing homes, etc., home nursing, nursing care, and the like, and more particularly to a device for detecting the state of a person on bedding. The occupancy detection device of the present invention is used, for example, for remotely knowing whether a patient is on a bedding but not.
[0002]
[Prior art]
In nursing homes and accommodation facilities for persons with intellectual disabilities, there is a risk that the inmates will be trapped at night, and adequate monitoring is required. In a normal hospital, it is important to check whether or not a patient is on the bedding (bed).
Therefore, in hospitals and the like, regular patrols by nurses and the like are performed because it is necessary to grasp whether inpatients are sleeping on bedding at night or the like, or whether the bedding is getting out of bed.
[0003]
However, continually looking through the bedding of all inpatients requires a significant number of nurses and is virtually impossible. In order to solve this problem, a bedding disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-125828 can be cited as an in-situ detection device that remotely detects whether or not a person is on the bedding.
[0004]
Hereinafter, an in-bed detection apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-125828 will be described with reference to the drawings.
FIG. 23 is a block diagram showing an overall system of a conventional bed detection device, and FIG. 24 is a cross-sectional view of the bed detection device incorporated in the bedding.
In FIG. 23, reference numeral 211 denotes a bedding body composed of a mat 213 and a bottom 215. On the bottom surface of the bottom 215 of the bedding main body 211, leg portions 217 are provided at six positions at predetermined intervals. In the prior art, the above-described leg portion 217 has a function of detecting whether or not a person is on the bedding in addition to the function of supporting the bedding main body 211.
[0005]
That is, the leg part 217 has a telescopic structure, and detects whether or not there is a person on the bedding based on the degree of expansion / contraction.
Specifically, the leg portion 217 is fixed to the lower tray frame 225 of the bottom 215 via a screw portion 227 as shown in FIG. The upper leg portion 233 provided with the screw portion 227 is formed with a cylindrical portion 229 facing downward. On the other hand, a cylindrical portion 224 is formed upward from the lower leg portion 231 in contact with the floor surface, and the cylindrical portion 224 is movably accommodated in the cylindrical portion 229 of the upper leg portion 233 described above. Has been.
[0006]
A compression spring 235 is disposed outside the cylindrical portion 229 of the upper leg portion 233. The upper end of the compression spring 235 abuts on the flange portion 237 of the upper leg portion 233, and the lower end is attached to the lower leg portion 231. It is in contact. Therefore, the leg part 217 expands and contracts as a whole. A covering member 239 is disposed outside the compression spring 235.
Inside the leg portion 217, a slider 241 and a sliding resistance wire 243 are incorporated. That is, the slider 241 is arranged such that the upper end portion is fixed to the center of the upper leg portion 233 and is suspended downward. A contact 245 is provided on the slider 241.
On the other hand, a sliding resistance wire 243 is disposed on the lower leg portion 231 side, and the lower end of the sliding resistance wire 243 is fixed to the lower leg portion 231. The contact point 245 of the slider 241 is in contact with the sliding resistance wire 243. In addition, a compression spring 251 is disposed between the upper leg 233 and the lower leg 231.
[0007]
The operation of the bedding configured as described above will be described below.
When a person gets on the bedding, a person's load is applied to the upper leg part 233 of each leg part 217. By this load, the upper leg 233 moves downward against the compression springs 235 and 251, the contact 245 of the slider 241 moves downward along the sliding resistance line 243, and the electrical circuit contact A And the resistance between the contacts B decreases. Therefore, by measuring the resistance between the contact A and the contact B, it can be determined whether or not there is a person on the bedding.
Therefore, in the prior art, the electric wire 249 is connected between the contacts A and B and the controller 247, and the resistance between the contacts A and B is measured remotely to determine whether or not there is a person on the bedding.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional occupancy detection device has a complicated structure because it incorporates a slider and a sliding resistance wire in the leg portion of the bedding. In addition, the conventional occupancy detection device is provided in a portion that moves up and down, and measures the resistance value by mechanical contact, so that there are many failures and malfunctions.
Furthermore, when trying to manage a plurality of beddings intensively using a prior art device, the load obtained via a sliding resistor or the like is signal-processed, the signal is transmitted to the detection device, and a separate instruction is given. The presence / absence of a person is determined after comparison with the determined reference value. As described above, in the prior art, since a signal processing circuit or the like is necessary, the configuration of the entire system becomes complicated and expensive.
Further, in the existing bed detection device, since the load sensor is incorporated in the leg portion of the bedding, the wiring is connected to the bedding, so that the bedding itself cannot be moved freely.
The present invention solves the problems of the prior art, provides a low-cost bed detection device that detects the presence or absence of a patient and is high-quality and excellent in durability, and provides a mental and physical burden to caregivers and nurses. It aims at reducing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention provides a pressure body that receives the load of the bedding, a sensor board that is provided with a strain sensitive resistor on at least one surface, and that is pressed by the pressure body, and supports the sensor board And an electrical circuit that outputs an electrical signal corresponding to a resistance value between the terminals of the strain sensitive resistor to the outside.
[0010]
As a result, it is possible to determine the presence or absence of a person on the bedding by comparing the output of the bed detection device with the output value when no person is on the bedding.
In addition, this makes it possible to provide a bed detection device with high quality and excellent reliability.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Claim1In the invention described in the above, a sensor case in which four protrusions are provided at 90 ° intervals on a concentric circumference at the substantially center of the bottom surface of the case opened upward,
  A substrate composed of a metal substrate and an insulating glass layer covering the surface of the metal substrate and placed on the protrusion of the sensor case, and a circular or polygonal ring-shaped pressure sensitive part; A circuit part that supports the pressure-sensitive part via a connecting part arranged on a straight line connecting the center of the ring of the pressure-sensitive part and the protrusion and on the outer peripheral side of the protrusion, An elastically deformable sensor substrate in which four strain sensitive resistors are attached at intervals of 90 ° on the circumference of the ring so as to be between two adjacent protrusions of the sensor case;
  It is placed on the upper surface of the sensor substrate, and four protrusions are arranged at the center of the lower surface so as to contact the side surface opposite to the attachment location of the strain sensitive resistor on the sensor substrate, and the bedding 1 A pressure body in which a recess for placing a leg portion of a book is formed;
  The sensor case cover has an opening that exposes the upper surface of the pressurizing body and covers the upper surface opening portion of the sensor case,
  Connecting the strain-sensitive resistor of the pressure-sensitive part of the sensor substrate and the circuit part with a conductor pattern wired so as not to contact the protrusion of the sensor case through the lower surface of the connecting part;
  The circuit unit includes a voltage dividing resistor made of the same material as the strain sensitive resistor of the pressure sensitive unit, and the electric circuit has one end connected to GND and the other end connected to the fourth strain sensitive resistor. A first voltage dividing circuit comprising a fourth voltage dividing resistor connected to one end of the body, the fourth strain sensitive resistor having the other end connected to a voltage power source, and one end connected to the voltage power source A second voltage dividing resistor having the other end connected to one end of the second strain sensitive resistor and the second strain sensitive resistor having the other end connected to GND. Pressure circuit,
  A second voltage dividing resistor having one end connected to GND and the other end connected to one end of the third strain sensitive resistor; and the third strain sensitive resistor having the other end connected to a voltage power source; A third voltage dividing circuit comprising:
  A first voltage dividing resistor having one end connected to a voltage source and the other end connected to one end of the first strain sensitive resistor; and the first strain sensitive resistor having the other end connected to GND; A fourth voltage dividing circuit comprising:
  A first differential amplifier that outputs a voltage value proportional to a voltage value obtained by subtracting a voltage value applied across the terminals of the fourth voltage dividing resistor from a voltage value applied across the terminals of the second strain sensitive resistor. Circuit,
  A second differential amplifier that outputs a voltage value proportional to a voltage value obtained by subtracting a voltage value applied between the terminals of the second voltage dividing resistor from a voltage value applied between the terminals of the first strain sensitive resistor; Circuit,
  It is an in-floor detection device having an addition circuit for adding the output voltage value of the first differential amplifier circuit and the output voltage value of the second differential amplifier circuit.
[0036]
  The present invention,The sensor board is pressed through the pressure body to detect the distortion generated in the sensor board. If the detected distortion is large, it is judged that there is a person on the bedding. If the distortion is small, there is no person. It is judged. In the occupancy detection apparatus of the present invention, it is determined by the strain sensitive resistor whether or not the occupancy is present, so that the signal processing circuit can be simplified. Further, the presence detection apparatus of the present invention has few failures because there are few movable parts.
  Furthermore, the presence detection device of the present invention includes a circular or polygonal ring-shaped pressure-sensitive portion, and the pressure-sensitive portion is on a straight line connecting the center of the pressure-sensitive portion and the protrusion of the sensor case, and It is supported via a connecting portion arranged on the outer peripheral side of the protrusion. That is, since the connecting portion is in the immediate vicinity of the protrusion of the sensor case, the bending moment applied to the connecting portion is small. In the presence detection apparatus of the present invention, the sensor substrate has a circuit unit, and the circuit unit is provided with an amplifier circuit, etc., but the pressure-sensitive unit and the circuit unit are connected by the connecting unit, and the connecting unit has Since the generated bending moment is small, the bending moment propagating to the circuit portion is small. Therefore, even if the pressure sensitive part is pressed by the pressurizing body, the deformation of the circuit part is small.
  Furthermore, in the present invention, four strain sensitive resistors are arranged at 90 ° intervals on the lower surface of the pressure sensitive portion and on the circumference of the ring, and the strain sensitive resistors are adjacent to each other in the sensor case. Located between the two protrusions. That is, the strain sensitive resistor is provided in the middle part of the protrusion of the sensor case. In other words, the strain sensitive resistor is provided between the support ends having the largest deformation amount of the ring. For this reason, the strain sensitive resistor is in the portion with the largest distortion, and the detection accuracy of whether or not there is a person is high.
  Furthermore, in the present invention, as described above, four strain sensitive resistors are arranged at 90 ° intervals at positions on the circumference of the ring, and the strain sensitive resistors are arranged between two adjacent projections of the sensor case. Therefore, it is possible to detect the direction of the load or the like when an uneven load is applied to the pressure member. Therefore, in the presence detection apparatus of the present invention, the position and posture of the patient etc. on the bedding, more specifically, sleeping near the end of the bedding, sleeping in the center, sitting down, or turning over This can also be detected.
  In addition, since the occupancy detection device of the present invention also has a cover member, dust does not enter the sensor case and there are few malfunctions.
  Furthermore, in the presence detection device of the present invention, the strain sensitive resistor of the pressure sensitive part of the sensor substrate and the circuit part are connected by a conductor pattern that passes through the lower surface of the connecting part so as not to contact the protrusion of the sensor case. Therefore, the pressure sensitive part and the circuit part can be electrically connected, and there is no disconnection or short circuit due to the contact of the protrusions. In addition, the conductor pattern is configured so as not to contact the protrusions of the support body, thereby eliminating the need for a lead wire for connecting the strain sensitive resistor and the detection circuit, not only reducing the cost, but also preventing false detection due to noise. Can do.
  Further, the circuit unit includes a voltage dividing resistor corresponding to each strain sensitive resistor of the pressure sensitive unit, a plurality of voltage dividing circuits including the strain sensitive resistor and the voltage dividing resistor, and the voltage dividing circuit. A differential amplifier circuit having an output as an input is provided, and the voltage dividing resistor of the voltage dividing circuit is made of the same material as the pressure sensitive resistor of the pressure sensitive part, thereby providing a strain sensitive resistor of the pressure sensitive part. And the temperature dependency of the resistance value of the voltage dividing resistor in the circuit section can be made substantially the same, and variation in the characteristics of the zero point can be reduced.
[0074]
  And claims2In the invention described in the above, a sensor case in which four protrusions are provided at 90 ° intervals on a concentric circumference at the substantially center of the bottom surface of the case opened upward,
  A substrate composed of a metal substrate and an insulating glass layer covering the surface of the metal substrate and placed on the protrusion of the sensor case, and a circular or polygonal ring-shaped pressure sensitive part; A circuit part that supports the pressure-sensitive part via a connecting part installed on the straight line connecting the center of the ring of the pressure-sensitive part and the protrusion and on the outer peripheral side of the protrusion, An elastically deformable sensor substrate in which four strain sensitive resistors are attached at intervals of 90 ° on the circumference of the ring so as to be between two adjacent protrusions of the sensor case;
  It is placed on the upper surface of the sensor substrate, and four protrusions are arranged at the center of the lower surface so as to contact the side surface opposite to the attachment location of the strain sensitive resistor on the sensor substrate, and the bedding 1 A pressure body in which a recess for placing a leg of a book is formed;
  The sensor case cover has an opening that exposes the upper surface of the pressurizing body and covers the upper surface opening portion of the sensor case,
  Connecting the strain-sensitive resistor of the pressure-sensitive part of the sensor substrate and the circuit part with a conductor pattern wired so as not to contact the protrusion of the sensor case through the lower surface of the connecting part;
  The circuit unit calculates the outputs of four voltage dividing circuits including a voltage dividing resistor made of the same material as the strain sensitive resistor of the pressure sensitive unit, and the strain sensitive resistor and the voltage dividing resistor. The presence detection device is provided with an arithmetic circuit for output.
[0075]
  The present invention is the above-described claim.1The invention has substantially the same function and effect as the invention of the present invention.1In the present invention, the output corresponding to the load is taken out by the differential amplifier circuit, whereas in the present invention, the output corresponding to the load is taken out by the arithmetic circuit.
[0076]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the occupancy detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 1 is a perspective view of an in-bed detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the occupancy detection device of FIG.
FIG. 3 is a back view of the pressurizing body employed in the bed detection apparatus of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of the pressurizing body employed in the presence detection apparatus of FIG.
FIG. 5 is a plan view of a sensor case employed in the presence detection apparatus of FIG.
6 is a cross-sectional view of the sensor case of FIG.
FIG. 7 is a schematic view of a sensor substrate employed in the presence detection apparatus of FIG.
FIG. 8 is a component layout diagram of the sensor board of FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram of the sensor substrate of FIG.
FIG. 10 is a plan view showing a state where the sensor substrate is mounted on the sensor case.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where the sensor substrate is mounted on the sensor case.
FIG. 12 is a plan view of the occupancy detection device of FIG.
13 is a cross-sectional view of the occupancy detection device of FIG.
[0077]
In each figure, 1 shows the occupancy detection apparatus of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the occupancy detection apparatus according to the present embodiment includes a pressurizing body 2, a cover member 3, a sensor case 5, and a sensor substrate 6.
If it demonstrates one by one, the pressurization body 2 will be produced by injection molding, such as a polypropylene resin, a polyethylene resin, and ABS resin, and a rough shape is a square plate shape.
A flange portion 10 is provided on the entire circumference of the pressurizing body 2. In addition, the area covered with the flange part 10 is larger than the sensor board | substrate 6 mentioned later. In addition to the action of preventing the pressure body 2 from being detached, the flange portion 10 also serves as a scissors as described later. An arcuate recess 11 is provided on the upper surface of the pressurizing body 2. The arcuate recess 11 is a caster (not shown) mounted on a leg part of a bedding (bed) and fixed, and the bottom surface 9 has an arc shape, and the side surfaces 12 are all flat. It is. The pressurizing body 2 employed in this embodiment is for a so-called double caster, and two arc-shaped concave portions 11 are formed.
[0078]
A reinforcing grid 13 is provided on the back surface of the pressing body 2. Four protrusions 15 are provided at the center of the back surface of the pressure member 2. The arrangement of the protrusions 15 is such that the sides of the rectangle connecting the protrusions 15 are parallel to the sides of the pressure body 2.
The center of the quadrilateral connecting the protrusions 15 coincides with the center of the load received from the bedding when the caster of the bedding (bed) is fitted and fixed in the arc-shaped concave portion 11 on the surface side. In other words, the arc-shaped concave portion 11 on the front surface side of the pressurizing body 2 is formed to place the leg of the bedding on the inner side (preferably the center) of the polygon connecting the protrusions 15 on the back surface of the pressurizing body 2. It is.
In the vicinity of the outer periphery of the back surface of the pressurizing body 2, a wall portion (projection) 17 is provided downward over the entire periphery.
The wall portion (projection) 17 covers the sensor substrate 6 as will be described later.
[0079]
The cover member 3 is made of metal, has a square shape as shown in FIG. 2, and is provided with a square opening 20 in the center. The opening 20 of the cover member 3 is larger than the area of the upper portion of the pressurizing body 2 and smaller than the area of the flange portion 10. The cover member 3 is provided with mounting holes 21 at four corners. In FIG. 1, a state in which a seal is attached to hide the attachment hole 21 is illustrated.
[0080]
The sensor case 5 is made of injection molding such as polypropylene resin, polyethylene resin, or ABS resin, or made of metal, and the general shape is a box shape with an open top. A slope 25 is provided on one surface of the sensor case 5. A convex wall 26 is provided at the center of the portion where the slope 25 is formed. The convex wall 26 fits a gap between the wheels of a double caster. The direction of the caster of the bedding (bed) is restricted by the convex wall 26 and climbs the slope 25.
The slope portion of the slope 25 is flat, and a fixing hole 27 for fixing the occupancy detection device 1 to the floor surface is provided.
[0081]
Most of the sensor case 5 forms a box whose upper surface is open as described above. That is, the sensor case 5 has a bottom surface 28, and walls 30 abcd are erected on four surfaces continuous to the bottom surface 28.
[0082]
Here, the shape of the bottom surface 28 of the sensor case 5 is special and will be described in detail.
A projection 35 having a substantially circular shape in plan view is provided at the center of the sensor case 5. The protrusion 35 lacks a diagonal portion with respect to the shape of the central portion and the box portion of the sensor case 5 (square). Therefore, the protrusion 35 has a shape in which four fan-shaped protrusion pieces 35abcd are provided at intervals of 90 ° on the same circumference.
[0083]
Further, rib-like protrusions 40, 41, 42, 43 are provided from the four walls 30abcd to each piece 35abcd of the protrusion 35.
Further, four protrusions 45 for attaching the sensor substrate are provided on the bottom surface 28 of the sensor case 5. The sensor substrate mounting protrusion 45 is provided at a position corresponding to each corner of the square, and the center thereof coincides with the center of the protrusion 35 described above. Therefore, the inscribed circle of the sensor board mounting protrusion 45 is concentric with the circular shape of the central protrusion 35. In addition, four protrusions 50 having the same shape are provided. The protrusion 50 regulates the movement of the sensor substrate 6.
[0084]
Four screw holes 51 are provided on the top surface of the sensor case 5.
A notch 53 for drawing out the lead wire is provided on the wall 30b of the surface facing the slope 25. Furthermore, rectangular openings 52 are provided in the left and right walls 30ac. That is, in this embodiment, a total of three holes and notches are provided so that the input / output lead wires coming out of the sensor substrate 6 can be provided on the wall surface other than the wheel guide slope 25. The opening 52 is a spare hole for drawing out the lead wire, and is usually closed by a blind plate.
[0085]
The sensor substrate 6 is obtained by coating the surface of a metal base with an insulating glass layer, and providing a strain sensitive resistor and a detection circuit on the surface. The sensor substrate 6 has elasticity and bends.
Here, the metal base material is preferably made of stainless steel having an expansion coefficient of 100 to 140 × 10 −7 / ° C. because it is necessary to match the expansion coefficient with the insulating glass layer. The insulating glass layer is made of alkali-free glass from the viewpoint of electrical insulation, heat resistance, and bonding strength. As the strain sensitive resistor 32, a resistor material having a property that its electric resistance is changed by various strain changes such as Cu-Ni alloy, Ni-Cr alloy, ruthenium oxide, etc. is used. It is preferable to configure by printing and baking by a blade method, an offset printing method, a screen printing method or the like.
In other words, when stainless steel is used as the base layer and insulating glass is selected as the insulating layer, the thermal expansion coefficients of the two approximate to each other, so that peeling does not occur during firing, and the integrity of the base layer and the insulating layer is high. Moreover, when stainless steel and insulating glass are used, the state between them can be made close to a chemical bond.
Moreover, it is desirable that the electrode bodies at both ends of the strain sensitive resistor are formed by printing a conductive paste such as silver-platinum, silver-palladium, gold or the like, followed by drying and firing.
[0086]
The outer shape of the sensor substrate 6 is as shown in FIGS. 7 and 8, and the overall shape is a square plate. And the circular opening 60 is provided in the center part. An arc-shaped groove 62 is provided concentrically with the circle of the opening 60. The groove 62 is divided into four parts of abcd as shown in FIG. Therefore, the sensor substrate 6 has a circular ring-shaped peninsula portion 66 formed at the center of the main body portion 65, and the main body portion 65 and the peninsula portion 66 are connected by a narrow connecting portion 67. In addition, mounting holes 70 are provided at four corners of the sensor substrate 6. The arrangement of the holes 70 is square. In the present embodiment, the main body portion 65 functions as a circuit portion, and the peninsula portion 66 functions as a pressure sensitive portion.
In the vicinity of the connecting portion 67 of the pressure-sensitive portion (the peninsula portion 66), a reinforcing layer made of an epoxy resin is provided. The epoxy resin reinforcing layer 68 is provided in the hatched portion of FIG. 7 and is reinforced in a fan shape in plan view.
[0087]
The sensor substrate 6 employed in this embodiment is provided with a circuit as shown in FIG.
That is, in FIG. 9, R32a, R32b, R32c, and R32d are strain sensitive resistors. The positional relationship of the pressure sensitive resistors R32a, R32b, R32c, and R32d with respect to the sensor substrate 6 and the physical positional relationship with other members are as shown in FIG. 10, and the strain sensitive resistors R32a to R32d are 90 The sides of the quadrangle that are arranged on the same circumference at intervals of 0 ° and are connected by straight lines are perpendicular to and parallel to the traveling direction of the casters regulated by the convex wall 26.
Returning to the description of the circuit, r1, r2, r3, r4 are first to fourth voltage dividing resistors arranged in the circuit section, and are made of the same material as the first to fourth strain sensitive resistors R32a to R32d. In this embodiment, the voltage dividing resistors r1, r2, r3, and r4 that constitute the bridge circuit in combination with the strain sensitive resistors R32a to R32d are made of the same material as the strain sensitive resistors R32a to R32d. Therefore, the temperature dependence of these resistance values is substantially the same, and there is no need for temperature correction.
[0088]
The first to fourth strain sensitive resistors R32a to R32d described above are arranged in series with the first to fourth voltage dividing resistors r1 to r4, respectively, and these constitute a set between the power source and the GND. Connected in parallel. Here, of each set of the strain sensitive resistors R32a to R32d, the first and third strain sensitive resistors R32d and R32c are on the power supply side, and the second and fourth strain sensitive resistors R32b and R32a are , On the GND side. In this way, the first to fourth voltage dividing circuits 1001, 1002, 1003, 1004 are formed. A pair of bridge circuits is configured in the voltage dividing circuits 1001 and 1002 by the following circuits. The voltage dividing circuits 1003 and 1004 also constitute a set of bridge circuits. Each bridge circuit includes two strain sensitive resistors, which are combined in a diagonal position as shown in FIG.
[0089]
r5 to r12 are circuit resistors that determine the amplification factor of the differential amplifier circuit, and are made of the same material as the first to fourth strain sensitive resistors R32a to R32d. In the present embodiment, the circuit resistance that determines the amplification factor of the amplifier circuit is also made of the same material as the strain sensitive resistors R32a to R32d, so that the strain sensitive resistor of the pressure sensitive portion and the amplifier circuit of the circuit portion are configured. The dependence of the resistance value of the circuit resistance that determines the amplification factor on the temperature can be made substantially the same, and consideration is given to further reducing the variation in output change characteristics with respect to weight.
[0090]
IC5 and IC6 are amplifiers, and 1007 is an adder circuit. IC5 and IC6 input the outputs of the first and third voltage dividing circuits 1001 and 1003 to the inverting input side via circuit resistors r5 and r7, respectively, and are connected to the outputs by circuit resistors r9 and r11. Further, the outputs of the second and fourth voltage dividing circuits 1002 and 1004 are input to the non-inverting input side through circuit resistors r6 and r8, respectively, and connected to GND through circuit resistors r10 and r12. Second differential amplifier circuits 1005 and 1006 are formed.
Although details of the adder circuit 1007 are omitted, the outputs from the first and second differential amplifier circuits 1005 and 1006 are added by an adder circuit so that a voltage output Vout is obtained.
The output voltage Vout is given by the following equation.
[0091]
[Expression 1]
Figure 0003814403
[0092]
Where A1Is the amplification factor of the first and second differential amplifier circuits 1005, 1006. That is, the load applied to the pressurizing body 2 can be measured by voltage-converting and adding the resistance change amounts of the first to fourth strain sensitive resistors R32a to R32d.
[0093]
All of the circuit configurations described above are provided on the back side of the sensor substrate 6. As for the position of each member, the strain sensitive resistors R32a to R32d are provided in the pressure-sensitive portion (peninsula portion 66) of the sensor substrate 6, and all other members are provided in the circuit portion (main body portion 65). .
That is, the strain sensitive resistors R32a to R32d are arranged at 90 ° intervals in the middle portion of the pressure sensitive portion (the peninsula portion 66) of the substrate 6 as shown in FIGS.
The arrangement of other components is as shown in FIG.
The signal line connecting the two passes through the lower surface of the connecting portion 67 through the strain-sensitive resistors R32a to R32d of the pressure-sensitive portion (the peninsula portion 66) of the sensor substrate 6 and the circuit portion (main body portion 65). The conductor patterns are wired so as not to come into contact with the protrusions 50. Therefore, in this embodiment, the conductor and the protrusion 50 do not come into contact, and there is no disconnection or short circuit of the conductor pattern. Further, according to this configuration, the lead wires for connecting the strain sensitive resistors R32a to R32d and the detection circuit and the like are not required, and not only the cost is reduced, but also erroneous detection due to noise can be prevented.
[0094]
The circuit employed in the present embodiment is as described above. Of course, it is possible to take out an output corresponding to the load of the bedding even with other circuit configurations.
As a general guideline for designing a circuit that extracts an output corresponding to the load of the bedding, one end is connected to GND and the other end is connected to one end of the strain sensitive resistor, and the resistance value between the terminals of the strain sensitive resistor is set. A voltage dividing resistor having a sufficiently small resistance value, the strain sensitive resistor having the other end connected to a voltage power source, and an amplifier that amplifies a voltage applied between terminals of the voltage dividing resistor and outputs the amplified voltage to the outside It is conceivable to have a configuration having
According to this circuit configuration, the voltage applied between the terminals of the voltage dividing resistor is “Vcc × r / (R + r)”. Here, if r << R, the voltage “Vcc × r / (R + r)” applied between the terminals can be approximated by Vcc × r / R. If R is proportional to the load, the amplifier is inversely proportional to the load. Is output.
[0095]
As another configuration, a voltage dividing resistor having one end connected to a voltage power source and the other end connected to one end of the strain sensitive resistor and having a resistance value sufficiently larger than the resistance value between the terminals of the strain sensitive resistor, It is also conceivable to have a configuration including the strain sensitive resistor whose other end is connected to GND and an amplifier that amplifies the voltage applied between the terminals of the strain sensitive resistor and outputs the amplified voltage to the outside.
Also in this circuit configuration, the voltage applied between the terminals of the strain sensitive resistor is “Vcc × r / (R + r)”. Here, if r >> R, “Vcc × r / (R + r)” can be approximated by “Vcc × R / r”. If R is proportional to the load, a voltage proportional to the load is generated from the amplifier. Will be output.
[0096]
In this embodiment, the differential amplifier circuit is employed, but the output of the voltage dividing circuit can be calculated and output by a circuit having another configuration.
[0097]
Next, the assembly structure of the occupancy detection device 1 of the present embodiment will be described.
In the presence detection apparatus 1, the sensor case 5 is mounted with the surface on which the strain sensitive resistors R32a to R32d and the amplifier circuit are provided facing down. Specifically, the sensor substrate mounting protrusions 45 of the sensor case 5 are inserted into the mounting holes 70 at the four corners of the sensor substrate 6 and positioned. Since the mounting holes 70 and the sensor board mounting protrusions 45 are both square, the sensor board 6 can be mounted in any direction every 90 °.
When the sensor substrate 6 is attached to the sensor case 5, the epoxy resin reinforcing portion 68 of the sensor substrate 6 contacts each piece of the projection 35 at the center of the sensor case 5 as shown in FIG. 10.
Accordingly, the strain sensitive resistors R32a to R32d are configured to be attached to the lower surface of the intermediate portion of the beam whose both ends are supported by the protrusions 35.
[0098]
Then, the pressure body 2 is placed on the sensor case 5, and the cover member 3 is further attached. The pressurizing body 2 is exposed to the outside from the flange portion 10, and the other is covered by the cover member 3. The four protrusions 15 on the back surface of the pressurizing body 2 are in contact with the back surface sides of the strain sensitive resistors R32a to R32d of the sensor substrate 6, respectively.
As described above, each of the strain sensitive resistors R32a to R32d has a configuration in which both ends are attached to the lower surface of the middle portion of the beam supported by the protrusions 35. It contacts the back side of the strain sensitive resistors R32a to R32d. Therefore, when the pressure-sensitive portion (peninsula portion 66) of the sensor substrate 6 is viewed as a beam, both ends of the beam are supported by the projections 35 of the sensor case 5, and a concentrated load is applied by the projections 15 of the pressurizing body 2 between them. Added state. The strain sensitive resistors R32a to R32d are provided on the back surface of the load point with the largest strain.
[0099]
Further, the strain sensitive resistors R32a to R32d are arranged on the same circumference at intervals of 90 °, and the protrusions 15 of the pressurizing body 2 are also arranged on the same circumference at intervals of 90 °. However, the sides of the quadrangle formed by connecting these points with straight lines are perpendicular to and parallel to the traveling direction of the casters regulated by the convex wall 26.
[0100]
As adopted in the present embodiment, the configuration in which the side of the quadrilateral formed by connecting the protrusions 15 of the pressure member 2 is perpendicular and parallel to the traveling direction of the caster is a diagonal position as shown in FIG. The strain resistors (R32a and R32c) (R32b and R32d) have the advantage that they can be detected with a small influence on the load bias in combination with the circuits constituting each bridge circuit, which is recommended.
That is, contrary to the configuration of the present embodiment, the center of the protrusion 15 of the pressurizing body 2 is connected to a diagonal line, and one of the diagonal lines overlaps the traveling direction of the wheel, and the other is perpendicular to the traveling direction of the wheel. When arranged in such a manner, since the strain sensitive resistor 32 is arranged at that position, when the caster wheel itself is laterally deviated with respect to the traveling direction, the protrusion of the pressure body 2 in the deviated direction is provided. A load is applied only to the three points of the part, and no load is applied to one point. Conversely, the load may be applied to only one point. As a result, the load cannot be detected with high accuracy. On the other hand, as adopted in the present embodiment, if the rectangular side formed by connecting the protrusions 15 of the pressure member 2 is configured to be perpendicular and parallel to the traveling direction of the caster of the bedding, the wheel itself Is shifted to the left and right with respect to the traveling direction, even if a large load is applied to the two offset portions of the protrusion 15 of the pressure member 2, the protrusion 15 of the pressure member 2 receives the load of the wheel on four surfaces. Therefore, a small load is applied to the remaining two places. In addition, since the detection circuit also forms a bridge circuit by the difference in diagonals of R32a and R32c, and R32b and R32d, it is possible to detect with a small influence on the load bias.
Note that the advantages as described above are particularly remarkable for the case where a single type caster such as the presence detection apparatus shown in FIG. 22 is placed.
[0101]
Further, according to the present embodiment, the sensor substrate 6 is a pressure-sensitive portion (peninsula portion 66) where a load is applied.
And the weight of the pressure member 2 is sensed by arranging the strain sensitive resistor 32 every 90 ° on the same circumference of the pressure sensitive portion (the peninsula portion 66). The strain resistor 32 can be divided into four parts. Therefore, the length, width, and thickness of the pressure-sensitive portion (peninsula portion 66) can be designed according to a load of ¼, so that the pressure-sensitive portion (peninsula portion 66) can be reduced, and the detection circuit is also provided. It can be formed on the same substrate, and can be cheap and space-saving.
[0102]
The operation of the presence detection apparatus 1 configured as described above will be described below.
The occupancy detection device 1 is installed on a floor surface of a hospital or the like, and a caster for bedding is placed thereon.
In the occupancy detection device 1 of the present embodiment, since the slope 25 is provided in the sensor case 5, it is easy to guide bedding and it is easy to place a caster on the occupancy detection device 1. Further, in the presence detection device 1 of the present embodiment, since the convex wall 26 is provided at the center of the portion where the slope 25 is formed, the wheel of the double caster is guided by the convex wall 26 and the presence detection device 1. Casters are placed on the top.
[0103]
In the present embodiment, since the arcuate recess 11 is provided on the upper surface of the pressurizing body 2, when the caster is placed on the bed detection device 1, the wheels of the caster are fitted into the arcuate recess 11. The position of the caster is fixed to the center of the pressurizing body 2. That is, the caster is fixed inside the quadrangle that forms four protrusions 15 provided on the back surface of the pressure member 2. Then, the pressure body 2 is pressed by the caster, and the pressure-sensitive portion (the peninsula portion 66) of the sensor substrate 6 is pressed through the protrusion 15 of the pressure body 2. The pressure-sensitive portion (peninsula portion 66) of the sensor substrate 6 is as if each section sandwiched by adjacent protruding pieces (35a, 35b) (35b, 35c) (35c, 35d) (35d, 35a) is a support beam on both ends. Acting in the same manner, the portion is bent. Further, a reinforcing layer made of epoxy resin is provided in a portion of each sensor substrate 6 that abuts with the protruding piece and 35abcd. Since the portion is less bent, the bending of each section is difficult to propagate to the adjacent section. Each section has a flexure amount approximating that of an independent support beam.
As a result, each section of the sensor substrate 6 is distorted according to the load, the resistance values of the strain sensitive resistors R32a to R32d are values corresponding to the strain of the sensor substrate 6, and a voltage corresponding to the resistance value is output.
[0104]
In addition, when a large load or uneven load is applied to the pressure body 2 due to some influence, and the pressure body 2 sinks greatly, the wall (protrusion) 17 provided on the back surface of the pressure body 2 is the bottom surface of the sensor case 5. The pressure body 2 is supported by abutting against the protrusions 40, 41, 42, and 43 provided on the surface. Therefore, the sinking amount of the pressurizing body 2 is limited, and the sensor substrate 6 is protected.
[0105]
In particular, in the occupancy detection device 1 of the present embodiment, the slope 25 is attached so that the bedding can be easily installed on the pressurizing body 2, so that when the bedding is placed, let's get over the pressurizing body 2 excessively. In this case, the pressurizing body 2 is tilted in the direction in which it is going to get over. When the pressure body 2 is inclined, an abnormal load is applied to the sensor substrate 6, but the protrusion 41 of the sensor case 5 is located at a position facing the wall (protrusion) 17 of the pressure body 2. An abnormal load can be absorbed by the protrusion 41 of the sensor case 5 and not applied to the sensor substrate 6.
[0106]
Further, when the occupancy detection device 1 is used, when the floor to which the occupancy detection device 1 is attached is cleaned, for example, when wiping or washing is performed, water or detergent water is mistakenly present in the occupancy detection device 1. It may take. In this case, it is inevitable that some water enters the inside of the opening 20 of the cover member 3, but it is possible to prevent water or the like from directly hitting the sensor substrate 6. That is, in the presence detection apparatus 1 of the present embodiment, the flange portion 10 is provided around the pressurizing body 2, and the flange 10 covers the sensor substrate 6 as a ridge. The wall portion (projection) 17 hangs down so as to surround the sensor substrate 6.
That is, the upper part of the sensor substrate 6 is covered by the main body portion of the pressurizing body 2 and the flange portion 10, and the wall portion (projection) 17 of the pressurizing body 2 is suspended so as to surround the sensor substrate 6. Water droplets and detergent liquids are not directly applied to the product.
[0107]
Next, a method of using the occupancy detection device of this embodiment will be described.
[0108]
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a usage example of the bed detection apparatus according to the present embodiment.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the load applied to the bedding and the output voltage of the presence detection device.
In FIG. 14, reference numeral 80 denotes a bedding in a hospital or the like, and the occupancy detection device 1 of the present embodiment is arranged on the lower surface of the leg portion. In this embodiment, the bedding 80 has four legs, and the occupancy detection device 1 is arranged under each leg. The signal of the occupancy detection apparatus 1 is input to the control unit 81, and the control unit 81 determines the output of the occupancy detection apparatus 1. The signal from the control unit 81 is further connected to a notification device 82 installed in a nurse's room or a centralized management room located at a location far from the person in bed.
[0109]
When the occupancy detection device 1 is attached to the four legs of the bedding 80, the weight of the bedding itself is a1 [kg], and the total output voltage of the occupancy detection device is V1 [V].
Next, if the weight when the patient goes to bed on the bedding 80 is a2 [kg], the output voltage of the bed detection device is V2 [V]. Therefore, the determination level is set to a3 [kg] so as to be larger than the weight a1 [kg] (output voltage V1 [V]) of the bedding 80 and smaller than the weight a2 (output voltage V2 [V]) of the patient sleeping on the bedding 80. ], The output voltage of the presence detection device is defined as V3 [V] (a1 <a3 <a2, V1 <V3 <V2), and the value of V3 [V] is stored in the control unit 81. Then, after confirming that the patient has gone to bed, the occupancy detection device 1 is operated. If the patient leaves the bed at night, the output of the occupancy detection device becomes lower than the determination level (V3 [V]). Through the, a signal is sent to a notification device 82 installed in a nurse's room or a centralized management room located at a location away from the person in bed and notified.
As described above, the occupancy detection apparatus according to the present embodiment can check the occupancy state without going directly to the patient's room, and can quickly respond to the patient. Therefore, the mental and physical burdens of the caregiver and the nurse can be reduced.
[0110]
In the above example, the total load applied to the occupancy detection device 1 is output to determine whether or not there is a patient or the like, but the output of the occupancy detection device 1 provided on the four legs is used. Analyzing and detecting the center of gravity and distribution of the load on the bedding, it is also possible to know the posture of the patient or the like. According to such a configuration, for example, it is possible to know from a remote position that the patient has turned over or is sitting on the edge.
In order to know the posture of the patient and the like, it is more desirable to attach as many bed detection devices 1 as possible to the bedding 80. If the occupancy detection device 1 is provided in the patient, it is possible to know the posture of the patient or the like with an accuracy that does not interfere with practical use.
Even if only one leg occupancy detection device 1 is provided, if the patient's weight is known, the posture of the patient or the like can be known with an accuracy that is practically acceptable.
[0111]
In the usage example described above, the occupancy detection device 1 is arranged under each leg of the bedding 80. For example, even if the occupancy detection device 1 is arranged only under one leg, The presence detection is possible. Hereinafter, this configuration will be described.
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating another usage example of the bed detection apparatus according to the present embodiment.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the load applied to the bedding and the output voltage of the presence detection device.
[0112]
In FIG. 16, the same parts as those in FIG. 14 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The difference from the previous use example is that a stand 85 for adjusting the height of the bedding 80 is provided with a point where only one bed detection device 1 is attached.
The operation of the presence detection apparatus 1 configured as described above will be described below with reference to FIG.
First, the weight of the bedding 80 when the occupancy detection device 1 is attached to one leg of the bedding 80 is a1 '[kg], and the output voltage of the occupancy detection device is V1' [V]. Next, considering the weight when the patient goes to bed in the A, B, and C zones on the bedding 80, in the A zone, the weight of the patient is easily transmitted to the two legs of the bedding 80 on the bed detection device 1 side. Therefore, a2 ′ [kg], V2a ′ [V], and the relationship between the weight and the output voltage is A. Next, in the B zone, the patient's weight is equally divided into the four legs of the bedding 80, so a2 '[kg] becomes V2b' [V], and the relationship between the weight and the output voltage is B. Further, in the C zone, the weight of the patient is mainly applied to the two legs of the bedding 80 opposite to the bed detection device 1 side, so that V2c ′ [V] at a2 ′ [kg], and the relationship between the weight and the output voltage Becomes C. Therefore, considering that the output level is lowest when the patient is in the C zone, the determination level is set to a3 ′ [kg] and the output voltage of the bed detection device is set to V3 ′ [V]. Then, the defined V3 ′ [V] is stored in the control unit 81, and after confirming that the patient has gone to bed, the bed detection device 1 is operated. When the patient leaves the bed at night or the like, the output of the bed detection device 1 becomes equal to or lower than the determination level (V3 ′ [V]), so that the nurse room located at a place away from the bed person via the control unit 81 A signal is sent to the notification device 14 installed in the central control room or the like for notification.
According to the usage method as described above, it is possible to detect occupancy by using only one occupancy detection device, and it is possible to realize a cheaper occupancy detection device.
[0113]
(Example 2)
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, all the configurations of the above-described embodiments are partially omitted, or a portion thereof is replaced, and the configurations of the portions not particularly described are the same as the previous embodiments. is there.
FIG. 18 is a cross-sectional view of the bed detection device of the second embodiment of the present invention.
In the above-described occupancy detection device 1 of the first embodiment, the slope 25 is provided so that the caster can move easily, but the occupancy detection device 100 of the second embodiment omits this. Is shown. Further, in the bed detection device 100 of the second embodiment, the flange portion 10 of the pressure member 2, the protrusion 17 and the like are also omitted.
[0114]
(Example 3)
FIG. 19 is a cross-sectional view of the bed detection device of the third embodiment of the present invention.
The presence detection apparatus 101 according to the third embodiment is different in the position of the strain sensitive resistor 32 on the sensor substrate 6 and the like. The laminated structure of the sensor substrate 6 is the same as that of the previous embodiment, in which both surfaces of the metal substrate 90 are covered with the insulating glass layer 91 and the strain sensitive resistor 32 is provided on the lower surface thereof. Reference numeral 93 denotes an electrode body that transmits an electric signal of the strain sensitive resistor 32 formed on the insulating glass layer 91. A signal detection circuit 95 is formed on the insulating glass layer 91.
In the presence detection apparatus 101 of the present embodiment, the strain sensitive resistors 32 are arranged more linearly.
[0115]
(Example 4)
FIG. 20 is a plan view of the occupancy detection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
Although the first embodiment described above is applied to a bedding having a so-called double caster, the occupancy detection device 103 of the present embodiment is applied to a bedding of a single caster.
That is, in the previous embodiment, two rows of arc-shaped recesses 11 were provided in the center of the pressurizing body 2, whereas in the presence detection device 103 of this embodiment, only one arc-shaped recess 11 was provided in the center. Is provided.
In the present embodiment, the slope 25 has no convex wall.
The cover member 3 of the first embodiment described above is removed by loosening the screw, and a pressurizing body having an arcuate recess 11 for placing the bed leg in the correct position corresponding to the bed caster, and After the replacement, by attaching the cover member 3, parts such as the sensor cover 5 can be shared and applied to various types of bedding.
[0116]
(Example 5)
FIG. 21 is a plan view of an in-bed detection device according to a fifth embodiment of the present invention.
The occupancy detection device 105 of this embodiment is a slight modification of the fourth embodiment, and a groove 98 for guiding casters is provided at the center of the slope 25. The groove 98 has a wide lower surface and becomes narrower as it approaches the pressure member 2.
[0117]
(Example 6)
FIG. 22 is a cross-sectional view of the bed detection device of the sixth embodiment of the present invention.
The occupancy detection device 106 according to the present embodiment has a pressurizing body 2 having a double structure, a back surface (intermediate surface) 97 of the protrusion 15 having a spherical surface, and a wheel platform 99 on which wheels are further mounted. .
In the occupancy detection device 106 of the present embodiment, the load applied from the wheel of the bedding placed on the wheel platform 99 is transmitted to the strain sensitive resistor 32 via the wheel platform 99, the pressurizing body 2, and the sensor substrate 6. Then, a change in the resistance value of the strain sensitive resistor 32 is detected by a detection circuit (not shown).
The occupancy detection device 106 according to the present embodiment includes the pressure member 2 having a spherical surface and a wheel base 99 on which the wheel is placed, can be matched with any wheel of the bedding 80, can eliminate the restriction of the wheel fixing position, and the fixed position. The error due to can be reduced.
[0118]
In the configuration described above, the strain sensitive resistors R32a to R32d are arranged on the same circumference of the sensor substrate 6 with an interval of 90 °. Further, the protrusion 15 of the pressurizing body 2 that presses the sensor substrate 6 and the protrusion piece 35abcd of the sensor case 5 that supports the sensor substrate 6 are also spaced by 90 ° in accordance with the strain sensitive resistors R32a to R32d. Arranged on the same circumference. Here, these are the diameters of the circles where they are arranged. Generally, the larger the diameter, the smaller the deviation error, the greater the amount of deformation of the sensor substrate 6, and the higher the detection accuracy. However, when the diameter increases, the outer shape of the occupancy detection device inevitably increases. Therefore, the size of the diameter is determined in consideration of the balance between the detection accuracy and the size of the outer shape.
[0119]
In the above-described embodiments, the projections 35 are provided on the bottom surface 28 of the sensor case 5 and the sensor substrate 6 is supported in a hollow state, but conversely, recesses such as grooves are provided to It is also possible to arrange the mounting site across the groove and support the sensor substrate 6 in a hollow state.
[0120]
【The invention's effect】
As described above, the present invention detects the presence / absence of a patient's bedding based on the change in weight applied to the bedding based on the distortion of the sensor substrate due to the load applied through the pressurizing body. Therefore, it is possible to check the patient's bed without having to go directly to see the patient, and to respond quickly to the patient.
In addition, it is possible to realize an in-bed detection device that can reduce the mental and physical burdens of caregivers and nurses.
In addition, since the presence detection device of the present invention determines whether or not the user is in the presence of the strain-sensitive resistor, the signal processing circuit can be simplified, and the number of movable parts is small, so there is an effect that the failure is small. .
[0121]
In the presence detection apparatus of the present invention, since at least a part of the sensor substrate is supported in a hollow state, distortion is large and detection accuracy is high.
[0122]
In the occupancy detection device of the present invention, the concentrated load is applied by the protrusion, so that the deformation amount of the sensor substrate is large and the detection accuracy is high.
[0123]
Moreover, in the presence detection apparatus of this invention, since the strain sensitive resistor is provided in the lower surface of the sensor board | substrate and the upper surface side of a sensor board | substrate is pressed by a protrusion, the detection precision whether a person exists is high.
[0124]
Moreover, in the presence detection apparatus of this invention, the direction of a load etc. are detected when a biased load is applied to a pressurization body.
Furthermore, in the presence detection apparatus of the present invention, since the strain sensitive resistors are arranged on the sensor board at intervals of 90 ° on the same circumference, the weight applied to the pressurizing body is divided into four by the strain sensitive resistors. The load can be detected by the link structure, and the detection accuracy is high.
[0125]
Moreover, in the presence detection apparatus of this invention, since the sensor board | substrate is comprised with the elastic body, the deformation amount of a sensor board | substrate is large and a detection precision is high. Also, if the load is removed, it will return to its original state and repeatability is high.
[0126]
In the bed detection device of the present invention, since a combination of a metal substrate and an insulating glass layer is selected as a material for the sensor substrate, peeling occurs when the substrate is heated when a circuit is provided. It is difficult and the integrity of the base material layer and the insulating layer is high. Therefore, the distortion of the sensor base material is easily transmitted to the strain sensitive resistor, and the detection accuracy is high.
[0127]
Furthermore, in the above-described invention, the sensor substrate has a main body portion and a peninsula-shaped pressure-sensitive portion that is narrower than the main body portion, and a strain-sensitive resistor is provided in the peninsula-shaped pressure-sensitive portion. Is easily deformed and has high detection accuracy.
Further, since the pressure sensitive part is coupled to the main body part at the narrowed part, the main body part is not easily affected by the deformation of the pressure sensitive part.
[0128]
In the present invention, the pressure-sensitive part is supported by a connecting part disposed on the outer peripheral side of the protrusion on a straight line connecting the center of the pressure-sensitive part and the protrusion of the sensor case. Such bending moment is small.
[0129]
Further, in the presence detection apparatus of the present invention, since the voltage dividing resistor composed of the same material as the strain sensitive resistor is provided, the temperature dependence of the resistance values of the strain sensitive resistor and the voltage dividing resistor is substantially the same. And there is no need for temperature correction.
[0130]
Furthermore, since the presence detection apparatus of the present invention has a cover member and the sensor case is covered with the cover member, dust does not enter the sensor case and there are few malfunctions.
[0131]
Further, in the presence detection device of the present invention, the pressurizing body covers the upper side of the sensor substrate and has a wall portion hanging down so as to surround the sensor substrate on the lower surface of the pressurizing body. Therefore, it is possible to realize a highly reliable in-bed detection device.
[0132]
Furthermore, in the present invention, when an excessive force is applied to the pressurizing body, a part of the pressurizing body comes into contact with the protrusion provided on the lower part of the pressurizing body of the sensor case, and an excessive force is applied to the sensor substrate. To prevent.
Similarly, when a certain load or uneven load is applied to the pressure body, the protrusions provided on the lower surface of the pressure body abut against a part of the sensor case, preventing excessive force from being applied to the sensor substrate. To do.
[0133]
Further, in the presence detection device of the present invention, the square side formed by connecting the centers of the protrusions of the pressurizing body is perpendicular to and parallel to the traveling direction of the wheel. The value error can be reduced. In addition, coupled with this, in the present invention, four strain sensitive resistors are provided, and the detection circuit for detecting a change in the resistance value of the strain sensitive resistor has two sets of bridge circuits at diagonal positions. Since a circuit configuration in which a set of strain sensitive resistors pressed by a certain protrusion is incorporated in the bridge circuit is adopted, the influence of the bias value is electrically supplemented, and the bias error can be reduced.
[0134]
In the present invention, the bedding can be easily guided by providing the wheel with the wheel guiding slope in the sensor case.
[0135]
Furthermore, in the occupancy detection device of the present invention, the occupancy detection device capable of regulating the wheel and easily guiding it to the pressurization body by installing a groove or a mountain serving as a wheel guide on the wheel guiding slope in the sensor case and installing it. Can be realized.
[0136]
Further, in the bed detection device of the present invention, the pressure member is provided with a spherical surface portion, a base portion in contact with the spherical surface portion is provided, and a part of the bedding is placed on the base portion. It can be adjusted to the wheel, the restriction of the wheel fixing position can be eliminated, and the error due to the fixing position can be reduced.
[0137]
In the occupancy detection device of the present invention, the mounting holes provided in the sensor substrate and the protrusions of the sensor case inserted into the mounting holes are arranged at equal intervals on the same circumference. Installation efficiency can be increased.
[0138]
Moreover, in the presence detection apparatus of this invention, since an electrical signal can be output as a voltage change, the structure of incidental equipment is simple.
[0139]
In the present invention, whether or not a person is in the bed can be captured by a voltage change that is directly proportional or a voltage change that is inversely proportional.
[0140]
Further, in the presence detection apparatus of the present invention, since the electric circuit is provided on the sensor substrate, not only the structure is simple but also the installation of the electric circuit does not take a place.
[0141]
In the present invention, since the holes for taking out the lead wires for input / output are provided in the plurality of side wall surfaces of the sensor case, the degree of freedom in the lead wire drawing direction is high.
[0142]
Furthermore, in the present invention, a plurality of protrusions for pressing the sensor substrate are provided on the back surface of the pressure body, and a bedding leg is placed on the upper surface of the pressure body on the inner side of the polygon connecting the plurality of protrusions. Since the concave portion is formed, the load of the bedding is always inside the polygon connecting the protrusions, and the deviation error is small.
[0143]
Moreover, in this invention, since a pressurization body can be replaced by removing a cover member, the compatibility of components is high.
[0144]
Furthermore, in the present invention, the sensor case is provided with a fan-shaped projection piece, and the sensor substrate is supported by the projection piece, so that the sensor substrate is stable and the detection accuracy is high.
[0145]
In the present invention, since the reinforcing layer is provided on the support portion, the deformation of the sensor base material is difficult to propagate to other sections beyond the support portion, and the detection accuracy is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a bed detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the bed detection device of FIG.
FIG. 3 is a back view of a pressurizing body employed in the presence detection apparatus of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of the pressurizing body employed in the bed detection apparatus of FIG.
5 is a plan view of a sensor case employed in the presence detection device of FIG. 1. FIG.
6 is a cross-sectional view of the sensor case of FIG.
7 is a schematic diagram of a sensor board employed in the presence detection apparatus of FIG. 1;
8 is a component layout diagram of the sensor board of FIG. 7;
9 is a circuit diagram of the sensor board of FIG. 7;
FIG. 10 is a plan view showing a state where the sensor substrate is mounted on the sensor case.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a sensor board is mounted on the sensor case.
12 is a plan view of the occupancy detection device of FIG. 1. FIG.
13 is a cross-sectional view of the bed detection device of FIG.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a usage example of the occupancy detection device according to the embodiment.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the load applied to the bedding and the output voltage of the presence detection device.
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating another usage example of the bed detection apparatus according to the embodiment.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the load applied to the bedding and the output voltage of the presence detection device.
FIG. 18 is a cross-sectional view of a bed detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view of a bed detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view of a bed detection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a plan view of a bed detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view of a bed detection apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a block diagram showing the overall system of a conventional bed detection apparatus.
FIG. 24 is a cross-sectional view of a bed detection apparatus incorporated in a bedding.
[Explanation of symbols]
1 Bed detection device
2 Pressurized body
3 Cover members
10 Flange
11 Arc-shaped recess
15 protrusions
17 Wall (projection)
25 slope
26 Convex wall
28 Bottom
35 protrusions
35abcd protrusion
40, 41, 42, 43 Protrusions
45 Sensor board mounting protrusion
52 opening
53 Notch
62 Arc-shaped groove
65 Circuit (Body part)
66 Pressure-sensitive part (Peninsula)
68 Reinforcement layer 68
100 Bed detection device
101 Bed detection device
103 Bed detection device
105 Bed detection device
106 Bed detection device
1001, 1002, 1003, 1004 Voltage divider circuit

Claims (2)

上方に開放したケース内底面略中央に、４つの突起を同心円周上で９０°間隔に設けたセンサケースと、A sensor case in which four protrusions are provided at 90 ° intervals on a concentric circumference at substantially the center of the bottom surface of the case opened upward;
金属基材と前記金属基材の表面を覆う絶縁ガラス層とで構成され前記センサケースの前記突起の上に載置される基板であって、円または多角形のリング状の感圧部と、前記感圧部のリングの中心と前記突起とを結ぶ直線上かつ前記突起の外周側に配置された連結部を介して前記感圧部を支持する回路部とからなり、前記感圧部下面の前記リングの円周上に９０°間隔で４つの感歪抵抗体を前記センサケースの隣接する２つの前記突起の間にくるように付着した弾性変形可能なセンサ基板と、  A substrate composed of a metal substrate and an insulating glass layer covering the surface of the metal substrate and placed on the protrusion of the sensor case, and a circular or polygonal ring-shaped pressure sensitive part; A circuit part that supports the pressure-sensitive part via a connecting part arranged on a straight line connecting the center of the ring of the pressure-sensitive part and the protrusion and on the outer peripheral side of the protrusion, An elastically deformable sensor substrate in which four strain sensitive resistors are attached at intervals of 90 ° on the circumference of the ring so as to be between two adjacent protrusions of the sensor case;
前記センサ基板の上面に載置され、下面略中央に４つの突起部を前記センサ基板における前記感歪抵抗体の付着箇所の反対側面部分に当接するように配置し、上面略中央に寝具の１本の脚部を載せる凹部を形成した加圧体と、  It is placed on the upper surface of the sensor substrate, and four protrusions are arranged at the center of the lower surface so as to contact the side surface opposite to the attachment location of the strain sensitive resistor on the sensor substrate, and the bedding 1 A pressure body in which a recess for placing a leg portion of a book is formed;
前記加圧体の上面を露出させる開口を有し前記センサケースの上面開口部分を覆うセンサケースカバーとからなり、  The sensor case cover has an opening that exposes the upper surface of the pressurizing body and covers the upper surface opening portion of the sensor case,
前記センサ基板の前記感圧部の前記感歪抵抗体と前記回路部とを前記連結部の下面を通り前記センサケースの前記突起に接触しないように配線された導体パターンで接続し、  Connecting the strain-sensitive resistor of the pressure-sensitive part of the sensor substrate and the circuit part with a conductor pattern wired so as not to contact the protrusion of the sensor case through the lower surface of the connecting part;
前記回路部は、前記感圧部の前記感歪抵抗体と同一材料で構成される分圧用抵抗器を有し、電気回路は、一端がＧＮＤに接続され他端が前記第４の感歪抵抗体の一端に接続された第４の分圧用抵抗器と、他端が電圧電源に接続された前記第４の感歪抵抗体とからなる第１の分圧回路と、一端が電圧電源に接続され他端が前記第２の感歪抵抗体の一端に接続された第３の分圧用抵抗器と、他端がＧＮＤに接続された前記第２の感歪抵抗体とからなる第２の分圧回路と、  The circuit unit includes a voltage dividing resistor made of the same material as the strain sensitive resistor of the pressure sensitive unit, and the electric circuit has one end connected to GND and the other end connected to the fourth strain sensitive resistor. A first voltage dividing circuit comprising a fourth voltage dividing resistor connected to one end of the body, the fourth strain sensitive resistor having the other end connected to a voltage power source, and one end connected to the voltage power source A second voltage dividing resistor having the other end connected to one end of the second strain sensitive resistor and the second strain sensitive resistor having the other end connected to GND. Pressure circuit,
一端がＧＮＤに接続され他端が前記第３の感歪抵抗体の一端に接続された第２の分圧用抵抗器と、他端が電圧電源に接続された前記第３の感歪抵抗体とからなる第３の分圧回路と、  A second voltage dividing resistor having one end connected to GND and the other end connected to one end of the third strain sensitive resistor; and the third strain sensitive resistor having the other end connected to a voltage power source; A third voltage dividing circuit comprising:
一端が電圧電源に接続され他端が前記第１の感歪抵抗体の一端に接続された第１の分圧用抵抗器と、他端がＧＮＤに接続された前記第１の感歪抵抗体とからなる第４の分圧回路と、  A first voltage dividing resistor having one end connected to a voltage source and the other end connected to one end of the first strain sensitive resistor; and the first strain sensitive resistor having the other end connected to GND; A fourth voltage dividing circuit comprising:
前記第２の感歪抵抗体の端子間にかかる電圧値から前記第４の分圧用抵抗器の端子間にかかる電圧値を減算した電圧値に比例する電圧値を出力する第１の差動増幅回路と、  A first differential amplifier that outputs a voltage value proportional to a voltage value obtained by subtracting a voltage value applied across the terminals of the fourth voltage dividing resistor from a voltage value applied across the terminals of the second strain sensitive resistor. Circuit,
前記第１の感歪抵抗体の端子間にかかる電圧値から前記第２の分圧用抵抗器の端子間にかかる電圧値を減算した電圧値に比例する電圧値を出力する第２の差動増幅回路と、  A second differential amplifier that outputs a voltage value proportional to a voltage value obtained by subtracting a voltage value applied between the terminals of the second voltage dividing resistor from a voltage value applied between the terminals of the first strain sensitive resistor; Circuit,
前記第１の差動増幅回路の出力電圧値と前記第２の差動増幅回路の出力電圧値とを加算する加算回路とを有することを特徴とする在床検出装置。  An in-floor detection device comprising: an adding circuit that adds an output voltage value of the first differential amplifier circuit and an output voltage value of the second differential amplifier circuit. 上方に開放したケース内底面略中央に、４つの突起を同心円周上で９０°間隔に設けたセンサケースと、A sensor case in which four protrusions are provided at 90 ° intervals on a concentric circumference at the substantially center of the bottom surface of the case opened upward;
金属基材と前記金属基材の表面を覆う絶縁ガラス層とで構成され前記センサケースの前記突起の上に載置される基板であって、円または多角形のリング状の感圧部と、前記感圧部のリングの中心と前記突起とを結ぶ直線上かつ前記突起の外周側に設置された連結部を介して前記感圧部を支持する回路部とからなり、前記感圧部下面の前記リングの円周上に９０°間隔で４つの感歪抵抗体を前記センサケースの隣接する２つの前記突起の間にくるように付着した弾性変形可能なセンサ基板と、  A substrate composed of a metal substrate and an insulating glass layer covering the surface of the metal substrate and placed on the protrusion of the sensor case, and a circular or polygonal ring-shaped pressure sensitive part; A circuit part that supports the pressure-sensitive part via a connecting part installed on the straight line connecting the center of the ring of the pressure-sensitive part and the protrusion and on the outer peripheral side of the protrusion, An elastically deformable sensor substrate in which four strain sensitive resistors are attached at intervals of 90 ° on the circumference of the ring so as to be between two adjacent protrusions of the sensor case;
前記センサ基板の上面に載置され、下面略中央に４つの突起部を前記センサ基板における前記感歪抵抗体の付着箇所の反対側面部分に当接するように配置し、上面略中央に寝具の１本の脚を載せる凹部を形成した加圧体と、  It is placed on the upper surface of the sensor substrate, and four protrusions are arranged at the center of the lower surface so as to contact the side surface opposite to the attachment location of the strain sensitive resistor on the sensor substrate, and the bedding 1 A pressure body in which a recess for placing a leg of a book is formed;
前記加圧体の上面を露出させる開口を有し前記センサケースの上面開口部分を覆うセンサケースカバーとからなり、The sensor case cover has an opening that exposes the upper surface of the pressurizing body and covers the upper surface opening portion of the sensor case,
前記センサ基板の前記感圧部の前記感歪抵抗体と前記回路部とを前記連結部の下面を通り前記センサケースの前記突起に接触しないように配線された導体パターンで接続し、  Connecting the strain-sensitive resistor of the pressure-sensitive part of the sensor substrate and the circuit part with a conductor pattern wired so as not to contact the protrusion of the sensor case through the lower surface of the connecting part;
前記回路部に、前記感圧部の前記感歪抵抗体と同一材料で構成される分圧用抵抗器と、  A voltage dividing resistor composed of the same material as the strain sensitive resistor of the pressure sensitive part in the circuit part, 前記感歪抵抗体と前記分圧用抵抗器からなる４つの分圧回路の出力を演算して出力する演算回路を設けた在床検出装置。An in-bed detection apparatus provided with an arithmetic circuit that calculates and outputs outputs of four voltage dividing circuits including the strain sensitive resistor and the voltage dividing resistor.
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