JP6867891B2 - 荷重検出器、荷重検出システム、及び生体状態モニタリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、ダンパ部材を備える荷重検出器、該荷重検出器を含む荷重検出システム、及び該荷重検出器を含む生体状態モニタリングシステムに関する。

医療や介護の分野において、荷重検出器を介してベッド上の被験者の荷重を検出し、検出した荷重に基づいて被験者の生体状態を求めることが提案されている。具体的には例えば、検出した荷重に基づいて被験者がベッド上に存在するか否かの判定（在床判定）を行ったり、被験者の呼吸数や心拍数の推定を行うことが提案されている。

特許文献１、２は、ベッドの４本の脚部の下に荷重検出器を設け、当該荷重検出器により検出された荷重値に基づいてベッド上に被験者が在床するか否かを検出する装置、及び当該装置に含まれる荷重検出器を開示している。

本出願人に発行された特許文献３、４は、ベッドの４本の脚部の下に荷重検出器を設け、当該荷重検出器により検出された荷重値からベッド上の被験者の重心の位置を求め、これに基づいて当該被験者の呼吸数や体軸の延びる方向、頭部の位置等を決定することを開示している。

特許第４６５２２２６号明細書 特許第４８７９６２０号明細書 特許第６１０５７０３号明細書 特許第６１２２１８８号明細書

ベッド上の被験者の荷重を、ベッドを４点で支持するように設けた４つの荷重検出器で検出し、得られた検出値に基づいて被験者の生体状態等を求める際には、荷重検出器による荷重の検出は、できるだけ高い精度で行うことが望ましい。

本発明者がこの観点から高精度化に向けた研究を重ねたところ、４つの荷重検出器からの検出値にランダムにわずかな誤差が生じる場合のあることが観察された。そして本発明者は、研究により、ベッドが、３点支持状態（３つの被支持点を介して床面等の他の物体に支持されている状態。剛体は３点支持状態が最も安定的であるため、３点支持状態を実現しようとする）に至ることが誤差の原因であることを見出した。

本発明は、ベッドが３点支持状態に至ることを抑制して、ベッド上の被験者の荷重をより高い精度で検出できる荷重検出器及び荷重検出システムを提供することを目的とする。

また本発明は、ベッドが３点支持状態に至ることを抑制して、ベッド上の被験者の荷重をより高い精度で検出し、これに基づき被験者の生体状態をより高い精度で求めることのできる生体状態モニタリングシステムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、
ベッドに対して該ベッド上の被験者の荷重を該ベッドの４点を介して検出するように設けられる４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の生体状態を決定する生体状態モニタリングシステムにおいて用いられる荷重検出器であって、
基部と、
前記基部上で片持ち支持されることによって自由端を有するロードセルと、
前記ロードセルの自由端側に取り付けられ且つ前記ベッドが載置される載置部と、
前記基部の下側に設けられた弾性を有するダンパ部材とを備え、
前記ダンパ部材は、前記載置部上に前記ベッドが載置された状態で前記荷重検出器が設置された設置面と前記基部との接触を妨げるように設けられている荷重検出器が提供される。

第１の態様の荷重検出器において、前記４つの荷重検出器は、前記ベッドの４隅に設けられてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記被験者の生体情報は、前記４つの荷重検出器の各々によって検出された前記被験者の荷重値の全てに基づいて決定されてもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記生体状態モニタリングシステムが、更に前記４つの荷重検出器の各々によって検出された前記被験者の荷重値の全てに基づいて前記被験者の重心位置を算出する重心位置算出部を備えてもよく、前記生体状態決定部が前記重心位置算出部により算出された前記被験者の重心位置に基づいて前記被験者の生体状態を決定してもよい。

第１の態様の荷重検出器において、前記ダンパ部材は、前記基部の下面に接触して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、前記基部は第１基部と第２基部とを含んでもよく、前記ロードセルは、第１基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第１のロードセルと、第１のロードセルと対向して配置され、第２基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第２のロードセルとを含んでもよく、前記載置部は、更に第１のロードセルに連結される第１連結部と第２のロードセルに連結される第２連結部とを有してもよく、第１のロードセルと第２のロードセルの間に設けられていてもよく、前後方向において、第２のロードセルの前記自由端は、第１のロードセルの前記自由端とは反対側に位置していてもよく、前記載置部の第１連結部は、第１のロードセルと第１のロードセルの前記自由端側で連結されていてもよく、前記載置部の第２連結部は第２のロードセルと第２のロードセルの前記自由端側で連結されていてもよく、第１基部の下面及び第２基部の下面に取り付けられた板部を更に備えてもよく、前記ダンパ部材は前記板部の下面に取り付けられていてもよい。

第１に態様の荷重検出器は、前記基部の下側に設けられ且つ開口部を有するカバー部材を更に備えてもよい。この場合、前記ダンパ部材は、平面視において前記開口部より大きい第１部分と、平面視において前記開口部より小さい第２部分とを有してもよく、前記カバー部材と前記基部とが、前記ダンパ部材の第２部分が前記開口部を介して下方に突出した状態で前記ダンパ部材の第１部分を挟持してもよい。

本発明の第２の態様に従えば、
ベッドに対して、該ベッド上の被験者の荷重を該ベッドの４点を介して検出するように設けられる４つの荷重検出器と、
前記４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の荷重を算出する荷重算出部とを備える荷重検出システムであって、
前記４つの荷重検出器の各々が、
基部と、
前記基部上で片持ち支持されることによって自由端を有するロードセルと、
前記ロードセルの自由端側に取り付けられ且つ前記ベッドが載置される載置部と、
前記基部の下側に設けられた弾性を有するダンパ部材とを備え、
前記ダンパ部材は、前記載置部上に前記ベッドが載置された状態で前記荷重検出器が設置された設置面と前記基部との接触を妨げるように設けられている荷重検出システムが提供される。

本発明の第３の態様に従えば、
ベッドに対して、該ベッド上の被験者の荷重を該ベッドの４点を介して検出するように設けられる４つの荷重検出器と、
前記４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の生体状態を決定する生体状態決定部とを備える生体状態モニタリングシステムであって、
前記４つの荷重検出器の各々が、
基部と、
前記基部上で片持ち支持されることによって自由端を有するロードセルと、
前記ロードセルの自由端側に取り付けられ且つ前記ベッドが載置される載置部と、
前記基部の下側に設けられた弾性を有するダンパ部材とを備え、
前記ダンパ部材は、前記載置部上に前記ベッドが載置された状態で前記荷重検出器が設置された設置面と前記基部との接触を妨げるように設けられている生体状態モニタリングシステムが提供される。

第３の態様の生体状態モニタリングシステムは、前記４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の重心位置を算出する重心位置算出部を更に備えてもよい。この場合、前記生体状態決定部は、前記重心位置算出部により算出された重心位置に基づいて前記被験者の生体状態を決定してもよい。

本発明の第４の態様に従えば、
ベッドと、
第３の態様の生体状態モニタリングシステムとを備え、
前記生体状態モニタリングシステムの４つの荷重検出器が前記ベッドを４点で支持するベッドシステムが提供される。

本発明の荷重検出器及び荷重検出システムは、ベッドが３点支持状態に至ることを抑制して、ベッド上の被験者の荷重をより高い精度で検出することができる。

本発明の生体状態モニタリングシステムは、ベッド上の被験者の荷重をより高い精度で検出し、これに基づき被験者の生体状態をより高い精度で求めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る生体状態モニタリングシステムの構成を示すブロック図である。 図２は、荷重検出器のベッドに対する配置を説明する説明図である。 図３は、本発明の実施形態に係る荷重検出器の分解斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る荷重検出器の斜視図である。 図５は、生体状態モニタリングシステムを用いて被験者の生体状態をモニタする方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態に係る荷重検出器の効果と、比較例の荷重検出器の効果とを比較する比較試験について説明するための説明図である。 図７（ａ）、図７（ｂ）は、図６を用いて説明する比較試験における、本発明の実施形態に係る荷重検出器に関する結果をまとめた表である。 図８（ａ）、図８（ｂ）は、図６を用いて説明する比較試験における、比較例に係る荷重検出器に関する結果をまとめた表である。 図９（ａ）、図９（ｂ）は、本発明の実施形態に係る荷重検出器、及び比較例の荷重検出器の検出値に対する床面振動の影響を示すグラフである。図９（ａ）は床面振動の周波数が０〜１００Ｈｚの場合の結果を示す。図９（ｂ）は図９（ａ）の一部を拡大したグラフであり、床面振動の周波数が０〜４０Ｈｚの場合の結果を示す。 図１０（ａ）は、本発明の実施形態の荷重検出器の第１、第２基部及びダンパ部材を、荷重検出器の前後中央において前後方向に直交する面により切断した断面図である。図１０（ｂ）は、本発明の第１の変形例の荷重検出器の第１、第２基部及びダンパ部材を、荷重検出器の前後中央において前後方向に直交する面により切断した断面図である。図１０（ｃ）は、本発明の第２の変形例の荷重検出器の第１、第２基部、板部、及びダンパ部材を、荷重検出器の前後中央において前後方向に直交する面により切断した断面図である。図１０（ｄ）は、本発明の第３の変形例の荷重検出器の第１、第２基部、ダンパ部材、及びカバーを、荷重検出器の前後中央において前後方向に直交する面により切断した断面図である。図１０（ｅ）は、本発明の第４の変形例の荷重検出器の第１、第２基部、ダンパ部材、及びカバーを、荷重検出器の前後中央において前後方向に直交する面により切断した断面図である。 図１１は、本発明の第２の変形例に係る荷重検出器の分解斜視図である。 図１２は、本発明の第３の変形例に係る荷重検出器の分解斜視図である。 図１３は、本発明の実施形態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。

＜実施形態＞
本発明の実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００（図１）について、これをベッドＢＤ（図２）と共に使用して、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの生体状態（例えば呼吸数、心拍数等）をモニタする場合を例として説明する。

以下の説明においては、直方形のベッドＢＤ（図２）の中心を中心Ｏとして、中心Ｏを通りベッドＢＤの短手（幅方向）に延びる軸をベッドＢＤのＸ軸とし、中心Ｏを通りベッドＢＤの長手（長さ方向、上下方向）に延びる軸をベッドＢＤのＹ軸とする。ベッドＢＤの平面視において、ベッドＢＤの中心Ｏの右側をＸ軸の正側、左側をＸ軸の負側とし、ベッドＢＤの中心Ｏの上側をＹ軸の正側、下側をＹ軸の負側とする。被験者ＳがベッドＢＤ上に横たわる場合は、一般にＹ軸に沿って横たわり、Ｙ軸方向の正側に頭部を置き、負側に脚部を置く。

［生体状態モニタリングシステムの全体構成］
図１に示す通り、本実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００は、荷重検出部１００及び制御部３００を主に有する。荷重検出部１００と制御部３００とは、Ａ／Ｄ変換部２００を介して接続されている。制御部３００には更に記憶部４００、表示部５００、報知部６００、及び入力部７００が接続されている。

荷重検出部１００は、４つの荷重検出器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを備える。荷重検出器１００ａ〜１００ｄの構成は後述する。荷重検出器１００ａ〜１００ｄはそれぞれ、配線又は無線によりＡ／Ｄ変換部２００に接続されている。

図２に示す通り、荷重検出部１００の４つの荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、被験者Ｓが使用するベッドＢＤの四隅の脚ＢＬａ、ＢＬｂ、ＢＬｃ、ＢＬｄの下端部に取り付けられたキャスターＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄの下にそれぞれ配置される。

Ａ／Ｄ変換部２００は、荷重検出部１００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１００と制御部３００にそれぞれ配線又は無線で接続されている。

制御部３００は、専用又は汎用のコンピュータであり、内部には、主に重心位置算出部３０１と生体状態決定部３０２が構築されている。重心位置算出部３０１は、荷重検出部１００からの荷重信号に基づいて被験者Ｓの重心の位置を算出する。生体状態決定部３０２は、重心位置算出部３０１において算出された被験者Ｓの重心の位置に基づいて被験者の生体状態を決定する。重心位置算出部３０１における被験者の重心の位置の算出、及び生体状態決定部３０２における被験者の生体状態の決定については後述する。

記憶部４００は、生体状態モニタリングシステム１０００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５００は、制御部３００から出力される被験者の生体状態等を生体状態モニタリングシステム１０００の使用者（例えば医療従事者、介護従事者等）に表示する液晶モニター等のモニターである。報知部６００は、制御部３００からの出力（生体状態に関する情報等）に基づいて所定の報知を聴覚的に行う装置、例えばスピーカを備える。入力部７００は、生体状態モニタリングシステム１０００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。

［荷重検出器の構成］
次に、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの構成を説明する。荷重検出器１００ａ〜１００ｄは互いに同一の構成を有するため、ここでは代表して荷重検出器１００ａについて、ベッドＢＤの脚部ＢＬａのキャスターＣａを荷重検出器１００ａに載置する場合を例として説明する。

荷重検出器１００ａは、図３、図４に示す通り、第１、第２基部１１、１２と、第１、第２基部１１、１２によって平行に片持ち支持される第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２と、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２により上下に微小移動（変位）可能に支持され且つ可動スロープ３２を有する載置部３と、第１、第２基部１１、１２の下面に設けられたダンパ部材４１、４２を主に含む。なお、図４においては、他の構造との位置関係を明示するため、可動スロープ３２を点線で描いて透視している。

荷重検出器１００ａに関する説明においては、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の延在する方向を荷重検出器１００ａの前後方向とし、可動スロープ３２の先端ＳＬＴが位置する側を前側、その反対側を後側とする。また第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２が対向する方向を荷重検出器１００ａの幅方向とする。

第１、第２基部１１、１２はそれぞれ、前後方向に延在する長尺の平板部１１ａ、１２ａと、平板部１１ａ、１２ａの上面に設けられた支持台部１１ｂ、１２ｂとを有する。第１基部１１の支持台部１１ｂは、平板部１１ａの後端に設けられており、第２基部１２の支持台部１２ｂは、平板部１２ａの前端に設けられている。

第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２は、第１、第２基部１１、１２に片持ち支持されて平行に配置されており、それぞれ、互いに同一の形状を有する起歪体２１ｓ、２２ｓと、起歪体２１ｓ、２２ｓに貼り付けられたひずみゲージ２１ｇ、２２ｇとを有する。

起歪体２１ｓ、２２ｓはそれぞれ、アルミニウム、鉄等の金属で形成されたロバーバル型の起歪体であり、長手方向の中央部に、幅方向に貫通する貫通孔（不図示）を有する角柱形状である。ひずみゲージ２１ｇ、２２ｇは起歪体２１ｓ、２２ｓの貫通孔近傍の上面及び下面にそれぞれ１つずつ貼り付けられている。

起歪体２１ｓは、その後端近傍の下面が第１基部１１の支持台部１１ｂに固定されており、これにより後端を固定端２１ｓ１、前端を自由端２１ｓ２として第１基部１１（支持台部１１ｂ）に片持ち支持されている。一方、起歪体２２ｓは、その前端近傍の下面が、第２基部１２の支持台部１２ｂに固定されており、これにより前端を固定端２２ｓ１、後端を自由端２２ｓ２として第２基部１２（支持台部１２ｂ）に片持ち支持されている。すなわち、起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２と起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２とは前後方向において互いに反対側を向いている。

また、起歪体２１ｓの固定端２１ｓ１、自由端２１ｓ２は、それぞれ、前後方向において起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２、固定端２２ｓ１と略同じ位置にある。したがって、第１基部１１の支持台部１１ｂは、前後方向において起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２と略同じ位置にあり、第２基部１２の支持台部１２ｂは起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２と略同じ位置にある。

載置部３は、ベッドＢＤの脚ＢＬａの下端部に取り付けられたキャスターＣａ等の被験体が載置される計量皿であり、載置板３１と、載置板３１に対して枢動可能に連結された可動スロープ３２と、載置板３１の三方を囲む壁部３３と、載置部３を第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に連結するための第１、第２連結板３４１、３４２とを主に含む。

載置板３１は、本実施形態では、前後方向を短辺方向、幅方向を長辺方向とする矩形平板である。載置板３１の上面には、前側に開口したコ字（Ｕ字）形状を有する凹部３１ｒが、載置板３１の外周に沿って設けられている。後述する通り、載置板３１上にキャスターＣａが載置された状態においては、可動スロープ３２の腕部３２ａが、凹部３１ｒ内に収まる。

可動スロープ３２は、スロープ部３２ｓと、スロープ部３２ｓに一体に接続された腕部３２ａとを有する板状部材である。

スロープ部３２ｓは、平面視で略矩形状であり、その上面が、キャスターＣａを床面から載置板３１の上に移動させるための傾斜面（スロープ）を画成する。スロープ部３２ｓの重量は腕部３２ａの重量よりも重い。スロープ部３２ｓは、側面視において、スロープ部３２ｓ（及び可動スロープ３２）の先端（前端）ＳＬＴが細くなるように先細り状に形成されている。

腕部３２ａは、スロープ部３２ｓの幅方向の両端部に接続された第１腕部３２ａ１及び第２腕部３２ａ２と、第１、第２腕部３２ａ１、３２ａ２の後方において第１腕部３２ａ１及び第２腕部３２ａ２に接続された第３腕部３２ａ３とを有し、平面視が略コ字形（略Ｕ字形）である。

可動スロープ３２を載置板３１に対して枢動可能に設ける方法は任意であるが、本実施形態では、可動スロープ３２の幅方向両側に設けられたボスｂを、後述する第１、第２側壁３３１、３３２の内面に設けられた凹孔ｃに嵌入することにより、軸ｘを中心に枢動可能に、載置板３１及び壁部３２に接続している。

スロープ部３２ｓの重量が腕部３２ａの重量よりも重いため、外部から力が加わらない状態においては、スロープ部３２ｓの先端ＳＬＴは、荷重検出器１００ａが設置された床面に接触しており、キャスターＣａは容易にスロープ部３２ｓに乗り上げることができる。一方、ベッドＢＤのキャスターＣａが、スロープ部３２ｓを通って載置板３１上に導かれた後は、キャスターＣａが腕部３２ａを押圧して、載置板３１の凹部３１ｒ内に移動させる。これによりスロープ部３２ｓの先端ＳＬＴは床面から離間した位置（荷重検出に影響を及ぼさない位置）に移動する。

壁部３３は、載置板３１の幅方向両側に設けられた第１、第２側壁３３１、３３２と、載置板３１の後側に設けられた後壁３３３を含む。

第１側壁３３１は、載置板３１の幅方向一方側の縁に沿って載置板３１から直立しており、第２側壁３３２は、載置板３１の幅方向他方側の縁に沿って載置板３１から直立している。後壁３３３は、載置板３１の後縁に沿って載置板３１から直立している。第１側壁３３１、第２側壁３３２の前端は、載置板３１の前縁を越えて突出している。

第１側壁３３１の前端近傍には、載置部３を第１ビーム形ロードセル２１に連結するための第１連結板３４１が設けられている。第１連結板３４１は、第１側壁３３１の下縁から外側（載置板３１とは反対側）に突出する、載置板３１と平行な平板である。第１連結板３４１の上面が第１連結部Ｃ１である。

後壁３３３の後面には、載置部３を第２ビーム形ロードセル２２に連結するための第２連結板３４２が設けられている。第２連結板３４２は、本実施形態では、後壁３３３の下縁から後側（載置板３１とは反対側）に突出する、載置板３１と平行な矩形部３４２ａと、矩形部３４２ａの第２側壁３３２側の短辺から突出する、矩形部３４２ａと平行な正方形部３４２ｂとを有する。正方形部３４２ｂの上面が第２連結部Ｃ２である。

載置部３は、第１連結部Ｃ１を第１ビーム形ロードセル２１の起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２近傍の下面に固定し、第２連結部Ｃ２を第２ビーム形ロードセル２２の起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２近傍の下面に固定することにより、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に連結される。これにより、載置部３は、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に、上下に微小移動（変位）可能に支持される。

ダンパ部材４１、４２は、それぞれ、第１、第２基部１１、１２の平板部１１ａ、１２ａと同一の平面視形状を有する弾性部材であり、平板部１１ａ、１２ａの下面に、両面テープや接着剤等の任意の方法により取り付けられている。

ダンパ部材４１、４２は、具体的には例えば、制振性能を有するゴムシートであるがこれには限定されない。制振性能を有する所望の材料（所望の制振材料）を、ダンパ部材４１、４２として使用することができる。また、互いに硬度の異なる複数種類の制振材料を重ねたものをダンパ部材４１及び／又はダンパ部材４２として使用してもよい。

生体状態モニタリングシステム１０００において必要な荷重信号の周波数は主に０〜１００Ｈｚであるため、この範囲の周波数の振動を良好に遮断する制振材料を選択することが望ましく、０〜４０Ｈｚの範囲の周波数の振動を良好に遮断する制振材料を選択することがより望ましい。

ダンパ部材４１、４２の厚さは、使用する制振材料の種類（性能、硬度）や、被験者Ｓの体重等に基づいて決定し得る。

［生体状態のモニタ方法］
次に、生体状態モニタリングシステム１０００を使用して、ベッド上の被験者Ｓの生体状態をモニタする方法を説明する。

ベッドＢＤに対して生体状態モニタリングシステム１０００を設置する際には、まず、床面上に荷重検出器１００ａ〜１００ｄを設置し、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの載置板３１の上に、ベッドＢＤの脚部ＢＬａ〜ＢＬｄの下端のキャスターＣａ〜Ｃｄをそれぞれ載置する。

床面上への荷重検出器１００ａ〜１００ｄの設置は、ダンパ部材４１、４２の下面が床面に密着するように行う。キャスターＣａ〜Ｃｄの載置板３１上への載置は、可動スロープ３２のスロープ部３２ｓを介して容易に行うことができる。荷重検出器１００ａ〜１００ｄの載置板３１の上にベッドＢＤを載置することにより、荷重検出器１００ａ〜１００ｄのダンパ部材４１、４２は、ベッドＢＤの荷重によりわずかに圧縮される。この状態においても、ダンパ部材４１、４２の下面は床面と密着している。また、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの第１、第２基部１１、１２は、ダンパ部材４１、４２の厚みの分だけ床面から離間している。

その後、被験者ＳをベッドＢＤの上に移動させる。ベッドＢＤ上に被験者Ｓが移動することにより、荷重検出器１００ａ〜１００ｄのダンパ部材４１、４２は、被験者Ｓの荷重によりさらにわずかに圧縮される。この状態においても、ダンパ部材４１、４２の下面は床面と密着している。また、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの第１、第２基部１１、１２は、ダンパ部材４１、４２の厚みの分だけ床面から離間している。

生体状態モニタリングシステム１０００を使用した被験者Ｓの生体状態のモニタは、図５のフローチャートに示す通り、被験者Ｓの荷重を検出する荷重検出工程Ｓ１と、検出された被験者Ｓの荷重の変動に基づいて被験者Ｓの重心の位置を算出する重心位置算出工程Ｓ２と、算出された被験者Ｓの重心の位置に基づいて被験者Ｓの生体状態を決定する生体状態決定工程Ｓ３と、決定した生体状態を表示する表示工程Ｓ４とを主に含む。

荷重検出工程Ｓ１では、荷重検出器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ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１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの各々は、ベッドＢＤの脚ＢＬａ、ＢＬｂ、ＢＬｃ、ＢＬｄ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１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに分散して検知される。特に、荷重の中心（重心）がベッドＢＤの中心Ｏに存在していれば、４つの荷重検出器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに均一に分散して検知される。

荷重検出器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ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２００に出力する。Ａ／Ｄ変換部２００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に変換し、デジタル信号（以下「荷重信号」）として制御部３００に出力する。以下では、荷重検出器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄから出力され、Ａ／Ｄ変換部２００においてデジタル変換された荷重信号を、それぞれ荷重信号ｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄと呼ぶ。

重心位置算出工程Ｓ２では、重心位置算出部３０１が、荷重検出器１００ａ〜１００ｄからの荷重信号ｓａ〜ｓｄ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Ｏを原点として短手方向にＸを、長手方向にＹを取ったＸＹ座標面（図２）上における座標を示す。

重心位置算出部３０１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１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの座標をそれぞれ（Ｘ_ａ、Ｙ_ａ）、（Ｘ_ｂ、Ｙ_ｂ）、（Ｘ_ｃ、Ｙ_ｃ）、（Ｘ_ｄ、Ｙ_ｄ）、荷重検出器１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの荷重の検出値をそれぞれＷ_ａ、Ｗ_ｂ、Ｗ_ｃ、Ｗ_ｄとして、次式により算出される。

重心位置算出部３０１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４００に記憶させる。

生体状態決定部３０２は、重心軌跡ＧＴに基づいて、被験者Ｓの生体状態を決定する。生体状態決定部３０２は、重心Ｇの位置や、重心軌跡ＧＴ等に基づいて様々な生体状態を決定することができる。具体例を挙げると次の通りである。

（１）呼吸数の決定
特許文献３に記載されている通り、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。この内臓移動に伴って重心Ｇは、背骨の延在方向（体軸方向）にほぼ沿って移動する。以下では、人間の呼吸に応じて体軸方向に振動する重心Ｇの軌跡を「呼吸振動軌跡」と呼ぶ。

生体状態決定部３０２は、重心位置算出部３０１が算出した重心軌跡ＧＴに含まれる呼吸振動軌跡に基づいて、被験者Ｓの単位時間当たりの呼吸数を算出する。具体的には例えば、呼吸振動軌跡の極値点の数に基づいて被験者Ｓの呼吸数を求める。

なお、特許文献３に記載されている通り、被験者Ｓの重心軌跡ＧＴから、被験者Ｓの寝返り等の大きな体動に起因する重心移動の軌跡、及び被験者Ｓの手足の動き等の小さな体動に起因する重心移動の軌跡を取り除くことにより呼吸振動軌跡を抽出することもできる。このような方法を用いて呼吸振動軌跡を抽出することにより、呼吸数算出の精度を高めることができる。

（２）体軸方向、頭部位置の決定
呼吸振動軌跡の振動方向に基づいて、被験者Ｓの体軸の延びる方向を決定することができる。また、特許文献４に記載されている通り、被験者Ｓの体軸方向において、被験者Ｓの重心Ｇよりも頭側に存在する荷重検出器と、被験者Ｓの重心Ｇよりも脚側に存在する荷重検出器とでは、被験者Ｓの呼吸に応じた荷重値の変動の様子が異なる。この点に基づいて、被験者Ｓの頭部が、決定した体軸方向において重心Ｇのどちら側にあるのかを決定することができる。

被験者Ｓの体軸の延びる方向や頭部の位置を決定することで、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの姿勢等を推定することができる。

（３）心拍数の決定
人間の心拍の回数、即ち心拍数は毎分３０〜２００回程度であり、周期は約０．３〜２秒（周波数は約０．５〜３．３Ｈｚ）である。したがって、荷重検出部１００からの荷重信号ｓａ〜ｓｄから、周波数分離により約０．５〜３．３Ｈｚで振動する成分のみを取り出し、当該成分を用いて数式１、数式２により重心位置を算出すると、求められた重心（以下、「心拍重心Ｇｈ」と呼ぶ）の位置は、被験者Ｓの心拍に応じて振動する。

重心位置算出３０１に、このようにして心拍重心Ｇｈを算出させた上で、生体情報決定部３０２において、心拍重心Ｇｈの軌跡に現れる極値点の数に基づいて、被験者Ｓの心拍数を求めることができる。

［ダンパ部材による計測補償］
ここで、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄにおける、ダンパ部材４１、４２による計測補償について説明する。

４つの荷重検出器でベッドを４点支持してベッド上の被験者の荷重検出を行う場合に、被験者の荷重を適切に４つの荷重検出器に付加して、被験者の状態をより正確に４つの荷重検出器の検出値に反映させるためには、理論上、ベッドの４つの被支持点が単一の平面内にあり（条件１）、且つ４つの荷重検出器の載置板の上面が単一の平面内にある（条件２）ことを要する。この場合には、ベッドの４つの被支持点（例えば、４つのキャスターの下端）と４つの載置板とは、それぞれ、常に安定的に接触した状態（４点支持状態）となり、ベッドＢＤ上の荷重は、４つの被支持点を介し、被験者と４つの被支持点との位置関係に応じた適切な配分で４つの荷重検出器に加えられる。

これに対し、条件１及び／又は条件２が満たされない場合は、ベッドＢＤは３点支持状態となり、３点支持に関与する３つの荷重検出器に対してより多くの荷重が加えられ、残る荷重検出器に対する荷重の付加が小さくなってしまう。その結果、４つの荷重検出器に加えられる荷重値のバランスが変化し、４つの荷重検出器からの検出値も変動してしまう。このような変動を含む検出値に基づいて、被験者の生体状態等を高い精度で求めることは難しい。

ここで、被験者の状態をより正確に４つの荷重検出器の検出値に反映させるためには、一例として、ベッドの４つの被支持点及び４つの荷重検出器の載置板の上面が、それぞれ、荷重検出器の計量皿の変位幅（一例として約０．１ｍｍ）以下の平面度を有する平面内にあることが望ましい。しかしながら、市販のベッドや通常の建築物の床面を用いてこの条件を満たすことは容易ではない。

本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、ダンパ部材４１、４２を用いることにより、条件１及び条件２を満たすことなくベッドの４つの被支持点と４つの載置板３１とが安定的に接触した状態を実現しようとするものである。

即ち、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、ベッドから付加される荷重に応じてダンパ部材４１、４２の厚さを変化させることより、ベッドの被支持点の平面からのズレ及び／又は載置板３１の平面からのズレを吸収し、ベッドの４つの被支持点と４つの載置板３１とを安定的に接触した状態に保つように構成されている。

したがって、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いれば、ベッドＢＤが３点支持状態となることを抑制して、ベッドＢＤ上の荷重を、４つの被支持点（例えば４つのキャスターＣａ〜Ｃｄの下面）を介して、被験者と４つの被支持点との位置関係に応じた適切な配分で４つの荷重検出器に付加することが可能となり、被験者Ｓの荷重をより高い精度で検出することが可能となる。

また、荷重検出器１００ａ〜１００ｄが設置される床面は、必ずしも完全に静止しているとは限らない。例えば、当該床面上における人の歩行や、当該床面上に設置された微小振動を発生させる機器（例えば冷蔵庫、扇風機等）の影響によりわずかに振動している。また、当該床面を含む建物全体が強風や大型車両の通行により振動するのに伴って、床面が振動することもある。本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、ダンパ部材４１、４２により、このような床面の微小振動の荷重検出への影響を軽減することができる。

本実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの効果は次の通りである。

本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、ダンパ部材４１、４２の厚さを変化させることにより、４つのキャスターＣａ〜Ｃｄの下端と４つの荷重検出器１００ａ〜１００ｄの載置板３１とが安定的に接触した状態を維持することができる。すなわち、ベッドＢＤが３点支持状態となることを抑制できる。

したがって、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いれば、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重を、４つのキャスターＣａ〜Ｃｄを介して、より適切な配分で荷重検出器１００ａ〜１００ｄに付加することができ、被験者Ｓの荷重をより高い精度で検出することができる。

本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、ダンパ部材４１、４２を有するため、荷重検出器１００ａ〜１００ｄが設置された床面の微小振動の、荷重検出に対する影響を軽減することができ、被験者Ｓの荷重をより高い精度で検出することができる。

本実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００は、荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いて高い精度で検出された荷重値に基づいて、被験者Ｓの重心位置や生体状態を高い精度で求めることができる。

また、３点支持状態の発生を抑制するという効果と、床面振動の影響を軽減するという効果とを、簡易な構成且つ低コストで同時に達成することができる点も、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、及び生体状態モニタリングシステム１０００の有利な効果である。

すなわち、３点支持状態の発生を抑制するのみであれば、ベッドの脚部や荷重検出器に高さ調整用のアジャスタを設け、これによりキャスターと載置板とを密着させて４点支持を実現することも考えられる。しかしながら、このような方法は作業者の熟練を要し、また床面振動の影響を軽減するという効果も得られない。

また３点支持状態の発生には様々な態様があり、４つの脚部のうちどの脚部において荷重検出器との接触が不安定になるかの予測は難しく、また、ベッド上で被験者の移動に応じて荷重検出器との接触が不安定になる脚部が変わることもある。したがって、３点支持状態の発生により生じる誤差を、フィルタ処理により取り除くことは容易ではない。

一方で、床面振動の影響を軽減するだけでよければ、床面振動の影響は４つの荷重センサに同期して生じるため、これを特定してフィルタ処理により除去することは難しくない。しかしながら、このような方法はシステムの複雑化や高コスト化につながり、また３点支持状態の発生を抑制することもできない。

これに対し、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、第１、第２基部１１、１２の下面にダンパ部材４１、４２を設けるのみで、３点支持状態の発生を抑制するという効果と、床面振動の影響を軽減するという効果とを簡易な構成且つ低コストで同時に達成することができる。また、３点支持状態の発生を抑制するために作業者の熟練も不要である。

＜比較試験＞
次に、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄと、比較例の荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄとを用いて行った比較試験について説明する。比較例の荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄは、ダンパ部材４１、４２を有さない点を除いて荷重検出器１００ａ〜１００ｄと同一の構成を有する。

比較試験は、次の手順で行った。まず、図６に示すように、ベッドＢＤの４つの脚ＢＬａ〜ＢＬｄの下端部のキャスターＣａ〜Ｃｄの下に、本実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄをそれぞれ設置した。次いで、ベッドＢＤの中心Ｏ（位置Ｐ_Ｏ）、中心ＯからＹ軸に沿って正側の位置（位置Ｐ_＋Ｙ）、中心ＯからＹ軸に沿って負側の位置（位置Ｐ_−Ｙ）、中心ＯからＸ軸に沿って正側の位置（位置Ｐ_＋Ｘ）、中心ＯからＸ軸に沿って負側の位置（位置Ｐ_−Ｘ）に所定の重量を有するおもりを順次置き、各位置におもりを置いた状態での荷重検出器１００ａ〜１００ｄの検出値（ＡＤ値）を記録した。

その後、ベッドＢＤのキャスターＣａ〜Ｃｄの下の荷重検出器１００ａ〜１００ｄを、比較例の荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄに置き換え、位置Ｐ_Ｏ、位置Ｐ_＋Ｙ、位置Ｐ_−Ｙ、位置Ｐ_＋Ｘ、位置Ｐ_−Ｘに荷重検出器１００ａ〜１００ｄに対して用いたものと同一のおもりを順次置き、各位置におもりを置いた状態での荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄの検出値（ＡＤ値）を記録した。

図７（ａ）、図８（ａ）は、ベッドＢＤ上におもりが置かれていない無負荷状態、及びおもりをベッドＢＤ上の位置Ｐ_Ｏ、位置Ｐ_＋Ｙ、位置Ｐ_−Ｙ、位置Ｐ_＋Ｘ、位置Ｐ_−Ｘの各々に置いた状態における、荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値、及び荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値の合計値をまとめた表である。

図７（ｂ）、図８（ｂ）は、おもりをベッドＢＤ上の位置Ｐ_Ｏ、位置Ｐ_＋Ｙ、位置Ｐ_−Ｙ、位置Ｐ_＋Ｘ、位置Ｐ_−Ｘの各々に置いた状態における荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値の各々（図７（ａ）、図８（ａ）の２行目〜６行目に記載の値）から、ベッドＢＤ上におもりが置かれていない無負荷状態における荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値（即ち、ベッドＢＤの重量に相当する値。図７（ａ）、図８（ａ）の１行目に記載の値）を引いた値をまとめた表である。すなわち、図７（ｂ）、図８（ｂ）の表の値は、荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値のうち、おもりの重量に相当する値である。

図７（ａ）、（ｂ）、及び図８（ａ）、（ｂ）の表より、次の結果が確認された。

（１）荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄを用いた場合の結果を示す図８（ａ）の表において、「無負荷」の場合の値は、荷重検出器１００Ｂで最も大きい１５７２５０１であり、荷重検出器１００Ｃで最も小さい１３０７５１７である。その差は２６４９８８である。一方、荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いた場合の結果を示す図７（ａ）の表において「無負荷」の場合の値は、荷重検出器１００ｂで最も大きい１４５９７０７であり、荷重検出器１００ｃで最も小さい１３４０７８１である。その差は、１１８９２６である。

このように、荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄを用いた場合よりも荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いた場合の方が、ベッドＢＤからの荷重を４つの荷重検出器により均等に付加することが出来ている（すなわち、３点支持の傾向が抑制され、理想的な４点支持により近い状態にある）と言える。

（２）図８（ｂ）の表においては、おもりを位置Ｐ_＋Ｙに置いた状態において荷重検出器１００Ａの検出値が負の値となっている。これは、ベッドＢＤ上の位置Ｐ_＋Ｙにおもりを置くことによりベッドＢＤがキャスターＣｂ、Ｃｃ、Ｃｄにより主に支持される３点支持状態に至っており、キャスターＣａから荷重検出器１００Ａへの荷重の付加が適切に行われていないことを意味する。

図８（ｂ）の表においては、おもりを位置Ｐ_−Ｙ、Ｐ_＋Ｘに置いた状態においても荷重検出器１００Ｃの検出値が負の値となっており、この状態においてもベッドＢＤが３点支持状態に至っていることが分かる。

このように、比較例の荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄを用いた場合には、おもりを位置Ｐ_＋Ｙ、Ｐ_−Ｙ、Ｐ_＋Ｘに置いた場合に、ベッドＢＤが３点支持状態に至っている。

一方で、図８（ａ）の表においては、おもりを位置Ｐ_＋Ｘ、Ｐ_−Ｘにおいた状態において、それぞれ荷重検出器１００ｃ、１００ｄの検出値が負の値となっているが、おもりを位置Ｐ_＋Ｙ、Ｐ_−Ｙに置いた状態においては、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの値はいずれも正の値を出力している。すなわち、実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いた場合には、３点支持状態に至っているのはおもりを位置Ｐ_＋Ｙ、Ｐ_−Ｙに置いた場合のみであり、比較例の荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄを用いた場合に比較して、３点支持状態の発生が抑制されている。

なお、ダンパ部材４１、４２の種類及び厚さを調節することにより、３点支持状態の発生をより良好に抑制することが可能である。

（３）図７（ｂ）、図８（ｂ）の表の最も右側の列に、おもりを位置Ｐ_＋Ｙ、位置Ｐ_−Ｙ、位置Ｐ_＋Ｘ、位置Ｐ_−Ｘの各々に置いた状態における荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値の合計値の、おもりを位置Ｐ_Ｏに置いた状態における荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、１００Ａ〜１００Ｄの検出値の合計値（中央値）に対するずれ［％］を示した。この値は、おもりをベッドＢＤの中心Ｏから、Ｙ軸方向正負側、Ｘ軸方向正負側に移動した場合に４つの荷重検出器による検出値の合計が変化する割合を示すものであり、この値が小さいほど、ベッドＢＤが３点支持状態に至ることに起因する計測誤差の発生量が小さいといえる。

図８（ｂ）の表によると、おもりを位置Ｐ_＋Ｙに移動した場合のずれ量が０．１００％、位置Ｐ_−Ｙに移動した場合のずれ量が−０．０６１％、位置Ｐ_＋Ｘに移動した場合のずれ量が０．１５３％、位置Ｐ_−Ｘに移動した場合のずれ量が−０．１３１％であり、最大値である０．１５３％から最小値である−０．１３１％を引くと、０．２８４％である。これはベッドＢＤ上に加えられる荷重の移動に応じてベッドＢＤが３点支持状態となることにより、荷重の検出値にこの程度の計測誤差が生じ得るということを意味する。

一方で図７（ｂ）の表によると、おもりを位置Ｐ_＋Ｙに移動した場合のずれ量が０．００８％、位置Ｐ_−Ｙに移動した場合のずれ量が−０．０３１％、位置Ｐ_＋Ｘに移動した場合のずれ量が０．０９６％、位置Ｐ_−Ｘに移動した場合のずれ量が−０．１１４％であり、いずれの場合においても、図８（ｂ）の表における値よりも小さい値となっている。また、最大値である０．０９６％から最小値である−０．１１４％を引くと、０．２１０％であり、これも図８（ｂ）の表における値よりも小さい。

すなわち、実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄを用いた場合には、ベッドＢＤが３点支持状態に至ることによる計測誤差の量は、比較例の荷重検出器１００Ａ〜１００Ｄを用いた場合に比較して小さくなっており、３点支持状態の発生が抑制されている（発生の程度が抑制されている、あるいは３点支持の傾向が抑制されている）。

なお、ダンパ部材４１、４２の種類及び厚さを調節することにより計測誤差の量を更に小さくすることが可能である。

また、実施形態の荷重検出器１００ａと比較例の荷重検出器１００Ａとを床面に設置した状態で、床面に０Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動を与えた場合の検出値への影響を調べた。図９（ａ）、図９（ｂ）より、０Ｈｚ〜１００Ｈｚのほぼ全域で、ダンパ部材４１、４２を有する荷重検出器１００ａにおいてダンパ部材４１、４２を有さない荷重検出器１００Ａにおけるよりも良好に振動が減衰されていることがわかる。即ち、ダンパ部材４１、４２を有する荷重検出器１００ａは、ダンパ部材４１、４２を有さない荷重検出器１００Ａよりも、床面の振動による影響を受けにくいといえる。

＜変形例＞
上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００において、次の変形態様を採用することもできる。

上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００に含まれる荷重検出器１００ａ〜１００ｄにおいては、第１、第２基部１１、１２の平板部１１ａ、１２ａの下面に、平面視形状が平板部１１ａ、１２ａとそれぞれ同一であるダンパ部材４１、４２が取り付けられていたが、これには限られない。

第１の変形例として、平板部１１ａ、１２ａの下面にこれらの平面視形状よりも一回り小さい凹部１１ａｒ、１２ａｒを設け、平面視形状が凹部１１ａｒ、１２ａｒと略同一であるダンパ部材４１、４２を、その上面近傍のみを凹部１１ａｒ、１２ａｒ内に埋め込んだ状態で取り付けても良い（図１０（ｂ））。この構成によれば、ダンパ部材４１、４２の基部１１、１２に対するずれを良好に防止できる。

第２の変形例として、図１１、図１０（ｃ）に示す通り、基部１１、１２の下方に、基部１１と基部１２との間に渡って板部５を取り付け、板部５の下面にダンパ部材４３を取り付けても良い。

板部５、ダンパ部材４３は、平面視が略正方形であり、前縁には、載置部３の可動スロープ３２の先端ＳＬＴと床面との接触を妨げないように切欠き５ｎ、４３ｎが設けられている。板部５は基部１１、１２の平板部１１ａ、１２ａの下面に、ダンパ部材４３は板部５の下面に、それぞれ両面テープ、接着剤、ねじ等の任意の方法で取り付けられている。

板部５は、一例として金属製であってよいがこれには限られない。板部５の厚さは任意に設定し得るが、荷重検出時に板部５にたわみが生じない程度の厚さを有することが望ましい。ダンパ部材４３の材料や厚さは、上記実施形態と同様に適宜選択し得る。

第３の変形例として、図１２、図１０（ｄ）に示す通り、第１、第２基部１１、１２とカバー６とでダンパ部材４４、４５を挟むことにより、第１、第２基部１１、１２の平板部１１ａ、１２ａの下面にダンパ部材４４、４５を取り付けてもよい。

ダンパ部材４４、４５はそれぞれ、平面視形状及び寸法が、平板部１１ａ、１２ａの平面視形状及び寸法に略等しい第１部分４４１、４５１と、平面視において第１部分４４１、４５１よりも一回り小さい第２部分４４２、４５２を有する。

カバー６は、第１、第２基部１１、１２と共にダンパ部材４４、４５を挟んでこれらを固定的に保持する部材である。カバー６は、平面視が略正方形であり、前縁には、載置部３の可動スロープ３２の先端ＳＬＴと床面との接触を妨げないように切欠き６ｎが設けられている。また、カバー６の幅方向の両端部には、平面視形状及び寸法がダンパ部材４４、４５の第２部分４４２、４５２と略等しい開口６ａ１、６ａ２が設けられている。カバー部材６は、一例として樹脂製であってよいがこれには限られない。

カバー部材６は、ダンパ部材４４、４５の第１部分４４１、４５１の下面がカバー部材６の上面に密接し、且つダンパ部材４４、４５の第２部分４４２、４５２がカバー部材６の開口６ａ１、６ａ２を通って下方に突出した状態で、第１、第２基部１１、１２に取り付けられている。カバー部材６の第１、第２基部１１、１２への取付けは、例えば、カバー部材６の周縁から上方に延びる鉤状の係合爪（不図示）を、第１、第２基部１１、１２に引っかけることにより行うことができる。

また、図１０（ｄ）に示す通り、ダンパ部材４４、４５の第２部分４４２、４５２の厚さをＤ、カバー部材６の厚さをｄとすると、Ｄ−ｄの値が、ベッドＢＤ上に最大荷重が付加された状態においても０よりも大きくなるように設計することが望ましい。これにより、カバー部材６と床面との接触が防止され、床面の振動がダンパ部材４４、４５を介さずに直接第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２等に伝わるのを防ぐことができる。

第４の変形例として、第２の変形例と第３の変形例とを組み合わせた態様を用い得る（図１０（ｅ））。

第４の変形例の荷重検出器１００ａは、第１、第２基部１１、１２の平板部１１ａ、１２ａの下面に取り付けられた平面視略正方形の板部５と、平面視略正方形であり、且つ平面視略正方形の開口部を中央に有するカバー部材６と、第１、第２基部１１、１２とカバー部材６とによって挟まれる平面視略矩形のダンパ部材４４を有する。ダンパ部材４４の第２部分４４２は、カバー部材６の開口６ａを通って、カバー部材６の下方に突出している。

上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００が備える荷重検出器１００ａ〜１００ｄは、必ずしも第１基部１１、１２、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２を有さなくても良く、これらに代えて、単一の基部と単一のビーム形ロードセルとを有する構成であってもよい。また、ロードセルはビーム形には限られない。例えば平板状（プレート状）の起歪体にひずみゲージを取り付けたロードセルを用いても良い。

上記実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄ、生体状態モニタリングシステム１０００とともに使用されるベッドＢＤにおいて、４つの脚部ＢＬａ〜ＢＬｄは、必ずしもベッドの４隅になくてもよい。上記実施形態の荷重検出器１００ａ〜１００ｄ及び生体状態モニタリングシステム１０００は、ベッドＢＤを任意の４点において支持する場合にも、上記実施形態の場合と同じ原理により、３点支持状態の発生を抑制することができる。

上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００において、制御部３００を、重心位置算出部３０１の荷重信号ｓａ〜ｓｄに基づいて被験者Ｓの荷重値を求める部分のみを実質的に有する簡素な構成（荷重算出部）に置き換えて、荷重検出システムを得ることもできる。

上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００においては、荷重検出器１００ａ〜１００ｄの各々は、ベッドＢＤの脚の下端に取り付けられたキャスターＣの下に配置されていたがこれには限られない。荷重検出器１００ａ〜１００ｄの各々は、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１００ａ〜１００ｄをベッドＢＤと一体に又は着脱可能に組み合わせて、ベッドＢＤと本実施形態の生体状態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１３）。

上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００において、荷重検出部１とＡ／Ｄ変換部２００との間に、荷重検出部１００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。

上記実施形態の生体状態モニタリングシステム１０００において、表示部５００は、モニターに代えて、又はこれに加えて、生体状態を表わす情報を印字して出力するプリンタや、生体状態を表示するランプ等の簡易な視覚表示手段を備えてもよい。報知部６００はスピーカーに代えて、又はこれに加えて、振動により報知を行う振動発生部を備えてもよい。

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。

本発明の生体状態モニタリングシステムによれば、ダンパ部材を有するのみで、３点支持状態の発生を抑制し、且つ床面からの振動を遮蔽することができる。したがって、入院患者や入所者等の状態をより高い精度で求めることのできるシステムを、簡易且つ安価に、病院や介護施設に提供することができる。

１１ 第１基部、１２ 第２基部、２１ 第１ビーム形ロードセル、２２ 第２ビーム形ロードセル、３ 載置部、４１，４２，４３，４４，４５ ダンパ部材，５ 板部、６ カバー部、１００ 荷重検出部、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 荷重検出器、２００ Ａ／Ｄ変換部、３００ 制御部、３０１ 重心位置算出部、３０２ 生体状態決定部、４００ 記憶部、５００ 表示部、６００ 報知部、７００ 入力部、１０００ 生体状態モニタリングシステム、ＢＤ ベッド、ＢＤＳ ベッドシステム、Ｓ 被験者

Claims (15)

1. ベッドに対して該ベッド上の被験者の荷重を該ベッドの４点を介して検出するように設けられる４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の生体状態を決定する生体状態モニタリングシステムにおいて用いられる荷重検出器であって、
   基部と、
   前記基部上で片持ち支持されることによって自由端を有するロードセルと、
   前記ロードセルの自由端側に取り付けられ且つ前記ベッドが載置される載置部と、
   前記基部の下側に設けられた弾性を有するダンパ部材とを備え、
   前記ダンパ部材は、前記載置部上に前記ベッドが載置された状態で前記荷重検出器が設置された設置面と前記基部との接触を妨げるように設けられている荷重検出器。
2. 前記４つの荷重検出器は、前記ベッドの４隅に設けられる請求項１に記載の荷重検出器。
3. 前記被験者の生体情報は、前記４つの荷重検出器の各々によって検出された前記被験者の荷重値の全てに基づいて決定される請求項１又は２に記載の荷重検出器。
4. 前記生体状態モニタリングシステムが、更に前記４つの荷重検出器の各々によって検出された前記被験者の荷重値の全てに基づいて前記被験者の重心位置を算出する重心位置算出部を備え、前記生体状態モニタリングシステムが前記重心位置算出部により算出された前記被験者の重心位置に基づいて前記被験者の生体状態を決定する請求項３に記載の荷重検出器。
5. 前記ダンパ部材は、前記基部の下面に接触して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. 前記基部は第１基部と第２基部とを含み、
   前記ロードセルは、第１基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第１のロードセルと、第１のロードセルと対向して配置され、第２基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第２のロードセルとを含み、
   前記載置部は、更に第１のロードセルに連結される第１連結部と第２のロードセルに連結される第２連結部とを有し、第１のロードセルと第２のロードセルの間に設けられており、
   前後方向において、第２のロードセルの前記自由端は、第１のロードセルの前記自由端とは反対側に位置しており、
   前記載置部の第１連結部は、第１のロードセルと第１のロードセルの前記自由端側で連結され、前記載置部の第２連結部は第２のロードセルと第２のロードセルの前記自由端側で連結されており、
   第１基部の下面及び第２基部の下面に取り付けられた板部を更に備え、
   前記ダンパ部材は前記板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。
7. 前記基部の下側に設けられ且つ開口部を有するカバー部材を更に備え、
   前記ダンパ部材は、平面視において前記開口部より大きい第１部分と、平面視において前記開口部より小さい第２部分とを有し、
   前記カバー部材と前記基部とが、前記ダンパ部材の第２部分が前記開口部を介して下方に突出した状態で前記ダンパ部材の第１部分を挟持する請求項１〜４、６のいずれか一項に記載の荷重検出器。
8. ベッドに対して、該ベッド上の被験者の荷重を該ベッドの４点を介して検出するように設けられる４つの荷重検出器と、
   前記４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の荷重を算出する荷重算出部とを備える荷重検出システムであって、
   前記４つの荷重検出器の各々が、
   基部と、
   前記基部上で片持ち支持されることによって自由端を有するロードセルと、
   前記ロードセルの自由端側に取り付けられ且つ前記ベッドが載置される載置部と、
   前記基部の下側に設けられた弾性を有するダンパ部材とを備え、
   前記ダンパ部材は、前記載置部上に前記ベッドが載置された状態で前記荷重検出器が設置された設置面と前記基部との接触を妨げるように設けられている荷重検出システム。
9. 前記基部は第１基部と第２基部とを含み、
   前記ロードセルは、第１基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第１のロードセルと、第１のロードセルと対向して配置され、第２基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第２のロードセルとを含み、
   前記載置部は、更に第１のロードセルに連結される第１連結部と第２のロードセルに連結される第２連結部とを有し、第１のロードセルと第２のロードセルの間に設けられており、
   前後方向において、第２のロードセルの前記自由端は、第１のロードセルの前記自由端とは反対側に位置しており、
   前記載置部の第１連結部は、第１のロードセルと第１のロードセルの前記自由端側で連結され、前記載置部の第２連結部は第２のロードセルと第２のロードセルの前記自由端側で連結されており、
   第１基部の下面及び第２基部の下面に取り付けられた板部を更に備え、
   前記ダンパ部材は前記板部の下面に取り付けられている請求項８に記載の荷重検出システム。
10. 前記基部の下側に設けられ且つ開口部を有するカバー部材を更に備え、
    前記ダンパ部材は、平面視において前記開口部より大きい第１部分と、平面視において前記開口部より小さい第２部分とを有し、
    前記カバー部材と前記基部とが、前記ダンパ部材の第２部分が前記開口部を介して下方に突出した状態で前記ダンパ部材の第１部分を挟持する請求項８又は９に記載の荷重検出システム。
11. ベッドに対して、該ベッド上の被験者の荷重を該ベッドの４点を介して検出するように設けられる４つの荷重検出器と、
    前記４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の生体状態を決定する生体状態決定部とを備える生体状態モニタリングシステムであって、
    前記４つの荷重検出器の各々が、
    基部と、
    前記基部上で片持ち支持されることによって自由端を有するロードセルと、
    前記ロードセルの自由端側に取り付けられ且つ前記ベッドが載置される載置部と、
    前記基部の下側に設けられた弾性を有するダンパ部材とを備え、
    前記ダンパ部材は、前記載置部上に前記ベッドが載置された状態で前記荷重検出器が設置された設置面と前記基部との接触を妨げるように設けられている生体状態モニタリングシステム。
12. 前記４つの荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の重心位置を算出する重心位置算出部を更に備え、
    前記生体状態決定部は、前記重心位置算出部により算出された重心位置に基づいて前記被験者の生体状態を決定する請求項１１に記載の生体状態モニタリングシステム。
13. 前記基部は第１基部と第２基部とを含み、
    前記ロードセルは、第１基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第１のロードセルと、第１のロードセルと対向して配置され、第２基部上で片持ち支持されることによって自由端を有する第２のロードセルとを含み、
    前記載置部は、更に第１のロードセルに連結される第１連結部と第２のロードセルに連結される第２連結部とを有し、第１のロードセルと第２のロードセルの間に設けられており、
    前後方向において、第２のロードセルの前記自由端は、第１のロードセルの前記自由端とは反対側に位置しており、
    前記載置部の第１連結部は、第１のロードセルと第１のロードセルの前記自由端側で連結され、前記載置部の第２連結部は第２のロードセルと第２のロードセルの前記自由端側で連結されており、
    第１基部の下面及び第２基部の下面に取り付けられた板部を更に備え、
    前記ダンパ部材は前記板部の下面に取り付けられている請求項１１又は１２に記載の生体状態モニタリングシステム。
14. 前記基部の下側に設けられ且つ開口部を有するカバー部材を更に備え、
    前記ダンパ部材は、平面視において前記開口部より大きい第１部分と、平面視において前記開口部より小さい第２部分とを有し、
    前記カバー部材と前記基部とが、前記ダンパ部材の第２部分が前記開口部を介して下方に突出した状態で前記ダンパ部材の第１部分を挟持する請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の生体状態モニタリングシステム。
15. ベッドと、
    請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の生体状態モニタリングシステムとを備え、
    前記生体状態モニタリングシステムの４つの荷重検出器が前記ベッドを４点で支持するベッドシステム。

Images