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JP2015008920A - 離床センサおよび離床検出方法 - Google Patents

離床センサおよび離床検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】使用者の離床を、離床が完了する前に、且つ精度良く検出することのできる、新規な構造の離床センサ、および離床検出方法を提供する。
【解決手段】寝具上に配設した圧力センサ１８の検出値に基づいて、（ｉ）所定の離床予定領域内で座位が検出されたこと、（ｉｉ）座位の重心である座位重心４４が所定値以上に移動したこと、（ｉｉｉ）座位重心４４の移動方向が離床時の移動方向であること、の少なくとも１つを条件として離床を判定するようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、寝具上の使用者の離床を検出する離床センサおよび離床検出方法に関するものである。
例えば病院や介護施設等において、ベッド等の寝具に在床する体の不自由な患者や高齢者等の被介護者は、ベッドから自力で離れようとすると、ベッドから転落したり、転倒するおそれがある。そこで、被介護者がベッドから離れる離床を検出する離床センサを用いて、離床センサが被介護者の離床を検出した場合には、介護者に通知することにより、被介護者の離床を補助することが検討されている。
そのような離床センサとして、特開２０１２−２９８７１号公報（特許文献１）には、寝具上に圧力センサを配設して、圧力センサで検出される使用者の体圧が所定値以下となった場合に、離床したと判定する離床センサが提案されている。また、特開２０１２−１１１７４号公報（特許文献２）には、ベッドの各脚部に荷重センサを設け、それら荷重センサで検出された荷重重心の移動量が所定値以下となった場合に、離床したと判定する離床センサが提案されている。しかし、特許文献１や特許文献２に記載の離床センサでは、使用者が完全に離床した後に離床が検出されることから、検出タイミングが遅く、介護者が駆けつけた時には既に転倒等の事故が発生しているおそれがあった。
一方、特開２００７−３１３１８９号公報（特許文献３）には、使用者の身体重心の移動量や移動方向に基づいて、使用者が上体を起こしたことを検出する動作判別装置が提案されている。しかし、特許文献３に記載の動作判別装置では、使用者が上体を起こしただけで離床と判定されることから、離床に繋がらない単なる上体起こしでも離床と検出されることがあり、誤報のおそれが高いと共に、検出タイミングが早く、介護者が頻繁に呼び出されるおそれがあった。
特開２０１２−２９８７１号公報 特開２０１２−１１１７４号公報 特開２００７−３１３１８９号公報
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、使用者の離床を、離床が完了する前に、且つ精度良く検出することのできる、新規な構造の離床センサ、および離床検出方法を提供することを目的とする。
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
離床センサに関する本発明の第一の態様は、寝具上の使用者の離床を検出する離床センサにおいて、前記寝具上に配設された圧力センサの検出値に基づいて前記使用者の座位を検出する座位検出手段と、（ｉ）予め設定された離床予定領域内での前記座位が検出されたこと、（ｉｉ）前記座位の重心である座位重心の所定時間内での移動量が所定の閾値を超えたこと、（ｉｉｉ）前記座位重心が予め設定された離床範囲に向けて移動したこと、の少なくとも１つを条件として前記使用者の離床行動を検出する離床行動検出手段とを備えたことを、特徴とする。
本発明に従う離床センサにおいては、（ｉ）予め設定された離床予定領域内で使用者の座位が検出された場合に、離床を検出することができる。なお、本発明における離床とは、離床に繋がる離床行動を含む。また、離床予定領域とは、寝具上において、使用者が離床する場合に使用者の臀部の乗ることが想定される領域であり、例えばベッドの外周部分や、ベッドに落下防止用の柵が設けられている場合には、柵が設けられていない足側の領域等をいう。そして、本発明によれば、離床しようとする使用者が、所定の離床予定領域で座位の姿勢を取った時点で離床と判定されることから、使用者が寝具から完全に離れる前に離床を検出することができる。それと共に、単なる座位では離床とは判定されないことから、離床行動をより精度良く検出することが出来て、誤報のおそれを低減することができる。
さらに、（ｉｉ）座位の重心である座位重心の所定時間内での移動量が所定の閾値を超えた場合に、離床が検出される。離床しようとする使用者は、上体を起こした座位の姿勢で寝具上を移動することがあり、本発明によれば、そのような動作を検出することにより、使用者が寝具から離れる前に離床を検出することができる。加えて、（ｉｉｉ）座位重心が予め設定された離床範囲に向けて移動した場合に、離床が検出される。なお、離床範囲とは、離床する場合に使用者が通過すると想定される寝具の縁の範囲であり、例えばベッドの縁に柵が設けられている場合には、柵が設けられていない縁をいう。これにより、離床しようとして寝具の外に向かう使用者の動きを検出して、使用者の離床行動を検出することができる。このように、本発明の離床センサによれば、寝具上の使用者が離床しようとする離床行動を検出することが可能であり、使用者が完全に寝具から離れる前に離床を検出することができると共に、離床を精度良く検出することができる。
離床センサに関する本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記離床予定領域が、前記寝具上における足側領域に設定されているものである。
本態様においては、使用者の座位を検出する離床予定領域を、通常の使用状態において使用者の足が位置する寝具の足側領域に設定することにより、離床しようとする使用者の座位を精度良く検出することができる。
離床センサに関する本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に記載のものにおいて、前記圧力センサが、前記寝具上における離床可能領域のみに配設されているものである。
本態様における寝具上の離床可能領域とは、使用者が寝具から降りることのできる寝具上の領域であり、寝具において外周が柵や壁などで塞がれずに開放されている領域をいう。そして、本態様によれば、圧力センサを小型化して、使用者の寝心地を良好に確保することができる。
離床センサに関する本発明の第四の態様は、前記第一〜第三の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記座位検出手段は、前記圧力センサに予め設定された座位判定領域内で、所定の接触閾値以上の圧力が検出された領域の感圧中心の周囲に判定エリアを設定し、該判定エリア内で検出された圧力の合計が該座位判定領域内で検出された圧力の合計に占める割合と、該座位判定領域内で該接触閾値以上の圧力が検出された領域の広さと、該座位判定領域内で検出された圧力の合計とに基づいて座位を検出するものである。
本態様によれば、圧力センサで検出された領域の広さ、圧力の大きさを用いることにより、使用者が座位であることを精度良く検出することができる。即ち、接触閾値以上の圧力が検出された領域の大きさが臀部相当であり、圧力の大きさが、座位によって臀部に圧力が集中した場合相当の大きさである場合に座位と判定することにより、仰臥や横臥と座位とを区別することができる。なお、感圧中心は、圧力が検出されている領域の中心部分が概ね特定できるものであれば良い。例えば、感圧中心は、圧力が検出されている領域の重心であっても良いし、圧力が検出されている領域の面積中心であっても良い。
離床センサに関する本発明の第五の態様は、前記第四の態様に記載のものにおいて、前記感圧中心が、前記圧力センサにおいて前記接触閾値以上の圧力が検出された領域の重心であるものである。
本態様によれば、感圧中心として重心を採用することで、接触閾値以上の出力値が検出された領域の中心部分を精度良く特定することができ、座位の判定精度を高めることができる。
離床センサに関する本発明の第六の態様は、前記第四の態様に記載のものにおいて、前記感圧中心が、前記圧力センサにおいて前記接触閾値以上の圧力が検出された領域の面積中心であるものである。
本態様によれば、感圧中心として面積中心を採用することで、感圧中心の算出処理を簡素にすることができ、より速やかに座位を判定することができる。
離床センサに関する本発明の第七の態様は、前記第一〜第六の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記使用者の離床行動を検出したことを通知する通知手段を備えたものである。
本態様によれば、寝具上の使用者が離床しようとした場合には、通知手段によって例えば介護者などに通知することができる。なお、通知手段としては、例えば、音を鳴らすものでも良いし、寝具が備えられている部屋から離れたナースステーションに音や警告灯で通知するもの等でも良い。
離床検出方法に関する本発明の第一の態様は、寝具上の使用者の離床を検出する離床検出方法において、前記寝具上に配設された圧力センサの検出値に基づいて前記使用者の座位を検出する座位検出工程と、（ｉ）予め設定された離床予定領域内での前記座位が検出されたこと、（ｉｉ）前記座位の重心である座位重心の所定時間内での移動量が所定の閾値を超えたこと、（ｉｉｉ）前記座位重心が予め設定された離床範囲に向けて移動したこと、の少なくとも１つを条件として前記使用者の離床行動を検出する離床行動検出工程とを含むことを、特徴とする。
本発明に従う離床検出方法によれば、上述の本発明の離床センサの場合と同様に、寝具上の使用者が離床する前に、使用者の離床しようとする離床行動を精度良く検出することができる。
離床検出方法に関する本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記離床予定領域として、前記寝具上における足側領域を設定するものである。
本態様によれば、使用者の座位を検出する離床予定領域を、通常の使用状態において使用者の足が位置する寝具の足側領域に設定することにより、離床しようとする使用者の座位を精度良く検出することができる。
離床検出方法に関する本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に記載のものにおいて、前記座位検出工程は、前記圧力センサに予め設定された座位判定領域内で、所定の接触閾値以上の圧力が検出された領域の感圧中心の周囲に判定エリアを設定し、該判定エリア内で検出された圧力の合計が該座位判定領域内で検出された圧力の合計に占める割合と、該座位判定領域内で該接触閾値以上の圧力が検出された領域の広さと、該座位判定領域内で検出された圧力の合計とに基づいて座位を検出するものである。本態様によれば、上述の本発明の離床センサの場合と同様に、使用者の座位を精度良く検出することができる。
本発明に従う離床センサおよび離床検出方法によれば、（ｉ）所定の離床予定領域内で座位が検出されたこと、（ｉｉ）座位重心が所定値以上に移動したこと、（ｉｉｉ）座位重心の移動方向が離床時の移動方向であること、の少なくとも１つを条件として離床を判定するようにした。これにより、離床者が寝具から完全に離れる前に、且つ精度良く離床を検出することができる。
本発明の第一の実施形態としての離床センサを備えた寝具の側面図。 図１に示した寝具の上面図。 図１に示した寝具に設けられる圧力センサの上面図。 図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図。 本発明の第一の実施形態としての離床検出方法を説明するための説明図。 本発明の第一の実施形態としての離床検出方法を示すフローチャート。 座位判定処理のフローチャート。 座位時の圧力センサへの人体の接触面を示す説明図。 本発明の第二の実施形態としての離床センサを備えた寝具の側面図。 図９に示した寝具の上面図。 図１０に示した寝具に設けられる圧力センサの上面図。 本発明の第二の実施形態としての離床検出方法を示すフローチャート。 離床行動時の座位の圧力分布を示す説明図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
先ず、図１および図２に、本発明の第一の実施形態としての離床センサ１０を備えた寝具としてのベッド１２を示す。ベッド１２は、人体を支持する床板１４が４つの脚部１６で支持された構造とされている。なお、以下の説明において、特に断りの無い限り、縦方向とは、ベッド１２の長手方向となる図１中の左右方向をいい、横方向とは、ベッド１２の幅方向となる図２中の上下方向をいうものとする。
ベッド１２の床板１４には、圧力センサ１８が配設されている。圧力センサ１８は、床板１４の略全面に亘る大きさとされている。図３および図４に、圧力センサ１８を概略的に示す。なお、図３においては、理解を容易とするために、後述する誘電層２０および表側基材２２を透視して図示すると共に、圧力検出部３２に斜線を付して示している。
圧力センサ１８は、誘電層２０と、表側電極０１Ｘ〜０８Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙと、表側配線０１ｘ〜０８ｘと、裏側配線０１ｙ〜２４ｙと、表側基材２２と、裏側基材２４と、表側配線用コネクタ２６と、裏側配線用コネクタ２８と、を備えており、これら表側配線用コネクタ２６と裏側配線用コネクタ２８が、データ処理装置３０に電気的に接続されている。なお、表側配線０１ｘ〜０８ｘ、裏側配線０１ｙ〜２４ｙ、表側配線用コネクタ２６および裏側配線用コネクタ２８は、何れも圧力センサ１８内に配設されているが、図３においては、視認を容易とするために、圧力センサ１８の外に概略的に示している。
誘電層２０は、エラストマーとしてのウレタン発泡体製であって、四角形板状のシート状を呈し、弾性変形可能とされている。誘電層２０は、ベッド１２の床板１４の略全面を覆う大きさとされている。
表側基材２２は、ゴム製であって、四角形板状を呈している。表側基材２２は、誘電層２０の上方（表側）に積層されている。裏側基材２４は、ゴム製であって、四角板形状を呈している。裏側基材２４は、誘電層２０の下方（裏側）に積層されている。
図４に示すように、表側基材２２の外縁と裏側基材２４の外縁とは接合されており、表側基材２２と裏側基材２４が、袋状に貼り合わされている。誘電層２０は、当該袋内に収容されている。誘電層２０の上面四隅は、表側基材２２の下面四隅に、スポット的に接着されている。また、誘電層２０の下面四隅は、裏側基材２４の上面四隅に、スポット的に接着されている。このように、誘電層２０は、表側基材２２および裏側基材２４に、使用時にシワがよらないように、位置決めされている。ただし、誘電層２０は、四隅が接着された状態で、表側基材２２および裏側基材２４に対して、水平方向（前後左右方向）に弾性変形可能である。
表側電極０１Ｘ〜０８Ｘは、誘電層２０の上面に、合計８本配置されている。表側電極０１Ｘ〜０８Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜０８Ｘは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。表側電極０１Ｘ〜０８Ｘは、各々、縦方向（図３中、上下方向）に延在している。表側電極０１Ｘ〜０８Ｘは、横方向（図３中、上下方向）に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。
表側配線０１ｘ〜０８ｘは、誘電層２０の上面に、合計８本配置されている。表側配線０１ｘ〜０８ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜０８ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ２６は、表側基材２２および裏側基材２４の隅部に配置されている。表側配線０１ｘ〜０８ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜０８Ｘの端部と表側配線用コネクタ２６と、を接続している。
裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙは、誘電層２０の下面に、合計２４本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙは、各々、横方向（図３中、左右方向）に延在している。裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙは、縦方向（図３中、上下方向）に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。このように、表側電極０１Ｘ〜０８Ｘと裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙとは、上方または下方から見て、互いに直交するマトリックス状に配置されている。
裏側配線０１ｙ〜２４ｙは、誘電層２０の下面に、合計２４本配置されている。裏側配線０１ｙ〜２４ｙは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜２４ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ２８は、表側基材２２および裏側基材２４の隅部に配置されている。裏側配線０１ｙ〜２４ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙの端部と裏側配線用コネクタ２８と、を接続している。
圧力センサ１８が備える複数の圧力検出部３２は、図３に斜線を付した四角で示すように、表側電極０１Ｘ〜０８Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙとが上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されて、誘電層２０の略全面に亘って、縦横に略均等に配置されている。圧力検出部３２は、各々、表側電極０１Ｘ〜０８Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙの一部と、誘電層２０の一部と、を備えている。圧力検出部３２は、合計１９２個（＝８個×２４個）配置されている。なお、離床センサ１０において実行される後述する離床検出方法においては、各圧力検出部３２が、表側電極０１Ｘ〜０８Ｘをｘ座標値、裏側電極０１Ｙ〜２４Ｙをｙ座標値として用いて、圧力検出部３２（ｘ、ｙ）として認識される。例えば、表側電極０１Ｘと裏側電極０１Ｙの交差部分に配置されている、図３中左下隅に位置する圧力検出部３２を圧力検出部３２（１，１）と認識し、表側電極０８Ｘと裏側電極２４Ｙの交差部分に配置されている、図３中右上隅に位置する圧力検出部３２を圧力検出部３２（８，２４）と認識する。
図３に示すように、データ処理装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３４と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３６と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３８と、電源回路４０を備えている。ＲＯＭ３６には後述する離床検出方法に基づく図６に示す検出プログラムや、圧力検出部３２に構成されたコンデンサの静電容量と体圧（荷重）との対応を示すマップ等が記憶されている。ＲＡＭ３８には、検出プログラムの演算値や、表側配線用コネクタ２６、裏側配線用コネクタ２８から入力される圧力検出部３２の静電容量としての出力値が一時的に格納される。また、電源回路４０は、圧力検出部３２に、周期的な矩形波電圧を走査的に順番に印加する。そして、ＣＰＵ３４がＲＯＭ３６に記憶された圧力検出部３２の静電容量から、ＲＯＭ３６に記憶されたマップに基づいて圧力検出部３２に作用している体圧を検出するようになっている。
このような構造とされた圧力センサ１８が、図１および図２に示したように、ベッド１２の床板１４上に重ね合わされている。そして、圧力センサ１８上に使用者が横たわると、圧力センサ１８の複数の圧力検出部３２に、使用者に作用する重力に基づいた体荷重（体圧）が及ぼされる。
次に、このような離床センサ１０のデータ処理装置３０において実行される、離床検出方法としての本発明の第一の実施形態について、図５を参照しつつ予め概略を説明する。図５は、圧力センサ１８上における使用者の座位重心４４の動きを示したものであり、図中上方がベッド１２の頭部側、図中下方がベッド１２の足側である。なお、図５においては、後述する離床予測位置（ｘp ，ｙp ）の算出を容易とするために、原点が（０，０）に設定されていることから、必要に応じて、原点を（１，１）とした圧力検出部３２の座標値のｘ座標とｙ座標をそれぞれ１ずつ減算した後に座位重心４４を算出したり、座位重心４４を算出した後に、座位重心４４のｘ座標とｙ座標をそれぞれ１ずつ減算する等の補正が行われる。本実施形態においては、使用者の座位重心４４の所定時間内での移動量：｜ｒ｜が所定の閾値を超えた場合、又は、座位重心４４が予め設定された離床範囲４６に向けて移動した場合に、離床行動であると判定する。なお、離床範囲４６とは、離床する場合に使用者が通過すると想定されるベッド１２の縁の範囲であり、本実施形態においては、ベッド１２の足側の縁に設定されている。また、図５中のＲは、ベッド１２の縦方向の圧力検出部３２の数であり、Ｃはベッド１２の横方向の圧力検出部３２の数を示している。
図６に、データ処理装置３０のＣＰＵ３４が実行する処理内容を示す。本処理は、例えば０．０５秒〜１秒程度の所定間隔毎に繰り返して実行される。先ず、ＣＰＵ３４は、Ｓ１において、過去１０秒間の体位情報配列をシフトする。体位情報配列には、検出された仰臥や横臥、伏臥、座位などの体位を示す体位情報が過去１０秒分記憶されている。この体位情報配列を１つ分シフトすることによって、現在（最新）の体位情報配列を記憶可能な状態にする。次に、ＣＰＵ３４は、Ｓ２において、圧力センサ１８の全ての圧力検出部３２の出力値を取得する。
続いて、ＣＰＵ３４は、Ｓ３において、座位判定処理を実行する。図７に、座位判定処理の一例を示す。先ず、ＣＰＵ３４は、Ｓ２０において、図８に概略的に示す感圧中心４８を算出する。図８は、座位時の圧力センサ１８への人体の接触面を概略的に示したものであり、図中の符号５０が使用者の臀部、符号５２が使用者の大腿部を示している。なお、図中の符号５３は、使用者の右手を示している。感圧中心４８は、圧力センサ１８において圧力が検出されている領域の中心部分が概ね特定できるものであればよく、本実施形態では、予め設定された接触閾値以上の出力値を有する複数の圧力検出部３２の重心を算出するようになっている。また、接触閾値とは、圧力検出部３２に何かが有意に接触していると認定し得る値であって、座位判定に有意に用いられる圧力検出部３２を識別するために任意に設定可能な値である。例えば、本実施形態では、１．６ｍｍＨｇに設定されている。
そして、ＣＰＵ３４は、Ｓ２０において、下式に基づいて、重心位置を圧力検出部３２の座標値（Ｃpx，Ｃpy）として算出し、ＲＡＭ３８に記憶する。なお、下式において、任意の圧力検出部３２（ｘ，ｙ）をｉとした場合、当該圧力検出部３２の出力値をｐi 、ｘ座標値をｘi 、ｙ座標値をｙi と表す。また、全圧力検出部３２（ｘ，ｙ）の総数をＮ、接触閾値をｔと表す。
なお、感圧中心４８として、圧力センサ１８において接触閾値以上の圧力が検出された領域の面積中心を採用しても良い。面積中心は、例えば圧力検出部３２の座標値（Ｃax，Ｃay）として下式に基づいて算出することができる。なお、下式において、接触閾値以上の出力値を有する圧力検出部３２（ｘ，ｙ）の個数をｎとして表す。このようにすれば、計算処理を簡素化して、より迅速な判定を行うことができる。
次に、ＣＰＵ３４は、Ｓ２１において、図８に示す、感圧中心４８を中心とする、所定半径の円形状の判定エリア５４を設定する。判定エリア５４の半径は、圧力センサ１８の全体の大きさや圧力検出部３２の配設ピッチ等を考慮して任意に設定可能であるが、本実施形態では、圧力検出部３２の座標値で「３」とされている。
そして、ＣＰＵ３４は、Ｓ２２において、判定エリア５４内に位置する圧力検出部３２の数が、圧力センサ１８の全体において接触閾値以上の圧力が検出された圧力検出部３２の個数の６０％以上であるか否かを判定する。６０％以上である場合（Ｓ２２＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ３４は、Ｓ２３において現在の使用者の姿勢が座位であると判定し、Ｓ２４において、感圧中心４８を図８に示す座位重心４４として設定した後に、座位判定処理を終了する。６０％以上でない場合（Ｓ２２＝Ｎｏ）には、ＣＰＵ３４は、座位判定処理を終了する。このように、本実施形態においては、データ処理装置３０およびＳ３を含んで、座位判定手段が構成されている。
図６に示したように、ＣＰＵ３４は、座位判定処理（Ｓ３）が終了した後に、Ｓ４において、座位判定処理（Ｓ３）の判定結果が座位でなかった場合（Ｓ４＝Ｎｏ）には、処理を終了する。座位判定処理（Ｓ３）の判定結果が座位であった場合（Ｓ４＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ３４は、Ｓ５において、現在（最新）の体位情報配列に座位を設定し、Ｓ６において、座位判定処理（Ｓ３）で得られた座位重心４４の座標（ｘ1,ｙ1 ）をＲＡＭ３８に記憶する。
なお、座位重心４４は、座位判定処理（Ｓ３）で得られた感圧中心４８に代えて、例えば、所定のｎ行ｍ列の圧力検出部３２群内に含まれる出力合計値が最大となる位置を探索し、その位置でのｎ行ｍ列の矩形の対角線の交点を座位重心４４の座標（ｘ1,ｙ1 ）として用いても良い。
次に、ＣＰＵ３４は、Ｓ７において、現在を含まない過去１０秒分の体位情報配列から、１つでも座位があるか否かを判定する。座位がなかった場合（Ｓ７＝Ｎｏ）には、ＣＰＵ３４は、Ｓ８において、記憶した座位重心４４の座標（ｘ1,ｙ1 ）を、座位重心４４の初期位置（ｘ0,ｙ0 ）として記憶すると共に、座位継続時間を０に戻して、処理を終了する。座位があった場合（Ｓ７＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ３４は、Ｓ９において、座位継続時間を１加算した後に、Ｓ１０において、座位重心４４の移動量｜ｒ｜が、離床しようとする場合に想定される一般的な座位重心の移動量として予め設定された離床時移動量以上か否かと、座位継続時間が、予め設定された５秒であるｔ０以下か否かを判定する。なお、座位重心４４の移動量｜ｒ｜は、（ｘ0,ｙ0 ）から（ｘ1,ｙ1 ）までの距離として、下式に基づいて算出される。勿論、｜ｒ｜は、離床時移動量との比較が可能であれば良いことから、平方根を求めることなく、｜ｒ｜2 と離床時移動量の２乗値とを比較しても良い。
座位重心４４の移動量｜ｒ｜が離床時移動量以上で、且つ座位継続時間が５秒：ｔ０以下であった場合（Ｓ１０＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ３４は、離床行動であると判定し、Ｓ１１において、ナースコールを行う。ナースコールは、例えば、データ処理装置３０に接続された電気回線を通じて、ベッド１２が置かれている部屋から離れたナースステーションで警告音を鳴らしたり警告灯を表示して、ナースステーション内の介護者に、使用者が離床中であることを通知するようにされる。ナースコール（Ｓ１１）の終了後、ＣＰＵ３４は、処理を終了する。
一方、座位重心４４の移動量｜ｒ｜が離床時移動量以上でなかった、又は座位継続時間が５秒：ｔ０以下でなかった場合（Ｓ１０＝Ｎｏ）には、ＣＰＵ３４は、Ｓ１２において、座位重心の移動量｜ｒ｜が、微動を排除して、有意な移動であると判定し得る予め設定された最低移動量以上か否かを判定すると共に、図５に示した離床予測位置（ｘp ，ｙp ）が離床範囲４６内に位置するか否かを判定する。離床予測位置（ｘp ，ｙp ）は、座位重心４４の初期位置（ｘ0,ｙ0 ）から現在位置（ｘ1,ｙ1 ）に向かう移動ベクトル：ｒと離床範囲４６との交点である。離床範囲４６は、図５に太線で示す、離床する場合に使用者が通過すると想定される寝具の縁の範囲であり、本実施形態においては、ベッド１２の足側領域となる、ベッド１２の辺１〜辺３上を延びる直線の（０，０）〜（Ｃ，Ｅ）の範囲が離床範囲４６とされている。なお、Ｅは、０〜Ｒの任意の値が設定される。
座位重心４４の移動ベクトル：ｒと、辺１〜辺３とが交わる離床予測位置（ｘp ，ｙp ）は、辺１〜辺３について、それぞれ、以下の数４〜数６で表される。なお、本実施形態において、ベッド１２の辺４は離床範囲４６の外であるが、座位重心４４の移動ベクトルが辺４と交わる離床予測位置（ｘp ，ｙp ）は、数７で表される。そして、これら数４〜数６を用いて、座位重心４４の移動ベクトル：ｒと辺１〜辺３との交点である離床予測位置（ｘp ，ｙp ）を求め、得られた離床予測位置（ｘp ，ｙp ）が離床範囲４６内に存するか否かを判定する。
座位重心４４の移動量：｜ｒ｜が最低移動量以上であり、且つ、離床予測位置（ｘp ，ｙp ）が離床範囲４６内にある場合（Ｓ１２＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ３４は、離床行動であると判定して、Ｓ１１において、ナースコールを行った後に処理を終了する。一方、座位重心４４の移動量：｜ｒ｜が最低移動量以上でない、または、離床予測位置（ｘp ，ｙp ）が離床範囲４６内にない場合（Ｓ１２＝Ｎｏ）には、ＣＰＵ３４は、離床行動は無いものとして、処理を終了する。以上のように、本実施形態においては、Ｓ１０、Ｓ１２を含んで離床行動検出工程が構成されていると共に、データ処理装置３０、Ｓ１０、Ｓ１２を含んで、離床行動検出手段が構成されている。また、データ処理装置３０、Ｓ１１を含んで、通知手段が構成されている。
本実施形態によれば、使用者の座位を検出して、座位重心４４の移動量が予め設定された離床時移動量を超えた場合、または座位重心４４が離床範囲４６に向けて移動した場合に、使用者の離床に繋がる離床行動として検出される。これにより、使用者がベッド１２から完全に離床する前にナースコールを行うことができる。それと共に、座位にある使用者の移動量や移動方向に着目することにより、使用者が単に上体を起こしたのみでナースコールがされることが回避されており、誤報を低減することもできる。
次に、図９および図１０に、本発明の第二の実施形態としての離床センサ６０を備えた寝具としてのベッド６２を示す。なお、以下の説明において、前記第一の実施形態と同様の構造とされた部材および部位には、図中に前記第一の実施形態と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
本実施形態のベッド６２は、使用者の胴体が位置する両側に落下防止用の柵６３，６３が設けられている。これにより、ベッド６２は、柵６３，６３が設けられていない足側領域６４から離床が可能とされており、使用者は、ベッド６２から降りる場合には、足側領域６４から離床することとなる。このように、本実施形態においては、使用者がベッド６２から降りることのできる離床可能領域が、足側領域６４のみに設定されていると共に、使用者が離床する際に座位になると想定される離床予定領域が、足側領域６４に設定されている。
そして、ベッド６２の足側領域６４に、圧力センサ６６が配設されている。図１１に示すように、本実施形態の圧力センサ６６は、その大きさが前記第一の実施形態の圧力センサ１８と異ならされて、圧力検出部３２の数が異ならされている点を除いて、前記圧力センサ１８と同様の構造とされている。圧力センサ６６は、足側領域６４に対応する大きさをもって、足側領域６４のみに配設されており、合計６４個（＝８個×８個）の圧力検出部３２が設けられている。そして、ベッド６２上の使用者の足部が、圧力センサ６６に乗るようにされている。この圧力センサ６６の全面が、使用者の座位を判定する座位判定領域とされている。
次に、図１２に、本実施形態の離床センサ６０のデータ処理装置３０において、ＣＰＵ３４が実行する離床検出方法としての本発明の第二の実施形態を示す。先ず、ＣＰＵ３４は、Ｓ３０において、圧力センサ６６の全ての圧力検出部３２の出力値を取得する。
続いて、ＣＰＵ３４は、Ｓ３１において、図１３に示す感圧中心４８を算出する。図１３は、圧力センサ６６上で使用者が座位であった場合の実際の圧力分布を示している。図１３において、色の薄い領域が圧力が検出された領域であり、感圧中心４８に近づくに従って、圧力が大きくなっている。そして、ＣＰＵ３４は、Ｓ３１において、前記数１に基づく重心、または前記数２に基づく面積中心を感圧中心４８として算出し、ＲＡＭ３８に記憶する。
次に、ＣＰＵ３４は、Ｓ３２において、図１３に併せ示す、感圧中心４８を中心とする、所定半径の円形状の判定エリア５４を設定する。判定エリア５４の半径は、圧力センサ６６の全体の大きさや圧力検出部３２の配設ピッチ等を考慮して任意に設定可能であるが、本実施形態では、圧力検出部３２の座標値で「３」とされている。
続いて、ＣＰＵ３４は、Ｓ３３において、予め設定された接触閾値以上の出力値を有する領域の広さが所定値以上か否か、即ち、接触閾値以上の出力値を有する圧力検出部３２の数が１０以上か否かを判定し、１０以上であった場合（Ｓ３３＝Ｙｅｓ）には、Ｓ３４以降の処理を実行する一方、１０以上でなかった場合（Ｓ３３＝Ｎｏ）には、処理を終了する。
次に、ＣＰＵ３４は、Ｓ３４において、圧力センサ６６の全体の圧力検出部３２の出力値の合計が、所定の閾値（本実施形態においては、２２．９５ｍｍＨｇ）以上か否かを判定する。出力値の合計が閾値以上の場合（Ｓ３４＝Ｙｅｓ）には、Ｓ３５以降の処理を実行する一方、出力値の合計が閾値以上でない場合（Ｓ３４＝Ｎｏ）には、処理を終了する。
さらに、ＣＰＵ３４は、Ｓ３５において、判定エリア５４内に位置する圧力検出部３２の出力合計値の、圧力センサ６６の全体の圧力検出部３２の出力合計値に占める割合が、所定の閾値（本実施形態においては、８０％）以上か否かを判定する。閾値以上の場合（Ｓ３５＝Ｙｅｓ）には、足側領域６４において使用者の座位が検出されて、使用者が離床行動を行っているものとして、Ｓ３６において、ナースコールを行い、処理を終了する。一方、閾値以上でない場合（Ｓ３５＝Ｎｏ）には、使用者は離床行動中ではないものとして、ナースコールを行わずに処理を終了する。このように、本実施形態においては、Ｓ３１〜Ｓ３５を含んで座位検出工程および離床行動検出工程が構成されており、データ処理装置３０、Ｓ３１〜Ｓ３５を含んで座位検出手段および離床行動検出手段が構成されている。また、データ処理装置３０、Ｓ３６を含んで通知手段が構成されている。
本実施形態においては、圧力センサ６６が、離床可能領域としての足側領域６４のみに配設されている。これにより、圧力センサ６６を小型化することが出来て、使用者の寝心地を良好に確保することができる。また、ベッド１２の柵６３，６３を外れた領域である足側領域６４に圧力センサ６６が配設されていることにより、離床の際には使用者は必ず圧力センサ６６上で座位を取ることとなり、離床に際する使用者の座位を確実に検出することができる。
そして、足側領域６４において使用者の座位が検出された場合に、離床行動と判定される。これにより、単なる座位とは区別して、離床行動をより精度良く判定することができると共に、使用者がベッド６２から離れる前に、ナースコールを行うことができる。特に、圧力センサ６６において、圧力が検出された領域の感圧中心４８の周囲に判定エリア５４を設定して、該判定エリア５４の大きさや、圧力センサ６６全体に占める割合などに基づいて使用者の座位を検出することにより、装置自体の固定的な方向に依存することなく、座位を精度良く検出することができる。
以上、本発明の離床センサおよび離床検出方法の複数の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの具体的な記載によって限定されない。例えば、座位を検出する離床予定領域や座位判定領域は、寝具の配設環境や、想定される使用者の離床時の動き等を考慮して任意に設定され得るものであり、寝具が建物の壁に沿って配設されているような場合には、壁と反対側の外周部分の頭側から足側にかけて離床予定領域や座位判定領域を設定する等しても良い。また、離床予定領域および座位判定領域は、圧力センサの全面に設定されても良いし、圧力センサの一部の領域に設定されていても良い。例えば、圧力センサを寝具の全面に配設しつつ、離床予定領域や座位判定領域を、圧力センサにおける足側の領域のみに設定しても良い。
また、前記各実施形態で示した閾値等の具体値は、使用者の体格や寝具および圧力センサの大きさ、圧力センサに設けられる圧力検出部の数等を考慮して、適宜に設定され得るものであり、前記実施形態の具体的数値に限定されるものではない。したがって、例えば接触閾値は、使用者の体重等に応じて使用者毎に変更可能とする等しても良い。
１０，６０：離床センサ、１２，６２：ベッド（寝具）、１８，６６：圧力センサ、３０：データ処理装置、３２：圧力検出部、４４：座位重心、４６：離床範囲、４８：感圧中心、５０：臀部、５２：大腿部、５３：右手、５４：判定エリア、６３：柵、６４：足側領域（離床予定領域、離床可能領域、座位判定領域）

Claims (10)

  1. 寝具上の使用者の離床を検出する離床センサにおいて、
    前記寝具上に配設された圧力センサの検出値に基づいて前記使用者の座位を検出する座位検出手段と、
    （ｉ）予め設定された離床予定領域内での前記座位が検出されたこと、（ｉｉ）前記座位の重心である座位重心の所定時間内での移動量が所定の閾値を超えたこと、（ｉｉｉ）前記座位重心が予め設定された離床範囲に向けて移動したこと、の少なくとも１つを条件として前記使用者の離床行動を検出する離床行動検出手段と
    を備えたことを特徴とする離床センサ。
  2. 前記離床予定領域が、前記寝具上における足側領域に設定されている請求項１に記載の離床センサ。
  3. 前記圧力センサが、前記寝具上における離床可能領域のみに配設されている請求項１又は２に記載の離床センサ。
  4. 前記座位検出手段は、前記圧力センサに予め設定された座位判定領域内で、所定の接触閾値以上の圧力が検出された領域の感圧中心の周囲に判定エリアを設定し、該判定エリア内で検出された圧力の合計が該座位判定領域内で検出された圧力の合計に占める割合と、該座位判定領域内で該接触閾値以上の圧力が検出された領域の広さと、該座位判定領域内で検出された圧力の合計とに基づいて座位を検出する請求項１〜３の何れか１項に記載の離床センサ。
  5. 前記感圧中心が、前記圧力センサにおいて前記接触閾値以上の圧力が検出された領域の重心である請求項４に記載の離床センサ。
  6. 前記感圧中心が、前記圧力センサにおいて前記接触閾値以上の圧力が検出された領域の面積中心である請求項４に記載の離床センサ。
  7. 前記使用者の離床行動を検出したことを通知する通知手段を備えた請求項１〜６の何れか１項に記載の離床センサ。
  8. 寝具上の使用者の離床を検出する離床検出方法において、
    前記寝具上に配設された圧力センサの検出値に基づいて前記使用者の座位を検出する座位検出工程と、
    （ｉ）予め設定された離床予定領域内での前記座位が検出されたこと、（ｉｉ）前記座位の重心である座位重心の所定時間内での移動量が所定の閾値を超えたこと、（ｉｉｉ）前記座位重心が予め設定された離床範囲に向けて移動したこと、の少なくとも１つを条件として前記使用者の離床行動を検出する離床行動検出工程と
    を含むことを特徴とする離床検出方法。
  9. 前記離床予定領域として、前記寝具上における足側領域を設定する請求項８に記載の離床検出方法。
  10. 前記座位検出工程は、前記圧力センサに予め設定された座位判定領域内で、所定の接触閾値以上の圧力が検出された領域の感圧中心の周囲に判定エリアを設定し、該判定エリア内で検出された圧力の合計が該座位判定領域内で検出された圧力の合計に占める割合と、該座位判定領域内で該接触閾値以上の圧力が検出された領域の広さと、該座位判定領域内で検出された圧力の合計とに基づいて座位を検出する請求項８又は９に記載の離床検出方法。
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