JP5964944B2 - 電気アクチュエータ・システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載したような病院および介護ベッド用の電気アクチュエータ・システムに関する。

このアクチュエータ・システムは、病院または介護ベッドに適合させて用いることができるタイプの発明にしたがったものである。このタイプのベッドにおいて、マットレスは、調整可能な背もたれ部および脚支持部をもつ支持面によって支えられ、上記支持面は、アクチュエータ・システムにおけるリニア・アクチュエータによって昇降させられるベッド・フレームに載せられる。さらに、ベッドの背もたれ部および脚支持部は、リニア・アクチュエータの手段によって調整することができる。通常、スラスト・ロッドを含むタイプのリニア・アクチュエータ、例えばＷＯ ０２／２９２８４ Ａ１ Ｌｉｎａｋ Ａ／Ｓに開示されたタイプのリニア・アクチュエータが用いられる。このタイプのリニア・アクチュエータは、スピンドル・ナットが付属するスピンドルを含む。スピンドルは、反転可能な電動モータにより、変速装置を介して駆動される。スピンドルが駆動されると、スピンドル・ナットは、電動モータの回転方向により、内方または外方へ動く。リニア・アクチュエータは、ハウジング内に包含されたスピンドル、変速機、および電動モータをもつ個別の製品である。ハウジングは、典型的には、モータ・ハウジングとアウタ・チューブから構成される。インナ・チューブがスピンドル・ナットに固定される。インナ・チューブは、スピンドル・ナットがスピンドル上で内方および外方に動くとき、アウタ・チューブの内方および外方に変位させられる。スピンドル・ナットの反対側の端部において、インナ・チューブは前部取付け部を含む。モータ・ハウジングの外側部には、後部取付け部が設けられる。前部取付け部および後部取付け部は、リニア・アクチュエータを、調整するべき構造に固定するために用いられる。

病院および介護部門におけるある患者のために、看護スタッフは、その患者がベッドから離れる過程にあるか、あるいはすでにベッドから離れたかを知る必要がある。そのようなベッドは、ＵＳ ４，９３４，４６８ Ｈｉｌｌ Ｒｏｍ Ｉｎｃ．、および、ＵＳ ５，２７６，４３２ Ｓｔｒｙｋｅｒ Ｃｏｒｐ．に開示されている。こられの病院ベッドは、重量計測および／または患者の重さを監視するための重量計測システムが装備されている。この重量計測システムはしかしながら、ベッド上の患者の位置を監視することもできる。重量計測システムはさらに警報装置に接続することができ、警報装置は、患者がベッドを離れる可能性があるか、またはすでにベッドを離れたと考えられる位置にあると思われる場合に信号を発することができる。同様の特徴をもつベッドは、ＥＰ １ ９７４ ７０８ Ａ１ Ｐａｒａｍｏｕｎｔ に開示されている。これにおいて、患者の重心の変化が、ベッドの表面の各コーナ部に配置された、相互接続された多数の重量センサにより計測される。各重量センサからの読み取り情報を比較することにより、患者が起き上がり、これにより潜在的に患者が病院ベッドから離れようとしているかどうか、だけではなく、当然に、患者がすでにベッドから離れているかどうか、を検出することができる。

これらのタイプのベッド構造は一般的に、患者の重量を正確に監視するために、連続的な重量計測を意図している。このことを十分な正確性をもって行えるようにするために、高い精度をもった高級なセンサが用いられる。このことは、また、これらのベッド構造の非常に高価な価格に反映される。これらのベッドの使用はまた、特別な治療や特別な看護を求める選ばれた少数の患者に限られる。

極めて簡易で安価な構造がＷＯ ２００９／０２１５１３ Ａ１ Ｌｉｎａｋ Ａ／Ｓに開示されており、同公報は、請求項１の前文に記載された電気機械式リニア・アクチュエータと同様の要素を含む電気機械式リニア・アクチュエータを開示する。さらに、このタイプのアクチュエータは、当該アクチュエータに作用する力を検出するための手段を含む。このような力を検出するための手段は、ひずみゲージやピエゾ素子のようなロード・セルとすることができる。各アクチュエータに作用する力の相対変化を検出することにより、人がベッドから離れつつあるか、あるいは人がすでにベッドから離れているかを検知することができる。したがってこれは、ベッド上の人の位置および位置の変化に応じて検出される、ベッドを占有する人の荷重である。この構造は、全体として上記した解決策に比較して簡易な解決策ではあるが、人がベッドから離れつつあるか、あるいはすでにベッドから離れているかを検知することかできる、病院、あるいは介護施設用のさらに簡易なアクチュエータ・システムか望まれている。

本発明によるアクチュエータ・システムは、背もたれ部の調節のために用いられるリニア・アクチュエータによって、力が単独で検出される点に特徴づけられる。このように、ベッドを占める人がベッドを離れようとしているかどうか、あるいはすでにベッドを離れているかどうかを検知するために、このアクチュエータのみが用いられる。これはしたがって、主として人の胴体の荷重に基づいて検知される。これにより、簡易で極めて安価なアクチュエータ・システムが提供され、このアクチュエータ・システムは、新造されるベッドに設けることができるし、既存のベッドを改造して設けることもできる。ベッドを占める人がベッドを離れたかどうかは、検出された力をこのアクチュエータ・システムで決定された所与の０（ゼロ）値と比較することにより検知することができる。

本発明のアクチュエータ・システムの特別な実施形態では、検出された力がこのアクチュエータ・システムで演算された力の間隔と比較される。この間隔を超えていると、このことは、看護スタッフの注意を必要とする患者の状態を指標する。

さらなる実施形態では、この電気アクチュエータ・システムは、ベッドの調節の間、検出された力を所与の０（ゼロ）値、あるいは、演算された力の間隔と比較しない。これにより、ベッドの調節の間にこのアクチュエータ・システムが意図しないアラーム信号を発することがなくなる。

さらに他の実施形態では、このアクチュエータ・システムは、背もたれ部の調整後、新たな力の間隔を演算する。この間隔の演算は、このアクチュエータ・システムが含むマイクロ・プロセッサによって実行することができる。

ある実施形態において、この電気アクチュエータ・システムはさらに、病院あるいは介護ベッドのベッド・フレームを昇降させる少なくとも１つのアクチュエータを含み、これにおいて当該アクチュエータは、当該アクチュエータに作用する力を検出する手段を含む。

この電気アクチュエータ・システムのコントロール・ボックスはさらに、幹線に基づく電源および再充電可能なバッテリ・パックを含む。これにより、このアクチュエータ・システムは、幹線に接続することなく、所定期間作動することができる。

ある実施形態において、この電気アクチュエータ・システムは、トランシーバを含むことかでき、これにより、ページング・システムあるいはアラーム・システムを介してアラーム信号を看護スタッフにワイヤレスで送信することができる。

本発明はさらに、上述したタイプのアクチュエータ・システムを含む病院または介護ベッドに関する。このベッドは、病院ベッド、介護ベッド、または昇降ベッドとすることができる。

本発明によるアクチュエータ・システムの具体例は、添付図面を参照して、以下により詳細に説明する。

第１の実施形態に係る、アクチュエータ・システムを含む病院または介護ベッドの模式図である。 第２の実施形態に係る、アクチュエータ・システムを含む病院または介護ベッドの模式図である。 他の光源を含むアクチュエータ・システムのブロック図である。 検出された力の変化を時間経過とともに示すグラフである。 ロード・セルを含むリニア・アクチュエータの説明図である。 図５に示すリニア・アクチュエータを、モータ・ハウジングおよびアウタ・チューブを一部切欠いて示す説明図である。 本発明の簡易なアクチュエータ・システムの説明図である。 図７に示されたアクチュエータ・システムを含む昇降ベッドの説明図である。

図１は、病院ベッドを示し、これは、駆動車輪２を装備する下部フレーム３と、上部フレーム４とを含む。マットレス（図示せず）用の調整可能な支持面５が、上部フレーム４に載せられている。支持面５は、背もたれ部６、関節でつながれた脚支持部７、およびこれらの間に位置する固定中間部８を含む。背もたれ部および脚支持部６，７は、それぞれアクチュエータ９，１０で調整可能であり、これにより、支持面は異なる形態をとることかできる。上部フレーム４はリンク機構１１，１２によって下部フレーム２に端部において接続されている。上部フレーム４は、リンク機構１１，１２に接続されたアクチュエータ１３，１４によって昇降させられる。すべてのアクチュエータ９，１０，１１，１２は、制御手段を含むコントロール・ボックス１５に接続されている。コントロール・ボックスは、コンセント電源に接続することができ、かつ、例えば電源部を装備することができる。コントロール・ボックスはさらに、再充電可能なバッテリ・パックを含んでいてもよい。

ハンドコントロール１７、および頭板や足板に組み込まれたコントロール・パネル１８、並びにその他の周辺機器のような１または複数のコントロール・ユニットを接続するための接続ボックス１６がコトロール・ボックス１５に接続されている。

アクチュエータ９，１０，１３，１４、コントロール・ボックス１５およびコントロール・ユニット１７，１８を含む全体的なシステムは、アクチュエータ・システムとして公知である。

背もたれ部９を調節するためのアクチュエータ９は、ベッドに横たわる人の荷重の結果として作用する力を検出するための手段を含む。このタイプのアクチュエータはＷＯ ２００９／０２１５１３ Ａ１ Ｌｉｎａｋ Ａ／Ｓに開示されており、同公報は本願の一部をなしている。このように、このアクチュエータ９は、単独で、ベッドを占める人がベッドを離れつつあるか、あるいはすでにベッドを離れているかを検知するために用いられる。これは、主として、人の胴体の荷重に基づいて検知される。ここにおいて、新造されるベッドに組み込むことができ、あるいは、既存のベッドを改造することができる、簡易で非常に安価なアクチュエータ・システムが提供される。ベッドを占める人がベッドを離れたかどうかは、当該エクチュエータにより、検出された力を所与の０（ゼロ）値と比較することにより、および／または、演算された力の間隔を比較することにより検知することができる。上記間隔は、アクチュエータで検出された力に基づいて演算される。アクチュエータへの力の引き続く検出が演算された間隔を外れる場合、メッセージまたは警告が例えば看護スタッフに送られる。このアクチュエータ・システムのアクチュエータ９，１０，１３，１４の１つまたはそれ以上を起動することによりベッドが調整されている間、検知された力は演算された上記間隔と比較されない。このことは、検出される力は、ベッドの調整変更の結果として変化するという事実に負っている。背もたれ部６に関しては、検出される力は、背もたれ部６の角度、および、アクチュエータが背もたれ部６に対してどのように位置づけられているかに依存して変化する。したがって、アクチュエータ・システムは、ベッドの調整の終了後、新たに検出された力に基づいて新たな力の間隔を演算する。力の間隔の演算は、例えば、このアクチュエータ・システムのコントロール・ボックス１８の一部とすることができるマイクロ・プロセッサ２３によって実行することができる。

図２は、病院および介護ベッドを図１に示したベッドとは異なる実施形態において示す模式図である。ここにおいて、下部フレーム３と上部フレーム４はリンク機構によって接続されておらず、その代わりにリフティング・コラム２１，２２として設計された２つのリニア・アクチュエータによって接続されている。

図３は、図１、２に示されたベッドにおけるアクチュエータ・システムのブロック図を示す。患者がベッドで起き上がり、そして潜在的にベッドから離れつつあるとき、もしくはすべにベッドを離れているとき、それらの変化はアクチュエータ９において検出される。これらの変化に関する情報はコントロール・ボックス１５に送られる。コントロール・ボックス１５内のマイクロ・プロセッサ２３はこうして、これらの変化に基づいて、ベッドに関してアラームを生成するべきか、あるいは、看護スタッフに対してアラームを生成するべきかを決定する。ベッド１，２０に関してアラームが生成されると、このアラームは、アクチュエータ・システムに接続された、または、アクチュエータ・システムに一体化された、聴覚、視覚または触覚警報装置を介して発せられる。後者は例えば、コントロール・ボックス１５および／またはコントロール・ユニット１７，１８に関連させることができる。アラームを看護スタッフまたは当該患者に付き添うことができる他の人に対して生成するべき場合、これは、アクチュエータ・システムを所与の病院または療養所で用いられているページング・システムまたはアラーム・システムに接続することによって行うことができる。アクチュエータ・システムに対するこのような接続は、所与の病院または療養所におけるページング・システムまたはアラーム・システムに依存した種々の手法により達成することができる。さらに、このような接続は、ケーブル接続および／またはワイヤレス接続とすることができる。ケーブル接続の場合、例えば、コントロール・ボックス１５からベッド近くの壁設置プラグ２４まで延びるケーブルを介してこれを行うことができる。ワイヤレス接続の場合、コントロール・ボックス１５は信号を生成し、この信号は、トランシーバ２６を介した所与の病院または療養所で用いられるページング・システムまたはアラーム・システムに、トランシーバ２５を介して送られる。

コントロール・ボックス１５はこのようにして、リニア・アクチュエータ９のロード・セルからの情報をページング・システムまたはアラーム・システムで用いられる通信プロトコルに適合した信号に変換することができる。トランシーバ２４は、例えば、コントロール・ボックス１５または接続ボックス１６に組み込まれたものとすることができる。

図４は、時間経過（横座標）において見られる検出された力の変化（縦座標）を、演算された力の間隔２８および０（ゼロ）値２９と比較して示すグラフである。検出された力２７が０（ゼロ）値２９を下回る場合、患者はもはやベッドには居ない。この状態３０において、アクチュエータ・システムは、図３に基づいて上述したようにアラームを発する。ベッドの調節後において患者がアクチュエータ９に及ぼす、検出された力に基づき、アクチュエータ・システムは力の間隔２８を演算することができる。この間隔は、ベッド上の患者の動きの結果としてアクチュエータ９に作用する力２７の許容可能な変化量を示す。この間隔の限界値は、患者の状態および患者の介護のタイプに依存して定めることができる。例えば所与の時間間隔３１，３２において検出された力が上記力の間隔の限界を逸脱した場合、このことは、看護スタッフに知らせる、あるいは警報を発するべき健康上の変化の指標となる。このことはまた、患者がベッドから離れようとする位置にあるという指標ともなる。

図５は、請求項１の前文に記載されたタイプのリニア・アクチュエータ３３を示し、これは、スラスト・ロッドを含み、リニア・アクチュエータ９，１０，１３，１４としてのものと同タイプのものである。スラスト・ロッドはまた、インナ・チューブ３４として知られている。リニア・アクチュエータは、アウタ・チューブ３５およびモータ・ハウジング３６を含む。リニア・アクチュエータ３３はさらに、インナ・チューブ３４の外部端における前部取付け部３７およびモータ・ハウジング３６における後部取付け部３８を含む。

図６は、図５のリニア・アクチュエータを示し、ここにおいて、モータ・ハウジング３６およびアウタ・チューブ３５は部分的に切欠いて示してある。リニア・アクチュエータ３３の主たる要素はスピンドル３９を含むスピンドル・ユニットであり、これには、スピンドル・ナット４０が螺合している。スピンドル・ナット４０は、回転しないように保持されている。インナ・チューブ３４は、スピンドル・ナット４０に固定されており、これにより、スピンドル３９の回転方向にしたがってアウタ・チューブ３６内を内方または外方に動く。スピンドル３９は、反転可能な電動モータ４２により、変速装置を介して駆動される。ここにおいて変速装置は、電動モータの駆動軸４２の延長部に配置されたウォーム４２、およびスピンドル３９に固定されたウォーム・ホイール４３を含む。さらに、ベアリング４４がスピンドル３９に固定されている。ベアリング４４は、例えば、ボール・ベアリングまたはローラ・ベアリングとすることができる。リニア・アクチュエータ３３は、このリニア・アクチュエータに作用する力、およびこの力の相対的変化を検出するためのロード・セル４５を含む。図６において、ロード・セル４５は、スピンドル３９の後部に関連して配置されている。ロード・セルはまた、参照符号４６および４７で示すように、インナ・チューブまたは後部取付け部に関連して配置することができる。ロード・セル４５，４６，４７は、例えば、ひずみゲージまたはピエゾ素子とすることができる。リニア・アクチュエータ３３は、図１−４を参照して上述したタイプのコントロール・ボックス１５に接続される。リニア・アクチュエータ３０への力、あるいは力の変化に関連した情報は、こうして、コントロール・ボックス１５に送られる。リニア・アクチュエータ３３は、上記したように、ＷＯ ２００９／０２１５１３ Ａ１ Ｌｉｎａｋ Ａ／Ｓに開示されている。

図５および図６に示されたリニア・アクチュエータ３３は、主たる要素のみを開示する。したがって、リニア・アクチュエータ３０は、例えば、制動機構、付加的なベアリング、開放機構等を装備することができる。

本発明はさらに、１つの共通のハウジング内に２つのスピンドル・ユニットとコントロール・ボックスとを含む、いわゆるデュアル・アクチュエータに関して用いることができる。このタイプはさらに、ＷＯ ２００７／０９３１８１ Ａ１ Ｌｉｎａｋ Ａ／Ｓに開示されている。

図７は、本発明にしたがう簡略化されたアクチュエータ・システムを示す。ここにおいて、アクチュエータ・システムは、図５および図６に関連して上述したタイプの単一のリニア・アクチュエータを含む。このリニア・アクチュエータ４８は、コントロール・ボックス４９に接続されている。コントロール・ボックス４９は、マイクロ・プロセッサ５０を含み、図１−６に関連して上述したように機能する。このアクチュエータ・システムは、同様にコントロール・ボックス４９に接続されたコントロール・ユニット５１を含む。このアクチュエータ・システムはさらに、リニア・アクチュエータ４８に作用する力が、図１−４に関連して上述したようにして決定され、または演算された力の間隔を逸脱する場合に、直接的にもしくは間接的にアラームを生成するための手段を含む。図７に示すアクチュエータ・システムは、間接的にアラームを生成するための手段を含む。このようにして、このアクチュエータ・システムは、コントロール・ボックス４９に接続されたトランシーバ５２を含む。このトランシーバ５２は、図３に関連して上述したように機能する。すなわち、トランシーバ５２は、所与の病院もしくは療養所に装備されたページング・システムまたはアラーム・システムが備えるトランシーバ５３にワイヤレスでアラーム信号を送ることができる。

図８は、図７に示すアクチュエータ・システムを備える簡易な昇降ベッドを示す。この昇降ベッドは、フレーム５６を支持する１対の脚５５を含む。フレームは、マットレス（図示せず）を配置することができる表面を含む。ベッドの垂直軸に対する背もたれ部５７の傾斜は、矢印５８で示すように、リニア・アクチュエータ４８の手段によって調節することができる。

Claims (10)

1. ベッド（１，２０，５４）を調節するための少なくとも１つのリニア・アクチュエータ（９，３３，４８）、上記リニア・アクチュエータ（９，３３，４８）に接続されたコントロール・ボックス（１５，４９）、および少なくとも１つのコントロール・ユニット（１７，１８，５１）を含み、上記リニア・アクチュエータ（９，３３，４８）は当該リニア・アクチュエータ（９，３３，４８）に作用する力（２７）およびその相対変化を検出する手段を含み、かつ、上記力（２７）は、当該検出された力（２７）を所与の０値（２９）と比較することにより、上記ベッドを占める人がベッドを離れようとしているか、または、すでにベッドを離れているかを検知するために用いられる、調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システムであって、
   上記力（２７）は、上記ベッド（１，２０，５４）における背もたれ部（６，５７）を調節するために用いられる上記リニア・アクチュエータ（９，３３，４８）によって単独で検出されるように構成されており、
   上記電気アクチュエータ・システムは、上記検出された力を、当該電気アクチュエータ・システムによって演算された力の間隔（２８）と比較するように構成されており、
   上記電気アクチュエータ・システムは、上記背もたれ部（６，５７）を調節する間、上記検出された力を上記０値（２９）、または上記演算された力の間隔（２８）と比較しないように構成されている、
   ことを特徴とする、調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム
2. 上記電気アクチュエータ・システムは、背もたれ部（６，５７）の調節後、上記力の間隔（２８）を新たに演算する、請求項１に記載の調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム。
3. 上記電気アクチュエータ・システムは、上記力の間隔（２８）を演算するマイクロ・プロセッサ（２３，５０）を含む、請求項１又は２に記載の調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム。
4. 上記電気アクチュエータ・システムは、さらに、少なくとも１つのリニア・アクチュエータ（１３，１４，２１，２２）を含み、上記リニア・アクチュエータ（１３，１４，２１，２２）は、上記調整可能ベッドのベッド・フレームを昇降させるために用いられる、請求項１ないし３のいずれかに記載の調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム。
5. 上記コントロール・ボックスは、幹線に基づく電源を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム。
6. 上記コントロール・ボックスは、再充電可能なバッテリ・パックを含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム。
7. 上記電気アクチュエータ・システムは、トランシーバ（２５，５２）を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の調整可能ベッド用電気アクチュエータ・システム。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の電気アクチュエータ・システムを含む、調整可能ベッド。
9. 上記調整可能ベッドは、病院または介護ベッド（１，２０）である、請求項８に記載の調整可能ベッド。
10. 上記調整可能ベッドは、昇降ベッド（５４）である、請求項８に記載の調整可能ベッド。

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