(57)【要約】【課題】精度のよい起き上がり検出装置の提供【解決手段】起き上がり検出装置は、寝床の枕元から被験者が横たわる方向に向けて超音波を発信するように設置した超音波発信器と、被験者が横たわる方向からの反射波を受信するように寝床の枕元に設置した超音波受信器と、前記超音波受信器で受けた超音波の反射波に基づいて、被験者が起き上がったか否かを判定する起き上がり判定手段とを備えている。この起き上がり検出装置によれば、超音波受信器で受信した反射波の強さと方向に基づいて、被験者の頭部の動きを検出して、被験者の起き上がり動作を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝床の枕元から被験者が横たわる方向に向けて超音波を発信するように設置した超音波発信器と、被験者が横たわる方向からの反射波を受信するように寝床の枕元に設置した超音波受信器と、前記超音波受信器で受けた超音波の反射波に基づいて、被験者が起き上がったか否かを判定する起き上がり判定手段とを備えた起き上がり検出装置。
【請求項２】
超音波受信器は、複数の超音波受信素子をアレイ状に配列した超音波アレイセンサで構成したことを特徴とする請求項１に記載の起き上がり検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は起き上がり検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、病院等のベッドでは徘徊老人等がベッドを離床し、長時間経過した場合、患者の安全性が問題となる。従来、患者がベッドから離床したことを確認するためには、見回りや看護婦がチェックしており、労力も時間もかかっていた。斯かる問題を鑑み、特開２０００−２４１５６１には、ベッドの表側の各部位までの距離を検出する距離検出手段と、その距離検出手段から得られたデータに基づいて、ベッドの表側の凹凸形状を判断し、その結果を利用して在床状態を判断する在床状態検知装置が提案されている。この在床状態検知装置は、ベッド上の人体の存在状態を検知し、離床や危険状態にある場合、警告を発することによって、異常を事前に知らせることができるものであるという。
【特許文献１】特開２０００−２４１５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特開２０００−２４１５６１に開示された装置は、ベッドの表側の各部位までの距離を検出するように構成したものであり、ベッドの表側の各部位に向けてレーザレーダ、ＰＳＤ、超音波などを回転走査する装置を天井に設置したものが提案されている。この場合、毛布など被験者に掛けられるものにより、信号が減衰し、超音波などの反射が弱まるため、ベッドの表側の凹凸形状を計測する精度が低下する。
【０００４】
また、回転走査機能を有する装置を天井に設置するため、設備コストが嵩む。また、一度設置すると、設置や取り外しが容易ではなく、室内のベッドの位置を変更する際に、フレキシブルな対応ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る起き上がり検出装置は、寝床の枕元から被験者が横たわる方向に向けて超音波を発信するように設置した超音波発信器と、被験者が横たわる方向からの反射波を受信するように寝床の枕元に設置した超音波受信器と、超音波受信器で受けた超音波の反射波に基づいて被験者が起き上がったか否かを判定する起き上がり判定手段とを備えたものである。超音波受信器は、例えば、複数の超音波受信素子をアレイ状に配列した超音波アレイセンサで構成するとよい。
【発明の効果】
【０００６】
この起き上がり検出装置によれば、超音波受信器で受信した反射波の強さと方向に基づいて、被験者の頭部の動きを検出して、被験者の起き上がり動作を検出することができる。被験者の頭部には、通常毛布などは掛けられないから、毛布などに邪魔されず、被験者の起き上がり動作を検出することができる。また、設置が容易であり、部屋のレイアウト変更などで、寝床の位置を変えた場合でも、設置位置を容易に変更することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態に係る起き上がり検出装置を図面に基づいて説明する。
【０００８】
この実施形態では、図１に示すように、起き上がり検出装置１０は、超音波発信器１１と、超音波受信器１２と、起き上がり判定手段１３で構成されている。
【０００９】
超音波発信器１１は、寝床の枕元から被験者２０が横たわる方向に向けて超音波を発信するように設置した装置である。この実施形態では、図１に示すように、寝床として被験者２０が横たわるベッド２１を用い、超音波発信器１１はベッド２１の枕元から被験者２０が横たわる方向に向けて超音波を発信するように設置している。また、この実施形態では、超音波発信器１１には、発射される超音波の指向性がない或いは指向性が少ない無指向性の超音波送波子を備えた発信器を用いている。なお、超音波発信器１１は、被験者２０が寝返りを打つなどして、被験者２０がベッド２１上を横方向に移動しても、斯かる移動範囲に超音波を発信することができるように配置するのがよい。このため、ベッド２１の枕元において、ベッド２１の枕元から被験者２０が横たわる方向に向けて超音波を発信するように、ベッド２１の幅方向に、超音波発信器を複数個並べて配置してもよい。
【００１０】
超音波受信器１２は、被験者２０が横たわる方向からの反射波を受信する装置である。この実施形態では、ベッド２１の枕元から被験者２０が横たわる方向に向けて設置し、被験者２０が横たわる方向から帰ってくる反射波を受信している。また、この実施形態では、超音波受信器１２は、複数の超音波受信素子２２をアレイ状に配列した超音波アレイセンサで構成している。なお、超音波アレイセンサは、基板に超音波受信素子２２を縦方向、横方向、あるいは円形などにアレイ状に配したものである。なお、図１に示す例では、矩形の基板に超音波受信素子２２を縦横に３つずつ並べて、合計９個配列したものを用いているが、超音波アレイセンサ２２の構成は斯かる図示例に限定されない。例えば、超音波受信素子２２を配置する基板は矩形のものに限定されない。また超音波受信素子は多ければ多いほど、受信される超音波の情報が多くなり、超音波受信器の性能は優れるので、超音波受信素子の配置パターンや、配置数も図示例のように９個に限定されない。
【００１１】
この起き上がり検出装置１０では、上述した構成により、人体の中でも比較的強く纏まった超音波の反射が得られる頭部２３に近い位置に超音波発信器１１および超音波受信器１２を設置している。このため、超音波受信器１２で受信した反射波の強さと方向に基づいて、起き上がり動作における被験者の頭部２３の動きを検出することができる。さらに、この実施形態では、超音波受信器１２として、複数の超音波受信素子２２をアレイ状に配列した超音波アレイセンサを用いている。この超音波アレイセンサによれば、各超音波受信素子２２で受信する反射波の強さ、方向および受信タイミングの相対的な差から、被験者の頭部２３の位置を演算でより正確に求めることができる。
【００１２】
このため、例えば、この実施形態では、超音波発信器１１から常時、超音波を発信し、超音波アレイセンサ１２で反射波を受信し、超音波アレイセンサ１２の各超音波受信素子２２で受信した反射波の強さの差に基づいて、頭部２３の位置を常時検知することができる。さらに、超音波のドプラ効果を利用して、頭部２３の移動方向、移動速度、移動距離を随時演算により求めることができる。このようにして求められる経時的な頭部の位置情報、移動方向、移動速度、移動距離をデータ化して記録するとよい。
【００１３】
起き上がり判定手段１３は、超音波受信器１２で受けた超音波の反射波に基づいて被験者２０が起き上がったか否かを判定する装置である。
【００１４】
この実施形態では、起き上がり判定手段１３は、図１に示すように、演算部３１と、記憶部３２と、閾値設定部３３と、判定部３４を備えたものである。起き上がり判定手段１３は、ＣＰＵなどの演算器や、メモリーなどの記憶部を備え、所定のプログラムに沿って動作するコンピュータにより具現化することができる。この起き上がり判定手段１３は、超音波受信器１２で受信した反射波に基づいて、経時的な頭部２３の位置情報、移動方向、移動速度、移動距離などのデータを算出し、算出されたデータに基づいて、被験者２０の起き上がりを判定している。
【００１５】
演算部３１は、被験者２０の起き上がり動作の検出に必要な種々の演算を行う機能を奏する部位である。この実施形態では、演算部３１は、「経時的な頭部の位置情報」、「頭部の移動速度」、「単位時間当たりの距離変化（ΔＬ）」、「単位時間当たりの速度変化（ΔＶ）」、「移動方向」、「移動距離（Ｌ）」、「移動継続時間（Ｔ）」などをそれぞれ算出している。
【００１６】
記憶部３２は、超音波受信器１２で受信される反射波のデータや演算部３１で算出されるデータなどを記憶する部位である。
【００１７】
閾値設定部３３は、演算部３１で算出される種々のデータに対し、被験者２０が起き上がったと疑われる動作を検出するのに必要なものに、判定に必要な閾値を設定する部位である。この実施形態では、閾値設定部３３には、「単位時間当たりの距離変化（ΔＬ）」、「単位時間当たりの速度変化（ΔＶ）」、「頭部の移動方向」、「頭部の移動距離（Ｌ）」、「移動継続時間（Ｔ）」について、それぞれ起き上がり動作と疑われる動作を判定するための閾値を設定している。
【００１８】
判定部３４は、記憶部３２に記憶されたデータと、閾値設定部３３に設定した閾値に基づいて被験者２０の起き上がり動作を検出する各種の判定処理を行う部位である。
【００１９】
この実施形態では、起き上がり判定手段１３は、図２に示すように、超音波受信器１２で受信した反射波のデータに基づいて、演算部３１で「単位時間当たりの頭部の距離変化ΔＬ」を算出する（Ｓ１）。次に、判定部３４は、演算部３１で算出され記憶部３２に記憶された「単位時間当たりの頭部の距離変化ΔＬ」の算出結果に基づいて、「単位時間当たりの頭部の距離変化ΔＬ」のデータと、閾値設定部３３で予め設定したΔＬの閾値とを対比する（Ｓ２）。そして、記憶部３２に記憶された「単位時間当たりの頭部の距離変化ΔＬ」のデータが、閾値設定部３３で予め設定したΔＬの閾値を超えている場合には、被験者が起き上がり動作と疑われる動作を行った可能性があるので、さらに「移動方向」について判定を行う（Ｓ３）。
【００２０】
「移動方向」についての判定は、同様に、演算部３１で算出され記憶部３２に記憶された「移動方向」の算出結果に基づいて、「移動方向」のデータと、閾値設定部３３で予め設定した移動方向の閾値とを対比する（Ｓ３）。この場合、閾値設定部３３において設定される、「移動方向」の閾値は、被験者２０が起き上がり動作を行った可能性がある頭部２３の移動方向の範囲（領域）を閾値として設定している。記憶部３２に記憶された「移動方向」のデータが、閾値設定部３３で閾値として予め設定される移動方向の範囲（領域）の内側にある場合には、被験者２０が起き上がり動作を行った可能性がある。例えば、移動方向が高さ方向にほとんど生じていないような場合は、起き上がり動作ではないので、このような動作を排除できる。
【００２１】
この実施形態では、移動方向の判定（Ｓ３）で、被験者２０が起き上がり動作を行った可能性があると判定された場合には、さらに判定の精度を上げるため、演算部３１において「移動距離Ｌ」の算出を行っている（Ｓ４）。そして、算出された「移動距離Ｌ」と閾値設定部３３で予め設定した閾値とを対比する（Ｓ５）。「移動距離Ｌ」が、閾値を越えている場合には、さらに起き上がり動作が疑わしい。
【００２２】
この場合、さらに斯かる移動が継続している時間（「移動継続時間Ｔ」）を算出する（Ｓ６）。算出された「移動継続時間Ｔ」と閾値設定部３３で予め設定した移動継続時間の閾値とを対比する（Ｓ７）。この移動継続時間の判定（Ｓ７）において、算出された移動継続時間Ｔが閾値を超える場合には、起き上がり動作と判定している。
【００２３】
この移動継続時間の判定によれば、頭部２３が移動したことが一定時間維持されたことが検知できるので、被験者２０が起き上がって再び伏せるような仰伏動作を、起き上がり動作と誤って検知することを防止できる。
【００２４】
なお、この実施形態では、上記の各判定処理（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７）において、起き上がり動作について否定的な判定がなされた場合には、速度計測処理（Ｓ１）に戻るループ処理を構築しており、一連の起き上がり検出のための処理が継続される。また、移動方向に基づく判定処理（Ｓ３）で起き上がり動作について肯定的な判定がなされた場合に、演算部３１に頭部の移動距離（Ｌ）を算出させ（Ｓ４）、さらに、頭部の移動距離（Ｌ）に基づく判定（Ｓ５）で起き上がり動作について肯定的な判定がなされた場合に、移動継続時間Ｔを算出させている（Ｓ６）。このように、起き上がり動作が行われたかを検出するのに複数の判定処理がある場合に、判定処理に実行する順番を定め、先行する判定処理において、起き上がり動作について肯定的な判定がなされた場合に、後に行う判定処理に必要なデータを演算するようにすることで、演算部３１の演算処理負担を軽減することができる。また、記憶部３２に記憶させるデータ量も少なく抑えることができるので、必要な演算装置、メモリーの性能を低く抑えることができ、装置をより安価にできる。
【００２５】
起き上がり判定手段１３では、図２に示すように、頭部の距離変化（ΔＬ）、移動方向、移動距離（Ｌ）、移動継続時間（Ｔ）に基づいて、被験者２０の起き上がり動作を検出している。この場合、例えば、病院や老人介護施設などで、患者の徘徊などを検知するべく設置するような場合は、被験者２０の起き上がり動作を検出した場合にナースコールが鳴らされる（Ｓ９）など、所要の連絡先に連絡が行われる連絡手段が起動するように構成するとよい。
【００２６】
以上のとおり、この起き上がり検出装置１０によれば、超音波受信器１２で受信した反射波の強さと方向に基づいて、被験者２０の頭部２３の動きを検出して、被験者２０の起き上がり動作を検出することができる。被験者２０の頭部２３には、通常毛布などは掛けられないから、毛布などに邪魔されず、被験者２０の起き上がり動作を検出することができる。また、設置が容易であり、部屋のレイアウト変更などで、寝床２１の位置を変えた場合でも、設置位置を容易に変更することが可能である。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態に係る起き上がり検出装置を説明したが、本発明に係る起き上がり検出装置は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
起き上がり判定手段１３の判定処理、処理手順は、適宜に変更するとよい。例えば、上述した起き上がり検出装置１０では、起き上がり判定手段１３は、まず、被験者２０の単位時間当たりの頭部の距離変化（ΔＬ）を算出し（Ｓ１）、ΔＬについて閾値と対比し（Ｓ２）、被験者２０の起き上がり動作を肯定するものか否かを判定する判定処理を最初に行っている。これに代えて、図３に示すように、まず、被験者２０の単位時間当たりの速度変化（ΔＶ）を算出し（Ｓ１１）、ΔＬについて閾値と対比し（Ｓ１２）、被験者２０の起き上がり動作を肯定するものか否かを判定する判定処理を最初に行ってもよい。なお、図３における（Ｓ１３）〜（Ｓ１９）の処理は、図２に示す（Ｓ３）〜（Ｓ９）の処理と同じである。なお、起き上がり判定手段の判定処理、処理手順の変更はこれに限らない。
【００２９】
また、超音波受信器として、超音波アレイセンサを例示したが、超音波受信器は、超音波アレイセンサに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る起き上がり検出装置を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る起き上がり検出装置の起き上がり判定処理を示すフロー図。
【図３】本発明の一実施形態に係る起き上がり検出装置の起き上がり判定処理の変形例を示すフロー図。
【符号の説明】
【００３１】
１０   起き上がり検出装置
１１   超音波発信器
１２   超音波アレイセンサ（超音波受信器）
１３   判定手段
２０   被験者
２１   ベッド（寝床）
２２   超音波受信素子
２３   頭部
３１   演算部
３２   記憶部
３３   閾値設定部
３４   判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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