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】
【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,
[0005]
That is, the
Specifically, the
[0006]
A
Inside the
On the other hand, a sliding
[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
Therefore, in the prior art, the
[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
If it demonstrates one by one, the
A
[0078]
A reinforcing
The center of the quadrilateral connecting the
In the vicinity of the outer periphery of the back surface of the pressurizing
The wall portion (projection) 17 covers the
[0079]
The
[0080]
The
The slope portion of the
[0081]
Most of the
[0082]
Here, the shape of the
A
[0083]
Further, rib-
Further, four
[0084]
Four screw holes 51 are provided on the top surface of the
A
[0085]
The
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
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
In the vicinity of the connecting
[0087]
The
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
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
[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
Although details of the
The output voltage Vout is given by the following equation.
[0091]
[Expression 1]
[0092]
Where A1Is the amplification factor of the first and second
[0093]
All of the circuit configurations described above are provided on the back side of the
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
The arrangement of other components is as shown in FIG.
The signal line connecting the two passes through the lower surface of the connecting
[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
In the
When the
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
[0098]
Then, the
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
[0099]
Further, the strain sensitive resistors R32a to R32d are arranged on the same circumference at intervals of 90 °, and the
[0100]
As adopted in the present embodiment, the configuration in which the side of the quadrilateral formed by connecting the
That is, contrary to the configuration of the present embodiment, the center of the
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
And the weight of the
[0102]
The operation of the
The
In the
[0103]
In the present embodiment, since the
As a result, each section of the
[0104]
In addition, when a large load or uneven load is applied to the
[0105]
In particular, in the
[0106]
Further, when the
That is, the upper part of the
[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,
[0109]
When the
Next, if the weight when the patient goes to bed on the
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
In order to know the posture of the patient and the like, it is more desirable to attach as many
Even if only one leg
[0111]
In the usage example described above, the
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
The operation of the
First, the weight of the
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
[0114]
(Example 3)
FIG. 19 is a cross-sectional view of the bed detection device of the third embodiment of the present invention.
The
In the
[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
That is, in the previous embodiment, two rows of arc-shaped
In the present embodiment, the
The
[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
[0117]
(Example 6)
FIG. 22 is a cross-sectional view of the bed detection device of the sixth embodiment of the present invention.
The
In the
The
[0118]
In the configuration described above, the strain sensitive resistors R32a to R32d are arranged on the same circumference of the
[0119]
In the above-described embodiments, the
[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
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)
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.
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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