JP6487081B2 - Biological information monitoring system - Google Patents

Biological information monitoring system Download PDF

Info

Publication number
JP6487081B2
JP6487081B2 JP2018013182A JP2018013182A JP6487081B2 JP 6487081 B2 JP6487081 B2 JP 6487081B2 JP 2018013182 A JP2018013182 A JP 2018013182A JP 2018013182 A JP2018013182 A JP 2018013182A JP 6487081 B2 JP6487081 B2 JP 6487081B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load
subject
center
gravity
bed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018013182A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018061908A (en
Inventor
浩之 赤津
浩之 赤津
徳仁 飯田
徳仁 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Priority to JP2018013182A priority Critical patent/JP6487081B2/en
Publication of JP2018061908A publication Critical patent/JP2018061908A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6487081B2 publication Critical patent/JP6487081B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、ベッド上の被験者の重心位置の変動に基づいて被験者の生体情報をモニタリングする生体情報モニタリングシステムに関する。   The present invention relates to a biological information monitoring system that monitors biological information of a subject based on a change in the position of the center of gravity of the subject on a bed.

被験者の生体情報は、医療や介護の現場において患者や被介護者の身体状態を知るための重要な情報の一つである。例えば被験者の呼吸状態を把握して、睡眠時無呼吸症候群やいびきなどの症状の把握、及びこれらの症状の改善に役立てることができる。   The biological information of the subject is one of important information for knowing the physical condition of the patient and the cared person in the field of medical care and care. For example, it is possible to grasp the respiratory state of the subject, to grasp symptoms such as sleep apnea syndrome and snoring, and to improve these symptoms.

ベッドの脚部の下に荷重センサを配置して、荷重センサの計測値に基づいて被験者の呼吸状態を計測することが提案されている(特許文献1)。更に、ベッドの脚部の下に荷重検出器を配置してベッド上の被検生体の重心の移動を求め、この重心の移動に基づいて被検生体の呼吸運動と心拍運動とを求めることも提案されている(特許文献2)。   It has been proposed to place a load sensor under the leg of the bed and measure the breathing state of the subject based on the measurement value of the load sensor (Patent Document 1). Furthermore, a load detector is arranged under the leg of the bed to determine the movement of the center of gravity of the test organism on the bed, and based on the movement of the center of gravity, the respiratory motion and heartbeat motion of the test organism can be determined. It has been proposed (Patent Document 2).

特許第4883380号Japanese Patent No. 4883380 特公昭61−24010号JP-B 61-24010

医療現場では、ベッド上の被験者の重心位置を正確に把握することが望まれているが、特許文献1、2に記載の発明は、このような現場の要望に応えることはできない。   In the medical field, it is desired to accurately grasp the position of the center of gravity of the subject on the bed. However, the inventions described in Patent Documents 1 and 2 cannot meet such a request from the field.

そこで本発明は、ベッド上の被験者の重心位置を正確に把握することができる生体情報モニタリングシステムを提供することを目的とする。   Then, this invention aims at providing the biological information monitoring system which can grasp | ascertain correctly the gravity center position of the test subject on a bed.

本発明の第1の態様に従えば、
ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記被験者による荷重から被験者の心拍に応じて振動する荷重成分を分離する荷重分離部と、
前記被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部とを備え、
前記荷重分離部は、前記ベッド上に複数の被験者が存在する場合に、前記複数の荷重検出器の少なくとも1つにより検出された前記被験者による荷重の時間的変動の周波数スペクトルに基づいて、前記被験者による荷重を前記複数の被験者の各々による荷重に分離し、前記複数の被験者の各々による荷重から各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分を分離し、
前記重心位置算出部は、前記各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき各被験者の重心の位置を求める生体情報モニタリングシステムが提供される。
According to the first aspect of the present invention,
A biological information monitoring system for monitoring biological information of a subject on a bed,
A plurality of load detectors provided under the bed or under the legs of the bed and for detecting a load by the subject;
A load separation unit that separates a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject from the load by the subject;
A center-of-gravity position calculation unit for obtaining a position of the center of gravity of the subject based on a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject,
The load separation unit, based on a frequency spectrum of a temporal variation in load by the subject detected by at least one of the plurality of load detectors when there are a plurality of subjects on the bed. The load by is separated into the load by each of the plurality of subjects, and the load component that vibrates according to the heartbeat of each subject is separated from the load by each of the plurality of subjects,
The center-of-gravity position calculation unit is provided with a biological information monitoring system that obtains the position of the center of gravity of each subject based on a load component that vibrates according to the heartbeat of each subject.

本発明の第2の態様に従えば、
ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記被験者による荷重から被験者の心拍に応じて振動する荷重成分を分離する荷重分離部と、
前記被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部とを備え、
前記荷重分離部は、更に、前記被験者による荷重から被験者の呼吸に応じて振動する荷重成分を分離し、
前記重心位置算出部は、更に、前記被験者の呼吸に応じて振動する荷重成分に基づき前記被験者の呼吸重心の位置を求める生体情報モニタリングシステムが提供される。
According to the second aspect of the present invention,
A biological information monitoring system for monitoring biological information of a subject on a bed,
A plurality of load detectors provided under the bed or under the legs of the bed and for detecting a load by the subject;
A load separation unit that separates a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject from the load by the subject;
A center-of-gravity position calculation unit for obtaining a position of the center of gravity of the subject based on a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject,
The load separation unit further separates a load component that vibrates according to the breathing of the subject from the load by the subject,
The center-of-gravity position calculation unit is further provided with a biological information monitoring system that obtains the position of the subject's breathing center of gravity based on a load component that vibrates according to the subject's breathing.

第2の態様の生体情報モニタリングシステムにおいて、前記荷重分離部は、前記ベッド上に複数の被験者が存在する場合に、前記複数の荷重検出器の少なくとも1つにより検出された前記被験者による荷重の時間的変動の周波数スペクトルに基づいて、前記被験者による荷重を前記複数の被験者の各々による荷重に分離してもよく、前記複数の被験者の各々による荷重から各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分及び各被験者の呼吸に応じて振動する成分を分離してもよく、
前記重心位置算出部は、前記各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき各被験者の心拍重心の位置を求めてもよく、且つ前記各被験者の呼吸に応じて振動する荷重成分に基づき各被験者の呼吸重心の位置を求めてもよい。
In the biological information monitoring system according to the second aspect, when the load separating unit includes a plurality of subjects on the bed, the load time by the subject detected by at least one of the plurality of load detectors. A load component that vibrates according to a heartbeat of each subject from the load by each of the plurality of subjects, and the load by each of the plurality of subjects may be separated based on a frequency spectrum of the dynamic variation, and The components that vibrate according to the breathing of each subject may be separated,
The center-of-gravity position calculation unit may obtain the position of the heart-center of gravity of each subject based on a load component that vibrates according to the heart rate of each subject, and each based on the load component that vibrates according to the breath of each subject. The position of the subject's respiratory center of gravity may be obtained.

本発明の生体情報モニタリングシステムによれば、ベッド上の被験者の重心位置を正確に把握することができる。   According to the biological information monitoring system of the present invention, it is possible to accurately grasp the position of the center of gravity of the subject on the bed.

図1は、本発明の実施形態に係る生体情報モニタリングシステムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a biological information monitoring system according to an embodiment of the present invention. 図2は、荷重検出器のベッドに対する配置を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the arrangement of the load detector with respect to the bed. 図3は、本発明の実施形態に係る重心軌跡算出方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the center-of-gravity locus calculation method according to the embodiment of the present invention. 図4は、ベッド上面に画成される4つの荷重検出領域の配置を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the arrangement of four load detection areas defined on the upper surface of the bed. 図5は、荷重検出器からの荷重信号の一例を示す。FIG. 5 shows an example of a load signal from the load detector. 図6は、被験者の重心軌跡の一例を示す。FIG. 6 shows an example of the subject's center of gravity locus. 図7は、各荷重信号から分離した呼吸成分又は心拍成分に基づいて被験者の重心位置を算出する方法を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a method of calculating the position of the center of gravity of the subject based on the respiratory component or the heartbeat component separated from each load signal. 図8は、変形例に係るベッドシステムの全体構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating an overall configuration of a bed system according to a modification.

<第1実施形態>
図1〜図7を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示す通り、本実施形態の生体情報モニタリングシステム(呼吸波形描画システム、呼吸情報取得システム)100は、ベッド上の被験者の生体状態を把握するために観測や測定を行うもので、荷重検出部1、制御部3、記憶部4、表示部5を主に有する。荷重検出部1と制御部3とは、A/D変換部2を介して接続されている。制御部3には更に、報知部6及び入力部7が接続されている。   As shown in FIG. 1, the biological information monitoring system (respiration waveform drawing system, respiratory information acquisition system) 100 according to the present embodiment performs observation and measurement in order to grasp the biological state of the subject on the bed, and detects the load. Unit 1, control unit 3, storage unit 4, and display unit 5 are mainly included. The load detection unit 1 and the control unit 3 are connected via an A / D conversion unit 2. Further, a notification unit 6 and an input unit 7 are connected to the control unit 3.

荷重検出部1は、4つの荷重検出器11、12、13、14を備える。荷重検出器11、12、13、14のそれぞれは、例えばビーム形のロードセルを用いて荷重を検出する荷重検出器である。このような荷重検出器は例えば、特許第4829020号や特許第4002905号に記載されている。荷重検出器11、12、13、14はそれぞれ、配線によりA/D変換部2に接続されている。   The load detection unit 1 includes four load detectors 11, 12, 13, and 14. Each of the load detectors 11, 12, 13, and 14 is a load detector that detects a load using, for example, a beam-type load cell. Such a load detector is described in, for example, Japanese Patent No. 4829020 and Japanese Patent No. 4002905. Each of the load detectors 11, 12, 13, and 14 is connected to the A / D converter 2 by wiring.

荷重検出部1の4つの荷重検出器11、12、13、14は、被験者が使用するベッドの脚の下に配置される。具体的には荷重検出器11、12、13、14は、図2に示す通り、ベッドBDの四隅の脚の下端部に取り付けられたキャスターC、C、C、Cの下にそれぞれ配置される。 The four load detectors 11, 12, 13, and 14 of the load detection unit 1 are arranged under the legs of the bed used by the subject. Specifically, as shown in FIG. 2, the load detectors 11, 12, 13, and 14 are below casters C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 attached to the lower ends of the legs at the four corners of the bed BD. Each is arranged.

A/D変換部2は、荷重検出部1からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器を備え、荷重検出部1と制御部3にそれぞれ配線で接続されている。   The A / D converter 2 includes an A / D converter that converts an analog signal from the load detector 1 into a digital signal, and is connected to the load detector 1 and the controller 3 by wiring.

制御部3は、専用又は汎用のコンピュータであり、内部に周波数分析部31、信号分離部(荷重分離部)32、重心位置算出部33、生体情報分析部(在床判定部)34が構築されている。   The control unit 3 is a dedicated or general-purpose computer, and includes a frequency analysis unit 31, a signal separation unit (load separation unit) 32, a gravity center position calculation unit 33, and a biological information analysis unit (bed presence determination unit) 34. ing.

記憶部4は、生体情報モニタリングシステム100において使用されるデータを記憶する記憶装置であり、例えばハードディスク(磁気ディスク)を用いることができる。表示部5は、制御部3から出力される情報を生体情報モニタリングシステム100の使用者に表示する液晶モニター等のモニターである。   The storage unit 4 is a storage device that stores data used in the biological information monitoring system 100. For example, a hard disk (magnetic disk) can be used. The display unit 5 is a monitor such as a liquid crystal monitor that displays information output from the control unit 3 to a user of the biological information monitoring system 100.

報知部6は、制御部3からの情報に基づいて所定の報知を視覚的又は聴覚的に行う装置、例えばスピーカを備える。入力部7は、制御部3に対して所定の入力を行うためのインターフェイスであり、キーボード及びマウスにし得る。   The notification unit 6 includes a device that performs predetermined notification visually or audibly based on information from the control unit 3, for example, a speaker. The input unit 7 is an interface for performing a predetermined input to the control unit 3 and can be a keyboard and a mouse.

このような生体情報モニタリングシステム100を使用して、ベッド上の被験者の呼吸状態を始めとした各種生体情報を検知しモニターすることができる。各種生体情報の取得及びモニターは、ベッド上の被験者の重心位置の変動に基づいて行われる。   Using such a biological information monitoring system 100, it is possible to detect and monitor various biological information including the respiratory state of the subject on the bed. Acquisition and monitoring of various types of biological information are performed based on changes in the position of the center of gravity of the subject on the bed.

生体情報モニタリングシステム100を使用して、ベッド上の被験者の重心位置を算出する動作について説明する。生体情報モニタリングシステム100を使用した被験者の重心位置の算出は、図3に示す通り、被験者の荷重を検出する荷重検出工程(S01)と、検出した荷重に基づいて被験者の重心位置の時間的変動(重心軌跡)を算出する重心軌跡算出工程(S02)とを含む。   An operation for calculating the position of the center of gravity of the subject on the bed using the biological information monitoring system 100 will be described. As shown in FIG. 3, the calculation of the center of gravity position of the subject using the biological information monitoring system 100 includes a load detection step (S01) for detecting the load of the subject, and temporal variation of the center of gravity position of the subject based on the detected load. And a gravity center locus calculation step (S02) for calculating (center of gravity locus).

荷重検出工程S01では、荷重検出器11、12、13、14を用いてベッドBD上の被験者Sの荷重を検出する。荷重検出器11、12、13、14は、上記の通りキャスターC、C、C、Cの下にそれぞれ配置されているため、ベッドBDの上面に加えられる荷重は、4つの荷重検出器11、12、13、14に分散して検知される。具体的には、図4に示す通りベッドBDの矩形状の上面は、縦及び横にそれぞれ2分割されて4つの矩形領域I〜IVに均等に分割される。 In the load detection step S01, the load of the subject S on the bed BD is detected using the load detectors 11, 12, 13, and 14. Since the load detectors 11, 12, 13, and 14 are respectively disposed below the casters C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 as described above, loads applied to the upper surface of the bed BD are four loads. The detectors 11, 12, 13, and 14 are dispersed and detected. Specifically, as shown in FIG. 4, the rectangular upper surface of the bed BD is divided into two vertically and horizontally, and is equally divided into four rectangular regions I to IV.

これにより、ベッドBD上の中央部で仰臥する(仰向けに寝る)被験者Sの左下半身が位置する領域Iに加えられる荷重は主に荷重検出器11により検出され、同状態の被験者Sの右下半身が位置する領域IIに加えられる荷重は主に荷重検出器12により検出される。同様に、ベッドBD上の中央部で仰臥する被験者Sの右上半身が位置する領域IIIに加えられる荷重は主に荷重検出器13により検出され、同状態の被験者Sの左上半身が位置する領域IVに加えられる荷重は主に荷重検出器14により検出される。なお、ベッドBD上に被験者Sが乗っていない場合、荷重検出器11、12、13、14からの出力の合計はベッド単体の重量を表わし、ベッドBD上に被験者Sが乗っている場合、荷重検出器11、12、13、14からの出力の合計はベッド単体の重量と被験者Sの体重を表わしているため、予め記憶部4にベッド単体の重量を記憶しておくことにより、被験者Sが在床した時に被験者Sの体重を測定することが出来る。なお、ベッドの重量が4つの領域で均一でない場合には、その相違を荷重検出器に対応するベッド重量として記憶させておく。また、実際の計測中の被験者S以外の重量をもたらす状況、例えば、布団や荷物等が置かれたことをベッド重量に反映させるようにすることが望ましい。   As a result, the load applied to the region I where the lower left half of the subject S lying on the bed BD (sleeping on his back) is mainly detected by the load detector 11, and the lower right half of the subject S in the same state is detected. The load applied to the region II where the is located is mainly detected by the load detector 12. Similarly, the load applied to the region III where the upper right half of the subject S lying on the bed BD is located is mainly detected by the load detector 13, and the region IV where the upper left half of the subject S in the same state is located. The load applied to is mainly detected by the load detector 14. When the subject S is not on the bed BD, the total output from the load detectors 11, 12, 13, and 14 represents the weight of the bed alone, and when the subject S is on the bed BD, the load Since the total output from the detectors 11, 12, 13, and 14 represents the weight of the bed alone and the weight of the subject S, the subject S can store the weight of the bed alone in the storage unit 4 in advance. The weight of the subject S can be measured when he is in bed. If the weight of the bed is not uniform in the four areas, the difference is stored as the bed weight corresponding to the load detector. In addition, it is desirable to reflect in the bed weight a situation that causes a weight other than the subject S during the actual measurement, for example, that a futon or luggage is placed.

荷重検出器11、12、13、14はそれぞれ、荷重(荷重変化)を検出してアナログ信号としてA/D変換部2に出力する。A/D変換部2は、サンプリング周期を例えば5ミリ秒として、アナログ信号をデジタル信号(以下、「荷重信号」と呼ぶ。)に変換し、周波数分析部31や信号分離部32を介さずに、重心位置算出部33に出力する。   Each of the load detectors 11, 12, 13, and 14 detects a load (load change) and outputs it as an analog signal to the A / D conversion unit 2. The A / D converter 2 converts the analog signal into a digital signal (hereinafter referred to as “load signal”) with a sampling period of 5 milliseconds, for example, and does not go through the frequency analyzer 31 or the signal separator 32. And output to the gravity center position calculation unit 33.

荷重信号の一例を図5に示す。図5は、時刻t10〜時刻t14までの間に出力された荷重検出器11、12、13、14からの荷重信号s(実線)、s(破線)、s(一点鎖線)、s(二点鎖線)の様子を示している。被検者Sは、時刻t10〜時刻t11までの間(期間P11)には図4に示す通りベッドBDの中央部に仰臥しており、時刻t11〜時刻t12までの間(期間P12)にはベッドBDの領域I、IV側に移動しており、時刻t12〜時刻t13までの間(期間P13)には期間P12と比べてややベッドBDの中央側に移動しており、時刻t13〜時刻t14までの間(期間P14)にはベッドBDの中央部に仰臥していたことが観察されている。 An example of the load signal is shown in FIG. FIG. 5 shows load signals s 1 (solid line), s 2 (dashed line), and s 3 (dashed line) output from the load detectors 11, 12, 13, and 14 output from time t 10 to time t 14. , S 4 (two-dot chain line). Subject S is between from time t 10 ~ time t 11 (time P 11) have been supine in central as bed BD shown in FIG. 4, between times t 11 ~ time t 12 ( During the period P 12 ), the bed BD is moved to the areas I and IV of the bed BD, and during the period from the time t 12 to the time t 13 (period P 13 ), is slightly closer to the center of the bed BD than the period P 12. It has been observed that during the period from time t 13 to time t 14 (period P 14 ), the person was lying on the center of the bed BD.

期間P11には、被験者Sは図4に示す通りベッドBDの中央部に仰臥していたので、この期間P11では、被験者Sの頭側に配置された荷重検出器13、14からの信号s、sがほぼ等しく、被験者Sの脚側に配置された荷重検出器11、12からの信号s、sがほぼ等しい。 In the period P 11 , the subject S is lying on the center of the bed BD as shown in FIG. 4. Therefore, in this period P 11 , signals from the load detectors 13 and 14 arranged on the head side of the subject S are displayed. s 3 and s 4 are substantially equal, and signals s 1 and s 2 from the load detectors 11 and 12 arranged on the leg side of the subject S are substantially equal.

期間P12には、被験者SはベッドBDの領域I、IV側に移動していたので、この期間P12では、領域I、IVに配置された荷重検出器11、14からの信号s、sが期間P11に比べて大きな荷重値を示し、領域II、IIIに配置された荷重検出器12、13からの信号s、sは期間P11に比べて小さな荷重値を示している。 The period P 12, the subject S region of the bed BD I, because it was moved to the IV side, in this period P 12, region I, the signal s 1 from the load detector 11 and 14 arranged in IV, s 4 indicates a large load value compared to the period P 11 , and signals s 2 and s 3 from the load detectors 12 and 13 arranged in the regions II and III indicate a small load value compared to the period P 11. Yes.

期間P13には、被験者Sは、期間P12と比べてややベッドBDの中央側に移動していたので、この期間P13では、領域I、IVに配置された荷重検出器11、14からの信号s、sは期間P12に比べて小さな荷重値を示し、領域II、IIIに配置された荷重検出器12、13からの信号s、sは期間P12に比べて大きな荷重値を示している。 The period P 13, the subject S, so was slightly moves to the center side of the bed BD as compared to the period P 12, in this period P 13, region I, the load detector 11 and 14 arranged in IV The signals s 1 and s 4 of FIG. 4 indicate smaller load values than the period P 12 , and the signals s 2 and s 3 from the load detectors 12 and 13 arranged in the regions II and III are larger than the period P 12. The load value is shown.

期間P14には、被験者Sは、期間P11と同じくベッドBDの中央部に仰臥していたので、この期間P14における信号s〜sは、期間P11における信号s〜sと同じである。 The period P 14, the subject S, so was supine in central same bed BD to the period P 11, the signal s 1 ~s 4 during this period P 14, the signals s 1 ~s 4 during the period P 11 Is the same.

重心軌跡算出工程S02では、重心位置算出部33が、荷重検出器11〜14からの荷重信号s〜sに基づいてベッドBD上の被験者Sの重心Gの位置G(X、Y)を所定の周期T(例えば上記のサンプリング周期5ミリ秒に等しい)で算出し、被験者Sの重心Gの位置の時間的変動(重心軌跡GT)を求める。ここで、(X、Y)は、ベッドBDの中心部を原点として長手方向にXを、短手方向にYを取ったXY座標面上における座標を示す(図6)。 In the gravity center locus calculation step S02, the gravity center position calculation unit 33 determines the position G (X, Y) of the gravity center G of the subject S on the bed BD based on the load signals s 1 to s 4 from the load detectors 11 to 14. Calculation is performed at a predetermined period T (for example, equal to the above sampling period of 5 milliseconds), and a temporal variation (center of gravity locus GT) of the position of the center of gravity G of the subject S is obtained. Here, (X, Y) indicates coordinates on the XY coordinate plane, where X is taken in the longitudinal direction and Y is taken in the lateral direction with the center of the bed BD as the origin (FIG. 6).

重心位置算出部31による重心Gの位置G(X、Y)の算出は、次の演算により行われる。すなわちG(X、Y)は、荷重検出器11、12、13、14の座標をそれぞれ(X11、Y11)、(X12、Y12)、(X13、Y13)、(X14、Y14)、荷重検出器11、12、13、14の荷重の検出値をそれぞれW11、W12、W13、W14として、次式により算出される。

Figure 0006487081
Figure 0006487081
The calculation of the position G (X, Y) of the center of gravity G by the center of gravity position calculation unit 31 is performed by the following calculation. In other words, G (X, Y) represents the coordinates of the load detectors 11, 12, 13, 14 as (X 11 , Y 11 ), (X 12 , Y 12 ), (X 13 , Y 13 ), (X 14 ), respectively. , Y 14 ), and the detected load values of the load detectors 11 , 12 , 13 , and 14 are respectively calculated as W 11 , W 12 , W 13 , and W 14 according to the following equations.
Figure 0006487081
Figure 0006487081

重心位置算出部33は、上記の数式1、数式2に基づいて重心Gの位置G(X、Y)を所定のサンプリング周期Tで算出しながら、重心Gの位置G(X、Y)の時間的変動、即ち重心軌跡GTを求め、例えば記憶部4に記憶させる。   The center-of-gravity position calculation unit 33 calculates the time G of the position G (X, Y) of the center of gravity G while calculating the position G (X, Y) of the center of gravity G with a predetermined sampling period T based on the above formulas 1 and 2. Change, that is, the center-of-gravity locus GT is obtained and stored in the storage unit 4, for example.

重心位置算出部33で算出された重心軌跡GTの一例を図6に示す。図6は、図5の期間P11、P12、P13内の任意の時刻t110、t120、t130における、ベッドBD上の被験者Sの重心Gの位置G(XP11、YP11)、G(XP12、YP12)、G(XP13、YP13)を示しており、これらを繋ぐ一点鎖線の矢印は、位置G(XP11、YP11)からG(XP13、YP13)まで移動する被験者Sの重心Gの重心軌跡GTを示している。 An example of the center of gravity locus GT calculated by the center of gravity position calculating unit 33 is shown in FIG. 6 shows the position G (X P11 , Y P11 ) of the center of gravity G of the subject S on the bed BD at any time t 110 , t 120 , t 130 within the periods P 11 , P 12 , P 13 of FIG. , G (X P12 , Y P12 ), G (X P13 , Y P13 ), and the dot-and-dash line arrows connecting them represent positions G (X P11 , Y P11 ) to G (X P13 , Y P13 ). The center-of-gravity locus GT of the center-of-gravity G of the subject S moving up to is shown.

本実施形態において、生体情報分析部34は、重心位置算出部33によって上記のように算出された被験者Sの重心軌跡GTに基づいて、被験者Sの体動の有無及びその様子を分析する。具体的には、生体情報分析部34は、記憶部4に記憶される各時刻における被験者Sの重心Gの位置の変化に基づいて重心Gの移動速度(単位時間あたりの移動量)を算出し、算出した速度が所定の閾値を越えている場合、被験者Sは体動を行っていると判断する。なお、被験者Sの体動には、寝返りなど、被験者Sの胴部の移動を伴う比較的大きな身体の移動に起因する体動(大きな体動)や、手足や顔の移動など、被験者Sの胴部の移動を伴わない比較的小さな身体の移動に起因する体動(小さな体動)が含まれる。   In the present embodiment, the biological information analysis unit 34 analyzes the presence / absence of the body movement of the subject S and the state thereof based on the center of gravity locus GT of the subject S calculated by the gravity center position calculation unit 33 as described above. Specifically, the biological information analysis unit 34 calculates the moving speed (movement amount per unit time) of the center of gravity G based on the change in the position of the center of gravity G of the subject S at each time stored in the storage unit 4. If the calculated speed exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the subject S is moving. The body movement of the subject S includes body movement (large body movement) caused by a relatively large body movement accompanied by movement of the torso of the subject S, such as turning over, movement of the limbs and face, etc. It includes body movements (small body movements) caused by relatively small body movements that do not involve movement of the torso.

ここで、重心軌跡算出工程S02では、上記の数式1、数式2に示されるように、荷重検出器11、12、13、14が検出した全荷重W11、W12、W13、W14に基づいて重心位置G(X、Y)を算出している。このため、例えばベッド上の被験者Sから離れた位置に何等かの物体が置かれた場合、上記の数式1、数式2によって算出した重心位置G(X、Y)は、ベッド上に置かれた物体の荷重の影響により、被験者Sの実際の重心位置からずれることがある。そこで、本実施形態では、荷重検出器11〜14から出力された荷重信号s〜sの各々から特定の周波数帯域に含まれる成分を分離し、分離した成分に基づく被験者Sの重心位置も算出している。 Here, in the center-of-gravity locus calculation step S02, as shown in Equations 1 and 2, the total loads W 11 , W 12 , W 13 , and W 14 detected by the load detectors 11 , 12 , 13 , and 14 are calculated. Based on this, the gravity center position G (X, Y) is calculated. For this reason, for example, when any object is placed at a position away from the subject S on the bed, the center-of-gravity position G (X, Y) calculated by the above Equations 1 and 2 is placed on the bed. Due to the influence of the load on the object, the actual center of gravity of the subject S may deviate. Therefore, in the present embodiment, components included in a specific frequency band are separated from each of the load signals s 1 to s 4 output from the load detectors 11 to 14, and the center of gravity position of the subject S based on the separated components is also determined. Calculated.

以下、荷重信号s〜sの各々から呼吸の周波数帯域(約0.2Hz〜約0.33Hz)に含まれる成分を分離し、分離した成分に基づいて被験者Sの重心位置を算出する処理について、図7のフローチャートを参照しつつ説明する。 Hereinafter, a process of separating a component included in a respiration frequency band (about 0.2 Hz to about 0.33 Hz) from each of the load signals s 1 to s 4 and calculating the position of the center of gravity of the subject S based on the separated components. Will be described with reference to the flowchart of FIG.

周波数分析工程S10において、周波数分析部31は、荷重検出器11〜14から出力された荷重信号s〜sの各々、又は少なくとも一つについて、フーリエ変換により周波数スペクトルを求める。 In the frequency analysis step S10, the frequency analysis unit 31 obtains a frequency spectrum by Fourier transform for each or at least one of the load signals s 1 to s 4 output from the load detectors 11 to 14.

信号分離工程S20において、信号分離部32は、周波数分析工程S10において求めた周波数スペクトルから、呼吸の周波数帯域に含まれるピーク周波数(即ち、被験者Sの呼吸の周波数)を特定する。そして、信号分離部32は、荷重信号s〜sの各々から、特定したピーク周波数に対応する成分sb1〜sb4(以下、「呼吸成分」と呼ぶ。)を分離する。 In the signal separation step S20, the signal separation unit 32 specifies the peak frequency (that is, the respiration frequency of the subject S) included in the respiration frequency band from the frequency spectrum obtained in the frequency analysis step S10. Then, the signal separation unit 32 separates components s b1 to s b4 (hereinafter referred to as “respiration components”) corresponding to the specified peak frequency from each of the load signals s 1 to s 4 .

重心位置算出工程S30において、重心位置算出部31は、信号分離工程S20で分離した呼吸成分sb1〜sb4に基づいて、上記の数式1、数式2によりベッド上の被験者Sの重心位置G(X、Y)を算出する。 In the center-of-gravity position calculation step S30, the center-of-gravity position calculation unit 31 calculates the center-of-gravity position G b of the subject S on the bed based on the respiratory components s b1 to s b4 separated in the signal separation step S20 according to the above formulas 1 and 2. (X, Y) is calculated.

生体情報分析工程S40において、生体情報分析部34は、全荷重に基づいて算出した重心位置G(X、Y)と、呼吸成分sb1〜sb4に基づいて算出した重心位置G(X、Y)とのいずれを採用してもよい。例えば、全荷重に基づいて算出した重心位置G(X、Y)と、呼吸成分sb1〜sb4に基づいて算出した重心位置G(X、Y)とを比較した上で、被験者Sの重心位置としてどちらを採用するか決定してもよい。あるいは、全荷重に基づく重心位置G(X、Y)と呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)との間の距離を算出し、その距離が所定の範囲を超えている場合、生体情報分析部34は、呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)を被験者Sの重心位置として採用してもよい。ここで、所定の範囲は、例えばベッドの寸法、被験者Sの身長、体重等を考慮し、適宜設定すればよい。 In the biological information analysis step S40, the biological information analysis unit 34 calculates the center-of-gravity position G (X, Y) calculated based on the total load and the center-of-gravity position G b (X, Y) calculated based on the respiratory components s b1 to s b4 . Any of (Y) may be adopted. For example, after comparing the center of gravity position G (X, Y) calculated based on the total load and the center of gravity position G b (X, Y) calculated based on the respiratory components s b1 to s b4 , Which one is adopted as the center of gravity position may be determined. Alternatively, when the distance between the gravity center position G (X, Y) based on the total load and the gravity center position G b (X, Y) based on the respiratory component is calculated and the distance exceeds a predetermined range, The information analysis unit 34 may adopt the gravity center position G b (X, Y) based on the respiratory component as the gravity center position of the subject S. Here, the predetermined range may be set as appropriate in consideration of, for example, the size of the bed, the height, weight, etc. of the subject S.

生体情報分析部34は、採用した重心位置を用いて、被験者Sの各種生体情報を分析する。   The biological information analysis unit 34 analyzes various biological information of the subject S using the adopted center-of-gravity position.

ところで、人間の呼吸は、胸郭及び横隔膜を移動させて、肺を膨張及び収縮させることにより行われる。ここで吸気時、すなわち肺が膨張する時には横隔膜は下方に下がり、内臓も下方に移動する。一方で呼気時、すなわち肺が収縮する時には横隔膜は上方に上がり、内臓も上方に移動する。本発明の発明者は、研究により、この内臓移動に伴って、重心Gが、背骨の延在方向(体軸方向)にほぼ沿って振動することを見出した(以下、「呼吸振動」と呼ぶ)。   By the way, human respiration is performed by moving the thorax and the diaphragm to expand and contract the lungs. Here, when inhaling, that is, when the lungs expand, the diaphragm descends downward, and the internal organs also move downward. On the other hand, when exhaling, that is, when the lungs contract, the diaphragm rises upward and the internal organs also move upward. The inventor of the present invention has found through research that the center of gravity G vibrates substantially along the extending direction (body axis direction) of the spine (hereinafter referred to as “breathing vibration”). ).

したがって、重心位置が特定の方向に呼吸振動している場合、生体情報分析部34は、その特定の方向を被験者Sの体軸の方向とみなし、ベッド上の被験者Sの姿勢(体軸がベッドの長手方向に対して平行なのか、傾いているのか)を判定する。呼吸振動の方向は、例えば、呼吸振動の軌跡からある極値点と当該極値点の直前又は直後に現れる極値点とを特定し、両者を結ぶ軸を求めることにより特定することができる。   Therefore, when the position of the center of gravity is breathing and vibrating in a specific direction, the biological information analyzing unit 34 regards the specific direction as the direction of the body axis of the subject S, and the posture of the subject S on the bed (the body axis is the bed Whether it is parallel or inclined with respect to the longitudinal direction. The direction of the respiratory vibration can be specified by, for example, specifying an extreme point and an extreme point appearing immediately before or after the extreme point from the trajectory of the respiratory vibration and obtaining an axis connecting the two extreme points.

また、生体情報分析部34は、体軸の方向を縦軸、時間軸を横軸として、各時間における重心位置を体軸に投影した位置と呼吸振動の振動中心との間の距離をプロットすることにより、被験者Sの呼吸波形を描画する。そして、生体情報分析部34は、呼吸波形上に現れる極大値又は極小値の数をカウントすることにより、被験者Sの呼吸数を判定する。さらに、重心位置の振幅(即ち、呼吸振動の振幅、又は呼吸波形の振幅)に基づいて、被験者Sの1回の呼吸における換気量(呼吸の深さ)を算出する。   In addition, the biological information analysis unit 34 plots the distance between the position of the center of gravity projected at each time on the body axis and the vibration center of the respiratory vibration, with the direction of the body axis as the vertical axis and the time axis as the horizontal axis. Thus, the respiratory waveform of the subject S is drawn. Then, the biological information analysis unit 34 determines the respiratory rate of the subject S by counting the number of local maximum values or local minimum values that appear on the respiratory waveform. Further, based on the amplitude of the barycentric position (that is, the amplitude of the respiratory vibration or the amplitude of the respiratory waveform), the ventilation volume (breathing depth) in one breath of the subject S is calculated.

次に、荷重信号s〜sの各々から心拍の周波数帯域(約0.5Hz〜約3.3Hz。以下「心拍帯域」と呼ぶ)に含まれる成分を分離し、分離した成分に基づいて被験者Sの重心位置を算出する処理について、図7のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、この処理は、上記の呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)の算出と並行して実行されてもよく、単独で実行されてもよい。 Next, components included in the frequency band of the heartbeat (about 0.5 Hz to about 3.3 Hz, hereinafter referred to as “heartbeat band”) are separated from each of the load signals s 1 to s 4 , and based on the separated components The process of calculating the gravity center position of the subject S will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that this process may be executed in parallel with the calculation of the center-of-gravity position G b (X, Y) based on the respiratory component, or may be executed alone.

周波数分析工程S10において、周波数分析部31は、荷重検出器11〜14から出力された荷重信号s〜sの各々、又は少なくとも一つについて、フーリエ変換により、心拍帯域の周波数スペクトルを求める。 In the frequency analysis step S10, the frequency analysis unit 31 obtains a frequency spectrum of the heart rate band by Fourier transform for each or at least one of the load signals s 1 to s 4 output from the load detectors 11 to 14.

信号分離工程S20において、信号分離部32は、周波数分析工程S10において求めた周波数スペクトルから、心拍帯域に含まれるピーク周波数(即ち、被験者Sの心拍の周波数)を特定する。そして、信号分離部32は、荷重信号s〜sの各々から、特定したピーク周波数に対応する成分sh1〜sh4(以下、「心拍成分」と呼ぶ。)を分離する。 In the signal separation step S20, the signal separation unit 32 specifies the peak frequency (that is, the heartbeat frequency of the subject S) included in the heartbeat band from the frequency spectrum obtained in the frequency analysis step S10. Then, the signal separation unit 32 separates components s h1 to s h4 (hereinafter referred to as “heartbeat components”) corresponding to the specified peak frequency from each of the load signals s 1 to s 4 .

重心位置算出工程S30において、重心位置算出部31は、信号分離工程S20で分離した心拍成分sh1〜sh4に基づいて、上記の数式1、数式2によりベッド上の被験者Sの重心G(以下、「心拍成分に基づく重心G」と呼ぶ)を算出する。 In the center of gravity position calculating step S30, the center of gravity position calculating unit 31 on the basis of the heartbeat component s h1 ~s h4 separated by the signal separation step S20, Equation 1 above, the center of gravity G (hereinafter the subject S on the bed by Equation 2 , Called “centroid G h based on heart rate component”).

荷重信号s〜sから分離した心拍成分sh1〜sh4を用いて算出されたベッド上の被験者Sの心拍成分に基づく重心Gは、次の特徴を有する。 The center of gravity G h based on the heartbeat component of the subject S on the bed which is calculated using the heartbeat component s h1 ~s h4 separated from the load signal s 1 ~s 4 has the following characteristics.

(1)心拍成分に基づく重心Gは、荷重信号s〜sのうち、被験者Sの心拍に応じて振動する心拍成分sh1〜sh4のみを用いて算出されているため、例えば、被験者Sとは異なる周波数の心拍を有する第3者(見舞客等)による荷重や、心拍を有さない無生物(カバン等)による荷重がベッドBD上に加えられた場合には移動せず、被験者Sが移動した場合にのみ移動する。 (1) Since the center of gravity G h based on the heart rate component is calculated using only the heart rate components s h1 to sh 4 that vibrate according to the heart rate of the subject S among the load signals s 1 to s 4 . The subject does not move when a load from a third person (such as a visitor) who has a heartbeat of a frequency different from that of the subject S or a load from an inanimate object (such as a bag) that does not have a heartbeat is applied to the bed BD. Move only when S moves.

(2)本発明の発明者が、心拍成分に基づく重心Gの移動の軌跡を観察したところ、心拍成分に基づく重心Gが、被験者Sの体軸を反時計まわりにある程度回転させた方向に沿ってわずかに振動していることが見出された。この振動(以下、「心拍振動」と呼ぶ)は、心臓の鼓動に起因すると考えられる。 (2) The inventors of the present invention, observation of the trajectory of the movement of the center of gravity G h based on the heartbeat component, the direction the center of gravity G h based on the heartbeat component, which has a certain degree rotating body axis of the subject S counterclockwise Was found to be slightly oscillating along. This vibration (hereinafter referred to as “heartbeat vibration”) is considered to be caused by the heartbeat.

生体情報分析工程S40において、生体情報分析部34は、全荷重に基づいて算出した重心位置G(X、Y)と、心拍成分に基づく重心Gの位置とを比較し、被験者Sの重心位置としてどちらを採用するか決定してよい。この決定は、呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)に関する上記説明と同様の方法で行うことができる。 In the biological information analysis step S40, the biological information analysis unit 34 compares the center of gravity position G (X, Y) calculated based on the total load with the position of the center of gravity G h based on the heart rate component, and the center of gravity position of the subject S You may decide which one to use. This determination can be made in the same manner as described above with respect to the gravity center position G b (X, Y) based on the respiratory component.

また、生体情報分析部34は、心拍成分に基づく重心Gが求められるか否かに基づいて、被験者SがベッドBD上に存在するか否かの判断、すなわち在床判断を行うこともできる。被験者SがベッドBD上に存在しない場合には、荷重検出器11〜14の信号成分s〜sのそれぞれには、被験者Sの心拍に応じて変動する成分が存在しないため、そのような成分を分離することができず、心拍成分に基づく重心Gを算出することができない。それゆえ、心拍成分の存否や、心拍成分に基づく重心Gの算出可否に基づいて在床判断を行うことが可能である。生体情報分析部34は、例えば、算出された心拍成分に基づく重心GがベッドBD上に存在することが確認された場合に被験者Sが在床していると判定してもよく、より精密に、心拍成分に基づく重心Gが被験者Sの体軸に対して傾いた所定の方向に振動していることが確認された場合に被験者Sが在床していると判定してもよい。 The biological information analysis unit 34 can also determine whether or not the subject S is present on the bed BD, that is, whether he / she is present, based on whether or not the center of gravity G h based on the heart rate component is obtained. . When the subject S does not exist on the bed BD, each of the signal components s 1 to s 4 of the load detectors 11 to 14 has no component that varies depending on the heart rate of the subject S. The components cannot be separated, and the center of gravity G h based on the heart rate component cannot be calculated. Therefore, the presence determination can be performed based on the presence / absence of the heart rate component and the possibility of calculating the center of gravity G h based on the heart rate component. For example, the biological information analysis unit 34 may determine that the subject S is present when it is confirmed that the center of gravity G h based on the calculated heart rate component is present on the bed BD. In addition, when it is confirmed that the center of gravity G h based on the heartbeat component is oscillating in a predetermined direction inclined with respect to the body axis of the subject S, it may be determined that the subject S is present.

生体情報分析部34は更に、心拍成分に基づく重心Gの振動方向から、被験者Sの体軸の方向を求めることもでき、心拍成分に基づく重心Gの1分間あたりの振動数から心拍数を求めることもできる。 Biometric information analysis unit 34 further includes a vibration direction of the center of gravity G h based on the heartbeat component, can also be determined, the direction of the body axis of the subject S, the heart rate from the vibration per minute of the center of gravity G h based on heartbeat component Can also be requested.

本実施形態の生体情報モニタリングシステム100の効果を以下にまとめる。   The effects of the biological information monitoring system 100 of this embodiment are summarized below.

本実施形態の信号分離部32は、荷重検出器11〜14から出力された荷重信号s〜sの各々から、例えば呼吸の周波数帯域に含まれる呼吸成分や、心拍の周波数帯域に含まれる心拍成分を分離する。そして、本実施形態の重心位置算出部33は、全荷重に基づいて算出した重心位置G(X、Y)だけでなく、呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)や、心拍成分に基づく重心位置G(X、Y)をそれぞれ算出する。このため、生体情報分析部34は、呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)や、心拍成分に基づく重心位置G(X、Y)を、被験者Sの様々な生体情報を分析するために活用することができる。呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)や、心拍成分に基づく重心位置G(X、Y)は、ベッドBD上に、荷物や見舞客など、被験者Sに由来しない荷重が加えられた場合には変動しないため、これらを用いれば、被験者Sの生体情報をより正確に分析することができる。 The signal separation unit 32 according to the present embodiment is included in, for example, a respiratory component included in a respiratory frequency band or a heartbeat frequency band from each of the load signals s 1 to s 4 output from the load detectors 11 to 14. Separate heart rate components. The center-of-gravity position calculation unit 33 according to the present embodiment uses not only the center-of-gravity position G (X, Y) calculated based on the total load, but also the center-of-gravity position G b (X, Y) based on the respiratory component and the heart rate component. Based on the center of gravity position G h (X, Y) is calculated. For this reason, the biological information analysis unit 34 analyzes various biological information of the subject S using the gravity center position G b (X, Y) based on the respiratory component and the gravity center position G h (X, Y) based on the heartbeat component. Can be utilized for. The center-of-gravity position G b (X, Y) based on the respiratory component and the center-of-gravity position G h (X, Y) based on the heart rate component are subjected to a load that does not originate from the subject S, such as luggage or visitors, on the bed BD. If these are used, the biological information of the subject S can be analyzed more accurately.

例えば、生体情報分析部34は、呼吸成分に基づく重心位置G(X、Y)を用いて、ベッド上の被験者Sの姿勢(体軸方向)や、呼吸波形、呼吸数、呼吸換気量といった呼吸状態を分析することができる。 For example, the biological information analysis unit 34 uses the center-of-gravity position G b (X, Y) based on the respiratory component, such as the posture (body axis direction) of the subject S on the bed, the respiratory waveform, the respiratory rate, and the respiratory ventilation. Respiratory condition can be analyzed.

また、生体情報分析部34は、心拍成分や心拍成分に基づく重心Gの有無に基づき、被験者Sの在床判断を行うことができる。心拍は呼吸とは異なり、意識的に停止させることができないため、心拍成分や心拍成分に基づく重心Gの有無に基づき在床判断を行うことで、被験者Sの在床/離床をより確実に判断できる。 In addition, the biological information analysis unit 34 can determine whether the subject S is present based on the heart rate component and the presence or absence of the center of gravity G h based on the heart rate component. Since heartbeat cannot be stopped consciously unlike breathing, the presence / absence of subject S can be more reliably determined by making a presence determination based on the presence of the heart rate component and the center of gravity G h based on the heart rate component. I can judge.

本実施形態の生体情報モニタリングシステム100は、ベッドBDの脚の下に配置した荷重検出器11〜14を用いて被験者Sの生体情報を求めている。したがって、被験者Sの身体に計測装置を取り付ける必要がなく、被験者Sに不快感や違和感を与えることがない。   The biological information monitoring system 100 according to the present embodiment obtains the biological information of the subject S using the load detectors 11 to 14 disposed below the legs of the bed BD. Therefore, it is not necessary to attach a measuring device to the body of the subject S, and the subject S does not feel uncomfortable or uncomfortable.

<変形例>
上記実施形態の生体情報モニタリングシステム100において、次の変形態様を採用することもできる。
<Modification>
In the biological information monitoring system 100 according to the above embodiment, the following modification may be employed.

例えば、呼吸の周期は被験者Sの性別、体格、肺活量等によって異なり、心拍の周期にも個人差がある。そのため、ベッドBD上に複数人の被験者Sが存在する場合、周波数分析工程S10で求めた周波数スペクトルにおける呼吸及び/又は心拍の周波数帯域には、被験者Sの数だけ、異なるピーク周波数が現れる。   For example, the respiratory cycle varies depending on the gender, physique, vital capacity, etc. of the subject S, and there are individual differences in the cardiac cycle. Therefore, when there are a plurality of subjects S on the bed BD, different peak frequencies appear as many as the number of subjects S in the frequency band of respiration and / or heartbeat in the frequency spectrum obtained in the frequency analysis step S10.

そこで、呼吸及び/又は心拍の周波数帯域に複数のピーク周波数が現れた場合、信号分離部32は、ベッド上の被験者Sの人数が複数であると判定し、荷重信号s〜sの各々から、各被験者Sに対応する呼吸成分及び/又は心拍成分を分離してもよい。そして、重心位置算出部33は、各被験者Sに対応する呼吸成分及び/又は心拍成分に基づいて、各被験者Sの重心位置を算出してもよい。例えば、呼吸の周波数帯域において、周波数ν1と周波数ν2にピークが現れた場合、信号分離部32は、ベッド上の被験者Sが2人であると判定し、信号分離工程S20において、荷重信号s〜sの各々から、周波数ν1に対応する呼吸成分と、周波数ν2に対応する呼吸成分を分離する。そして、重心位置算出部33は、重心位置算出工程S30において、ピーク周波数νに対応する呼吸成分に基づく重心位置Gb1(X、Y)と、ピーク周波数νに対応する呼吸成分に基づく重心位置Gb2(X、Y)とを算出する。 Therefore, when a plurality of peak frequencies appear in the frequency band of respiration and / or heartbeat, the signal separation unit 32 determines that there are a plurality of subjects S on the bed, and each of the load signals s 1 to s 4 . From the above, the respiratory component and / or the heartbeat component corresponding to each subject S may be separated. Then, the center-of-gravity position calculation unit 33 may calculate the center-of-gravity position of each subject S based on the respiratory component and / or the heartbeat component corresponding to each subject S. For example, when peaks appear in the frequency ν1 and the frequency ν2 in the frequency band of respiration, the signal separation unit 32 determines that there are two subjects S on the bed, and the load signal s 1 in the signal separation step S20. from each ~s 4, the respiratory component corresponding to the frequency .nu.1, separating the respiratory component corresponding to the frequency .nu.2. The center-of-gravity position calculating unit 33 then calculates the center-of-gravity position G b1 (X, Y) based on the respiratory component corresponding to the peak frequency ν 1 and the center of gravity based on the respiratory component corresponding to the peak frequency ν 2 in the center-of-gravity position calculating step S30. The position G b2 (X, Y) is calculated.

上記変形例によれば、ベッド上の被験者Sの人数が複数の場合であっても、各被験者Sの呼吸に基づく重心G、心拍に基づく重心Gを個別に求めることができ、各被験者Sの重心位置を正確に把握することができる。 According to the above modification, even when there are a plurality of subjects S on the bed, the center of gravity G b based on the respiration of each subject S and the center of gravity G h based on the heartbeat can be obtained individually. It is possible to accurately grasp the position of the center of gravity of S.

上記実施形態の生体情報モニタリングシステム100において、生体情報分析部34は、ベッドBDに加えられる荷重が所定値(例えば約40kg)以上増加し、且つ心拍成分又は心拍に基づく重心Gが求められた場合に被験者Sが着床したと判定してもよく、ベッドBDに加えられる荷重が所定値以上減少し、且つ心拍成分又は心拍に基づく重心Gが求められない場合に被験者Sが離床したと判定してもよい。 In the biological information monitoring system 100 of the above embodiment, the biological information analysis unit 34 has obtained a load applied to the bed BD that has increased by a predetermined value (for example, about 40 kg) or more and the center of gravity G h based on the heart rate component or heart rate. The subject S may determine that the subject S has landed, and the subject S has left the floor when the load applied to the bed BD is reduced by a predetermined value or more and the heart rate component or the center of gravity G h based on the heart rate cannot be obtained. You may judge.

なお、ベッドBD上にベッドBDを所定の周期で叩く要素(インパクト要素)が存在する場合には、荷重検出器11〜14からの荷重信号s〜sには、当該所定の周期で同位相の波形が現れる。周波数分析部31、信号分離部32を用いて当該波形を含む荷重成分を分離し、これを用いて重心位置算出部33により重心位置を算出すれば、インパクト要素の重心位置を算出することができる。 When there is an element (impact element) that strikes the bed BD at a predetermined cycle on the bed BD, the load signals s 1 to s 4 from the load detectors 11 to 14 are the same at the predetermined cycle. A phase waveform appears. If the load component including the waveform is separated using the frequency analysis unit 31 and the signal separation unit 32, and the center of gravity position is calculated by the center of gravity position calculation unit 33 using this, the center of gravity position of the impact element can be calculated. .

上記の実施形態において、荷重検出器11、12、13、14は、ビーム形ロードセルを用いた荷重センサに限られず、例えばフォースセンサを使用することもできる。   In the above embodiment, the load detectors 11, 12, 13, and 14 are not limited to load sensors using a beam-type load cell, and for example, force sensors may be used.

上記の実施形態において、荷重検出器は4つに限られない。ベッドBDに追加の脚を設けて5つ以上の荷重検出器を使用してもよい。又はベッドBDの脚のうち3つのみに荷重検出器を配置してもよい。荷重検出器が3つの場合でも、これを一直線に配置しなければ、ベッドBD面上での被験者Sの重心位置Gを検出できる。   In the above embodiment, the number of load detectors is not limited to four. Five or more load detectors may be used with additional legs on the bed BD. Or you may arrange | position a load detector only to three of the legs of bed BD. Even when there are three load detectors, if they are not arranged in a straight line, the center-of-gravity position G of the subject S on the bed BD surface can be detected.

上記の実施形態においては、荷重検出器11、12、13、14は、ベッドBDの脚の下端に取り付けられたキャスターC、C、C、Cの下にそれぞれ配置されていたがこれには限られない。荷重検出器11、12、13、14はそれぞれ、ベッドBDの4本の脚とベッドBDの床板との間に設けられてもよいし、ベッドBDの4本の脚が上下に分割可能であれば、上部脚と下部脚との間に設けられても良い。また、荷重検出器11、12、13、14をベッドBDと一体型とし、ベッドBDと本実施形態の生体情報モニタリングシステム100とからなるベッドシステムBDSを構成してもよい(図8)。なお、本明細書において「ベッドに設けられた荷重検出器」とは、上述のようにベッドBDの4本の脚とベッドBDの床板との間に設けられた荷重検出器や、上部脚と下部脚との間に設けられた荷重検出器を意味する。 In the above embodiment, the load detectors 11, 12, 13, and 14 are respectively disposed under the casters C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 attached to the lower ends of the legs of the bed BD. This is not a limitation. Each of the load detectors 11, 12, 13, and 14 may be provided between the four legs of the bed BD and the floor plate of the bed BD, or the four legs of the bed BD can be divided vertically. For example, it may be provided between the upper leg and the lower leg. Further, the load detectors 11, 12, 13, and 14 may be integrated with the bed BD to constitute a bed system BDS including the bed BD and the biological information monitoring system 100 of the present embodiment (FIG. 8). In the present specification, “the load detector provided on the bed” means a load detector provided between the four legs of the bed BD and the floor plate of the bed BD as described above, an upper leg, It means a load detector provided between the lower leg.

上記の実施形態において、荷重検出部1とA/D変換部2との間に、荷重検出部1からの荷重信号を増幅する信号増幅部や、荷重信号からノイズを取り除くフィルタリング部を設けても良い。   In the above embodiment, a signal amplification unit that amplifies the load signal from the load detection unit 1 or a filtering unit that removes noise from the load signal may be provided between the load detection unit 1 and the A / D conversion unit 2. good.

上記実施形態の生体情報モニタリングシステム100において、表示部5は、使用者が視覚的に認識できるようにモニター上に情報を表示するものには限られない。例えば表示部5は、被験者Sの呼吸状態(呼吸数、呼吸換気量)、心拍の状態や身体状況を定期的に印字して出力するプリンタでもよく、又は在床中なら青ランプの点灯、離床中なら赤ランプの点灯といった簡易な視覚的表現を用いて表示するものであってもよい。または表示部5は、被験者Sの生体情報を使用者に音声で伝えるものであってもよい。さらに、生体情報モニタリングシステム100は表示部5を有さなくてもよく、情報を出力する出力端子を有するのみであってもよい。表示を行うためのモニター(ディスプレイ装置)等は、当該出力端子を介して生体情報モニタリングシステム100に接続される。   In the biological information monitoring system 100 of the above embodiment, the display unit 5 is not limited to displaying information on the monitor so that the user can visually recognize it. For example, the display unit 5 may be a printer that periodically prints and outputs the breathing state (respiration rate, respiratory ventilation), heartbeat state, and physical condition of the subject S, or lights up a blue lamp when the person is in bed, leaves the bed If it is inside, it may be displayed using a simple visual expression such as lighting of a red lamp. Alternatively, the display unit 5 may convey the biological information of the subject S to the user by voice. Furthermore, the biological information monitoring system 100 may not have the display unit 5 and may only have an output terminal for outputting information. A monitor (display device) or the like for performing display is connected to the biological information monitoring system 100 via the output terminal.

上記実施形態の報知部6は聴覚的に報知を行っていたが、報知部6は、光の点滅等によって視覚的に報知を行う構成であってもよく、振動により報知を行う構成であってもよい。また、上記実施形態の生体情報モニタリングシステム100は、報知部6を有さなくても良い。   The notification unit 6 of the embodiment described above is audibly informing, but the notification unit 6 may be configured to visually notify by flashing light or the like, and is configured to notify by vibration. Also good. Moreover, the biological information monitoring system 100 according to the above embodiment may not have the notification unit 6.

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。   As long as the characteristics of the present invention are maintained, the present invention is not limited to the above embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

本発明の生体情報モニタリングシステムによれば、被験者の重心位置をより正確に求めることができるため、主に医者である使用者により観察に適したデータを提供して、医療の質の向上に寄与することができる。   According to the biological information monitoring system of the present invention, since the center of gravity of the subject can be obtained more accurately, data suitable for observation is mainly provided by a user who is a doctor, contributing to improvement in medical quality. can do.

1 荷重検出部
11、12、13、14 荷重検出器
2 A/D変換部
3 制御部
31 周波数分析部
32 信号分離部
33 重心位置算出部
34 生体情報分析部
4 記憶部
5 表示部
6 報知部
7 入力部
100 生体情報モニタリングシステム
BD ベッド
BDS ベッドシステム
GT 重心軌跡
S 被験者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Load detection part 11, 12, 13, 14 Load detector 2 A / D conversion part 3 Control part 31 Frequency analysis part 32 Signal separation part 33 Gravity center position calculation part 34 Biological information analysis part 4 Storage part 5 Display part 6 Notification part 7 Input unit 100 Biological information monitoring system BD Bed BDS Bed system GT Center of gravity locus S Subject

Claims (3)

ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記被験者による荷重から被験者の心拍に応じて振動する荷重成分を分離する荷重分離部と、
前記被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部とを備え、
前記荷重分離部は、前記ベッド上に複数の被験者が存在する場合に、前記複数の荷重検出器の少なくとも1つにより検出された前記被験者による荷重の時間的変動の周波数スペクトルに基づいて、前記被験者による荷重を前記複数の被験者の各々による荷重に分離し、前記複数の被験者の各々による荷重から各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分を分離し、
前記重心位置算出部は、前記各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき各被験者の重心の位置を求める生体情報モニタリングシステム。
A biological information monitoring system for monitoring biological information of a subject on a bed,
A plurality of load detectors provided under the bed or under the legs of the bed and for detecting a load by the subject;
A load separation unit that separates a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject from the load by the subject;
A center-of-gravity position calculation unit for obtaining a position of the center of gravity of the subject based on a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject,
The load separation unit, based on a frequency spectrum of a temporal variation in load by the subject detected by at least one of the plurality of load detectors when there are a plurality of subjects on the bed. The load by is separated into the load by each of the plurality of subjects, and the load component that vibrates according to the heartbeat of each subject is separated from the load by each of the plurality of subjects,
The center-of-gravity position calculation unit is a biological information monitoring system that determines the position of the center of gravity of each subject based on a load component that vibrates according to the heartbeat of each subject.
ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記被験者による荷重から被験者の心拍に応じて振動する荷重成分を分離する荷重分離部と、
前記被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部とを備え、
前記荷重分離部は、更に、前記被験者による荷重から被験者の呼吸に応じて振動する荷重成分を分離し、
前記重心位置算出部は、更に、前記被験者の呼吸に応じて振動する荷重成分に基づき前記被験者の呼吸重心の位置を求める生体情報モニタリングシステム。
A biological information monitoring system for monitoring biological information of a subject on a bed,
A plurality of load detectors provided under the bed or under the legs of the bed and for detecting a load by the subject;
A load separation unit that separates a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject from the load by the subject;
A center-of-gravity position calculation unit for obtaining a position of the center of gravity of the subject based on a load component that vibrates according to the heartbeat of the subject,
The load separation unit further separates a load component that vibrates according to the breathing of the subject from the load by the subject,
The center-of-gravity position calculation unit is a biological information monitoring system that further obtains the position of the subject's breathing center of gravity based on a load component that vibrates according to the subject's breathing.
前記荷重分離部は、前記ベッド上に複数の被験者が存在する場合に、前記複数の荷重検出器の少なくとも1つにより検出された前記被験者による荷重の時間的変動の周波数スペクトルに基づいて、前記被験者による荷重を前記複数の被験者の各々による荷重に分離し、前記複数の被験者の各々による荷重から各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分及び各被験者の呼吸に応じて振動する成分を分離し、
前記重心位置算出部は、前記各被験者の心拍に応じて振動する荷重成分に基づき各被験者の心拍重心の位置を求め、且つ前記各被験者の呼吸に応じて振動する荷重成分に基づき各被験者の呼吸重心の位置を求める請求項2に記載の生体情報モニタリングシステム。
The load separation unit, based on a frequency spectrum of a temporal variation in load by the subject detected by at least one of the plurality of load detectors when there are a plurality of subjects on the bed. Separating the load due to each of the plurality of subjects, separating the load component that vibrates according to the heartbeat of each subject and the component that vibrates according to the breath of each subject from the load due to each of the plurality of subjects,
The center-of-gravity position calculation unit obtains the position of the heart-center of gravity of each subject based on the load component that vibrates according to the heartbeat of each subject, and breaths of each subject based on the load component that vibrates according to the breathing of each subject The biological information monitoring system according to claim 2, wherein the position of the center of gravity is obtained.
JP2018013182A 2018-01-30 2018-01-30 Biological information monitoring system Active JP6487081B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018013182A JP6487081B2 (en) 2018-01-30 2018-01-30 Biological information monitoring system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018013182A JP6487081B2 (en) 2018-01-30 2018-01-30 Biological information monitoring system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016101355A Division JP6284574B2 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Biological information monitoring system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018061908A JP2018061908A (en) 2018-04-19
JP6487081B2 true JP6487081B2 (en) 2019-03-20

Family

ID=61967351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018013182A Active JP6487081B2 (en) 2018-01-30 2018-01-30 Biological information monitoring system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6487081B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7409987B2 (en) 2020-07-22 2024-01-09 ミネベアミツミ株式会社 Biological condition monitoring system, bed system equipped with the same, and biological condition monitoring method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4657025A (en) * 1981-12-09 1987-04-14 Carl Orlando Heart and breathing alarm monitor
JP5413944B2 (en) * 2008-07-25 2014-02-12 株式会社タニタ Measuring device
US8905928B2 (en) * 2009-07-17 2014-12-09 Oregon Health & Science University Method and apparatus for assessment of sleep disorders
JP2012040441A (en) * 2011-12-01 2012-03-01 Showa Denko Kk On-bed monitoring system
JP5987588B2 (en) * 2012-09-21 2016-09-07 アイシン精機株式会社 In-bed determination device
JP6149447B2 (en) * 2013-03-19 2017-06-21 アイシン精機株式会社 Motion detection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018061908A (en) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6594399B2 (en) Biological information monitoring system
JP6122188B1 (en) Body condition detection device, body condition detection method, and bed system
WO2017018506A1 (en) Physical condition detecting device, physical condition detecting method and bed system
JP6284574B2 (en) Biological information monitoring system
JP6321719B2 (en) Biological information monitoring system
US10610430B2 (en) Respiration waveform drawing system and respiration waveform drawing method
CN110996791B (en) Physical activity determination system and biological state monitoring system
CN110740684B (en) Bed monitoring system
US20190183382A1 (en) Respiration waveform drawing system
JP6487081B2 (en) Biological information monitoring system
CN111867470B (en) Sleep/wake decision system
JP6535770B2 (en) Biological information monitoring system
JP2018015210A (en) On-bed state monitoring system
JP2018015209A (en) On-bed state monitoring system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181108

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20181108

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6487081

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150