寝台装置、および寝台装置の体動判断方法
【課題】ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができる寝台装置を提供すること。
【解決手段】寝台装置１００は、ベッドの連結フレームと、検出部５０１と、判断部５０２と、出力部５０５と、を備える。検出部５０１は、連結フレームの一部に設けられ、連結フレームの変形量を連続して検出する。判断部５０２は、検出部５０１による検出結果に基づいて、ベッド上における人の体動状態を判断する。出力部５０５は、判断部５０２によって判断された判断結果を出力する。
【解決手段】寝台装置１００は、ベッドの連結フレームと、検出部５０１と、判断部５０２と、出力部５０５と、を備える。検出部５０１は、連結フレームの一部に設けられ、連結フレームの変形量を連続して検出する。判断部５０２は、検出部５０１による検出結果に基づいて、ベッド上における人の体動状態を判断する。出力部５０５は、判断部５０２によって判断された判断結果を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、病院や介護施設などの施設において、寝台上の人の体動状態を判断する寝台装置、および寝台装置の体動判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院や介護施設においてベッド上の患者の見守りが求められており、看護士の労力の低減や、患者の安全を守るために、ベッド上の人の行動をセンシングし、集中管理することがおこなわれている。行動のセンシングは、画像によるセンシングが最も簡易且つ的確であるが、室内が暗い状況ではセンシングが難しいばかりか、プライバシーの保護の観点からも困難である。そのため、画像以外の手法でベッド上の人の行動を無拘束、無意識で判断することができるセンシングが望まれている。
【０００３】
たとえば、寝台上に重量センサおよび圧電フィルムによる体動センサを配置し、重量の増減でベッド上の人の有無を判定し、圧電フィルムによる寝返り体動や、呼吸や心拍を検出して健康異常を報知する装置が示されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０６２１４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、上述した特許文献１の技術は、センサ上に人が乗るということが絶対条件であり、寝返りなどで人やセンサが移動し、双方の位置関係がずれてしまうと、各種検出が不能に陥ってしまうという問題があった。さらに、上述した特許文献１の技術は、体に近接したセンサを用いることから、当該センサを汗や尿から守るために防水処理や電気絶縁処理等が不可欠であるほか、センサ上に長時間、人が乗ることから体圧分散が損なわれ、床ずれの懸念があるといった問題があった。
【０００６】
本発明は上述した従来技術による問題点を解決するために、ベッド上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができる寝台装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる寝台装置は、寝台のフレームと、前記フレームの一部に設けられ、前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出手段と、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断手段と、前記判断手段によって判断された判断結果を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、人体に触れることなく、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の体動を判断することができる。
【０００９】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台に対する人の乗り降りを判断することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台に対する人の乗り降りを判断することができる。
【００１１】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の移動を判断することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上における人の移動を判断することができる。
【００１３】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の覚醒または睡眠を判断することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の覚醒または睡眠を判断することができる。
【００１５】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の心拍の状態を判断することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の心拍の状態を判断することができる。
【００１７】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記フレームは、複数の脚部と、前記脚部を連結する連結部とからなり、前記変形量検出手段は、複数の前記連結部に設けられ、前記連結部の歪みを検出することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、より詳細にフレームの変形量を検出できることによって、より詳細に寝台上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有する寝台であっても、寝台のフレームの変形量を的確に検出することができる。
【００１９】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記変形量検出手段は、前記フレームに加えられた外力に応じて変形する円板形状の圧電素子と、前記圧電素子から出力された電圧値のインピーダンス変換をおこなうインピーダンス変換素子と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、小型で簡易な構成を実現できるとともに、精度よく、寝台のフレームの変形量を検出することができる。
【００２１】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記フレームは、金属製のフレームであることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、金属製のフレームは、応力に対するヒステリシスが少なく、経時変化が少ないので、寝台を長期間使用した場合でも、精度よく、寝台のフレームの変形量を検出することができる。
【００２３】
また、この発明にかかる寝台装置の体動判断方法は、寝台のフレームと、前記フレームの一部に設けられた変形量検出手段と、を備えた寝台装置の体動判断方法であって、前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出工程と、前記変形量検出工程にて検出された検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断工程と、前記判断工程にて判断された判断結果を出力する出力工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、人体に触れることなく、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の体動を判断することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる寝台装置によれば、ベッド上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる寝台装置、および寝台装置の体動判断方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
（寝台装置１００の構成）
まず、この発明の実施の形態にかかる寝台装置１００の構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる寝台装置１００のシステム構成図である。図１において、寝台装置１００は、ベッド１１０と、ユニモルフ圧電素子１４０とから構成される。
【００２８】
ベッド１１０は、剛体のフレームを有しているものであればよく、たとえば、木製のものなどを用いることも可能であるが、代表的には、応力に対するヒステリシスが少なく、経時変化が少ないという点から、金属製のものが用いられる。ベッド１１０は、たとえば、病院などで使用されるタイプのものである。
【００２９】
このベッド１１０は、寝台に相当し、脚部１２０と、連結フレーム１３０（連結部に相当）とを備えている。脚部１２０には、それぞれ、患者を搬送するためのキャスタ１２１が設けられている。連結フレーム１３０は、４本の脚部１２０を連結する。継ぎ手１３１は、長手方向に設けられる一対の連結フレーム１３０を幅方向に接続する。接続線１３２は、幅方向に設けられる一対の連結フレーム１３０を長手方向に接続し、床板を形成する。
【００３０】
ユニモルフ圧電素子１４０は、変形量検出手段に相当し、たとえば、長手方向に伸びるそれぞれの連結フレーム１３０の中央に設けられ、ベッド１１０への人の乗り降りや、その他の体動にともなう、連結フレーム１３０の歪みを検出する。
【００３１】
つぎに、図２を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０の詳細について、説明する。図２は、図１に示した寝台装置１００のうち、ユニモルフ圧電素子１４０周辺の拡大図である。
【００３２】
図２において、ユニモルフ圧電素子１４０は、長方形状の基板２０１に固定されており、この基板２０１が連結フレーム１３０上に設置されることにより、連結フレーム１３０に取り付けられた状態にある。ユニモルフ圧電素子１４０は、薄板形状の圧電素子と金属板とを貼り合わせた構造を有しており、詳細については図３を用いて後述するが、基板２０１が変形して金属板が変形すると、金属板の変形量に応じた電圧値を出力する。なお、ユニモルフ圧電素子１４０に関しては、公知の技術であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３３】
また、変形量検出手段としては、ユニモルフ圧電素子１４０に代えて、バイモルフ圧電素子を用いることも可能である。バイモルフ圧電素子は、金属板の両面に薄板形状の圧電素子をそれぞれ貼り合わせた構造を有しており、連結フレーム１３０が変形すると、当該変形量に応じた電圧値を出力する。なお、バイモルフ圧電素子についても、公知の技術であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
また、変形量検出手段としては、ユニモルフ圧電素子１４０に代えて、ユニモルフ圧電素子１４０以外の公知の各種圧電素子、半導体、抵抗歪みセンサなど、加えられた応力に応じた電圧を出力する感圧素子を用いることも可能である。これらの各種圧電素子、半導体、抵抗歪みセンサなどの感圧素子についても、公知の技術であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
ユニモルフ圧電素子１４０の取り付け位置としては、ベッド１１０の連結フレーム１３０の歪みを検出できる位置であれば、いかなる任意であってもよいが、最も歪みを検出できる位置として、連結フレーム１３０の長手方向のほぼ中央であることが好ましい。また、近年、ベッド１１０の形態としては、人の頭部や脚部を傾けることができるベッドが用いられている。このような形態のベッドは、連結フレーム１３０等の構造体が複雑化しているため、ユニモルフ圧電素子１４０を、連結フレーム１３０の歪みを検出できる適宜の位置に、適宜の数、設ければよい。
【００３６】
（ユニモルフ圧電素子の構成）
つぎに、図３−１を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０の詳細な構成について説明する。図３−１は、ユニモルフ圧電素子１４０の詳細な構成を示す説明図である。
【００３７】
図３−１において、ユニモルフ圧電素子１４０は、円板状の圧電素子３０１が貼り付けられた円板状の金属板３０２の全面を、基板２０１に固定した状態で取り付けられている。これにより、基板２０１の変形を、ユニモルフ圧電素子１４０における金属板３０２に良好に伝達できるようになっている。ユニモルフ圧電素子１４０の圧電素子３０１および金属板３０２を円板形状とすれば、いかなる方向の歪みをも検出できるので、ユニモルフ圧電素子１４０の取り付け方向が制限されることなく、簡単に、ユニモルフ圧電素子１４０を取り付けることができる。
【００３８】
基板２０１には、ユニモルフ圧電素子１４０から出力された電圧値を増幅する増幅器３０３が設けられている。増幅器３０３は、たとえば、インピーダンス変換素子などによって実現される。インピーダンス変換素子は、ユニモルフ圧電素子１４０から出力された電圧のインピーダンス変換をおこなう。インピーダンスは、交流回路における電圧と電流との比である。インピーダンス変換素子としては、たとえば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの高入力インピーダンス変換素子を用いることが可能である。
【００３９】
本実施の形態において、ユニモルフ圧電素子１４０の静電容量は、１０〜２０ナノファラドのものが用いられ、たとえば、１６ナノファラドのものが用いられている。そして、増幅器３０３を入力インピーダンス１００ＭΩとしてインピーダンス変換し、インピーダンス変換後の電圧値を増幅する構成としているため、低周波数帯域の信号を精度よく検出できるようになっている。
【００４０】
（ユニモルフ圧電素子が変形した場合の一例）
つぎに、図３−２および図３−３を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０が変形した場合の一例について、説明する。図３−２および図３−３は、ユニモルフ圧電素子１４０が変形した場合の一例を示す断面図である。
【００４１】
図３−２において、ユニモルフ圧電素子１４０は、凹状態にある。たとえば、これは、人がベッド１１０に乗った際の連結フレーム１３０の歪みを示している。このような凹状態を、「撓み」という。また、この撓みは、ベッド１１０上において人が移動した際にも現れる。なお、図３−２においては、撓みを強調して記載しているが、実際には、わずかな撓みである。
【００４２】
図３−３において、ユニモルフ圧電素子１４０は、凸状態にある。たとえば、これは、人がベッド１１０から降りたあとに反発によって現れた連結フレーム１３０の歪みを示している。このような凸状態を、「反り」という。なお、図３−２においては、反りを強調して記載しているが、実際には、わずかな反りである。
【００４３】
ユニモルフ圧電素子１４０は、連結フレーム１３０のわずかな変形に応じて変形し、変形量に応じた電圧値を出力する。また、基板２０１には、ユニモルフ圧電素子１４０とともに、ユニモルフ圧電素子１４０から出力される電圧値に基づいて、人のベッド１１０への乗り降りを判断する判断機構部が設けられている。
【００４４】
（判断機構部の機能的構成）
つぎに、図４を用いて判断機構部４００の機能的構成について説明する。図４は、判断機構部４００の機能的構成を示すブロック図である。図４において、判断機構部４００は、ユニモルフ圧電素子１４０と、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、報知器４０３と、を備えている。
【００４５】
ユニモルフ圧電素子１４０は、上述したように、連結フレーム１３０のわずかな変形に応じて変形し、変形量に応じた電圧値を出力する。連結フレーム１３０の上部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた状態で、たとえば、ベッド１１０に人が乗ることにより、ユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する。この正の電圧は、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の電圧となる。したがって、ユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、負の電圧が抽出されることになる。
【００４６】
一方、ベッド１１０から人が降りることにより、ユニモルフ圧電素子１４０が反ると、圧電素子３０１からは負の電圧が発生する。この負の電圧は、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、正の電圧となる。したがって、ユニモルフ圧電素子１４０が反ると、正の電圧が抽出されることになる。
【００４７】
なお、連結フレーム１３０の下部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた場合には、抽出される電圧の正負は逆になる。すなわち、ベッド１１０に人が乗ると、正の電圧が抽出され、一方、ベッド１１０から人が降りると、負の電圧が抽出されることになる。
【００４８】
ローパスフィルタ４０１は、増幅器３０３によって増幅された電圧値をフィルタリングして、０．１〜１Ｈｚ以外の成分を除外し、比較器４０２側へ通過させる。これにより、増幅器３０３によって増幅された電圧値成分の中から、ベッド１１０に対する人の乗り降りに起因する成分や、ベッド１１０上の人の移動に起因する成分を抽出することができる。
【００４９】
比較器４０２は、比較用の閾値を記憶する図示しない記憶領域を備え、当該記憶領域に記憶された比較用の閾値と、ローパスフィルタ４０１のフィルタリングによって得られた電圧信号とを比較する。そして、比較器４０２は、比較結果に応じた信号を後段の報知器４０３へ出力する。比較用の閾値は、ベッド１１０への人の乗り降りやベッド１１０上での人の移動における、電圧値と時間とによって表される波形パターン（図６および図７を参照）を基に予め設定される値であり、具体的には、電圧信号の振幅と時間幅とによって表される。
【００５０】
比較用の閾値は、詳細については図６および図７を用いて後述するが、たとえば、ベッド１１０に対する乗り降りについては、「最大振幅：±１２ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。また、ベッド１１０上の人の移動については、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００５１】
比較器４０２は、たとえば、ベッド１１０に対する乗り降りについては、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値（たとえば、±１２ｍＶ）とを比較し、比較した結果、最大振幅の絶対値が１２ｍＶ以上のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。さらに、比較機４０２は、フィルタリングによって得られた電圧信号のうち、最大振幅の絶対値が１２ｍＶ以上の比較用の閾値におけるピークの幅（２ｓｅｃ）を比較し、比較の結果、２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。
【００５２】
また、比較器４０２は、ベッド１１０上の人の移動については、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値（たとえば、−６ｍＶ）とを比較し、比較した結果、最大振幅−６ｍＶ以下のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。さらに、比較器４０２は、フィルタリングによって得られた電圧信号のうち、最大振幅が−６ｍＶ以下の比較用の閾値におけるピークの幅（２ｓｅｃ）を比較し、比較の結果、２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。
【００５３】
なお、ここでは、便宜上、複数配置されるユニモルフ圧電素子１４０のうち、上述した電圧値が出力された一方のみの出力値を検出結果とし、つまり、少なくとも一方のユニモルフ圧電素子１４０から上述した電圧値が出力された場合に、ベッド１１０に対する人の乗り降りやベッド１１０上の人の移動を検出したものとしているが、両側の連結フレーム１３０にユニモルフ圧電素子１４０を設置した場合はそれぞれの出力値を差分演算して検出結果とすることも可能である。
【００５４】
この場合、差分演算した場合における比較用の閾値を予め記憶しておき、記憶した閾値と検出結果に基づく差分演算値とを比較すればよい。このように、差分演算することにより、特に、複雑なフレーム構成を有するベッドにおいて、詳細に人の体動を判断することが可能になる。
【００５５】
報知器４０３は、比較器４０２からの出力結果に基づいて、報知信号を出力する。報知器４０３は、たとえば、比較器４０２から−１２ｍＶの電圧信号が出力された旨の信号を取得した場合に、ベッド１１０に人が乗った旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。なお、表示ランプは、たとえば、病院などで患者を管理する管理室などに設けられる。
【００５６】
また、報知器４０３は、たとえば、比較器４０２から＋１２ｍＶの電圧信号が出力された旨の信号を取得した場合に、ベッド１１０から人が降りた旨を示す表示ランプに、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【００５７】
報知器４０３は、たとえば、比較器４０２から−６ｍＶの電圧信号が出力された旨の信号を取得した場合に、ベッド１１０上の人が縁へ移動した旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【００５８】
判断機構部４００における、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、報知器４０３とは、それぞれの機能を実現するプログラムを記憶するＲＯＭと、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種の演算処理を実行するＣＰＵと、ＣＰＵの演算処理時におけるデータのワークエリアとして機能するＲＡＭなどによって構成されるマイクロコンピュータなどによって実現することができる。
【００５９】
なお、増幅器３０３、ローパスフィルタ４０１、比較器４０２、報知器４０３によって実現される各機能は、単一のマイクロコンピュータによって実現するものに限らず、たとえば、各部の機能を各々別個に実現するマイクロコンピュータ（回路）を組み合わせることによって実現することもできる。
【００６０】
（寝台装置の機能的構成）
つぎに、図５を用いて、この発明にかかる寝台装置１００の機能的構成について説明する。図５は、この発明にかかる寝台装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図５において、寝台装置１００は、検出部５０１と、判断部５０２と、記憶部５０３と、タイマ５０４と、出力部５０５とを備えている。
【００６１】
検出部５０１は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出する。具体的には、検出部５０１は、ユニモルフ圧電素子１４０から出力される電圧信号を増幅器３０３によって増幅し、ローパスフィルタ４０１によってフィルタリングすることによって得られる電圧信号を、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量として検出する。検出部５０１は、図４に示したユニモルフ圧電素子１４０と、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１とによって、その機能を実現することができる。
【００６２】
すなわち、検出部５０１は、ユニモルフ圧電素子１４０から出力される電圧信号に基づいて、図４に示した判断機構部４００が構成するマイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムのうち、変形量の検出に関するプログラムを、当該マイクロコンピュータが備えるＣＰＵが実行することによって、その機能を実現する。
【００６３】
判断部５０２は、検出部５０１による検出結果に基づいて、ベッド１１０の連結フレーム１３０が比較用の閾値以上変動したか否かを判断する。判断部５０２は、記憶部５０３が記憶する比較用の閾値に基づいて、連結フレーム１３０の変形量が比較用の閾値以上変動したか否かを判断する。記憶部５０３は、具体的には、たとえば、マイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリによってその機能を実現する。判断部５０２は、たとえば、比較器４０２からパルス信号が出力された場合に、連結フレーム１３０の変形量が比較用の閾値以上に変動したものと判断する。
【００６４】
また、判断部５０２は、タイマ５０４が計時する時間に基づいて、連結フレーム１３０の変形量が所定時間内に比較用の閾値以上に変動したか否かを判断する。タイマ５０４は、具体的には、たとえば、図４に示した判断機構部４００を構成するマイクロコンピュータが備えるＣＰＵのタイマ機能によって、その機能を実現する。
【００６５】
判断部５０２は、たとえば、比較器４０２からパルス信号が出力された場合に、パルス信号の出力のトリガとなったピークの時間幅が所定時間（比較用の時間）以内か否かを判断し、所定時間以内である場合に、連結フレーム１３０が所定時間以内に、比較用の閾値以上に変動したか否かを判断する。
【００６６】
具体的には、判断部５０２は、たとえば、ベッド１１０に対する人の乗り降りについては、比較器４０２による比較の結果、最大振幅の絶対値が１２ｍＶ以上であって、かつ、時間幅が２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、連結フレーム１３０が比較用の閾値以上に変動したものと判断する。
【００６７】
また、判断部５０２は、たとえば、ベッド１１０上の人の移動については、比較器４０２による比較の結果、最大振幅が−６ｍＶ以下であって、かつ、時間幅が２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、連結フレーム１３０が比較用の閾値以上に変動したものと判断する。
【００６８】
判断部５０２は、具体的には、たとえば、図４に示した判断機構部４００を構成するマイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムのうち、連結フレーム１３０の変動の判定に関するプログラムを、当該マイクロコンピュータが備えるＣＰＵが実行することによって、その機能を実現する。
【００６９】
出力部５０５は、判断部５０２によって判断された判断結果を、たとえば、図示外の表示ランプに出力する。出力部５０５は、たとえば、比較器４０２からパルス信号が出力された場合に、判断結果としての報知信号を報知器４０３に出力させる。すなわち、報知信号は、連結フレーム１３０が比較用の閾値以上に変動した場合に出力されることとなる。
【００７０】
出力部５０５は、具体的には、たとえば、図４に示した判断機構部４００を構成するマイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムのうち、判断結果の出力に関するプログラムを、当該マイクロコンピュータが備えるＣＰＵが実行することによって、その機能を実現する。
【００７１】
（ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例）
つぎに、図６および図７を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例について、説明する。図６および図７は、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。図６に示すグラフ６００は、ベッド１１０に人が乗る動作に起因する電圧信号の一例を示している。
【００７２】
グラフ６００は、縦軸に電圧値（ｍＶ）、横軸に時間（ｓｅｃ）を示している。符号６０１に示す部分が、ベッド１１０に人が乗ったことを示している。これは、上述したように、連結フレーム１３０とともにユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の大信号となって出力されたものである。
【００７３】
また、符号６０２に示す部分は、ベッド１１０に人が乗ったことによるリバウンドを示している。このような曲線を基に、ベッド１１０に人が乗る際の閾値が、たとえば、「最大振幅：−１２ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００７４】
また、図７に示すグラフ７００は、ベッド１１０から人が降りる動作に起因する電圧信号の一例を示す。符号７０１に示す部分は、ベッド１１０の縁に移動したことを示している。つまり、人が連結フレーム１３０のユニモルフ圧電素子１４０が配置されている側に移動したことにより、ユニモルフ圧電素子１４０が撓み、負の中信号が出力されたものである。これは、人が移動し、ユニモルフ圧電素子１４０が撓んだことにより、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の電圧となって出力されたものである。この曲線を基に、ベッド１１０上の人の移動にかかる閾値が、たとえば、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００７５】
また、符号７０２に示す部分は、ベッド１１０から人が降りたことを示している。これは、上述したように、人がベッド１１０から降りたことにより、連結フレーム１３０とともにユニモルフ圧電素子１４０が反ると、圧電素子３０１からは負の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、正の大信号となって出力されたものである。この曲線を基に、ベッド１１０から人が降りる際の閾値が、たとえば、「最大振幅：＋１２ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００７６】
（寝台装置がおこなうベッドに人が乗る際の処理の一例）
つぎに、図８−１を用いて、寝台装置１００がおこなうベッド１１０に人が乗る際の処理の一例について、説明する。図８−１は、寝台装置１００がおこなうベッド１１０に人が乗る際の処理の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
図８−１において、まず、ユニモルフ圧電素子１４０が電圧信号を取得する（ステップＳ８０１）。そして、取得した電圧信号の電圧値が−１２ｍＶ以下か否か（比較用の閾値以上か否か）を判断する（ステップＳ８０２）。ステップＳ８０２において、−１２ｍＶ以下（閾値以上）であると判断した場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ８０３）。
【００７８】
ステップＳ８０３において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、ベッド１１０に人が乗った旨の情報を出力し（ステップＳ８０４）、一連の処理を終了する。
【００７９】
一方、ステップＳ８０２において、電圧値が−１２ｍＶ以下ではないと判断した場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、つまり、比較用の閾値以上ではないと判断した場合、ステップＳ８０１に移行する。また、ステップＳ８０３において、ピークの時間幅が比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、ステップＳ８０１に移行する。
【００８０】
（寝台装置がおこなうベッド上の人の移動を判断する際の処理の一例）
つぎに、図８−２を用いて、寝台装置１００がおこなうベッド１１０上の人の移動を判断する際の処理の一例について、説明する。図８−２は、寝台装置１００がおこなうベッド１１０上の人の移動を判断する際の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図８−２に示す処理は、図８−１に示した処理により、ベッド１１０に人が乗ったことを前提とする。
【００８１】
図８−２において、まず、ユニモルフ圧電素子１４０が電圧信号を取得する（ステップＳ８１１）。そして、取得した電圧信号の電圧値が−６ｍＶ以下か否か（比較用の閾値以上か否か）を判断する（ステップＳ８１２）。ステップＳ８０２において、−６ｍＶ以下（閾値以上）であると判断した場合（ステップＳ８１２：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ８１３）。
【００８２】
ステップＳ８１３において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ８１３：Ｙｅｓ）、ベッド１１０上の人が縁に移動した旨の情報を出力し（ステップＳ８１４）、一連の処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップＳ８１２において、電圧値が−６ｍＶ以下ではないと判断した場合（ステップＳ８１２：Ｎｏ）、つまり、比較用の閾値以上ではないと判断した場合、ステップＳ８１１に移行する。また、ステップＳ８１３において、ピークの時間幅が比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ８１３：Ｎｏ）、ステップＳ８０１に移行する。
【００８４】
（寝台装置がおこなうベッドから人が降りる際の処理の一例）
つぎに、図８−３を用いて、寝台装置１００がおこなうベッド１１０から人が降りる際の処理の一例について、説明する。図８−３は、寝台装置１００がおこなうベッド１１０から人が降りる際の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図８−３に示す処理は、図８−１に示した処理によりベッド１１０に人が乗り、図８−２に示した処理によりベッド１１０上で人が縁に移動したことを前提とする。
【００８５】
図８−３において、まず、ユニモルフ圧電素子１４０が電圧信号を取得する（ステップＳ８２１）。そして、取得した電圧信号の電圧値が＋１２ｍＶ以上か否か（比較用の閾値以上か否か）を判断する（ステップＳ８２２）。ステップＳ８２２において、＋１２ｍＶ以上（閾値以上）であると判断した場合（ステップＳ８２２：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ８２３）。
【００８６】
ステップＳ８２３において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ８２３：Ｙｅｓ）、ベッド１１０から人が降りた旨の情報を出力し（ステップＳ８２４）、一連の処理を終了する。
【００８７】
一方、ステップＳ８２２において、電圧値が＋１２ｍＶ以下ではないと判断した場合（ステップＳ８２２：Ｎｏ）、つまり、比較用の閾値以上ではないと判断した場合、ステップＳ８２１に移行する。また、ステップＳ８２３において、ピークの時間幅が比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ８２３：Ｎｏ）、ステップＳ８２１に移行する。
【００８８】
以上のように、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の一部に設けられ、連結フレーム１３０の変形量を連続して検出するユニモルフ圧電素子１４０と、ユニモルフ圧電素子１４０による検出結果に基づいて、ベッド１１０に対する人の乗り降りや、ベッド１１０上の人に移動を判断するようにした。
【００８９】
つまり、人体に触れることなく、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出するだけで、簡単に、ベッド１１０に対する人の乗り降りや、ベッド１１０上の人に移動を判断することができる。したがって、ベッド１１０上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド１１０上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド１１０上の人の体動を判断することができる。
【００９０】
また、ユニモルフ圧電素子１４０が直接人体に触れることがないので、防水処理や電気絶縁処理をおこなう必要がなく、簡単な構成を実現できるばかりか、センサ上に人が乗るといったことがないので体圧分散が損なわれることなく、床ずれなどの懸念もない。
【００９１】
また、ベッド１１０上の人の縁への移動を判断できることにより、ベッド１１０から降りてはならない患者が縁へ移動した場合には、ベッド１１０から降りる前段階で、または、ベッド１１０から降りたあとであっても、その患者に対して、早急に対策を講じることができる。
【００９２】
また、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００において、ユニモルフ圧電素子１４０を、複数の連結フレーム１３０に設けて連結フレーム１３０の歪みを検出させるとともに、ユニモルフ圧電素子１４０によって検出された信号の差分演算値を検出するようにすれば、より詳細に連結フレーム１３０の変形量を検出でき、より詳細にベッド１１０上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有するベッド１１０であっても、ベッド１１０上の人の体動を的確に判断することができる。
【００９３】
また、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００は、ユニモルフ圧電素子１４０を用いたので、小型で簡易な構成を実現できるとともに、精度よく、連結フレーム１３０の変形量を検出することができる。
【００９４】
また、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００によれば、ベッド１１０は、応力に対するヒステリシスが少なく、経時変化が少ない金属製のフレームを用いたので、ベッド１１０を長期間使用した場合でも、精度よく、ベッド１１０のフレームの変形量を検出することができる。
【００９５】
なお、上述した説明では、連結フレーム１３０の上部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた場合について説明したが、連結フレーム１３０の下部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた場合には、抽出される電圧の正負および比較用の閾値の正負は逆になる。すなわち、上述した波形やフローチャートに示した値の正負は逆になる。なお、この点については、以下に説明する実施の形態２および実施の形態３についても同様である。
【００９６】
（実施の形態２）
つぎに、この発明にかかる寝台装置１００、および寝台装置１００の体動判断方法の実施の形態２を説明する。実施の形態２においては、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠にかかる体動状態を判断するようにした態様について説明する。なお、実施の形態２は、判断機構部および比較用の閾値が実施の形態１と異なる。以下、実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００９７】
（判断機構部の機能的構成）
図９を用いて判断機構部９００の機能的構成について説明する。図９は、判断機構部９００の機能的構成を示すブロック図である。図９において、判断機構部９００は、ユニモルフ圧電素子１４０と、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、パルス発生部９０１と、レベル検出部９０２と、報知器４０３と、を備えている。
【００９８】
ローパスフィルタ４０１は、増幅器３０３によって増幅された電圧値をフィルタリングして、０．１〜２Ｈｚ以外の成分を除外し、比較器４０２側へ通過させる。これにより、増幅器３０３によって増幅された電圧値成分の中から、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠に起因する成分を抽出することができる。
【００９９】
比較器４０２は、比較用の閾値を記憶する図示しない記憶領域を備え、当該記憶領域に記憶された比較用の閾値と、ローパスフィルタ４０１のフィルタリングによって得られた電圧信号とを比較する。そして、比較器４０２は、比較結果に応じた信号を後段のパルス発生部９０１へ出力する。比較用の閾値は、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠における、電圧値と時間とによって表される波形パターン（図１０を参照）を基に予め設定される値であり、具体的には、電圧信号の振幅と時間幅とによって表される。
【０１００】
比較用の閾値は、詳細については図１０を用いて後述するが、たとえば、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。この比較用の閾値は、手足を動かしたり、姿勢を変えたりした場合に発生する電圧信号である。
【０１０１】
比較器４０２は、たとえば、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値とを比較し、比較した比較結果をパルス発生部９０１へ出力する。
【０１０２】
パルス発生部９０１は、比較器４０２から出力された比較結果に基づいて、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合（具体的には、−６ｍＶより小さい場合）に、検出最低周波数の周期以上のパルスを発生させる。パルス発生部９０１は、フィルタリングによって得られた信号に、発生させたパルスを重畳して、後段のレベル検出部９０２に出力する。発生させたパルスを重畳することにより、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合には、パルス発生部９０１から出力される信号のｈｉｇｈレベルを維持することができる。
【０１０３】
パルス発生部９０１は、図示外の計時部を備え、計時部による計測に基づいて、たとえば、３分間ｈｉｇｈレベルの信号を出力しない場合に、ｌｏｗレベルの信号を出力する。ここで、３分間としているのは、健常者が覚醒しているときに、少なくとも３分に１回は姿勢を変えるなど無意識的な体動があり、３分間姿勢を変えない場合には、睡眠しているものと想定されるためである。なお、この計時部は、図５に示した寝台装置１００の機能的構成においては、タイマ５０４によって実現される。
【０１０４】
レベル検出部９０２は、パルス発生部９０１から出力された信号のレベルを検出して、検出結果に応じた信号を出力する。具体的には、パルス発生部９０１から出力される信号がｈｉｇｈレベルである場合、レベル検出部９０２は覚醒している旨の信号を出力する。一方、パルス発生部９０１から出力される信号がｌｏｗレベルである場合、レベル検出部９０２は睡眠している旨の信号を出力する。
【０１０５】
報知器４０３は、レベル検出部９０２からの出力結果に基づいて、報知信号を出力する。報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２から覚醒している旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が覚醒している旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。なお、表示ランプは、たとえば、病院などで患者を管理する管理室などに設けられる。また、報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２から睡眠している旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が睡眠している旨を示す表示ランプに、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【０１０６】
判断機構部９００における、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、パルス発生部９０１と、レベル検出部９０２と、報知器４０３とは、それぞれの機能を実現するプログラムを記憶するＲＯＭと、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種の演算処理を実行するＣＰＵと、ＣＰＵの演算処理時におけるデータのワークエリアとして機能するＲＡＭなどによって構成されるマイクロコンピュータなどによって実現することができる。
【０１０７】
なお、増幅器３０３、ローパスフィルタ４０１、比較器４０２、パルス発生部９０１、レベル検出部９０２、報知器４０３によって実現される各機能は、単一のマイクロコンピュータによって実現するものに限らず、たとえば、各部の機能を各々別個に実現するマイクロコンピュータ（回路）を組み合わせることによって実現することもできる。
【０１０８】
（ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例）
つぎに、図１０を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例について、説明する。図１０は、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。図１０に示すグラフ１０００は、ベッド１１０上の人の体動に起因する電圧信号の一例を示している。
【０１０９】
グラフ１０００は、縦軸に電圧値（ｍＶ）、横軸に時間（ｓｅｃ）を示している。符号１００１〜１００３に示す部分は、ベッド１１０上の人が手足を動かしたり、姿勢を変えたりした場合の粗体動を示している。これは、上述したように、連結フレーム１３０とともにユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の信号となって出力されたものである。
【０１１０】
この曲線を基に、ベッド１１０上の人の粗体動（覚醒）にかかる閾値が、たとえば、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。なお、符号１００４に示す部分は、後述する実施の形態３において説明する、ベッド１１０上の人の心拍に起因する微体動を示している。
【０１１１】
（寝台装置がおこなうベッド上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例）
つぎに、図１１を用いて、実施の形態２にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例について、説明する。図１１は、実施の形態２にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１２】
図１１において、寝台装置は、ベッド１１０に人が乗ったか否かを判断する（ステップＳ１１０１）。ステップＳ１１０１における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１１０１において、ベッド１１０に人が乗ったと判断するまで待機状態にあり（ステップＳ１１０１：Ｎｏのループ）、ベッド１１０に人が乗ったと判断した場合（ステップＳ１１０１：Ｙｅｓ）、計時を開始する（ステップＳ１１０２）。
【０１１３】
そして、常時取得している電圧信号の電圧値と、比較用の閾値とを比較して、電圧値が比較用の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１１０３）。なお、ステップＳ１１０３における比較用の閾値以上か否かは、具体的には、−６ｍＶ以下か否かということである。ステップＳ１１０３において、比較用の閾値以上であると判断した場合（ステップＳ１１０３：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ１１０４）。
【０１１４】
ステップＳ１１０４において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ１１０４：Ｙｅｓ）、覚醒している旨の情報を出力する（ステップＳ１１０５）。このあと、ベッド１１０から人が降りたか否かを判断する（ステップＳ１１０６）。ステップＳ１１０６における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１１０６において、ベッド１１０から人が降りたと判断した場合（ステップＳ１１０６：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。
【０１１５】
一方、ステップＳ１１０６において、ベッド１１０から人が降りていないと判断した場合（ステップＳ１１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１１０２に移行する。また、ステップＳ１１０３において、比較用の閾値以上ではないと判断した場合（ステップＳ１１０３：Ｎｏ）、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１０７）。この所定の時間は、上述したように、人が覚醒時において少なくとも１回は無意識に姿勢を変えたりする時間としての３分である。
【０１１６】
ステップＳ１１０７において、所定の時間が経過したと判断した場合（ステップＳ１１０７：Ｙｅｓ）、睡眠中である旨の情報を出力し（ステップＳ１１０８）、ステップＳ１１０６に移行する。また、ステップＳ１１０７において、所定の時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１１０３に移行する。また、ステップＳ１１０４において、比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ１１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１１０７に移行する。
【０１１７】
以上のように、この発明の実施の形態２にかかる寝台装置は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の一部に設けられ、連結フレーム１３０の変形量を連続して検出するユニモルフ圧電素子１４０と、ユニモルフ圧電素子１４０による検出結果に基づいて、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠の状態を判断するようにした。
【０１１８】
つまり、人体に触れることなく、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出するだけで、簡単に、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠の状態を判断することができる。したがって、ベッド１１０上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド１１０上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド１１０上の人の体動を判断することができる。
【０１１９】
また、ユニモルフ圧電素子１４０を、複数の連結フレーム１３０に設けて連結フレーム１３０の歪みを検出させるとともに、ユニモルフ圧電素子１４０によって検出された信号の差分演算値を検出するようにすれば、より詳細に連結フレーム１３０の変形量を検出でき、より詳細にベッド１１０上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有するベッド１１０であっても、ベッド１１０上の人の体動を的確に判断することができる。
【０１２０】
（実施の形態３）
つぎに、この発明にかかる寝台装置１００、および寝台装置１００の体動判断方法の実施の形態３を説明する。実施の形態３においては、ベッド１１０上の人の心拍にかかる体動状態を判断するようにした態様について説明する。なお、実施の形態３は、比較用の閾値が実施の形態２と異なる。以下、実施の形態１および実施の形態２と同様の構成については、同様の符号を付し、適宜、説明を省略する。添付図面の図９、図１０、図１２を用いて実施の形態３について説明する。
【０１２１】
（判断機構部の機能的構成）
実施の形態３にかかる判断機構部は、実施の形態２にかかる図９に示した判断機構部９００の構成と同様の構成であるが各種設定値が異なる。
【０１２２】
ローパスフィルタ４０１は、増幅器３０３によって増幅された電圧値をフィルタリングして、０．１〜１０Ｈｚ以外の成分を除外し、比較器４０２側へ通過させる。これにより、増幅器３０３によって増幅された電圧値成分の中から、ベッド１１０上の人の心拍の状態に起因する成分を抽出することができる。
【０１２３】
比較器４０２は、比較用の閾値を記憶する図示しない記憶領域を備え、当該記憶領域に記憶された比較用の閾値と、ローパスフィルタ４０１のフィルタリングによって得られた電圧信号とを比較する。そして、比較器４０２は、比較結果に応じた信号を後段のパルス発生部９０１へ出力する。比較用の閾値は、ベッド１１０上の人の心拍の状態における、電圧値と時間とによって表される微体動の波形パターン（図１０中、符号１００４を参照）を基に予め設定される値であり、具体的には、電圧信号の振幅と時間幅とによって表される。
【０１２４】
図１０に示した微体動の曲線を基に、ベッド１１０上の人の心拍にかかる比較用の閾値が、たとえば、「最大振幅：１ｍＶ」および「時間幅：０．２ｓｅｃ」として設定される。なお、最大振幅は、絶対値である。
【０１２５】
比較器４０２は、たとえば、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値とを比較し、比較した比較結果をパルス発生部９０１へ出力する。
【０１２６】
パルス発生部９０１は、比較器４０２から出力された比較結果に基づいて、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合に、検出最低周波数の周期以上のパルスを発生させる。パルス発生部９０１は、フィルタリングによって得られた信号に、発生させたパルスを重畳して、後段のレベル検出部９０２に出力する。発生させたパルスを重畳することにより、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合には、パルス発生部９０１から出力される信号のｈｉｇｈレベルを維持することができる。
【０１２７】
パルス発生部９０１は、図示外の計時部を備え、計時部による計測に基づいて、たとえば、３秒間ｈｉｇｈレベルの信号を出力しない場合に、ｌｏｗレベルの信号を出力する。ここで、３秒間としているのは、人間の心拍は１分間に３０回以上であるが、たとえば、１分間に２０回の心拍数とした場合、少なくとも３秒に１回は心拍があるものと想定でき、言い換えれば、３秒間心拍がない場合には、心停止またはベッド１１０上に人がいないものと想定されるためである。なお、この計時部は、図５に示した寝台装置１００の機能的構成においては、タイマ５０４によって実現される。
【０１２８】
レベル検出部９０２は、パルス発生部９０１から出力された信号のレベルを検出して、検出結果に応じた信号を出力する。具体的には、パルス発生部９０１から出力される信号がｈｉｇｈレベルである場合、レベル検出部９０２はベッド１１０上に人が存在（生存）している旨の信号を出力する。一方、パルス発生部９０１から出力される信号がｌｏｗレベルである場合、レベル検出部９０２は心停止である旨（またはベッド１１０上に人が不在の旨）の信号を出力する。
【０１２９】
報知器４０３は、レベル検出部９０２からの出力結果に基づいて、報知信号を出力する。報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２から存在している旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が存在している旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。なお、表示ランプは、たとえば、病院などで患者を管理する管理室などに設けられる。
【０１３０】
また、報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２からベッド１１０上に人が不在の旨の信号、または心停止である旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が心停止である旨（またはベッド１１０上に人が不在の旨）を示す表示ランプに、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【０１３１】
（寝台装置がおこなうベッド上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例）
つぎに、図１２を用いて、実施の形態３にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の心拍の状態を判断する処理の一例について、説明する。図１２は、実施の形態３にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の心拍の状態を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１３２】
図１２において、寝台装置は、ベッド１１０に人が乗ったか否かを判断する（ステップＳ１２０１）。ステップＳ１２０１における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１２０１において、ベッド１１０に人が乗ったと判断するまで待機状態にあり（ステップＳ１２０１：Ｎｏのループ）、ベッド１１０に人が乗ったと判断した場合（ステップＳ１２０１：Ｙｅｓ）、計時を開始する（ステップＳ１２０２）。
【０１３３】
そして、常時取得している電圧信号の電圧値と、比較用の閾値とを比較して、電圧値が比較用の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１２０３）。ステップＳ１２０３において、比較用の閾値以上であると判断した場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ１２０４）。
【０１３４】
ステップＳ１２０４において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ１２０４：Ｙｅｓ）、ベッド１１０上に人が存在する旨の情報を出力する（ステップＳ１２０５）。このあと、ベッド１１０から人が降りたか否かを判断する（ステップＳ１２０６）。ステップＳ１２０６における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１２０６において、ベッド１１０から人が降りたと判断した場合（ステップＳ１２０６：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。
【０１３５】
一方、ステップＳ１２０６において、ベッド１１０から人が降りていないと判断した場合（ステップＳ１２０６：Ｎｏ）、ステップＳ１２０２に移行する。また、ステップＳ１２０３において、比較用の閾値以上ではないと判断した場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１２０７）。この所定の時間は、上述したように、たとえば、３秒である。
【０１３６】
ステップＳ１２０７において、所定の時間が経過したと判断した場合（ステップＳ１２０７：Ｙｅｓ）、ベッド１１０上の人が心停止している旨の情報を出力し（ステップＳ１２０８）、一連の処理をする。また、ステップＳ１２０７において、所定の時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１２０７：Ｎｏ）、ステップＳ１２０３に移行する。また、ステップＳ１２０４において、比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ１２０４：Ｎｏ）、ステップＳ１２０７に移行する。
【０１３７】
なお、たとえば、ベッド１１０上で激しく動いたりしたことにより、ステップＳ１２０６において、ベッド１１０から人が降りたと判断した場合であっても、常時取得している電圧信号を基に、心拍がある（存在する）と判断された場合には、上述した処理を再開すればよい。
【０１３８】
以上のように、この発明の実施の形態３にかかる寝台装置は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の一部に設けられ、連結フレーム１３０の変形量を連続して検出するユニモルフ圧電素子１４０と、ユニモルフ圧電素子１４０による検出結果に基づいて、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠の状態を判断するようにした。
【０１３９】
つまり、人体に触れることなく、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出するだけで、簡単に、ベッド１１０上の人の心拍の状態を判断することができる。したがって、ベッド１１０上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド１１０上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド１１０上の人の体動を判断することができる。
【０１４０】
また、ユニモルフ圧電素子１４０を、複数の連結フレーム１３０に設けて連結フレーム１３０の歪みを検出させるとともに、ユニモルフ圧電素子１４０によって検出された信号の差分演算値を検出するようにすれば、より詳細に連結フレーム１３０の変形量を検出でき、より詳細にベッド１１０上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有するベッド１１０であっても、ベッド１１０上の人の体動を的確に判断することができる。
【０１４１】
なお、上述した実施の形態１〜３については、説明の便宜上、それぞれ別々に説明したが、これらを同時に実施することは、勿論可能である。
【０１４２】
以上説明したように、本発明にかかる寝台装置、および寝台装置の体動判断方法によれば、ベッド上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明にかかる寝台装置、および寝台装置の体動判断方法は、介護用の寝台装置および体動判断方法に有用であり、特に、ベッド上の人の体動を集中管理する病院や介護施設などの寝台装置および体動判断方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】この発明の実施の形態にかかる寝台装置のシステム構成図である。
【図２】図１に示した寝台装置のうち、ユニモルフ圧電素子周辺の拡大図である。
【図３−１】ユニモルフ圧電素子の詳細な構成を示す説明図である。
【図３−２】ユニモルフ圧電素子が変形した場合の一例を示す断面図である。
【図３−３】ユニモルフ圧電素子が変形した場合の一例を示す断面図である。
【図４】判断機構部の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明にかかる寝台装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】ユニモルフ圧電素子によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。
【図７】ユニモルフ圧電素子によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。
【図８−１】寝台装置がおこなうベッドに人が乗る際の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８−２】寝台装置がおこなうベッド上の人の移動を判断する際の処理の一例を示すフローチャートである
【図８−３】寝台装置がおこなうベッドから人が降りる際の処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】判断機構部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】ユニモルフ圧電素子によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。
【図１１】実施の形態２にかかる寝台装置がおこなうベッド上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態３にかかる寝台装置がおこなうベッド上の人の心拍の状態を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１００ 寝台装置
１１０ ベッド
１３０ 連結フレーム
１４０ ユニモルフ圧電素子
３０３ 増幅器
４００ 判断機構部
４０１ ローパスフィルタ
４０２ 比較器
４０３ 報知器
５０１ 検出部
５０２ 判断部
５０３ 記憶部
５０４ タイマ
５０５ 出力部
９００ 判断機構部
９０１ パルス発生部
９０２ レベル検出部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、病院や介護施設などの施設において、寝台上の人の体動状態を判断する寝台装置、および寝台装置の体動判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院や介護施設においてベッド上の患者の見守りが求められており、看護士の労力の低減や、患者の安全を守るために、ベッド上の人の行動をセンシングし、集中管理することがおこなわれている。行動のセンシングは、画像によるセンシングが最も簡易且つ的確であるが、室内が暗い状況ではセンシングが難しいばかりか、プライバシーの保護の観点からも困難である。そのため、画像以外の手法でベッド上の人の行動を無拘束、無意識で判断することができるセンシングが望まれている。
【０００３】
たとえば、寝台上に重量センサおよび圧電フィルムによる体動センサを配置し、重量の増減でベッド上の人の有無を判定し、圧電フィルムによる寝返り体動や、呼吸や心拍を検出して健康異常を報知する装置が示されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０６２１４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、上述した特許文献１の技術は、センサ上に人が乗るということが絶対条件であり、寝返りなどで人やセンサが移動し、双方の位置関係がずれてしまうと、各種検出が不能に陥ってしまうという問題があった。さらに、上述した特許文献１の技術は、体に近接したセンサを用いることから、当該センサを汗や尿から守るために防水処理や電気絶縁処理等が不可欠であるほか、センサ上に長時間、人が乗ることから体圧分散が損なわれ、床ずれの懸念があるといった問題があった。
【０００６】
本発明は上述した従来技術による問題点を解決するために、ベッド上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができる寝台装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる寝台装置は、寝台のフレームと、前記フレームの一部に設けられ、前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出手段と、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断手段と、前記判断手段によって判断された判断結果を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、人体に触れることなく、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の体動を判断することができる。
【０００９】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台に対する人の乗り降りを判断することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台に対する人の乗り降りを判断することができる。
【００１１】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の移動を判断することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上における人の移動を判断することができる。
【００１３】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の覚醒または睡眠を判断することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の覚醒または睡眠を判断することができる。
【００１５】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の心拍の状態を判断することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の心拍の状態を判断することができる。
【００１７】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記フレームは、複数の脚部と、前記脚部を連結する連結部とからなり、前記変形量検出手段は、複数の前記連結部に設けられ、前記連結部の歪みを検出することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、より詳細にフレームの変形量を検出できることによって、より詳細に寝台上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有する寝台であっても、寝台のフレームの変形量を的確に検出することができる。
【００１９】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記変形量検出手段は、前記フレームに加えられた外力に応じて変形する円板形状の圧電素子と、前記圧電素子から出力された電圧値のインピーダンス変換をおこなうインピーダンス変換素子と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、小型で簡易な構成を実現できるとともに、精度よく、寝台のフレームの変形量を検出することができる。
【００２１】
また、この発明にかかる寝台装置は、上記発明において、前記フレームは、金属製のフレームであることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、金属製のフレームは、応力に対するヒステリシスが少なく、経時変化が少ないので、寝台を長期間使用した場合でも、精度よく、寝台のフレームの変形量を検出することができる。
【００２３】
また、この発明にかかる寝台装置の体動判断方法は、寝台のフレームと、前記フレームの一部に設けられた変形量検出手段と、を備えた寝台装置の体動判断方法であって、前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出工程と、前記変形量検出工程にて検出された検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断工程と、前記判断工程にて判断された判断結果を出力する出力工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、人体に触れることなく、寝台のフレームの変形量を検出するだけで、簡単に、寝台上の人の体動を判断することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にかかる寝台装置によれば、ベッド上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる寝台装置、および寝台装置の体動判断方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
（寝台装置１００の構成）
まず、この発明の実施の形態にかかる寝台装置１００の構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる寝台装置１００のシステム構成図である。図１において、寝台装置１００は、ベッド１１０と、ユニモルフ圧電素子１４０とから構成される。
【００２８】
ベッド１１０は、剛体のフレームを有しているものであればよく、たとえば、木製のものなどを用いることも可能であるが、代表的には、応力に対するヒステリシスが少なく、経時変化が少ないという点から、金属製のものが用いられる。ベッド１１０は、たとえば、病院などで使用されるタイプのものである。
【００２９】
このベッド１１０は、寝台に相当し、脚部１２０と、連結フレーム１３０（連結部に相当）とを備えている。脚部１２０には、それぞれ、患者を搬送するためのキャスタ１２１が設けられている。連結フレーム１３０は、４本の脚部１２０を連結する。継ぎ手１３１は、長手方向に設けられる一対の連結フレーム１３０を幅方向に接続する。接続線１３２は、幅方向に設けられる一対の連結フレーム１３０を長手方向に接続し、床板を形成する。
【００３０】
ユニモルフ圧電素子１４０は、変形量検出手段に相当し、たとえば、長手方向に伸びるそれぞれの連結フレーム１３０の中央に設けられ、ベッド１１０への人の乗り降りや、その他の体動にともなう、連結フレーム１３０の歪みを検出する。
【００３１】
つぎに、図２を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０の詳細について、説明する。図２は、図１に示した寝台装置１００のうち、ユニモルフ圧電素子１４０周辺の拡大図である。
【００３２】
図２において、ユニモルフ圧電素子１４０は、長方形状の基板２０１に固定されており、この基板２０１が連結フレーム１３０上に設置されることにより、連結フレーム１３０に取り付けられた状態にある。ユニモルフ圧電素子１４０は、薄板形状の圧電素子と金属板とを貼り合わせた構造を有しており、詳細については図３を用いて後述するが、基板２０１が変形して金属板が変形すると、金属板の変形量に応じた電圧値を出力する。なお、ユニモルフ圧電素子１４０に関しては、公知の技術であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３３】
また、変形量検出手段としては、ユニモルフ圧電素子１４０に代えて、バイモルフ圧電素子を用いることも可能である。バイモルフ圧電素子は、金属板の両面に薄板形状の圧電素子をそれぞれ貼り合わせた構造を有しており、連結フレーム１３０が変形すると、当該変形量に応じた電圧値を出力する。なお、バイモルフ圧電素子についても、公知の技術であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
また、変形量検出手段としては、ユニモルフ圧電素子１４０に代えて、ユニモルフ圧電素子１４０以外の公知の各種圧電素子、半導体、抵抗歪みセンサなど、加えられた応力に応じた電圧を出力する感圧素子を用いることも可能である。これらの各種圧電素子、半導体、抵抗歪みセンサなどの感圧素子についても、公知の技術であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
ユニモルフ圧電素子１４０の取り付け位置としては、ベッド１１０の連結フレーム１３０の歪みを検出できる位置であれば、いかなる任意であってもよいが、最も歪みを検出できる位置として、連結フレーム１３０の長手方向のほぼ中央であることが好ましい。また、近年、ベッド１１０の形態としては、人の頭部や脚部を傾けることができるベッドが用いられている。このような形態のベッドは、連結フレーム１３０等の構造体が複雑化しているため、ユニモルフ圧電素子１４０を、連結フレーム１３０の歪みを検出できる適宜の位置に、適宜の数、設ければよい。
【００３６】
（ユニモルフ圧電素子の構成）
つぎに、図３−１を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０の詳細な構成について説明する。図３−１は、ユニモルフ圧電素子１４０の詳細な構成を示す説明図である。
【００３７】
図３−１において、ユニモルフ圧電素子１４０は、円板状の圧電素子３０１が貼り付けられた円板状の金属板３０２の全面を、基板２０１に固定した状態で取り付けられている。これにより、基板２０１の変形を、ユニモルフ圧電素子１４０における金属板３０２に良好に伝達できるようになっている。ユニモルフ圧電素子１４０の圧電素子３０１および金属板３０２を円板形状とすれば、いかなる方向の歪みをも検出できるので、ユニモルフ圧電素子１４０の取り付け方向が制限されることなく、簡単に、ユニモルフ圧電素子１４０を取り付けることができる。
【００３８】
基板２０１には、ユニモルフ圧電素子１４０から出力された電圧値を増幅する増幅器３０３が設けられている。増幅器３０３は、たとえば、インピーダンス変換素子などによって実現される。インピーダンス変換素子は、ユニモルフ圧電素子１４０から出力された電圧のインピーダンス変換をおこなう。インピーダンスは、交流回路における電圧と電流との比である。インピーダンス変換素子としては、たとえば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの高入力インピーダンス変換素子を用いることが可能である。
【００３９】
本実施の形態において、ユニモルフ圧電素子１４０の静電容量は、１０〜２０ナノファラドのものが用いられ、たとえば、１６ナノファラドのものが用いられている。そして、増幅器３０３を入力インピーダンス１００ＭΩとしてインピーダンス変換し、インピーダンス変換後の電圧値を増幅する構成としているため、低周波数帯域の信号を精度よく検出できるようになっている。
【００４０】
（ユニモルフ圧電素子が変形した場合の一例）
つぎに、図３−２および図３−３を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０が変形した場合の一例について、説明する。図３−２および図３−３は、ユニモルフ圧電素子１４０が変形した場合の一例を示す断面図である。
【００４１】
図３−２において、ユニモルフ圧電素子１４０は、凹状態にある。たとえば、これは、人がベッド１１０に乗った際の連結フレーム１３０の歪みを示している。このような凹状態を、「撓み」という。また、この撓みは、ベッド１１０上において人が移動した際にも現れる。なお、図３−２においては、撓みを強調して記載しているが、実際には、わずかな撓みである。
【００４２】
図３−３において、ユニモルフ圧電素子１４０は、凸状態にある。たとえば、これは、人がベッド１１０から降りたあとに反発によって現れた連結フレーム１３０の歪みを示している。このような凸状態を、「反り」という。なお、図３−２においては、反りを強調して記載しているが、実際には、わずかな反りである。
【００４３】
ユニモルフ圧電素子１４０は、連結フレーム１３０のわずかな変形に応じて変形し、変形量に応じた電圧値を出力する。また、基板２０１には、ユニモルフ圧電素子１４０とともに、ユニモルフ圧電素子１４０から出力される電圧値に基づいて、人のベッド１１０への乗り降りを判断する判断機構部が設けられている。
【００４４】
（判断機構部の機能的構成）
つぎに、図４を用いて判断機構部４００の機能的構成について説明する。図４は、判断機構部４００の機能的構成を示すブロック図である。図４において、判断機構部４００は、ユニモルフ圧電素子１４０と、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、報知器４０３と、を備えている。
【００４５】
ユニモルフ圧電素子１４０は、上述したように、連結フレーム１３０のわずかな変形に応じて変形し、変形量に応じた電圧値を出力する。連結フレーム１３０の上部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた状態で、たとえば、ベッド１１０に人が乗ることにより、ユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する。この正の電圧は、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の電圧となる。したがって、ユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、負の電圧が抽出されることになる。
【００４６】
一方、ベッド１１０から人が降りることにより、ユニモルフ圧電素子１４０が反ると、圧電素子３０１からは負の電圧が発生する。この負の電圧は、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、正の電圧となる。したがって、ユニモルフ圧電素子１４０が反ると、正の電圧が抽出されることになる。
【００４７】
なお、連結フレーム１３０の下部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた場合には、抽出される電圧の正負は逆になる。すなわち、ベッド１１０に人が乗ると、正の電圧が抽出され、一方、ベッド１１０から人が降りると、負の電圧が抽出されることになる。
【００４８】
ローパスフィルタ４０１は、増幅器３０３によって増幅された電圧値をフィルタリングして、０．１〜１Ｈｚ以外の成分を除外し、比較器４０２側へ通過させる。これにより、増幅器３０３によって増幅された電圧値成分の中から、ベッド１１０に対する人の乗り降りに起因する成分や、ベッド１１０上の人の移動に起因する成分を抽出することができる。
【００４９】
比較器４０２は、比較用の閾値を記憶する図示しない記憶領域を備え、当該記憶領域に記憶された比較用の閾値と、ローパスフィルタ４０１のフィルタリングによって得られた電圧信号とを比較する。そして、比較器４０２は、比較結果に応じた信号を後段の報知器４０３へ出力する。比較用の閾値は、ベッド１１０への人の乗り降りやベッド１１０上での人の移動における、電圧値と時間とによって表される波形パターン（図６および図７を参照）を基に予め設定される値であり、具体的には、電圧信号の振幅と時間幅とによって表される。
【００５０】
比較用の閾値は、詳細については図６および図７を用いて後述するが、たとえば、ベッド１１０に対する乗り降りについては、「最大振幅：±１２ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。また、ベッド１１０上の人の移動については、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００５１】
比較器４０２は、たとえば、ベッド１１０に対する乗り降りについては、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値（たとえば、±１２ｍＶ）とを比較し、比較した結果、最大振幅の絶対値が１２ｍＶ以上のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。さらに、比較機４０２は、フィルタリングによって得られた電圧信号のうち、最大振幅の絶対値が１２ｍＶ以上の比較用の閾値におけるピークの幅（２ｓｅｃ）を比較し、比較の結果、２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。
【００５２】
また、比較器４０２は、ベッド１１０上の人の移動については、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値（たとえば、−６ｍＶ）とを比較し、比較した結果、最大振幅−６ｍＶ以下のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。さらに、比較器４０２は、フィルタリングによって得られた電圧信号のうち、最大振幅が−６ｍＶ以下の比較用の閾値におけるピークの幅（２ｓｅｃ）を比較し、比較の結果、２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、その旨を示す信号を後段の報知器４０３へ出力する。
【００５３】
なお、ここでは、便宜上、複数配置されるユニモルフ圧電素子１４０のうち、上述した電圧値が出力された一方のみの出力値を検出結果とし、つまり、少なくとも一方のユニモルフ圧電素子１４０から上述した電圧値が出力された場合に、ベッド１１０に対する人の乗り降りやベッド１１０上の人の移動を検出したものとしているが、両側の連結フレーム１３０にユニモルフ圧電素子１４０を設置した場合はそれぞれの出力値を差分演算して検出結果とすることも可能である。
【００５４】
この場合、差分演算した場合における比較用の閾値を予め記憶しておき、記憶した閾値と検出結果に基づく差分演算値とを比較すればよい。このように、差分演算することにより、特に、複雑なフレーム構成を有するベッドにおいて、詳細に人の体動を判断することが可能になる。
【００５５】
報知器４０３は、比較器４０２からの出力結果に基づいて、報知信号を出力する。報知器４０３は、たとえば、比較器４０２から−１２ｍＶの電圧信号が出力された旨の信号を取得した場合に、ベッド１１０に人が乗った旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。なお、表示ランプは、たとえば、病院などで患者を管理する管理室などに設けられる。
【００５６】
また、報知器４０３は、たとえば、比較器４０２から＋１２ｍＶの電圧信号が出力された旨の信号を取得した場合に、ベッド１１０から人が降りた旨を示す表示ランプに、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【００５７】
報知器４０３は、たとえば、比較器４０２から−６ｍＶの電圧信号が出力された旨の信号を取得した場合に、ベッド１１０上の人が縁へ移動した旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【００５８】
判断機構部４００における、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、報知器４０３とは、それぞれの機能を実現するプログラムを記憶するＲＯＭと、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種の演算処理を実行するＣＰＵと、ＣＰＵの演算処理時におけるデータのワークエリアとして機能するＲＡＭなどによって構成されるマイクロコンピュータなどによって実現することができる。
【００５９】
なお、増幅器３０３、ローパスフィルタ４０１、比較器４０２、報知器４０３によって実現される各機能は、単一のマイクロコンピュータによって実現するものに限らず、たとえば、各部の機能を各々別個に実現するマイクロコンピュータ（回路）を組み合わせることによって実現することもできる。
【００６０】
（寝台装置の機能的構成）
つぎに、図５を用いて、この発明にかかる寝台装置１００の機能的構成について説明する。図５は、この発明にかかる寝台装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図５において、寝台装置１００は、検出部５０１と、判断部５０２と、記憶部５０３と、タイマ５０４と、出力部５０５とを備えている。
【００６１】
検出部５０１は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出する。具体的には、検出部５０１は、ユニモルフ圧電素子１４０から出力される電圧信号を増幅器３０３によって増幅し、ローパスフィルタ４０１によってフィルタリングすることによって得られる電圧信号を、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量として検出する。検出部５０１は、図４に示したユニモルフ圧電素子１４０と、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１とによって、その機能を実現することができる。
【００６２】
すなわち、検出部５０１は、ユニモルフ圧電素子１４０から出力される電圧信号に基づいて、図４に示した判断機構部４００が構成するマイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムのうち、変形量の検出に関するプログラムを、当該マイクロコンピュータが備えるＣＰＵが実行することによって、その機能を実現する。
【００６３】
判断部５０２は、検出部５０１による検出結果に基づいて、ベッド１１０の連結フレーム１３０が比較用の閾値以上変動したか否かを判断する。判断部５０２は、記憶部５０３が記憶する比較用の閾値に基づいて、連結フレーム１３０の変形量が比較用の閾値以上変動したか否かを判断する。記憶部５０３は、具体的には、たとえば、マイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリによってその機能を実現する。判断部５０２は、たとえば、比較器４０２からパルス信号が出力された場合に、連結フレーム１３０の変形量が比較用の閾値以上に変動したものと判断する。
【００６４】
また、判断部５０２は、タイマ５０４が計時する時間に基づいて、連結フレーム１３０の変形量が所定時間内に比較用の閾値以上に変動したか否かを判断する。タイマ５０４は、具体的には、たとえば、図４に示した判断機構部４００を構成するマイクロコンピュータが備えるＣＰＵのタイマ機能によって、その機能を実現する。
【００６５】
判断部５０２は、たとえば、比較器４０２からパルス信号が出力された場合に、パルス信号の出力のトリガとなったピークの時間幅が所定時間（比較用の時間）以内か否かを判断し、所定時間以内である場合に、連結フレーム１３０が所定時間以内に、比較用の閾値以上に変動したか否かを判断する。
【００６６】
具体的には、判断部５０２は、たとえば、ベッド１１０に対する人の乗り降りについては、比較器４０２による比較の結果、最大振幅の絶対値が１２ｍＶ以上であって、かつ、時間幅が２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、連結フレーム１３０が比較用の閾値以上に変動したものと判断する。
【００６７】
また、判断部５０２は、たとえば、ベッド１１０上の人の移動については、比較器４０２による比較の結果、最大振幅が−６ｍＶ以下であって、かつ、時間幅が２ｓｅｃ以内のピークが存在する場合に、連結フレーム１３０が比較用の閾値以上に変動したものと判断する。
【００６８】
判断部５０２は、具体的には、たとえば、図４に示した判断機構部４００を構成するマイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムのうち、連結フレーム１３０の変動の判定に関するプログラムを、当該マイクロコンピュータが備えるＣＰＵが実行することによって、その機能を実現する。
【００６９】
出力部５０５は、判断部５０２によって判断された判断結果を、たとえば、図示外の表示ランプに出力する。出力部５０５は、たとえば、比較器４０２からパルス信号が出力された場合に、判断結果としての報知信号を報知器４０３に出力させる。すなわち、報知信号は、連結フレーム１３０が比較用の閾値以上に変動した場合に出力されることとなる。
【００７０】
出力部５０５は、具体的には、たとえば、図４に示した判断機構部４００を構成するマイクロコンピュータが備えるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリに記憶されたプログラムのうち、判断結果の出力に関するプログラムを、当該マイクロコンピュータが備えるＣＰＵが実行することによって、その機能を実現する。
【００７１】
（ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例）
つぎに、図６および図７を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例について、説明する。図６および図７は、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。図６に示すグラフ６００は、ベッド１１０に人が乗る動作に起因する電圧信号の一例を示している。
【００７２】
グラフ６００は、縦軸に電圧値（ｍＶ）、横軸に時間（ｓｅｃ）を示している。符号６０１に示す部分が、ベッド１１０に人が乗ったことを示している。これは、上述したように、連結フレーム１３０とともにユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の大信号となって出力されたものである。
【００７３】
また、符号６０２に示す部分は、ベッド１１０に人が乗ったことによるリバウンドを示している。このような曲線を基に、ベッド１１０に人が乗る際の閾値が、たとえば、「最大振幅：−１２ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００７４】
また、図７に示すグラフ７００は、ベッド１１０から人が降りる動作に起因する電圧信号の一例を示す。符号７０１に示す部分は、ベッド１１０の縁に移動したことを示している。つまり、人が連結フレーム１３０のユニモルフ圧電素子１４０が配置されている側に移動したことにより、ユニモルフ圧電素子１４０が撓み、負の中信号が出力されたものである。これは、人が移動し、ユニモルフ圧電素子１４０が撓んだことにより、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の電圧となって出力されたものである。この曲線を基に、ベッド１１０上の人の移動にかかる閾値が、たとえば、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００７５】
また、符号７０２に示す部分は、ベッド１１０から人が降りたことを示している。これは、上述したように、人がベッド１１０から降りたことにより、連結フレーム１３０とともにユニモルフ圧電素子１４０が反ると、圧電素子３０１からは負の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、正の大信号となって出力されたものである。この曲線を基に、ベッド１１０から人が降りる際の閾値が、たとえば、「最大振幅：＋１２ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。
【００７６】
（寝台装置がおこなうベッドに人が乗る際の処理の一例）
つぎに、図８−１を用いて、寝台装置１００がおこなうベッド１１０に人が乗る際の処理の一例について、説明する。図８−１は、寝台装置１００がおこなうベッド１１０に人が乗る際の処理の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
図８−１において、まず、ユニモルフ圧電素子１４０が電圧信号を取得する（ステップＳ８０１）。そして、取得した電圧信号の電圧値が−１２ｍＶ以下か否か（比較用の閾値以上か否か）を判断する（ステップＳ８０２）。ステップＳ８０２において、−１２ｍＶ以下（閾値以上）であると判断した場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ８０３）。
【００７８】
ステップＳ８０３において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、ベッド１１０に人が乗った旨の情報を出力し（ステップＳ８０４）、一連の処理を終了する。
【００７９】
一方、ステップＳ８０２において、電圧値が−１２ｍＶ以下ではないと判断した場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、つまり、比較用の閾値以上ではないと判断した場合、ステップＳ８０１に移行する。また、ステップＳ８０３において、ピークの時間幅が比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ８０３：Ｎｏ）、ステップＳ８０１に移行する。
【００８０】
（寝台装置がおこなうベッド上の人の移動を判断する際の処理の一例）
つぎに、図８−２を用いて、寝台装置１００がおこなうベッド１１０上の人の移動を判断する際の処理の一例について、説明する。図８−２は、寝台装置１００がおこなうベッド１１０上の人の移動を判断する際の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図８−２に示す処理は、図８−１に示した処理により、ベッド１１０に人が乗ったことを前提とする。
【００８１】
図８−２において、まず、ユニモルフ圧電素子１４０が電圧信号を取得する（ステップＳ８１１）。そして、取得した電圧信号の電圧値が−６ｍＶ以下か否か（比較用の閾値以上か否か）を判断する（ステップＳ８１２）。ステップＳ８０２において、−６ｍＶ以下（閾値以上）であると判断した場合（ステップＳ８１２：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ８１３）。
【００８２】
ステップＳ８１３において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ８１３：Ｙｅｓ）、ベッド１１０上の人が縁に移動した旨の情報を出力し（ステップＳ８１４）、一連の処理を終了する。
【００８３】
一方、ステップＳ８１２において、電圧値が−６ｍＶ以下ではないと判断した場合（ステップＳ８１２：Ｎｏ）、つまり、比較用の閾値以上ではないと判断した場合、ステップＳ８１１に移行する。また、ステップＳ８１３において、ピークの時間幅が比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ８１３：Ｎｏ）、ステップＳ８０１に移行する。
【００８４】
（寝台装置がおこなうベッドから人が降りる際の処理の一例）
つぎに、図８−３を用いて、寝台装置１００がおこなうベッド１１０から人が降りる際の処理の一例について、説明する。図８−３は、寝台装置１００がおこなうベッド１１０から人が降りる際の処理の一例を示すフローチャートである。なお、図８−３に示す処理は、図８−１に示した処理によりベッド１１０に人が乗り、図８−２に示した処理によりベッド１１０上で人が縁に移動したことを前提とする。
【００８５】
図８−３において、まず、ユニモルフ圧電素子１４０が電圧信号を取得する（ステップＳ８２１）。そして、取得した電圧信号の電圧値が＋１２ｍＶ以上か否か（比較用の閾値以上か否か）を判断する（ステップＳ８２２）。ステップＳ８２２において、＋１２ｍＶ以上（閾値以上）であると判断した場合（ステップＳ８２２：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ８２３）。
【００８６】
ステップＳ８２３において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ８２３：Ｙｅｓ）、ベッド１１０から人が降りた旨の情報を出力し（ステップＳ８２４）、一連の処理を終了する。
【００８７】
一方、ステップＳ８２２において、電圧値が＋１２ｍＶ以下ではないと判断した場合（ステップＳ８２２：Ｎｏ）、つまり、比較用の閾値以上ではないと判断した場合、ステップＳ８２１に移行する。また、ステップＳ８２３において、ピークの時間幅が比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ８２３：Ｎｏ）、ステップＳ８２１に移行する。
【００８８】
以上のように、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の一部に設けられ、連結フレーム１３０の変形量を連続して検出するユニモルフ圧電素子１４０と、ユニモルフ圧電素子１４０による検出結果に基づいて、ベッド１１０に対する人の乗り降りや、ベッド１１０上の人に移動を判断するようにした。
【００８９】
つまり、人体に触れることなく、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出するだけで、簡単に、ベッド１１０に対する人の乗り降りや、ベッド１１０上の人に移動を判断することができる。したがって、ベッド１１０上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド１１０上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド１１０上の人の体動を判断することができる。
【００９０】
また、ユニモルフ圧電素子１４０が直接人体に触れることがないので、防水処理や電気絶縁処理をおこなう必要がなく、簡単な構成を実現できるばかりか、センサ上に人が乗るといったことがないので体圧分散が損なわれることなく、床ずれなどの懸念もない。
【００９１】
また、ベッド１１０上の人の縁への移動を判断できることにより、ベッド１１０から降りてはならない患者が縁へ移動した場合には、ベッド１１０から降りる前段階で、または、ベッド１１０から降りたあとであっても、その患者に対して、早急に対策を講じることができる。
【００９２】
また、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００において、ユニモルフ圧電素子１４０を、複数の連結フレーム１３０に設けて連結フレーム１３０の歪みを検出させるとともに、ユニモルフ圧電素子１４０によって検出された信号の差分演算値を検出するようにすれば、より詳細に連結フレーム１３０の変形量を検出でき、より詳細にベッド１１０上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有するベッド１１０であっても、ベッド１１０上の人の体動を的確に判断することができる。
【００９３】
また、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００は、ユニモルフ圧電素子１４０を用いたので、小型で簡易な構成を実現できるとともに、精度よく、連結フレーム１３０の変形量を検出することができる。
【００９４】
また、この発明の実施の形態１にかかる寝台装置１００によれば、ベッド１１０は、応力に対するヒステリシスが少なく、経時変化が少ない金属製のフレームを用いたので、ベッド１１０を長期間使用した場合でも、精度よく、ベッド１１０のフレームの変形量を検出することができる。
【００９５】
なお、上述した説明では、連結フレーム１３０の上部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた場合について説明したが、連結フレーム１３０の下部にユニモルフ圧電素子１４０を設けた場合には、抽出される電圧の正負および比較用の閾値の正負は逆になる。すなわち、上述した波形やフローチャートに示した値の正負は逆になる。なお、この点については、以下に説明する実施の形態２および実施の形態３についても同様である。
【００９６】
（実施の形態２）
つぎに、この発明にかかる寝台装置１００、および寝台装置１００の体動判断方法の実施の形態２を説明する。実施の形態２においては、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠にかかる体動状態を判断するようにした態様について説明する。なお、実施の形態２は、判断機構部および比較用の閾値が実施の形態１と異なる。以下、実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００９７】
（判断機構部の機能的構成）
図９を用いて判断機構部９００の機能的構成について説明する。図９は、判断機構部９００の機能的構成を示すブロック図である。図９において、判断機構部９００は、ユニモルフ圧電素子１４０と、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、パルス発生部９０１と、レベル検出部９０２と、報知器４０３と、を備えている。
【００９８】
ローパスフィルタ４０１は、増幅器３０３によって増幅された電圧値をフィルタリングして、０．１〜２Ｈｚ以外の成分を除外し、比較器４０２側へ通過させる。これにより、増幅器３０３によって増幅された電圧値成分の中から、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠に起因する成分を抽出することができる。
【００９９】
比較器４０２は、比較用の閾値を記憶する図示しない記憶領域を備え、当該記憶領域に記憶された比較用の閾値と、ローパスフィルタ４０１のフィルタリングによって得られた電圧信号とを比較する。そして、比較器４０２は、比較結果に応じた信号を後段のパルス発生部９０１へ出力する。比較用の閾値は、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠における、電圧値と時間とによって表される波形パターン（図１０を参照）を基に予め設定される値であり、具体的には、電圧信号の振幅と時間幅とによって表される。
【０１００】
比較用の閾値は、詳細については図１０を用いて後述するが、たとえば、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。この比較用の閾値は、手足を動かしたり、姿勢を変えたりした場合に発生する電圧信号である。
【０１０１】
比較器４０２は、たとえば、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値とを比較し、比較した比較結果をパルス発生部９０１へ出力する。
【０１０２】
パルス発生部９０１は、比較器４０２から出力された比較結果に基づいて、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合（具体的には、−６ｍＶより小さい場合）に、検出最低周波数の周期以上のパルスを発生させる。パルス発生部９０１は、フィルタリングによって得られた信号に、発生させたパルスを重畳して、後段のレベル検出部９０２に出力する。発生させたパルスを重畳することにより、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合には、パルス発生部９０１から出力される信号のｈｉｇｈレベルを維持することができる。
【０１０３】
パルス発生部９０１は、図示外の計時部を備え、計時部による計測に基づいて、たとえば、３分間ｈｉｇｈレベルの信号を出力しない場合に、ｌｏｗレベルの信号を出力する。ここで、３分間としているのは、健常者が覚醒しているときに、少なくとも３分に１回は姿勢を変えるなど無意識的な体動があり、３分間姿勢を変えない場合には、睡眠しているものと想定されるためである。なお、この計時部は、図５に示した寝台装置１００の機能的構成においては、タイマ５０４によって実現される。
【０１０４】
レベル検出部９０２は、パルス発生部９０１から出力された信号のレベルを検出して、検出結果に応じた信号を出力する。具体的には、パルス発生部９０１から出力される信号がｈｉｇｈレベルである場合、レベル検出部９０２は覚醒している旨の信号を出力する。一方、パルス発生部９０１から出力される信号がｌｏｗレベルである場合、レベル検出部９０２は睡眠している旨の信号を出力する。
【０１０５】
報知器４０３は、レベル検出部９０２からの出力結果に基づいて、報知信号を出力する。報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２から覚醒している旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が覚醒している旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。なお、表示ランプは、たとえば、病院などで患者を管理する管理室などに設けられる。また、報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２から睡眠している旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が睡眠している旨を示す表示ランプに、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【０１０６】
判断機構部９００における、増幅器３０３と、ローパスフィルタ４０１と、比較器４０２と、パルス発生部９０１と、レベル検出部９０２と、報知器４０３とは、それぞれの機能を実現するプログラムを記憶するＲＯＭと、ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて各種の演算処理を実行するＣＰＵと、ＣＰＵの演算処理時におけるデータのワークエリアとして機能するＲＡＭなどによって構成されるマイクロコンピュータなどによって実現することができる。
【０１０７】
なお、増幅器３０３、ローパスフィルタ４０１、比較器４０２、パルス発生部９０１、レベル検出部９０２、報知器４０３によって実現される各機能は、単一のマイクロコンピュータによって実現するものに限らず、たとえば、各部の機能を各々別個に実現するマイクロコンピュータ（回路）を組み合わせることによって実現することもできる。
【０１０８】
（ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例）
つぎに、図１０を用いて、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンの一例について、説明する。図１０は、ユニモルフ圧電素子１４０によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。図１０に示すグラフ１０００は、ベッド１１０上の人の体動に起因する電圧信号の一例を示している。
【０１０９】
グラフ１０００は、縦軸に電圧値（ｍＶ）、横軸に時間（ｓｅｃ）を示している。符号１００１〜１００３に示す部分は、ベッド１１０上の人が手足を動かしたり、姿勢を変えたりした場合の粗体動を示している。これは、上述したように、連結フレーム１３０とともにユニモルフ圧電素子１４０が撓むと、圧電素子３０１からは正の電圧が発生する一方、増幅器３０３（インピーダンス変換素子）によって反転される結果、負の信号となって出力されたものである。
【０１１０】
この曲線を基に、ベッド１１０上の人の粗体動（覚醒）にかかる閾値が、たとえば、「最大振幅：−６ｍＶ」および「時間幅：２ｓｅｃ」として設定される。なお、符号１００４に示す部分は、後述する実施の形態３において説明する、ベッド１１０上の人の心拍に起因する微体動を示している。
【０１１１】
（寝台装置がおこなうベッド上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例）
つぎに、図１１を用いて、実施の形態２にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例について、説明する。図１１は、実施の形態２にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１２】
図１１において、寝台装置は、ベッド１１０に人が乗ったか否かを判断する（ステップＳ１１０１）。ステップＳ１１０１における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１１０１において、ベッド１１０に人が乗ったと判断するまで待機状態にあり（ステップＳ１１０１：Ｎｏのループ）、ベッド１１０に人が乗ったと判断した場合（ステップＳ１１０１：Ｙｅｓ）、計時を開始する（ステップＳ１１０２）。
【０１１３】
そして、常時取得している電圧信号の電圧値と、比較用の閾値とを比較して、電圧値が比較用の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１１０３）。なお、ステップＳ１１０３における比較用の閾値以上か否かは、具体的には、−６ｍＶ以下か否かということである。ステップＳ１１０３において、比較用の閾値以上であると判断した場合（ステップＳ１１０３：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ１１０４）。
【０１１４】
ステップＳ１１０４において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ１１０４：Ｙｅｓ）、覚醒している旨の情報を出力する（ステップＳ１１０５）。このあと、ベッド１１０から人が降りたか否かを判断する（ステップＳ１１０６）。ステップＳ１１０６における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１１０６において、ベッド１１０から人が降りたと判断した場合（ステップＳ１１０６：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。
【０１１５】
一方、ステップＳ１１０６において、ベッド１１０から人が降りていないと判断した場合（ステップＳ１１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１１０２に移行する。また、ステップＳ１１０３において、比較用の閾値以上ではないと判断した場合（ステップＳ１１０３：Ｎｏ）、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１０７）。この所定の時間は、上述したように、人が覚醒時において少なくとも１回は無意識に姿勢を変えたりする時間としての３分である。
【０１１６】
ステップＳ１１０７において、所定の時間が経過したと判断した場合（ステップＳ１１０７：Ｙｅｓ）、睡眠中である旨の情報を出力し（ステップＳ１１０８）、ステップＳ１１０６に移行する。また、ステップＳ１１０７において、所定の時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１１０３に移行する。また、ステップＳ１１０４において、比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ１１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１１０７に移行する。
【０１１７】
以上のように、この発明の実施の形態２にかかる寝台装置は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の一部に設けられ、連結フレーム１３０の変形量を連続して検出するユニモルフ圧電素子１４０と、ユニモルフ圧電素子１４０による検出結果に基づいて、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠の状態を判断するようにした。
【０１１８】
つまり、人体に触れることなく、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出するだけで、簡単に、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠の状態を判断することができる。したがって、ベッド１１０上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド１１０上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド１１０上の人の体動を判断することができる。
【０１１９】
また、ユニモルフ圧電素子１４０を、複数の連結フレーム１３０に設けて連結フレーム１３０の歪みを検出させるとともに、ユニモルフ圧電素子１４０によって検出された信号の差分演算値を検出するようにすれば、より詳細に連結フレーム１３０の変形量を検出でき、より詳細にベッド１１０上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有するベッド１１０であっても、ベッド１１０上の人の体動を的確に判断することができる。
【０１２０】
（実施の形態３）
つぎに、この発明にかかる寝台装置１００、および寝台装置１００の体動判断方法の実施の形態３を説明する。実施の形態３においては、ベッド１１０上の人の心拍にかかる体動状態を判断するようにした態様について説明する。なお、実施の形態３は、比較用の閾値が実施の形態２と異なる。以下、実施の形態１および実施の形態２と同様の構成については、同様の符号を付し、適宜、説明を省略する。添付図面の図９、図１０、図１２を用いて実施の形態３について説明する。
【０１２１】
（判断機構部の機能的構成）
実施の形態３にかかる判断機構部は、実施の形態２にかかる図９に示した判断機構部９００の構成と同様の構成であるが各種設定値が異なる。
【０１２２】
ローパスフィルタ４０１は、増幅器３０３によって増幅された電圧値をフィルタリングして、０．１〜１０Ｈｚ以外の成分を除外し、比較器４０２側へ通過させる。これにより、増幅器３０３によって増幅された電圧値成分の中から、ベッド１１０上の人の心拍の状態に起因する成分を抽出することができる。
【０１２３】
比較器４０２は、比較用の閾値を記憶する図示しない記憶領域を備え、当該記憶領域に記憶された比較用の閾値と、ローパスフィルタ４０１のフィルタリングによって得られた電圧信号とを比較する。そして、比較器４０２は、比較結果に応じた信号を後段のパルス発生部９０１へ出力する。比較用の閾値は、ベッド１１０上の人の心拍の状態における、電圧値と時間とによって表される微体動の波形パターン（図１０中、符号１００４を参照）を基に予め設定される値であり、具体的には、電圧信号の振幅と時間幅とによって表される。
【０１２４】
図１０に示した微体動の曲線を基に、ベッド１１０上の人の心拍にかかる比較用の閾値が、たとえば、「最大振幅：１ｍＶ」および「時間幅：０．２ｓｅｃ」として設定される。なお、最大振幅は、絶対値である。
【０１２５】
比較器４０２は、たとえば、フィルタリングによって得られた電圧信号と、比較用の閾値とを比較し、比較した比較結果をパルス発生部９０１へ出力する。
【０１２６】
パルス発生部９０１は、比較器４０２から出力された比較結果に基づいて、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合に、検出最低周波数の周期以上のパルスを発生させる。パルス発生部９０１は、フィルタリングによって得られた信号に、発生させたパルスを重畳して、後段のレベル検出部９０２に出力する。発生させたパルスを重畳することにより、フィルタリングによって得られた信号が比較用の閾値よりも大きい場合には、パルス発生部９０１から出力される信号のｈｉｇｈレベルを維持することができる。
【０１２７】
パルス発生部９０１は、図示外の計時部を備え、計時部による計測に基づいて、たとえば、３秒間ｈｉｇｈレベルの信号を出力しない場合に、ｌｏｗレベルの信号を出力する。ここで、３秒間としているのは、人間の心拍は１分間に３０回以上であるが、たとえば、１分間に２０回の心拍数とした場合、少なくとも３秒に１回は心拍があるものと想定でき、言い換えれば、３秒間心拍がない場合には、心停止またはベッド１１０上に人がいないものと想定されるためである。なお、この計時部は、図５に示した寝台装置１００の機能的構成においては、タイマ５０４によって実現される。
【０１２８】
レベル検出部９０２は、パルス発生部９０１から出力された信号のレベルを検出して、検出結果に応じた信号を出力する。具体的には、パルス発生部９０１から出力される信号がｈｉｇｈレベルである場合、レベル検出部９０２はベッド１１０上に人が存在（生存）している旨の信号を出力する。一方、パルス発生部９０１から出力される信号がｌｏｗレベルである場合、レベル検出部９０２は心停止である旨（またはベッド１１０上に人が不在の旨）の信号を出力する。
【０１２９】
報知器４０３は、レベル検出部９０２からの出力結果に基づいて、報知信号を出力する。報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２から存在している旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が存在している旨を示す表示ランプ（図示外）に、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。なお、表示ランプは、たとえば、病院などで患者を管理する管理室などに設けられる。
【０１３０】
また、報知器４０３は、たとえば、レベル検出部９０２からベッド１１０上に人が不在の旨の信号、または心停止である旨の信号が出力された場合に、ベッド１１０上の人が心停止である旨（またはベッド１１０上に人が不在の旨）を示す表示ランプに、報知信号を出力することで、当該表示ランプを点灯させる。
【０１３１】
（寝台装置がおこなうベッド上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例）
つぎに、図１２を用いて、実施の形態３にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の心拍の状態を判断する処理の一例について、説明する。図１２は、実施の形態３にかかる寝台装置がおこなうベッド１１０上の人の心拍の状態を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【０１３２】
図１２において、寝台装置は、ベッド１１０に人が乗ったか否かを判断する（ステップＳ１２０１）。ステップＳ１２０１における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１２０１において、ベッド１１０に人が乗ったと判断するまで待機状態にあり（ステップＳ１２０１：Ｎｏのループ）、ベッド１１０に人が乗ったと判断した場合（ステップＳ１２０１：Ｙｅｓ）、計時を開始する（ステップＳ１２０２）。
【０１３３】
そして、常時取得している電圧信号の電圧値と、比較用の閾値とを比較して、電圧値が比較用の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１２０３）。ステップＳ１２０３において、比較用の閾値以上であると判断した場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）、取得した電圧信号のうち、閾値以上変動した電圧信号がなすピークの時間幅が比較用の時間内であるか否かを判断する（ステップＳ１２０４）。
【０１３４】
ステップＳ１２０４において、ピークの時間幅が比較用の時間内であると判断した場合（ステップＳ１２０４：Ｙｅｓ）、ベッド１１０上に人が存在する旨の情報を出力する（ステップＳ１２０５）。このあと、ベッド１１０から人が降りたか否かを判断する（ステップＳ１２０６）。ステップＳ１２０６における判断は、実施の形態１に示した処理にて判断される（図８参照）。ステップＳ１２０６において、ベッド１１０から人が降りたと判断した場合（ステップＳ１２０６：Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。
【０１３５】
一方、ステップＳ１２０６において、ベッド１１０から人が降りていないと判断した場合（ステップＳ１２０６：Ｎｏ）、ステップＳ１２０２に移行する。また、ステップＳ１２０３において、比較用の閾値以上ではないと判断した場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）、所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１２０７）。この所定の時間は、上述したように、たとえば、３秒である。
【０１３６】
ステップＳ１２０７において、所定の時間が経過したと判断した場合（ステップＳ１２０７：Ｙｅｓ）、ベッド１１０上の人が心停止している旨の情報を出力し（ステップＳ１２０８）、一連の処理をする。また、ステップＳ１２０７において、所定の時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１２０７：Ｎｏ）、ステップＳ１２０３に移行する。また、ステップＳ１２０４において、比較用の時間内ではないと判断した場合（ステップＳ１２０４：Ｎｏ）、ステップＳ１２０７に移行する。
【０１３７】
なお、たとえば、ベッド１１０上で激しく動いたりしたことにより、ステップＳ１２０６において、ベッド１１０から人が降りたと判断した場合であっても、常時取得している電圧信号を基に、心拍がある（存在する）と判断された場合には、上述した処理を再開すればよい。
【０１３８】
以上のように、この発明の実施の形態３にかかる寝台装置は、ベッド１１０の連結フレーム１３０の一部に設けられ、連結フレーム１３０の変形量を連続して検出するユニモルフ圧電素子１４０と、ユニモルフ圧電素子１４０による検出結果に基づいて、ベッド１１０上の人の覚醒または睡眠の状態を判断するようにした。
【０１３９】
つまり、人体に触れることなく、ベッド１１０の連結フレーム１３０の変形量を検出するだけで、簡単に、ベッド１１０上の人の心拍の状態を判断することができる。したがって、ベッド１１０上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド１１０上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド１１０上の人の体動を判断することができる。
【０１４０】
また、ユニモルフ圧電素子１４０を、複数の連結フレーム１３０に設けて連結フレーム１３０の歪みを検出させるとともに、ユニモルフ圧電素子１４０によって検出された信号の差分演算値を検出するようにすれば、より詳細に連結フレーム１３０の変形量を検出でき、より詳細にベッド１１０上の人の体動を判断できるほか、複雑なフレーム構成を有するベッド１１０であっても、ベッド１１０上の人の体動を的確に判断することができる。
【０１４１】
なお、上述した実施の形態１〜３については、説明の便宜上、それぞれ別々に説明したが、これらを同時に実施することは、勿論可能である。
【０１４２】
以上説明したように、本発明にかかる寝台装置、および寝台装置の体動判断方法によれば、ベッド上の人に不快感を与えることなく、かつ、ベッド上の人を拘束させたり意識させたりすることなく、簡単に、ベッド上の人の体動を判断することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明にかかる寝台装置、および寝台装置の体動判断方法は、介護用の寝台装置および体動判断方法に有用であり、特に、ベッド上の人の体動を集中管理する病院や介護施設などの寝台装置および体動判断方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】この発明の実施の形態にかかる寝台装置のシステム構成図である。
【図２】図１に示した寝台装置のうち、ユニモルフ圧電素子周辺の拡大図である。
【図３−１】ユニモルフ圧電素子の詳細な構成を示す説明図である。
【図３−２】ユニモルフ圧電素子が変形した場合の一例を示す断面図である。
【図３−３】ユニモルフ圧電素子が変形した場合の一例を示す断面図である。
【図４】判断機構部の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明にかかる寝台装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】ユニモルフ圧電素子によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。
【図７】ユニモルフ圧電素子によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。
【図８−１】寝台装置がおこなうベッドに人が乗る際の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８−２】寝台装置がおこなうベッド上の人の移動を判断する際の処理の一例を示すフローチャートである
【図８−３】寝台装置がおこなうベッドから人が降りる際の処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】判断機構部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】ユニモルフ圧電素子によって出力される電圧信号の波形パターンを示すグラフである。
【図１１】実施の形態２にかかる寝台装置がおこなうベッド上の人の覚醒または睡眠を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態３にかかる寝台装置がおこなうベッド上の人の心拍の状態を判断する処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１００ 寝台装置
１１０ ベッド
１３０ 連結フレーム
１４０ ユニモルフ圧電素子
３０３ 増幅器
４００ 判断機構部
４０１ ローパスフィルタ
４０２ 比較器
４０３ 報知器
５０１ 検出部
５０２ 判断部
５０３ 記憶部
５０４ タイマ
５０５ 出力部
９００ 判断機構部
９０１ パルス発生部
９０２ レベル検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝台のフレームと、
前記フレームの一部に設けられ、前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出手段と、
前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断手段と、
前記判断手段によって判断された判断結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする寝台装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台に対する人の乗り降りを判断することを特徴とする請求項１に記載の寝台装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の移動を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の寝台装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の覚醒または睡眠を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項５】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の心拍の状態を判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項６】
前記フレームは、複数の脚部と、前記脚部を連結する連結部とからなり、
前記変形量検出手段は、複数の前記連結部に設けられ、前記連結部の歪みを検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項７】
前記変形量検出手段は、前記フレームに加えられた外力に応じて変形する円板形状の圧電素子と、前記圧電素子から出力された電圧値のインピーダンス変換をおこなうインピーダンス変換素子と、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項８】
前記フレームは、金属製のフレームであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項９】
寝台のフレームと、前記フレームの一部に設けられた変形量検出手段と、を備えた寝台装置の体動判断方法であって、
前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出工程と、
前記変形量検出工程にて検出された検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断工程と、
前記判断工程にて判断された判断結果を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする寝台装置の体動判断方法。
【請求項１】
寝台のフレームと、
前記フレームの一部に設けられ、前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出手段と、
前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断手段と、
前記判断手段によって判断された判断結果を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする寝台装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台に対する人の乗り降りを判断することを特徴とする請求項１に記載の寝台装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上における人の移動を判断することを特徴とする請求項１または２に記載の寝台装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の覚醒または睡眠を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項５】
前記判断手段は、前記変形量検出手段による検出結果に基づいて、寝台上の人の心拍の状態を判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項６】
前記フレームは、複数の脚部と、前記脚部を連結する連結部とからなり、
前記変形量検出手段は、複数の前記連結部に設けられ、前記連結部の歪みを検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項７】
前記変形量検出手段は、前記フレームに加えられた外力に応じて変形する円板形状の圧電素子と、前記圧電素子から出力された電圧値のインピーダンス変換をおこなうインピーダンス変換素子と、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項８】
前記フレームは、金属製のフレームであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の寝台装置。
【請求項９】
寝台のフレームと、前記フレームの一部に設けられた変形量検出手段と、を備えた寝台装置の体動判断方法であって、
前記フレームの変形量を連続して検出する変形量検出工程と、
前記変形量検出工程にて検出された検出結果に基づいて、寝台上における人の体動状態を判断する判断工程と、
前記判断工程にて判断された判断結果を出力する出力工程と、
を含むことを特徴とする寝台装置の体動判断方法。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１１８９３５（Ｐ２００９−１１８９３５Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４００８（Ｐ２００７−２９４００８）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（５００１１４２５４）株式会社エム・アイ・ラボ (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（５００１１４２５４）株式会社エム・アイ・ラボ (11)
【Ｆターム（参考）】
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