JP4963101B2 - ベッドにおける使用者の状態検知システム - Google Patents

Description

本発明は、病院や高齢者施設等において、ベッドの使用者の状態を検知することにより使用者の安全の管理を行えるようにした、ベッドにおける使用者の状態検知システムに関するものである。

例えば、特許文献１や特許文献２に示されるように、老人等のベッドの使用者が床部から降りたことを荷重センサを用いた荷重測定により検知して通報することにより、事故等の発生の防止を図ることが従来から行われている。

このうち特許文献２では、荷重の偏倚により、例えば使用者が床部の端縁に座っている状態、即ち、端座位のように、使用者がベッドに載っている状態における異常を検知可能としている。

この他、ベッドの側部に敷いて使用者の端座位を検知するようにした床敷式のマットセンサや、マットレスの端縁部に設置して使用者の端座位を検知するようにしたマットレスエッジ設置式のマットセンサが知られている。
特開平２−２８０７３３号公報 特開平１１−３４２１６０号公報

しかしながら上述したマットセンサでは、端座位は検知可能であるが、端座位から離床した場合や、端座位から就寝したのかの状況把握が困難である。

また特許文献１や特許文献２のように、荷重センサを用いた荷重測定により検知するものでは、荷重センサの荷重測定値の絶対値を状態の判定に用いるため、センサの精度が必要となり高価なものになってしまう。またベッド上の荷重は使用者と、ベッド上に置く品物によって変わるため、その度に調整が必要となり、忙しい医療・介護現場ではなかなか適用が困難である。
本発明は、以上の課題を解決することを目的とするものである。

本発明では、上述した課題を解決するために、まず、ベッドの床部上の荷重を検知可能な荷重センサの信号を入力して荷重を検知する荷重検知手段と、時々刻々検知される荷重値から、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める平均値演算手段と、短時間の平均値と、長時間に渡る平均値の差分を演算する差分演算手段と、求められた差分値からベッド上の状態を判定する状態判定手段とから構成したベッドにおける使用者の状態検知システムを提案する。

また本発明では、上述した課題を解決するために、他の構成として、ベッドの床部上の荷重を検知可能な荷重センサの信号を入力して荷重を検知する荷重検知手段と、時々刻々検知される荷重値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された荷重値から、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める平均値演算手段と、短時間の平均値と、長時間に渡る平均値の差分を演算する差分演算手段と、求められた差分値からベッド上の状態を判定する状態判定手段とから構成したベッドにおける使用者の状態検知システムを提案する。

また本発明では、上記の構成において、記憶手段には、短時間の間の設定された数の荷重値を記憶する短時間用記憶手段と、長時間の間の設定された数の荷重値を記憶する長時間用記憶手段を設けることを提案する。

また本発明では、上記の構成において、平均値の演算は単純移動平均による行うことを提案する。

また本発明では、上記の構成において、長時間の平均値に対して短時間の平均値が小さく、それらの差分値が設定された閾値よりも大きいときに在床状態から離床状態に移行したことを判定する構成とすることを提案する。

また本発明では、上記の構成において、長時間の平均値に対して短時間の平均値が大きく、それらの差分値が設定値された閾値よりも大きいときに離床状態から在床状態に移行したことを判定する構成とすることを提案する。

また本発明では、上記の構成において、状態判定手段には、状態の移行を判定した場合に計時を開始して継続時間を計測する計時手段を設け、継続時間により状態を判定する構成とすることを提案する。

また本発明では、上記の構成において、判定する状態は、ベッド上の使用者の就寝状態、起き上がり状態、端座位状態、前傾端座位状態、離床状態の中から選択するものとし、選択された状態の夫々における荷重値の間に閾値を設定することを提案する。

また本発明では、上記の構成において、差分値からの状態の判定は短時間の平均値を求めるための、設定された時間間隔での、設定された回数の荷重値の夫々の取り込み毎に、短時間の平均値と長時間の平均値の差分を演算し、その差分値が閾値を越えるか否かを判断して、閾値を越えた回数を加算し、前記設定された回数に対する、閾値を越えた回数の割合から行うことを提案する。

また本発明では、上記の構成において、短時間の間の荷重値の変化により床部の振動を検知する構成とすることを提案する。

本発明では、ベッド上の荷重の変化を、時々刻々の荷重値を比較して検知するのではなく、現在の荷重値に相当する短時間の平均値と、それまでの比較的長い時間の荷重値に相当する長時間の平均値を比較して行うので、荷重センサの絶対的精度は不要となる。従ってコストを低減することが可能である。

従って使用者毎の頻繁な初期設定は不要となり、簡便に使用することができると共に、食事や排泄等による使用者の体重の増減による誤差を打ち消すことができる。またベッド上に物を載せることによる荷重の増減等の外乱に対してのロバスト性を有する。

次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明のベッドにおける使用者の状態検知システムの全体構成を模式的に示す系統説明図である。
符号１はベッド、２は病院や高齢者施設、あるいは一般家庭等の病室等の床面を示すもので、ベッド１は脚３をロードセル等の荷重センサ４上に載せて支持している。尚、ベッド１上の荷重を測定する荷重センサとしては、便宜的にキャスタ（脚）下敷式ロードセルを用いているが、この他、床部と基台との間に介装した二重中床式ロードセル、床部を基台に対して昇降駆動可能に構成したアクチュエータ内蔵式ロードセル等、床部の荷重を測定可能であれば、適宜であることは勿論である。

符号５は本発明のシステムを構成する検知装置の一例を示すものであり、この検知装置５には、上述した荷重センサ４の信号を入力して荷重を検知する荷重検知手段６と、時々刻々検知される荷重値を記憶する記憶手段７と、記憶手段７に記憶された荷重値から、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める平均値演算手段８と、短時間の平均値と、長時間に渡る平均値の差分を演算する差分演算手段９と、求められた差分値からベッド上の状態を判定する状態判定手段１０とから構成している。

この実施の形態においては、記憶手段７は、短時間の間の設定された数の荷重値を記憶する短時間用記憶手段７ａと、長時間の間の設定された数の荷重値を記憶する長時間用記憶手段７ｂを設けている。

ここで一例を説明すると、例えば荷重検知手段６は荷重センサ４から100ミリ秒毎に荷重値を取り込み、短時間用記憶手段７ａは記憶単位を１秒と設定し、１秒に相当する連続した１０個の荷重値を記憶する。一方、長時間用記憶手段７ｂは記憶単位を４分と設定し、１分間の平均値を４個記憶する。このために、記憶単位を１分に設定し、上記１秒間の平均値を６０個記憶する中間記憶手段（図示省略）を設けている。このような構成とすることにより、メモリ容量を削減することができる。

一方、平均値演算手段８は、上述した短時間用記憶手段７ａ、長時間用記憶手段７ｂに記憶された荷重値から、単純移動平均の手法を用いて、短時間の平均値、この例の場合には１秒毎の平均値と、長時間の平均値、この例の場合には、４分ごとの平均値を求める。

上述したとおり、時々刻々検知される荷重値を記憶する記憶手段を設けずに、時々刻々検知される荷重値から、平均値演算手段により、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める構成とすることもできる。

以上の構成において、ベッド１上の使用者が降りたり、ベッド１上に使用者が乗った場合には、検知される荷重には使用者の体重分の増減があるので、まず、長時間の平均値に対して短時間の平均値が小さく、それらの差分値が設定された閾値（例えば平均体重等を考慮して設定）よりも大きいときには、それまでベッド１上に居た人がベッド１から降りたこととし、在床状態から離床状態への移行として判定することができる。逆に長時間の平均値に対して短時間の平均値が大きく、それらの差分値が設定値された閾値よりも大きいときには、離床状態から在床状態への移行として判定することができる。

本発明では、状態の変化に伴う荷重値の変化の検知を、時々刻々の値を比較して行うのではなく、上述したとおり、長時間の平均値と短時間の平均値の比較によりおこなうので、ベッド上への品物の積載や、使用者の一時的な体動等の外乱に対して影響を受けにくい。

このことから本発明では、判定する状態としては、ベッド１上の使用者の就寝状態、起き上がり状態、端座位状態、前傾端座位状態、離床状態の中から適宜に選択することができ、この場合には、選択された状態の夫々における荷重値の間に閾値を設定すれば良い。

一方、状態判定手段１０に、状態の移行が有った場合に、その継続時間を計測する計時手段（図示省略）を設ければ、継続時間によっても使用者の状態を判定することができる。

例えば上述したように在床状態から離床状態への移行を判定した場合に計時を開始し、その継続時間が、例えば１０〜２０分の間の適宜に設定した時間以上継続した場合には、通常の離床時間よりも長いと判定し、徘徊状態を推定することができる。

また本発明では、短時間の間の荷重値の変化により振動を検知する構成とすることができる。例えば荷重検知手段６における100ミリ秒毎の荷重値の変化を検知する手段を、この荷重検知手段６や状態判定手段１０等に設けることにより、検知した荷重値の変化が設定した閾値よりも大きいときに異常振動と判定することができる。

そして異常振動と判定した場合には、上述した使用者の状態検知を行わないようにすることにより、使用者の状態と異なる内容を報知する誤検知や、使用者に状態変化がないのに、状態が変化したとの信号を通知する誤報の発生を防止することができる。また、異常振動により、使用者の異常行動を推定して看護者や介護者に通報するナースコールとして利用することもできる。

次に本発明の状態検知システムにおける検知の流れの一例を、図２の流れ図を参照して説明する。この例は、上述したとおり、荷重センサ４から荷重検知手段６により100ミリ秒毎に荷重値を取り込んで、100ミリ秒毎に上記差分値との比較を行い、１秒経過毎に、１秒間のうちの３割以上が閾値を越えるか否かを判断して、状態変化の予兆を判断するものである。尚、流れ図において、Ｎは回数、ａは在床、離床の閾値を示すものである。

まずステップＳ１では、回数が10回（１秒）を越えたか否かを判断し、越えていない場合にはステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、長時間平均値と短時間平均値との差が閾値ａよりも大きいか否かを判断し、大きい場合には、上述したように在床状態から離床状態に移行したと判断してステップＳ３に移行し、この状態移行の指標変数であるＡに１を加算し、次いでステップＳ４に移行して、回数に１を加算してステップＳ１に移行する。

一方、ステップＳ２において大きくないと判断した場合には、次のステップＳ５に移行し、ステップＳ５では長時間平均値と短時間平均値との差が閾値の負数−ａよりも小さいか否かを判断し、小さい場合には離床状態から在床状態に移行したと判断してステップＳ６に移行し、この状態移行の指標変数であるＢに１を加算し、次いでステップＳ４に移行して、回数に１を加算してステップＳ１に移行する。

次にステップＳ１において回数が10回（１秒）を越えたと判断した場合にはステップＳ７に移行し、在床状態から離床状態への移行の指標変数であるＡの値が３よりも大きいか否かを判断する。Ａの値が３よりも大きいと判断した場合には次のステップＳ８に移行し、今度は、離床状態から在床状態への移行の指標変数であるＢの値が３よりも大きいか否かを判断する。Ｂの値が３よりも大きい場合は、通常考えられないのでステップＳ９に移行してエラー処理を行い、Ｂの値が３よりも小さいと判断した場合にはステップＳ１０に移行し、在床状態から離床状態への移行として対応する処理を行う。

ステップＳ７において、Ａの値が３よりも大きくないと判断した場合には次のステップＳ１１に移行し、今度は、離床状態から在床状態への移行の指標変数であるＢの値が３よりも大きいか否かを判断する。

Ｂの値が３よりも大きいと判断した場合にはステップＳ１２に移行し、離床状態から在床状態への移行として対応する処理を行う。

ステップＳ１１において、Ｂの値が３よりも大きくないと判断した場合には、ステップＳ１３に移行し、状態が継続しているとして対応する処理を行う。尚、この対応する処理には、何もしない処理も含む。

以上の各ステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３からはステップＳ１４に移行して、上記変数Ｎ、Ａ、Ｂを０にクリアして、次の回の処理に移行する。

尚、以上の記載した各手段は、コンピュータ装置と、そのソフトウエアにより構成することができる。

本発明は以上の通りであるので、病院や高齢者施設等において、ベッドの使用者の状態の検知手段を設けることにより、使用者の安全の管理を行うことができ、病院や高齢者施設等のベッドとして大いに付加価値を高めることができる。

殊に本発明では、ベッド上の荷重の変化を、時々刻々の荷重値を比較して検知するのではなく、現在の荷重値に相当する短時間の平均値と、それまでの比較的長い時間の荷重値に相当する長時間の平均値を比較して行うので、荷重センサの絶対的精度は不要となる。

従って使用者毎の頻繁な初期設定は不要となり、簡便に使用することができると共に、食事や排泄等による使用者の体重の増減による誤差を打ち消すことができる。またベッド上に物を載せることによる荷重の増減等の外乱に対してのロバスト性を有する。

本発明のベッドにおける使用者の状態検知システムの実施の形態を示す説明図である。 本発明のシステムにおける制御の流れの一例を示す流れ図である。

符号の説明

１ ベッド
２ 床面
３ 脚
４ 荷重センサ
５ 検知装置
６ 荷重検知手段
７ 記憶手段
７ａ 短時間用記憶手段
７ｂ 長時間用記憶手段
８ 平均値演算手段
９ 差分演算手段
１０ 状態判定手段

Claims (10)

1. ベッドの床部上の荷重を検知可能な荷重センサの信号を入力して荷重を検知する荷重検知手段と、時々刻々検知される荷重値から、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める平均値演算手段と、短時間の平均値と、長時間に渡る平均値の差分を演算する差分演算手段と、求められた差分値からベッド上の状態を判定する状態判定手段とから構成したことを特徴とするベッドにおける使用者の状態検知システム。
2. ベッドの床部上の荷重を検知可能な荷重センサの信号を入力して荷重を検知する荷重検知手段と、時々刻々検知される荷重値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された荷重値から、設定された短時間の平均値と、設定された長時間に渡る平均値を求める平均値演算手段と、短時間の平均値と、長時間に渡る平均値の差分を演算する差分演算手段と、求められた差分値からベッド上の状態を判定する状態判定手段とから構成したことを特徴とするベッドにおける使用者の状態検知システム。
3. 記憶手段には、短時間の間の設定された数の荷重値を記憶する短時間用記憶手段と、長時間の間の設定された数の荷重値を記憶する長時間用記憶手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
4. 平均値の演算は単純移動平均により行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
5. 長時間の平均値に対して短時間の平均値が小さく、それらの差分値が設定された閾値よりも大きいときに在床状態から離床状態に移行したことを判定する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
6. 長時間の平均値に対して短時間の平均値が大きく、それらの差分値が設定された閾値よりも大きいときに離床状態から在床状態に移行したことを判定する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
7. 状態判定手段には、状態の移行を判定した場合に計時を開始して継続時間を計測する計時手段を設け、継続時間により状態を判定する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
8. 判定する状態は、ベッド上の使用者の就寝状態、起き上がり状態、端座位状態、前傾端座位状態、離床状態の中から選択するものとし、選択された状態の夫々における荷重値の間に閾値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
9. 差分値からの状態の判定は、短時間の平均値を求めるための、設定された時間間隔での、設定された回数の荷重値の夫々の取り込み毎に、短時間の平均値と長時間の平均値の差分を演算し、その差分値が閾値を越えるか否かを判断して、閾値を越えた回数を加算し、前記設定された回数に対する、閾値を越えた回数の割合から行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。
   
10. 短時間の間の荷重値の変化により床部の振動を検知する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のベッドにおける使用者の状態検知システム。

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