(57)【要約】      （修正有）【課題】被験体の荷重値の微小な変動を精度良く検出することができ、且つ被験体の荷重値の大きさを広いレンジで精度良く検出できる荷重検出器を提供する。【解決手段】荷重検出器１００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のビーム形起歪体２１ｓと、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のビーム形起歪体２２ｓと、第３基部上で片持ち支持されることによって自由端を有し、該自由端上に第１、第２のビーム形起歪体とを支持するロードセル２１，２２と、被験体が載置される載置部３であって、第１のビーム形起歪体に連結される第１連結部と第２のビーム形起歪体に連結される第２連結部とを有し、第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体の間に設けられた載置部と、第１のビーム形起歪体及び第２のビーム形起歪体の少なくとも一方に取り付けられたひずみゲージ２１ｇ，２２ｇとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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のビーム形起歪体と、
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のビーム形起歪体と、
第３基部上で片持ち支持されることによって自由端を有し、該自由端上に第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体とを支持するロードセルと、
被験体が載置される載置部であって、第１のビーム形起歪体に連結される第１連結部と第２のビーム形起歪体に連結される第２連結部とを有し、第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体の間に設けられた載置部と、
第１のビーム形起歪体及び第２のビーム形起歪体の少なくとも一方に取り付けられたひずみゲージとを備える荷重検出器であって、
第１のビーム形起歪体の自由端と第２のビーム形起歪体の自由端とは、第１のビーム形起歪体の延在方向において互いに反対側を向いており、
前記載置部の第１連結部は、第１のビーム形起歪体と第１のビーム形起歪体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のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体の前記自由端側で連結されている荷重検出器。
【請求項２】
第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体とが平行に配置されている請求項１に記載の荷重検出器。
【請求項３】
前記ひずみゲージが、第１のビーム形起歪体及び第２のビーム形起歪体の両方に取り付けられている請求項１又は２に記載の荷重検出器。
【請求項４】
前記ロードセルは、第３のビーム形起歪体と第３のビーム形起歪体に取り付けられたひずみゲージとを含み、第１のビーム形起歪体の延在方向と第３のビーム形起歪体の延在方向とが略直交している請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項５】
第１のビーム形起歪体、第２のビーム形起歪体、及び第３のビーム形起歪体が略同じ高さに設けられている請求項４に記載の荷重検出器。
【請求項６】
前記ロードセルは、プレート形起歪体と該プレート形起歪体に取り付けられたひずみゲージとを含み、前記プレート形起歪体は第１基部及び第２基部よりも下方に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項７】
前記載置部は、前記被験体が嵌入して前記被験体の移動を規制する規制凹部であって、該規制凹部に嵌入した被験体が前記載置部上の第１連結部と第２連結部とを結ぶ線分上に位置するように設けられた規制凹部を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項８】
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、
ベッドの脚のキャスターの下に配置された請求項１〜７のいずれか一項に記載された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制御部とを有する荷重検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビーム形起歪体を含む荷重検出器、及び該荷重検出器を含む荷重検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
病院や介護施設等における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、ベッド上の患者や入所者の呼吸数や脈拍数を計測することが知られている。
【０００３】
特許文献１は、ベッドの脚の下に配置した荷重測定手段によって測定された荷重の変動状態に基づいて被験者の呼吸数や脈拍数を求める生体生理検出装置を開示している。特許文献２は、ベッドの脚の下に配置し得る荷重検出器として、ひずみゲージが取り付けられた片持ち梁部と、当該片持ち梁部の基端部に取り付けられた載置板部とを有する荷重検出器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８８３３８０号
【特許文献２】特許第４８２９０２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
呼吸数等の被験体の生体情報を精確に求めるためには、被験体の荷重値の微小な変動を精確に検知することが求められる。しかしながら、荷重検出器において、被験体の荷重値の微小な変動の検知に適したロードセルを使用すると、被験体の荷重値の大きさ（即ち体重）を精確に検知できる範囲（レンジ）が狭くなってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、被験体の荷重値の微小な変動を精度良く検出することができ、且つ被験体の荷重値の大きさを広いレンジで精度良く検出することのできる荷重検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、
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のビーム形起歪体と、
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のビーム形起歪体と、
第３基部上で片持ち支持されることによって自由端を有し、該自由端上に第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体とを支持するロードセルと、
被験体が載置される載置部であって、第１のビーム形起歪体に連結される第１連結部と第２のビーム形起歪体に連結される第２連結部とを有し、第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体の間に設けられた載置部と、
第１のビーム形起歪体及び第２のビーム形起歪体の少なくとも一方に取り付けられたひずみゲージとを備える荷重検出器であって、
第１のビーム形起歪体の自由端と第２のビーム形起歪体の自由端とは、第１のビーム形起歪体の延在方向において互いに反対側を向いており、
前記載置部の第１連結部は、第１のビーム形起歪体と第１のビーム形起歪体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のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体の前記自由端側で連結されている荷重検出器が提供される。
【０００８】
第１の態様の荷重検出器において、第１のビーム形起歪体と第２のビーム形起歪体とが平行に配置されていてもよい。
【０００９】
第１の態様の荷重検出器において、前記ひずみゲージが、第１のビーム形起歪体及び第２のビーム形起歪体の両方に取り付けられていてもよい。
【００１０】
第１の態様の荷重検出器において、前記ロードセルは、第３のビーム形起歪体と第３のビーム形起歪体に取り付けられたひずみゲージとを含んでもよく、第１のビーム形起歪体の延在方向と第３のビーム形起歪体の延在方向とが略直交していてもよい。
【００１１】
第１の態様の荷重検出器において、第１のビーム形起歪体、第２のビーム形起歪体、及び第３のビーム形起歪体が略同じ高さに設けられていてもよい。
【００１２】
第１の態様の荷重検出器において、前記ロードセルは、プレート形起歪体と該プレート形起歪体に取り付けられたひずみゲージとを含んでもよく、前記プレート形起歪体は第１基部及び第２基部よりも下方に設けられていてもよい。
【００１３】
第１の態様の荷重検出器において、前記載置部は、前記被験体が嵌入して前記被験体の移動を規制する規制凹部であって、該規制凹部に嵌入した被験体が前記載置部上の第１連結部と第２連結部とを結ぶ線分上に位置するように設けられた規制凹部を有してもよい。
【００１４】
本発明の第２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、
ベッドの脚のキャスターの下に配置された第１の態様の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制御部とを有する荷重検出システムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の荷重検出器によれば、被験体の荷重値の微小な変動を精度良く検出することができ、且つ被験体の荷重値の大きさを広いレンジで精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の分解斜視図である。
【図２】図２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３】図３は、載置部の第１、第２ビーム形ロードセルへの取付け位置と、載置部上の被験体の好適な載置位置との関係を説明するための説明図である。
【図４】図４は、１本のビーム形ロードセルを有する荷重検出器の概略的な平面図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る荷重検出器の概略的な平面図である。
【図６】図６は、本発明の第１変形例に係る荷重検出器の分解斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第２変形例に係る荷重検出器の分解斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る荷重検出システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態の荷重検出器１００を説明する。なお、以下では、ベッド上の被験者の荷重値の大きさ及び荷重値の変動を検出すべくベッド（不図示）の４本の脚の下端に取り付けられたキャスター（不図示）を載置部３（後述）の上に載置して検出を行う場合を例として説明する。
【００１８】
第１実施形態の荷重検出器１００は、図１、図２に示す通り、浮動基部１と、浮動基部１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可能に支持される載置部３とを含む。荷重検出器１００は更に、基部４と、基部４により片持ち支持される第３ビーム形ロードセル２３とを含み、浮動基部１は、第３ビーム形ロードセル２３により上下に微小移動可能に支持されている。
【００１９】
以下の説明においては、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１００の前後方向とし、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に対して第３ビーム形ロードセル２３が配置されている側を後側、その反対側を前側とする。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１００の幅方向とする。
【００２０】
浮動基部１は、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２をそれぞれ片持ち支持する箱形の第１、第２支持台部１１、１２（第１基部、第２基部）と、第１、第２支持台部１１、１２を繋ぐ略Ｌ字状の平板である連接部１０と、第１支持台部１１の下方の連接部１０から後方に突出する平板状の連結部１３とを有する。
【００２１】
第１、第２支持台部１１、１２は幅方向に所定距離だけ離れ、且つ第２支持台部１２が第１支持台部１１よりも前方となるように配置されている。第１、第２支持台部１１、１２の幅方向の離間距離は後述する載置部３の幅に略等しい。
【００２２】
第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２は、それぞれ、互いに同一の形状を有する起歪体２１ｓ、２２ｓ（第１のビーム形起歪体、第２のビーム形起歪体）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。
【００２３】
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、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は起歪体２１ｓ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おり、同様に、ひずみゲージ２２ｇは起歪体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。
【００２４】
起歪体２１ｓは、その後端近傍の下面が浮動基部１の第１支持台部１１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として浮動基部１（支持台部１１）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１支持台部１１よりも前方に配置された第２支持台部１２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として浮動基部１（支持台部１２）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。
【００２５】
また、起歪体２１ｓの固定端２１ｓ１、自由端２１ｓ２は、前後方向において起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２、固定端２２ｓ１とそれぞれ略同じ位置にある。従って、浮動基部１の支持台部１１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、支持台部１２は起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２と略同じ位置にある。
【００２６】
載置部３は、ベッドの脚に取り付けられたキャスター（被験体）が載置される計量皿であり、被験体がその上面に載置される矩形の載置板３１と、載置板３１から直立する略コ字状（略Ｕ字状）の壁部３２と、載置板３１の前縁に取り付けられたスロープ３３とを主に有する。
【００２７】
載置板３１は、前後方向を長辺方向、幅方向を短辺方向とする。載置板３１の略中央部には、上面から下方に窪んだ規制凹部３１１が設けられている。規制凹部３１１は、その内部にキャスターを嵌入させてキャスターの転動を規制する。
【００２８】
壁部３２は、互いに平行に前後方向に延在する第１、第２長壁３２１、３２２と、第１長壁３２１の後端と第２長壁３２２の後端との間に延びる短壁３２３を含む。
【００２９】
第１、第２長壁３２１、３２２はそれぞれ、載置板３１の各長辺沿いに、載置板３１の前縁と、後縁寄りの所定位置との間で延在しており、短壁３２３は載置板３１の幅方向に沿って、幅方向の全域に延在している。載置板３１の上面のうち、第１、第２長壁３２１、３２２と短壁３２３とによって囲まれた領域にキャスター等の被験体が載置された時、第１、第２長壁３２１、３２２により被験体と第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２との接触が防止され、短壁３２３により被験体の後方への過剰な進入が防止される。
【００３０】
スロープ３３は、載置板３１の前縁に取り付けられた傾斜面であり、キャスター等の被験体の、荷重検出器１００が設置された床面上から載置板３１上への移動（転動）を補助する。スロープ３３は、載置板３１上に被験体が載置された状態（すなわち、被験体の荷重検出中の状態）においても、スロープ３３の下端が荷重検出器１００が設置された床面に接触しないように構成されている、
【００３１】
載置板３１の、第１長壁３２１側の長辺の前端近傍からは平板状の第１連結部３４１が突出しており、第２長壁３２２側の長辺の後端近傍からは平板状の第２連結部３４２が突出している。第１連結部３４１は、起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２近傍の下面に連結されており、第２連結部３４２は、起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２近傍の下面に連結されている。
【００３２】
載置部３は、このように、矩形の載置板３１の対角位置に設けられた第１、第２連結部３４１、３４２を介して、前後方向において反対側を向くように配置された起歪体２１ｓ、２２ｓの自由端２１ｓ２、２２ｓ２に連結されており、これにより、起歪体２１ｓ、２２ｓ、ひいては第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に上下に微小移動可能に支持されている。
【００３３】
基部４は、平板状の平板部４０と、平板部４０の上面に設けられた箱状の支持台部４１とを含む。平板部４０は、前後方向を短手方向、幅方向を長手方向とする矩形である。支持台部４１は、平板部４０の後側の一隅に設けられている。
【００３４】
第３ビーム形ロードセル２３は、起歪体２３ｓと、起歪体２３ｓに貼り付けられたひずみゲージ２３ｇとを有する。起歪体２３ｓは、起歪体２１ｓ、２２ｓと同様に貫通孔（不図示）を有するロバーバル形起歪体であり、ひずみゲージ２３ｇは、貫通孔の近傍において起歪体２３ｓ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。
【００３５】
起歪体２３ｓは、その一端近傍の下面が基部４の支持台部４１に固定されており、これにより当該一端を固定端２３ｓ１、当該一端の反対側の端部を自由端２３ｓ２として基部４（支持台部４１）に片持ち支持されている。
【００３６】
起歪体２３ｓの自由端２３ｓ２近傍の下面には浮動基部１の連結部１３が連結されている。これにより浮動基部１、浮動基部１に支持された起歪体２１ｓ、２２ｓを含む第１、第２ロードセル２１、２２、及び第１、第２ロードセル２１、２２に支持された載置部３は、第３ビーム形ロードセル２３の自由端２３ｓ２上に上下に微小移動可能に支持されている。
【００３７】
上記の構成を有する荷重検出器１００において、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２は、第３ビーム形ロードセル２３に比較して定格容量が小さくなるように構成されている。そのため、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２は第３ビーム形ロードセル２３に比較して被験体の荷重値のより微小な変動を検出することができ、第３ビーム形ロードセル２３は第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に比較して被験体の荷重値の大きさをより広い範囲（レンジ）で精確に検出することができる。
【００３８】
以下の説明では、適宜、荷重検出器１００のうち浮動基部１と第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２と載置部３とにより構成される部分を変動検出部１００Ａと呼び、基部４と第３ビーム形ロードセル２３と浮動基部１とにより構成される部分を大きさ検出部１００Ｂと呼ぶ。即ち、本実施形態の荷重検出器１００は、大きさ検出部１００Ｂの計量皿の上に変動検出部１００Ａが設けられた構成を有する。或いは、大きさ検出部１００Ｂのロードセルの自由端上に変動検出部１００Ａが支持された構成を有するとも言える。
【００３９】
なお、本明細書及び本発明において、ある構造が他の構造を支持するとは、ある構造が他の構造に直接接触して支持する場合のみならず、ある構造が間接的に他の構造に接続された状態で当該他の構造を支持する場合も含む。
【００４０】
次に、本実施形態の荷重検出器１００の使用方法及び動作を説明する。
【００４１】
本実施形態の荷重検出器１００を用いてベッド上の被験者の荷重検出を行う場合には、まず、ベッドの４つの脚部の下端に設けられた４つのキャスターを、それぞれ荷重検出器１００の載置部３に載置する。具体的には、４つのキャスターの各々の近傍に荷重検出器１００を配置し、４つのキャスターを略同時に、スロープ３３を介して載置板３１の上に載置する。載置された各キャスターは、規制凹部３１１に嵌入して、載置板３１上に安定的に載置される。
【００４２】
荷重検出器１００の各々は、変動検出部１００Ａの第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の検出値に基づいてベッド上の被験者の荷重値の変動を検出し、大きさ検出部１００Ｂの第３ビーム形ロードセル２３の検出値に基づいてベッド上の被験者の荷重値の大きさ（体重）を検出する。
【００４３】
ここで、本実施形態の荷重検出器１００において、第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２とを用いて載置部３を２点支持する理由を説明する。
【００４４】
本実施形態の荷重検出器１００においては、図３に示す通り、載置部３は第１連結部３４１を介して第１ビーム形ロードセル２１の起歪体２１ｓの自由端２１ｓ２近傍に連結されており、第２連結部３４２を介して第２ビーム形ロードセル２２の起歪体２２ｓの自由端２２ｓ２近傍に連結されている。
【００４５】
ここで、第１連結部３４１の起歪体２１ｓへの取り付けの中心点を取付中心Ｃ１とし、第２連結部３４２の起歪体２２ｓへの取り付けの中心点を取付中心Ｃ２とすると、載置部３の載置板３１は、取付中心Ｃ１と取付中心Ｃ２とを最短距離で結ぶ線分Ｌ上において最もたわみにくい。したがって、線分Ｌ上にベッドのキャスターを配置することで、載置部３のたわみの影響を受けることなく、ベッド上の被験者の荷重を検出することができる。なお、本実施形態の荷重検出器１００は、キャスターを容易に線分Ｌ上に配置し得るよう、線分Ｌ上に規制凹部３１１を設けている。
【００４６】
ここで、本実施形態の荷重検出器１００の変動検出部１００Ａのように、自由端が反対側を向いた第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２により載置部３を２点支持することにより、いわゆる偏置誤差の発生を抑制することができる。その理由を説明する。
【００４７】
図４に示すように、ビーム形ロードセルＬＣの端部に載置板ＰＴを取り付けた荷重検出器９００においては、偏置誤差は、被験体の載置位置ｐがビーム形ロードセルＬＣと載置板ＰＴとの連結位置Ｃ０の近傍である場合は比較的小さいが、載置位置ｐが連結位置Ｃ０から離れるにしたがって大きくなる。これは、載置位置ｐがビーム形ロードセルＬＣの長手方向において連結位置Ｃ０から離間するに従って、ビーム形ロードセルＬＣの幅方向に延びる軸を中心とした、離間距離に応じた大きさの曲げモーメントがビーム形ロードセルＬＣの起歪体に作用し、この曲げモーメントによるひずみによってビーム形ロードセルＬＣのひずみゲージに偏置誤差が生じるためである。また載置位置ｐがビーム形ロードセルＬＣの幅方向において連結位置Ｃ０から離間するに従って、ビーム形ロードセルＬＣの長手方向に延びる軸まわりの、離間距離に応じた大きさのねじりモーメントがビーム形ロードセルＬＣの起歪体に作用し、このねじりモーメントによるひずみによってビーム形ロードセルＬＣのひずみゲージに偏置誤差が生じるためである。
【００４８】
これに対して、本実施形態の荷重検出器１００の変動検出部１００Ａでは、図５に示す通り、載置部３の載置板３１上に載置される被験体の載置位置Ｐと取付中心Ｃ１との長手方向の距離をｘＰ１、載置位置Ｐと取付中心Ｃ２との長手方向の距離をｘＰ２とすると、ｘＰ１とｘＰ２との合計は、載置部３の載置板３１上の略全域において一定となる。したがって本実施形態の荷重検出器１００の変動検出部１００Ａにおいては、載置位置Ｐが前後方向に移動しても、第１ビーム形ロードセル２１に生じる曲げモーメントによる偏置誤差と第２ビーム形ロードセル２２に生じる曲げモーメントによる偏置誤差との合計は常に略一定となる。したがって、例えば制御部（不図示）において第１ビーム形ロードセル２１と第２ビーム形ロードセル２２の検出値を加算し、且つ検出値に対して一定の割合を有する値を偏置誤差として減算する等の処理を施すことで、曲げモーメントに起因する偏置誤差の影響を実質的に取り除いた状態で、検出対象の荷重を安定的に検出することができる。
【００４９】
また、図５に示す通り、載置部３の載置板３１上に載置される検出対象の載置位置Ｐと取付中心Ｃ１との幅方向の距離をｙＰ１、載置位置Ｐと取付中心Ｃ２との幅方向の距離をｙＰ２とすると、ｙＰ１とｙＰ２との合計は、載置部３の載置板３１上の略全域において一定となる。したがって本実施形態の荷重検出器１００においては、載置位置Ｐが幅方向に移動しても、第１ビーム形ロードセル２１に生じるねじりモーメントによる偏置誤差と第２ビーム形ロードセル２２に生じるねじりモーメントによる偏置誤差との合計は常に略一定となる。したがって、曲げモーメントの場合と同様の処理により、ねじりモーメントに起因する偏置誤差の影響を実質的に取り除いた状態で、計測対象の荷重を安定的に検出することができる。
【００５０】
本実施形態の荷重検出器１００の効果を以下にまとめる。
【００５１】
本実施形態の荷重検出器１００は、実質的に、被験体の荷重値の微小な変動を精確に検出することの出来る変動検出部１００Ａ（浮動基部１、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２、及び載置部３）が、被験体の荷重値の大きさを広いレンジで精確に検出することのできる大きさ検出部１００Ｂ（基部４、第３ビーム形ロードセル２３、及び浮動基部１）のロードセルの自由端上に支持された構成を有する。従って被験者の荷重値の微小な変動を変動検出部１００Ａにより精確に検出することができ、同時に広いレンジに存在し得る被験者の荷重値の大きさを、大きさ検出部１００Ｂにより精確に検出することができる。
【００５２】
本実施形態の荷重検出器１００の変動検出部１００Ａにおいては、自由端が互いに反対側を向くように配置された第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２により載置部３を支持している。したがって、変動検出部１００Ａを用いた被験体の荷重値の変動の検出において、偏置誤差の影響が抑制されている。
【００５３】
本実施形態の荷重検出器１００の変動検出部１００Ａにおいては、載置部３の載置板３１の対角位置に設けられた第１、第２連結部３４１、３４２を介して載置板３１を支持している。従って、第１、第２連結部３４１、３４２を結ぶ線分上に被験体を載置することで、載置板３１のたわみが被験体の荷重変動の検出に及ぼす影響を抑制することができる。また、第１、第２連結部３４１、３４２を結ぶ線分上に規制凹部３１１が設けられているため、被験体を載置板３１上の好適な位置に容易に載置できる。
【００５４】
本実施形態の荷重検出器１００においては、第３ビーム形ロードセル２３が第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２に直交して配置されているため、前後方向の寸法が抑制されておりコンパクトである。また、浮動基部１が第３ビーム形ロードセル２３の下面に連結されており、第１、第２、第３ビーム形ロードセル２１、２２、２３（及び起歪体２１ｓ、２２ｓ、２３ｓ）が略同じ高さで配置されているため高さ方向の寸法が抑制されておりコンパクトである。なお、本明細書及び本発明において「略同じ高さ」とは、その下面同士又は上面同士の間に、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２を支持する支持台程度の差しか存在しない場合をいう。
【００５５】
＜第１変形例＞
図６を参照して、本発明の第１変形例の荷重検出器２００を説明する。第１変形例の荷重検出器２００は、浮動基部１が連結部１３に代えて連接部１０の下面に設けられたスペーサ１４を有する点、基部４の支持台部４１が、平板部４０の幅方向の略中央部に設けられている点、及び第３ビーム形ロードセル２３に変えてプレート形ロードセル５を有する点が上記実施形態の荷重検出器１００と異なっているが、その他の構成は上記実施形態の荷重検出器１００と同一である。
【００５６】
プレート形ロードセル５は、前後方向を長手方向、幅方向を短手方向とする矩形平板である起歪体５ｓと、起歪体５ｓの長手方向中央近傍の上面及び下面に貼り付けられたひずみゲージ５ｇとを有する。
【００５７】
起歪体５ｓは、後端近傍の下面が基部４の支持台部４１に固定されており、これにより後端を固定端５ｓ１、前端を自由端５ｓ２として基部４（支持台部４１）により片持ち支持されている。起歪体５ｓの自由端５ｓ２近傍の上面には浮動基部１の連接部１０の下面に設けられたスペーサ１４が固定されている。
【００５８】
第１変形例の荷重検出器２００においては、第１実施形態の荷重検出器１００と同様に、浮動基部１と第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２と載置部３とにより変動検出部２００Ａが構成されている。一方で、荷重検出器２００の大きさ検出部２００Ｂは、基部４とプレート形ロードセル５と浮動基部１とにより構成されている。
【００５９】
変形例の荷重検出器２００も上記実施形態の荷重検出器１００と同様の効果を奏することができる。また、第３ビーム形ロードセル２３に変えてプレート形ロードセル５を用いているため製造コストが安い。
【００６０】
＜第２変形例＞
図７を参照して、本発明の第２変形例の荷重検出器３００を説明する。第２変形例の荷重検出器３００は、浮動基部１に変えて第１、第２浮動基部６１、６２を有する点、基部４に変えて第１、第２基部７１、７２を有する点、及び第３ビーム形ロードセル２３に変えて第１、第２プレート形ロードセル８１、８２を有する点が上記実施形態の荷重検出器１００と異なる。
【００６１】
第１、第２浮動基部６１、６２はそれぞれ、前後方向に延在する長尺平板である平板部６１ａ、６２ａと、平板部６１ａ、６２ａの上面に設けられた箱形の支持台部６１ｂ、６２ｂと、平板部６１ａ、６２ａの下面に設けられた箱形のスペーサ６１ｃ、６２ｃとを有する。支持台部６１ｂは平板部６１ａの後端に設けられており、支持台部６２ｂは平板部６２ａの前端に設けられている。スペーサ６１ｃ、６２ｃは、平板部６１ａ、６２ａの前端寄りの下面に設けられている。
【００６２】
第１ビーム形ロードセル２１は、第１浮動基部６１の支持台部６１ｂにより片持ち支持されており、第２ビーム形ロードセル２２は、第２浮動基部６２の支持台部６２ｂにより片持ち支持されている。
【００６３】
第１、第２基部７１、７２はそれぞれ、前後方向に延在する長尺平板である平板部７１ａ、７２ａと、平板部７１ａ、７２ａの上面に設けられた箱形の支持台部７１ｂ、７２ｂとを有する。支持台部７１ｂ、７２ｂは、平板部７１ａ、７２ａの後端寄りの上面に設けられている。
【００６４】
第１、第２プレート形ロードセル８１、８２はそれぞれ、第１変形例のプレート形ロードセル５と同一の構成を有する。第１、第２プレート形ロードセル８１、８２はそれぞれ、後端近傍の下面が第１、第２基部７１、７２の支持台部７１ｂ、７２ｂに固定されており、前端近傍の上面が第１、第２浮動基部６１、６２のスペーサ６１ｃ、６２ｃに固定されている。
【００６５】
第２変形例の荷重検出器３００においては、第１、第２浮動基部６１、６２と第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２と載置部３とにより変動検出部３００Ａが構成されている。また、第１、第２基部７１、７２と第１、第２プレート形ロードセル８１、８２と第１、第２浮動基部６１、６２とで大きさ検出部３００Ｂが構成されている。
【００６６】
変形例の荷重検出器３００も上記実施形態の荷重検出器１００と同様の効果を奏することができる。また、第３ビーム形ロードセル２３に変えて第１、第２プレート形ロードセル８１、８２を用いているため製造コストが安い。
【００６７】
上記実施形態の荷重検出器１００、及び変形例の荷重検出器２００、３００において、次の変形態様を採用することもできる
【００６８】
上記実施形態の荷重検出器１００において、第３ビーム形ロードセル２３の延在方向は第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２の延在方向に直交していたがこれには限られず略直交でもよい。本明細書及び本発明において、略直交とは９０°±５°の範囲をいう。第３ビーム形ロードセル２３は、連結部１３から後方に、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２と平行に延びても良い。その他、第３ビーム形ロードセル２３の配置は任意である。
【００６９】
その他、大きさ検出部のロードセルの自由端上に変動検出部を上下に微小移動可能に支持する構成として、様々な態様を採用し得る。例えば、第１実施形態の荷重検出器１００における第３ビーム形ロードセル２３を第１変形例のプレート形ロードセル５に置き換えても良い。又は、第１実施形態の荷重検出器１００において、第３ビーム形ロードセル２３を省略し、浮動基部１の連接部１０を前後方向又は幅方向に延長して先端部を固定支持し、当該延長部にひずみゲージを貼り付けても良い。これはすなわち、片持ち支持されたプレート形ロードセルの起歪体の上面に第１、第２支持台部１１、１２が直接形成された構成である。また、第１、第２変形例において、プレート形ロードセル５、第１、第２プレート形ロードセル８１、８２に代えて、ビーム形ロードセルを用いても良い。
【００７０】
荷重検出器１００、２００、３００においては、第１、第２ロードセル２１、２２は互いに平行に配置されていたが、第１、第２ロードセル２１、２２は互いに対して５°程度傾斜して延在していてもよい。
【００７１】
荷重検出器１００、２００、３００において、第１ビーム形ロードセル２１のひずみゲージ２１ｇ及び第２ビーム形ロードセル２２のひずみゲージ２２ｇのいずれか一方を省略してもよい。この場合、ひずみゲージが省略されたロードセルは、実質的にはロードセルではなく、起歪体からなる梁部材として機能する。
【００７２】
この場合、載置部３の載置板３１上における被験体の載置位置に応じて起歪体２１ｓ、２２ｓに生じるひずみの割合が変動するため、ロードセルとして機能する第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２のうちの一方（ここでは仮に第１ビーム形ロードセル２１として説明する）により検出される検出値も、被験体の載置位置に応じて変動する。しかしながら、被験体の載置位置が検出中に一定であれば、第１ビーム形ロードセル２１（変動検出部１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ）は荷重値の変動率を精確に検出できる。なお、第１、第２ビーム形ロードセル２１、２２のうちの一方を単なる梁部材としても、被験体の荷重の大きさを検出する大きさ検出部１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂの機能には何ら影響はない。
【００７３】
荷重検出器１００、２００、３００において、載置部３の規制凹部３１１は、連結中心Ｃ１と連結中心Ｃ２とを結ぶ線分Ｌ上の位置に限られず、第１連結部３４１と第２連結部３４２とを結ぶ線分上の位置、即ち平面視において第１連結部３４１内の一点と第２連結部３４２内の一点とを結ぶ任意の線分上の位置であってもよい。また規制凹部３１１を設けなくても良い。
【００７４】
荷重検出器１００、２００、３００において、スロープ３３は載置部３の平板部３１の前縁に固定されて平板部３１と一体に上下移動していたがこれには限られない。荷重検出器１００、２００、３００は、スロープ３３に代えて、接続部を介して基部４又は第１、第２基部７１、７２に固定されたスロープを有しても良い。基部４又は第１、第２基部７１、７２に固定されたスロープは、下端が床面に接触し、上端が載置部３の載置板３１の前縁に隙間を有して対向するように配置され得る。このように配置されたスロープは、載置部３の上下移動になんら干渉しない。
【００７５】
上記実施形態及びその変形例の説明においては、載置部３の上にベッドの脚部に取り付けられたキャスターを載置する場合を例として説明を行ったが、本実施形態及び変形例の荷重検出器によれば、転動体や摺動体を含む、その他の任意の被験体を、容易に載置部３に載置することができる。
【００７６】
＜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８を参照して説明する。
【００７７】
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。
【００７８】
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の載置部３の上に、ベッドＢＤの４本の脚に取り付けられたキャスターＣＴをそれぞれ載置する（図８）。これにより、４つの荷重検出器１００の各々は、ベッドＢＤの脚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。
【００７９】
４つの荷重検出器１００に接続された制御器ＣＯＮＴは、各荷重検出器１００の変動検出部１００Ａの第１ビーム形ロードセル２１からの出力と第２ビーム形ロードセル２２からの出力とに基づいて被験者の荷重値の変動を求める。また、各荷重検出器１００の大きさ検出部１００Ｂの第３ビーム形ロードセル２３からの出力に基づいて被験者の荷重値の大きさを求める。
【００８０】
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、変動検出部１００Ａを用いて被験体の荷重値の微小な変動を精確に検出することができ、且つ大きさ検出部１００Ｂを用いて様々なレンジに存在し得る被験体の荷重値の大きさ（体重）を精確に検出することができる。４つの荷重検出器１００のそれぞれにより求められる被験者の荷重値の微小な変動を用いて、例えばベッドＢＤ上の被験者の重心位置を精密に算出することができ、ひいては被験者の呼吸や心拍等の生体情報を精密に求めることができる。
【００８１】
なお、本実施形態の荷重検出システム５００において、荷重検出器１００の数は４つには限られず、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。また荷重検出器１００に代えて、変形例の荷重検出器２００、３００を用いてもよい。
【００８２】
なお、本実施形態の荷重検出システムにおいて、荷重検出器１００からの出力を、配線ではなく無線により制御器ＣＯＮＴに送信してもよい。また制御器ＣＯＮＴには、制御器ＣＯＮＴによって求められた荷重を表示するための表示器や、求められた荷重に基づいて所定の報知を行うための報知機が接続されていてもよい。
【００８３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の荷重検出器及び荷重検出システムによれば、変動検出部と大きさ検出部とが直列的に組み合わされた荷重検出器を用いて、被験体の荷重値の微小な変動を精度良く検出することができ、且つ被験体の荷重値の大きさを広いレンジで精度良く検出することができる。したがって、本発明の荷重検出器及び荷重検出システムを用いれば、荷重検出に基づく被験者の管理をより多様且つ精確に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１  浮動基部、１１，１２  支持台部、１３  連結部、２１  第１ビーム形ロードセル、２２  第２ビーム形ロードセル、２３  第３ビーム形ロードセル、３  載置台、３１  平板部、３２  壁部、３３  スロープ、４  基部、４１  支持台部、５，８１，８２  プレート形ロードセル、６１  第１浮動基部、６２  第２浮動基部、７１  第１基部、７２  第２基部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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