JP4952691B2 - 離床予測システム - Google Patents

Description

本発明は，転倒のおそれのある筋力が低下した高齢者等を対象に，ベッド利用者の離床を予測し，介護者等に離床前の段階で通知することにより，高齢者が快適で安全な生活を確保するために必要な環境を提供する技術分野を対象にする。

近年，筋力の低下した高齢者がベッド周りで転倒・転落する事故が社会的な問題となっており，その対策が求められている。

現在最も一般的な対応として，ベッド降り口の床に離床マット（ベッド利用者が離床時に踏むことにより，ナースコール等の警報を鳴らすことが可能なセンサ）を設置する方法がある。この場合，警報を発した時には，既に足が床に着いている状態であり，介護者が駆けつけるには時間的に余裕がない。

また，寝床面の布団下に離床予測センサ（ベッド利用者が起きあがり，センサへの荷重が無くなることで警報を鳴らすことが可能なセンサ）を設置するなどの対策もあるが，寝返り等でセンサが反応するなど誤作動が多く，一般的に使用されていない。

このように現状の対策は十分に機能しているとはいえず，離床前の段階で警報を発する誤作動の少ない離床予測システムが望まれている。

確実な離床予測や誤作動の少ないシステムを構築するには，ベッド利用者のベッド上での体位（位置や姿勢）を把握することが重要であるが，さらにベッド利用者以外の人物がベッドに寄り添って座ったり，またベッド上に物が置かれるなど各種外乱を判定するためにベッド利用者の体重を正確に測定することが有効である。

体位を把握するためには，寝床面に多数の荷重センサをアレイ状に配置してデータを得る方法や，４点荷重から重心を測定してその重心位置の変化から体位を推定する方法がある。

特許文献１および２が開示している技術は，寝床面に荷重を測定するセンサをアレイ状に多数配置し，各センサの出力からベッド利用者の体位を取得し，体位の変化から離床予測や床ずれ防止を行うものである。

特許文献３が開示している技術は，寝床面の４隅に荷重センサを配置して，ベッド利用者の重心位置と寝床面上の総荷重を取得し，重心位置の変化から体位の変化を推定し，また総荷重の変化から各種外乱を検知することで誤作動の少ない離床予測を行うものである。

特許文献４が開示している技術は，ベッド短手方向へ沿って延びる平行な一対の長辺部を有するパネルを離床が予測できそうな位置に複数枚配置し，荷重の測定と，ベッド短手方向のみの重心位置を測定し，荷重変化と重心位置の変化から離床予測を行うものである。
特開２００１−２５８９５７ 特開２００３−２４３９２ 特開２００７−１９０２６９ 特開２００６−２４７３８４

我々は離床予測を実現するために，ベッド利用者が離床に至るまでの体位を分析することが必要と考え，特許文献１，２と同様の手法を用いて実験した。

具体的には，先ず寝床面全体に９４個の荷重センサを千鳥状に配置し，２０チャンネルのＡ／Ｄ変換器で５回に分割して計測し，荷重データを制御パソコンに取り込むシステムを構築した。

このシステムで得られた体位の一例を図１に示す。これは２５６階調のアナログデータであり，荷重が大きい場所は濃く，小さい場所は薄く表現されている。同じ時刻に足下方向から撮影した写真図２と比較すると，正確に体位を把握できていることがわかる。

このシステムを用いて離床に至る動作時の荷重データを複数の被験者で収集し，動作解析を行った結果，離床に至る動作で，共通の着目すべき場所が被験者の頭部，臀部，ベッドの降り口であり，この場所をピンポイントで着目することが離床予測には重要であると思われた。

しかし，各被験者により寝姿勢は様々であり，また同一被験者においても時と場合により寝姿勢は異なる。そのため上記の着目場所をベッド上のピンポイントで測定することは困難であることが判明した。

このように特許文献１，２と同様の方法では離床予測のための着目ポイントを設定することが困難であり，またそれ以前にセンサの数が多いため装置コストが非常に高くなる。

また，多数の「点」で荷重を測定するこの方法では，センサが設置されていない「点」と「点」の間の部分にもベッド上の荷重がかかっており，外乱の検知に必要なベッド利用者の正確な体重は測定できないという不備がある。

次に重心の利用について特許文献３と同様の手法を用いて実験した。

具体的には，ベッドを支える足４本に，ひずみゲージを貼り付けた起歪材を設置し，測定した４点の荷重から重心位置を測定する構成とした。

取得したデータを解析したところ，特許文献３で着目されている起きあがり動作での重心位置の変化量は，ベッド利用者の他の動きによる変化量と比較して，やや大きいことがわかった。

しかし，同じ起きあがり動作でも，重心位置の変化量を測定する単位時間を長くすると重心位置の変化量は大きくなり，単位時間を短くすると重心位置の変化量は小さくなり一定の値にはならない。また起きあがりの速度がゆっくりの場合と速い場合とを比較しても重心位置の変化量は異なる。よって起きあがりを精度良く検出することは難しいと思われる。

また利用者がベッド上の周辺部近傍に寝ている場合などには，重心位置がベッド周辺部近傍にあり，離床判定に対して誤作動を起こしやすいことも判明した。

このことから，特許文献３の重心位置の情報を中心とした離床予測は誤作動が多いと思われる。

特許文献４は，荷重とベッド短手方向の重心位置を測定するパネルを，離床が予測できそうな位置に複数枚設置するもので，被験者に最適なパネルの設置位置を決定しなければならないが，精度良い離床予測と少ない誤作動を実現するために予めパネルの設置位置を決定することは困難である。寝床面全体にこのパネルを設置すれば体位を直接得ることが可能であるが特許文献１，２同様コスト高になる。

本発明は特許文献１，２，３，４の問題を解決するために，ベッド利用者の体位と体重を少ないリソースで取得し，誤作動が少なく信頼性の高い離床予測を安価に提供することを目的とする。

そこで我々は，ベッド等の寝床面で，ベッド利用者の荷重を複数点で測定し，得られる荷重や重心からベッド利用者の体位を推定し離床予測を行う装置において，寝床面全体を２〜４個の領域に分割し，各分割領域に荷重信号を計測する複数の荷重計測手段により保持されるパネルを有し，得られた複数の荷重から各分割領域それぞれの領域荷重と各分割領域それぞれの領域重心を演算する手段と，得られた領域荷重と領域重心から離床の可能性を判断する手段と，ナースコール等への外部出力手段とを有するシステムを考案した。

離床とは，ベッド利用者がベッドを離れることであり，ベッド利用者が床に足を着き，体重をベッドから足に移動させる時点を指す。

離床予測とは，離床する前の段階で離床すると判断することである。

寝床面とは，ベッド利用者が横たわるベッド上面のことである。

荷重信号とは，荷重計測手段により得られる荷重である。領域荷重とは，分割された各領域において，その領域にかかる総荷重のことである。領域重心とは，分割された各領域において，その領域にかかる総荷重の重心位置のことである。

荷重計測手段は，各分割領域にそれぞれ４個有することが望ましい。荷重計測手段が４個あるということは，それぞれ独立した４つの荷重信号が得られることをいう。これは，領域重心を２次元的（Ｘ軸方向とＹ軸方向）に把握するためと，寝床面のパネルを安定して固定するためである。

領域重心の情報が１次元（Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向のみ）で良い分割領域がある場合に，寝床面のパネルを安定して固定できるなら荷重計測手段が２個であっても良い。

離床の可能性を数値で表現するために，離床の可能性を表現する数値（以後離床レベルと呼ぶ）と，領域荷重と，領域重心との３者の関係を例えば図８のように予め定義していることを特徴としている。

この定義は，予め複数の被験者により離床動作の解析を行い決定する。この定義により，離床に至る様々な段階を数値で簡便に指定することができる。これから後，「離床する可能性を表現する数値」を離床レベルと呼ぶこととする。

「ベッド利用者が離床する」と判断する離床レベルを，ナースコール等の外部出力を行うしきい値として設定する手段を有し，一定時間毎にシステムが判断する離床レベルが，設定したしきい値を越えたときに外部出力を行うことを特徴としている。これにより，ベッド利用者に応じて離床予測の判断基準を簡単に調整できる。

例えばベッド利用者が横になっている状態を離床レベル０，離床寸前の状態を離床レベル１０とする。その間の状態は１〜９の数値で表され，離床動作を開始し，離床に近くなるにつれて本システムが判断する離床レベルが大きくなっていく。ここで外部出力のしきい値を５と設定したと仮定する。システムが判断する離床レベルが５以上になったとき外部出力を行う。またしきい値を一つ大きく，または小さくすることで利用者に最適なタイミングで離床予測が可能となる。

得られる情報を表示する機能を有することで，利用者の状態やシステムの状態をリアルタイムで把握することができる。

得られる情報とは，荷重信号や，領域荷重や，領域重心や，離床レベルの数値や，在・不在の状態や，システムの内部状態を表すパラメータである。

さらに，得られる情報を蓄積する機能を有し，それを外部に出力する手段を有することで過去のデータを参考に，より適正な外部出力のしきい値を設定することが可能となる。また収集した長期データを解析することにより，ベッド利用者の生活管理などにも利用可能である。

本システムは「点」ではなく「面」で荷重を測定しているため，ベッド上の荷重を余すことなく全て計測している。このため各分割領域の領域荷重の総和はベッド上の荷重の総和となり，外乱の検知に必要な正確なベッド利用者の体重が正確に測定でき，誤作動防止を実現できる。

また各領域重心の位置関係と，各領域荷重の大きさの割合から体位を推定することが可能である。

近年の福祉用ベッドは，離床の介助機能として背上げや足上げの機能が付加されており，寝床面は２〜４個の領域に物理的に分割されているものが多い。背上げは体を起こすための機能で，足上げは主に背上げ時に臀部が足方向にずれないための機能である。

ここで，寝床面が４分割であるベッドを例にして，図３のように背上げ部，固定部，足上げ部１，足上げ部２の順番に領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし，離床に至る動作の着目場所である頭部，臀部，ベッドの降り口を対応させてみる。

先ずベッド利用者が寝ている状態では，頭部は領域Ａの上方（頭方向）にある。頭部に着目したのは起きあがりを検知するためである。起きあがることにより頭部はもちろん臀部より上はベッドに触れない状態になる。このことから領域Ａ全体をモニタすることで起きあがりを監視することが可能である。

起きあがり後の位置によっては，領域Ａの下方（足方向）端部に臀部が乗っていることがある。一定の荷重がかかっているため，領域荷重のみでは起きあがりを感知できず誤作動を引き起こす可能性があるが，領域重心が領域Ａの極端に下方向にあるためこれを判別できる。このように領域重心と領域荷重を組み合わせることで，体位を把握することが可能となる。

次に臀部であるが，通常の寝姿勢をとった場合，背上げ領域のすぐ下方向の領域Ｂに臀部が存在する。寝姿勢がやや足下方向である場合などは，領域Ｃにかかることがある。またベッドの降り口は，領域ＢとＣの両方にまたがっていた。

このようなことから領域ＢとＣはどちらも臀部とベッド降り口を網羅しているため特に分割されている必要はない。しかし，ベッドの介助機能を阻害しないためには，領域ＢとＣは分割する必要がある。

またベッドの降り口が右側であろうと左側であろうと，Ｘ軸方向の領域重心の符号が逆になるだけであるため，特に左右を意識する必要がないメリットがある。

領域Ｄは通常の離床動作において特別なデータは得られていない。これは被験者である高齢者の身長があまり高くないことと，起きあがる際に，足も同時にベッド下に下ろすため，つまり斜めに起きあがり，その起きあがった姿勢が既に端座位（ベッドの端に座った状態）になっていることが多いためである。寝姿勢が足下方向にずれている場合や，正確な体重測定に対応するためには領域荷重と領域重心の測定が必要であるため，パネルの設置は必要となる。

ベッド寝床面の物理的分割数が２個，または３個の場合でも同じように考えることができるため，寝床面の分割数はベッドの物理的な分割数と結果的に同じでよい。

特許文献３の場合，離床予測のための情報としては，寝床面全体の重心位置が一つだけであるため，誤作動が懸念される。しかしベッド寝床面全体を２〜４個の領域に分割して計測する本手法は，特許文献３より多くの情報量を得ることが可能になり，誤作動が少ないシステムの構築が可能である。

以上の説明から明らかなように，寝床面を複数の領域に分割して，各分割領域において領域荷重と領域重心を得る本手法は，各領域荷重の大きさや，各領域重心の位置関係や，ベッド利用者の正確な体重の測定など，離床予測に必要な多くの情報を安価に得ることが可能であり，正確にベッド利用者の動きを把握でき，誤作動が少なく信頼性の高い離床予測を安価に実現することができる。

誤作動の少ない離床予測が可能となることで，ベッド利用者が単独でベッドから離れることが無くなり転倒防止や徘徊防止に寄与する。

ベッド寝床面が物理的に４分割されたベッドに，荷重計測手段によって保持されるパネルを４枚取り付ける場合について図４を用いて説明する。図４のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは，図３のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応しており，Ａは背上げ部，Ｂは固定部，Ｃは足上げ部１，Ｄは足上げ部２である。

パネル１０は，ベッド本体の背上げ部と同程度の大きさで，背上げ部の領域にかかる荷重を全て受けるものである。パネル１０は，かかる荷重によりゆがみが生じない程度の剛性を有するものを用いる。
パネル１０は，ベッド本体の背上げを行う機構に４隅４点で荷重計測手段１１〜１４により保持される。

荷重計測手段の設置位置は，４個の荷重計測手段ができるだけ大きな長方形を形作るように設置する。

荷重計測手段は，図６に示す様な起歪材１１ｃにひずみゲージを貼り付けたものを使用し，これでベッド本体の背上げ部とパネル１０とをボルト１１ｄで固定する。

使用する起歪材は，全て同じ材質，同じ形状にする。使用するひずみゲージも同じ製造ロットのものを使用し，起歪材への貼り付け位置も全て同じにする。

使用するひずみゲージの抵抗値は特に限定しないが，抵抗値の大きなものを用いることで大きな電圧を印加でき感度が向上する。

ひずみゲージ１１ａと１１ｂは，温度補償のために一つの起歪材の表裏に１枚ずつ２枚一組で使用することが望ましい。

荷重計測手段１１〜１４は，分割された領域内の領域荷重と領域重心の２つの情報を取得するため，それぞれ個々に平衡ブリッジ１を組み，抵抗変化を電圧変化に変換する。得られる電圧を増幅器２で増幅し，Ａ／Ｄ変換器４−１に入力する。

Ａ／Ｄ変換器４−１のチャンネル数が不足する場合は，フォトリレー３等を介し複数回に分けてＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換器４−１で得られた荷重信号は，演算器４−２で領域荷重と領域重心を演算し，後述する定義テーブルを参照し離床レベルを判断し，Ｉ／Ｏポート４−３を制御する。Ｉ／Ｏポート４−３には外部出力，コントロールボックス５，蓄積装置６，表示装置７が必要に応じて接続されている。

平衡ブリッジ１は図５に示すように１個の固定抵抗Ｒ１と１個の可変抵抗Ｒ２と２個のひずみゲージ１１ａ，１１ｂで構成する。

可変抵抗Ｒ２は，増幅した電圧値が，Ａ／Ｄ変換器４−１の測定範囲内に収まるよう調整するために用いる。

ここでベッド利用者が不在時の荷重信号を，予め初期値として取得しておく。それ以後取得する荷重信号から初期値を差し引いた値は，初期値を取得した後にベッド上に加わった物体にのみ起因する値となる。便宜上初期値を差し引いた値についても，荷重信号と呼ぶ。

得られた荷重信号を 数１ にしたがって処理することにより領域荷重が，数２に従って処理することにより領域重心が得られる。数１および数２の数字は，その数字の荷重計測手段により得られる荷重信号のことである。領域重心はＸ軸方向（ベッド短手方向）とＹ軸方向（ベッド長手方向）の２つが得られる。

領域重心は，その値が０のときパネル１０の中央部分であり，領域重心の絶対値が１のときはパネル１０の辺に相当する部分に存在することになる。

図７で具体的に説明すると，領域重心Ｘ＝０，領域重心Ｙ＝０の場合，領域重心が示す位置は点Ｏとなり，領域重心Ｘ＝０，領域重心Ｙ＝−１の場合，領域重心が示す位置は点Ｐとなり，領域重心Ｘ＝１，領域重心Ｙ＝−１の場合，領域重心が示す位置は点Ｑとなる。

パネル２０，３０，４０についても同様の方法で設置し，領域荷重と領域重心を得る。

各パネルは，ベッド本体の寝床面の上に重ねて設置されるため，背上げ，足上げ機能の可動により隣接するパネルが接触しないように設置する。

本システムは，一定時間毎に荷重信号を取得し，領域荷重と領域重心を演算し，図８に示す様な定義に照らし合わせて離床レベルを判断する。
図８の定義は，予め複数被験者の離床動作を解析した結果を基に定義したものである。

図８について説明する。分類Ｎｏ．は事象を指し示すために便宜的につけた連番である。

「領域荷重による分類」の欄にあるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは，図４の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する記号であり，本システムが一定時間毎に演算した各領域荷重の値である。「領域荷重による分類」の欄にあるαは，ベッド利用者がベッド上に寝た状態で最初に取得した領域荷重Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの総和，つまりベッド利用者の体重である。「領域荷重による分類」の欄アは，演算した領域荷重Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの総和が，最初に取得したαに対してどれくらいの割合かを示す欄である。

同様に欄イは，演算した領域荷重Ａの値が，最初に取得したαに対してどれくらいの割合かを示す欄であり，欄ウは，演算した領域荷重ＢとＣの値の和が，最初に取得したαに対してどれくらいの割合かを示す欄であり，欄エは，演算した領域荷重Ｄの値が，最初に取得したαに対してどれくらいの割合かを示す欄である。

欄アにおいて，値が９０％以上，１１０％未満である場合は，ベッド利用者がベッド上に存在していることを表しており，分類Ｎｏ．１〜２１の事象を定義している。９０％以上，１１０％未満の２０％の幅は，ベッド利用者の動きによる荷重信号の振れを吸収するために設けたものである。分類Ｎｏ．２２では，ベッド上の総荷重が減って９０％未満になった場合，つまり離床直前の状態を定義している。分類Ｎｏ．２３では，ベッド上の総荷重が増えて１１０％以上になった場合，つまりベッド利用者以外の人物がベッドに座るなどの外乱がある状態を定義している。

「領域重心による分類」の欄にあるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄも，図４の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する記号であり，本システムが一定時間毎に演算した各領域重心の値である。「領域重心による分類」の欄オ，キは，演算した領域重心Ａ，Ｄの値を示す欄であり，欄カは，演算した領域重心Ｂと領域重心Ｃの，どちらか絶対値の大きい方の値を示す欄である。ＸはＸ軸方向，ＹはＹ軸方向のことであり，ベッド上での方向を示している。表中の−の部分は，値が何でも良いということである。

「離床レベル」の欄は，任意行の領域荷重と領域重心の各条件を全て満たしたときの離床レベルとして定義した値である。

例えば分類Ｎｏ．１を説明すると，領域荷重の総和Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄがαの９０％以上１１０％未満であり，かつ領域荷重Ａがαの３０％以上である場合，離床レベルは０と定義する。

例えば分類Ｎｏ．１９を説明すると，領域荷重の総和Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄがαの９０％以上１１０％未満であり，かつ領域荷重Ａがαの１０％未満であり，かつ領域荷重Ｄがαの１０％未満であり，かつ領域重心ＢとＣで，Ｘ軸方向の絶対値の大きい方の値が０．５以上０．７未満である場合，離床レベルは７と定義する。

離床レベルは離床に近い状態ほど値が大きくなるように定義する。図８に示す定義テーブルの数値は，一例を示したものであり，その内容を限定したものではない。

ナースコール等への外部出力のしきい値を設定するスイッチを，例えばコントロールボックス５に設けて，ベッド利用者に応じた値を設定する。

コントロールボックス５には前述したボタンやスイッチ以外にも必要に応じて別のスイッチやボタンやＬＥＤを設けて良い。例えばシステムが稼働中であることを示すＬＥＤや，荷重信号の初期値を取得していることを示すＬＥＤや，体重を取得していることを示すＬＥＤや，外部出力を行ったことを示すＬＥＤなどがあげられる。

図４のとおり，本システムにより得られる荷重信号や，領域荷重，領域重心や，離床レベルの数値や，在・不在の状態や，システムの内部状態を示すパラメータなどを蓄積する装置６を必要に応じて設ける。また表示機能７も必要に応じて設ける。

実際の運用について次に説明する。

パネルを設置したベッドに，マッレス，布団，枕，かけ布団等を設置し，荷重信号の初期値を取得する。これにより，ベッド利用者が不在時の状態を設定できる。不在を自動的に判断できる場合は自動で取得しても良い。

この後，ベッド利用者がベッドに入り，安定した寝姿勢をとった状態で，ベッド利用者の体重を取得する。安定な寝姿勢を自動的に判断できる場合は自動で取得しても良い。体重を取得した後，外部出力ができる状態になる。

これ以後システムは一定時間毎に荷重信号を取得し，４つの領域の領域荷重と領域重心を演算し，離床レベルの定義を参照して離床レベルを判断する。

本システムで判断された離床レベルが，一定時間連続で外部出力のしきい値以上になったら外部出力を行う。一度外部出力を行った後は，再びベッド利用者が安定な寝姿勢になるまで外部出力をできない状態にする。これは，外部出力が行える状態が続くと，ナースコールを一度止めても，またすぐにナースコールが鳴ってしまい，いつまでもナースコールを止めることができないからである。

寝床面を２もしくは３分割にした場合も，離床レベルを新たに定義すること以外は４分割の場合と同様の方法で実現可能である。

ひずみゲージを用いた荷重計測について説明したが，ロードセルや感圧センサなどを用いても良く，得られたデータの処理方法は，ひずみゲージを用いた場合と同様の方法で実現できる。

ベッド寝床面が物理的に４分割されたベッドに，荷重計測手段によって保持されるパネルを４枚取り付ける場合について図４を用いて説明する。

パネル１０は，スチール製のφ２５．４ｍｍパイプで外周のフレームを作成し，Ｌアングルで補強したものを用いた。フレーム内部はマットレスを保持するためにスチール製メッシュを取り付けた。
パネル１０の大きさは，ベッド短手方向についてはベッド本体の背上げ部の構成部材と同じ大きさに，ベッド長手方向は２ｃｍ短くした。

パネル２０，３０，４０についても，ベッド短手方向については各領域のベッド本体の構成部材と同じ大きさにした。ベッド長手方向については，パネル２０は４ｃｍ短く，パネル３０は２ｃｍ短く，パネル４０は同じにした。

各パネルを短くする理由は，背上げ部，足上げ部の可動により隣接するパネル同士が接触することを防止するためである。

荷重計測手段は，１２０Ωのひずみゲージ１１ａ，１１ｂを図６に示す形状の起歪材１１ｃの中央部に表裏１枚ずつ貼り付けた構造のものを１６個用意し，ベッド本体の背上げ部，固定部，足上げ部１，足上げ部２の構成部材に，パネル１０，２０，３０，４０を４角４点でボルト１１ｄにより固定した。

ひずみゲージは，図５のとおり接続して平衡ブリッジ１を構成した。平衡ブリッジ１に印加する電圧は１．５Ｖとした。固定抵抗Ｒ１は１２０Ω，可変抵抗Ｒ２は多回転トリマ２０Ωと１１０Ω固定抵抗を組み合わせて１２０±１０Ωとした。

増幅器２の増幅率は２０００倍とした。

Ａ／Ｄ変換器４−１と演算器４−２，Ｉ／Ｏポート４−３にはルネサス社製ＳＨ７１２５マイコン４を用いた。

ＳＨ７１２５はＡ／Ｄ変換のチャンネル数が８個である。そのためフォトリレー３を用いて，１６個の荷重信号を８個づつ２回に分けてＡ／Ｄ変換した。

測定サイクルは，１０Ｈｚ，つまり寝床面全体を１秒間に１０回測定するスピードで行った。

コントロールボックス５には，荷重信号の初期値を収集するボタンと，ベッド利用者の体重を収集するボタンと，外部出力を行うしきい値となる離床レベルの設定を行うスイッチと，領域荷重の初期値の収集中であることを示すＬＥＤと，ベッド利用者の体重を収集中であることを示すＬＥＤと，外部出力機能が無効であることを示すＬＥＤと，システムが稼働中であることを示すＬＥＤとを具備した。

蓄積装置６と表示装置７にはパソコンを用い，マイコン４とＲＳ−２３２Ｃインターフェイスで接続した。

実施例１のシステムを用いて，離床予測の状況を説明する。

外部出力を行うしきい値は７に設定した。ベッド利用者の不在時に，荷重信号の初期値を取得しゼロ調整を行った。

ベッド利用者の在床時に，体重を取得した。

離床レベルは図８の様に定義した。

ベッド利用者が離床動作を行う際に取得したデータの一部を図９に示す。図９は上から領域重心，領域荷重，離床レベルの３つの情報を記述してある。横軸は時間の経過を示している。

領域重心のグラフは，４領域でＸＹそれぞれ２個合計８個の演算結果があるが，ＡｙとＢｘのみ示した。Ａｙは領域ＡのＹ軸方向（ベッド長手方向），Ｂｘは領域ＢのＸ軸方向（ベッド短手方向）の値である。領域荷重のグラフは，４領域の総和に対する各領域荷重の割合を示しており，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ図４で示す領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応している。離床レベルは，領域荷重と領域重心の値から，図８の定義に従って本システムが判断した値である。

グラフを時系列に見ていくと，まず領域荷重Ｄが０％付近まで低下した。次に領域荷重Ａが０％付近まで低下，それに伴い領域荷重Ｂ，Ｃが増加した。これはベッド利用者が起きあがったことを示している。

領域荷重Ａが０％付近まで低下した同じタイミングで，領域重心Ａｙが０付近から−１付近まで変化した。これは領域Ａの重心位置が足下方向に変化したことを示している。グラフが途中で切れているが，これは領域Ａの荷重が無くなったために領域重心の計算が不可能になるためである。

その後，領域重心Ｂｘが０付近から１付近へ徐々に変化した。これはベッド降り口方向に重心が移動したことを示している。

システムが判断した離床レベルは，ベッド利用者の離床動作により，徐々に大きな数字へと変化し，設定したしきい値７に達した時点で外部出力を行った。

実際の離床時間から２０秒速い離床予測であった。

本実施例に用いたデータは，蓄積装置６に蓄積した情報を基に作成した。

寝床面が３分割されたベッドを用いて実施例１と同様のシステムを構築した場合も，同様の結果を得た。

寝床面が２分割されたベッドを用いて実施例１と同様のシステムを構築した場合も，同様の結果を得た。

ベッド上に多数の荷重センサを千鳥状に設置して得られた寝姿勢の２次元表示画像 図１と同じ時刻に足下から撮影された写真 ベッド寝床面が，４つの領域に分割されているベッドの図 離床予測システムの構成図 ひずみゲージの抵抗変化を電圧変化に変換する平衡ブリッジの図 ひずみゲージと起歪材を用いた荷重計測手段のイメージ図 領域重心の位置説明図 離床レベルの定義テーブル 離床動作時に蓄積したデータのグラフ

符号の説明

１０，２０，３０，４０ パネル
１１〜１４ 荷重計測手段
１１ａ，１１ｂ ひずみゲージ
１１ｃ 起歪材
１１ｄ ボルト
１ 平衡ブリッジ
２ 増幅器
３ フォトリレー
４ マイコン
４−１ マイコン内のＡ／Ｄ変換器
４−２ マイコン内の演算器
４−３ マイコン内のＩ／Ｏポート
５ コントロールボックス
６ 蓄積装置
７ 表示装置

Claims (5)

1. ベッド等の寝床面で，ベッド利用者の荷重を複数点で測定し，得られる荷重や重心からベッド利用者の体位を推定し離床予測を行う装置において，寝床面全体を２〜４個の領域に分割し，各分割領域に荷重信号を計測する複数の荷重計測手段により保持されるパネルを有し，得られた複数の荷重信号から各分割領域それぞれの領域荷重と各分割領域それぞれの領域重心を演算する手段と，得られた領域荷重と領域重心から離床の可能性を判断する手段と，ナースコール等への外部出力手段とを有する離床予測システム。
2. 荷重計測手段を各分割領域にそれぞれ４個有することを特徴とする請求項１記載の離床予測システム。
3. 離床の可能性を数値で表現するために，離床の可能性を表現する数値（以後離床レベルと呼ぶ）と，領域荷重と，領域重心との３者の関係を予め定義していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の離床予測システム。
4. 「ベッド利用者が離床する」と判断する離床レベルを，ナースコール等の外部出力を行うしきい値として設定する手段を有し，一定時間毎にシステムが判断する離床レベルが，設定したしきい値を越えたときに外部出力を行う請求項１から請求項３いずれかに記載の離床予測システム。
5. 得られる情報を表示する機能と蓄積する機能を有し，蓄積した情報を外部に出力する手段を有する請求項１から請求項４いずれかに記載の離床予測システム。
   

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