(57)【要約】【課題】部品点数を削減してシステムの低コスト化を図り、アクチュエータに作用する負荷の大小にかかわらず挟み込み検知が行なえる電動ベッド装置を提供する。【解決手段】制御部７は演算部１１で算出されたベッド可動部２の所定移動位置における電流動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを記憶部１２から読み出して所定の傾きを比較することにより挟み込みの有無を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドフレームにベッド可動部を移動可能に支持するアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動部へフィードバック制御する制御部を備えた電動ベッド装置であって、
前記制御部は、前記アクチュエータを起動して前記ベッド可動部が所定移動位置で流れる電流値の逐次変化を演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の電流動作プロファイルデータを算出する演算部と、予め記憶した前記ベッド可動部の基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は前記演算部で算出された前記ベッド可動部の所定移動位置における電流動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較することにより挟み込みの有無を検出する電動ベッド装置。
【請求項２】
ベッドフレームにベッド可動部を移動可能に支持するアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動部へフィードバック制御する制御部を備えた電動ベッド装置であって、
前記制御部は、前記アクチュエータを起動して前記ベッド可動部が所定移動位置における移動速度の逐次変化を各々演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の速度動作プロファイルデータを算出する演算部と、予め記憶した前記ベッド可動部の基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は前記演算部で算出された前記ベッド可動部の所定移動位置における速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較することにより挟み込みの有無を検出する電動ベッド装置。
【請求項３】
ベッドフレームにベッド可動部を移動可能に支持するアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動部へフィードバック制御する制御部を備えた電動ベッド装置であって、
前記制御部は、前記アクチュエータを起動して前記ベッド可動部が所定移動位置で流れる電流値の逐次変化を演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の電流動作プロファイルデータを算出すると共に、前記ベッド可動部の所定移動位置における移動速度の逐次変化量を演算処理して所定の傾きを有する前記ベッド可動部の速度動作プロファイルデータを各々算出する演算部と、予め記憶した前記ベッド可動部の電流値及び速度に関する基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部と、を備え、
前記制御部は前記演算部で算出された前記ベッド可動部の所定移動位置における電流動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較すると共に、前記ベッド可動部の所定移動位置における速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較し、
前記電流動作プロファイルデータと基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無と、速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無の論理積をとって挟み込みの有無を検出する電動ベッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば病院や介護施設などで用いられ、ベッド可動部が移動する電動ベッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低床で床部昇降機構を有する電動ベッド装置が開発され実用化されている。この電動ベッド装置は、ベッドフレーム上に利用者の体を支えるベッド可動部が移動可能に設けられている。例えば、ベッドフレームが昇降するほかに、ベッドフレーム上に設けられるベッド可動部（頭部、腰部、膝部、脚部など）が移動可能に設けられている。上記ベッド可動部に対応して設けられたアクチュエータ（サーボモータ）を手元スイッチ（リモコンスイッチ）操作により起動させて、例えば背上げ動作や脚上げ動作やベッドフレームの昇降動作などが行なえるようになっている。
【０００３】
上記電動ベッド装置においては、例えば床下や背部と手摺りとの間などに人や異物が介在したままベッド可動部が動作し続けることによる不慮の事故を防ぐため、いわゆる挟み込み状態を検知できるように様々な工夫が施されている。
例えば、ボトム縁部（背部）に帯状押圧センサを設け、床部を下げているときに該帯状センサの検知信号によって当該床部の下げ動作を停止させるようにした制御方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ベッド可動部であるメインフレームの長手方向で対向する面に光電スイッチを設け、該光電スイッチによりベッド下に異物の侵入があるか否かを検知するようにしたもの（特許文献２参照）や、メインフレームの下に赤外線センサを設けて赤外線集光レンズにて赤外線を焦電素子に集光することで子供などの床下への侵入を検出するもの（特許文献３参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開平０９−１９２１７５号公報
【特許文献２】特開２００２−１２５８０７号公報
【特許文献３】特開２００２−１２５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した各電動ベッド装置は、専用の接触式センサ若しくは非接触式センサを設ける必要があるため部品点数が嵩むうえに、センサには検出できる範囲（感度）に限界がある。また、アクチュエータに作用する負荷を計測して閾値を設けて挟み込みを検知しようとしても、ベッド可動部を上昇させる場合と下降させる場合とではアクチュエータ（サーボモータ）に対する負荷が異なり、負荷の軽い領域における挟み込み検知は難しい場合が多い。
【０００６】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、部品点数を削減してシステムの低コスト化を図り、アクチュエータに作用する負荷の大小にかかわらず挟み込み検知が行なえる電動ベッド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備えることを特徴とする。
ベッドフレームにベッド可動部を移動可能に支持するアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動部へフィードバック制御する制御部を備えた電動ベッド装置であって、前記制御部は、前記アクチュエータを起動して前記ベッド可動部が所定移動位置で流れる電流値の逐次変化を演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の電流動作プロファイルデータを算出する演算部と、予め記憶した前記ベッド可動部の基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部と、を備え、前記制御部は前記演算部で算出された前記ベッド可動部の所定移動位置における電流動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較することにより挟み込みの有無を検出することを特徴とする。
【０００８】
また、ベッドフレームにベッド可動部を移動可能に支持するアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動部へフィードバック制御する制御部を備えた電動ベッド装置であって、
前記制御部は、前記アクチュエータを起動して前記ベッド可動部が所定移動位置における移動速度の逐次変化を各々演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の速度動作プロファイルデータを算出する演算部と、予め記憶した前記ベッド可動部の基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部と、を備え、前記制御部は前記演算部で算出された前記ベッド可動部の所定移動位置における速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較することにより挟み込みの有無を検出することを特徴とする。
【０００９】
更には、ベッドフレームにベッド可動部を移動可能に支持するアクチュエータと、該アクチュエータを駆動する駆動部へフィードバック制御する制御部を備えた電動ベッド装置であって、前記制御部は、前記アクチュエータを起動して前記ベッド可動部が所定移動位置で流れる電流値の逐次変化を演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の電流動作プロファイルデータを算出すると共に、前記ベッド可動部の所定移動位置における移動速度の逐次変化量を演算処理して所定の傾きを有する前記ベッド可動部の速度動作プロファイルデータを各々算出する演算部と、予め記憶した前記ベッド可動部の電流値及び速度に関する基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部と、を備え、前記制御部は前記演算部で算出された前記ベッド可動部の所定移動位置における電流動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較すると共に、前記ベッド可動部の所定移動位置における速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを前記記憶部から読み出して所定の傾きを比較し、前記電流動作プロファイルデータと基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無と、速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無の論理積をとって挟み込みの有無を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述した電動ベッド装置を用いれば、制御部は、アクチュエータを起動してベッド可動部が所定移動位置で流れる電流値の逐次変化（ｄＩ／ｄｔ）を演算処理して得られる所定の傾きを有するベッド可動部の電流動作プロファイルデータを算出する若しくはベッド可動部が所定移動位置における移動速度の逐次変化（ｄＶ／ｄｔ）を演算処理して得られる所定の傾きを有する前記ベッド可動部の速度動作プロファイルデータを算出する演算部と、予め記憶したベッド可動部の基本動作プロファイルデータを記憶した記憶部を備えているので、ベッド可動部の動作をアクチュエータの出力データから監視するので、挟み込み検出専用のセンサを設ける必要がなく、部品点数を削減してシステムの低コスト化を図ることができる。
また、演算部で算出されたベッド可動部の所定移動位置における電流動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータ若しくは速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを記憶部から読み出して所定の傾きを比較することにより挟み込みの有無を検出する、即ちベッド可動部の移動に伴う逐次変化するデータの所定の傾きをもとに挟み込みの有無を検出するので、閾値を設定した制御とは異なり外乱の影響は少なく、アクチュエータに作用する負荷の大小にかかわらず挟み込みの有無を検出できる。
また、前記電流動作プロファイルデータと基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無と、速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無の論理積をとって挟み込みの有無を検出する場合には、電流値の異常のみならず移動速度の異常を加味してより確実性の高い挟み込みの有無を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るベッド装置の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施例は、アクチュエータを２箇所に備えたベッド装置を例示して説明するものとする。
【００１２】
先ず、電動ベッド装置の一例について図２の概略構成図を参照して説明する。図２において、電動ベッド装置は、設置面に載置される図示しない脚部と、該脚部に支持されたベッドフレーム１、及びベッドフレーム１に対して患者等の利用者を支持するベッド可動部２が揺動リンク３を介して支持されている。
ベッド可動部２は、複数のフレーム（頭部フレーム２ａ、腰部フレーム２ｂ、膝部フレーム２ｃ、脚部フレーム２ｄ）に分割して折り曲げ可能に設けられている。
【００１３】
揺動リンク３はベッドフレーム１の側面に回転支点３ａが設けられ、一端側がベッド可動部２（例えば背部フレーム２ａ、膝部フレーム２ｃ）と連結されており、他端側がアクチュエータ４のロッド５と連結されている。アクチュエータ４は、例えば電動モータ（サーボモータ）が用いられ、正逆回転駆動することによりロッド５を伸縮させてベッド可動部２を昇降できるようになっている。第１アクチュエータ４ａは、揺動リンク３を介して頭部フレーム２ａに連結されており、第２アクチュエータ４ｂは、揺動リンク３を介して膝部フレーム２ｃと連結されている。
【００１４】
また、図３（ａ）において、ベッド可動部２は、頭部フレーム２ａ、腰部フレーム２ｂ、膝部フレーム２ｃ、脚部フレーム２ｄに分かれている。図３（ｂ）（ｃ）において、頭部フレーム２ａと膝部フレーム２ｃは折り曲げ可能に分割されているが、昇降動作はベッド可動部２一体として行なわれる。
【００１５】
次に、図１を参照して、電動ベッド装置の制御系のブロック図について説明する。尚、以下では、複数のアクチュエータのうち１について代表的な制御動作を説明するものとする。
アクチュエータ４は、モータ駆動回路（駆動部）６によって個別に駆動される。制御部７（マイクロコントローラ）には、演算回路８（第１の演算部）が設けられている。アクチュエータ４の出力信号（例えばＦＧパルス信号）がパルスカウンタ９によりカウントされ、各カウント値に基づいて演算回路８が演算を行なってアクチュエータ４の移動位置、移動速度を検出する。演算回路８は、モータ駆動回路６へ制御指令を個別に送信する。モータ駆動回路６は制御指令に基づいてアクチュエータ４の動作を制御する。
【００１６】
また、制御部７には、少なくともアクチュエータ４が所定移動位置で流れる電流値の逐次変化（ｄＩ／ｄｔ）を演算処理して得られる所定の傾きを有するベッド可動部２の電流動作プロファイルデータが算出されて一時記憶する演算回路（第２の演算部）１１が設けられている。演算回路１１には、アクチュエータ４の移動位置に応じた電流値のほかに、移動速度に関するプロファイルデータも算出されて一時記憶される。尚、本実施例では制御部７内で演算処理する演算回路８と演算回路１１とで分けて説明したが、１の演算回路により演算処理を実行させることも可能である。
【００１７】
また、制御部７には、フラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）などの記憶部１２が設けられており、該記憶部１２には理想的なアクチュエータ４の基本動作プロファイルデータが予め格納されている。基本動作プロファイルデータは、ベッド可動部２に人を載せない無負荷状態の当該ベッド可動部２の所定移動位置における電流動作プロファイルデータである。また、記憶部１２には、アクチュエータ４の移動位置に応じた電流値のほかに、ベッド可動部２の移動速度に関する基本動作プロファイルデータが記憶されていてもよい。
【００１８】
制御部７は演算回路１１で算出されたベッド可動部２の所定移動位置における動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを記憶部１２から読み出して所定の傾きを比較部１３において比較する。この結果データ間で所定の傾きに相違があれば挟み込み発生と判断し、制御部７は例えばモータ駆動回路６へ駆動停止命令を発してアクチュエータ４の動作を停止する。尚、挟み込み検出したときの制御動作はアクチュエータ４の駆動停止動作に替えて若しくは合わせて速度を低減するか逆方向に移動させるか若しくは非常音を鳴らせるなどの他の措置を講ずることも可能である。
【００１９】
以下具体例をあげて説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、ベッド可動部２が上昇時の所定位置における基本動作プロファイルデータ、正常動作時の動作プロファイルデータ、挟み込み時のプロファイルデータの一例を示すグラフ図である。図４（ｄ）〜（ｆ）は、ベッド可動部２が下降時の所定位置における基本動作プロファイルデータ、正常動作時の動作プロファイルデータ、挟み込み時のプロファイルデータの一例を示すグラフ図である。
【００２０】
ベッド可動部２が上昇する場合を例にとると、図４（ａ）の基本動作プロファイルデータ（無負荷時）は動作開始する際に電流量が所定範囲で増えるが、それ以降は電流値が次第に下がってゆくように推移する。図４（ｂ）の正常動作時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）は、同じ移動位置で比べると電流値の大きさは異なっているが、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃ）の推移でとらえれば線分の傾きは同じになるため正常動作と判断できる。
【００２１】
図４（ｃ）に挟み込み検知時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）を示す。挟み込みが発生すると電流値の推移を示すデータの傾きが急に大きくなるという特性を有する。このため、制御部７は、対応する移動位置の基本動作プロファイルデータの傾きと比較して挟み込みの有無を検出し、挟み込みを検出するとモータ駆動回路６を通じてアクチュエータ４の動作を停止する。
【００２２】
次にベッド可動部２が下降する場合を例にとると、図４（ｄ）の基本動作プロファイルデータ（無負荷時）は動作開始する際に通電量が増えるが、それ以降は電流値はわずかに下がってゆくように推移する。ベッド可動部２の上昇時に比べて自重により下がるため、アクチュエータの負荷が減るため、全体として通電量は少なくなる。図４（ｅ）の正常動作時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）は、同じ移動位置で比べると電流値の大きさは異なっているが、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃ）の推移でとらえれば線分の傾きは同じになるため正常動作と判断できる。
【００２３】
図４（ｆ）に挟み込み検知の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）を示す。挟み込みが発生すると、アクチュエータ４の負荷が急激に軽減されるため、電流値の推移を示すデータの傾きが一旦は急激に下降するが、しばらくするとベッド可動部２が動かなくなるため電流値が急に大きくなるという特性を有する。このため、制御部７は、対応する移動位置の基本動作プロファイルデータの傾きと比較して挟み込みの有無を検出し、挟み込みを検出するとモータ駆動回路６を通じてアクチュエータ４の動作を停止する。
【００２４】
次にベッド可動部２（頭部フレーム２ａ）を背上げ（上昇）する場合を例にとると、図５（ａ）の基本動作プロファイルデータ（無負荷時）は動作開始してから電流量が所定範囲で増えるが、それ以降は電流値が次第に下がってゆくように推移する。図５（ｂ）の正常動作時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）は、同じ移動位置で比べると電流値の大きさは異なっているが、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃ）の推移でとらえれば線分の傾きは同じになるため正常動作と判断できる。
【００２５】
図５（ｃ）に挟み込み検知時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）を示す。挟み込みが発生すると電流値の推移を示すデータの傾きが急に大きくなるという特性を有する。このため、制御部７は、対応する移動位置の基本動作プロファイルデータの傾きと比較して挟み込みを検知し、挟み込みを検出するとモータ駆動回路６を通じてアクチュエータ４の動作を停止する。
【００２６】
次に一旦背上げされたベッド可動部２（頭部フレーム２ａ）を下降する場合を例にとると、図５（ｄ）の基本動作プロファイルデータ（無負荷時）は動作開始から通電量が徐々に増えて停止直前が最も高くなるように推移する。図５（ｅ）の正常動作時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）は、同じ移動位置で比べると電流値の大きさは異なっているが、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ〜２０ｍｓｅｃ）の推移でとらえれば線分の傾きは同じになるため正常動作と判断できる。
【００２７】
図５（ｆ）に挟み込み検知時の動作プロファイルデータ（例えば負荷５０ｋｇ）を示す。挟み込みが発生すると、アクチュエータ４の負荷が急激に軽減されるため、電流値の推移を示すデータの傾きが一旦は急激に下降するが、しばらくするとベッド可動部２（頭部フレーム２ａ）が動かなくなるため電流値が急に大きくなるという特性を有する。このため、制御部７は、対応する移動位置の基本動作プロファイルデータの傾きと比較して挟み込みの有無を検出し、挟み込みを検出するとモータ駆動部６を通じてアクチュエータ４の動作を停止する。
【００２８】
以上のように、ベッド可動部２の動作をアクチュエータ４の出力データから監視するので、挟み込み検出専用のセンサを設ける必要がなく、部品点数を削減してシステムの低コスト化を図ることができる。
また、ベッド可動部２の移動に伴う逐次変化するデータをもとに異常を検出するので、閾値を設定した制御とは異なり突発的な現象や外乱の影響の少なく、アクチュエータ４に作用する負荷の大小にかかわらず制御を行なうことが可能になる。
【００２９】
また、制御部７は演算部回路１１で算出されたベッド可動部２の所定移動位置における速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータを記憶部１２から読み出してデータの傾き（ｄＶ／ｄｔ）を比較部１３で比較するようにしてもよい。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｃ）は、ベッド可動部２が所定位置における基本速度動作プロファイルデータ、下降動作時の挟み込みプロファイルデータ、上昇動作時の挟み込みプロファイルデータの一例を示すグラフ図である。尚、基本動作プロファイルと通常動作の速度動作プロファイルは、定速制御されるため同様である。
ベッド可動部２が下降動作において挟み込みが発生すると、瞬間的に速度が増加する向きに速度データが変化する（図６（ｂ）参照）。また、ベッド可動部２が上昇動作において挟み込みが発生すると瞬間的に速度が減少する向きに速度データが変化する（図６（ｃ）参照）。
【００３１】
図１において、制御部７は比較部１３において速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無から挟み込みの有無を検出し、挟み込みを検出すると制御部７はモータ駆動回路６を通じてアクチュエータ４の動作を停止する。
【００３２】
或いは、図１において、制御部７は比較部１３において電流動作プロファイルデータと基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無と、速度動作プロファイルデータと対応する基本動作プロファイルデータとの比較結果から得られる異常の有無の論理積をとって挟み込みの有無を検出し、挟み込みを検出すると制御部７はモータ駆動回路６を通じてアクチュエータ４の動作を停止するようにしてもよい。このように、アクチュエータ４の電流値の異常のみならず移動速度の異常を加味することで、より確実性の高い挟み込み検出を行なうことができる。
【００３３】
尚、電動ベッド装置のリンク機構の構造やアクチュエータの数は任意に変更することができる。制御部７がアクチュエータ４から出力される逐時変化する電流値やベッド可動部２の移動速度を演算処理する時間は任意に設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】電動ベッド装置の制御系のブロック図である。
【図２】電動ベッド装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】電動ベッド装置のベッド可動部の状態説明図である。
【図４】昇降時の電流値による各種プロファイルデータを示すグラフ図である。
【図５】背上げ時の電流値による各種プロファイルデータを示すグラフ図である。
【図６】昇降時の電流値による各種プロファイルデータを示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ベッドフレーム
２  ベッド可動部
２ａ  頭部フレーム
２ｂ  腰部フレーム
２ｃ  膝部フレーム
２ｄ  脚部フレーム
３  揺動リンク
３ａ  回転支点
４  アクチュエータ
４ａ  第１アクチュエータ
４ｂ  第２アクチュエータ
５  ロッド
６  モータ駆動回路
７  制御部
８，１１  演算回路
９  パルスカウンタ
１２  記憶部
【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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