(57)【要約】【課題】被験者の転落可能性の有無を、より確実に判定することのできる在床状態モニタリングシステムを提供する。【解決手段】ベッド上の被験者の在床状態をモニターする在床状態モニタリングシステムは、ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、前記被験者による荷重に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部と、前記被験者による荷重の被験者の呼吸及び／又は心拍に応じた変化に基づいて被験者の体軸の延びる方向を求める体軸方向決定部と、前記被験者の重心の位置及び前記被験者の体軸の延びる方向に基づいて、被験者の前記ベッド上での状態を判定する在床状態判定部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上の被験者の在床状態をモニターする在床状態モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記被験者による荷重に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部と、
前記被験者による荷重の被験者の呼吸及び／又は心拍に応じた変化に基づいて、被験者の体軸の延びる方向を求める体軸方向決定部と、
前記被験者の重心の位置及び前記被験者の体軸の延びる方向に基づいて、被験者の前記ベッド上での状態を判定する在床状態判定部とを備える在床状態モニタリングシステム。
【請求項２】
前記被験者による荷重の被験者の呼吸に応じた変化に基づいて被験者の頭部の配置を決定する頭部配置決定部を更に備え、
前記在床状態判定部は、更に前記被験者の頭部の配置に基づいて被験者の在床状態を判定する請求項１に記載の在床状態モニタリングシステム。
【請求項３】
前記被験者による荷重から被験者の呼吸及び／又は心拍に応じて振動する荷重成分を分離する第１荷重分離部を更に備え、
前記重心位置算出部は、分離された呼吸及び／又は心拍に応じて振動する荷重成分に基づき被験者の重心の位置を求める請求項１又は２に記載の在床状態モニタリングシステム。
【請求項４】
前記被験者は複数の被験者であり、
前記検出された被験者による荷重を、複数の被験者間の呼吸及び／又は心拍の周波数の相違に基づいて複数の被験者の各々の荷重成分に分離する第２荷重分離部を更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の在床状態モニタリングシステム。
【請求項５】
前記在床状態判定部が前記ベッド上の被験者が前記ベッドから転落し得る状態にあると判定したことに基づいて所定の報知を行う報知部を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の在床状態モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重検出器を用いてベッド上の被験者の在床状態をモニターする在床状態モニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベッド上の患者や被介護者を遠隔地から管理するためのシステムが、病院や介護施設等で活用されている。例えば病院において患者の在床／離床を検知するシステムを使用すれば、ナースステーションの看護師は、患者が病室のベッド上にいるか否かを病室を訪れることなく確認することができる。また、患者や被介護者がベッドから転落する可能性のある場合に報知がなされれば、転落事故の防止につなげることができる。
【０００３】
特許文献１は、被験者の重心位置に基づいて被験者の転落の可能性の有無を判定する在床状態判定装置を開示している。特許文献１の在床状態判定装置は、被験者の重心位置がベッドの寝床部の端から所定距離以内である場合に、寝床部上の人が転落等する可能性が高いと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５９３６９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ベッド上の被験者は、寝返り等により、わずかの間に大きく移動することがある。したがって、特許文献１において被験者の転落を確実に防止するためには、注意喚起領域（被験者の重心がこの領域に入ると、転落可能性ありとの判定がなされる領域）をベッド端部沿いの広範囲に設定しなければ、例えば一回の寝返りで被験者の重心が注意喚起領域をまたぎ、転落の危険性を報知する間もなく被験者の転落が生じ得る。一方で、注意喚起領域を広く設定すると、被験者がベッドの中央近傍に安全に位置する場合にも転落可能性ありと誤判定される恐れがある。
【０００６】
本発明は、被験者の転落可能性の有無を、より確実に判定することのできる在床状態モニタリングシステム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、
ベッド上の被験者の在床状態をモニターする在床状態モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者による荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記被験者による荷重に基づき被験者の重心の位置を求める重心位置算出部と、
前記被験者による荷重の被験者の呼吸及び／又は心拍に応じた変化に基づいて、被験者の体軸の延びる方向を求める体軸方向決定部と、
前記被験者の重心の位置及び前記被験者の体軸の延びる方向に基づいて、被験者の前記ベッド上での状態を判定する在床状態判定部とを備える在床状態モニタリングシステムが提供される。なお、本発明において「被験者のベッド上での状態」とは、ベッド上における被験者の身体の配置を意味する。
【０００８】
第１の態様の在床状態モニタリングシステムは、前記被験者による荷重の被験者の呼吸に応じた変化に基づいて被験者の頭部の配置を決定する頭部配置決定部を更に備えてもよく、前記在床状態判定部は、更に前記被験者の頭部の配置に基づいて被験者の在床状態を判定してもよい。
【０００９】
第１の態様の在床状態モニタリングシステムは、前記被験者による荷重から被験者の呼吸及び／又は心拍に応じて振動する荷重成分を分離する第１荷重分離部を更に備えてもよく、前記重心位置算出部は、分離された呼吸及び／又は心拍に応じて振動する荷重成分に基づき被験者の重心の位置を求めてもよい。
【００１０】
第１の態様の在床状態モニタリングシステムにおいて前記被験者は複数の被験者であってもよく、第１の態様の在床状態モニタリングシステムは、前記検出された被験者による荷重を、複数の被験者間の呼吸及び／又は心拍の周波数の相違に基づいて複数の被験者の各々の荷重成分に分離する第２荷重分離部を更に備えてもよい。
【００１１】
第１の態様の在床状態モニタリングシステムは、前記在床状態判定部が前記ベッド上の被験者が前記ベッドから転落し得る状態にあると判定したことに基づいて所定の報知を行う報知部を更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の在床状態モニタリングシステムは、被験者の転落可能性の有無を高い精度で判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る在床状態モニタリングシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、荷重検出器のベッドに対する配置を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る在床状態モニタリング方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、ベッド上面に画成される４つの荷重検出領域の配置を示す説明図である。
【図５】図５は、荷重検出器からの荷重信号の一例を示す。
【図６】図６は、被験者の重心軌跡の一例を示す。
【図７】図７は、被験者の重心が被験者の呼吸に応じて振動する様子を示す説明図である。
【図８】図８は、荷重検出器からの出力信号が被験者の呼吸に応じて振動する様子を示すグラフであり、図８（ａ）は被験者の頭側に配置された荷重検出器からの出力信号の振動を示し、図８（ｂ）は被験者の脚側に配置された荷重検出器からの出力信号の振動を示す。
【図９】図９は、被験者の転落可能性の判定のためにベッド面に画成された複数の領域の配置を示す説明図である。
【図１０】図１０は、被験者の体軸の方向を求める方法を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、被験者の体軸の方向を求める他の方法を説明するための説明図である。
【図１２】図１２は、変形例に係るベッドシステムの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞               
図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１に示す通り、本実施形態の在床状態モニタリングシステム１００は、荷重検出部１、制御部３、記憶部４、表示部５を主に有する。荷重検出部１と制御部３とは、Ａ／Ｄ変換部２を介して接続されている。制御部３には更に、報知部６及び入力部７が接続されている。
【００１６】
荷重検出部１は、４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４を備える。荷重検出器１１、１２、１３、１４のそれぞれは、例えばビーム形のロードセルを用いて荷重を検出する荷重検出器である。このような荷重検出器は例えば、特許第４８２９０２０号や特許第４００２９０５号に記載されている。荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、配線によりＡ／Ｄ変換部２に接続されている。
【００１７】
荷重検出部１の４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４は、被験者が使用するベッドの脚の下に配置される。具体的には荷重検出器１１、１２、１３、１４は、図２に示す通り、ベッドＢＤの四隅の脚の下端部に取り付けられたキャスターＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の下にそれぞれ配置される。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部２は、荷重検出部１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備え、荷重検出部１と制御部３にそれぞれ配線で接続されている。
【００１９】
制御部３は、専用又は汎用のコンピュータであり、内部に重心位置算出部３１、体軸方向決定部３２、頭部配置決定部３３、在床状態判定部３４が構築されている。
【００２０】
記憶部４は、在床状態モニタリングシステム１００において使用されるデータを記憶する記憶装置であり、例えばハードディスク（磁気ディスク）を用いることができる。表示部５は、制御部３から出力される情報を在床状態モニタリングシステム１００の使用者に表示する液晶モニター等のモニターである。
【００２１】
報知部６は、制御部３からの情報に基づいて転落注意報等の所定の報知を視覚的又は聴覚的に行う装置、例えばスピーカを備える。入力部７は、制御部３に対して所定の入力を行うためのインターフェイスであり、キーボード及びマウスにし得る。
【００２２】
在床状態モニタリングシステム１００を使用した被験者の在床状態のモニターは、図３に示す通り、被験者の荷重を検出する荷重検出工程Ｓ１、検出した荷重に基づいて被験者の重心位置を算出する重心位置算出工程Ｓ２、求めた重心位置に基づいて被験者の体軸が延びる方向を決定する体軸方向決定工程Ｓ３、被験者の頭部が体軸方向のどちら側に位置するかを決定する頭部配置決定工程Ｓ４、ベッドから被験者が転落する可能性があるか否かを判定する在床状態判定工程Ｓ５、在床状態判定工程Ｓ５の判定に基づき所定の報知を行う報知工程Ｓ６を含む。
【００２３】
［荷重検出工程］
荷重検出工程Ｓ１では、荷重検出器１１、１２、１３、１４を用いてベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重を検出する。荷重検出器１１、１２、１３、１４は、上記の通りキャスターＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の下にそれぞれ配置されているため、ベッドＢＤの上面に加えられる荷重は、４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４に分散して検知される。具体的には、図４に示す通りベッドＢＤの矩形状の上面は、縦及び横にそれぞれ２分割されて４つの矩形領域Ｉ〜ＩＶに均等に分割される。
【００２４】
これにより、ベッドＢＤ上の中央部で仰臥する（仰向けに寝る）被験者Ｓの左下半身が位置する領域Ｉに加えられる荷重は主に荷重検出器１１により検出され、同状態の被験者Ｓの右下半身が位置する領域ＩＩに加えられる荷重は主に荷重検出器１２により検出される。同様に、ベッドＢＤ上の中央部で仰臥する被験者Ｓの右上半身が位置する領域ＩＩＩに加えられる荷重は主に荷重検出器１３により検出され、同状態の被験者Ｓの左上半身が位置する領域ＩＶに加えられる荷重は主に荷重検出器１４により検出される。なお、ベッドＢＤ上に被験者Ｓが乗っていない場合、荷重検出器１１、１２、１３、１４からの出力の合計はベッド単体の重量を表わし、ベッドＢＤ上に被験者Ｓが乗っている場合、荷重検出器１１、１２、１３、１４からの出力の合計はベッド単体の重量と被験者Ｓの体重を表わしているため、予め記憶部４にベッド単体の重量を記憶しておくことにより、被験者Ｓが在床した時に被験者Ｓの体重を測定することが出来る。
【００２５】
荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、荷重（荷重変化）を検出してアナログ信号としてＡ／Ｄ変換部２に出力する。Ａ／Ｄ変換部２は、サンプリング周期を例えば５ミリ秒として、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号（以下「荷重信号」）として制御部３に出力する。
【００２６】
荷重信号の一例を図５に示す。図５は、時刻ｔ１０〜時刻ｔ１４までの間に出力された荷重検出器１１、１２、１３、１４からの荷重信号ｓ１（実線）、ｓ２（破線）、ｓ３（一点鎖線）、ｓ４（二点鎖線）の様子を示している。被検者Ｓは、時刻ｔ１０〜時刻ｔ１１までの間（期間Ｐ１１）には図４に示す通りベッドＢＤの中央部に仰臥しており、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２までの間（期間Ｐ１２）にはベッドＢＤの領域Ｉ、ＩＶ側に移動しており、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３までの間（期間Ｐ１３）には期間Ｐ１２と比べてややベッドＢＤの中央側に移動しており、時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４までの間（期間Ｐ１４）にはベッドＢＤの中央部に仰臥していたことが観察されている。
【００２７】
期間Ｐ１１には、被験者Ｓは図４に示す通りベッドＢＤの中央部に仰臥していたので、この期間Ｐ１１では、被験者Ｓの頭側に配置された荷重検出器１３、１４からの信号ｓ３、ｓ４がほぼ等しく、被験者Ｓの脚側に配置された荷重検出器１１、１２からの信号ｓ１、ｓ２がほぼ等しい。
【００２８】
期間Ｐ１２には、被験者ＳはベッドＢＤの領域Ｉ、ＩＶ側に移動していたので、この期間Ｐ１２では、領域Ｉ、ＩＶに配置された荷重検出器１１、１４からの信号ｓ１、ｓ４が期間Ｐ１１に比べて大きな荷重値を示し、領域ＩＩ、ＩＩＩに配置された荷重検出器１２、１３からの信号ｓ２、ｓ３は期間Ｐ１１に比べて小さな荷重値を示している。
【００２９】
期間Ｐ１３には、被験者Ｓは、期間Ｐ１２と比べてややベッドＢＤの中央側に移動していたので、この期間Ｐ１３では、領域Ｉ、ＩＶに配置された荷重検出器１１、１４からの信号ｓ１、ｓ４は期間Ｐ１２に比べて小さな荷重値を示し、領域ＩＩ、ＩＩＩに配置された荷重検出器１２、１３からの信号ｓ２、ｓ３は期間Ｐ１２に比べて大きな荷重値を示している。
【００３０】
期間Ｐ１４には、被験者Ｓは、期間Ｐ１１と同じくベッドＢＤの中央部に仰臥していたので、この期間Ｐ１４における信号ｓ１〜ｓ４は、期間Ｐ１１における信号ｓ１〜ｓ４と同じである。
【００３１】
［重心位置算出工程］
重心位置算出工程Ｓ２では、重心位置算出部３１が、荷重検出器１１〜１４からの荷重信号ｓ１〜ｓ４に基づいてベッドＢＤ上の被験者Ｓの重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）を所定の周期Ｔ（例えば上記のサンプリング周期５ミリ秒に等しい）で算出し、被験者Ｓの重心Ｇの位置、及びその時間的変動（重心軌跡ＧＴ）を求める。ここで、（Ｘ、Ｙ）は、ベッドＢＤの中心部を原点として長手方向にＸを、短手方向にＹを取ったＸＹ座標面上における座標を示す（図６）。
【００３２】
重心位置算出部３１による重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）の算出は、次の演算により行われる。すなわちＧ（Ｘ、Ｙ）は、荷重検出器１１、１２、１３、１４の座標をそれぞれ（Ｘ１１、Ｙ１１）、（Ｘ１２、Ｙ１２）、（Ｘ１３、Ｙ１３）、（Ｘ１４、Ｙ１４）、荷重検出器１１、１２、１３、１４の荷重の検出値をそれぞれＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４として、次式により算出される。
【数１】
2017205409.tif 000003
【数２】
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【００３３】
重心位置算出部３１は、上記の数式１、数式２に基づいて重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）を所定のサンプリング周期Ｔで算出しながら、重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）の時間的変動、即ち重心軌跡ＧＴを求め、例えば記憶部４に記憶させる。
【００３４】
重心位置算出部３１で算出された重心軌跡ＧＴの一例を図６に示す。図６は、図５の期間Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３内の任意の時刻ｔ１１０、ｔ１２０、ｔ１３０における、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの重心Ｇの位置Ｇ（ＸＰ１１、ＹＰ１１）、Ｇ（ＸＰ１２、ＹＰ１２）、Ｇ（ＸＰ１３、ＹＰ１３）を示しており、これらを繋ぐ一点鎖線の矢印は、位置Ｇ（ＸＰ１１、ＹＰ１１）からＧ（ＸＰ１３、ＹＰ１３）まで移動する被験者Ｓの重心Ｇの重心軌跡ＧＴを示している。
【００３５】
［体軸方向決定工程］
体軸方向決定工程Ｓ３では、体軸方向決定部３２が、重心位置算出工程Ｓ２において算出された重心軌跡ＧＴを使って、被験者Ｓの体軸ＳＡ（図４）の方向を決定する。
【００３６】
人間の呼吸は、胸郭及び横隔膜を移動させて、肺を膨張及び収縮させることにより行われる。ここで吸気時、すなわち肺が膨張する時には横隔膜は下方に下がり、内臓も下方に移動する。一方で呼気時、すなわち肺が収縮する時には横隔膜は上方に上がり、内臓も上方に移動する。本発明の発明者は研究により、この内臓移動に伴って重心Ｇがわずかに移動すること、及び重心Ｇの移動が背骨の延在方向（体軸ＳＡの方向）にほぼ沿った振動であることを見出した。被験者Ｓの呼吸に応じて生じる重心Ｇの体軸ＳＡ方向の振動を、以下、「呼吸振動」と呼ぶ。
【００３７】
重心Ｇの呼吸振動の軌跡の一例を図７に示す。なお、呼吸振動は被験者Ｓの体軸ＳＡ沿いに生じるため、呼吸振動の軌跡は実際には略一軸上に現れるが、図７においては、振動の様子を示すため体軸ＳＡに直交する方向に展開して描いている。
【００３８】
体軸方向決定部３２は、被験者Ｓの重心軌跡ＧＴを記憶部４から取り出し、重心軌跡ＧＴに含まれる呼吸振動の軌跡から、１つの極値点（例えば、図７の点ＥＰ１）と、当該極値点の直前又は直後に現れる他の極値点（例えば、図７の点ＥＰ２）とを特定し、両点を結ぶ軸の方向を被験者Ｓの体軸ＳＡの方向と決定する。
【００３９】
［頭部配置決定工程］
頭部配置決定工程Ｓ４では、頭部配置決定部３３が、以下のような原理により、体軸ＳＡ方向のどちら側が頭側であるかを決定する。
【００４０】
本発明の発明者が、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの呼吸が荷重検出器からの荷重信号に与える影響について研究したところ、被験者Ｓの頭側に位置する荷重検出器からの荷重信号と、被験者Ｓの脚側に位置する荷重検出器からの荷重信号が、それぞれ図８（ａ）、図８（ｂ）に示す波形を有して変動することがわかった。
【００４１】
図８（ａ）は被験者Ｓの頭側に位置する荷重検出器からの荷重信号の波形（以下、「頭側波形ＨＷ」と呼ぶ）を示し、図８（ｂ）は被験者Ｓの脚側に位置する荷重検出器からの荷重信号の波形（以下、「脚側波形ＬＷ」と呼ぶ）を示す。時刻ｔ２０は被験者Ｓが吸気を開始する時刻、時刻ｔ２１は被験者Ｓが吸気を終了する時刻、時刻ｔ２２は被験者Ｓが呼気を開始する時刻、時刻ｔ２３は被験者Ｓが呼気を終了する時刻、時刻ｔ２４は被験者Ｓが次の吸気を開始する時刻である。
【００４２】
図８（ａ）、（ｂ）に示される通り、被験者Ｓが吸気を行っている時刻ｔ２０から時刻ｔ２１の間（吸気期間Ｐ２１）においては、被験者Ｓの頭側に配置された荷重検出器の検出値は徐々に減少し、一方で被験者Ｓの脚側に配置された荷重検出器の検出値は徐々に増加している。これは、吸気時には被験者Ｓの重心Ｇが脚側に向かって移動するためである。
【００４３】
被験者Ｓが呼気を行っている時刻ｔ２２から時刻ｔ２３の間（呼気期間Ｐ２３）においては、被験者Ｓの頭側に配置された荷重検出器の検出値は徐々に増加し、一方で被験者Ｓの脚側に配置された荷重検出器の検出値は徐々に減少している。これは、呼気時には被験者Ｓの重心位置Ｇが頭側に向かって移動するためである。
【００４４】
発明者の知見によれば、図８（ａ）、（ｂ）に示す頭側波形ＨＷ及び脚側波形ＬＷは次の特徴を有するそれぞれ非対称な波形である。すなわち、頭側波形ＨＷにおいては、立上りが立下りより急峻であり、且つ立上り後に現れる上側ピークの幅が立下り後に現れる下側ピークの幅よりも狭い。反対に、脚側波形ＬＷにおいては、立上りが立下りよりなだらかであり、且つ立上り後に現れる上側ピークの幅が立下り後に現れる下側ピークの幅よりも広い。このような非対称性は、吸気よりも呼気を素早く行う、呼気後はすぐに次の吸気を行うが吸気後は少し間をおいてから呼気を開始するという人間の呼吸の特性による。
【００４５】
頭部位置決定部３３は、このような波形の非対称性に基づいて体軸ＳＡのどちら側が被験者Ｓの頭部側であるかを判定する。具体的には、まず、体軸方向決定工程Ｓ３で決定された体軸方向の任意の一方側を選択して、荷重検出器１１〜１４のうち、選択した側に位置する荷重検出器を特定する。そして、特定した荷重検出器の出力信号をフーリエ解析して、呼吸に相当する周波数（約０．２Ｈｚ〜約０．３３Ｈｚ）の振動成分を取り出す。取り出された振動成分の波形が、頭側波形ＨＷの特徴を有していれば選択した側に頭部があると判定し、取り出された振動成分の波形が脚側波形ＬＷの特徴を有していれば選択した側の反対側に頭部があると判定する。なお、頭部位置が決定されたときは、常に脚部位置も決定される。
【００４６】
［在床状態判定工程］
在床状態判定工程Ｓ５では、在床状態判定部３４が、重心位置算出工程Ｓ２で求められた被験者Ｓの重心Ｇの位置、体軸方向決定工程Ｓ３で決定された被験者Ｓの体軸ＳＡの方向、及び頭部位置決定工程Ｓ４で決定された被験者Ｓの頭部（及び／又は脚部）の位置に基づいて、被験者ＳがベッドＢＤから転落し得る状態であるか否かを判定する。具体的には例えば、次のように行う。
【００４７】
図９に示す通り、在床状態判定部３４は、ベッドＢＤの上面の幅方向中央部に安全領域Ｒ１を設定し、安全領域Ｒ１の幅方向両側に注意領域Ｒ２を設定し、注意領域Ｒ２の幅方向両側に危険領域Ｒ３を設定する。
【００４８】
在床状態判定部３４は、被験者Ｓの重心Ｇが安全領域Ｒ１にある場合には、被験者ＳはベッドＢＤから転落し得る状態にはないと判定する。反対に、被験者Ｓの重心Ｇが危険領域Ｒ３にある場合には、被験者ＳはベッドＢＤから転落し得る状態にあると判定する。
【００４９】
在床状態判定部３４は、被験者Ｓの重心Ｇが注意領域Ｒ２にある場合には、次の判断を行う。まず、被験者Ｓの体軸ＳＡがベッドＢＤの長手方向に対して略平行である場合は、被験者Ｓは、ベッドＢＤの端部寄りには位置しているもののベッドＢＤの長手方向に沿った安全な位置におり、ベッドＢＤから転落し得る状態にはないと判定する。
【００５０】
一方、被験者Ｓの体軸ＳＡがベッドＢＤの長手方向に対して所定の角度（例えば約１０°以上）を有している時は、在床状態判定部３４は、次いで、体軸ＳＡの延在方向において、重心ＧよりもベッドＢＤの端部に近い側に、被験者Ｓの頭部が位置するか、脚部が位置するかを確認する。そして、頭部が位置すると確認された場合（即ち、被験者ＳがベッドＢＤの長手方向に対して傾いて在床しており、頭部がベッドの端部に、脚部がベッドの中央にある場合）には、被験者ＳはベッドＢＤから転落し得る状態にはないと判定する。これは、頭部がベッドの端部からはみ出すと人間は目を覚ますため、頭部から転落する可能性は小さいとの観察結果に基づくものである。
【００５１】
反対に、体軸ＳＡの延在方向において、重心ＧよりもベッドＢＤの端部に近い側に被験者Ｓの脚部が位置すると確認された場合（即ち、被験者ＳがベッドＢＤの長手方向に対して傾いて在床しており、脚部がベッドの端部に、頭部がベッドの中央にある場合）には、被験者ＳはベッドＢＤから転落し得る状態にあると判定する。
【００５２】
なお、安全領域Ｒ１、注意領域Ｒ２、危険領域Ｒ３の幅は、被験者Ｓの想定される身長に基づいて適宜設定され得る。又は特定の被験者Ｓの身長を用いて、当該被験者Ｓについてカスタマイズされた設定としてもよい。なお、ここで述べた判定方法は一例にすぎず、在床状態判定部３４は、被験者Ｓの重心Ｇの位置、体軸ＳＡの方向、頭部（及び／又は脚部）の位置を複合的に考慮して、被験者ＳがベッドＢＤから転落し得る状態にあるか否かを判定することができる。他の一例としては、ベッドＢＤ上に危険領域Ｒ３のみを設定し、被験者Ｓの重心Ｇの位置、体軸ＳＡの方向、及び想定される被験者Ｓの身長から、被験者Ｓの頭部又は脚部が危険領域Ｒ３にある場合に被験者ＳはベッドＢＤから転落し得る状態にあると判定することもできる。
【００５３】
［報知工程］
在床状態判定部３４が、被験者ＳがベッドＢＤから転落し得る状態にあると判定した時は、制御部３は、表示部５に転落注意報を表示し、及び／又は報知部６により転落注意報を発する。
【００５４】
本実施形態の在床状態モニタリングシステム１００は、被験者Ｓの重心Ｇの位置のみでなく、被験者Ｓの体軸ＳＡの方向、及び被験者ＳＡの頭部の位置にも基づいて、被験者ＳがベッドＢＤから転落し得る状態にあるか否かを判定している。したがって、本実施形態の在床状態モニタリングシステム１００によれば、被験者の転落可能性の有無を、より確実に判定することができ、誤報知を減らすことができる。
【００５５】
＜変形例＞
上記実施形態の在床状態モニタリングシステム１００においては、荷重検出器１１〜１４からの出力信号ｓ１〜ｓ４をそのまま用いて重心位置算出部３１により重心Ｇの位置を算出していたが、これには限られない。例えば、出力信号ｓ１〜ｓ４から被験者Ｓの呼吸及び／又は心拍に応じて振動する成分のみを分離し、分離した成分を用いて重心Ｇの位置を算出することもできる。
【００５６】
具体的には例えば、制御部３に構築する信号分離部（第１荷重分離部、第２荷重分離部。不図示）により、荷重信号ｓ１〜ｓ４の少なくとも一つについてフーリエ解析を行い、呼吸及び／又は心拍に相当する周波数帯域の周波数スペクトルを求める。この周波数スペクトルにおいては、被験者Ｓの呼吸及び／又は心拍の周波数に対応する位置にピーク周波数が現れ、被験者Ｓの呼吸の周波数νＳ１及び／又は心拍の周波数νＳ２が特定される。
【００５７】
次いで、荷重信号ｓ１〜ｓ４のそれぞれから、特定した周波数νＳ１及び／又はνＳ２に対応する荷重成分を分離して取り出す。これらの荷重成分は、例えば、荷重信号ｓ１〜ｓ４の各々に対するバンドパスフィルタ処理によって取り出すことができる。そして、信号分離部は、取り出した４つの荷重成分を重心位置算出部３１に出力する。
【００５８】
重心位置算出部３１は、信号分離部から入力された４つの荷重成分に基づいて、重心位置及び重心軌跡を、重心軌跡算出工程Ｓ２と同様に算出する。算出される重心位置及び重心軌跡は、周波数νＳ１及び／又は周波数νＳ２で変動する荷重成分（すなわち被験者Ｓに由来する荷重成分）のみに基づいているため、被験者Ｓの重心Ｇ及び重心軌跡ＧＴに等しい。
【００５９】
このようにして求められた重心Ｇは、被験者Ｓの呼吸及び／又は心拍の周波数で振動する荷重成分のみに基づいているため、例えば、被験者Ｓとは異なる周波数の呼吸及び／又は心拍を有する第３者（見舞客等）による荷重や、呼吸や心拍を有さない無生物（カバン等）による荷重がベッドＢＤ上に加えられた場合には移動せず、被験者Ｓが移動した場合にのみ移動する。したがって、これらの重心Ｇを用いれば、被験者Ｓの重心Ｇの位置を、外部要因による誤差を抑制してより正確に特定することができる。
【００６０】
また、被験者Ｓの呼吸及び／又は心拍に応じて振動する成分のみを用いて重心Ｇの位置を求める場合には、各被験者Ｓの呼吸の周波数又は心拍の周波数が異なる限り、各被験者Ｓの重心Ｇを、複数同時に求めることができる。具体的には、荷重信号ｓ１〜ｓ４の少なくとも一つについてフーリエ解析を行い、呼吸及び心拍に相当する周波数帯域の周波数スペクトルを求めると、呼吸に相当する周波数帯域の周波数スペクトルに被験者Ｓの数だけピーク周波数が現れ、心拍に相当する周波数帯域の周波数スペクトルにも被験者Ｓの数だけピーク周波数が現れる。
【００６１】
このように、呼吸に相当する周波数帯域の周波数スペクトルから複数の被験者Ｓの各々の呼吸の周波数を特定でき、心拍に相当する周波数帯域の周波数スペクトルから複数の被験者Ｓの各々の心拍の周波数スペクトルを特定できるため、複数の被験者Ｓの各々について、被験者Ｓが単数の場合と同様に、呼吸及び／又は心拍に応じて振動する荷重成分を用いた重心Ｇの算出を行うことができる。
【００６２】
重心位置算出工程Ｓ２において、複数の被験者Ｓの各々の重心Ｇを並列に求めた場合には、その後の体軸方向決定工程Ｓ３、頭部配置決定工程Ｓ４、在床状態判定工程Ｓ５、報知工程Ｓ６も、複数の被験者Ｓの各々について並列に実行することができる。
【００６３】
上記実施形態の在床状態モニタリングシステム１００においては、体軸方向決定部３２は、重心軌跡ＧＴに含まれる呼吸振動の軌跡において、連続する２つの極値点ＥＰ１、ＥＰ２を特定することにより体軸ＳＡの方向を決定していたが、これには限られない。体軸方向決定部３２は、例えば次の方法により体軸ＳＡの方向を決定することもできる。
【００６４】
一例として、体軸ＳＡの方向は、あるサンプリング期間に含まれるｎ個の重心位置Ｇ１〜Ｇｎ（図１０）の平均値から平均重心Ｇ０を求め、平均重心Ｇ０（Ｘ０、Ｙ０）とｎ個の重心位置Ｇ１（Ｘ１、Ｙ１）、・・・、Ｇｋ１（Ｘｋ１、Ｙｋ１）、・・・Ｇｋ２（Ｘｋ２、Ｙｋ２）、・・・Ｇｎ（Ｘｎ、Ｙｎ）のそれぞれとを結ぶ線分と、Ｘ軸との間の角度の平均傾き角度ａを、
【数３】
2017205409.tif 000005
により求め、平均重心Ｇ０（Ｘ０、Ｙ０）を通り、Ｘ軸に対して角度ａを有して延びる線分が体軸ＳＡの位置を示すとみなす方法によっても求め得る。このようにして求められた体軸ＳＡを図１０に示す。
【００６５】
他の例として、平均重心Ｇ０を通り、且つ重心Ｇ１、・・・、Ｇｋ１、・・・、Ｇｋ２、・・・、Ｇｋ３、・・・Ｇｎとの直線距離ｄｈ１、・・・ｄｈｋ１、・・・ｄｈｋ２、・・・、ｄｈｋ３、・・・、ｄｈｎの標準偏差が最小となる線Ｈａが体軸ＳＡの位置を示すとみなす方法を用い得る。線Ｈａの一例を図１１に示す。
【００６６】
本発明の発明者が、荷重検出器１１〜１４からの荷重信号ｓ１〜ｓ４のうち、被験者Ｓの心拍に応じて変動する荷重成分のみを用いて求められた重心Ｇ（以下、「心拍成分による重心Ｇｈ」と呼ぶ）の位置を観察したところ、心拍成分による重心Ｇｈが、被験者Ｓの体軸ＳＡを反時計まわりにある程度の角度回転させた方向に沿ってわずかに振動していることが見出された。この振動（以下、「心拍振動」と呼ぶ）は、心臓の鼓動に起因すると考えられる。したがって、心拍成分による重心Ｇｈを求めて心拍振動の方向を特定し、当該方向から被験者Ｓの体軸ＳＡの延びる方向を求めることもできる。また、被験者Ｓの体軸ＳＡの延びる方向と心拍振動の方向とに基づいて、体軸ＳＡのどちら側に被験者Ｓの頭部が位置するかを決定することもできる。
【００６７】
上記実施形態の在床状態モニタリングシステム１００においては、在床状態判定部３４は、被験者ＳにベッドＢＤからの転落の可能性があるか否かのみを判定していたが、これには限られない。在床状態判定部３４は、被験者Ｓの重心Ｇの位置、体軸ＳＡの方向、頭部及び脚部の位置に基づいて、ベッドＢＤ上での被験者Ｓの身体の配置を把握し、これに基づき、転落可能性の判定の他、睡眠中の身体移動履歴のモニタリング等を行うことができる。
【００６８】
上記実施形態の在床状態モニタリングシステム１００においては、被験者ＳがベッドＢＤから転落し得る状態にあるか否かを、重心Ｇの位置と、体軸ＳＡの方向のみに基づいて判定してもよい。
【００６９】
上記の実施形態において、荷重検出器１１、１２、１３、１４は、ビーム形ロードセルを用いた荷重センサに限られず、例えばフォースセンサを使用することもできる。
【００７０】
なお、上記の実施形態において、荷重検出器は４つに限られない。ベッドＢＤに追加の脚を設けて５つ以上の荷重検出器を使用してもよい。又はベッドＢＤの脚のうち３つのみに荷重検出器を配置してもよい。荷重検出器が３つの場合でも、これを一直線に配置しなければ、ベッドＢＤ面上での被験者Ｓの重心位置Ｇを検出できる。
【００７１】
なお、上記の実施形態においては、荷重検出器１１、１２、１３、１４は、ベッドＢＤの脚の下端に取り付けられたキャスターＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の下にそれぞれ配置されていたがこれには限られない。荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、ベッドＢＤの４本の脚とベッドＢＤの床板との間に設けられてもよいし、ベッドＢＤの４本の脚が上下に分割可能であれば、上部脚と下部脚との間に設けられても良い。また、荷重検出器１１、１２、１３、１４をベッドＢＤと一体型とし、ベッドＢＤと本実施形態の生体情報モニタリングシステム１００とからなるベッドシステムＢＤＳを構成してもよい（図１２）。なお、本明細書において「ベッドに設けられた荷重検出器」とは、上述のようにベッドＢＤの４本の脚とベッドＢＤの床板との間に設けられた荷重検出器や、上部脚と下部脚との間に設けられた荷重検出器を意味する。
【００７２】
なお、上記の実施形態において、荷重検出部１とＡ／Ｄ変換部２との間に、荷重検出部１からの荷重信号を増幅する信号増幅部や、荷重信号からノイズを取り除くフィルタリング部を設けても良い。
【００７３】
なお、上記実施形態の在床状態モニタリングシステム１００において、表示部５は、使用者が視覚的に認識できるようにモニター上に情報を表示するものには限られない。例えば表示部５は、在床状態を印字して出力するプリンタでもよく、又は被験者Ｓの重心Ｇが安全領域Ｒ１にあれば青ランプの点灯、注意領域Ｒ２にあれば黄色ランプの点灯、危険領域Ｒ３にあれば赤ランプの点灯といった簡易な視覚的表現を用いて表示するものであってもよい。または表示部５は、在床状態を音声で伝えるものであってもよい。さらに、在床状態モニタリングシステム１００は表示部５を有さなくてもよく、情報を出力する出力端子を有するのみであってもよい。表示を行うためのモニター（ディスプレイ装置）等は、当該出力端子を介して在床状態モニタリングシステム１００に接続される。
【００７４】
なお、上記実施形態の報知部６は聴覚的に報知を行っていたが、報知部６は、光の点滅等によって視覚的に報知を行う構成であってもよく、振動により報知を行う構成であってもよい。また、上記実施形態の点滴状態モニタリングシステム１００は、報知部６を有さなくても良い。
【００７５】
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】
【００７６】
本発明の在床状態モニタリングシステムは、誤報知が抑制されているため、被験者Ｓに転落の可能性が生じた際に対応を求められる看護師や介護士等の負担を軽減することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  荷重検出部
１１、１２、１３、１４  荷重検出器
２  Ａ／Ｄ変換部
３  制御部
３１  重心位置算出部
３２  体軸方向決定部
３３  頭部配置決定部
３４  在床状態判定部
４  記憶部
５  表示部
６  報知部
７  入力部
１００  在床状態モニタリングシステム
ＢＤ  ベッド
ＢＤＳ  ベッドシステム
ＧＴ  重心軌跡
Ｓ  被験者
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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