JP6213250B2 - 荷重測定装置及び荷重オフセット値設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベッドに印加された荷重を測定できる荷重測定装置及び正確な荷重測定の実現に必要な荷重オフセット値設定方法に関する。

病院や高齢者施設等では、患者や入居者等の安全管理のために、これらの人がベッド上にいるか、さらにベッド上にいるならばどのような姿勢をとっているか、又、睡眠中か覚醒しているか等を確認したいという要望がある。また、これらの人の睡眠中の体動、睡眠深度、心拍数等に応じて、部屋の温度、湿度、採光の調整を行いたいという要望がある。

しかし、職員等による見回りでは常に人の状態を確認したり、部屋を最適の状態に調整することは困難である。また、監視カメラ等を用いた場合には患者や入居者等のプライバシーの問題や監視負担の増大といった問題が生じる。

これらの問題を解決するために、ベッド上に印加された荷重に基づいて、ベッド上の人の在離床を判定する技術が提案されている。特許文献１においては、ベッドの支柱及び床面間に介装された荷重センサと、在床判定手段と、リセットスイッチと、送信手段とを備えた在床検知装置が開示されている。この在床検知装置において、在床判定手段は、荷重センサで検出された荷重が予め設定された基準値を所定条件に従って超えたか否かでベッド上の人の在離床を判定する。所定条件とは、例えば、荷重センサ１個当たり３ｋｇ以上の荷重が連続して１０秒以上継続された場合が挙げられる。リセットスイッチは、ベッド上に人が存在していない場合であっても荷重センサに加わっているベッド本体や寝具等の荷重を在床判定手段の基準値として設定する。これにより、ベッド上の人の体重のみが在床判定手段における在離床判定に利用される。送信手段は、在床判定手段による判定結果を外部に対して送信する。

特開平１０−５５４９１号公報

ベッド上にいる人の睡眠中の体動、睡眠深度、心拍数等を離れた場所で確認するためには、ベッドに人がいることが前提である。そのためには、ベッド上の人の在離床を正確に把握する必要がある。特許文献１における在床検知装置では、人がベッドにもたれている、又は端座位している等の場合であっても、荷重センサで検出した荷重値が所定条件に従って基準値を超えたか否かで在離床を判定する。このとき、離床であると判定されると、寝具等を含むベッドの荷重以外に、もたれている、又は端座位の状態にある人が荷重センサに与えている荷重（当該人の体重よりは小さい値）を含めた荷重が在床検知の基準値として設定されてしまう。この基準値は正しい基準値よりも大きい値であり、誤った値である。

そして、当該人がその状態でベッドから一度も離れることなくベッドに在床した場合、在床判定手段は誤った基準値をベースにして在離床の判定を行う。この場合、基準値が誤っているので荷重センサは人の体重（荷重）を正確に検出しておらず、実際の体重よりも少ない値をベッド上の荷重として検出し、この検出値に基づいて在床判定手段はベッド上の人の在離床を判定する。もし当該検出値が所定条件に従って基準値を超えていなければ、在床判定手段は離床であると判定し、ベッド上に人がいるにも拘らず人の存在を検知できなくなるおそれがあった。このように、ベッド上の人の在離床判定には更なる改善の余地があった。

上記問題に鑑み、人の体重を正確に計測することによりベッド上の人の在離床を正確に判定することができる荷重測定装置、及び、人の体重を正確に計測するために必要な荷重オフセット値設定方法を提供することが求められている。

上記課題を解決するために、本発明に係る荷重測定装置の特徴構成は、ベッド上の物体の荷重を測定する荷重センサと、前記荷重センサで検出された前記物体の荷重値の第１所定時間内の変動量を算出する変動量演算部と、前記荷重値の前記第１所定時間内の平均値である第１平均値と予め保存された荷重オフセット値とを比較し、且つ、前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較する比較部と、前記第１平均値が前記荷重オフセット値よりも小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量よりも小さい場合に、新たに検出された前記荷重値の第２所定時間内の平均値である第２平均値を新たな荷重オフセット値として設定する荷重オフセット値設定部と、を備えた点にある。

荷重オフセット値は、荷重センサで検出された荷重値を見かけ上０ｋｇにするために、第１平均値から減じる値である。ベッドの上に何も物体がないときは第１平均値から荷重オフセット値を減じた減算結果は０となり、物体があるときの減算結果は物体の重さの分だけプラスになるはずである。しかし、減算結果がマイナスになったという結果から、それまでの荷重オフセット値は大きすぎており、前回の荷重オフセット値の設定はベッド上に何か物体が載った状態で実行されていたことがわかる。そして、今回の比較部での判断結果は、当該物体の一部もしくは全部がベッド上から取り除かれたことを示している。また、変動量が基準変動量よりも小さい場合には、ベッド上には動く物体は何もないと推測される。そして、これら２つの条件の両方を充足する場合には、ベッド上には何も物体が載っていない可能性は非常に高いと言える。従って、その状態で新たな荷重オフセット値の設定を行うことにより、その後の減算結果は０又はプラスとなり、プラスの場合にはベッドの上にある物体の重さをそれまでよりも正確に表すことができるようになる。

本発明に係る荷重測定装置においては、新たな荷重オフセット値の設定を行うか否かを判断する際には第１平均値を用い、設定される新たな荷重オフセット値には第１平均値とは別の第２平均値を用いている。このように、新たな荷重オフセット値を設定するとの判断の後に新たに荷重値の検出を行って変動量と第２平均値の算出を行い、第２平均値を新たな荷重オフセット値に設定することにより、より直近の平均値を新たな荷重オフセット値にでき、より正確な荷重オフセット値の設定が可能になる。また、第１所定時間と第２所定時間とは同じ時間でも異なる時間でもよく、例えば、第１所定時間よりも第２所定時間を長くすることにより、第２平均値による新たな荷重オフセット値をより正確に算出することが可能になる。

本発明に係る荷重測定装置は、前記荷重センサは複数備えられ、前記変動量演算部は、複数の前記荷重センサのそれぞれの前記変動量を算出し、前記比較部は、複数の前記荷重センサのそれぞれの前記第１平均値の合計値と複数の前記荷重センサのそれぞれに対応する前記荷重オフセット値の合計値とを比較し、且つ、複数の前記変動量のうち最も大きい値と前記基準変動量とを比較し、前記荷重オフセット値設定部は、複数の前記荷重センサのそれぞれにおいて新たに検出された前記荷重値の前記第２所定時間内の平均値である前記第２平均値を複数の前記荷重センサのそれぞれに対応する前記新たな荷重オフセット値として設定すると好適である。

例えば、荷重センサがベッドの複数の脚部の全てに備えられていれば、ベッド上の物体がどの位置にあっても、それら複数の荷重センサの荷重値の平均値の合計によりベッド上の物体の重さの平均値を正確に検出することができる。もしベッド上に動く物体があり、それがベッド上で動くとすれば、その物体のベッド上の位置に応じて荷重センサのそれぞれで検出する荷重値が変動する。荷重値の変動量が大きいということは、ベッド上に物体、特に動く物体がある可能性が高くなる。従って、複数の変動量の中で最も大きい値と基準変動量を比較することにより、ベッド上に物体が存在するか否かをより正確に判断することができる。

本発明に係る荷重測定装置の特徴構成は、ベッド上の物体の荷重を測定する荷重センサと、前記荷重センサで検出された前記物体の荷重値の所定時間内の変動量を算出する変動量演算部と、前記荷重値の前記所定時間内の平均値と予め設定された荷重オフセット値とを比較し、且つ、前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較する比較部と、前記平均値が前記荷重オフセット値よりも小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量よりも小さい場合に、前記平均値を新たな荷重オフセット値として設定する荷重オフセット値設定部と、を備えた点にある。

平均値が荷重オフセット値よりも小さく、且つ、変動量が基準変動量よりも小さい場合に、荷重オフセット設定部が当該平均値を新たな荷重オフセット値として設定する。これにより、新たな荷重オフセット値を設定する条件を充足した後で、設定する荷重オフセット値を求めるために、別途新たに荷重値を検出する必要がないので、迅速に荷重オフセット値の設定することができる。

本発明に係る荷重測定装置は、前記ベッドは脚部を有し、前記荷重センサは、前記ベッドからの荷重を受けるように前記脚部の少なくとも１つの下側に載置されると好適である。

通常、ベッドの脚部はベッドフレームと一体化され、剛体となっている。そのため、ベッドからの荷重を受けるように脚部の下側に荷重センサを載置することにより、ベッド上にある物体の荷重を正確に検出することが可能になる。

本発明に係る荷重オフセット値設定方法の特徴は、荷重センサによりベッド上の物体の荷重を測定するステップと、前記荷重センサで検出した前記物体の荷重値の第１所定時間内の平均値である第１平均値を算出するステップと、前記第１所定時間内の前記荷重値の変動量を算出するステップと、前記第１平均値と予め保存された荷重オフセット値とを比較するステップと、前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較するステップと、
前記第１平均値が前記荷重オフセット値より小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量より小さい場合に、新たに検出された前記荷重値の第２所定時間内の平均値である第２平均値を新たな荷重オフセット値として設定するステップと、を有する点である。

本発明に係る荷重オフセット値設定方法においては、複数備えられた前記荷重センサのそれぞれの前記第１平均値の合計値と複数の前記荷重センサのそれぞれに対応して予め設定された前記荷重オフセット値の合計値とを比較するステップと、複数の前記荷重センサのそれぞれの前記変動量のうち最も大きい変動量である最大変動量と前記基準変動量とを比較するステップと、前記第１平均値の合計値が前記荷重オフセット値の合計値より小さく、且つ、前記最大変動量が前記基準変動量より小さい場合に、複数の前記荷重センサのそれぞれにおいて新たに検出された前記荷重値の前記第２所定時間内の平均値である前記第２平均値を複数の前記荷重センサのそれぞれに対応する前記新たな荷重オフセット値として設定するステップと、をさらに有すると好適である。

本発明に係る荷重オフセット値設定方法の特徴は、荷重センサによりベッド上の物体の荷重を測定するステップと、前記荷重センサで検出した前記物体の荷重値の所定時間内の平均値を算出するステップと、前記所定時間内の前記荷重値の変動量を算出するステップと、前記平均値と予め設定された荷重オフセット値とを比較するステップと、前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較するステップと、前記平均値が前記荷重オフセット値より小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量より小さい場合に、前記平均値を新たな荷重オフセット値として設定するステップと、を有する点である。

本実施形態に係る荷重測定装置を備えたベッドを表す斜視図である。 荷重オフセット値設定と荷重オフセット処理の手順を表すメインルーチンのフローチャートである。 最大変動量の抽出と平均値の算出の手順を表すサブルーチンのフローチャートである。

〔ベッドの構成〕
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態に係る荷重測定装置を備えたベッド１０を表す斜視図である。荷重測定装置は、４個の荷重センサ１、２、３、４（以下、「荷重センサ１〜４」とも称する）と制御装置４０とから構成されている。制御装置４０は、ベッド１０の脚部１８の下側に載置された荷重センサ１〜４に接続されている。ベッド１０の上には人２０が横たわっている。人２０は物体の一例である。ベッド１０は、マットレス１２、ヘッドボード１４、ベッドフレーム１６を有している。マットレス１２は、ベッドフレーム１６の上に載置されている。荷重センサ１〜４がベッドフレーム１６の脚部１８の下側に載置されているので、ベッド１０上にある物体の荷重を正確に検出することができる。なお、荷重センサ１〜４は、脚部１８の最下端に取り付けられ、脚部１８と一体化されていてもよい。

本実施形態において、荷重センサ１〜４は４本の脚部１８全てに載置されているが、必ずしも全ての脚部１８に載置されている必要はない。在離床が確実に確認できる範囲で荷重センサ１〜４が載置されていない脚部１８があってもよい。また、脚部１８が５本以上あるベッド１０においても同様に、荷重センサ１〜４は全ての脚部１８に載置されていてもよいし、一部の脚部１８にのみ載置されていてもよい。また、荷重センサ１〜４は、脚部１８の下側に載置されていなくてもよく、例えば、マットレス１２の上部又は下部などベッド１０上の物体の荷重を正確に検出できる位置であれば任意の場所に取り付けることができる。

〔制御装置の構成〕
図１に示すように、荷重センサ１〜４の検出値は制御装置４０に入力される。制御装置４０は、入力インターフェース４２、記憶部４４、変動量演算部４６、荷重演算部４８、基準値記憶部５０、比較部５２、荷重オフセット処理部５４、在離床判定部５６、出力インターフェース５８を備えている。荷重オフセット処理部５４は荷重オフセット値設定部の一例である。制御装置４０は、荷重センサ１〜４の検出値（荷重値）に基づいて、ベッド１０の上に人２０がいる在床状態と人２０がいない離床状態を判定して、その結果を出力装置７０に出力する。以下、在床状態と離床状態を総称するときは、在離床状態と称する。

入力インターフェース４２は、荷重センサ１、２、３、４のそれぞれから所定時間ごとに出力される荷重値を表す電気信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４（以下、「荷重値Ｓ１〜Ｓ４」とも称する）を受け付ける。入力インターフェース４２に入力された荷重センサ１〜４の荷重値Ｓ１〜Ｓ４は、記憶部４４に保存される。記憶部４４は、別の所定時間が経過した段階でそれまでに保存した荷重値Ｓ１〜Ｓ４のデータを変動量演算部４６と荷重演算部４８とに送り、その後保存されたデータを消去する。

変動量演算部４６は、所定時間（例えば５秒）ごとに、その間に記憶部４４に保存された荷重値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のそれぞれについて、荷重値の最大値と最小値の差である変動量ΔＳ１、ΔＳ２、ΔＳ３、ΔＳ４（以下、「変動量ΔＳ１〜ΔＳ４」とも称する）を計算により求め、変動量ΔＳ１〜ΔＳ４の中で最も大きい変動量である最大変動量ΔＳｍａｘを抽出する。もし、ベッド１０上に動く物体があり、それがベッド１０上で動くとその物体のベッド１０上の位置に応じて荷重センサ１〜４のそれぞれで検出する荷重値Ｓ１〜Ｓ４が変動する。変動量ΔＳ１〜ΔＳ４が大きいということは、それだけ荷重値Ｓ１〜Ｓ４が大きく変化したことを示していることから、ベッド１０上に物体、特に動く物体がある可能性が高くなると判断することができる。

荷重演算部４８は、変動量演算部４６での処理と並行して、所定時間ごとに、その間に記憶部４４に保存された荷重値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のそれぞれについて、平均値ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３、ＡＳ４（以下、「平均値ＡＳ１〜ＡＳ４」とも称する）を算出する。

基準値記憶部５０には、直近に行われた荷重オフセット処理により設定された荷重センサ１、２、３、４ごとの荷重オフセット値ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４（以下、「荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４」とも称する）が保存されている。また、基準値記憶部５０には、荷重オフセット処理を行うに際し許容される変動量閾値ΔＳ０（以下、単に「閾値ΔＳ０」とも称する）と、ベッド１０の上にある物体が人２０であるか否か、すなわち在離床判定する基準値となる在離床閾値Ｗ０が最初から保存されている。荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４及び荷重オフセット処理の詳細については後述する。なお、変動量閾値ΔＳ０は基準変動量の一例である。

比較部５２は、基準値記憶部５０に保存された荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４を読み出して、対応する平均値ＡＳ１〜ＡＳ４との差分を計算し、それらの差分を合計してベッド荷重Ｗを求める。また、保存された閾値ΔＳ０を読み出して、ΔＳｍａｘとの大小を比較する。

荷重オフセット処理部５４は、比較部５２で所定の条件を充足したときに、現在の荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４に代えて、平均値ＡＳ１〜ＡＳ４を新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４として設定する処理を行う。新たに設定された荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４は基準値記憶部５０に書き込まれて保存される。そして、新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４で荷重オフセット処理が実行される。

在離床判定部５６は、比較部５２の結果、及び／又は、基準値記憶部５０に保存された在離床閾値Ｗ０とベッド荷重Ｗとの大小関係に基づいて、ベッド１０の上に人２０がいるか否か、すなわち在床状態にあるか離床状態にあるかを判定する。そして、出力インターフェース５８を通じて、外部の出力装置７０に判定結果を出力する。

在離床判定部５６において在離床を正確に判定するためには、人２０がベッド１０の上にいないときのベッド１０上の荷重値Ｓ１〜Ｓ４を０ｋｇとして検出することが重要である。図１に示す状態からベッド１０上に人２０がいなくなったとしても、実際には荷重センサ１〜４のそれぞれにはベッドフレーム１６、マットレス１２、ヘッドボード１４等の荷重が分配されて印加されている。しかし、これら分配された荷重値Ｓ１〜Ｓ４を減じると（オフセットすると）、ベッドフレーム１６、マットレス１２、ヘッドボード１４等の荷重をキャンセルすることができ、オフセット後の荷重センサ１〜４のそれぞれの荷重値Ｓ１〜Ｓ４を見かけ上０ｋｇにすることができる。

このように、荷重センサ１〜４のその時点での荷重値Ｓ１〜Ｓ４を見かけ上０ｋｇにして以後の制御を行うために減じる荷重値Ｓ１〜Ｓ４が荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４である。また、荷重センサ１〜４のそれぞれの荷重値Ｓ１〜Ｓ４から荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４を減じる処理が荷重オフセット処理である。人２０の体重を正確に測定するためには、ベッド１０の上に人２０その他何も物体がないときのベッド１０上の荷重値を０ｋｇとして検出する必要がある。そのためには、ベッド１０上に何も物体がないときに荷重センサ１〜４のそれぞれで検出された荷重値Ｓ１〜Ｓ４を荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４として設定し、荷重オフセット処理を実行することが重要である。以後、荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定と荷重オフセット処理とを総称するときは、荷重補正処理とも称する。このように荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４が設定されることにより、比較部５２で求められるベッド荷重Ｗは、ベッド１０上の物体の正確な重さを表すことができる。

もし仮にベッド１０上に何らかの物体が載っている状態で荷重補正処理を行っても、物体をベッド１０から下ろした後に測定したベッド荷重Ｗは物体の重さ分だけ軽く検出されるので正しい値とは言えない。この場合は、物体をベッド１０から降ろしたタイミングで荷重補正処理を行う必要がある。

〔荷重オフセット値設定と荷重オフセット処理の手順〕
次に、ベッド１０上に何も載っていないことを制御装置４０が判断してからベッド１０上の荷重値を０ｋｇにすることができる荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定と、荷重オフセット処理の手順について図１〜図３を用いて詳細に説明する。これらの手順は、図２に示すメインルーチンと、図３に示すサブルーチンの組み合わせにより構成されている。

図２に示すように、制御装置４０の不図示の主電源をオンにすると（Ｓ２０１）、荷重センサ１〜４も通電され、荷重値Ｓ１〜Ｓ４の計測が開始される。計測された荷重値Ｓ１〜Ｓ４は所定時間ごとに入力インターフェース４２に入力される。そして、この時点では、ベッド１０上に物が載っているか否かを判断することなく、主電源オン時の自動オフセット処理として荷重補正処理を行う。そのために、図３のサブルーチンに示す、最大変動量の抽出と平均値の算出を行う（Ｓ２０２）。

図３に示すように、まず、制御装置４０は、内部クロックＴの時間を０秒にしてから（Ｓ３０１）、荷重センサ１〜４の荷重値Ｓ１〜Ｓ４を所定時間ごとに入力インターフェース４２を介して取得し（Ｓ３０２）、記憶部４４に保存する（Ｓ３０３）。自動オフセット処理における荷重値Ｓ１〜Ｓ４の取得と保存は内部クロックＴの時間が１秒（Ｘ＝１）になるまで繰り返し続けられる（Ｓ３０４のＮｏ）。例えば、所定時間が５０ミリ秒であれば、荷重センサ１〜４のそれぞれにつき２０個の荷重値Ｓ１〜Ｓ４のデータが記憶部４４に保存される。

内部クロックＴの時間が１秒になると（Ｓ３０４のＹｅｓ）、記憶部４４に保存された荷重値Ｓ１〜Ｓ４は、変動量演算部４６と荷重演算部４８の両方に送られる。変動量演算部４６においては、荷重値Ｓ１〜Ｓ４の各２０個のデータの中から、荷重センサ１〜４のそれぞれについて最大値と最小値を抽出してその差である変動量ΔＳ１〜ΔＳ４を求め、４個の変動量から最大変動量ΔＳｍａｘを抽出する（Ｓ３０５）。

荷重演算部４８においては、荷重値Ｓ１〜Ｓ４の各２０個のデータから、荷重センサ１〜４のそれぞれについて平均値ＡＳ１〜ＡＳ４を算出する（Ｓ３０６）。

このように、図３に示すサブルーチンにおいては、内部クロックＴに予め設定された時間内に記憶部４４に保存された荷重値Ｓ１〜Ｓ４のデータから、最大変動量ΔＳｍａｘと荷重センサ１〜４ごとの平均値ＡＳ１〜ＡＳ４を求める。

図２のメインルーチンに戻る。Ｓ２０３においては、Ｓ２０２で求められた最大変動量ΔＳｍａｘをΔＳｍａｘ１に置き換え、平均値ＡＳ１をＡＳ１１、平均値ＡＳ２をＡＳ１２、平均値ＡＳ３をＡＳ１３、平均値ＡＳ４をＡＳ１４に置き換える。そして、最大変動量ΔＳｍａｘ１と平均値ＡＳ１１〜ＡＳ１４を比較部５２に入力する。

比較部５２においては、基準値記憶部５０から閾値ΔＳ０を読み出して、最大変動量ΔＳｍａｘ１と比較する（Ｓ２０４）。この時点では、荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定と荷重オフセット処理は一度も行われていないので、基準値記憶部５０には、読み出すべき荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４は保存されていない。

荷重補正処理を行う際には、ベッド１０上に何も物体がない状態で行われなければならない。もしベッド１０の上に何もなければ、荷重値Ｓ１〜Ｓ４は安定し、最大変動量ΔＳｍａｘ１は小さくなるが、もし何らかの物体がベッド１０上にあり、例えばそれが人２０を含む生物のような動く物体であれば、ベッド１０上で動くので、荷重値Ｓ１〜Ｓ４は安定せず、最大変動量ΔＳｍａｘ１は大きくなる。閾値ΔＳ０は、ベッド１０上に動く物体は何もないと判断できる最大変動量ΔＳｍａｘ１の上限値を表す値である。

ΔＳｍａｘ１が閾値ΔＳ０以上であれば（Ｓ２０４のＮｏ）、制御装置４０はベッド１０上に何か動く物体がいると判断し、Ｓ２０２に戻り、再度図３のサブルーチンで、新たな最大変動量ΔＳｍａｘと荷重センサ１〜４ごとの平均値ＡＳ１〜ＡＳ４を求める。ΔＳｍａｘ１が閾値ΔＳ０未満であれば（Ｓ２０４のＹｅｓ）、制御装置４０はベッド１０上には動く物体はないと判断し、平均値ＡＳ１１〜ＡＳ１４は荷重オフセット処理部５４に送られる。

荷重オフセット処理部５４においては、平均値ＡＳ１１〜ＡＳ１４をそれぞれ荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４と設定し、設定された荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４を基準値記憶部５０に書き込んで保存する。そして、書き込まれた荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４で荷重オフセット処理を実行する（Ｓ２０５）。荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定と荷重オフセット処理（荷重補正処理）が完了すれば、自動オフセット処理は完了する。荷重オフセット処理部５４は、自動オフセット処理が完了したとの情報を出力インターフェース５８に送り、出力装置７０により、自動オフセット処理が完了したことを報知する。出力装置７０は、音や振動、不図示のライトの点滅等の方法でベッド１０の周囲の人に報知してもよいし、有線、無線等の方法により、離れた場所にいる人に報知してもよい。

主電源オン時の自動オフセット処理が完了した後も、制御装置４０の主電源がオンされている限り、荷重センサ１〜４によるベッド１０上の荷重の検出は継続される。すなわち、Ｓ２０６に示されているように、内部クロックＴを５秒として（Ｓ３０４のＸ＝５）、図３のサブルーチンによる最大変動量ΔＳｍａｘの抽出と荷重センサ１〜４ごとの平均値ＡＳ１〜ＡＳ４の算出を行い、図２のメインルーチンに戻る。このＳ２０６において内部クロックＴで設定した時間（５秒）は第１所定時間の一例である。

Ｓ２０７においては、Ｓ２０６で求められた最大変動量ΔＳｍａｘをΔＳｍａｘ２に置き換え、平均値ＡＳ１をＡＳ２１、平均値ＡＳ２をＡＳ２２、平均値ＡＳ３をＡＳ２３、平均値ＡＳ４をＡＳ２４に置き換える。そして、最大変動量ΔＳｍａｘ２と平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４を比較部５２に入力する。平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４はそれぞれ第１平均値の一例である。

比較部５２においては、基準値記憶部５０から閾値ΔＳ０と、自動オフセット処理により基準値記憶部５０に保存された荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４を読み出す。そして、荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４と対応する平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４との差分を計算し、それらの差分を合計してベッド荷重Ｗを求める（Ｓ２０８）。また、閾値ΔＳ０とΔＳｍａｘ２との大小を比較する。

ベッド荷重Ｗが０ｋｇよりも小さく、且つ、閾値ΔＳ０より最大変動量ΔＳｍａｘ２が小さければ（Ｓ２０９のＹｅｓ）、制御装置４０は、ベッド１０上に何も物体がないと判断し、新たな荷重オフセット値設定と荷重オフセット処理を行うべく荷重補正処理の実行を行う。すなわち、Ｓ２１０に示されているように、内部クロックＴを１秒として（Ｓ３０４のＸ＝１）、図３のサブルーチンによる最大変動量ΔＳｍａｘの抽出と荷重センサ１〜４ごとの平均値ＡＳ１〜ＡＳ４の算出を行い、図２のメインルーチンに戻る。このＳ２１０において内部クロックＴで設定した時間（１秒）は第２所定時間の一例である。

Ｓ２１１においては、Ｓ２１０で求められた最大変動量ΔＳｍａｘをΔＳｍａｘ３に置き換え、平均値ＡＳ１をＡＳ３１、平均値ＡＳ２をＡＳ３２、平均値ＡＳ３をＡＳ３３、平均値ＡＳ４をＡＳ３４に置き換える。そして、最大変動量ΔＳｍａｘ３と平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４を比較部５２に入力する。平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４はそれぞれ第２平均値の一例である。

比較部５２においては、基準値記憶部５０から閾値ΔＳ０を読み出して、最大変動量ΔＳｍａｘ３と比較する（Ｓ２１２）。最大変動量ΔＳｍａｘ３が閾値ΔＳ０未満であれば（Ｓ２１２のＹｅｓ）、制御装置４０はベッド１０上には何も物体はないと判断し、新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定を行うべく、平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４を荷重オフセット処理部５４に送る。

荷重オフセット処理部５４においては、平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４をそれぞれ新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４として置換設定し、当該荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４を基準値記憶部５０に上書き保存する。そして、新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４による荷重オフセット処理を実行する（Ｓ２１３）。

また、比較部５２は、最大変動量ΔＳｍａｘ３が閾値ΔＳ０未満であるとの比較結果及びベッド荷重Ｗの値を在離床判定部５６に送る。在離床判定部５６は、最大変動量ΔＳｍａｘ３が閾値ΔＳ０未満であるとの比較結果から、ベッド１０には何も物体がない、すなわち離床状態にあると判定する（Ｓ２１４）。そして、その判定結果を出力インターフェース５８を通じて、出力装置７０に出力する。その後も主電源がオンされている限り（Ｓ２１７のＮｏ）、Ｓ２０６に戻り、荷重センサ１〜４によるベッド１０上の荷重の測定は継続される。

一方、ベッド荷重Ｗが０ｋｇ以上、若しくは、最大変動量ΔＳｍａｘ２が閾値ΔＳ０以上（Ｓ２０９のＮｏ）、又は、最大変動量ΔＳｍａｘ３が閾値ΔＳ０以上であれば（Ｓ２１２のＮｏ）、制御装置４０は、ベッド１０上に何か物体があると判断し、比較部５２から荷重オフセット処理部５４に平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４を送ることはしない。その結果、荷重補正処理も実行されない。比較部５２は、一方で、最大変動量ΔＳｍａｘ２又はΔＳｍａｘ３と閾値ΔＳ０との比較結果及びベッド荷重Ｗの値を在離床判定部５６に送る。

在離床判定部５６は、当該情報を受けて、ベッド１０にある物体が人２０か否かを判断する。すなわち、ベッド荷重Ｗと、基準値記憶部５０から読み出した在離床閾値Ｗ０とを比較する。例えば在離床閾値Ｗ０が３０ｋｇと設定されている場合に、ベッド荷重Ｗが３０ｋｇより大きければ（Ｓ２１５のＹｅｓ）、ベッド１０上にいるのは人２０である、すなわち在床状態にあると判定し（Ｓ２１６）、ベッド荷重Ｗが３０ｋｇ以下であれば（Ｓ２１５のＮｏ）、ベッド１０上には何か物体があるが、それは人２０ではないので離床状態にあると判定する（Ｓ２１４）。そして、その判定結果を出力インターフェース５８を通じて、出力装置７０に出力する。その後も主電源がオンされている限り（Ｓ２１７のＮｏ）、Ｓ２０６に戻り、荷重センサ１〜４によるベッド１０上の荷重の検出は継続される。なお、在離床閾値Ｗ０の値は３０ｋｇに限らず、ベッド１０を使用する人２０を確実に検出できる任意の値に設定することができる。

上述したように、荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４は、荷重センサ１〜４で検出された荷重値Ｓ１〜Ｓ４を見かけ上０ｋｇにするために減じる値である。従って、ベッド１０の上に何も物体がないときはベッド荷重Ｗは０となり、物体があるときのベッド荷重Ｗは物体の重さの分だけプラスになるはずである。しかし、ベッド荷重Ｗが０ｋｇよりも小さくなったという結果が得られた場合には、それまでの荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４は正しい荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４よりも大きすぎたことになる。すなわち、前回の荷重補正処理がベッド１０上に何か物体が載った状態で実行されていたことになる。そして、今回の比較部５２での判断結果は、当該物体の一部もしくは全部が取り除かれたことを示している。また、閾値ΔＳ０より最大変動量ΔＳｍａｘ２が小さければ、ベッド１０上には動く物体は何もないと推測される。そして、これら２つの条件の両方を充足する場合には、ベッド１０上には何も物体が載っていない可能性は非常に高いと言える。従って、その状態で荷重補正処理を行うことにより、その後のベッド荷重Ｗの値は０又はプラスとなり、プラスの場合にはベッド１０の上にある物体の重さをそれ以前よりも正確に表すことができるようになる。

仮に、今回はベッド１０上の物体の一部が取り除かれたにすぎない場合であっても、その後全ての物体が取り除かれた段階で再び新たな荷重補正処理が行われるので、最終的には、ベッド１０上に何も物体が載っていない状態での荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４が設定され、ベッド荷重Ｗを正確に測定できるようになる。

本実施形態においては、荷重補正処理を行うか否かを判断する際には（Ｓ２０９）、平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４を用い、その後の実際の荷重補正処理を行う際には（Ｓ２１３）、平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４を用いている。このように、荷重補正処理を行うとの判断の後にＳ２１０で新たな荷重値Ｓ１〜Ｓ４の検出を行って最大変動量ΔＳｍａｘ３の抽出と平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４の算出を行い、平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４を新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４に設定することにより、より直近の平均値を新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４にでき、より正確な荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定が可能になる。

本実施形態においては、荷重補正処理を行うか否かを判断する際（Ｓ２０９）の平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４の算出には５秒間の荷重値Ｓ１〜Ｓ４のデータを用い、その後の実際の荷重補正処理を行う際（Ｓ２１３）の平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４の算出には１秒間の荷重値Ｓ１〜Ｓ４のデータを用いたがこれに限られるものではない。平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４の算出に平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４と同じ時間又はそれより長い時間の荷重値Ｓ１〜Ｓ４を用いてもよい。このようにすることにより、平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４をより正確に算出することができ、より正確な新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定が可能になる。

本実施形態においては、Ｓ２０９がＹｅｓの場合に、制御装置４０は新たな荷重補正処理の実行を行ったが、これに限られるものではない。Ｓ２０９でＹｅｓと判断する材料となった平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４をそのまま荷重オフセット処理部５４に送り、平均値ＡＳ２１〜ＡＳ２４を新たな荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４として置換設定し、それらを基準値記憶部５０に上書き保存するように処理してもよい。このように処理することにより、別途平均値ＡＳ３１〜ＡＳ３４や最大変動量ΔＳｍａｘ３を算出する必要がなく、迅速に荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の設定を行うことができる。

本実施形態においては、荷重値Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれのデータの最大値と最小値の差を変動量ΔＳ１〜ΔＳ４として、それらの中で最大の変動量である最大変動量ΔＳｍａｘと閾値ΔＳ０の大小を比較したが、これに限られるものではない。例えば、変動量ΔＳ１〜ΔＳ４の平均と閾値ΔＳ０とを比較して荷重値Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれのデータのばらつき程度を判断してもよい。また、荷重値Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれのデータから標準偏差や分散を算出し、その結果に基づいて、荷重値Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれのデータのばらつき程度を判断してもよい。

本実施形態においては、主電源オン時に自動オフセット処理を行ったが、ベッド１０の使用開始前のオフセット処理はこれだけに限られるものではない。主電源オンの状態でベッドメイキングを完了し、人がベッド１０上に何も物体がないことを確認した状態で人手により手動オフセット処理を行ってもよい。

手動オフセット処理では、例えば制御装置４０に設けられた不図示のオフセットボタンを押すことにより、最大変動量ΔＳｍａｘや平均値ＡＳ１〜ＡＳ４の算出を行うことなくその時点での荷重センサ１〜４の荷重値Ｓ１〜Ｓ４を０ｋｇにする。手動オフセット処理により荷重値Ｓ１〜Ｓ４を０ｋｇにするとは、現実の荷重値Ｓ１〜Ｓ４からベッドフレーム１６、マットレス１２、ヘッドボード１４等の荷重を減じて見かけ上の荷重値Ｓ１〜Ｓ４を０ｋｇにするのではなく、荷重値Ｓ１〜Ｓ４が０ｋｇとなるときの電気信号を出力させることである。荷重補正処理では、見かけ上の荷重値Ｓ１〜Ｓ４を０ｋｇにしたので、荷重センサ１〜４で測定可能な上限値が荷重オフセット値ＢＳ１〜ＢＳ４の分だけ下がってしまうが、手動オフセット処理では荷重センサ１〜４の測定範囲が変わらないので、荷重センサ１〜４で測定可能な上限値が下がることはない。また、手動オフセット処理では人が目視してベッド１０上に何も物体がないことを確認してから処理を行うので、確実に正確なオフセット処理を行うことができる。

本実施形態では特に説明しなかったが、制御装置４０は、最大変動量ΔＳｍａｘに関する条件とベッド荷重Ｗに関する条件の両方を充足したときに荷重補正処理を実行する機能以外に、所定の時間（例えば６時間）以上連続して最大変動量ΔＳｍａｘが閾値ΔＳ０未満であれば、荷重補正処理の実行を行う機能を備えていてもよい。所定時間以上連続してΔＳｍａｘが閾値ΔＳ０未満であれば、ベッド１０上には何も物体が載っていない可能性が非常に高いからである。

本発明は、ベッドに印加された荷重を測定できる荷重測定装置及び正確な荷重測定の実現に必要な荷重オフセット値設定方法に利用することが可能である。

１〜４ 荷重センサ
１０ ベッド
１８ 脚部
２０ 人（物体）
４６ 変動量演算部
５２ 比較部
５４ 荷重オフセット処理部（荷重オフセット値設定部）
ＡＳ２１〜ＡＳ２４ 平均値（第１平均値）
ＡＳ３１〜ＡＳ３４ 平均値（第２平均値）
ＢＳ１〜ＢＳ４ 荷重オフセット値
ΔＳ０ 変動量閾値（基準変動量）
ΔＳ１〜ΔＳ４ 変動量

Claims (7)

1. ベッド上の物体の荷重を測定する荷重センサと、
   前記荷重センサで検出された前記物体の荷重値の第１所定時間内の変動量を算出する変動量演算部と、
   前記荷重値の前記第１所定時間内の平均値である第１平均値と予め保存された荷重オフセット値とを比較し、且つ、前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較する比較部と、
   前記第１平均値が前記荷重オフセット値よりも小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量よりも小さい場合に、新たに検出された前記荷重値の第２所定時間内の平均値である第２平均値を新たな荷重オフセット値として設定する荷重オフセット値設定部と、を備えた荷重測定装置。
2. 前記荷重センサは複数備えられ、
   前記変動量演算部は、複数の前記荷重センサのそれぞれの前記変動量を算出し、
   前記比較部は、複数の前記荷重センサのそれぞれの前記第１平均値の合計値と複数の前記荷重センサのそれぞれに対応する前記荷重オフセット値の合計値とを比較し、且つ、複数の前記変動量のうち最も大きい値と前記基準変動量とを比較し、
   前記荷重オフセット値設定部は、複数の前記荷重センサのそれぞれにおいて新たに検出された前記荷重値の前記第２所定時間内の平均値である前記第２平均値を複数の前記荷重センサのそれぞれに対応する前記新たな荷重オフセット値として設定する請求項１に記載の荷重測定装置。
3. ベッド上の物体の荷重を測定する荷重センサと、
   前記荷重センサで検出された前記物体の荷重値の所定時間内の変動量を算出する変動量演算部と、
   前記荷重値の前記所定時間内の平均値と予め設定された荷重オフセット値とを比較し、且つ、前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較する比較部と、
   前記平均値が前記荷重オフセット値よりも小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量よりも小さい場合に、前記平均値を新たな荷重オフセット値として設定する荷重オフセット値設定部と、を備えた荷重測定装置。
4. 前記ベッドは脚部を有し、
   前記荷重センサは、前記ベッドからの荷重を受けるように前記脚部の少なくとも１つの下側に載置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷重測定装置。
5. 荷重センサによりベッド上の物体の荷重を測定するステップと、
   前記荷重センサで検出した前記物体の荷重値の第１所定時間内の平均値である第１平均値を算出するステップと、
   前記第１所定時間内の前記荷重値の変動量を算出するステップと、
   前記第１平均値と予め保存された荷重オフセット値とを比較するステップと、
   前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較するステップと、
   前記第１平均値が前記荷重オフセット値より小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量より小さい場合に、新たに検出された前記荷重値の第２所定時間内の平均値である第２平均値を新たな荷重オフセット値として設定するステップと、
   を有する荷重オフセット値設定方法。
6. 複数備えられた前記荷重センサのそれぞれの前記第１平均値の合計値と複数の前記荷重センサのそれぞれに対応して予め設定された前記荷重オフセット値の合計値とを比較するステップと、
   複数の前記荷重センサのそれぞれの前記変動量のうち最も大きい変動量である最大変動量と前記基準変動量とを比較するステップと、
   前記第１平均値の合計値が前記荷重オフセット値の合計値より小さく、且つ、前記最大変動量が前記基準変動量より小さい場合に、複数の前記荷重センサのそれぞれにおいて新たに検出された前記荷重値の前記第２所定時間内の平均値である前記第２平均値を複数の前記荷重センサのそれぞれに対応する前記新たな荷重オフセット値として設定するステップと、
   をさらに有する請求項５に記載の荷重オフセット値設定方法。
7. 荷重センサによりベッド上の物体の荷重を測定するステップと、
   前記荷重センサで検出した前記物体の荷重値の所定時間内の平均値を算出するステップと、
   前記所定時間内の前記荷重値の変動量を算出するステップと、
   前記平均値と予め設定された荷重オフセット値とを比較するステップと、
   前記変動量と予め設定された基準変動量とを比較するステップと、
   前記平均値が前記荷重オフセット値より小さく、且つ、前記変動量が前記基準変動量より小さい場合に、前記平均値を新たな荷重オフセット値として設定するステップと、
   を有する荷重オフセット値設定方法。

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