JP6078478B2 - 荷重検出機能付きベッド及びベッド用荷重検出器 - Google Patents

Description

本発明は、ベッド本体に取り付けられた荷重検出器によって、ベッド本体に加わる荷重の変化を検出し、このベッド本体の寝床面上における利用者の状態を検出する荷重検出機能付きベッド、並びにこのような荷重検出機能をベッドに付加するための荷重検出器に関する。
本願は、２０１２年１月２０日に日本に出願された特願２０１２−１０４０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

例えば、医療機関や、介護施設、養護施設、宿泊施設、一般家庭等で使用されるベッドにおいて、ベッド本体に加わる荷重の変化を検出し、このベッド本体の寝床面上における利用者（病人、被介護者、乳幼児、健康人等）の状態（入床、離床、在床位置、体動等）を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

具体的には、特許文献１には、ベッド本体に設けられた脚部と、このベッド本体が設置される設置面（床面等）との間に荷重センサを配置し、この荷重センサからの電気信号に基づいて、人の在床状況を検出する方法が開示されている。また、この荷重センサには、ベッド本体の脚部に設けられたキャスターをベッド本体の設置面から荷重センサの荷重受け部上に誘導するためのスロープ部が形成されている。

特許文献２には、ベッド本体と、このベッド本体が設置される設置面との間の空所に荷重検出器を設けて、ベッド本体に加わる荷重を検出する方法が開示されている。また、この荷重検出器には、ベッドを持ち上げる手段が設けられている。

特許文献３には、ベッドのフレームを二重構造とし、その間にロードセル（荷重検出器）を組み込んだものが開示されている。

特開２０００−１０５８８４号公報 特開２００８−３０４３９７号公報 特開２００７−２５６０７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、荷重センサを用いてベッド本体の荷重を検出する際に、ベッドの脚部に設けられたキャスターを、荷重センサのスロープ部の前側近傍まで移動し、このスロープ部上を通過させた後、荷重センサの荷重受け部上に載置しなければならず、非常に面倒である。

特許文献２に記載の発明では、例えばベッド本体が壁際に沿って設置された場合に、このベッド本体と壁との間に設置者が入り込むことができないため、荷重検出器をベッド本体と設置面との間の空所に配置することが非常に困難となる。

特許文献３に記載の発明では、ベッド本体に荷重検出器が予め組み込まれているものの、ベッド本体を荷重検出器に合わせた設計としなければならず、そのための新たな部品が必要となる。このため、荷重検出機能付きベッドとしては非常に高価なものとなってしまう。さらに、部品点数の増加により軽量化が困難となってしまう。

本発明は、このような従来の事情に鑑み、部品点数の増加を抑制しつつ、簡便な構造によって荷重検出機能を付加することを可能とした荷重検出機能付きベッド、並びに、そのような荷重検出機能を既存のベッドに付加するため、ベッド本体に簡単かつ容易に組み込むことを容易としたベッド用荷重検出器を提供することを課題としている。

上記の課題を達成するために、本発明は、以下の（１）〜（１０）に記載した各態様を提供する。

（１） ベッド本体に取り付けられた荷重検出器によって、前記ベッド本体の寝床面に加わる荷重の変化を検出し、前記ベッド本体の寝床面上における利用者の状態を検出する荷重検出機能付きベッドであって、
前記ベッド本体は、それを設置すべき面に接する複数本の脚部を有し、
前記脚部には、それぞれキャスター機構が備えられ、
前記荷重検出器は、前記脚部のうちの１以上の脚部のキャスター機構に組み込まれて、そのキャスター機構に加えられる前記寝床面からの荷重による歪みを計測するロードセルを有しており、
さらに前記ベッド本体は、その設置面上に前記脚部を介して支持される下側フレームを有し、
前記キャスター機構は、水平軸回りに回転する車輪と、この車輪を鉛直軸回りに旋回させる旋回部とを有し、且つ、前記下側フレームに設けられた筒部の内側に、前記旋回部の上部から突出した軸部が軸線方向に移動可能に挿入された状態で、前記筒部の上端開口部が天部により閉塞された構造を有しており、
前記ロードセルは、前記筒部の内側における、前記軸部と前記天部との間に挟み込まれた状態で配置されている、荷重検出機能付きベッド。

（２） 前記（１）の態様の荷重検出機能付きベッドにおいて、
前記ロードセルは、前記筒部が前記下側フレームに連結される位置よりも上方に配置されている、荷重検出機能付きベッド。

（３） 前記（１）、（２）のいずれかの態様の荷重検出機能付きベッドにおいて、
前記ロードセルの下端面と前記軸部の上端面とのうち、何れか一方が平面、他方が突面を有して、これら平面と突面とが中心軸上で接触した状態となっている、荷重検出機能付きベッド。

（４） 前記（１）〜（３）のいずれかの態様の荷重検出機能付きベッドにおいて、
前記筒部の内周面と前記軸部の外周面との間には、前記軸部を軸線方向に移動可能に案内するブッシュが配置されている、荷重検出機能付きベッド。

（５） 前記（１）〜（４）のいずれかの態様の荷重検出機能付きベッドにおいて、
前記ロードセルとして、４基のロードセルを備え、
各ロードセルが、ベッド本体における、互いに対称な位置関係にある４隅に配置された４つの脚部のキャスター機構にそれぞれ組み込まれている、荷重検出機能付きベッド。

（６） 複数の脚部を有するベッド本体に取り付けることによって、前記ベッド本体の寝床面に加わる荷重の変化を測定し、前記ベッド本体の寝床面上における利用者の状態を検出するベッド用荷重検出器において、
加えられる荷重による歪みを計測するロードセルを備え、
且つ前記ロードセルが、前記脚部に設けられたキャスター機構に組み込み可能に構成されており、
さらに前記キャスター機構は、水平軸回りに回転する車輪と、この車輪を鉛直軸回りに旋回させる旋回部とを有し、且つ、前記キャスター機構は、前記ベッド本体の下側フレームに設けられた筒部の内側に、前記旋回部の上部から突出した軸部が軸線方向に移動可能に挿入された状態で、前記筒部の上端開口部が天部により閉塞された構造を有しており、
前記ロードセルが、前記筒部の内側に前記軸部と前記天部との間に挟み込まれた状態で配置されるように構成された、ベッド用荷重検出器。

（７） 前記（６）の態様のベッド用荷重検出器において、
前記荷重検出用部品は、前記筒部が前記下側フレームに連結される位置よりも上方に配置される、ベッド用荷重検出器。

（８） 前記（６）、（７）のいずれかの態様のベッド用荷重検出器において、
前記ロードセルの下端面と前記軸部の上端面とのうち、何れか一方が平面、他方が突面を有して、これら平面と突面とが、前記軸部の中心軸線上で接触した状態となるように、前記ロードセルの下端面が平面又は突面を有している、ベッド用荷重検出器。

（９） 前記（６）〜（８）のいずれかの態様のベッド用荷重検出器において、
前記キャスター機構は、前記筒部の内周面と前記軸部の外周面との間に配置されて前記軸部を軸線方向に移動可能に案内するブッシュを含む、ベッド用荷重検出器。

（１０） 前記（６）〜（９）のいずれかの態様のベッド用荷重検出器において、
前記ロードセルとして４基のロードセルを備え、各ロードセルが、前記ベッド本体の互いに対称な位置関係にある４隅に配置された４つの脚部のキャスター機構に、それぞれ配置可能に構成されている、ベッド用荷重検出器。

以上のように、本発明によれば、部品点数の増加を抑制しつつ、簡便な構造によって荷重検出機能を付加することを可能とした荷重検出機能付きベッド、並びに、そのような荷重検出機能を既存のベッドに付加するため、ベッド本体に別途組み込むことを可能とした荷重検出器を提供することが可能である。

本発明を適用した荷重検出機能付きベッドの一例を示す側面図である。 ロードセルが組み込まれたキャスター機構の一例を示す部分縦断側面図である。 図２に示されるキャスター機構に組み込まれるロードセルの一例の縦断側面図である。 図３ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩでのロードセルの横断平面図である。 ホイートストンブリッジ回路を示す回路図である。 ロードセルが組み込まれたキャスター機構の他の例を示す部分縦断側面図である。 ロードセルが組み込まれたキャスター機構のさらに他の例を示す部分縦断側面図である。 キャスター機構のシャフトの上端面を突面とした場合の一例における、キャスター機構の一部とロードセルを示す部分縦断面図である。 キャスター機構のシャフトの上端面を突面とした場合の他の例における、キャスター機構の一部とロードセルを示す部分縦断面図である。 キャスター機構のスリーブとシャフトとの間にブッシュが配置された場合の一例における、スリーブとシャフトを示す部分縦断面図である。 キャスター機構のスリーブとシャフトとの間にブッシュが配置された場合の他の例における、スリーブとシャフトを示す部分縦断面図である。 本発明を適用した荷重検出機能付きベッドに使用されるロードセルの他の例として、曲げ受感形のロードセルを示す縦断面図である。 図９ＡのＶＩＸ−ＶＩＸにおけるロードセルの横断平面図である。 本発明を適用した荷重検出機能付きベッドに使用されるロードセルのさらに別の例として、中空円筒受感形のロードセルを示す縦断面図である。 図１０ＡのＸ−Ｘにおけるロードセルの横断平面図である。

以下、本発明を適用した荷重検出機能付きベッド及び荷重検出器について、図面を用いてその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１は、本発明を適用した荷重検出機能付きベッド１の一例を示す側面図、すなわち第１の例によるベッド用荷重検出器５０を組み込んだベッド１の側面図である。
この荷重検出機能付きベッド１は、例えば床面などの設置面Ｂ上に設置されたベッド本体１Ａを備え、このベッド本体１Ａに取り付けられた荷重検出器５０によって、ベッド本体１Ａに加わる荷重の変化を検出し、このベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの状態を検出する機能を備えている。

なお、以下の説明において、図１に示すベッド本体１Ａの設置面Ｂ及び寝床面Ｔは、水平面（重力方向に対して直交する面）とし、このベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上に利用者Ｈが仰臥姿勢で就寝している状態において、利用者Ｈの頭側を「ベッド本体１Ａの前側」、利用者Ｈの足側を「ベッド本体１Ａの後側」、利用者Ｈの右側を「ベッド本体１Ａの右側」、利用者Ｈの左側を「ベッド本体１Ａの左側」とする。

具体的には、ベッド本体１Ａは、寝床面Ｔを形成する寝床面形成部１００と、ベッド本体１Ａを設置すべき設置面Ｂに接する脚部４と、寝床面形成部１００が設置面Ｂの上方に位置するように、寝床面形成部１００と脚部４との間を連結して寝床面形成部１００からの荷重を脚部４に向けて伝達する連結支持部１０２とを備えた構成とされている。
ここで、図１に示す例では、寝床面形成部１００は、寝板２と、寝板２を支持する上側フレーム３とによって構成されている。また連結支持部１０２は、下側フレーム５と、上側フレーム３および下側フレーム５の間を連結しながら寝板２を上側フレーム３とともに昇降させる昇降リンク機構６とを備えている。

寝板２は、利用者Ｈが就寝するのに十分な長さ及び幅を有する矩形状の平板からなる。
ベッド本体１Ａは、この寝板２の上に例えばマットや敷き布団等を敷設した状態で、この上に利用者Ｈが在床することが可能となっている。（なお、図１においては、この寝板２の上面（寝床面Ｔ）に利用者Ｈが直接横臥した状態を図示している。）

上側フレーム３は、寝板２の長さ方向（ベッド本体１Ａの長手方向）に延びる左右一対のパイプフレーム３ａと、寝板２の幅方向（ベッド本体１Ａの短手方向）に延びる前後一対のパイプフレーム３ｂとが全体として枠状に連結されると共に、寝板２の幅方向（ベッド本体１Ａの短手方向）に延びるパイプフレーム３ｃが、寝板２の長さ方向（ベッド本体１Ａの長手方向）に複数並んだ状態で、左右一対のパイプフレーム３ａと連結された構造（フレーム構造）を有している。

そして、寝板２は、これら複数のパイプフレーム３ｃの上に固定した状態で取り付けられている。また、上側フレーム３を構成する前後一対のパイプフレーム３ｂには、それぞれ鉛直上向きに立設した状態で頭板７ａ及び足板７ｂが取り付けられている。

脚部４は、互いに対称な位置関係にあるベッド本体１Ａの４隅（前左側、前右側、後左側、後右側）に４つ配置されている。また、これら４つの脚部４には、それぞれ重量物であるベッド本体１Ａの移動を容易にするためのキャスター機構８が設けられている。なお、このキャスター機構８の具体的な構成自体については、特に限定されるものではない。

下側フレーム５は、ベッド本体１Ａの長手方向に延びる左右一対のパイプフレーム５ａと、ベッド本体１Ａの短手方向に延びる前後一対のパイプフレーム５ｂとが全体として枠状に連結された構造（フレーム構造）を有している。そして、上記脚部４（キャスター機構８）は、上記下側フレーム５を構成する左右一対のパイプフレーム５ａの両端部にそれぞれ設けられている。

昇降リンク機構６は、ベッド本体１Ａの前側と後側とに一対並んで配置されている。この昇降リンク機構６は、上側フレーム３と下側フレーム５との間でヒンジ部９を介して互いに回動自在に連結された複数の連結アーム１０を有して、上側フレーム３に取り付けられたアクチュエータ（図示せず。）の駆動により、これら複数の連結アーム９が協働しながら上記寝板２を昇降動作させる。これにより、上記寝板２の高さを調整することが可能となっている。

なお、前側及び後側の昇降リンク機構６は、その取付位置が異なる以外は基本的に同じ構造を有している。さらに、これら前側及び後側の昇降リンク機構６は、それぞれベッド本体１Ａの右側と左側との間で左右対称な構造を有している。

なお、ここでは寝板２を昇降させるための昇降機構の一例として、スイング昇降方式の昇降リンク機構６を示しているが、昇降機構としては、その他のリンク機構、例えばパンタグラフ方式、さらにはリンク機構を用いない昇降機構、例えば手動あるいは電動の回転螺子方式（スクリュー方式）、ジャッキ方式などの垂直昇降方式の機構などを適用することもできる。さらには、後に改めて説明するように、ベッド本体は、寝板２を昇降させるための昇降機構を持たないものであっても良い。

荷重検出器５０は、上記ベッド本体１Ａに荷重が加わることで発生する歪みを計測するロードセル５１を有するものであり、さらに本実施形態においては、図１に示しているように、ロードセル５１の他に、ロードセル５１から出力された荷重信号に基づいて、上記ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの状態を演算する演算部５２と、演算部５２で演算した結果を遠隔に送信する送信部５３と、送信部５３から送信された信号を受信する受信部５４とを備えている。

なお、ロードセル５１と演算部５２との間、及び、演算部５２と送信部５３との間は、それぞれ配線５５ａ，５５ｂによって電気的に接続されている。一方、送信部５３と受信部５４との間は、無線（電波）によって送受信が可能となっている。

ところで、本発明を適用した荷重検出機能付きベッド１は、上記キャスター機構８に、前述のロードセル５１が組み込まれてなることを特徴としている。

具体的には、このロードセル５１は、上述した４隅（前左側、前右側、後左側、後右側）のキャスター機構８に各々（計４つ）配置されている。

また、これら４つのロードセル５１は、その配置が異なる以外は基本的に同じ構造を有している。したがって、これら４つのロードセル５１については、例えば図２に示すように、これらをまとめて説明するものとする。

図２は、ロードセル５１が組み込まれた一つのキャスター機構８を示している。
各キャスター機構８は、水平軸回りに回転するコロ（車輪）１１と、この車輪１１を鉛直軸回りに旋回させる自在金具（旋回部）１２とを有している。また、キャスター機構８は、下側フレーム５を構成するパイプフレーム５ａの先端部にスリーブ（筒部）１３が設けられ、このスリーブ１３の内側に、旋回部１２の上部から突出したシャフト（軸部）１４が軸線方向に移動可能に挿入された状態となっている。

なお、図２に示されるキャスター機構８は、スリーブ１３の側面に孔部１３ａが設けられ、この孔部１３ａを貫通するネジ１５がシャフト１４にネジ止めされることによって、スリーブ１３に対するシャフト１４の抜け止めがなされている。

さらに、キャスター機構８は、スリーブ１３の上端開口部がキャップ（天部）１６により閉塞された構造を有している。キャップ１６は、スリーブ１３の上端部に被せられた状態で、例えば螺合わせ等の手段により取り付けられている。

ロードセル５１は、スリーブ１３の内側にシャフト１４とキャップ１６との間に挟み込まれた状態で配置されている。また、ロードセル５１は、スリーブ１３がパイプフレーム５ａ（下側フレーム５）に連結される位置よりも上方に配置されている。

このロードセル５１は、直線はり受感形と呼ばれるものであり、加えられた荷重によって変形して歪み（引張歪みおよび圧縮歪み）が生じる起歪体５６と、この起歪体５６の歪みを検出するように起歪体５６に取り付けられた歪みセンサ５７とを有しており、キャップ１６の裏面に、例えば螺子７３などの手段によって取り付けられている。

図２に示されるキャスター機構８に組み込まれているロードセル５１の詳細を、図３Ａ、図３Ｂに示す。

起歪体５６は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、その内周側の肉厚部５６ａと外周側の肉厚部５６ｃとの間を直径方向に連結する中間の肉薄部５６ｂとによって構成されている。内周側の肉厚部５６ａに上下方向（鉛直方向）の荷重が加えられたときに、中間の肉薄部５６ｂが弾性的に変位して、肉薄部５６ｂの表面に引張歪みもしくは圧縮歪みが発生するものであって、いわゆるダイヤフラムを構成している。また、起歪体５６の下面中央部には、例えば螺子止めなどによって、突起部（突面）５８が下方から突出した状態で取り付けられている。

また、起歪体５６の上面には、シャフト１４とキャップ１６との間に挟み込まれた際に、突起部５８がシャフト１４の平坦な上端面に、スリーブ（筒部）１３の中心軸上で接触した状態となるように、その厚みを調整するためのスペーサ５９が、例えば螺子７１によって一体に取り付けられている。

歪みセンサ５７は、起歪体５６の中間の肉薄部５６ｂに生じる歪みの大きさに応じた抵抗の変化を検出するものである。この歪みセンサ５７は、例えば４つの歪みゲージ（歪み感受抵抗体）Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からなる。歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、起歪体５６の肉薄部５６ｂの両面に互いに対向した状態で、なお且つ、起歪体５６の中心軸を挟んで互いに対称となる位置に一対並んで配置される。

起歪体５６の材料は特に限定されないが、たとえば金属として、アルミ合金、鉄や鋼、ステンレス鋼など、その他エンジニアリングプラスチックなどの樹脂を使用することができる。

歪みセンサ５７の歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、起歪体５６の中間の肉薄部５６ｂに貼り付けられて、この肉薄部５６ｂの表面に生じる歪みの方向（引張か圧縮か）およびその大きさに応じた抵抗の変化を示すものである。これら４つの歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、図４に示すようなホイートストンブリッジ回路を構成しており、このうち、Ｒ１、Ｒ３が圧縮側の歪みゲージ、Ｒ２、Ｒ４が引張側の歪みゲージとなっている。そして、このホイートストンブリッジ回路では、入力電圧Ｖ_ＩＮ（一定）対して、起歪体５６の肉薄部５６ｂに生じる歪みの大きさに応じた出力電圧Ｖ_ＯＵＴ（歪み信号＝荷重信号）を出力することが可能となっている。

なお、上記ロードセル５１では、少なくとも２つ又は３つの歪みゲージを配置した構成であればよく、この場合、図４に示すホイートストンブリッジ回路を構成する歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のうち、１つ又は２つの歪みゲージを、歪み感受性ではないダミー抵抗に置き換えれば良い。

そして、このロードセル５１では、上記ベッド本体１Ａに荷重が加わった際に、シャフト１４がスリーブ１３の内側に進入することによって、シャフト１４の上端面と接触した突起部５８を介して起歪体５６に鉛直上向きの荷重が加わることになる。このとき、起歪体５６の肉薄部５６ｂに歪みが生じ、歪みセンサ５７の歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、起歪体５６の肉薄部５６ｂに生じる歪みの大きさに応じた抵抗の変化を示し、ホイートストンブリッジ回路から、起歪体５６の肉薄部５６ｂに生じる歪みの大きさに応じた歪み信号、すなわち荷重の変化に対応する信号（荷重信号）を出力する。このようにして、ロードセル５１を含む荷重検出器５０によって、寝板２などの寝床面形成部１００に加わる荷重の変化を検出することが可能となる。

また、この荷重検出器５０では、上記ベッド本体１Ａの四隅（前左側、前右側、後左側、後右側）のキャスター機構８に組み込まれた計４つのロードセル５１によって、それぞれ上記ベッド本体１Ａの四隅に加わる荷重の変化を検出する。そして、これら４つのロードセル５１が検出した荷重信号を上記演算部５２へと出力する。

演算部５２は、ＲＯＭやＲＡＭ、その他のメモリ、ＣＰＵ等を有するコンピュータからなり、上記ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの状態を演算するのに必要なプログラム、数値等が予め格納されている。

そして、この演算部５２では、上記４つのロードセル５１から出力された荷重信号に基づいて、上記ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの状態を演算し、その演算結果を送信部５３に出力する。

例えば、この演算部５２では、上記４つのロードセル５１から出力された荷重信号から、これら４つのロードセル５１に加わる荷重の合計値が予め記憶された閾値よりも大きい場合には、利用者Ｈが上記ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上に在床している判断して、その演算結果を送信部５３に出力する。

なお、この演算部５２では、このような利用者Ｈの入床（就寝）・離床（起床）以外にも、例えば、上記ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの重心位置の移動距離および／または移動速度から、利用者Ｈの離床を予知する演算等を行うことも可能である。さらに、利用者Ｈの体動（例：寝返り等）や姿勢（例：仰臥、伏臥、横臥等）、床ずれなどを演算により検出することも可能である。

送信部５３は、上記ベッド本体１Ａに取り付けられた送信機であり、上記演算部５２で演算した結果を遠隔にある受信部５４へと送信する。一方、受信部５４では、送信部５３から送信された信号を受信する受信機であり、送信部５３からの信号を受信することによって、利用者Ｈの状態（在床状況）を遠隔から監視することが可能となる。

また、受信部５４側では、上記ロードセル５１が検出した検出結果や、上記演算部５２による演算結果を、例えば、図示を省略するモニタに表示したり、プリンタに出力したりすることも可能である。

また、上記演算部５２による演算結果から、例えば利用者Ｈの状態を、必要に応じてその旨を監視者に告知するようにしてもよい。告知方法については、特に限定されるものではなく、例えば、図示を省略するスピーカから警報を発したり、モニタに表示を行ったりすることが可能である。

以上のような構造を有する荷重検出機能付きベッド１は、例えば、医療施設（例：病院、診療所等）や介護施設、養護施設などにおいて好適に用いられる。すなわち、この荷重検出機能付きベッド１は、例えば、患者（例：病人、乳幼児等）や被介護者（例：高齢者、身障者等）などの利用者Ｈが、ベッドから落下して自力で起き上がれない等の異常が生じた場合や、利用者Ｈの監視が必要な場合などに好適に用いられる。

本発明では、このような荷重検出機能付きベッド１を使用することで、例えば、入床（就寝）や、離床（起床）、在床位置、体動（例：寝返り等）、姿勢（例：仰臥、伏臥、横臥等）など、利用者Ｈの状態（在床状況）を遠隔から監視することが可能となる。また、このような荷重検出機能付きベッド１を使用することで、誰かに監視されているという利用者Ｈの精神的な負担や、深夜・早朝に限らず利用者Ｈを常時監視しなければならないという監視者の肉体的・精神的負担を軽減することが可能となる。

なお、このような荷重検出機能付きベッド１は、上述した施設に限定して使用されるものではなく、例えば、宿泊施設（例：ホテル、旅館等）、一般家庭（例：自宅介護等）などにおいても利用可能である。すなわち、この荷重検出機能付きベッド１の利用形態については、特に限定されるものではない。

また、本発明を適用した荷重検出機能付きベッド１の荷重検出機能を利用した応用例としては、例えば、「床ずれ防止機能」を挙げることができる。具体的には、一定時間（例えば２時間）以上、重心位置がある一定の円より外に移動していない場合、又は、各ロードセル５１の荷重変化が一定（例えば１ｋｇ）以上変化していない場合に、利用者Ｈに床ずれが生じる可能性があると判断して、監視者に通知するといった機能を付加することが可能である。

また、別の応用例として「照明制御機能」を挙げることができる。具体的には、ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの重量の有無、重心位置や、重心の移動量、重心の移動速度等を計測することによって、入床又は離床したときに、照明を点灯又は消灯させるといった機能を付加することが可能である。

また、別の応用例として「体重管理機能」を挙げることができる。具体的には、ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの体重を定期的に（例えば毎日定刻時に）計測することによって、利用者Ｈの体重管理を行うといった機能を付加することが可能である。

また、別の応用例として「空調管理機能」を挙げることができる。具体的には、ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの体動（寝返り等）を検出することによって、利用者Ｈの睡眠深度を計測し、利用者の状態に応じて空調を管理するといった機能を付加することが可能である。

また、別の応用例として「透析時の体重モニタ機能」を挙げることができる。具体的には、ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの体重を計測することによって、透析の開始と終了とを検出するといった機能を付加することが可能である。

このように、本発明では、上述した機能に限らず、上記荷重検出機能付きベッド１の荷重検出機能を利用することで、様々な機能を付加することが可能である。

また、本発明では、荷重検出器５０のロードセル５１がベッド本体１Ａのキャスター機構８に予め（例えばベッド製造時に）組み込まれていても、あるいは荷重検出器５０の無い既設もしくは既存のベッド本体１Ａのキャスター機構８に、荷重検出器５０のロードセル５１を別途組み込むことによって、既存のベッドに荷重検出機能を付加してもよい。

すなわち、本発明を適用した荷重検出機能付きベッドは、ベッド本体１Ａに予め取り付けられた、又は別途取り付けられた荷重検出器５０によりベッド本体１Ａに加わる荷重の変化を測定することで、ベッド本体１Ａの寝床面Ｔ上における利用者Ｈの状態を検出することが可能となっている。

また、本発明では、本発明を適用した荷重検出器５０をベッド本体１Ａに取り付けることによって、部品点数の増加を抑制しつつ、簡便な構造によって荷重検出機能をベッドに付加することが可能となっている。

具体的には、本発明を適用した荷重検出器５０において、ロードセル５１は、既存のベッドのキャスター機構８に容易に組み込み可能である。

すなわち本発明では、ベッド本体１Ａの四隅（前左側、前右側、後左側、後右側）に配置された４つのキャスター機構８にロードセル５１を組み込むだけで、荷重検出機能を持つベッド本体１Ａを容易に構成することが可能である。具体的には、前述の例では、キャスター機構８におけるシャフト（軸部）１４とキャップ（天部）１６との間にロードセル５１を配置するだけで、ベッド本体１Ａに荷重検出器５０を容易に組み込み、これによって既存のベッドに、低コストで容易に荷重検出機能を付与することができる。

また、ロードセル５１に故障等が生じた場合でも、ロードセル５１を容易に交換が可能である。さらに、既存のベッドとの違いが少ないため、利用者Ｈに違和感なくベッドを利用してもらうことが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、図２に示した例では、ロードセル５１は、その突起部５８が下向きに突出するように配置されて、突起部５８の下端がシャフト（軸部）１４の上端面に接するように構成されているが、逆に図５に示すように、突起部５８が上向きに突出するように配置されて、突起部５８の上端がキャップ（天部）１６の下面に接するように構成されていてもよい。この図５に示す配置構成の場合、ロードセル５１は、シャフト（軸部）１４の上端面に、図示しないビスなどによって固定してもよいが、シャフト１４に固定せず、単にシャフト１４の上端面の上に載置しただけであっても良い。

本発明では、ロードセル５１が組み込まれたキャスター機構８について、例えば図６に示すような構成とすることも可能である。具体的には、図６に示す構成では、図２におけるスペーサ５９を省略し、図２におけるキャップ１６の代わりに、スペーサ部分５９Ａが一体に形成されたキャップ１６Ａが、例えば螺子７５によってスリーブ（筒部）１３の上端に取り付けられている。
なお、上記以外の構成については、図２に示す構成と同様であることから、図６において、図２に示す構成と同様の部位については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

また、図２もしくは図５では、ロードセル５１の下端面に突起部５８を設けて、この突起部５８がシャフト１４の平坦な上端面にスリーブ（筒部）１３の中心軸上で接触した構成を示しているが、これに限らず、例えば図７Ａ，図７Ｂに示すように、突起部５８を省略し、シャフト１４の上端面を先端が略円錐状の突面１４ａ（図７Ａ）や、略球面状の突面１４ｂ（図７Ｂ）とし、これら突面１４ａ，１４ｂが、ロードセル５１の起歪体５６の中央肉厚部５６aにおける平坦な下端面に、スリーブ（筒部）１３の中心軸上で接触する構成とすることも可能である。

また、例えば図８Ａ、図８Ｂに示すように、スリーブ１３の内周面とシャフト１４の外周面との間に、シャフト１４を軸線方向に移動可能に案内するブッシュ６０Ａ，６０Ｂが配置された構成とすることも可能である。このうち、ブッシュ６０Ａは、リニアブッシュである。一方、ブッシュ６０Ｂは、無給油ブッシュである。

このようにブッシュ６０Ａ，６０Ｂをスリーブ１３の内周面とシャフト１４の外周面との間に配置することによって、ベッド本体１Ａに荷重が加わった際に、スリーブ１３とシャフト１４との間でガタツキを生じさせることなく、シャフト１４を軸線方向（鉛直方向）にスムーズに移動させることが可能となる。

また、本発明で使用されるロードセルは、図３Ａ、図３Ｂに示した直線はり受感形のロードセル５１に限定されるものではなく、例えば図９Ａ、図９Ｂに示すようなロードセル５１Ａ、又は図１０Ａ、図１０Ｂに示すようなロードセル５１Ｂであっても良い。

このうち、図９Ａ、図９Ｂに示すロードセル５１Ａは、曲げ受感形と呼ばれるものであり、ケース７７内に収容された起歪体５６Ａに、ロバーバル機構を構成するための孔部６１が設けられている。この孔部６１は、起歪体５６Ａを幅方向に貫通した状態で、この起歪体５６Ａの長さ方向に水平に並ぶ一対の丸孔６１ａ，６１ｂと、これら一対の丸孔６１ａ，６１ｂの中心間を結ぶ連結孔６１ｃとを有して構成されている。また、この孔部６１は、起歪体５６Ａの中心軸を挟んで互いに対称となる位置に一対並んで配置されている。

歪みセンサ５７を構成する歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、起歪体５６Ａの一対の丸孔６１ａ，６１ｂが形成された位置の直上に、それぞれ起歪体の長手方向に並んで配置されている。なお起歪体５６Ａにおける、互いに上下に分離された中央軸部５６Ａａ、５６Ａｂのうち、突起部５８を有する側の中央軸部５６Ａａは、ケース７７の上壁部７７Ａに対して上下に移動可能とされ、突起部５８を有しない側の中央軸部５６Ａｂは、ケース７７の高剛性の下壁部７７Ｂに固定されている。

また、これら４つの歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、既に説明した図４に示すホイートストンブリッジ回路を構成することによって、入力電圧Ｖ_ＩＮ（一定）対して、起歪体５６Ａに生じる歪みの大きさに応じた出力電圧Ｖ_ＯＵＴ（荷重信号）を出力することが可能となっている。

なお、図９Ａ、図９Ｂでは、ロードセル５１Ａを、起歪体５６Ａの突起部５８を上向きにしている状態で示しているが、そのロードセル５１Ａをベッド本体１Ａのキャスター機構８に組み込むにあたっては、図２に示した構成に準じて、突起部５８を下向きにした状態でキャスター機構８に組み込んでも、あるいは図５に示した構成に準じて、突起部５８を上向きにした状態でキャスター機構８に組み込んでも良いことはもちろんである。

一方、図１０Ａ，図１０Ｂに示すロードセル５１Ｂは、中空円筒受感形と呼ばれるものであり、ケース７７内に収容された中空円筒状の起歪体５６Ｂを備え、この起歪体５６の外周面に互いに対向した一対の歪みゲージ５７が配置された構成となっている。
この場合、中空円筒状の起歪体５６Ｂの上端部（突起部５８を有する側の端部）５６Ｂａおよび下端部（突起部５８を有する側の端部）５６Ｂｂは、ケース７７における弾性的に撓み変形可能な上壁部７７Ａに固定され、下端部（突起部５８を有さない側の端部）５６Ｂｂは、ケース７７の高剛性の下壁部７７Ｂに固定されている。

なお、図１０Ａ、図１０Ｂでは、ロードセル５１Ｂを、起歪体５６Ａの突起部５８を上向きにしている状態で示しているが、そのロードセル５１Ｂをベッド本体１Ａのキャスター機構８に組み込むにあたっては、図２に示した構成に準じて、突起部５８を下向きにした状態でキャスター機構８に組み込んでも、あるいは図５に示した構成に準じて、突起部５８を上向きにした状態でキャスター機構８に組み込んでも良いことはもちろんである。

以上に述べたロードセル５１，５１Ａ，５１Ｂは、歪みの大きさを検出する歪みセンサとして、歪み感受抵抗体である歪みゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からなる歪みセンサ５７を用いた構成となっているが、このような歪み感受抵抗体に限らず、歪みセンサとしては、例えば、導電性エラストマーセンサや、光学式歪みセンサ、電歪デバイスセンサ、圧電デバイスセンサ、磁歪デバイスセンサなどを用いることができる。

また、上記ベッド本体１Ａについては、上記寝板２の上に予めマット等が敷設されたものであってもよい。また、上記寝板２は、その長さ方向（ベッド本体１Ａの長手方向）において分割された構造を有して、利用者Ｈの上半身側や足側の一部が起き上がるといったリクライニング機能を有するものであってもよい。さらに、上記上側フレーム３及び下側フレーム５については、上述したフレーム構造に限定されるものではなく、様々なフレーム構造を採用することが可能である。

また、上記荷重検出器５０では、上述したロードセル５１と演算部５２との間、及び、演算部５２と送信部５３との間を配線５５ａ，５５ｂによって電気的に接続した構成に限らず、無線により電気的に接続した構成とすることも可能である。一方、送信部５３と受信部５４との間の通信方法としては、上述した無線通信網を用いる場合に限らず、有線通信網を用いてもよい。さらに、上記荷重検出器５０では、上記演算部５２と上記送信部５３とを一体に形成することも可能である。

なお、前述の図１に示した例では、上側フレーム３と下側フレーム５との間の連結支持部１０２に、昇降リンク機構６を設けた構成としているが、昇降リンク機構６を連結支持部１０２に設けない場合にも、脚部４のキャスター機構８にロードセル５１を組み込むことができる。

また昇降リンク機構６を設けない場合、下側フレーム５を省略してしまうことがあり、この場合も、脚部４のキャスター機構８にロードセル５１を組み込み得ることはもちろんである。

なお、図１の例では、ベッド本体１Ａにおける寝床面Ｔを形成する寝床面形成部１００が、寝板２と、寝板２を支持する上側フレーム３とによって構成されているものとしたが、場合によっては寝床面形成部１００が、上側フレーム３のないもの、すなわち寝板２のみからなるものとなっていることもある。このような場合にも本発明を適用し得ることはもちろんである。

また、前記同様に寝床面形成部１００が、上側フレーム３のないもの、すなわち寝板２のみからなるものとなっている場合において、寝板２を支持するための連結支持部１０２に昇降リンク機構６を設けて、寝板２を直接昇降させるようにした構成のベッド本体もあり、このような場合にも本発明を適用し得ることはもちろんである。

さらに、寝床面形成部１００が上側フレーム３を備えていても、上側フレーム３が単なる囲いとして機能するだけで、昇降リンク機構６が、直接寝板２を昇降させる構成としたベッド本体もあり、このような場合にも本発明を適用し得ることはもちろんである。

本発明による荷重検出機能付きベッドは、医療施設（例：病院、診療所等）や介護施設、養護施設、そのほか宿泊施設（例：ホテル、旅館等）、一般家庭（例：自宅介護等）などに使用することができ、その場合において、ベッドに加わる荷重を検出することにより、例えば、入床（就寝）や、離床（起床）、在床位置、体動（例：寝返り等）、姿勢（例：仰臥、伏臥、横臥等）、床ずれなど、ベッド利用者の状態（在床状況）を監視することができる。また本発明によるベッド用荷重検出器は、新規のベッドのみならず、既存のベッドに組み込むことができ、その場合にも、上記の機能を発揮させることができる。

１：荷重検出機能付きベッド
１Ａ：ベッド本体
２：寝板
３：上側フレーム
４：脚部
５：下側フレーム
６：昇降リンク機構
８：キャスター機構
１１：コロ（車輪）
１２：自在金具（旋回部）
１３：スリーブ（筒部）
１４：シャフト（軸部）
１６、１６Ａ：キャップ（天部）
５０：荷重検出器
５１、５１Ａ、５１Ｂ：ロードセル
５２：演算部
５３：送信部
５４：受信部
５６、５６Ａ、５６Ｂ：起歪体
５７：歪みセンサ
６０Ａ、６０Ｂ：ブッシュ
６１：孔部（ロバーバル機構）
Ｂ：設置面
Ｔ：寝床面
Ｈ：利用者
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：歪みゲージ（歪み感受抵抗体）

Claims (10)

1. ベッド本体に取り付けられた荷重検出器によって、前記ベッド本体の寝床面に加わる荷重の変化を検出し、前記ベッド本体の寝床面上における利用者の状態を検出する荷重検出機能付きベッドであって、
   前記ベッド本体は、それを設置すべき面に接する複数本の脚部を有し、
   前記脚部には、それぞれキャスター機構が備えられ、
   前記荷重検出器は、前記脚部のうちの１以上の脚部のキャスター機構に組み込まれて、そのキャスター機構に加えられる前記寝床面からの荷重による歪みを計測するロードセルを有しており、
   さらに前記ベッド本体は、その設置面上に前記脚部を介して支持される下側フレームを有し、
   前記キャスター機構は、水平軸回りに回転する車輪と、この車輪を鉛直軸回りに旋回させる旋回部とを有し、且つ、前記下側フレームに設けられた筒部の内側に、前記旋回部の上部から突出した軸部が軸線方向に移動可能に挿入された状態で、前記筒部の上端開口部が天部により閉塞された構造を有しており、
   前記ロードセルは、前記筒部の内側における、前記軸部と前記天部との間に挟み込まれた状態で配置されている、荷重検出機能付きベッド。
2. 請求項１に記載の荷重検出機能付きベッドにおいて；
   前記ロードセルは、前記筒部が前記下側フレームに連結される位置よりも上方に配置されている、荷重検出機能付きベッド。
3. 請求項１、請求項２のいずれかの請求項に記載の荷重検出機能付きベッドにおいて；
   前記ロードセルの下端面と前記軸部の上端面とのうち、何れか一方が平面、他方が突面を有して、これら平面と突面とが中心軸上で接触した状態となっている、荷重検出機能付きベッド。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の荷重検出機能付きベッドにおいて；
   前記筒部の内周面と前記軸部の外周面との間には、前記軸部を軸線方向に移動可能に案内するブッシュが配置されている、荷重検出機能付きベッド。
5. 請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の荷重検出機能付きベッドにおいて；
   前記ロードセルとして、４基のロードセルを備え、
   各ロードセルが、ベッド本体における、互いに対称な位置関係にある４隅に配置された４つの脚部のキャスター機構にそれぞれ組み込まれている、荷重検出機能付きベッド。
6. 複数の脚部を有するベッド本体に取り付けることによって、前記ベッド本体の寝床面に加わる荷重の変化を測定し、前記ベッド本体の寝床面上における利用者の状態を検出するベッド用荷重検出器において、
   加えられる荷重による歪みを計測するロードセルを備え、
   且つ前記ロードセルが、前記脚部に設けられたキャスター機構に組み込み可能に構成されており、
   さらに前記キャスター機構は、水平軸回りに回転する車輪と、この車輪を鉛直軸回りに旋回させる旋回部とを有し、且つ、前記キャスター機構は、前記ベッド本体の下側フレームに設けられた筒部の内側に、前記旋回部の上部から突出した軸部が軸線方向に移動可能に挿入された状態で、前記筒部の上端開口部が天部により閉塞された構造を有しており、
   前記ロードセルが、前記筒部の内側に前記軸部と前記天部との間に挟み込まれた状態で配置されるように構成された、ベッド用荷重検出器。
7. 請求項６に記載のベッド用荷重検出器において；
   前記荷重検出用部品は、前記筒部が前記下側フレームに連結される位置よりも上方に配置される、ベッド用荷重検出器。
8. 請求項６、請求項７のいずれかの請求項に記載のベッド用荷重検出器において；
   前記荷重検出用部品の下端面と前記軸部の上端面とのうち、何れか一方が平面、他方が突面を有して、これら平面と突面とが中心軸上で接触した状態となるように、前記荷重検出用部品の下端面が平面又は突面を有している、ベッド用荷重検出器。
9. 請求項６〜請求項８のいずれかの請求項に記載のベッド用荷重検出器において；
   前記キャスター機構は、前記筒部の内周面と前記軸部の外周面との間に配置されて、前記軸部を軸線方向に移動可能に案内するブッシュを含む、ベッド用荷重検出器。
10. 請求項６〜請求項９のいずれかの請求項に記載のベッド用荷重検出器において、
    前記ロードセルとして４基のロードセルを備え、各ロードセルが、前記ベッド本体の互いに対称な位置関係にある４隅に配置された４つの脚部のキャスター機構に、それぞれ配置可能に構成されている、ベッド用荷重検出器。

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