JPWO2010143487A1

JPWO2010143487A1 - 寝台装置

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Publication number: JPWO2010143487A1
Application number: JP2011518365A
Authority: JP
Inventors: 裕樹数野; 潤川口
Original assignee: Paramount Bed Co Ltd
Current assignee: Paramount Bed Co Ltd
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2030-05-07
Also published as: WO2010143487A1; CN102458339B; KR101310557B1; EP2441426A1; US8838411B2; JP5389916B2; CN102458339A; EP2441426B1; EP2441426A4; KR20120026620A; US20120078573A1

Abstract

寝台装置は、荷重信号を生成する荷重計測手段と、荷重信号に基づいて重心位置変化量又は荷重変化量を演算する第１の演算手段と、重心位置変化量又は荷重変化量の演算結果が第１の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、演算結果が第１の閾値以上であると判定した回数を集計する集計手段と、集計結果に各期間ごとの係数を乗じてそれらを加算する第２の演算手段と、第２の演算手段による演算結果が所定の第２の閾値以上であるか否かに基づいて利用者の覚醒若しくは睡眠状態を判定するか、又は体動若しくは安静状態を判定する第２の判定手段と、を備えている。これにより、寝床部の荷重情報を利用して利用者の動きを監視し、高い検出精度でベッド利用者の覚醒状態及び体動状態を検知することができる。

Description

本発明は、譫妄及び手術後間もない患者等を対象に、ベッド利用者の覚醒状態又は体動状態を高精度で検知することができる寝台装置に関する。

近時、認知症の高齢者の徘徊及びベッド周りでの転倒・転落の事故が社会的な問題となっており、その対策が求められている。また、高齢者及び術後間もない患者等、長期間にわたってベッドに在床している利用者のベッド上での動きをベッドの荷重情報によって監視することで、異常事態の際に、より迅速な対応ができることを期待されている。

ベッドの荷重情報を利用して利用者の状態を判断する技術としては、例えば、特許文献１において、利用者の在床又は離床をベッドの荷重情報によって判断する技術が開示されている。しかしながら、この特許文献１に開示された技術は、長期間にわたって継続的にベッドに在床している利用者のベッド上での動きを監視するものではない。

ベッド上の利用者の動きを監視する技術としては、例えば非特許文献１において、利用者の手首に小型の加速度センサを装着して、利用者の動きを一定期間ごとに計測し、利用者の睡眠又は覚醒状態を判別する技術が開示されている。しかしながら、この技術はベッド利用者の体にセンサを装着する必要があり、認知症の高齢者及び手術後間もない患者等を対象にする技術としては不適である。

上記従来技術における問題点を改善すべく、特許文献２乃至５及び非特許文献２には、ベッド上の４点の荷重情報から重心位置を求め、この重心位置情報を利用して在床時の利用者の動きを監視する技術が開示されている。

特開平２−２８０７３３号公報特許３０９３７４５号公報特許３３２２６３２号公報ＵＳＰ５，２７６，４３２特許３５３６０４３号公報特開２００７−１９０２６９号公報特開２００８−２１２３０６号公報特開２００９−３９４５３号公報

Roger J.Cole et al., Automatic Sleep/Wake Identification From Wrist Activity, Sleep, 15(5), pp.461-469(1992) J.C.Barbenel et al., Monitoring the mobility of patients in bed, Medical & Biological Engineering & Computing, pp.466-468(Sep 1985)

しかしながら、特許文献２乃至４に記載の従来技術においては、ゆっくりとした起き上がり動作を高精度に検知するためには、重心移動量を判定する際の時間を長くする必要がある。この場合、長時間起きた状態からその時間よりも短い周期で寝る動作−起き上がり動作を実施した後、寝た場合、これを検知できないという問題点がある。

また、特許文献２乃至５及び非特許文献２に記載の技術においては、利用者のベッド上の重心位置に関する情報のみによる監視では、例えばベッドの端に利用者がいることは検知できても、それが寝返り等の動作によってベッド端部にいる状態であるのか、離床しようとしてベッド端部にいる状態なのか、又は利用者が寝ている寝床部に品物を置いたり、利用者でない別の人間が寝床部に寄りかかったり、座ったりしたことによる重心位置の変動なのかの区別ができない。また、柵などの付帯物を取り除く等といった行為によって重心移動が発生した場合に、起き上がり動作と区別ができず、誤判定することがあるという問題点がある。

更に、特許文献５に開示された技術は、重心位置の変化量を積算し、この積算値によってベッド利用者の睡眠及び覚醒状態を判定するものである。従って、ベッド利用者が寝ているときに、利用者でない別の人間が寝床部に寄りかかる等によって重心位置変化量がある一の時点だけ大きくなった場合においても、外乱要因による大きな重心位置の変化量がベッド利用者の覚醒判定に使用されて、利用者が覚醒していると誤判定する危険性が増大する。

本願発明者等は、上記誤判定の問題を解決するために、特許文献６乃至８において、利用者の体重情報と重心位置情報を組み合わせた情報を判断することによって、誤判定が少なく高い検出精度で利用者の動きを監視することができる寝台装置を提案した。

しかしながら、特許文献６乃至８に提案された技術は、ベッド利用者の端座位状態、寝位置又は起き上がりを検知するものであり、ベッド利用者の覚醒状態又は体動状態を検知するものではない。従って、例えば集中治療室等で点滴治療を受けている患者をベッドから遠隔した場所で監視する場合において、特許文献６乃至８に提案された寝台装置を使用しても患者の覚醒状態及び体動状態を検知することはできない。従って、患者が不穏行動によって点滴ラインを自己抜去した場合等の検知を行うことはできない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、寝床部の荷重情報を利用して利用者の動きを監視し、高い検出精度でベッド利用者の覚醒状態又は体動状態を検知することができる寝台装置を提供することを目的とする。

本発明に係る寝台装置は、寝床部の荷重を検出して荷重信号を生成する荷重計測手段と、前記荷重信号に基づいて前記寝床部の重心位置変化量を演算する第１の演算手段と、この第１の演算手段が演算した重心位置変化量が第１の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、一定期間ごとに前記第１の演算手段が演算した重心位置変化量が前記第１の閾値以上であると判定した回数を特定の時間から遡って複数の期間にわたって集計する集計手段と、前記集計手段による集計結果に前記各期間ごとに定められた係数を乗じてそれらを加算する第２の演算手段と、この第２の演算手段による演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて前記寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態を判定するか、又は体動若しくは安静状態を判定する第２の判定手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る他の寝台装置は、寝床部の荷重を検出して荷重信号を生成する荷重計測手段と、前記荷重信号に基づいて前記寝床部の荷重変化量を演算する第１の演算手段と、この第１の演算手段が演算した荷重変化量が第１の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、一定期間ごとに前記第１の演算手段が演算した荷重変化量が前記第１の閾値以上であると判定した回数を特定の時間から遡って複数の期間にわたって集計する集計手段と、前記集計手段による集計結果に前記各期間ごとに定められた係数を乗じてそれらを
加算する第２の演算手段と、この第２の演算手段による演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて前記寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態を判定するか、又は体動若しくは安静状態を判定する第２の判定手段と、を有することを特徴とする。

上述の寝台装置において、前記係数が前記特定の時点から遡る期間ごとに夫々異なる場合、前記第２の演算手段が前記係数を前記集計結果に乗じることにより、夫々の集計結果に重み付けを施し、前記第２の判定手段は、前記利用者の覚醒又は睡眠状態を判定する。

また、前記係数が夫々等しい場合、前記第２の判定手段は、前記利用者の体動又は安静状態を判定する。

上述の寝台装置は、前記荷重信号に基づいて前記寝床部上の利用者の体重を演算する第３の演算手段と、前記利用者の体重に基づいて第３の閾値を設定し、前記寝床部の荷重が前記第３の閾値以下であった場合に前記利用者が離床状態であることを判定する第３の判定手段と、を更に有し、前記利用者の離床状態を判定した期間において前記第１及び第２の演算手段による演算結果を削除し、前記第１及び第２の判定手段による判定を実施しないように構成することができる。

また、寝台装置は、例えば前記第２の判定手段による判定結果を前記利用者の状態として表示する表示手段を更に有する。

本発明の寝台装置には、第１の判定手段が設けられ、寝床部上の重心位置変化量が第１の閾値以上であるかを判定する。そして、集計手段は、重心位置変化量が第１の閾値以上となった回数を一定期間ごとに集計する。即ち、本発明の寝台装置は、荷重信号をそのまま寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態の判定、又は体動若しくは安静状態の判定に使用せず、演算値が所定の閾値以上となった回数に基づいて利用者の状態を判定する。従って、外乱要因による荷重が寝床部に一時的に大きく作用した場合においても、外乱要因が判定結果に及ぼす影響を小さくして、誤判定の危険性を低減することができる。

また、第２の演算手段が集計結果に各期間ごとに定められた係数を乗じてそれらを加算し、演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態を判定するか、又は体動若しくは安静状態を判定する。従って、荷重信号が、第１の閾値によるフィルタと、一定期間ごとに回数を集計する集計手段によるフィルタと、第２の演算手段によるフィルタと、第２の閾値によるフィルタとの４つのフィルタを通過した上で、利用者の状態を監視する。従って、外乱要因による誤判定の危険性を極めて小さくしながら、利用者の状態を時間の経過とともに精度よく監視することができる。

本発明の他の寝台装置において、第１の演算手段は、寝床部上の荷重変化量を演算する。そして、第１の判定手段はこの荷重変化量が他の第１の閾値以上であるかを判定し、集計手段は荷重変化量が他の第１の閾値以上となった回数を一定の期間ごとに集計する。即ち、本発明の他の寝台装置も荷重信号をそのまま寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態の判定、又は体動若しくは安静状態の判定に使用せず、外乱要因による荷重が寝床部に一時的に大きく作用した場合においても、外乱要因が判定結果に及ぼす影響を小さくして、誤判定の危険性を低減することができる。

本発明の寝台装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る寝台装置の概略図である。寝床部１の４端に４つの荷重センサ３−１乃至３−４を配置した例を示す概略図である。各荷重センサ３の信号をコントローラ５で情報処理し、各機能を動作させるときのブロック図を示したものである。本発明の第１及び第２実施形態に係る第１の演算部での演算処理フローを示すブロック図である。本発明の第３及び第４実施形態に係る第１の演算部での演算処理フローを示すブロック図である。本発明の第５実施形態に係る寝台装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係る寝台装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の寝台装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の第１実施形態に係る寝台装置の概略図、図３は寝床部１の４端に４つの荷重センサ３−１乃至３−４を配置した例を示す概略図、図４は各荷重センサ３の信号をコントローラ５で情報処理し、各機能を動作させるときのブロック図、図５は第１の演算部での演算処理フローを示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の寝台装置には、荷重計測部３（３−１乃至３−４）と、第１の演算部１１と、第１の判定部１８と、集計部３２と、第２の演算部１２と、第２の判定部１９とが設けられている。

荷重計測部３（３−１乃至３−４）は、図２に示す寝床部１を支持する脚付のフレーム２の４隅に夫々設けられ、寝床部１の上の荷重を検出して荷重信号を生成する荷重センサ３（３−１，３−２，３−３，３−４）である。この荷重センサ３によって生成された荷重信号は、寝床部１の２つの短辺に設けられた壁部４の一方に備えられたコントローラ５によって一定時間毎に読み込まれる。

図４に示すように、コントローラ５には、制御部２０及び演算部２１が設けられており、これらにより、図１に示す第１の演算部１１、第２の演算部１２、第１の判定部１８、第２の判定部１９、集計部３２における夫々の処理がソフトウエアによって実施されるようになっている。また、コントローラ５には、警報信号を発信する警報信号発信部３１が設けられており、更に、第１及び第２の判定部１８，１９で夫々判定に使用する第１及び第２の閾値等、各種の設定値を入力する設定操作部２４が設けられている。また、コントローラ５には、各設定値を記憶する記憶部２２と、判定結果に基づいて利用者の状態を表示する表示部２５と、ナースコール２９等の警報／停止操作部２６とが設けられている。各警報装置は、コントローラ５より警報信号を発信し、ナースコール２９を介してナースステーション３０に通報するか又は複数台のベッドを管理する場合は通信コネクタよりＬＡＮ（Local Area Network）アクセスポイント２７を中継して遠隔地のパソコン２８に通報することができる。そして、コントローラ５は、荷重センサ３によって生成された荷重信号を一定時間毎に読み込む。

本実施形態において、第１の演算部１１は、図５に示すように、荷重合計値演算部１３と、重心位置演算部１４と、重心位置移動量演算部１５とからなる。荷重合計値演算部１３は、コントローラ５が一定時間毎に読み込む荷重センサ３によって生成された荷重信号を基に、寝床部１上の荷重合計値の基準からの増加分Ｗ_Ｔを演算する。ここで、荷重合計値の基準とは、寝床部１上に利用者がいない状態で、マットレス、布団等が載置された状態における荷重合計値を示す。重心位置演算部１４は、荷重合計値演算部１３が演算した荷重合計値Ｗ_Ｔを基に、重心位置を演算する。図３に示すように、第１の荷重センサ３−１と第３の荷重センサ３−３とを結ぶ辺を頭側、第２の荷重センサ３−２と第４の荷重センサ３−４とを結ぶ辺を足側とする。寝床部１の頭側左端（図３において寝床部１の左下端部）を原点（０，０）とし、第１の荷重センサ３−１と第２の荷重センサ３−２との間の距離をＢ_Ｘ、第１の荷重センサ３−１と第３の荷重センサ３−３との間の距離をＢ_Ｙとする。利用者が寝床部１の上に寝たとき、及び寝床部１に品物が置かれる等により荷重が付加されたときの、第１乃至４の荷重センサ３−１乃至３−４によって生成される荷重信号の基準からの荷重増加分の演算値をＷ_１乃至Ｗ_４とすると、寝床部１上の荷重合計値Ｗ_ＴはＷ_１乃至Ｗ_４の和（Ｗ_１＋Ｗ_２＋Ｗ_３＋Ｗ_４＝Ｗ_Ｔ）となり、寝床部１上の重心位置（Ｘ，Ｙ）は下記の数式１で表すことができる。この式に従って、重心位置演算部１４は、寝床部１上の重心位置を演算する。

重心位置移動量演算部１５は、以下のようにして重心位置の移動量を求める。まず、コントローラ５の演算部２１が荷重信号を一定時間毎に読み込む度に、重心位置移動量演算部１５は、荷重合計値演算部１３及び重心位置演算部１４による現在の重心位置の演算結果と重心移動量時間差Ｔ_２だけ遡った過去の重心位置の演算結果とから重心位置の移動量を演算する。

ある時刻ｔ_２の利用者の重心位置を（Ｘ_２，Ｙ_２）、ある時刻ｔ_２から重心移動量時間差Ｔ_２だけ遡った過去ｔ_２−Ｔ_２の重心位置を（Ｘ_２−Ｔ２，Ｙ_２−Ｔ２）とすると、Ｘ軸方向の重心位置の移動量ΔＸは下記の数式２で表すことができる。この式に従って、重心位置移動量演算部１５は、寝床部１上の荷重のＸ軸方向の重心位置の移動量ΔＸを演算する。なお、寝床部１上の荷重のＹ軸方向の重心位置の移動量ΔＹについても、下記数式２のＸをＹに置き換えて演算する。このときのサンプリング時間Ｔ_２は、例えば０．４秒である。

続いて、重心位置移動量演算部１５は、寝床部１上の荷重のＸ軸方向及びＹ軸方向の重心位置の移動量ΔＸ及びΔＹに基づいて、下記数式３に従って重心位置移動量Ｄを演算する。そして、重心位置移動量Ｄの演算結果をコントローラ５の第１の判定部１８に送信する。

コントローラ５に設けられた第１の判定部１８は、重心位置移動量Ｄが第１の閾値以上であるか否かを判定する。そして、第１の判定部１８は、重心位置移動量Ｄが第１の閾値以上であると判定した場合、この判定結果を集計部３２に送信する。例えば、第１の閾値を１ｃｍに設定し、ある時刻ｔ_２から遡った一定の期間（例えば１分間）において、移動量が夫々５ｃｍ、１ｃｍ、１ｃｍ、０．５ｃｍ、１ｃｍの５回の重心位置移動が発生した場合、第１の判定部１８は、第１の閾値以上の重心位置移動が発生するごとに、判定結果を集計部３２に送信する。即ち、この例の場合、第１の閾値以上の重心位置移動は４回発生しており、第１の判定部１８は集計部３２に判定結果を４回送信する。

集計部３２は、一定期間（上述の例においては１分間）ごとに第１の判定部１８から送信された判定結果を集計する。上述の例の場合、集計部３２は、第１の閾値以上である重心位置移動の発生回数として、４という数字を導く。そして、集計部３２は、第１の閾値以上である重心位置移動の発生回数を、一定期間ごとに集計し、集計結果を第２の演算部１２に送信する。例えば、一定の期間を１分間とし、ある時刻ｔ_２から遡った５分間に、第１の閾値以上の重心位置移動が夫々２回、１回、１回、３回、０回発生した場合、集計部３２は２、１、１、３、０という数字を１分ごとに第２の演算部１２に送信する。

引き続いて、第２の演算部１２は、集計部３２から送信された集計結果に基づいて、所定の演算を行う。本第１実施形態において、第２の演算部１２は、下記数式４に従い、集計部３２からの集計結果をある時点から遡って４つの期間分だけ加算する。ここで、下記数式４のＪは第２の演算部１２による演算結果を意味する。また、ａ（０）は、ある時刻ｔ_２を基準時刻としたときに、時刻ｔ_２から一定の期間遡った時点から一定期間が経過する（時刻ｔ_２に至る）までの間に重心位置移動量Ｄを第１の閾値以上であると判定した回数を意味し、ａ（−１）乃至ａ（−３）も同様に、時刻ｔ_２を基準時点としたときに、夫々、時刻ｔ_２から２乃至４つ分の一定期間を遡った時点から一定期間が経過するまでの間に重心位置移動量Ｄを第１の閾値以上であると判定した回数を意味する。続いて、第２の演算部１２は演算結果Ｊを第２の判定部１９に送信する。

第２の判定部１９は、第２の演算部１２による演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて、寝床部１上の利用者の状態を判定する。本実施形態において、第２の演算部１２は集計部３２からの集計結果を複数個加算し、第２の判定部１９はこの演算値によって寝床部１上の利用者が体動状態であるか、又は静止状態であるかを判定する。即ち、時刻ｔ_２から遡った複数個の一定期間にわたって、第１の閾値以上である重心位置移動の発生回数を寝床部１上の利用者の活動量として加算することにより、一定期間に寝床部１上の利用者が比較的大きく動いた回数を集計し、利用者が体動状態であるか、又は安静状態であるかを時間の経過に追従させて判定する。なお、本実施形態では、数式４に示すように第２の演算部１２は第１の閾値以上の重心位置移動の発生回数をそのまま加算しているが、加算する各集計値ａ（０）乃至ａ（−３）に夫々等しい係数を乗じた上で加算してもよい。この場合、第２の閾値も各集計値に共通して乗じる係数に合わせ、適宜の大きさで設定する。

第２の判定部１９は、利用者の体動又は安静状態の判定結果を表示部２５及び警報信号発信部３１に送信する。表示部２５は、判定した利用者の状態をモニタに表示する。各警報装置は、コントローラ５より警報信号を発信し、ナースコール２９を介してナースステーション３０に通報するか、又は複数台のベッドを管理する場合は通信コネクタよりＬＡＮ（Local Area Network）アクセスポイント２７を中継して遠隔地のパソコン２８に通報する。これにより、利用者の状態を遠隔した場所で管理することができる。

本第１実施形態に対応する発明は、以下のように構成されている。即ち、第１実施形態に対応する発明の寝台装置は、寝床部の荷重を検出して荷重信号を生成する荷重計測手段と、前記荷重信号に基づいて前記寝床部の重心位置変化量を演算する第１の演算手段と、この第１の演算手段が演算した重心位置変化量が第１の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、一定期間ごとに前記第１の演算手段が演算した重心位置変化量が前記第１の閾値以上であると判定した回数を特定の時点から遡って複数の期間にわたって集計する集計手段と、この集計手段による集計結果を複数個加算する第２の演算手段と、前記第２の演算手段による演算結果が所定の第２の閾値以上であるか否かに基づいて前記寝床部上の利用者の体動又は安静状態を判定する第２の判定手段と、を有することを特徴とするものである。

本第１実施形態に対応する発明においては、第１の閾値以上である重心位置変化量が発生した場合、この重心位置変化の発生回数を一定期間ごとに集計し、複数個加算する。そして、集計手段が集計した値が第２の閾値以上であるか否かにより、寝床部上の利用者が体動状態であるか、又は安静状態であるかを判定する。本発明のように譫妄及び手術後間もない患者等の動きを監視するという目的を持った場合には、患者が体動状態であるか、又は安静状態であるかを高精度で検出することが必要になる。本第１実施形態においては、一定期間内に重心位置移動量Ｄが第１の閾値以上であると判定した回数を寝床部１上の利用者の活動量として集計部３２で集計している。そして、寝床部１上にベッド利用者が寝ているときに、利用者でない別の人間が寝床部に寄りかかる等の外乱要因によって重心位置変化量がある一の時点だけ大きくなった場合においても、第１の閾値以上である重心位置移動の発生回数は１回である。従って、重心位置の変化量をそのまま積算した値によってベッド利用者の睡眠又は覚醒状態を判定する従来技術に比して、寝床部１上の利用者の活動量を精度よく監視することができ、誤判定の危険性を低減することができる。

ある時刻ｔ_２から一定期間だけ遡った期間において、重心位置移動量Ｄが夫々５ｃｍ、１ｃｍ、１ｃｍ、０．５ｃｍ、１ｃｍの５回の重心位置移動が発生する上述の例において、従来技術では５ｃｍ＋１ｃｍ＋１ｃｍ＋０．５ｃｍ＋１ｃｍの積算結果として８．５ｃｍという値を判定に使用する。しかしながら、このうち外乱要因による重心位置移動量Ｄが５ｃｍである場合、実際の判定に使用すべき値は８．５ｃｍのうち３．５ｃｍだけである。即ち、従来の覚醒判定においては、利用者が睡眠状態にある場合であっても、外乱要因による大きな重心位置移動量がベッド利用者の覚醒判定に使用されてしまい、利用者が覚醒状態であると誤判定される危険性がある。これに対して、本実施形態では、まず、重心位置移動量Ｄの閾値として１ｃｍを設定し、この閾値未満である重心位置移動の発生を寝床部１上の利用者の活動量として集計しない。従って、外乱要因による重心位置移動が微小である場合において、誤判定の危険性を低減することができる。そして、第１の閾値以上である重心位置移動の発生回数として集計部３２が集計する４回のうち、外乱要因による重心位置移動は１回である。このように重心位置の変化を移動量のまま体動判定に使用する代わりに、所定の閾値以上である重心位置移動があった場合、重心位置移動の発生回数を利用者の体動判定に使用することにより、外乱要因が判定結果に及ぼす影響を小さくして、誤判定の危険性を低減することができる。

本実施形態においては、更に、第２の演算部１２が、基準時刻から遡って複数の一定期間にわたって第１の閾値以上の重心位置移動の発生回数を加算する。これに加え、重心位置移動の発生回数の演算値が第２の閾値以上であるか否かにより、利用者の体動状態を判定している。従って、外乱要因によって一時的に重心位置が大きく動いた場合においても、外乱要因が判定に及ぼす影響を極めて小さくし、誤判定の危険性を更に低減することができる。即ち、本実施形態の寝台装置は、第１の閾値によるフィルタと、重心位置移動の発生を回数として集計することによるフィルタと、複数個の一定期間だけ閾値以上の重心位置移動の発生回数を加算することによるフィルタと、第２の閾値によるフィルタとの４つのフィルタを介して利用者の体動を監視している。従って、外乱要因による誤判定の危険性を極めて小さくしながら、利用者の体動状態を時間の経過とともにリアルタイムで監視することができる。

なお、本実施形態においては、利用者の体動状態を判定するために、時間ｔ_２から一定期間を４つ分まで遡った期間における重心移動回数を使用しているが、一定とする期間を短く設定した場合等において、適宜、遡る期間の数を増やすことができる。この場合は、上記数式４における演算値ａ（０）乃至ａ（−３）の加算個数を増やせばよい。また、逆に一定とする期間を長く設定した場合等において、適宜、遡る期間の数を減らすこともできる。この場合においても、上記数式４における演算値ａ（０）乃至ａ（−３）の加算個数を減らせばよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の寝台装置には、荷重計測部としての荷重センサ３（３−１，３−２，３−３，３−４）と、荷重合計値Ｗ_Ｔ及び重心位置（Ｘ_２，Ｙ_２）から重心位置移動量Ｄを算出する第１の演算部１１と、重心位置移動量Ｄが第１の閾値以上であるかを判定する第１の判定部１８と、重心位置移動量Ｄが第１の閾値以上となった回数を集計する集計部３２と、第２の演算部１２による演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて利用者の状態を判定する第２の判定部１９と、が設けられている点については、第１実施形態と同じであるが、第２実施形態においては、第２の演算部１２における演算式が異なる。また、本実施形態においては、第２の判定部１９が寝床部１上の利用者の覚醒又は睡眠状態を検知する。

本第２実施形態においては、第２の演算部１２における演算式が下記数式５で与えられる。即ち、第２の演算部１２は、集計部３２から送信された集計結果に一定の期間ごとに定められた係数を乗じた上で、それらを加算する。第１実施形態と同様に、下記数式５のＪは第２の演算部１２による演算結果を意味する。また、ａ（０）は、ある時刻ｔ_２を基準時刻としたときに、時刻ｔ_２から一定期間遡った時点から一定期間が経過する（時刻ｔ_２に至る）までの間に重心位置移動量Ｄを第１の閾値以上であると判定した回数を意味し、ａ（−１）乃至ａ（−４）も同様に、時刻ｔ_２を基準時点としたときに、夫々、時刻ｔ_２から２乃至５つ分の一定期間を遡った時点から一定期間が経過するまでの間に重心位置移動量Ｄを第１の閾値以上であると判定した回数を意味する。ｗ（０）乃至ｗ（−４）は、集計部３２による集計結果に乗じる期間ごとの係数を意味し、夫々の集計結果がある時刻ｔ_２からどれだけ遡った期間のものであるかによって異なっている。即ち、時刻ｔ_２から一定期間遡った時点から一定期間が経過する（時刻ｔ_２に至る）までの間において、集計部による集計結果ａ（０）に乗じる係数はｗ（０）であり、時刻ｔ_２から一定期間を２乃至５つ分遡った時点から一定期間が経過するまでの集計結果ａ（−１）乃至ａ（−４）に乗じる係数は、夫々ｗ（−１）乃至ｗ（−４）である。このように、本第２実施形態においては、ある特定の時間から遡る期間ごとに夫々異なる係数が定められ、夫々の期間における重み係数として集計結果に乗じる。

第２の判定部１９は、第２の演算部１２による演算結果が所定の第２の閾値以上であるか否かに基づいて、寝床部１上の利用者の覚醒又は睡眠状態を判定する。上記数式５に示すように、本第２実施形態において、第２の演算部１２は集計部３２からの集計結果に、一定期間ごとに異なる所定の係数を重み係数として乗じた上で、演算結果を複数個加算する。そして、第２の判定部１９はこの演算値によって寝床部１上の利用者が覚醒状態であるか、又は睡眠状態であるかを判定する。即ち、時刻ｔ_２から遡った複数個の一定期間にわたって、第１の閾値以上である重心位置移動の発生回数に各期間ごとに定められた係数を乗じて、一定期間ごとの演算結果に重み付けを実施することにより、基準時刻から遡った期間における利用者の動きの推移を時間の経過に追従させて監視し、利用者が覚醒状態であるか、又は睡眠状態であるかを時間の経過とともに監視することができる。

なお、本実施形態においても、利用者の覚醒状態を判定するために、時間ｔ_２から一定期間を５つ分まで遡った期間における重心移動回数を使用しているが、一定とする期間を短く設定した場合等において、適宜、遡る期間の数を増やすことができる。この場合は、上記数式５における演算値ａ（０）乃至ａ（−４）の加算個数を増やせばよい。また、逆に一定とする期間を長く設定した場合等において、適宜、遡る期間の数を減らすこともできる。この場合においても、上記数式５における演算値ａ（０）乃至ａ（−４）の加算個数を減らせばよい。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、図６に示すように、第１の演算部１１が荷重変化量演算部１６と、荷重変化量合計値演算部１７とからなる。その他の構成は第１実施形態と同じである。荷重変化量演算部１６は、コントローラ５が一定時間毎に読み込む荷重センサ３によって生成された荷重信号を基に、第１乃至４の荷重センサ３−１乃至３−４によって生成される荷重信号の基準からの荷重増加分Ｗ_１乃至Ｗ_４を演算する。そして、ある時刻ｔ_２における荷重と、時刻ｔ_２からある時間差Ｔ_２だけ遡った過去の荷重から、各センサ３−１乃至３−４における荷重の変化量ΔＷ_１乃至ΔＷ_４を絶対値として演算する。このときのサンプリング時間Ｔ_２は、例えば０．４秒である。続いて、荷重変化量合計値演算部１７は、荷重変化量演算部１６が演算した荷重変化量ΔＷ_１乃至ΔＷ_４を合計し、これらの荷重変化量の合計値を演算して演算結果Ｄとしてコントローラ５の第１の判定部１８に送信する。

続いて、コントローラ５に設けられた第１の判定部１８は、第１の演算部１１による演算結果Ｄが第１の閾値以上であるかを判定し、寝床部１上の荷重変化量の合計が第１の閾値以上であった場合、判定結果を集計部３２に送信する。本実施形態では、第１の判定部１８による判定は荷重変化量の合計値に基づいて実施される。従って、第１実施形態において移動量（長さ）として設定していた第１の閾値は、本実施形態においては荷重（重さ）である。

集計部３２における集計は、第１及び第２実施形態と同様に、一定期間ごとに行われる。例えば、ある時刻ｔ_２における利用者の活動量を検知する場合、時刻ｔ_２から一定期間（例えば１分間）だけ遡った時刻から時刻ｔ_２に至るまでの間に荷重変化量の合計値Ｄが第１の閾値以上であった回数ａ（０）、時刻ｔ_２から２つ分の一定期間を遡った時点から一定期間が経過するまでの間に荷重変化量の合計値Ｄが第１の閾値以上であった回数ａ（−１）というように、集計部３２は、時刻ｔ_２からｎ＋１個分の一定期間を遡った時点から一定期間が経過するまでの間に荷重変化量の合計値Ｄが第１の閾値以上であった回数ａ（−ｎ）を期間ごとに集計する。以下、第２の演算部１２での演算方法、及び第２の判定部１９での判定方法については、第１実施形態と同じである。そして、第２の判定部１９は、利用者が体動状態であるか、又は安静状態であるかを判定する。

本第３実施形態においては、重心位置移動ではなく、第１の閾値以上の荷重変化の発生回数に基づいた判定を実施する。そして、利用者の体動判定にあたり、荷重変化量ΔＷ_１乃至ΔＷ_４を積算した値Ｄをそのまま体動判定に使用せず、まず、第１の閾値以上であるかを判定し、演算結果Ｄが第１の閾値以上である場合に、その回数を集計部３２で集計している。即ち、閾値未満である荷重変化の発生を寝床部１上の利用者の活動量として集計しない。従って、外乱要因による重心位置移動が微小である場合において、誤判定の危険性を低減することができる。また、寝床部１上にベッド利用者が寝ているときに、利用者でない別の人間が寝床部に寄りかかる等の外乱要因によって荷重変化量がある一の時点だけ大きくなった場合においても、第１の閾値以上である荷重変化の発生回数は１回である。従って、第１実施形態と同様に、変化量をそのまま積算した値によってベッド利用者の睡眠又は覚醒状態を判定する従来技術に比して、寝床部１上の利用者の活動量を精度よく監視することができ、誤判定の危険性を低減することができる。

そして、本実施形態においても、第２の演算部１２が、基準時刻から遡った複数個の一定期間にわたって第１の閾値以上である荷重変化を発生回数として加算する。これに加え、第１の閾値以上である荷重変化の発生回数の演算値が第２の閾値以上であるか否かにより、利用者の体動又は安静状態を判定している。従って、外乱要因によって一時的に重心位置が大きく動いた場合においても、外乱要因が判定に及ぼす影響を極めて小さくし、誤判定の危険性を更に低減することができる。即ち、本実施形態の寝台装置は、第１の閾値によるフィルタと、第１の閾値以上である荷重変化の発生を回数として集計することによるフィルタと、複数個の一定期間にわたって第１の閾値以上である荷重変化の発生回数を加算することによるフィルタと、第２の閾値によるフィルタと４つのフィルタを介して利用者の体動を監視している。従って、外乱要因による誤判定の危険性を極めて小さくしながら、利用者の体動状態を時間の経過とともにリアルタイムで監視することができる。

次に本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態の寝台装置には、第２実施形態と同様に、第２の演算部１２における演算が上述の数式５によって実施される。そして、第２の判定部１９は、寝床部１上の利用者の覚醒又は睡眠状態を検知する。即ち、第２の演算部１２は集計部３２からの集計結果に、期間ごとに定められた異なる係数を夫々の期間における重み係数として集計結果に乗じてそれらを複数個加算する。そして、第２の判定部１９はこの演算値によって寝床部１上の利用者が覚醒状態であるか、又は睡眠状態であるかを判定する。

第２実施形態と同様に、本実施形態においても、時刻ｔ_２から遡った複数個の一定期間において、第１の閾値以上である荷重変化の発生回数に夫々異なる期間ごとに定められた係数を乗じることで、一定期間ごとに演算結果に重み付けを実施することにより、基準時刻から遡った期間における利用者の動きの推移を時間の経過に追従させて監視し、利用者が覚醒状態であるか、又は睡眠状態であるかを時間の経過とともに監視することができる。

次に、本発明の第５実施形態について説明する。図７に示すように、本第２実施形態の寝台装置には、第１実施形態の寝台装置に、更に寝床部１上の利用者の体重を演算する第３の演算部３３と、第３の判定部３４とが設けられている。第３の演算部３３は、寝床部１上に利用者が寝たときに、図３の第１乃至４の荷重センサ３−１乃至３−４によって生成される荷重信号の基準からの荷重増加分の演算値をＷ_１乃至Ｗ_４に基づいて寝床部上の利用者の体重を演算する。

次に、第３の判定部３４は、第３の演算部３３が演算した利用者の体重に基づいて第３の閾値を設定する。第３の閾値とは、例えば寝床部１上の利用者の体重に所定の係数（例えば１．２）を乗じた値である。続いて、第３の判定部３４は、寝床部１上の荷重が第３の閾値以下であるかを判定する。そして、第３の判定部３４は、寝床部１上の荷重が第３の閾値以下であると判定した期間において、第１の演算部１１と第１の判定部１８との間、及び第２の演算部１２と第２の判定部１９との間に判定結果を送信し、第１及び第２の演算部１１，１２による演算結果を削除する。即ち、寝床部１上の荷重が第３の閾値以下であると判定された期間、第１及び第２の判定部１８，１９では夫々の所定の判定を実施しない。

本実施形態においては、第３の演算部３３及び第３の判定部３４を設けることにより、利用者の在床又は離床を検知することができる。そして、寝床部１上の荷重が第３の閾値以下である場合、即ち、利用者が離床状態である場合には、第１及び第２の判定部１８，１９では夫々の所定の判定を実施しない。このように、利用者が離床状態であると判定した期間における演算結果を利用者の体動又は安静状態の判定に使用しないことにより、判定結果のロバスト性を向上させることができ、利用者の活動量を更に精度よく監視することができる。

なお、本実施形態の第３の演算部３３及び第３の判定部３４は、第２乃至第４実施形態の寝台装置にも設けることができる。この場合においても、利用者が離床状態であると判定した期間における演算結果を利用者の覚醒若しくは睡眠状態の判定、又は体動若しくは安静状態の判定に使用しないことにより、判定結果のロバスト性向上という効果を得ることができる。

以上の如く、本発明の寝台装置は、重心位置変化量又は荷重変化量の合計値が所定の第１の閾値以上となった回数を集計することにより、重心位置変化量又は荷重変化量をそのまま覚醒判定に使用する従来技術に比して、誤検知の危険性を低減することができる。上述の実施形態においては、重心位置変化量又は荷重変化量の合計値を０．４秒のサンプリング期間で計測した。この場合、例えば１分間に第１の閾値を超える重心位置変化又は荷重変化が例えば５回以上発生したときに、寝床部上の利用者が体動状態又は覚醒状態であると判定することは、第１の閾値を超える重心位置変化又は荷重変化が１分間のうち２．０秒間発生することと等価にとらえることができる。即ち、本発明の寝台装置は、第１の閾値を超える重心位置変化又は荷重変化の発生期間を集計するように構成してもよい。この場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、ベッド利用者の覚醒状態又は体動状態を高精度で検知することができるので、高齢者又は認知症の患者等のベッド周りでの転倒・転落の事故を防止するために、極めて有効である。

１：寝床部、２：フレーム、３：荷重センサ、３−１：第１の荷重センサ、３−２：第２の荷重センサ、３−３：第３の荷重センサ、３−４：第４の荷重センサ、４：壁部、５：コントローラ、１１：第１の演算部、１２：第２の演算部、１３：体重演算部、１４：重心位置演算部、１５：重心位置移動量演算部、１６：荷重変化量演算部、１７：荷重変化量合計値演算部、１８：第１の判定部、１９：第２の判定部、２０：制御部、２１：演算部、２２：記憶部、２３：操作表示部、２４：設定操作部、２５：表示部、２６：警報／停止操作部、２７：ＬＡＮＡＰ、２８：パソコン、２９：ナースコール、３０：ナースステーション、３１：警報信号発信部、３２：集計部、３３：第３の演算部、３４：第３の判定部

次に、本発明の第５実施形態について説明する。図７に示すように、本第５実施形態の寝台装置には、第１実施形態の寝台装置に、更に寝床部１上の利用者の体重を演算する第３の演算部３３と、第３の判定部３４とが設けられている。第３の演算部３３は、寝床部１上に利用者が寝たときに、図３の第１乃至４の荷重センサ３−１乃至３−４によって生成される荷重信号の基準からの荷重増加分の演算値をＷ_１乃至Ｗ_４に基づいて寝床部上の利用者の体重を演算する。

Claims

寝床部の荷重を検出して荷重信号を生成する荷重計測手段と、
前記荷重信号に基づいて前記寝床部の重心位置変化量を演算する第１の演算手段と、
この第１の演算手段が演算した重心位置変化量が第１の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、
一定期間ごとに前記第１の演算手段が演算した重心位置変化量が前記第１の閾値以上であると判定した回数を特定の時間から遡って複数の期間にわたって集計する集計手段と、
前記集計手段による集計結果に前記各期間ごとに定められた係数を乗じてそれらを加算する第２の演算手段と、
この第２の演算手段による演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて前記寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態を判定するか、又は体動若しくは安静状態を判定する第２の判定手段と、
を有することを特徴とする寝台装置。
寝床部の荷重を検出して荷重信号を生成する荷重計測手段と、
前記荷重信号に基づいて前記寝床部の荷重変化量を演算する第１の演算手段と、
この第１の演算手段が演算した荷重変化量が第１の閾値以上であるか否かを判定する第１の判定手段と、
一定期間ごとに前記第１の演算手段が演算した荷重変化量が前記第１の閾値以上であると判定した回数を特定の時間から遡って複数の期間にわたって集計する集計手段と、
前記集計手段による集計結果に前記各期間ごとに定められた係数を乗じてそれらを加算する第２の演算手段と、
この第２の演算手段による演算結果が第２の閾値以上であるか否かに基づいて前記寝床部上の利用者の覚醒若しくは睡眠状態を判定するか、又は体動若しくは安静状態を判定する第２の判定手段と、
を有することを特徴とする寝台装置。
前記係数は前記特定の時点から遡る期間ごとに夫々異なり、
前記第２の演算手段が前記係数を前記集計結果に乗じることにより、夫々の集計結果に重み付けを施し、
前記第２の判定手段は、前記利用者の覚醒又は睡眠状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の寝台装置。
前記係数は前記期間ごとに夫々等しく、
前記第２の判定手段は、前記利用者の体動又は安静状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の寝台装置。
前記荷重信号に基づいて前記寝床部上の利用者の体重を演算する第３の演算手段と、
前記利用者の体重に基づいて第３の閾値を設定し、前記寝床部の荷重が前記第３の閾値以下であった場合に前記利用者が離床状態であることを判定する第３の判定手段と、
を更に有し、
前記利用者の離床状態を判定した期間において前記第１及び第２の演算手段による演算結果を削除し、前記第１及び第２の判定手段による判定を実施しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の寝台装置。
前記第２の判定手段による判定結果を前記利用者の状態として表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の寝台装置。