JP2004020440A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、その上にいる人間に不快感を与えることなくベッドの中に設置可能で、安価で安定した圧力センサを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の圧力センサは、複数の平面状の導電体の間に弾力のある絶縁体を挟んだ構造のコンデンサを有する圧力検出部を有し、圧力を受けた場合に前記絶縁体の厚さが薄くなることによりコンデンサの容量が変化し、その容量変化を検出する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの人又は動物（以下、「被介護者」と呼ぶ。）が介護を受けながらベッド等で生活している。
被介護者が独力でベッドから離れられない場合は、介護者が被介護者の傍を離れたとしても、その間に被介護者が家の中を動き回って事故を起こす恐れはない。しかし、被介護者（例えば認知障害のある老人又は乳児等）が独力でベッドから離れ、家の中又は戸外を１人で動き回れる場合、介護者が被介護者の傍を離れると、その間に被介護者がベッドから離れて事故を起こす可能性（例えば被介護者が階段から転げ落ちたり、路上に出て家に戻れなくなったりする恐れ）が非常に高くなる。
【０００３】
介護者は、多くの時間を被介護者と共に過ごしているが、時には被介護者の傍を離れる必要がある。被介護者を一人にするとその間に被介護者が事故を起こす可能性が高ければ、介護者が被介護者から離れにくくなり、介護者が被介護者から離れた時に事故の心配が介護者の頭から離れなくなる。
このため、被介護者が独力でベッドから離れられる場合の被介護者の安全の確保、並びに介護者の肉体的及び精神的な負担の軽減が大きな課題であった。
【０００４】
従来、ベッドの横に設置して、被介護者がベッドから降りたことを検出する圧力検出装置又は電子マットスイッチが知られている。従来例の圧力検出装置等は、被介護者がベッドから降りてその上に乗って増加した圧力を検出し、例えば音声信号を出力する。離れた場所にいる介護者は、その音声信号を聞きつけて被介護者がベッドを離れたことを知る。介護者は、被介護者がベッドから遠く離れる前に、被介護者を保護することが出来る。介護者は、遠くにいても被介護者がベッドを離れたことを知ることが出来る故に、安心して被介護者から離れることが出来る。
従来例の圧力検出装置は例えば圧力を直接電気信号に変換する圧電素子を使用している。従来例の電子マットスイッチのあるものは、浮遊容量の変化を検出する静電容量センサを使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、被介護者がベッドから圧力検出装置等が設置された側にのみ常に降りるとは限らない。例えば布団（又はベッド）の右側に圧力検出装置が設置されていても、被介護者が布団の左側から布団を離れた場合は、圧力検出装置は被介護者が布団を離れたことを検知出来ない。
圧力検出装置等をベッドの中に置けば、被介護者が布団のどの側から出て行っても、被介護者が布団を離れたことを検出可能である。しかし、従来の圧力検出装置等は、硬い構造を有していたためその上にいる人間に、例えばころころする等の不快感を与える故に、ベッドの中に設置することが出来なかった。
又、従来の圧力検出装置又は電子マットスイッチは、高価であった。
本発明は、その上にいる人間に不快感を与えることなくベッドの中に設置可能で、安価で安定した圧力検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、例えば家庭又は病院等で使用可能な安全な圧力検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。
請求項１に記載の発明は、複数の平面状の導電体の間に弾力のある絶縁体を挟んだ構造のコンデンサを有する圧力検出部を有し、圧力を受けた場合に前記絶縁体の厚さが薄くなることによりコンデンサの容量が変化し、その容量変化に基づき圧力を検出することを特徴とする圧力検出装置である。
【０００７】
圧電素子を使用する従来の圧力検出装置は、圧電素子の動作原理上、柔軟性のある構造は不可能であった。従来の電子マットスイッチは、浮遊容量を安定して検出するため（電子マットスイッチ自体が柔軟性を有すると、その形によって浮遊容量が変化してしまう。）、硬い構造を有していた。硬くてある程度の厚さを有する従来のセンサは、布団の下に置いたとしてもその上で寝ている人に強い不快感を与える故に、ベッドの上に設置することは出来なかった。
本発明の圧力検出装置の弾力のある絶縁体は、圧力検出の役割を果たすと同時に、クッションの役割を果たす。ベッドに設置した圧力検出装置上に直接又は布団を介して人間が横たわった場合、クッション性を有する本発明の圧力検出装置は、人間に不快感を与えない（又はわずかしか不快感を与えない）。
【０００８】
圧力検出装置の感圧面積が小さすぎると、圧力検出装置の設置場所に局部的に圧力が集中したり、圧力検出装置の設置場所から圧力が逃げたりする影響を受けて、圧力検出装置は、正確に人体等の重さを検出することが出来ない。布団の中で人間が寝る位置は、一般にある程度移動する（例えば寝返りを打つ。）。そのような影響を排除するため上記のコンデンサの面積を十分大きく取ることにより（例えば７５ｃｍ×６０ｃｍの大きさ）、本発明の圧力検出装置は、布団の上に置いても下に置いても、ほぼ同様に人体等の重さを検出出来る。人体の有無を検出するためには、コンデンサの表面積（圧力の検出面積）が５０ｃｍ×４０ｃｍより大きく、略ベッドのマットレス又は布団の大きさ以下であることが好ましい。例えばコンデンサの電極が硬い場合（柔軟に曲がらない場合）、コンデンサの表面積（圧力の検出面積）が略ベッドのマットレス又は布団の大きさとほぼ等しいことが好ましい。コンデンサの端部の段差がその上に寝ている人に不快感を与える恐れがあるが、コンデンサの大きさが略ベッドのマットレス又は布団の大きさと等しければ、コンデンサの端部がその上に寝ている人の真下に来ることはない。
絶縁体の弾力の程度は任意であるが、例えば所定の閾値以上の圧力がかかっている場合の絶縁体の厚さが、圧力がかかっていない状態の厚さに比べて３ｄＢ以上薄くなり（好ましくは６ｄＢ以上薄くなる）、圧力を取り去った場合に絶縁体が元の厚さに復帰する。
【０００９】
従来の電子マットスイッチ又は圧力検出装置は、高価な静電容量センサ（一般に、高周波発信器とその受信器とを有する。）又は圧電素子を使用していたため高価であった。本発明の圧力検出装置は、複数（例えば２枚）の導電体シートの間に弾力のある絶縁体を挟んだ簡単な構造のコンデンサで構成されている故に安価である。
従来の電子マットスイッチは、浮遊容量の変化を検出するために高周波（例えば１ＭＨｚ）を周辺に発信し、その受信レベルの変化を検知して、その上に人が乗ったことを検知していた。しかし、四六時中高周波を人体（例えば心臓、脳等）に浴びせることは、その人の健康を害する恐れがある。例えば、電磁波輻射の安全規格基準は、１０ｋＨｚ以上の高周波の電界強度に制限を設けている。従来の電子マットスイッチは、浮遊容量の変化を検出するという動作原理上、高周波を広範囲に発信せざるを得なかった。例えば健康に不安を有する被介護者がベッドに寝たきりになっている状態で、被介護者（例えば心臓、脳等）に四六時中高周波を浴びせることは、その人の健康上好ましくない。
【００１０】
本発明の圧力検出装置は、厚さが変化するコンデンサの容量変化を検出する。本発明の圧力検出装置は、原理上高周波を外部に発信する必要がない。本発明の圧力検出装置は、十分に低い安全な周波数の信号を用いて（例えば５ｋＨｚ）、コンデンサの容量変化を検出することが出来る。本発明の圧力検出装置においては、低い周波数が外部に漏れない様にすることも容易である。これらにより本発明は、人体に安全な圧力検出装置を実現出来る。
本発明の圧力検出装置は、消費電力が少ない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、発振器と、前記発振器の出力信号を入力し、前記コンデンサの容量変化に応じてその位相が変化した信号を出力する位相シフト部と、前記発振器の出力信号と前記位相シフト部の出力信号との位相差を検出する位相差検出部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置である。本発明は、安価な圧力検出装置を実現出来るという作用を有する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記導電体が可撓性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力検出装置である。
本発明の圧力検出装置は、例えば柔軟な導電体を使用することにより、厚さ方向に弾力を有するのみならず、全体としても可撓性を有する。これにより、更にその上にいる人間に不快感を更に与えない。本発明の圧力検出装置は、例えば曲がった所でも使用できる。尚、本発明の圧力検出装置は、例えば浮遊容量センサ等の様に曲げると感度が変わる恐れがない。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である場合に音声信号を出力する音声信号出力部を更に有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。
従来の圧力検出装置は、その上に圧力がかかった場合に音声信号を出力した。本発明の圧力検出装置は、その上に圧力がかからなくなった場合に音声信号を出力する。本発明の圧力検出装置は、布団の下等に敷き、被介護者が布団を離れたことを検知する用途に適している。被介護者から離れた場所にいる介護者は、音声信号を聞いて、被介護者が布団を離れたことを知ることが出来る。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である場合にその情報を送信する送信部を更に有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。
本発明の圧力検出装置は、その上に圧力がかからなくなった場合に例えばナースルームにその情報を送信する。例えばナースルームに設置した受信器がその情報を受信して、音声信号を出力し、その圧力検出装置が設置されている部屋番号とベッド番号とを液晶表示部に表示する。本発明の圧力検出装置は、布団の下等に敷き、被介護者が布団を離れたことを検知する用途に適している。例えば看護婦は、ナースルームにいて、被介護者が布団を離れたことを知ることが出来る。
「送信部」は有線式送信を行っても良く、無線式送信を行っても良い。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記音声信号出力部又は前記送信部は、前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である状態が少なくとも２秒以上連続した場合に、音声信号を出力し又はその情報を送信することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の圧力検出装置である。
被介護者は布団の中で身体を動かすため、圧力検出装置にかかる圧力は絶えず変化している。本発明は、被介護者が布団の中で身体を動かしたことで、被介護者が布団を離れたと誤って判断するおそれがない圧力検出装置を実現出来るという作用を有する。
圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である状態が閾値時間以上連続した場合に、音声信号を出力し又はその情報を送信する上記の発明において、好ましくは、閾値時間を２〜２０秒の範囲の値に設定する。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、複数の圧力検出部を有し、前記音声信号出力部又は前記送信部は、全ての前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である場合に、音声信号を出力し又はその情報を送信することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。
被介護者が布団のどの位置に寝ていても、その圧力を検出出来るように、圧力検出部（コンデンサ）は広い面積を有することが好ましい。しかし、圧力検出部が大きい程、コストが高くなる。被介護者は一定以上の大きさを有する故に、複数の小さな圧力検出部を布団の上に分散して配置すれば、被介護者が布団のどの位置に寝ていても、いずれかの圧力検出部によりその圧力を検出出来る。圧力検出部を全部合わせても、その面積は小さくて済む故、本発明の圧力検出装置は安価である。
例えば屈曲可能であって、折れ曲がって被介護者の上体を起こす手助けをするベッドに本発明の圧力検出装置を配置する場合、ベッドの屈曲部に圧力検出部（コンデンサ）が来ない様に、複数の小さな圧力検出部をベッドの上に分散して配置する。全体として圧力検出部が屈曲して使用される場合にも、個々の圧力検出部は曲げられないので、屈曲によって圧力検出装置の寿命が縮むことはない。本発明は、長寿命の圧力検出装置を実現出来る。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記音声信号出力部及び前記送信部の少なくともいずれかについて動作可能な状態と動作不可能な状態とをユーザが切り換えるスイッチを更に有することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。
介護者が付き添って被介護者がベッドを離れる場合、ユーザは、電源コードをコンセントから引き抜かなくても、スイッチを切り換えれば、音声信号出力部又は送信部を動作不可能な状態に設定出来る。
「スイッチ」は、典型的には電源スイッチである。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、ユーザが前記閾値を設定可能な操作部を更に有することを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。
被介護者の体重は個々に異なる。被介護者は、例えば肥満の人、乳児等の種々の人が考えられる。ペット動物に使用する場合も考えられる。又、圧力検出装置を布団の上に置く場合と、下に置く場合がある。本発明は、ユーザが被介護者の体重等に応じて適切な閾値を設定することにより、安定して動作する圧力検出装置を実現出来る。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、前記圧力検出部が防水構造を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。
例えば被介護者が失禁等した場合にも、本発明の圧力検出装置は故障せず、後始末も容易である。又、本発明の圧力検出装置は汚れにくい。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、前記絶縁体が、うねりを持った構造を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置である。絶縁体が、波状構造、キルティング構造等のうねりを持った構造を有することにより、絶縁体の素材に基づく弾力と、うねりを持った構造に基づく弾力とが働いて、更にクッション性の良い、被介護者に不快感を与えない圧力検出装置を実現できる。又、うねりを持った適切な構造により、長時間使用しても弾力を失わない圧力検出装置を実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について、図面とともに記載する。
【００２２】
《実施例１》
図１及び図２を用いて、本発明の実施例１の圧力検出装置を説明する。実施例１の圧力検出装置１００は、例えば家庭、病院等で被介護者が寝ている布団、ベッド等の中に設置して使用する。そこに寝ている被介護者が布団等を離れた場合に、実施例１の圧力検出装置１００は、音声信号を出力し、被介護者が布団等を離れたという情報を伝送する。
図１（ａ）は実施例１の圧力検出装置１００の概略的な外観を示す図である。図１（ａ）において、１０１は圧力を検知する圧力検出部（コンデンサである。）、１０２は電源及び他の電気回路を含む電気ボックス、１０３は電源ケーブル、１０４はナースコール接続ケーブル、１０５は電源スイッチ、１０６は閾値調整ボリュームである。
典型的には圧力検出部１０１をベッドの中に置き、電気ボックス１０２をベッドの脇に置く。
【００２３】
圧力検出部１０１は、コンデンサとして機能し、図１（ｂ）に示す拡大断面図を有する。実施例１の圧力検出部１０１は、約７５ｃｍ×約６０ｃｍの大きさであり、約１５ｍｍの厚さを有する。図１（ｂ）に示すように、圧力検出部１０１は、対向電極を構成する導電体１０７、１０８と、その間に挟んだ弾力のある絶縁体１０９とを有する。実施例において導電体１０７、１０８は可撓性を有するアルミの薄膜であるが、他の任意の可撓性のある導電体（例えば導電性の樹脂）でも良い。実施例の絶縁体１０９は、キルティング状の構造を有する。具体的には、軟らかい２枚の絶縁シート（例えば布）１１１、１１２を、２枚のシートの間に多数の小さな袋が形成される様に接続する。実施例１においては、１１３の所で、２枚のシートを縫い合わせ、又は接着している。多数の小さな袋には、弾力のある材料１１０を詰める。弾力のある材料１１０は、例えばゴム、弾力のあるスポンジ状の構造の絶縁材又は繊維材を弾力を有するようにからませた構造の絶縁材（例えばウレタン系の樹脂）等である。
【００２４】
弾力のある素材をキルティング状の構造の中に入れることにより、圧力検出部１０１は高いクッション性を有する。圧力検出部１０１は、標準的な体重の大人がその上に横たわって圧力をかけると、圧力がかかっていない状態の厚さに比べて３ｄＢ以上薄くなり（好ましくは６ｄＢ以上薄くなる）、圧力を取り去った場合に絶縁体が元の厚さに復帰する。実施例の圧力検出部１０１は、標準的な体重の大人がその上に横たわって圧力をかけると、圧力がかかっていない状態の厚さに比べて約１０ｄＢ薄くなる（約１５ｍｍが約５ｍｍに縮む。）。
【００２５】
コンデンサの容量Ｃは、電極（導電体１０７、１０８）の対向面積をＳ、電極間の距離（絶縁体１０９の厚さ）をｄ、絶縁材の実効的な誘電率をεとすると、下記の式で表される。
Ｃ＝（εＳ）／ｄ
寝ている被介護者の下に敷かれた圧力検出部１０１は、被介護者の体重により厚さ方向に圧縮され（ｄが小さくなり）、そのコンデンサ容量が増加する。圧力検出部１０１は、圧力に応じてコンデンサの容量が変化したこと（電極間の距離ｄが変化したこと）を検出する。
【００２６】
圧力検出部１０１は、全体が防水構造になっている。実施例１においては、外側の両面に防水皮膜が形成されている。例えば導電体１０７、１０８の外側がビニールコーティングされている。
実施例１においては、圧力検出部１０１は１層のコンデンサであった。例えば図１（ｂ）の断面を有するコンデンサを重ねることにより、圧力検出部１０１が複数層のコンデンサを有していても良い。
コンデンサの上下に更にキルティング状の構造を有する絶縁体を重ね、圧力検出装置のクッション性を高め、ユーザに与える不快感を更に軽減しても良い。導電体１０７、１０８の間に、複数層のキルティング状の構造を有する絶縁体を挟んでも良い。
【００２７】
電気ボックス１０２は、導電体１０７、１０８と３本の線（導電体１０７とトランジスタ２２３とを接続する線、導電体１０７と比較器２２５とを接続する線、及び導電体１０８と電気ボックス１０２のグラウンドラインとを接続する線）で結ばれている。導電体１０７のインピーダンスが十分低ければ、導電体１０７と比較器２２５とを接続する線、及び導電体１０７とトランジスタ２２３とを接続する線を、まとめて１本の線にしても良い。
電気ボックス１０２は、電源ケーブル１０３を電源コンセントに接続して使用する。電気ボックス１０２が電池収納部を有し、電池で動作しても良い。例えば病院等において使用する場合は、ナースコール接続ケーブル１０４を接続して、被介護者がベッドを離れたことをナースルームに知らせても良い。
ユーザは、電源スイッチ１０５をＯＮ又はＯＦＦすることにより、実施例１の圧力検出装置を動作状態又は非動作状態にする。
例えば布団の下に設置した圧力検出装置が、布団の重さだけで（被介護者の体重がなくても）圧力が閾値以上であると判断したのでは、圧力検出装置を設置する実効がない。又、被介護者が大人か子供かで最適な閾値は異なった値になる。ユーザは、閾値調整ボリューム１０６を回して、圧力検出装置１００が音声信号を出したり被介護者が布団等を離れたことを知らせる閾値を調節出来る。
【００２８】
図２を用いて、電気ボックス１０２を詳細に説明する。図２は、実施例１の圧力検出装置１００のブロック図である。圧力検出部１０１を除き、主要なブロックは電気ボックス１０２に格納されている。図２において、圧力検出装置１００は警報システム（ナースコールシステム）２０２に接続されている。
圧力検出装置１００は、発振器２１１、位相シフト部２１２、位相差検出部２１３、検出信号送信部２１４、音声信号出力部２１５、操作部２１６、電源部２１７、電源スイッチ１０５を有する。
位相シフト部２１２は、インバータ２２１、抵抗器２２２及び２２４、トランジスタ２２３、圧力検出部（コンデンサ）１０１、比較器２２５、基準電圧発生器２２６を有する。
【００２９】
電源部２１７は、電源ケーブル１０３を介して電力（実施例においてはＡＣ１００Ｖ）を入力し、圧力検出装置１００の各部に電力（実施例においてはＤＣ５Ｖ）を供給する。電源部２１７は、電源スイッチ１０５によりＯＮ／ＯＦＦすることが出来る。
発振器２１１は約５ｋＨｚで発振する。発振周波数は任意である。好ましくは発振器は、人体に影響がないように１０ｋＨｚより低く、検出応答が遅くならない様に１Ｈｚより高い周波数で発振する。
位相シフト部２１２は、発振器２１１の出力信号を入力し、コンデンサ１０１の容量変化に応じてその位相が変化した信号を出力する。発振器２１１の出力信号がロウレベルになった時、トランジスタ２２３が導通し、トランジスタ２２３のコレクタ（比較器２２５の非反転入力端子）の電位を０Ｖにする。発振器２１１の出力信号がハイレベルになった時、トランジスタ２２３は遮断状態になり、比較器２２５の非反転入力端子の電位は、抵抗２２４の抵抗値Ｒとコンデンサ１０１の容量Ｃで定まる時定数Ｔ＝ＣＲのイクスポーネンシャルカーブでハイレベルに上昇する。反転入力端子に基準電圧発生器２２６は、比較器２２５の反転入力端子に所定の基準電圧（例えば２．５Ｖ）を入力する。
【００３０】
圧力検出部であるコンデンサ１０１の電極間距離ｄが大きければ（コンデンサ１０１が圧縮されていなければ）Ｃの値は小さく、比較器２２５の出力信号は、トランジスタ２２３は遮断状態になった後早く、ロウレベルからハイレベルに変化する。
圧力検出部であるコンデンサ１０１の電極間距離ｄが小さければ（コンデンサ１０１が圧縮されていれば）Ｃの値は大きく、比較器２２５の出力信号は、トランジスタ２２３は遮断状態になった後遅く、ロウレベルからハイレベルに変化する。
【００３１】
位相差検出部２１３は、発振器２１１の出力信号と位相シフト部２１２の出力信号とを比較し、両者の位相差が所定の閾値未満であり（圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満であり）且つその状態の経過時間が所定の閾値時間以上である場合、ロウレベルの出力信号を出力する。位相差検出部２１３は、両者の位相差が所定の閾値以上である場合（圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値以上である場合）、又は両者の位相差が所定の閾値未満である（圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である）状態の経過時間が所定の閾値時間より短い場合、ハイレベルの出力信号を出力する。
【００３２】
ユーザは、操作部２１６の閾値調整ボリューム１０６を調整することにより、閾値を最適値に設定する。閾値時間は２秒以上が好ましい。更に好ましくは、閾値時間は２〜２０秒の範囲の値である。実施例１において閾値時間は８秒に設定している。実施例１において閾値時間は固定であるが、操作部２１６に閾値時間の調整ボリュームを設け、ユーザが閾値時間を調整できるようにしても良い。
音声信号出力部２１５は圧電ブザーである。音声信号出力部２１５は、位相差検出部２１３のロウレベル信号を入力するとブザー音を鳴らし、位相差検出部２１３のハイレベル信号を入力するとブザー音を停止する。
【００３３】
検出信号送信部２１４は、位相差検出部２１３のロウレベル信号を入力すると、ナースコール接続ケーブル１０４を通じて、その情報を例えばナースステーションに設置した警報システム２０２に伝送する。検出信号送信部２１４の構成は任意である。例えば所定のプロトコルに従って警報システム２０２と通信を行う送信部であっても良く、位相差検出部２１３のロウレベル信号を入力すると導通し、位相差検出部２１３のハイレベル信号を入力すると遮断する接点であっても良い。警報システム２０２は、例えばその接点が導通状態か遮断状態かによって電位が変化する回路を有し、その電位変化により、圧力検出装置１００が受ける圧力が所定の閾値未満になった（被介護者が布団を離れた）という情報を取得する。
実施例１の圧力検出装置の消費電力は約２０ｍＷで、非常に少ない。
【００３４】
《実施例２》
図２及び図３を用いて、本発明の実施例２の圧力検出装置を説明する。
実施例２の圧力検出装置３００は、例えば家庭、病院等で被介護者が寝ている布団、ベッド等の中に設置して使用する。そこに寝ている被介護者が布団等を離れた場合に、実施例２の圧力検出装置３００は、音声信号を出力し、被介護者が布団等を離れたという情報を伝送する。
図３（ａ）は実施例２の圧力検出装置３００の概略的な外観を示す図である。図３（ａ）において、３０１〜３０４は圧力を検知する圧力検出部（コンデンサである。）、３０５はリボン、１０２は電源及び他の電気回路を含む電気ボックス、１０３は電源ケーブル、１０４はナースコール接続ケーブル、１０５は電源スイッチ、１０６は閾値調整ボリュームである。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）において、図１（ａ）、（ｂ）と同一のブロックには同一の符号を付している。実施例２の圧力検出装置３００は、圧力検出部３０１〜３０４を有する点において、圧力検出部１０１を有する実施例１の圧力検出装置１００と異なる。それ以外の点で、実施例２の圧力検出装置は実施例１と同一である。実施例２の圧力検出装置は、図２のブロック図を有する。実施例１と同一箇所の説明を省略する。
実施例２の圧力検出装置３００の圧力検出部３０１〜３０４を説明する。実施例２の圧力検出部３０１〜３０４は、図３に示すように複数の（実施例２においては４つの）圧力検出部に分かれている。それぞれの圧力検出部は、丈夫なリボン３０５で相互に連結されている。リボン３０５の中には、各圧力検出部の導電体１０７、１０８を相互に接続するリード線が通されている。圧力検出部３０１〜３０４は、電気的に並列接続されている。なお、圧力検出部の数は任意である。
圧力検出部３０１〜３０４をベッドの上に出来るだけ均等に分散配置して使用する。例えば、人体の頭部、肩、臀部等の体重の掛かり易い所に圧力検出部をそれぞれ配置しても良い。
例えば屈曲可能なベッドに実施例２の圧力検出装置を設置する場合、屈曲部分にリボン３０５を配置し、圧力検出部３０１〜３０４に曲げの力が働かない様にする。このように使用することにより、屈曲可能なベッドにおいても、圧力検出装置は故障することなく長期間使用が可能になる。
【００３６】
位相差検出部２１３（図２）は、全ての圧力検出部３０１〜３０４が検出する圧力が所定の閾値未満であり且つその状態の経過時間が所定の閾値時間以上（例えば８秒以上）である場合、ロウレベルの出力信号を出力する。位相差検出部２１３は、いずれかの圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値以上である場合、又は全ての圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である状態の経過時間が所定の閾値時間より短い場合、ハイレベルの出力信号を出力する。
音声信号出力部２１５は、位相差検出部２１３の出力信号がロウレベルである場合に、ブザーを鳴らす。検出信号送信部２１４は、位相差検出部２１３の出力信号がロウレベルである場合に、全ての圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満になったという情報を送信する。
【００３７】
圧力検出部３０１〜３０４は、並列に接続されたコンデンサとして機能し、図３（ｂ）に示す拡大断面図を有する。実施例２の圧力検出部３０１〜３０４の全体（リボン３０５を一杯に広げた状態での全体）は、約７５ｃｍ×約６０ｃｍの大きさであり、約１５ｍｍの厚さを有する。図３（ｂ）に示すように、圧力検出部３０１〜３０４は、対向電極を構成する導電体１０７、１０８と、その間に挟んだ波状の構造を有する弾力のある絶縁体３０６とを有する。実施例において導電体１０７、１０８は可撓性を有するアルミの薄膜であるが、他の任意の可撓性のある導電体（例えば導電性の樹脂）でも良い。弾力のある絶縁体３０６は、例えばゴム、弾力のあるスポンジ状の構造の絶縁材等である。
【００３８】
弾力のある素材を波状の構造にすることにより、圧力検出部３０１〜３０４は高いクッション性を有する。圧力検出部３０１〜３０４は、標準的な体重の大人がその上に横たわって圧力をかけると、圧力がかかっていない状態の厚さに比べて３ｄＢ以上薄くなり（好ましくは６ｄＢ以上薄くなる）、圧力を取り去った場合に絶縁体が元の厚さに復帰する。実施例の圧力検出部３０１〜３０４は、標準的な体重の大人がその上に横たわって圧力をかけると、圧力がかかっていない状態の厚さに比べて約１０ｄＢ薄くなる（約１５ｍｍが約５ｍｍに縮む。）。
【００３９】
圧力検出部３０１〜３０４は、全体が防水構造になっている。実施例２においては、外側の両面に防水皮膜が形成されている。例えば導電体１０７、１０８の外側がビニールコーティングされている。
実施例２においては、圧力検出部３０１〜３０４は１層のコンデンサであった。例えば図３（ｂ）の断面を有するコンデンサを重ねることにより、圧力検出部３０１〜３０４が複数層のコンデンサを有していても良い。
コンデンサの上下に更に波状の構造を有する弾力のある絶縁体を重ね、圧力検出装置のクッション性を高め、ユーザに与える不快感を更に軽減しても良い。導電体１０７、１０８の間に、複数層の波状の構造を有する弾力のある絶縁体３０６を挟んでも良い。
【００４０】
閾値を適切な値に設定することにより、圧力検出部の厚さは、例えば３ｍｍ〜１０ｃｍの範囲の任意の値に設定出来る（更にその範囲を広げることも可能である。）。
導電体１０７、１０８が十分に軟らかい場合、導電体１０７、１０８が波状の構造を有する弾力のある絶縁体３０６に沿っていても（圧力検出部３０１〜３０４そのものが波状の構造を有していても）良い。
導電体１０７、１０８の間に挟む弾力のある材料として気泡構造の（スポンジ状の）直方体形状の樹脂（例えばウレタンフォーム）を使用し、圧力検出部をマットレス状の形にしても良い。使用負荷に応じて独立気泡型又は通気性気泡型の気泡構造の樹脂を使い分けることが出来る。
本発明の圧力検出装置をマットレス、布団等に組み込んでも良い。又、本発明の圧力検出装置を筒状のシーツに組み込んでも良い。ユーザは、例えば圧力検出部がマットレス又は敷布団の下側にくる様に、筒状のシーツにマットレス又は敷布団を収納し、使用する。
少なくとも人体に近い側の電極を硬い導電体（例えば２ｍｍ厚のアルミ板）で形成することにより（両方の電極を硬い導電体で形成しても良い。）、フレキシビリティは失われるが、電極間の絶縁体に均等に圧力を掛けることが出来る故に、より安定に動作する圧力検出装置を実現出来る。この場合、コンデンサの表面積（圧力の検出面積）を略ベッドのマットレス又は布団の大きさとほぼ等しくすると、被介護者に不快感を与えにくい。
電極を形成する導電体として、アルミの薄膜等の他、銅箔、アルミ板、銅板、紙又はゴム等にアルミ等を蒸着した物等を使用可能である。
弾力を有する絶縁体として、樹脂、繊維、ゴム、紙等を使用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、その上にいる人間に不快感を与えることなくベッドの中又は布団の中若しくは下に設置可能で、安価で安定した圧力検出装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
本発明によれば、例えば家庭又は病院等で使用可能な安全な圧力検出装置を実現出来るという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は実施例１の圧力検出装置の概略的な外観を示す図、図１（ｂ）はその圧力検出部の拡大断面図
【図２】実施例１及び実施例２の圧力検出装置のブロック図
【図３】図３（ａ）は実施例２の圧力検出装置の概略的な外観を示す図、図３（ｂ）はその圧力検出部の拡大断面図
【符号の説明】
１００、３００　　圧力検出装置
１０１、３０１〜３０４　　圧力検出部
１０２　　電気ボックス
１０３　　電源ケーブル
１０４　　ナースコール接続ケーブル
１０５　　電源スイッチ
１０６　　閾値調整ボリューム
１０７、１０８　　導電体
１０９　　絶縁体
１１０、３０６　　弾力のある材料
１１１、１１２　　絶縁シート
２０２　　警報システム
２１１　　発振器
２１２　　位相シフト部
２１３　　位相差検出部
２１４　　検出信号送信部
２１５　　音声信号出力部
２１６　　操作部
２１７　　電源部
２２１　　インバータ
２２２、２２４　　抵抗器
２２３　　トランジスタ
２２５　　比較器
２２６　　基準電圧発生器
３０５　　リボン

Claims (13)

1. 複数の平面状の導電体の間に弾力のある絶縁体を挟んだ構造のコンデンサを有する圧力検出部を有し、
   圧力を受けた場合に前記絶縁体の厚さが薄くなることによりコンデンサの容量が変化し、その容量変化に基づき圧力を検出することを特徴とする圧力検出装置。
2. 発振器と、
   前記発振器の出力信号を入力し、前記コンデンサの容量変化に応じてその位相が変化した信号を出力する位相シフト部と、
   前記発振器の出力信号と前記位相シフト部の出力信号との位相差を検出する位相差検出部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
3. 前記導電体が可撓性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力検出装置。
4. 前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である場合に音声信号を出力する音声信号出力部を更に有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
5. 前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である場合にその情報を送信する送信部を更に有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
6. 前記音声信号出力部又は前記送信部は、前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である状態が少なくとも２秒以上連続した場合に、音声信号を出力し又はその情報を送信することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の圧力検出装置。
7. 複数の圧力検出部を有し、
   前記音声信号出力部又は前記送信部は、全ての前記圧力検出部が検出する圧力が所定の閾値未満である場合に、音声信号を出力し又はその情報を送信することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
8. 前記音声信号出力部及び前記送信部の少なくともいずれかについて動作可能な状態と動作不可能な状態とをユーザが切り換えるスイッチを更に有することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
9. ユーザが前記閾値を設定可能な操作部を更に有することを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
10. 前記圧力検出部が防水構造を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
11. 前記絶縁体が、うねりを持った構造を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
12. 前記圧力検出部の検出面積の大きさが、５０ｃｍ×４０ｃｍより大きく、略ベッドのマットレス又は布団の大きさ以下であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。
13. ベッドのマットレス又は布団の下に設置して使用する寝床用圧力検出装置であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかの請求項に記載の圧力検出装置。

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