JP6655124B2 - 荷重検出器、その製造方法、及び荷重検出システム - Google Patents

Description

本発明は、荷重検出器、該荷重検出器の製造方法、及び該荷重検出器を含む荷重検出システムに関する。

病院や介護施設等において、ベッドに加えられる荷重を検出して、ベッド上に患者や入所者が存在しているか否かを判断したり、ベッド上の患者等の呼吸数等の情報を取得することが行われている。荷重を検出する荷重検出器は様々な位置に配置することができ、例えばベッドの支持脚の下に配置することができる。

特許文献１は、片持ち梁部と一体に形成された載置板部と、載置板部に隣接するスロープとを備える荷重検出器を開示している。

特許５１４３９４６号明細書

病院や介護施設で用いられるベッドには、一般的に、ベッドの移動を補助するためのキャスターが設けられている。しかしながら、ベッドは重量物であるため、キャスターを用いたベッドの移動は容易であるとは言い難く、特に、ベッドの脚に設けられたキャスターを特許文献１に開示されるような荷重検出器の載置板部に載置するのは力と手間のかかる作業である。

本発明は、ベッドのキャスターを容易に載置部に載置することのできる荷重検出器を提供することを目的の一つとする。

本発明の第１の態様に従えば、
キャスターを有するベッド上の被験者の荷重を検出する荷重検出器であって、
前記荷重検出器が設置される設置面上で該設置面から離間して支持される単一の板部と、
前記板部の周囲に設けられ且つ前記板部の表面に対して傾斜して該表面と前記設置面との間に延びるスロープ部とを備え、
前記板部は
周縁部、
前記キャスターが載置される載置部であって、前記周縁部の内側に前記周縁部から離間して設けられた載置部、及び
前記載置部と前記周縁部とを連結する連結部とを含み、
更に、前記連結部に取り付けられたひずみセンサを備え、
前記スロープ部は前記載置部を挟んで対向する少なくとも二対のスロープを含む荷重検出器が提供される。

第１の態様の荷重検出器は、更に、前記載置部の下面に固定された補強部を備えてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記載置部は前記板部に形成されたスリットによって前記周縁部から離間していてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記周縁部が前記載置部を囲む枠形状を有してもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記ひずみセンサは前記連結部の下面に取り付けられていてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記載置部の上面、前記連結部の上面、及び前記周縁部の上面が面一であってもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記載置部の上面に、前記キャスターの移動を規制する凹部が設けられてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記載置部の上面が平坦面であってもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記連結部は前記載置部の外周に沿って等間隔で複数設けられていてもよい。

第１の態様の荷重検出器は、更に、前記板部を支持する支持部及び前記スロープ部を含むガイド部材を備えてもよい。

本発明の第２の態様に従えば、
第１の態様の荷重検出器の製造方法であって、
前記板部及び前記スロープ部を含む単一の部材を鋳造することと、
前記部材における前記連結部の下面に相当する領域を切削又は研削することと、
前記切削又は研削した領域にひずみセンサを取り付けることとを含む製造方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、
第１の態様の荷重検出器の製造方法であって、
前記板部と前記補強部とを含む単一の部材を鋳造することと、
前記部材における前記連結部の下面に相当する領域を切削又は研削することと、
前記切削又は研削した領域にひずみセンサを取り付けることとを含む製造方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、
ベッドの上の被験者の荷重を検出する荷重検出システムであって、
複数の荷重検出器と、
前記複数の荷重検出器に接続され、前記複数の荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の荷重を求める制御部とを備え、
前記複数の荷重検出器の各々は第１の態様の荷重検出器である荷重検出システムが提供される。

本発明の一態様の荷重検出器によれば、ベッドのキャスターを容易に載置部に載置することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の上面図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の下面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、荷重検出器の上に載置されるベッドの一例を示す。 図７は、ベッドの４つのキャスターを、４つの荷重検出器に同時に載置する様々な態様を例示する説明図である。 図８（ａ）は、載置部、連結部、及び周縁部が内部に画成された板部の変形例を示す。図８（ｂ）は、載置部、連結部、及び周縁部が内部に画成された板部の他の変形例を示す。 図９（ａ）は載置部が備え得る凹部の一例を示し、図９（ｂ）は載置部が備え得る凹部の他の一例を示す。 図１０（ａ）は、ガイド部の変形例を示す平面図であり、図１０（ｂ）はガイド部の他の変形例を示す平面図である。 図１１（ａ）は、変形例の荷重検出器の上面図であり、図１１（ｂ）は変形例の荷重検出器の側面図である。 図１２は本発明の第２実施形態の荷重検出システムの構成を示す概略図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の荷重検出器１００について、荷重検出器１００の上にベッドＢＤ（図６）を載置して、ベッドＢＤ上の被験者の荷重を検出する場合を例として説明する。

図１、図２、図３に示す通り、荷重検出器１００は、平面視正方形の板部１と、板部１の周囲に設けられた、平面視正方形の枠形状を有するガイド部３とを主に有する。荷重検出器１００の使用時には、ガイド部３が床面（設置面）Ｆ（図４、図５）に設置され、板部１は、ガイド部３に支持されて、床面Ｆから離間して床面Ｆと平行に配置される。荷重検出器１００が床面Ｆに配置された状態における、板部１の上面の床面Ｆからの高さは、限定はされないが、一例として５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とし得る。

以下の説明においては、板部１の中心を、板部１及び荷重検出器１００の中心Ｏとする。また、板部１の一辺に沿って延びる方向をＸ方向とし、板部１の当該一辺と直交する他の一辺に沿って延びる方向をＹ方向とする。荷重検出器１００が床面Ｆに設置された状態において、床面Ｆとは反対側を向く面を、板部１、ガイド部３の上面とし、床面Ｆと対向する面を、板部１、ガイド部３の下面とする。

板部１は、同一平面上に延在する単一の平板であり、限定はされないが、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）により形成することができる。板部１は、４つのスリットＳ１によって、載置部（載置領域）１１、連結部（連結領域）１２、周縁部（周縁領域）１３に区分されている。載置部１１、連結部１２、周縁部１３の上面は面一である。

４つのスリットＳ１は、互いに同一の形状を有し、中心ＯのＸ方向両側に、中心Ｏを通りＹ方向に延びる直線を中心として線対称に一対設けられており、且つ中心ＯのＹ方向両側に、中心Ｏを通りＸ方向に延びる直線を中心として線対称に一対設けられている。換言すれば、４つのスリットＳ１は、中心Ｏを中心として、４回の回転対称性を有して設けられている。

４つのスリットＳ１の各々は、板部１の辺方向（Ｘ方向又はＹ方向）に直線状に延びる第１部分Ｓ１１と、第１部分Ｓ１１の両端部から板部１の対角方向に沿って、中心Ｏから離間する方向に延びる第２部分Ｓ１２とを有する。第２部分Ｓ１２の先端部には、連結部１２にたわみが生じた際に板部１に破断が生じないよう丸みが付けられている。

載置部１１は、４つのスリットＳ１の第１部分Ｓ１１によって、周縁部１３から離間して板部１の中央に画成された、平面視略正方形の部分（領域）である。本実施形態においては、載置部１１の中心は、板部１及び荷重検出器１００の中心Ｏに一致している。荷重検出器１００の使用時には、載置部１１の上面１１ａに、ベッドＢＤのキャスターＣＴ（図６）が載置される。

載置部１１の下面１１ｂ（図３）には、補強部材（補強部）２が溶接されている。補強部材２は、載置部１１の上面１１ａにキャスターＣＴが載置された際に載置部１１に生じ得るたわみを防止又は抑制するために設けられている。本実施形態においては、補強部材２は、載置部１１に平行に貼り付けられた板状部材であり、略三角形状の肉抜き部ｈを４つ有する。しかしながら、補強部材２の形状はこれには限られず、載置部１１に生じ得るたわみを防止又は抑制できる、板状、梁状等の様々な形状の部材を補強部材２として用いることができる。

連結部１２は、載置部１１と周縁部１３とを連結する部分（領域）であり、４つのスリットＳ１によって、載置部１１の四隅にそれぞれ１つずつ、計４つ画成されている。

連結部１２の各々は、４つのスリットＳ１の内、中心Ｏ周りの周方向に隣接する２つのスリットＳ１の、互いに対向する第２部分Ｓ１２によって画成される長尺状の部分（領域）であり、載置部１１の角部から周縁部１３に向かって、板部１の対角方向に沿って延びている。連結部１２の長手方向の一端部は載置部１１と連続しており、他端部は周縁部１３と連続している。

連結部１２の各々の下面１２ｂには、４つのひずみゲージＧが貼り付けられている。４つのひずみゲージＧは、連結部１２の長手方向の一端部の近傍、及び他端部の近傍に２つずつ貼り付けられている。連結部１２の長手方向の一端部の近傍に貼り付けられた２つのひずみゲージと連結部１２の長手方向中央との間の距離は、連結部１２の長手方向の他端部の近傍に貼り付けられた２つのひずみゲージと連結部１２の長手方向中央との間の距離に等しい。また、連結部１２の一端部、他端部に貼り付けられた２つのひずみゲージＧは、それぞれ、連結部１２の短手方向中央からの距離が互いに等しくなるように配置されている。下面１２ｂにひずみゲージＧを貼り付けることにより、ひずみゲージＧとキャスターＣＴ等との接触を防止することができる。

連結部１２の各々に貼り付けられた４つのひずみゲージＧは、不図示の配線により互いに接続されて、ホイートストンブリッジ回路ＷＳを構成している。

周縁部１３は、板部１の中心Ｏに関して、４つのスリットＳ１の外側に位置する部分（領域）である。周縁部１３は、主に、ガイド部３を通って板部１へと至ったキャスターＣＴを、滑らかに載置部１１へと案内する。

本実施形態においては、周縁部１３は、載置部１１及び４つの連結部１２を囲む枠形状を有する部分（領域）である。

ガイド部３は、Ｘ方向において板部１の両側に設けられた第１ガイド部３１、第３ガイド部３３と、Ｙ方向において板部１の両側に設けられた第２ガイド部３２、第４ガイド部３４とを含む。

第１ガイド部３１は、略三角柱形状を有している。第１ガイド部３１の長手方向の一方側の端面３１ｃは長手方向に対して４５°傾いており、他方の端面３１ｄは長手方向に対して４５°傾いており、且つ端面３１ｃに対して９０°傾いている。そのため、第１ガイド部３１の平面視形状は台形である（図２）。

第１ガイド部３１の、長手方向に直交する断面は、略直角三角形である（図４）。この断面形状において斜辺を画成する第１ガイド部３１の上面が、ベッドＢＤのキャスターＣＴを板部１上に案内するための第１スロープＳＬ１である。また、第１スロープＳＬ１の上端部には、板部１を支持するための支持溝ｇが設けられている。

第２ガイド部３２は、第１ガイド部３１と同一の形状を有する。第２ガイド部３２の上面が、第２スロープＳＬ２である。

第３ガイド部３３は、第１ガイド部３１と略同一の形状を有する。第３ガイド部３３の上面が、第３スロープＳＬ３である。

一方で、第３ガイド部３３には、第１ガイド部３１とは異なり、長手方向の一端部に、第３スロープＳＬ３の上方に盛り上がった直方体のコネクタ取付部３３１が設けられている。コネクタ取付部３３１の外側面には、荷重検出器１００と、荷重検出器１００の外部の電源やデータロガーとを接続するためのコネクタＣが設けられている。

また、第３ガイド部３３の下面３３ｂ（図３）には、配線収容路３３２が設けられている（凹設されている）。

第４ガイド部３４は、第１ガイド部３１と略同一の形状を有する。第４ガイド部３４の上面が、第４スロープＳＬ４である。

一方で、第４ガイド部３４は、第１ガイド部３１とは異なり、長手方向の一方側の端面３４ｃ（図２）が、長手方向と直交している。

第１ガイド部３１、第２ガイド部３２、第３ガイド部３３、第４ガイド部３４は、中心Ｏ周りの周方向において、この順番で、板部１を囲んで配置されている。板部１のＸ方向一方側の端部は、第１ガイド部３１の支持溝ｇに配置されて不図示のねじにより第１ガイド部３１に固定されており、Ｘ方向他方側の端部は、第３ガイド部３３の支持溝ｇに配置されて不図示のねじにより第３ガイド部３３に固定されている。同様に、板部１のＹ方向一方側の端部は、第２ガイド部３２の支持溝ｇに配置されて不図示のねじにより第２ガイド部３２に固定されており、Ｙ方向他方側の端部は、第４ガイド部３４の支持溝ｇに配置されて不図示のねじにより第４ガイド部３４に固定されている。

また、第１ガイド部３１〜第４ガイド部３４が板部１の周囲に配置された状態においては、第１ガイド部３１〜第４ガイド部３４の互いに対向する端部は、図１〜図３に示す通り、枠状のガイド部３を構成するように、互いに密着する。

板部１の下方には、板部１の連結部１２の各々において構成されたホイートストンブリッジ回路ＷＳに入力電圧を印加するための配線（不図示）が設けられており、配線収容路３３２を通って、コネクタＣと各ホイートストンブリッジ回路ＷＳとを接続している。

また、板部１の周縁部１３の下面１３ｂには、各ホイートストンブリッジ回路ＷＳの出力を和算するための和算部（和算回路）４、各ホイートストンブリッジ回路ＷＳと和算部４とを接続する不図示の配線、及び配線収容路３３２を通って和算部４とコネクタＣとを接続する不図示の配線が設けられている。

荷重検出器１００を用いた荷重検出を行う場合は、まずベッドＢＤのキャスターＣＴを、板部１の載置部１１上に載置する。具体的には、スロープＳＬ１〜ＳＬ４のいずれかを介してキャスターＣＴを板部１上に登らせ、周縁部１３を介して載置部１１上に配置する。なお、ベッドＢＤが有する他の３つのキャスターＣＴは、他の３つの荷重検出器１００の上にそれぞれ載置する。

ベッドＢＤ上の被験者の荷重は、ベッドＢＤの脚ＢＬ、キャスターＣＴを介して載置部１１に負荷される。これにより、載置部１１と、ガイド部３に固定された周縁部１３との間に延びる４つの連結部１２の各々にたわみが生じ、４つの連結部１２に貼り付けられた１６枚のひずみゲージＧのそれぞれにおいて、抵抗値が変化する。

１６枚のひずみゲージＧの抵抗値の変化は、４つのホイートストンブリッジＷＳの出力電圧の変化として出力される。そして、４つのホイートストンブリッジＷＳの出力電圧の変化が和算部４において和算され、得られた和算値に基づいて被験者Ｓの荷重が求められる。

本実施形態の荷重検出器１００の効果を以下にまとめる。

本実施形態の荷重検出器１００は、ベッドＢＤのキャスターＣＴが載置される載置部１１をＸ方向に挟んで対向するスロープＳＬ１、ＳＬ３、及びＹ方向に挟んで対向するスロープＳＬ２、ＳＬ４を有する。したがって、載置部１１の周囲の略全域から、ベッドＢＤのキャスターＣＴを、スロープＳＬ１〜ＳＬ４の少なくとも１つを介して、容易に載置部１１に載置することができる。

例えば、図７に示すように、病院や介護施設等の床面に、４つの荷重検出器１００を、一方向に並ぶ荷重検出器１００の中心Ｏの間の距離をベッドＢＤの長さ方向におけるキャスターＣＴの中心間の距離ＤＬに一致させ、且つ上記一方向に直交する方向に並ぶ荷重検出器１００の中心Ｏの間の距離をベッドＢＤの幅方向におけるキャスターＣＴの中心間の距離ＤＷに一致させて配置しておけば、ベッドＢＤの４つのキャスターＣＴを、様々な方向から、同時に且つ迅速に、４つの荷重検出器１００の載置部１１の上に載置することが出来る（図７の矢印ａ１、ａ２、ａ３、ａ４参照）。

この点は、ベッドＢＤの周囲に壁や医療機器が存在しており、ベッドＢＤを荷重検出器１００に載置するための作業スペースが十分に確保できない場合や、ベッドＢＤ上にすでに救急の患者等が存在しており、ベッドＢＤを一刻の猶予もなく荷重検出器１００の上に正確に載置する必要がある場合等に特に有利である。

また、ベッドを荷重検出器に載置するための作業スペースや、作業時間が十分に確保できる場合であっても、ベッドを、荷重検出器の構造によって限定的に指定される所定の方向に直線的に移動させて、複数のキャスターを複数の荷重検出器に同時且つ正確に載置することは、熟練度の低い作業者にとっては困難であり得る。本実施形態の荷重検出器１００を用いれば、ベッドＢＤを荷重検出器１００に載置するための方向として様々な方向を用い得るため、熟練度の低い作業者であっても、ベッドＢＤの複数のキャスターＣＴを複数の荷重検出器１００の載置部１１の上に、同時且つ正確に載置することができる。

また、本実施形態の荷重検出器１００は、ベッドＢＤのキャスターＣＴが載置される載置部１１の周囲の略全域に、ガイド部３のスロープＳＬ１〜ＳＬ４が設けられているため、載置部１１に載置されたキャスターＣＴの床面Ｆ上への移動も容易である。荷重検出器の構造によって、キャスターＣＴを載置部から床面上へ移動させるための方向が限定的に指定されている場合であって、載置部上のキャスターＣＴの向き（進行方向）が当該方向に一致していない時には、キャスターＣＴが載置部上に静止した状態のまま、例えばキャスターＣＴに直接手で触れてその向きを調整して、キャスターＣＴの進行方向を当該方向に一致させることを要する。しかしながら、本実施形態の荷重検出器１００は、キャスターＣＴを様々な方向に移動させて載置部１１から床面Ｆ上に移動させることができるため、このような手間がない。

本実施形態の荷重検出器１００は、平板状の板部１であって、内部に載置部１１、連結部１２、及び周縁部１３が形成された板部１をガイド部３により支持する構造を有するため、載置部１１の床面Ｆからの距離（高さ）が小さい。したがって、ベッドＢＤを載置部１１の上に載置した状態においても、ベッドＢＤの上面ＢＵ（図６）の床面Ｆからの距離（高さ）が大きく変化することがない。ベッドＢＤの上面ＢＵの高さは、予め、ベッド上の患者や被介護者等に医療行為や介護行為を行うのに適した高さに最適化されているため、これを大きく変化することなく使用できる点は有利である。また、載置部１１の床面Ｆからの距離（高さ）が小さいため、スロープＳＬ１〜ＳＬ４を介してキャスターＣＴを載置部１１上に持ち上げるために大きな力を必要としない。

本実施形態の荷重検出器１００は、載置部１１と連結部１２が平板状の板部１内に形成されており、載置部１１の周囲に壁部やロードセル等が存在しないため、ベッドＢＤのキャスターＣＴにカバーが設けられていたり、ベッドＢＤの脚ＢＬに医療用の機器や配線等が固定されている場合であっても、これらのカバーや機器等に荷重検出器１００の一部が接触するおそれがない。よって、様々な形態のキャスター（ベッド）を、正確な荷重検出が可能な状態で載置部１１上に載置できる。

本実施形態の荷重検出器１００においては、板部１の載置部１１の下面に、板部１のたわみを防止又は抑制する補強部材２が設けられている。これにより、載置部１１の周囲の連結部１２に生じるたわみの量が適切化される。

本実施形態の荷重検出器１００においては、平板状の板部１の内部に、周縁部１３と、スリットＳ１によって周縁部１３から離間する載置部１１とが形成されている。したがって、スロープＳＬ１〜ＳＬ４のいずれかを介して板部１に至ったキャスターＣＴは、ベッドＢＤやベッドＢＤ上の被験者に衝撃を与えるような大きな隙間をまたぐことなく、周縁部１３とスリットＳ１とを通って、スムーズに載置部１１上に移動できる。また、周縁部１３が載置部１１を囲む枠形状を有するため、キャスターＣＴが、スロープＳＬ１〜ＳＬ４のいずれを介して板部１に至った場合でも、周縁部１３とスリットＳ１とを通って、スムーズに載置部１１上に移動できる。

更に、本実施形態の荷重検出器１００は、載置部１１、連結部１２、及び周縁部１３が面一であるため、周縁部１３に至ったキャスターＣＴは、なめらかに載置部１１上に移動できる。

更に、本実施形態の荷重検出器１００は、載置部１１を含む板部１の上面が平坦面であり、キャスターＣＴに当接してこれを停止させるための壁部等が設けられていないため、載置部１１に至ったキャスターＣＴは、ベッドＢＤやベッドＢＤ上の被験者に衝撃を与えるような壁部等との衝突を生じることなくベッドＢＤを載置部１１の上に載置される。

このような、キャスターＣＴのスムーズな移動及び停止は、ベッドＢＤ上に救急の患者や、体力の衰えた被介護者等が存在している場合に特に好ましい。

本実施形態の荷重検出器１００においては、矩形の載置部１１の四隅に、連結部１２が設けられているため、偏置誤差の影響を抑制して、高い精度で荷重検出を行い得る。被検体（キャスターＣＴ）を、板部１の中心Ｏからずれた位置に載置することにより、４つの連結部１２のホイートストンブリッジＷＳの各々の出力に偏置誤差が生じ得るが、４つの連結部１２が中心Ｏの周囲に回転対称に設けられていることにより、４つの連結部１２のホイートストンブリッジＷＳの出力の和算値においては４つのホイートストンブリッジＷＳの各々における偏置誤差が相殺されるためである。

＜変形例＞
第１実施形態の荷重検出器１００において、次の変形態様を用いることもできる。

板部１に、載置部１１、連結部１２、周縁部１３を設ける方法は上記の態様に限定されず、様々である。

具体的には例えば、図８（ａ）に示すように、円弧状の第１部分Ｓ２１と、第１部分Ｓ２１の両端部から直線状に延びる第２部分Ｓ２２とを含むスリットＳ２を、板部１の中心Ｏを中心として３回の回転対称性を有するように形成してもよい。

この態様においては、スリットＳ２の第１部分Ｓ２１によって、板部１の中央部に、中心Ｏを中心とする略円形の載置部１１が画成される。また、スリットＳ２の第２部分Ｓ２２によって、載置部１１の周方向に等間隔に離間した３カ所に、載置部１１から載置部１１の径方向に延びる、３つの長尺形状の連結部１２が画成される。板部１の、載置部１１、連結部１２を除く部分が周縁部１３となる。この態様においても、載置部１１は、枠形状を有する周縁部１３の内側において、周縁部１３に囲まれている。また、載置部１１は、スリットＳ２によって周縁部１３から離間している。

第１実施形態及び変形例の板部１において、載置部１１の周囲に区画される連結部１２の数は４つや３つに限られず、任意である。具体的には例えば８つや６つとし得る。複数の連結部１２を、中心Ｏ周りの周方向において等間隔に配置することにより、第１実施形態の板部１と同様に、偏置誤差の影響の抑制という効果を奏し得る。

図８（ｂ）に示すように、Ｙ方向に直線状に延びる第１部分Ｓ３１と、Ｘ方向に直線状に延びる第２部分Ｓ３２とを有する略Ｌ字形状の一対のスリットＳ３を、中心Ｏを通りＸ方向に延びる線分を中心として、線対称に形成してもよい。

この態様においては、スリットＳ３の第１部分Ｓ３１のＸ方向一方側に位置する領域に載置部１１が画成され、一対のスリットＳ３の第２部分Ｓ３２の間に、長尺の連結部１２が画成される。板部１の、載置部１１、連結部１２を除く部分が周縁部１３となる。なお、この態様においては、載置部１１の外周の内、スロープＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ４に対向する部分は、隙間を有してスロープＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ４から離間するように構成されている。スロープＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ４を介して載置部１１に導入されるキャスターＣＴは、周縁部１３を通ることなく載置部１１に載置される。

第１実施形態の板部１、及び上記変形例の板部１のいずれにおいても、載置部１１は、周縁部１３の内側に、周縁部から離間して設けられている。ここで、「周縁部の内側」とは、板部内における、周縁部を基準として板部の中心側に位置する領域を意味する。

上記の第１実施形態、及び変形例では、連結部１２は長尺形状であり、具体的には矩形であるが、これには限られない。連結部１２は、載置部１１にキャスターＣＴが載置された場合にたわみが生じ、連結部１２に貼り付けられたひずみゲージＧを介した荷重検出が行えるような任意の形状とし得る。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、板部１の載置部１１、連結部１２、周縁部１３の上面は面一であったが、これには限られない。例えば、連結部１２を周縁部１３から載置部１１に向かって下方に傾斜する態様とし、載置部１１の上面を、周縁部１３の上面よりも下方に位置させてもよい。これにより、載置部１１の床面からの高さをより小さくし、ベッドＢＤの上面ＢＵの高さの変化をより小さくすることができる。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、載置部１１の上面１１ａは平坦面であった。しかしながら、これには限られず、載置部１１の上面１１ａに、キャスターＣＴの移動を規制するための凹部Ｒを設けても良い。

凹部Ｒは、図９（ａ）に示すように、平面視矩形且つ平坦な底部Ｒｂと、ＲｂからＸ方向及びＹ方向の両側に延びるスロープＲｓとを有する、平面視矩形の凹部であってよい。或いは、凹部Ｒは、図９（ｂ）に示すように、平面視円形且つ平坦な底部Ｒｂと、Ｒｂを囲むスロープＲｓとを有する、平面視円形の凹部であってもよい。その他、凹部Ｒは、キャスターの移動を規制し得る任意の形状とし得る。この変形例においては、載置部１１に載置されたキャスターＣＴは、凹部Ｒに嵌入して移動を規制される。なお、底部Ｒｂの中心を、板部１の中心Ｏに一致させてもよい。この場合、凹部Ｒに嵌入したキャスターＣＴは、板部１の中心Ｏに位置合わせされた、より正確な計測を行い得る状態で移動が規制される。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、載置部１１の下面１１ｂに、載置部１１のたわみを防止又は抑制するための補強部材２が固定されていたが、補強部材２を省略することもできる。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、板部１の連結部１２の各々に４つのひずみゲージＧを貼り付けてこれらによりホイートストンブリッジＷＳを構成する４ゲージ法を用いているが、これには限られない。例えば、１ゲージ法又は２ゲージ法を用いて、連結部１２に貼り付けるひずみゲージの数を１つ又は２つとすることもできる。また、ひずみゲージに代えて、連結部１２に生じたひずみを検出可能な任意のひずみ検出器を用いることができる。これらを総称してひずみセンサと呼ぶ。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、板部１の周囲の、コネクタ取付部３３１が設けられた部分を除く略全域に、ガイド部３のスロープＳＬ１〜ＳＬ４のいずれかが設けられていたが、これには限られない。具体的には例えば、図１０（ａ）に示すように、第１ガイド部３１〜第４ガイド部３４の各々において、長手方向両側の端面を長手方向に直交させて、板部１の角部近傍にはスロープが形成されない構成としてもよい。このような態様によっても、載置部１１のＸ方向両側、及びＹ方向の両側より、キャスターＣＴを、容易に載置部１１上に載置することができる。

或いは、図１０（ｂ）に示すように、第３ガイド部３３、第４ガイド部３４も第１ガイド部３１と同一の形状として、載置部１１の周囲の全域にスロープが形成された態様とすることもできる。コネクタ取付部３３１及びコネクタＣを有さないこの態様においては、荷重検出器１００への給電、及び出力の取り出しは、例えば、無線により行い得る。或いは、荷重検出器１００の下側に延びて、床面Ｆの内部を延びる配線を介して行い得る。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、スロープＳＬ１〜ＳＬ４を含むガイド部３が板部１を支持している（即ち、板部を支持する支持部と、スロープとが一体のガイド部として形成されている）がこれには限られない。板部１を支持する支持部と、板部１にキャスターＣＴを案内するためのスロープとは、別個の部材とし得る。具体的には例えば、平面視正方形の枠状の支持部上に板部１の下面を載置して板部１の外周を支持すると共に、当該枠状の支持部とは別個の板状のスロープを板部１の４辺において板部１の上面に取り付けて、床面Ｆ上のキャスターＣＴを載置部１１に案内するためのスロープを構成し得る。或いは、スロープ自体を板部を支持する支持部とすることもできる。具体的には例えば、板状のスロープの上端を板部１の外周に固定し、スロープによって板部１を支持する。

第１実施形態の荷重検出器１００においては、板部１の平面視形状は正方形であり、ガイド部３の平面視形状は正方形の枠状であったが、これには限られない。板部１の平面視形状を矩形とし、ガイド部３の平面視形状を矩形の枠状としてよい。

あるいは、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す変形例の荷重検出器２００のように、平面視円形の板部２０１と、平面視円環状のガイド部２０３とを有する構成とすることもできる。

板部２０１は、板部２０１の中心Ｏを中心として４回回転対称に設けられた４つのスリットＳ２０１によって、円形の載置部２１１、長尺形状の４つの連結部２１２、及び略円環形状の周縁部２１３に区分されている。ガイド部２０３の上面には、板部２０１の周方向の略全域に位置するスロープＳＬと、スロープＳＬの存在しない位置に形成されたコネクタ取付部２０３１が形成されており、コネクタ取付部２０３１にはコネクタＣが取り付けられている。

なお、この変形例のように、円形の板部２０１の周囲に平面視略円環状の一連のスロープＳＬが形成されている態様においても、板部２０１の互いに直交する２つの半径方向の各々の両側にスロープＳＬが存在するため、板部２０１のＸ方向両側及びＹ方向両側に少なくとも二対のスロープが設けられているとみなすことが出来る。

第１実施形態及び変形例の荷重検出器を、ストレッチャーや分娩台上の被験者の荷重検出に用いることもできる。本発明において「ベッド」とは、ストレッチャーや分娩台等、医療施設や介護施設において使用される、患者や被介護者が横たわるように構成されたベッド以外の機器をも含むものとする。

＜製造方法＞
次に、第１実施形態の荷重検出器１００の製造方法を説明する。

荷重検出器１００の製造においては、まず、ステンレス鋼の板材を正方形に切断して板部１を得る。そして、板部１に４つのスリットＳ１を形成して、板部１の内部に載置部１１、連結部１２、周縁部１３を画成する。また、ガイド部３を構成する第１ガイド部材３１〜第４ガイド部材３４を鋳造等により準備する。

次いで、載置部１１の下面１１ｂに補強部材２を溶接により固定し、４つの連結部１２の各々の下面１２ｂに、４つのひずみゲージＧを貼り付ける。この際、４つのひずみゲージＧが所定の位置関係で１枚のシート上に配置されたひずみゲージユニットを用いてもよい。

次いで、板部１の外周部を第１ガイド部３１〜第４ガイド部３４の支持溝ｇに配置し、板部１を、ねじ等の締結具により、第１ガイド部３１〜第４ガイド部３４に固定する。

最後に、４つの連結部１２の各々において、４つのひずみゲージを配線により接続してホイートストンブリッジＷＧを構成し、和算部４、コネクタＣを与えると共に、これらを接続する配線を施す。

なお、４つのスリットＳ１を有する板部１、及び載置部１１に固定された補強部材２に相当する構造を、鋳造により一体成形してもよい。この場合、鋳造により当該構造を得た後、当該構造における４つの連結部１２の裏面１２ｂに相当する領域を切削又は研削し、当該領域の表面粗さを小さくすると共に、連結部１２の厚さを整える。これは、ひずみゲージＧの貼付を良好に行うためであり、且つ４つの連結部１２の厚さを互いに等しくし、荷重検出器１００の計測精度を高めるためである。

その後、連結部１２へのひずみゲージＧの貼付、上記と同様の工程による板部１の第１ガイド部３１〜第４ガイド部３４への固定、配線等を行って荷重検出器１００を得る。

その他、４つのスリットＳを有する板部１、及びガイド部３に相当する構造を、鋳造により一体形成してもよい。この場合も、鋳造により当該構造を得た後、当該構造における４つの連結部１２の裏面１２ｂに相当する領域を切削又は研削し、当該領域の表面粗さを小さくすると共に、連結部１２の厚さを整える。なお、補強部材２に相当する構造も更に含めて一体成形してもよい。

その後、連結部１２へのひずみゲージＧの貼付、配線等を行って荷重検出器１００を得る。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の荷重検出システム５００について、図１２を参照して説明する。

荷重検出システム５００は、４つの荷重検出器１００と、制御器ＣＯＮＴを主に有する。４つの荷重検出器１００と制御器ＣＯＮＴとは配線で接続されている。

荷重検出システム５００を使用する際には、４つの荷重検出器１００を、ベッドＢＤの４つのキャスターＣＴに対応する位置関係で、床面Ｆ上に配置する（図７）。そして、ベッドＢＤの任意の方向に移動させて、スロープＳＬ１〜ＳＬ４のいずれか一つを介して、ベッドＢＤを４つの荷重検出器１００の上に載置する。これにより、４つの荷重検出器１００の各々は、ベッドＢＤの脚ＢＬを介して加えられるベッドＢＤ上の被験者の荷重の一部を検出する。

４つの荷重検出器１００に接続された制御器ＣＯＮＴは、４つの荷重検出器１００からの出力を和算し、ベッドＢＤ上の被験者の荷重値を求める。

本実施形態の荷重検出システム５００は、第１実施形態の荷重検出器１００を使用しているため、第１実施形態の荷重検出器１００と同様の効果を得ることができる。特に、ベッドＢＤの４つのキャスターＣＴを、様々な方向から、同時に且つ迅速に、４つの荷重検出器１００の載置部１１の上に載置することが出来る。

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。

本発明の荷重検出器によれば、ベッドのキャスターを容易に載置部に載置することができる。したがって、これを病院や介護施設等で使用した場合には、空間的余裕や、時間的余裕がない状況においても容易且つ正確にベッドを荷重検出器上に配置することが可能となり、医療や介護の質の向上に貢献することができる。

１，２０１ 板部、２ 補強部材、３，２０３ ガイド部材、４ 和算部、１１，２１１ 載置部、１２，２１２ 連結部、１３，２１３ 周縁部、３１ 第１ガイド部、３２ 第２ガイド部、３３ 第３ガイド部、３４ 第４ガイド部、１００，２００ 荷重検出器、３３１，２０３１ コネクタ取付部、５００ 荷重検出システム、ＢＤ ベッド、ＣＴ キャスター、Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ２０１ スリット、ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ スロープ、Ｒ 凹部

Claims (13)

1. キャスターを有するベッド上の被験者の荷重を検出する荷重検出器であって、
   前記荷重検出器が設置される設置面上で該設置面から離間して支持される単一の板部と、
   前記板部の周囲に設けられ且つ前記板部の表面に対して傾斜して該表面と前記設置面との間に延びるスロープ部とを備え、
   前記板部は
   周縁部、
   前記キャスターが載置される載置部であって、前記周縁部の内側に前記周縁部から離間して設けられた載置部、及び
   前記載置部と前記周縁部とを連結する連結部とを含み、
   更に、前記連結部に取り付けられたひずみセンサを備え、
   前記スロープ部は前記載置部を挟んで対向する少なくとも二対のスロープを含む荷重検出器。
2. 更に、前記載置部の下面に固定された補強部を備える請求項１に記載の荷重検出器。
3. 前記載置部は前記板部に形成されたスリットによって前記周縁部から離間している請求項１又は２に記載の荷重検出器。
4. 前記周縁部が前記載置部を囲む枠形状を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷重検出器。
5. 前記ひずみセンサは前記連結部の下面に取り付けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷重検出器。
6. 前記載置部の上面、前記連結部の上面、及び前記周縁部の上面が面一である請求項１〜５のいずれか一項に記載の荷重検出器。
7. 前記載置部の上面に、前記キャスターの移動を規制する凹部が設けられた請求項１〜６のいずれか一項に記載の荷重検出器。
8. 前記載置部の上面が平坦面である請求項１〜６のいずれか一項に記載の荷重検出器。
9. 前記連結部は前記載置部の外周に沿って等間隔で複数設けられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の荷重検出器。
10. 更に、前記板部を支持する支持部及び前記スロープ部を含むガイド部材を備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の荷重検出器。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載された荷重検出器の製造方法であって、
    前記板部及び前記スロープ部を含む単一の部材を鋳造することと、
    前記部材における前記連結部の下面に相当する領域を切削又は研削することと、
    前記切削又は研削した領域にひずみセンサを取り付けることとを含む製造方法。
12. 請求項２に記載された荷重検出器の製造方法であって、
    前記板部と前記補強部とを含む単一の部材を鋳造することと、
    前記部材における前記連結部の下面に相当する領域を切削又は研削することと、
    前記切削又は研削した領域にひずみセンサを取り付けることとを含む製造方法。
13. ベッドの上の被験者の荷重を検出する荷重検出システムであって、
    複数の荷重検出器と、
    前記複数の荷重検出器に接続され、前記複数の荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の荷重を求める制御部とを備え、
    前記複数の荷重検出器の各々は請求項１〜１０のいずれか一項に記載の荷重検出器である荷重検出システム。

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