JP2018134278A - 荷重測定用ピンセンサ、見守り用ベッド及び見守りシステム - Google Patents

Abstract

【課題】連結ピンを荷重測定用ピンセンサ化して、既存のベッドでも容易に使用可能とする。【解決手段】ベッドの複数のフレームの連結部に連結ピンとして挿入される荷重測定用ピンセンサ７０であって、前記連結ピンを構成する軸部８６と、該軸部８６に設けられた、一方のフレームの荷重が作用する力点部８０、８２と、同じく前記軸部８６の前記力点部８０、８２と異なる位置に設けられた、他方のフレームの応力が作用する支点部８４と、前記軸部８６の前記力点部８０、８２と支点部８４を連結する部分に設けられた受感部８１、８３と、該受感部８１、８３に発生する歪を検出する歪ゲージ９０と、を備え、前記力点部８０、８２及び支点部８４の一方の横断面が、前記軸部８６より大きい円形以外の形とされ、対応するフレーム側のピンセンサ受入部も、前記円形以外の形に対応する形状とされて、回転しないようにされると共に、前記力点部８０、８２及び支点部８４の他方のフレーム側と接触する部分が球形状とされている。【選択図】図６

Description

本発明は、荷重測定用ピンセンサ、見守り用ベッド及び見守りシステムに係り、特に、介護用ベッド、医療用ベッド、電動ベッド又は介護リフト等の病院又は介護施設の患者用装置又は健常者用ベッド（以下、総称してベッドという）において、荷重を測定して、重量、振動及び呼吸、心拍などの生体情報を得る際に用いるのに好適な、ベッドの所要の箇所の荷重を容易に測定でき、ベッド製造時の他、使用中のベッドに後付けで設置することも容易に可能な荷重測定用ピンセンサ、及び、これを備えた見守り用ベッド、及び、これらを用いた見守りシステムに関する。

近年、認知症の高齢者の徘徊及びベッド周りでの転倒や転落の事故が社会的な問題となっており、その対策が求められている。又、高齢者や術後間もない患者など、長期間にわたってベッドに在床している利用者のベッド上での動きをベッドの荷重情報によって監視することで、異常事態の際に、より迅速な対応ができることが期待されている。

この目的で、例えば特許文献１乃至３には、ベッドの脚部や脚部と床の間に荷重検出器を設けて荷重を直接測定したり、床部の昇降機構に荷重を間接的に測定するトルクセンサを設けることが記載されている。又、特許文献４、５には、荷重検出器をベッドのフレームに設けることが記載されている。

特開平２−２８０７３３号公報 特許第３０９３７４５号公報 特許第３３２２６３２号公報 特許第４８１８１６２号公報 特許第４５１４７１７号公報 特許第４８５７１５６号公報

一方近年、特許文献６に記載されているように、電動ベッドが実用化されている。しかしながら従来は、既存のベッドに容易に使用可能な荷重測定用センサが存在しなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、既存のベッドにも容易に使用可能な荷重測定用ピンセンサを提供することを第１の課題とする。

又、本発明は、前記荷重測定用ピンセンサを備えた見守り用ベッドを提供することを第２の課題とする。

又、本発明は、前記見守り用ベッドを用いた見守りシステムを提供することを第３の課題とする。

本発明は、ベッドの複数のフレームの連結部に連結ピンとして挿入される荷重測定用ピンセンサであって、一方のフレームの荷重が作用する力点部と、他方のフレームの応力が作用する支点部と、前記力点部と支点部を連結する軸部と、該軸部に発生する歪を検出する歪ゲージと、を備えたことを特徴とする荷重測定用ピンセンサにより、前記第１の課題を解決したものである。

ここで、前記力点部及び支点部のフレーム側と接触する部分を球形状とすることができる。

又、前記力点部及び支点部の少なくとも一つの横断面を円形以外の形とし、対応するフレーム側のピンセンサ受入部も、前記円形以外の形に対応する形状とすることができる。

又、前記歪ゲージを、前記軸部に対して斜めに貼ることができる。

本発明は、又、前記荷重測定用ピンセンサを備えたことを特徴とする見守り用ベッドにより、前記第２の課題を解決したものである。

ここで、前記荷重測定用ピンセンサをベッドのフレーム連結部４点に設けることができる。

本発明は、又、荷重測定用ピンセンサを備えた見守り用ベッドと、前記荷重測定用ピンセンサの出力を処理して生体信号を得る信号処理ユニットと、該信号処理ユニットの処理結果を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする見守りシステムにより、前記第３の課題を解決したものである。

ここで、前記生体信号は、呼吸及び心拍の少なくともいずれか一つを含むことができる。

又、前記信号処理ユニットは、生体信号を増幅する生体アンブと、測定対象の生体信号振幅に合わせて、該生体アンブのゲインを動的に制御するゲイン制御回路とを含むことができる。

又、前記信号処理ユニットは、ベッドの頭側に配設された荷重測定用ピンセンサの出力に、ベッドの足側に配設された荷重測定用ピンセンサの出力の逆相を加えてノイズをキャンセルするようにできる。

又、ベッド上の測定対象を監視するモニタカメラを更に含むことができる。

本発明によれば、ベッドの複数のフレーム、例えば上下フレーム間の連結部に連結ピンとして挿入されるピンセンサにより荷重を測定できるようにしたので、既存のベッドに対してもピンセンサを容易に使用可能であり、該ピンセンサにより検出される荷重の変化に基いて、患者の動きや呼吸、心拍に関する生体情報を容易に取得できる。

又、該ピンセンサをベッドに装着することにより、荷重測定機能を有する見守り用ベッドを容易に実現できる。

更に、該見守り用ベッドを用いることにより、見守りシステムを容易に実現できる。

本発明に係るピンセンサの実施形態が取り付けられる電動ベッドの全体構成を斜め上方から見た斜視図 同じく斜め下方から見た斜視図 同じく電動ベッドの頭側を上から見た拡大斜視図 同じく実施形態のピンセンサ取付状態を示す図面代用写真 ピンセンサの第１実施形態の（Ａ）構成を示す斜視図及び（Ｂ）取付状態を示す断面図 同じく第２実施形態の（Ａ）構成を示す斜視図、（Ｂ）取付状態を示す断面図及び（Ｃ）ピンセンサ及びステー側のピンセンサ受入部の横断面を示す断面図 第２実施形態を採用した見守りシステムの第１実施例の全体構成を示すブロック図 同じく連結ピンとして使用されるピンセンサのベッドへの配設位置を示す平面図 同じく（Ａ）生体信号及び（Ｂ）処理中の信号変化の例を示す図 同じく生体信号の処理手順を示す流れ図 同じくノイズがキャンセルされた例を示す図 同じく重心位置検出処理で用いる荷重テーブルのサンプル点の例を示す平面図 同じく２点間重心の検出例を示す平面図 同じく２点間重心からベッド上重心位置を検出する例を示す平面図 カメラを加えた見守りシステムの第２実施例の全体構成を示す図 第２実施例のモニタ画面の一例を示す図 同じく他の例を示す図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

本発明の実施形態が取り付けられる電動ベッド１０は、図１乃至図３に示す如く、主に、上下動可能な上フレーム２０と、移動用車輪５２を含有する下フレーム５０を備えている。

前記上フレーム２０上には、患者頭側から足側に向けて順に、背ボトム２２、腰ボトム２４、膝ボトム２６、足ボトム２８が設けられている。

前記上フレーム２０及び下フレーム５０の患者頭側及び足側には、それぞれ横方向に円筒状のパイプ（横パイプと称する）３０、３６、５４、６０が設けられている。

前記電動ベッド１０は、前記背ボトム２２などを支持する上フレーム２０が、アクチュエータのロッドを構成するパイプ（外パイプと称する）９２（図２参照）の動きにより上下動するようになっており、これにより、上フレーム２０の高さを調節することができるようになっている。

前記背ボトム２２、腰ボトム２４、膝ボトム２６、及び足ボトム２８の下方には、背ボトム２２を上げるための背上げ装置（図示省略）と、膝ボトム２６を上げるための膝上げ装置（図示省略）が設置されている。

前記上フレーム２０と下フレーム５０は、それぞれ上フレーム頭側横パイプ３０の両側に固定された右側ステー３２及び左側ステー３４、上フレーム足側横パイプ３６の両側に固定された右側ステー３８及び左側ステー４０、下フレーム頭側横パイプ５４の両側に固定された右側ステー５６及び左側ステー５８、下フレーム足側横パイプ６０の両側に固定された右側ステー６２及び左側ステー６４を有し、対応するステー３２と５６、３４と５８、３８と６２、４０と６４が、図４にステー３４と５８の場合を例示する如く、それぞれ連結ピン７１、７２、７３、７４で連結されている。

本発明の第１実施形態では、これらの連結ピン７１〜７４として図５に示すようなピンセンサ７０を用いる。

図５に連結ピン７１の場合を例示するピンセンサ７０の第１実施形態は、上フレーム２０の荷重が例えばステー３２を介して作用する２つの力点部８０、８２と、下フレーム５０の応力が例えばステー５６を介して作用する支点部８４と、前記力点部８０、８２と支点部８４を連結する受感部８１、８３と、軸部８６及び頭部８８と、前記力点部８０と支点部８４の間の受感部８１、及び、支点部８４と力点部８２の間の受感部８３に発生する歪を電気信号に変換する歪ゲージ９０とを備えている。

前記力点部８０、８２及び支点部８４は円柱形状とされている。

前記受感部８１、８３は水平方向に長く、上下方向に必要な厚みを持たせた横長の角柱形状とされ、連結ピンとしての強度を確保するようにされている。

本実施形態は、既存ベッドのピン形状を維持し交換可能とする形状となっている。

又、荷重がかかる部分と歪ませる部分を明確に分けるためこのような形状となっている。

前記歪ゲージ９０は、例えばベンディング方式で、受感部８１、８３の上下の表面に貼られており、支点部８４を挟んで上下に計４枚設けた歪ゲージ９０の出力をブリッジ状に接続することにより、歪を高感度で検出することができるようにされている。ここで、歪ゲージは１枚、２枚、および４枚とすることができる。枚数が多い方が精度は上がる。本実施形態では４枚としており、４枚の歪ゲージでブリッジ回路を構成している。

ピンセンサ７０の第２実施形態を図６（Ａ）に示す。本実施形態は、第１実施形態の力点部８０、８２及び支点部８４のフレーム側（ここではステー３２、５６）と接触する部分を球形状とし、力を点で捉える構造としている。これにより、図６（Ｂ）に例示するように、ステー（３２）が軸方向にずれても、力点部（８０，８２）と接する位置は、ほぼ変わらない。又、ステー（５６）が軸方向にずれても支点部（８４）と接する位置はほぼ変わらない。そのため、ピンセンサ７０やフレーム（３２、５６）のずれが支点・力点に影響を与えることがなく、軸方向ずれによる荷重値のばらつきが小さくなる。

更に、この第２実施形態では、図６（Ｃ）（図６（Ｂ）の矢視Ｃ方向から見た横断面図）に示す如く、ピンセンサ７０の例えば中央の支点部８４の横断面を四角形状とし、対応するフレーム側（ステー５６）のピンセンサ受入部の横断面も対応する四角形状とすることで、ピンセンサ７０が回転しないようにしている。

この第２実施形態の受感部８１、８３は上下方向に長く、水平方向に必要な厚みを持たせた縦長の角柱形状とされ、連結ピンとしての強度を確保するようにされている。

本実施形態の歪ゲージ９０はせん断方式とされ、受感部８１、８３の前後両側面に斜め４５°で対称的に貼り付けられた計４枚の歪ゲージ９０の出力をブリッジ状に接続することにより、支点部８４と力点部８０、８２に加わる荷重から発生するせん断歪を高感度で検出することができる。ここで、歪ゲージは１枚、２枚、および４枚とすることができる。枚数が多い方が精度は上がる。本実施形態では４枚としており、４枚の歪ゲージでブリッジ回路を構成している。

第２実施形態の支点部８４と同様の構成を第１実施形態の支点部８４や力点部８０、８２に追加して、第１実施形態のピンセンサ７０の回転を防ぐことも可能である。

なお、第１実施形態をせん断方式、第２実施形態をベンディング方式とすることも可能である。

このようにして、ベッド筐体の上下フレームの連結部に加わる荷重を検出することができ、これから、該部分に加わる荷重や、その変化により、電動ベッド１０の筐体に伝わってくる、振動（波）を検出し、呼吸と心拍を含む生体情報を検出することができる。従って、電動ベッド１０の上に人が寝るだけで、非接触で、寝ている人の呼吸と心拍を検出することができる。

なお、ピンセンサ７０を用いる位置は、連結ピン７１〜７４の位置に限定されず、ベッドの全荷重がかかる他の４点であっても良い。ベッドの構造によっては、点数も４点に限定されない。

図７にピンセンサの第２実施形態を採用した見守りシステムの第１実施例の全体構成を示す。

この第１実施例において、各ピンセンサ７１〜７４は、図８に示す如く、電動ベッド１０の頭側及び足側の左右にそれぞれ配設されている。

ここで、呼吸や心拍などの生体情報を得るには、例えばピンセンサ７１と７４又は７２と７３のような少なくとも対角の２つのセンサを使用することで、ベッド全体での生体信号の検出が可能となる。

又、荷重／重心情報を得るためには、全ピンセンサ７１〜７４を使用することで、高い精度で荷重及び重心を検出できる。

前記ピンセンサ７１〜７４の出力は、図７に示した如く、信号処理ユニット１００の荷重用信号増幅部１０２に入力される。該荷重用信号増幅部１０２で増幅されたピンセンサ出力のうち、例えばピンセンサ７１と７４の出力は生体オフセット追従部１０４に入力される。該生体オフセット追従部１０４の出力は生体用信号増幅部１０６に入力される。該生体用信号増幅部１０６の出力は、生体用Ａ／Ｄ変換部１０８Ａ、１０８Ｂでデジタル信号に変換された後、呼吸検出部１１０Ａ、心拍検出部１１０Ｂ、生体オフセット追従処理部１１０Ｃを含む生体信号検出部１１０に入力される。

ピンセンサ出力信号の荷重値全体の変化範囲に対する生体信号の変化範囲は、図９（Ａ）に例示する如く非常に小さい。そこで、生体オフセット追従処理部１１０Ｃにおいて、図９（Ｂ）及び図１０に示すような追従処理を行って、生体信号を見つける。

具体的には、まず図１０のステップ１１００で、ピンセンサ７１と７４の出力信号を荷重用信号増幅部１０２及び生体用信号増幅部１０６により増幅する。

次いでステップ１１１０で、生体用Ａ／Ｄ変換部１０８Ａ、１０８Ｂに入力して、生体ＡＤ値を取得する。ここで取得した信号を時系列に並べた波形が生体信号となる。

この生体信号に対して、まず生体オフセットレンジ設定処理を行う。

具体的には、ステップ１１２０に進み、生体信号が生体ＡＤフルスケールに入っているか否かを判定する。

判定結果がＮｏであるときには、ステップ１１３０に進み、生体オフセットを大きく変化させ、生体ＡＤ値が生体ＡＤフルスケール範囲の中心に最も近い状態となるように調整する。

ステップ１１２０の判定結果がＹｅｓとなったときには、ステップ１１４０に進み、生体オフセット粗調整処理を行う。

具体的には、ステップ１１４０で生体オフセットレンジ処理よりも細かく生体オフセットを中程度に変化させ、生体ＡＤ値が生体ＡＤフルスケール範囲の中心に近い値となるように調整する。

ステップ１１５０の結果がＹｅｓとなったときには、生体オフセット微調整処理を行う。

具体的には、ステップ１１６０で生体信号用のゲインを微調整用に設定し、信号を増幅する。そしてステップ１１７０で生体信号のオフセットを細かく調整し、生体信号の振幅全体が微調上限から微調下限の微調範囲内に入るように調整する。

ステップ１１８０で、生体信号の振幅全体が微調上限から微調下限の微調範囲内に入ったと判定されば、生体信号を見つける処理は終了する。

一方、前記４つのピンセンサ７１〜７４の出力信号は、荷重用信号増幅部１０２により増幅した後、荷重用Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄにそれぞれ入力してＡ／Ｄ変換し、荷重用ＡＤ値を取得する。

ベッド上荷重値の検出は以下の流れで行う。
まず、１．電源投入直後及びリセット直後の荷重用ＡＤ値を０オフセット値とする。
次いで、２．ベッド上に荷重を加えた際の荷重用ＡＤ値から０オフセット値を減算した値に、ピンセンサごとの感度の違いを補正するための感度補正係数を乗じる。これがピンセンサごとの荷重値となる。
次いで、３．ピンセンサごとの荷重値を合計することで、ベッド上荷重値を検出することができる。

このようにしてベッド上のリアルタイムで得られる荷重値が、荷重／重心テーブル１１４Ａ、荷重検出部１１４Ｂ及び重心検出部１１４Ｃを備えた荷重／重心検出部１１４に入力される。

この際、頭側のピンセンサ７１、７２の出力信号に足側のピンセンサ７３、７４の出力信号の逆相を加えて、電気信号に重畳する床や、空気の振動による外来ノイズをキャンセルし、生体検出精度を向上することができる。足側のピンセンサ７３、７４にも生体の振動が存在するため、生体信号も減衰するが、床や、空気の振動による外来ノイズの減衰効果が高いため、Ｓ／Ｎ比は向上する。実施例では、図１１に例示する如く、振動ノイズが約５０％減少するが生体信号は約３０％の減少で済み、Ｓ／Ｎ比は１．４倍以上向上することが確認できた。

前記荷重検出部１１４Ｂにおけるベッド上重心位置検出は、例えば次のようにして行うことができる。

ここでは、先に求めたピンセンサごとのベッド上荷重値を用いて、４点のピンセンサごとの荷重値の割合により重心位置の検出を行う。

まず、１）ピンセンサごとのベッド上荷重値、および表１のような荷重テーブルより、４点のピンセンサ７１〜７４の中の以下の２点の組合せに対して、それぞれ２点間の重心位置を検出する。
・右頭センサ７１上と左頭センサ７２上の２点
・右頭センサ７１上と右足センサ７３上の２点
・左頭センサ７２上と左足センサ７４上の２点
・右足センサ７３上と左足センサ７４上の２点

例えば、右頭センサ７１上と左頭センサ７２上の２点から重心位置を算出する場合は、次のようにする。

まず、４点の荷重の合計に対する右頭荷重、左頭荷重の割合をそれぞれ算出する。荷重割合を算出するために表１のような荷重テーブルを用いる。

表１は図１２の各サンプル点において荷重を加えた際に４つのピンセンサに加わる荷重の割合を表す。

１Ａ）ベッド上で４点の合計に対して右頭荷重割合となる可能性のある重心位置を、図１３に例示する如く、荷重テーブルから線形補間により算出する。図１３では右頭荷重割合が１０％となる位置の線形補間の例を示している。
１Ｂ）ベッド上で４点の合計に対して左頭荷重割合となる可能性のある重心位置を、荷重テーブルから線形補間により算出する。図１３では左頭荷重割合が１０％となる位置の線形補間の例を示している。
１Ｃ）右頭荷重割合１０％の線形補間ラインと左頭荷重割合１０％の線形補間ラインの交点を算出する。これが右頭センサ７１上と左頭センサ７２の２点間の重心位置となる（図１３参照）。

２）次いで、４点のピンセンサ７１〜７４中の「２点に対する重心位置」からベッド上重心位置を検出する。即ち、１）の処理で以下の４つの「２点に対する重心位置」が検出される。
・右頭センサ７１上と左頭センサ７２上の２点
・右頭センサ７１上と右足センサ７３上の２点
・左頭センサ７２上と左足センサ７４上の２点
・右足センサ７３上と左足センサ７４上の２点

そこで、図１４に例示する如く、これら４つの「２点に対する重心位置」の交点からベッド上重心位置を検出する。

前記荷重／重心検出部１１４及び前記生体信号検出部１１０の出力は、在床検出部１１６Ａ、起床検出部１１６Ｂ及び離床検出部１１６Ｃを含む離在床検出部１１６に入力され、離在床が検出される。

該離在床検出部１１６の出力は、通信部１１８に入力され、荷重表示部１２０Ａ、重心表示部１２０Ｂ、呼吸数表示部１２０Ｃ及び心拍数表示部１２０Ｄを備えた表示部１２０に入力され表示される。

次に、図１５を参照して、更にモニタカメラを加えた見守りシステムの第２実施例について説明する。

この第２実施例は、図１５に示す如く、図７と同様の見守りシステムの第１実施例に加えて、更に、例えば電動ベッド１０のフットボードに設けた、足側から頭側に視野を向けたモニタカメラ２００と、患者８の人体パーツ（頭部８Ａ、胴体８Ｂ、手８Ｃ、足８Ｄ等）をオブジェクトやパーツとして認識する画像認識ユニット２１０を加えたものである。

なお、モニタカメラ２００の配設位置はフットボードに限定されず、ベッドの全景を撮影可能な他の位置であっても良い。

この第２実施例によれば、第１実施例による重心検出結果に加えて、モニタカメラ２００の画像により患者８のオブジェクトやパーツを認識し、その認識結果に応じて、更に的確な見守りを行うことができる。即ち、モニタカメラ２００によって得られる２次元画像とベッド情報を組み合わせることで信頼性の高い判断ができる。

例えば、図１６に示す如く、ピンセンサ７１〜７４により重心が電動ベッド１０の端部にあると検出され、更にカメラ画像認識結果により患者８が端座位にあると検出された場合には、そのまま見守りを続ける。

一方、図１７に示す如く、患者８が寝ていると判定されたときには、転落などの危険性があると判断して警報を発生する等、必要な行動がとれるようにする。

このようにしてモニタカメラ２００によって得られる、２次元画像とベッド情報を組み合わせることで信頼性の高い判断ができる。

又、例えば、離床や転倒・転落などのイベント発生時のみ映像データを記録することもできる。

更に、生体、荷重、重心、人間の行動の情報をリアルタイムにデータ化し、機械学習を行うことで危険行動を予知することもできる。

なお、モニタカメラ２００の配設位置や方向は、図１５の例に限定されない。

前記実施形態においては、本発明が電動ベッドに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、電動化されていない介護用ベッド、医療用ベッド、介護リフト、更には健常者用ベッドにも適用可能である。

ピンセンサの取付対象も既存のベッドに限定されず、新品のベッドに最初から取り付けて使用することもできる。

フレームの関係も上下に限定されない。

８…患者
１０…電動ベッド
２０…上フレーム
３０、３６、５４、６０…横パイプ
３２、３４、３８、４０、５６、５８、６２、６４…ステー
５０…下フレーム
７０…ピンセンサ
７１〜７４…連結ピン
８０、８２…力点部
８１、８３…受感部
８４…支点部
８６…軸部
９０…歪ゲージ
１００…信号処理ユニット
１０２…荷重用信号増幅部
１０４…生体オフセット追従部
１０６…生体用信号増幅部
１０８Ａ、１０８Ｂ…生体用Ａ／Ｄ変換部
１１０…生体信号検出部
１１０Ａ…呼吸検出部
１１０Ｂ…心拍検出部
１１０Ｃ…生体オフセット追従処理部
１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ…荷重用Ａ／Ｄ変換部
１１４…荷重／重心検出部
１１４Ａ…荷重／重心テーブル
１１４Ｂ…荷重検出部
１１４Ｃ…重心検出部
１１６…離在床検出部
１１６Ａ…在床検出部
１１６Ｂ…起床検出部
１１６Ｃ…離床検出部
１１８…通信部
１２０…表示部
１２０Ａ…荷重表示部
１２０Ｂ…重心表示部
１２０Ｃ…呼吸数表示部
１２０Ｄ…心拍数表示部
２００…モニタカメラ
２１０…画像認識ユニット

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、既存のベッドにも容易に使用可能な、回転しない荷重測定用ピンセンサを提供することを第１の課題とする。

本発明は、ベッドの複数のフレームの連結部に連結ピンとして挿入される荷重測定用ピンセンサであって、一方のフレームの荷重が作用する力点部と、他方のフレームの応力が作用する支点部と、前記力点部と支点部を連結する受感部と、該受感部に発生する歪を検出する歪ゲージと、を備え、前記力点部及び支点部の少なくとも一つの横断面が、軸部より大きい円形以外の形とされ、対応するフレーム側のピンセンサ受入部も、前記円形以外の形に対応する形状とされて、回転しないようにされると共に、残りの力点部及び支点部のフレーム側と接触する部分が球形状とされていることを特徴とする荷重測定用ピンセンサにより、前記第１の課題を解決したものである。

ここで、前記力点部及び支点部の内、中央にある支点部の横断面を、軸部より大きい円形以外の形とすることができる。

又、前記円形以外の形を四角とすることができる。
又、前記受感部を縦長の角柱形状とすることができる。

又、前記歪ゲージを、前記受感部に対して斜めに貼ることができる。

本発明によれば、ベッドの複数のフレーム、例えば上下フレーム間の連結部に連結ピンとして挿入される、回転しないようにされたピンセンサにより荷重を測定できるようにしたので、既存のベッドに対してもピンセンサを容易に使用可能であり、該ピンセンサにより検出される荷重の変化に基いて、患者の動きや呼吸、心拍に関する生体情報を容易に取得できる。

本発明に係るピンセンサの実施形態が取り付けられる電動ベッドの全体構成例を斜め上方から見た斜視図 同じく斜め下方から見た斜視図 同じく電動ベッドの頭側を上から見た拡大斜視図 同じく実施形態のピンセンサ取付状態を示す図面代用写真 ピンセンサの参考形態の（Ａ）構成を示す斜視図及び（Ｂ）取付状態を示す断面図 ピンセンサの第１実施形態の（Ａ）構成を示す斜視図、（Ｂ）取付状態を示す断面図及び（Ｃ）ピンセンサ及びステー側のピンセンサ受入部の横断面を示す断面図 第１実施形態を採用した見守りシステムの第１実施例の全体構成を示すブロック図 同じく連結ピンとして使用されるピンセンサのベッドへの配設位置を示す平面図 同じく（Ａ）生体信号及び（Ｂ）処理中の信号変化の例を示す図 同じく生体信号の処理手順を示す流れ図 同じくノイズがキャンセルされた例を示す図 同じく重心位置検出処理で用いる荷重テーブルのサンプル点の例を示す平面図 同じく２点間重心の検出例を示す平面図 同じく２点間重心からベッド上重心位置を検出する例を示す平面図 カメラを加えた見守りシステムの第２実施例の全体構成を示す図 第２実施例のモニタ画面の一例を示す図 同じく他の例を示す図

参考形態では、これらの連結ピン７１〜７４として図５に示すようなピンセンサ７０を用いる。

図５に連結ピン７１の場合を例示するピンセンサ７０の参考形態は、上フレーム２０の荷重が例えばステー３２を介して作用する２つの力点部８０、８２と、下フレーム５０の応力が例えばステー５６を介して作用する支点部８４と、前記力点部８０、８２と支点部８４を連結する受感部８１、８３と、軸部８６及び頭部８８と、前記力点部８０と支点部８４の間の受感部８１、及び、支点部８４と力点部８２の間の受感部８３に発生する歪を電気信号に変換する歪ゲージ９０とを備えている。

本参考形態は、既存ベッドのピン形状を維持し交換可能とする形状となっている。

前記歪ゲージ９０は、例えばベンディング方式で、受感部８１、８３の上下の表面に貼られており、支点部８４を挟んで上下に計４枚設けた歪ゲージ９０の出力をブリッジ状に接続することにより、歪を高感度で検出することができるようにされている。ここで、歪ゲージは１枚、２枚、および４枚とすることができる。枚数が多い方が精度は上がる。本参考形態では４枚としており、４枚の歪ゲージでブリッジ回路を構成している。

本発明に係るピンセンサ７０の第１実施形態を図６（Ａ）に示す。本実施形態は、参考形態の力点部８０、８２及び支点部８４のフレーム側（ここではステー３２、５６）と接触する部分を球形状とし、力を点で捉える構造としている。これにより、図６（Ｂ）に例示するように、ステー（３２）が軸方向にずれても、力点部（８０，８２）と接する位置は、ほぼ変わらない。又、ステー（５６）が軸方向にずれても支点部（８４）と接する位置はほぼ変わらない。そのため、ピンセンサ７０やフレーム（３２、５６）のずれが支点・力点に影響を与えることがなく、軸方向ずれによる荷重値のばらつきが小さくなる。

更に、この第１実施形態では、図６（Ｃ）（図６（Ｂ）の矢視Ｃ方向から見た横断面図）に示す如く、ピンセンサ７０の例えば中央の支点部８４の横断面を四角形状とし、対応するフレーム側（ステー５６）のピンセンサ受入部の横断面も対応する四角形状とすることで、ピンセンサ７０が回転しないようにしている。

この第１実施形態の受感部８１、８３は上下方向に長く、水平方向に必要な厚みを持たせた縦長の角柱形状とされ、連結ピンとしての強度を確保するようにされている。

第１実施形態の支点部８４と同様の構成を参考形態の支点部８４や力点部８０、８２に追加して、参考形態のピンセンサ７０の回転を防ぐことも可能である。

なお、参考形態をせん断方式、第１実施形態をベンディング方式とすることも可能である。

図７にピンセンサの第１実施形態を採用した見守りシステムの第１実施例の全体構成を示す。

本発明は、ベッドの複数のフレームの連結部に連結ピンとして挿入される荷重測定用ピンセンサであって、前記連結ピンを構成する軸部と、該軸部に設けられた、一方のフレームの荷重が作用する力点部と、同じく前記軸部の前記力点部と異なる位置に設けられた、他方のフレームの応力が作用する支点部と、前記軸部の前記力点部と支点部を連結する部分に設けられた受感部と、該受感部に発生する歪を検出する歪ゲージと、を備え、前記力点部及び支点部の一方の横断面が、前記軸部より大きい円形以外の形とされ、対応するフレーム側のピンセンサ受入部も、前記円形以外の形に対応する形状とされて、回転しないようにされると共に、前記力点部及び支点部の他方のフレーム側と接触する部分が球形状とされていることを特徴とする荷重測定用ピンセンサにより、前記第１の課題を解決したものである。

ここで、前記一方の横断面を、前記軸部の長手方向中央にある支点部の横断面とすることができる。

又、前記円形以外の形を四角とすることができる。
又、前記受感部を、横断面が長方形である角柱形状とすることができる。

Claims (11)

1. ベッドの複数のフレームの連結部に連結ピンとして挿入される荷重測定用ピンセンサであって、
   一方のフレームの荷重が作用する力点部と、
   他方のフレームの応力が作用する支点部と、
   前記力点部と支点部を連結する軸部と、
   該軸部に発生する歪を検出する歪ゲージと、
   を備えたことを特徴とする荷重測定用ピンセンサ。
2. 前記力点部及び支点部のフレーム側と接触する部分が球形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の荷重測定用ピンセンサ。
3. 前記力点部及び支点部の少なくとも一つの横断面が円形以外の形とされ、対応するフレーム側のピンセンサ受入部も、前記円形以外の形に対応する形状とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重測定用ピンセンサ。
4. 前記歪ゲージが、前記軸部に対して斜めに貼られていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の荷重測定用ピンセンサ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の荷重測定用ピンセンサを備えたことを特徴とする見守り用ベッド。
6. 前記荷重測定用ピンセンサがベッドのフレーム連結部４点に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の見守り用ベッド。
7. 荷重測定用ピンセンサを備えた見守り用ベッドと、
   前記荷重測定用ピンセンサの出力を処理して生体信号を得る信号処理ユニットと、
   該信号処理ユニットの処理結果を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする見守りシステム。
8. 前記生体信号が、呼吸及び心拍の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の見守りシステム。
9. 前記信号処理ユニットが、生体信号を増幅する生体アンブと、測定対象の生体信号振幅に合わせて、該生体アンブのゲインを動的に制御するゲイン制御回路とを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の見守りシステム。
10. 前記信号処理ユニットが、ベッドの頭側に配設された荷重測定用ピンセンサの出力に、ベッドの足側に配設された荷重測定用ピンセンサの出力の逆相を加えてノイズをキャンセルするようにされていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の見守りシステム。
11. ベッド上の測定対象を監視するモニタカメラを更に含むことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の見守りシステム。