(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝床台の全荷重またはこの寝床台を含む寝台装置の全荷重を支持する複数の支持部のうち、少なくとも１つを除いた前記支持部それぞれに設けられた複数の重量検出器と、
これら重量検出器の出力信号の関数である閾値と、少なくとも１つの前記重量検出器の出力信号とを比較して、前記寝台装置上に使用者が滞在するか不在かを判定する判定手段とを、
具備し、前記閾値は、前記出力信号に基づいて演算した前記寝床台上の物体の重心位置の関数である寝台装置における使用者滞在不在検出装置。
【請求項２】
寝床台の全荷重またはこの寝床台を含む寝台装置の全荷重を支持する複数の支持部のうち、少なくとも１つを除いた前記支持部それぞれに設けられた複数の重量検出器と、
これら重量検出器の出力信号の関数である閾値と、少なくとも１つの前記重量検出器の出力信号とを比較して、前記寝台装置上に使用者が滞在するか不在かを判定する判定手段とを、
具備し、前記判定手段は、
前記複数の重量検出器の出力信号に基づいて、前記寝床台上の物体の重心位置を算出し、この重心位置と、前記使用者の体重とに基づいて、前記重心位置に前記使用者が存在するなら、前記複数の重量検出器のうち少なくとも１つに生じる出力信号を予測し、この予測出力信号に所定の係数を乗算して、前記閾値を決定する閾値決定手段と、
この決定された閾値と、前記予測出力信号に対応する少なくとも１つの重量検出器に生じた出力信号とを比較する比較手段とを、
具備する寝台装置における使用者滞在不在検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寝台装置に取り付けて、寝台装置の寝床台に、この寝台装置の使用者が滞在しているか否かを検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寝台装置、例えばベッドの脚それぞれに重量検出器を設けて、これら重量検出器の出力信号の和を予め定めた閾値と比較することによって、寝台装置の使用者が、その寝台装置上に滞在しているか否かを判定する装置が知られている。このような装置では、例えば図３に示すようにベッド２の４隅の脚の下端に、重量センサ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配置されている。これらセンサ４ａ乃至４ｄの出力信号を加算して、この加算値から寝台装置の重量を減算する。この減算値はベッド上の物体の重量を表わす。この減算値を使用者の体重を基に予め定めた閾値と比較し、この閾値よりも減算値が大きければ、寝台装置上に使用者が滞在していると判定する。この閾値よりも減算値が小さければ、寝台装置上には使用者は不在であると判定し、例えば警報装置を作動させる。このように、閾値は、使用者の体重を基本にして設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コスト削減その他の理由から、特許第３０９３７４５号の特許明細書には、ベッドの４隅ではなく、３隅または２隅にのみ、重量検出器を設置したものが提案されている。これら重量検出器の出力信号を加算し、その加算値から寝台装置の重量のうちこれら重量検出器に印加された重量分を減算した場合、寝台装置上に使用者が滞在していても、この減算値は、使用者の体重を表していない。このような減算値を、予め定めた閾値と比較しても、正確に使用者の滞在の有無を検出することができない。閾値を重量検出器の数が少ないことを考慮して設定したとしても、次のような問題が生じる。使用者は、寝台装置上で、静止しているとは限らず、移動することがある。この場合、その移動の位置によって、上記の減算値の値は変動する。従って、固定された閾値を使用する限り、正確な検出を行うことができない。
【０００４】
本発明は、少ない数の重量検出器を使用していても、正確に使用者が滞在しているか否かを検出することができる滞在不在検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による検出装置は、寝台装置に取り付けられる。寝台装置は、使用者が仰臥する寝床台を有し、この寝床台の全荷重またはこの寝床台を含む寝台装置の全荷重を支持する複数の支持部を有している。これら複数の支持部のうち、少なくとも１つを除いた前記支持部（最低限度２つ）それぞれに、複数の重量検出器が設けられている。複数の重量検出器は、支持部の下端に取り付けて、寝台装置全体の荷重に基づく出力信号を発生することもできるし、支持部の中途に取り付けて、寝床台の全荷重に基づく出力信号を発生することもできる。判定手段が、これら重量検出器の出力信号の関数である閾値と、少なくとも１つの前記重量検出器の出力信号とを比較して、前記寝台装置上に使用者が滞在するか不在かを判定する。
【０００６】
重量検出器は、全ての支持部に取り付けられているのでなく、少なくとも１つの支持部を除いた支持部に取り付けられている。従って、寝床台上に使用者が存在している状態でも、各重量検出器の出力信号の加算値は、使用者の体重を表さない。そして、使用者が、寝床台上で、位置を変えると、各重量検出器の出力信号は変化する。使用者が寝床台上に存在するか否かを判定するために、少なくとも１つの重量検出器の出力信号を閾値と比較するとした場合、閾値が固定であると、上述したように使用者が位置を変更することによって少なくとも１つの重量検出器の出力信号は変化するので、正確に使用者が寝床台上に滞在するか否かを判定できない。しかし、この発明では、閾値を固定せずに、使用者が位置を変化させることによって値が変化する重量検出器の出力信号の関数として、閾値を変化させている。従って、使用者が位置を変えたことによって出力信号の値が、例えば小さくなったなら、閾値も小さくなる。また、使用者が位置を変えたことによって出力信号の値が大きくなったなら、閾値も大きくなる。このように閾値を出力信号の関数としているので、正確に使用者が寝床台上に位置するか否かを決定することができる。
【０００７】
前記閾値は、前記出力信号に基づいて演算した前記寝床台上の物体の重心位置の関数とする。寝床台上の物体の重心位置は、全ての支持部に重量検出器が設けられていなくても、例えば寝床台の４隅に支持部があるような場合、少なくとも２つの重量検出器を２つの支持部に設けておけば、算出が可能である。この重心位置が、例えば或る重量検出器に近づけば、それに伴い或る重量検出器に生じる出力信号の値は大きくなり、或る重量検出器から遠ざかれば、それに伴い或る重量検出器に生じる出力信号の値は小さくなる。このような変化と同様に、即ち、閾値を重心の関数とすることによって、使用者が寝床台上に滞在しているか不在であるかを、正確に検出できる。
【０００８】
或いは、判定手段は、閾値決定手段と、比較手段とを備えるものとする。閾値決定手段は、前記複数の重量検出器の出力信号に基づいて、前記寝床台上の物体の重心位置を算出し、この重心位置と、前記使用者の体重とに基づいて、前記重心位置に前記使用者が存在するなら、前記複数の重量検出器のうち少なくとも１つに生じる出力信号を予測し、この予測出力信号に所定の係数、例えば０より大きく１よりも小さい値を乗算して、前記閾値を決定する。比較手段は、この決定された閾値と、前記予測出力信号に対応する少なくとも１つの重量検出器に生じた出力信号とを比較する。
【０００９】
閾値決定手段では、複数の重量検出器の出力信号に基づいて、現在、寝床台上に存在する物体（これは、使用者である場合もあるし、例えば使用者の所持品だけである場合もある）の重心位置を算出している。この重心位置と、使用者の体重とを用いて、もし使用者が寝床台上に存在するなら、少なくとも１つの重量検出器に生じるであろう出力信号を予測している。この予測出力信号に所定の係数を乗算して、閾値を決定している。予測出力信号に対応する少なくとも１つの重量検出器の出力信号が、閾値よりも大きければ、使用者は、寝床台上に滞在していると判定でき、閾値よりも小さければ、使用者は寝床台上に不在であると判定できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）に示すように、寝台装置、例えばベッド１０は、寝床台１２を有し、その４隅に支持部、例えば脚部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配置されている。これら脚部のうち１４ａ乃至１４ｃの下端には、それぞれ重量検出器、例えばロードセル１６ａ乃至１６ｃが配置され、脚部１４ｄの下端には、ダミーロードセルアダプタ１８が配置されている。
【００１１】
ここで、ベッド１０の座標を図２に示すように決定する。即ち、ダミーロードセルアダプタ１８の設置位置を原点（０、０）とし、原点を通りロードセル１６ｂに向かう方向をＸ方向、原点を通りロードセル１６ｃに向かう方向をＹ方向とする。さらに、ロードセル１６ａは、Ｘ方向に原点からＢＸ、Ｙ方向に原点からＢＹの位置に配置され、ロードセル１６ｂは、Ｘ方向に原点からＢＸ、Ｙ方向に０の位置に配置され、ロードセル１６ｃは、Ｘ方向に０、Ｙ方向に原点からＢＹの位置に配置されているとする。
【００１２】
そして、ベッド１０上の座標Ｘ、Ｙの位置に重心位置を有して、体重Ｗｔの使用者、例えば患者が滞在したときに、ロードセル１６ａ乃至１６ｃは、Ｗ１ｘ、Ｗ２ｘ、Ｗ３ｘを出力する。但し、Ｗ１ｘ、Ｗ２ｘ、Ｗ３ｘからベッド１０の重量等の風袋は減算されているとする。
Ｗ１ｘ＝（Ｘ／ＢＸ）・（Ｙ／ＢＹ）・Ｗｔ・・・（１）
Ｗ２ｘ＝（Ｘ／ＢＸ）・（ＢＹ−Ｙ／ＢＹ）・Ｗｔ・・・（２）
Ｗ３ｘ＝（ＢＸ−Ｘ／ＢＸ）・（Ｙ／ＢＹ）・Ｗｔ・・・（３）
【００１３】
（１）式と（２）式とを加算すると、
Ｗ１ｘ+Ｗ２ｘ＝（Ｘ／ＢＸ）Ｗｔ
となり、Ｘは、
Ｘ＝［（Ｗ１ｘ+Ｗ２ｘ）／Ｗｔ］・ＢＸ・・・・（４）
となる。同様に、（１）式と（３）式とを加算すると、
Ｗ１ｘ+Ｗ３ｘ＝（Ｙ／ＢＸ）・Ｗｔ
となり、Ｙは、
Ｙ＝［（Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ）／Ｗｔ］・ＢＹ・・・・（５）
となる。このようにして、患者の重心位置を求めることができる。
【００１４】
患者がベッド１０上に存在していないと決定するのは、例えば、ベッド１０上に体重Ｗｔの患者がいなくなって、いつの間にか体重がＷｔ’（Ｗｔ’＜Ｗｔ）の患者が存在する場合であると考えればよい。
【００１５】
即ち、体重Ｗｔの患者と同じ重心位置Ｘ、Ｙに、体重Ｗｔ’の患者が滞在していて、ロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号が、Ｗ１ｘ’、Ｗ２ｘ’、Ｗ３ｘ’であるとすると、例えばＷ１ｘ’は、
Ｗ１ｘ’＝（Ｘ／ＢＸ）・（Ｙ／ＢＹ）・Ｗｔ’
である。体重がＷｔである患者の場合のＷ１ｘは、（Ｘ／ＢＸ）・（Ｙ／ＢＹ）・Ｗｔであるはずなのに、Ｗ１ｘ’になっていると、患者が不在であると認定できる。そこで、係数ｋ（０＜ｋ＜１）を設定し、患者の体重Ｗｔを予め記憶しておき、重心位置が求められるごとに、（Ｘ／ＢＸ）・（Ｙ／ＢＹ）・ｋ・Ｗｔの演算を行って、閾値Ｗｅを決定する。係数ｋは、患者がベッド１０の上で多少の運動を行っても、ベッド１０上の例えば毛布のような付属物を取り除いても、検出結果に誤りが生じないようにするために、設定してある。係数ｋとしては、例えば０．３乃至０．７程度の値を使用することができ、望ましくは、０．５である。この閾値Ｗｅは、重心位置Ｘ、Ｙが移動するごとに変化し、Ｘ、Ｙの関数である。また、Ｘ、Ｙはロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号に従って変化し、これら出力信号の関数であるとも言える。
【００１６】
このように閾値Ｗｅが設定されれば、患者の滞在する場所がベッド１０上でどのように変化し、且つ、ロードセルの個数が３個であっても、患者の滞在、不在を正確に検出できる。
【００１７】
上記のような原理に従って、ベッド１０上に患者が滞在するか不在であるかを検出するために、図１（ａ）に示すように、各ロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号が、重量指示計１９に供給されている。
【００１８】
重量指示計１９では、同図（ｂ）に示すように、各ロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号が、増幅器２０ａ、２０ｂ、２０ｃによって増幅され、アナログスイッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して、Ａ／Ｄ変換器２４に供給され、ここでデジタル重量信号に変換される。これらデジタル重量信号は、入出力回路２６を介して判定手段、例えばＣＰＵ２８に供給される。ＣＰＵ２８には、ＲＯＭやＲＡＭによって構成されたメモリ３０が付属している。ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、ＲＡＭをワーキングエリアとして使用しながら、ＣＰＵ２８は、上記検出を行う。なお、アナログスイッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの開閉制御も、ＣＰＵ２８が、入出力回路２６を介して行う。さらに、ＣＰＵ２８は、入出力回路２６を介してデータ表示装置３２やキースイッチ３４に接続されている。データ表示装置３２には、検出結果等が表示され、キースイッチ３４は、データの設定や動作指示を行うのに使用される。
【００１９】
ロードセル１６ａ乃至１６ｃからの出力信号に基づく各デジタル重量信号は、アナログスイッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが順に閉成されることにより、順にメモリ３０に記憶される。なお、Ａ／Ｄ変換器２４は、高速のもので、例えば数ｍ秒の周期でアナログスイッチ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを繰り返し閉成し、ＣＰＵ２８において、各ロードセル１６ａ乃至１６ｃごとにフィルタリング演算処理をしてある。
【００２０】
ＣＰＵ２８には、キースイッチ３４の操作によって、係数ｋ及び患者の体重Ｗｔ、ロードセル１６ｂと原点との距離ＢＸ、ロードセル１６ｃと原点との距離ＢＹが設定されている。また、患者が不在の状態において、キースイッチ３４の操作によって、風袋引きまたは零点調整の指示がＣＰＵ２８に与えられ、ＣＰＵ２８は、ロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号に含まれるベッド１０の重量に起因する成分を減算した値を、各デジタル重量信号を求めている。
【００２１】
検出の開始の指示がキースイッチ３４によって与えられると、ＣＰＵ２８は、アナログスイッチ２２ａの閉成、同２２ｂの閉成、同２２ｃの閉成を数ｍ秒の周期で繰り返し、Ａ／Ｄ変換器２４からの各デジタル重量信号をＣＰＵ２８に読み込み、デジタルフィルタリング処理を行い、ロードセル１６ａの出力信号に対応するＷ１ｘ、ロードセル１６ｂの出力信号に対応するＷ２ｘ、ロードセル１６ｃの出力信号に対応するＷ３ｘを求める。
【００２２】
これらＷ１ｘ、Ｗ２ｘ、Ｗ３ｘを用いて、現在ベッド１０上にある物体（患者であるか、患者以外の物品であるかは不明）の重心位置を、式（５）、（６）に基づいて算出する。この重心位置Ｘ、Ｙと、先に設定したＢＸ、ＢＹ、ｋ、Ｗｔを用いて、閾値Ｗｅを式８に示すように（Ｘ／ＢＸ）・（Ｙ／ＢＹ）・ｋ・Ｗｔに基づき算出する。即ち、ＣＰＵ２８は、閾値決定手段として機能する。この閾値の決定は、所定の時間、例えば各アナログスイッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの１スキャニングが終了するごとに行うことができる。
【００２３】
このようにして閾値Ｗｅが決定されると、そのときのロードセル１６ａの出力信号に対応するＷ１ｘとの比較が行われる。ＷｅよりもＷ１ｘが大きければ、患者は、ベッド１０上に滞在していると判定できる。Ｗ１ｘがＷｅ以下であれば、患者はベッド１０上に滞在しないと判定できる。このように判定された場合、例えば図示しない警報装置を作動させて、患者が存在しないことを監視者に報知する。無論、表示装置３２に、その旨の表示も行う。このようにＣＰＵ２８は、比較手段としても機能する。これら比較手段と閾値決定手段とによって、判定手段が構成されている。
【００２４】
このようにベッド１０の脚部が４本である場合に、コスト削減のために、脚部の本数よりも少ないロードセル１６ａ乃至１６ｃしか使用していない場合でも、患者の重心位置の変動に基づいて、閾値を変動させることによって、正確に患者がベッド１０上に滞在しているか不在であるか検出することができる。
【００２５】
上記の実施の形態では、式（４）、（５）に基づいて重心Ｘ、Ｙを算出したが、例えば式（１）、（３）から
Ｗ１ｘ／（Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ）＝Ｘ／ＢＸ・・・・（６）
が成立し、式（１）、（２）から
Ｗ１ｘ／（Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ）＝Ｙ／ＢＹ・・・・（７）
が成立する。従って、重心位置Ｘ、Ｙは、
Ｘ＝［Ｗ１ｘ／（Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ）］・ＢＸ・・・・（８）
Ｙ＝［Ｗ１ｘ／（Ｗ１ｘ＋Ｗ２ｘ）］・ＢＹ・・・・（９）
によって求めることができ、必ずしも患者の体重Ｗｔは、重心位置Ｘ、Ｙの決定には必要ではない。
【００２６】
上記の実施の形態では、ロードセル１６ａの出力信号に対応するＷ１ｘに対して閾値Ｗｅを設定して、患者の滞在、不在の検出を行ったが、Ｗ１ｘに限ったものではなく、ロードセル１６ｂの出力信号に対応するＷ２ｘ、ロードセル１６ｃの出力信号に対応するＷ３ｘに対して閾値Ｗｅを設定してもよい。Ｗ２ｘに対する閾値は、（Ｘ／ＢＸ）［（ＢＹ−Ｙ）／ＢＹ］・ｋ・Ｗｔによって、Ｗ３ｘに対する閾値は、［（ＢＸ−Ｘ）／ＢＸ］・（Ｙ／ＢＹ）・ｋ・Ｗｔによって、それぞれ決定する。
【００２７】
或いは、ロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号のうち、２つ乃至３つの加算値を求め、これらに対応した閾値Ｗｅを設定し、これら加算値と閾値Ｗｅとを比較してもよい。例えばロードセル１６ａ乃至１６ｃの出力信号の全加算値を閾値と比較する場合、
Ｗ１ｘ＋Ｗ２ｘ＋Ｗ３ｘ＝［（Ｘ・ＢＹ＋Ｙ・ＢＸ−Ｘ・Ｙ）／（ＢＸ・ＢＹ）］・Ｗｔ
であるので、Ｗ１ｘ、Ｗ２ｘ、Ｗ３ｘによって重心位置Ｘ、Ｙを求め、これら重心位置Ｘ、Ｙと、ｋ、Ｗｔを使用して、Ｗｅを
Ｗｅ＝［（Ｘ・ＢＹ＋Ｙ・ＢＸ−Ｘ・Ｙ）／（ＢＸ・ＢＹ）］・ｋ・Ｗｔ
と決定し、（Ｗ１ｘ＋Ｗ２ｘ＋Ｗ３ｘ）がＷｅよりも大きいか否か比較すればよい。
【００２８】
上記の実施の形態では、３つのロードセル１６ａ乃至１６ｃを使用したが、２つのロードセルだけを設けた場合でも、同様に患者の滞在、不在を検出することができる。例えば対角線上に位置するロードセル１６ａ、１６ｂのみを設け、ロードセル１６ｃに代えてダミーロードセルアダプタを設けた場合、
ロードセル１６ａ、１６ｃに対応する重量信号は、Ｗ１ｘ、Ｗ３ｘであり、式（１）、（３）より、
Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ＝（Ｙ／ＢＹ）・Ｗｔ・・・（１０）
であるので、式（８）、（１０）より、重心位置Ｘ、Ｙは、
Ｘ＝［Ｗ１ｘ／（Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ）］・ＢＸ
Ｙ＝［（Ｗ１ｘ＋Ｗ３ｘ）／Ｗｔ］・ＢＹ
で求めることができる。Ｘ、Ｙ、ｋ、Ｗｔ、ＢＸ、ＢＹを用いて、Ｗ１ｘ用、Ｗ２ｘ用またはＷ１ｘ＋Ｗ２ｘ用のＷｅを決定し、Ｗ１ｘ、Ｗ２ｘまたはＷ１ｘ＋Ｗ２ｘを、対応する閾値Ｗｅと比較すればよい。
【００２９】
上記の実施の形態では、ベッド１０の脚１４ａ、１４ｂ、１４ｃの下端に、ロードセル１６ａ、１６ｂ、１６ｃを設けたが、脚１４ａ、１４ｂ、１４ｃの中間に設け、これらがベッド１０の寝床台１２の重量を受けるように構成することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、使用するロードセルの数を、支持部の数よりも少ない個数しか設けていない場合であっても、寝台装置の使用者が寝台装置上に滞在しているか不在であるかを正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の寝台装置における使用者滞在不在検出装置を設けた寝台装置の斜視図及び同検出装置のブロック図である。
【図２】図１の寝台装置におけるロードセルの配置状態を示す図である。
【図３】従来の寝台装置におけるロードセルの配置状態を示す図である。
【符号の説明】
１０  ベッド（寝台装置）
１２  寝床台
１４ａ乃至１４ｄ  脚部（支持部）
１６ａ乃至１６ｄ  ロードセル（重量検出器）
２８  ＣＰＵ（判定手段）
【図１】
0004703918.tif 000002
【図２】
0004703918.tif 000003
【図３】
0004703918.tif 000004