(57)【要約】      （修正有）【課題】ベッドと車椅子からの離隔検知を共用化でき、被介護者の個人差に基づく誤動作が低減可能な検知装置を提供する。【解決手段】数Ωから数ＭΩの範囲の電気抵抗を有する柔軟素材を２枚の電極で挟み込んだ構造を有し，すくなくも一方の電極が電気抵抗を有する柔軟素材に向かって突起部yをもった形状を有する検出器により離隔検知を行う。さらに，その圧力センサの両極間の電圧降下の正負両方の電圧変化を同一装置の電子回路で検出することにより，またはマイクロコンピュータを用いた装置のプログラムにより検出することを可能にして，警報を発することにより離床検知と車椅子からの立ち上がり検知機能を兼用することを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
数Ωから数ＭΩの範囲の電気抵抗を有する柔軟素材を２枚の電極で挟み込んだ構造を有し，すくなくも一方の電極が電気抵抗を有する柔軟素材に向かって突起をもった形状を有することを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
圧力センサの両極間の電圧降下の正負両方の電圧変化を同一装置で検出して警報を発することを特徴とする離床検知と車椅子からの立ち上がり検知兼用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，圧力センサおよびそのセンサからの信号処理の方法に関するもので，介護支援補助装置に関する技術である．
【背景技術】
【０００２】
病院などにおける，自立歩行が困難な要介護者の，ナースコールをしないベッドからの離床の試みにより，転倒，骨折などの事故が多発している．このような状況を軽減する一助として，種々の方法による離床検知装置が開発されている．同様に，自立歩行が困難な要介護者が，看護師，介護師等周囲にいない状況で，車椅子から介助なしで立ち上がろうとして，転倒，骨折などの事故に遭遇する事例も多発している．このような状況を軽減する一助として，種々の方法による車椅子からの立ち上がり検知装置も開発されている．
【０００３】
これまでの圧力センサまたは圧力スイッチを用いた装置の原理は以下のようになっている．ベッドからの離床検知の場合には，圧力センサまたは圧力スイッチは，通常，マットの下になっているベッドの左右の両方か片方の枠の上におかれる．まず被介護者が正常に臥している状態で圧力センサまたは圧力スイッチは加重オフの状態となっている．被介護者がベッドを離れようとするとき，ベッドの左端または右端に腰をおろす動作が必然的に生ずる．この時加重がマットを介して圧力センサまたは圧力スイッチにかかり，加重オンの状態を示す．これにより，被介護者がベッドを離れようとしていることが認識検知され，警報を発し，さらにナースコール信号が発せられる．一方，車椅子からの立ち上がり検知の場合には，車椅子の着床面と着床した被介護者の殿部との間に圧力センサまたは圧力スイッチが設置され，被介護者が正常に座した状態で圧力センサまたは圧力スイッチは加重オンの状態となっている．被介護者が車椅子から立ち上がろうとして腰を浮かせた場合には，圧力センサまたは圧力スイッチにかかっていた加重がなくなり，加重オフの状態が出力され，被介護者の車椅子からの立ち上がりが検知されたことになり，警報を発し，さらにナースコール信号が発せられる．
【０００４】
以上のように，ベッドからの離床検知と車椅子からの立ち上がり検知とでは，圧力センサまたは圧力スイッチからの信号が全く逆転しているので，これまで，各々別個の装置として開発商品化され，両方の機能が必要になった場合には２台の装置が必要で，施設経営者，利用者や家庭での利用者は負担を強いられてきた．
【０００５】
さらにもうひとつの大きな問題点は，ここで述べた方法によるベッドからの離床検知では，被介護者の離床時挙動の個人差により，圧力変化幅の個人差が大きく，誤動作しやすい欠点があることである．例えば，圧力センサから少しずれた位置から離床しようとする場合，圧力センサが反応せず，警報を発せられない場合がある．この対策のため例えば圧力センサの感度を高めると，被被介護者が離床を意図せず，単に寝返りを打っただけで，離床と誤認し，警報が発せられてしまう問題点も有している．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする課題は，同一被介護者で，ベッドからの離床検知と車椅子からの立ち上がり検知との両者の機能が必要になった場合に，２台の装置が必要で施設経営者，利用者，家庭での利用者や支援者が経済的負担を強いられてきたことである．
【０００７】
さらに解決しなけらばならないもう一つの課題は，ベッドからの離床検知における，被介護者の離床時挙動の個人差に基づく圧力変化幅の個人差による誤動作を極力低減することである．
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は，これら装置の機能を一種類の圧力センサと電子回路で，安価，簡便，完全に誤動作のない装置を提供するものであって，加重によって導電率が変化する物質によって構成された圧力センサとそこからの信号の処理方法によって本課題を解決する．
【０００９】
まず本発明で用いる圧力センサは，加重にほぼ比例して物質の導電率が変化する材料を利用するもので，その物質に加えられた圧力に，その物質の電気抵抗値がほぼ逆比例する．まずベッドからの離床検知の場合には，圧力センサは，通常，マットの下になっているベッドの左右の両方か片方の枠の上におかれる．ここまでは，従来品となんら変わりがないが，以下の点で原理が異なる．まず 被介護者が正常に臥している状態で，装置電源が投入され，数十秒間の間の圧力変化がモニターされる．被介護者はこの間に寝返りを打ったり，寝やすい姿勢をとり，体の一部が圧力センサ近辺にあってもよい．この間の圧力の最大値が正常時の圧力値として計測され，装置に記憶される．被介護者がベッドを離れようとするとき，ベッドの左端または右端に腰をおろす動作が必然的に生ずる．この時加重がマットを介して圧力センサに，正常時以上に加わり，被介護者が正常に臥している状態での，記憶されていた圧力値と比較され，圧力増加が認識され，被介護者がベッドを離れようとしていることが検知され，警報を発し，さらにナースコール信号が発せられる．このように，モニター開始の初期に，被介護者が正常に臥している状態での最大圧力を装置が記憶し，離床時圧力と比較するため，圧力センサの感度を高めたとしても誤動作することが回避される．
【００１０】
一方，車椅子からの立ち上がり検知の場合には，車椅子の着床面と着床した被介護者の殿部との間に圧力センサを設置しておき，被介護者が正常に座した状態での圧力値をまず取得し，記憶しておく．被介護者が車椅子から立ち上がろうとして腰を浮かせた場合には，圧力センサにかかっていた加重が軽減される．このときの圧力センサの計測値と被介護者が正常に座した状態での，記憶されていた圧力値とが比較され，圧力減少が認識され，被介護者の車椅子からの立ち上がりが検知され，警報を発し，さらにナースコール信号が発せられる．この場合被介護者が正常に車椅子に座した状態では，十分安定的に圧力センサに加重がかかり，立ち上がり時には加重はほぼゼロとなるので，立ち上がり前後における圧力変化幅が大きく，特に問題は生じない．
本発明においては，装置の電子回路にサンプルアンドホールド回路，絶対値検出回路を導入し，被介護者が正常にベッドに臥した状態の圧力値を記憶するとともに，圧力変化が正負いずれの場合にも，警報を発することができる．絶対値検出回路によって，圧力変化を検出するので，圧力変化が負となる車椅子からの立ち上がり検知に対しても有効に機能する．さらに別の方法として，マイクロコンピュータを導入し，絶対値検出回路の変わりに，圧力変化の正負の両方を検知可能とするようにプログラムを作成してもよい．以上の方策によって，一つの装置で，ベッドからの離床検知と車椅子からの立ち上がり検知を誤動作なく遂行することができる．
また，被介護者が圧力センサから少しずれた位置から離床しようとし，離床時の圧力変化が小さい場合の対策として電子回路で圧力変化を増幅し感度を高めても本発明の方法では誤動作が回避できることは前述のとおりであるが，圧力センサそのものを高感度な構造としておくことは一層有利である．図４は，圧力変化による物質の導電率変化を利用する圧力センサの従来品の典型例を示している．図中，aおよびbは金属導体からなる電極で，変形可能なゴム状の数Ωから数百Ωの電気抵抗を持ち，圧力により変形可能な導電性物質cが，金属導体aとbで挟まれている． 金属導体a，bに垂直方向から力が加わると，導電性物質cが変形を受け，圧力が加わっていないときの厚さdがd-δに厚さが減少する．材料の導電率が一定であるとしても，電極間距離が短くなるためセンサ全体としての電気抵抗が小さくなる．圧力センサに通電しているなら，圧力センサでの電圧降下が小さくなる．この電圧降下を圧力変化信号としてとらえるのが圧力センサの一般的原理である．圧力とは単位面積あたりの力のことであり，例えば同じ力がセンサに加わるなら，圧力は電極の面積に反比例する．本発明による圧力センサの構造例を図１に示す．図４の従来品で上部電極を構成するaを図１では，剛性を持つ金属導体Xで置き換えた．金属導体Xの上面から力が加わった場合，力はその突起部ｙに集中する．従来品の電極aの面積をA，金属導体Xの突起部ｙの面積をYとすると，圧力は従来品に比べ，A/Y倍となる．ここでYはAより十分小さくしておけば，同じ力がセンサに加わった場合，図１の本発明による圧力センサには大きな圧力が加わることとなり導電性物質cがより大きな変形を受け，より大きな電圧変化として電子回路に取り込めることとなり感度が向上する．なお図１に記号zで示したサポータは，導電性物質cがバランスよく変形するために設けたもので，容易に変形可能な素材，例えば台所用スポンジ様素材で構成される．
【発明の効果】
【００１１】
以上のように課題を解決する手段の項で述べた手段を用いることにより，一つの装置で，ベッドからの離床検知と車椅子からの立ち上がり検知を誤動作を皆無にし，信頼性高く可能にすることができるとともに，介護施設経営者，介護施設利用者や家庭での利用者の経費負担を軽減でき，さらに，ベッドからの離床検知のみにしか使用していなかった場合でも，被介護者が重症となり，車椅子を使わざるを得ない状況になったとしても同一装置で車椅子からの立ち上がり検知にも使用できることとなる
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による圧力センサの代表例
【図２】本発明による圧力センサの上部電極の構成例
【図３】本発明による圧力センサの上部電極の構成例
【図４】従来型の圧力センサの例
【図５】本発明によるベッドからの離床検知および車椅子からの立ち上げ検知兼用装置のための電子回路のブロック図
【図６】本発明によるベッドからの離床検知および車椅子からの立ち上げ検知兼用装置をマイクロコンピュータを用いて構成した場合の基本的ブロック図
【図７】本発明によるベッドからの離床検知および車椅子からの立ち上げ検知兼用装置をマイクロコンピュータを用いて構成した場合のプログラムの基本的フローチャート
【実施例】
【００１３】
図１は，本発明による改良型圧力センサの代表例である．圧力センサを構成する上部電極を，断面が逆T字型となる突起部yを持つ剛性金属導体Xで置き換え，導電性物質cに効果的に圧力を伝える構造とした．また，図２に示すように，この上部電極Xは，その突起部yをくさび状に構成してもよい．こうすることにより，この下にくる導電性物質cとは線接触となり原理上極大の圧力が導電性物質に加わる．さらにまた，図３に示すように，この上部電極Xは，その突起部yを円柱状に構成してもよい．こうすることにより，この下にくる導電性物質cとは線接触となり原理上極大の圧力が導電性物質に加わる．
図5は，本発明によるベッドからの離床検知および車椅子からの立ち上げ検知兼用装置のための電子回路の具体的的ブロック図である．サンプル＆ホールド回路，絶対値回路，電圧比較回路，およびリレー駆動回路がデジタル論理回路からなる順序制御回路によって動作タイミングが制御され課題を解決する手段に記述した機能が達成される．図６は，図５と同じ機能を有する回路をマイクロコンピュータを用いて構成した場合の例を示す．この場合には，図７に示すフローチャートの内容がプログラミングされねばならない．
【符号の説明】
【００１４】
a金属導体からなる電極，b金属導体からなる電極，ｃ圧力により変形可能な導電性物質，
X剛性素材で構成された突起部ｙを持つ金属導体，y金属導体xの突起部，z容易に変形可能な素材で構成された支持部材
【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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