着床状態判定装置及び着床状態判定方法
【課題】ベッドフレームのゆがみに基づく着床状態の判定精度を改善しようとするものである。
【解決手段】低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒ及びローパスフィルタ２２Ｌ、２２Ｒを用いて左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから得られるひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒに含まれている挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒを得ると共に、低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒの低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ、Ｓ１１Ｒを高倍率増幅器３１Ｌ、３１Ｒ、バンドパスフィルタ３２Ｌ、３２Ｒを用いてひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒに含まれる心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒを得、さらに、心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒと基準しきい値ＳＶとの偏差信号Ｓ３１Ｌ、Ｓ３１Ｒを利得制御信号Ｓ３２Ｌ、Ｓ３２Ｒに変換して低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒの増幅率をフィードバック制御するようにしたことにより、ベッド２に寝起きする被験者の着床状態を安全かつ高い精度で観察することができる。
【解決手段】低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒ及びローパスフィルタ２２Ｌ、２２Ｒを用いて左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから得られるひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒに含まれている挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒを得ると共に、低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒの低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ、Ｓ１１Ｒを高倍率増幅器３１Ｌ、３１Ｒ、バンドパスフィルタ３２Ｌ、３２Ｒを用いてひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒに含まれる心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒを得、さらに、心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒと基準しきい値ＳＶとの偏差信号Ｓ３１Ｌ、Ｓ３１Ｒを利得制御信号Ｓ３２Ｌ、Ｓ３２Ｒに変換して低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒの増幅率をフィードバック制御するようにしたことにより、ベッド２に寝起きする被験者の着床状態を安全かつ高い精度で観察することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着床状態判定装置及び着床状態判定方法に関し、特にベッドで寝起きする人の状態を観察する場合に適用するものである。
【背景技術】
【０００２】
病院や、介護施設などでベッドで寝起きする人（以下これを被験者と言う）を安全に観察する手法として、ベッドのフレームのゆがみ状態を検出することにより、被験者がベッドに乗った在床状態若しくは乗る動作をした状態や、ベッドから下りた不在床状態若しくは降りる動作をした状態や、ベッド上を移動した状態や、睡眠した状態若しくは覚醒した状態などの被験者のベッド上における状態（これを着床状態と言う）を判定する手法が従来から提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０４３２４９Ａ１公報
【特許文献２】特開２００９−１１８９３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の着床状態判定装置において、被験者の安全を確認するためには、基本的に、被験者がベッドの中央に着床しているか、又は左側又は右側の一方にずれた位置に着床しているかを検出するようにするため、ベッドの左右両側にゆがみ検出器を設けることが必要である。
【０００５】
ところが、左及び右側検出器の検出信号の信号レベルに、偏差があると、着床状態の判定結果に誤差が生ずるおそれがある。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、左及び右側検出器が被験者の心拍拍動検出信号に基づいて平衡な検出動作出力を得ることができるようにすることにより、一段と精度良く、着床状態の判定結果を得ることができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明においては、ベッドフレーム２Ａに設けられ、当該ベッドフレーム２Ａのゆがみに基づいたひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒを得る左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒと、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの一対のひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒを低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒ、ローパスフィルタ２２Ｌ、２２Ｒ及びレベル検出回路２３Ｌ、２３Ｒによって信号処理して一対の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒを得る挙動信号処理部４Ａと、挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒにおいて得られる一対の低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ、Ｓ１１Ｒを、それぞれ高倍率増幅器３１Ｌ、３１Ｒ、バンドバスフィルタ３２Ｌ、３２Ｒ、積分回路３４Ｌ、３４Ｒ及びレベル検出回路３５Ｌ、３５Ｒによって信号処理して一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒを得る心拍信号処理部４Ｂと、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒ及び心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒに基づいて、ベッドフレーム２Ａに対する着床状態を判定して判定結果信号Ｓ２を送出する判定結果出力回路４Ｃと、心拍信号処理部４Ｂのレベル検出回路３５Ｌ、３５Ｒから得られる一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒをそれぞれ比較回路４１Ｌ、４１Ｒにおいて共通の基準しきい値ＳＶと比較して、当該一対の偏差信号Ｓ３１Ｌ、Ｓ３１Ｒをそれぞれ利得制御回路４２Ｌ、４２Ｒにおいて利得制御信号Ｓ３２Ｌ、Ｓ３２Ｒに変換してそれぞれ挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒに与えることにより、一対の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒの信号レベルを揃えるレベル調整処理部４Ｄとを設ける。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低倍率増幅器及びローパスフィルタを用いて左側検出器及び右側検出器から得られるひずみ検出信号に含まれている挙動検出信号を得ると共に、低倍率増幅器の低倍率増幅出力信号を高倍率増幅器、バンドパスフィルタを用いてひずみ検出信号に含まれる心拍検出信号を得、さらに、心拍検出信号と基準しきい値との偏差信号を利得制御信号に変換して低倍率増幅器の増幅率をフィードバック制御するようにしたことにより、ベッドに寝起きする被験者の着床状態を安全かつ高い精度で観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による着床状態判定装置の一実施の形態を示す略線的斜視図である。
【図２】図１の着床状態判定部４の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図１の左側及び右側検出器３Ｌ及び３Ｒの詳細構成を示す平面図及び縦断面図である。
【図４】不在時のバンドパスフィルタ出力信号を示す信号波形図である。
【図５】正常心拍時のバンドパスフィルタ出力信号を示す信号波形図である。
【図６】ベッド上面から加わる心拍信号を示す信号波形図である。
【図７】心拍信号の周波数成分の分布を示す信号波形図である。
【図８】キャリブレーション処理を行わない場合の不揃いなバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒを示す信号波形図である。
【図９】キャリブレーションを行った場合の揃ったバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒを示す信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１１】
図１において、１は全体として着床状態判定装置を示し、ベッド２のベッドフレーム２Ａに設置された左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから得られる一対のひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒを着床状態判定部４に入力すると共に、その判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５に設けられた表示部６に供給するようになされている。
【００１２】
左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒは、図３に示すように、肉厚の円筒状金属ケース部１１の下面を薄肉なゆがみ検出板部１２によって閉塞した筐体１３を有する。
【００１３】
ゆがみ検出板部１２の内面には、金属板材１４上にユニモルフ圧電素子１５を貼り着けてなるゆがみ検出ユニット１６が貼り着けられており、かくしてゆがみ検出板部１２にゆがみが生じたとき、金属板材１４及びユニモルフ圧電素子１５間に与えられたひずみに対応する大きさのひずみ電圧が発生し、これがリード線１７Ａ及び１７Ｂを通じて円筒状金属ケース部１１の上面を閉塞するように設けられたプリント基板１８に導出される。
【００１４】
プリント基板１８はリード線１７Ａ及び１７Ｂから導出されたひずみ電圧をインピーダンス変換素子１９を介して出力端子２０Ａ及び２０Ｂに導出し、これによりゆがみ検出ユニット１６から得られたアナログ信号でなるインピーダンス整合が取れたひずみ電圧信号を、出力端子２０Ａ及び２０Ｂから左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒとして出力する。
【００１５】
この実施の形態の場合、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒは、ベッド２の４本の脚２Ｂによって床面に対して支持されている長方形状のベッドフレーム２Ａのうち、当該ベッド２上に被験者が寝たとき腰が触れる位置に対応する左及び右縁部にゆがみ検出板部１２を貼り着けることにより、ベッドフレーム２Ａの左側及び右側位置に設けられる。
【００１６】
かかる構成において、ベッドフレーム２Ａに加わる全荷重は４本の脚２Ｂによって支えられるように構成されているため、各脚２Ｂに加わる荷重が均等ではなく、ベッドフレーム２Ａは左右の部分において異なるねじれ応力が発生することを回避できず、原理的に左右対称のひずみを生じることはない。
【００１７】
従って左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから得られるひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒも、当該ベッドフレーム２Ａにおいて生ずる非対称的なゆがみを含んだ信号を生ずることになる。
【００１８】
これに加えて、ベッドフレーム２Ａには、当該ベッドフレーム２Ａに乗った被験者の挙動、すなわちベッド２への乗り降り、ベッド２上での体重の移動や寝返り、睡眠や覚醒動作に応じたゆがみが与えられる。
【００１９】
さらにこれに加えて、ベッドフレーム２Ａには、ベッド２に乗った被験者の生体的な動きとして、呼吸や心拍による生体的なゆがみが与えられる。
【００２０】
その結果、ひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒには被験者の挙動に基づく挙動信号成分や、生体的な動きに基づく生体的信号成分が含まれる。
【００２１】
着床状態判定部４は、図２に示すように、これらの信号成分を含んで左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから送出されるひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒを挙動信号処理部４Ａに受けると共に、当該挙動信号処理部４Ａを介して心拍信号処理部４Ｂに受けるような構成を有する。
【００２２】
挙動信号処理部４Ａは、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒを低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒにおいて低倍率増幅をした後、当該一対の低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒをそれぞれ２〔Ｈｚ〕のローパスフィルタ２２Ｌ及び２２Ｒにおいてローパスフィルタ処理をし、当該ローパスフィルタ出力信号Ｓ１２Ｌ及びＳ１２Ｒの信号レベルの変化をレベル検出回路２３Ｌ及び２３Ｒにおいて検出して一対の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒとして判定結果出力回路４Ｃに与える。
【００２３】
低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒは、心拍信号処理部４Ｂの高倍率増幅器３１Ｌ及び３１Ｒに与えられ、当該一対の高倍率増幅出力信号Ｓ２１Ｌ及びＳ２１Ｒが４〜１２〔Ｈｚ〕のバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒにおいてバンドパスフィルタ処理される。
【００２４】
この実施の形態の場合、高倍率増幅器３１Ｌ及び３１Ｒの倍率Ｗ２は、低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの倍率Ｗ１に対して、Ｗ２＝１００×Ｗ１のように、１００倍の高倍率に選定されている。
【００２５】
バンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒの一対のバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒは全波整流回路構成の絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒにおいて絶対値演算をされた後、積分回路３４Ｌ及び３４Ｒにおいて積分演算される。
【００２６】
かくして、バンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒにおいて抽出された心拍拍動成分は、絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒと、積分回路３４Ｌ及び３４Ｒとで構成された絶対値積分回路によって積分して得られる一対の心拍拍動信号Ｓ２３Ｌ及びＳ２３Ｒに変換され、当該心拍拍動信号Ｓ２３Ｌ及びＳ２３Ｒの変化をレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒにおいて検出して一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒとして判定結果出力回路４Ｃに与えられる。
【００２７】
図２の挙動信号処理部４Ａ及び心拍信号処理部４Ｂは、ベッド２を使用する被験者の着床状態に応じて以下のような応動動作をする。
【００２８】
（１−１）不在時
ベッド２に被験者が不在であるとき、ベッドフレーム２Ａには被験者に起するゆがみが生じないので、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒには微弱な心拍拍動信号すら検出することがなく、心拍信号処理部４Ｂから得られる心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒはほぼ０になり、図４に示すように、バンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒには、建物の揺れなどに起因するノイズとして微細振動が生ずる。
【００２９】
この微細振動が得られたとき、判定結果出力回路４Ｃは被験者がベッド上に不在であることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３０】
（１−２）中央着床時
ベッド２の中央位置に被験者が寝ている中央着床時には、ベッドフレーム２Ａに左右にほぼ均等なゆがみが生ずるが、そのゆがみは被験者の体重に基づいて大きいから、挙動信号処理部４Ａの挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの信号レベルが共に大きくなる。
【００３１】
このとき判定結果出力回路４Ｃは、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒが同程度の大きさであることに基づいて、被験者が中央位置に着床していることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３２】
（１−３）寝返り時
被験者が中央着床状態から左側又は右側に寝返ったとき、ベッドフレーム２Ａは被験者が寝返った側の部分のゆがみが大きくなるのに対して、反射側の部分のゆがみが小さくなる。
【００３３】
従って判定結果出力回路４Ｃは、挙動信号処理部４Ａの左側又は右側の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ又はＳ１３Ｒのいずれか一方の信号レベルが他方の信号レベルより大きくなったことに基づいて、被験者が左側又は右側に寝返ったことを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３４】
（１−４）降りる動作時
被験者がベッド２の中央位置に着床している状態において、被験者が左側又は右側からベッド２を降りる動作をしたとき、ベッドフレーム２Ａは当該降りようとした側に大きなゆがみが生じた後、当該ゆがみがなくなるので、挙動信号処理部４Ａの左側又は右側の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ又はＳ１３Ｒが降りようとする側に極端に変化し、これに応じて、判定結果出力回路４Ｃは、被験者がベッド２から左側又は右側に降りる動作をしたことを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３５】
（１−５）正常心拍時
被験者がベッド２に着床している状態において、被験者の心臓が正常な心拍拍動動作をしていると、当該拍動動作に基づくゆがみがベッドフレーム２Ａに生じ、当該拍動信号が低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒに含まれる信号成分として低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒから送出される。
【００３６】
この心拍信号は、被験者が上述の中央着床状態になったり、降りる動作をしたりするような挙動動作をするときに低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒに生ずる信号レベルの変化と比較して、非常に微弱である。
【００３７】
従って心拍信号は、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの変化としては生じず、高倍率増幅器３１Ｌ及び３１Ｒにおいて高倍率で増幅された高倍率増幅出力信号Ｓ２１Ｌ及びＳ２１Ｒの変化として生ずる。
【００３８】
この心拍拍動について、ベッド２に着床している被験者の握りこぶしの大きさの心臓は、毎分約７０回で、約８０〔ｃｃ〕の血液を送り出しているもので、この血液の送り出しは安静時で最大流速約１〔ｍ／ｓｅｃ〕で頭部側に送出される。
【００３９】
そして脊椎に沿った大動脈が血液の送り出しごとに膨張し、血液の送り出しが終了すると心臓の大動脈弁が閉まって脊椎に沿った大動脈は時定数を伴って収縮する。
【００４０】
これらの心拍拍動によって被験者の全身には振動が発生し、この振動はベッドフレーム２Ａのゆがみとして左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒによって、図７に示すように、４〜１２〔Ｈｚ〕の周波数帯域の振動成分として観察される。
【００４１】
ベッド上面から加わる心拍信号は、図６のような波形としてひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒとして得られ、この心拍信号には、図７に示すように、４．７〔Ｈｚ〕、６．３〔Ｈｚ〕、７．９〔Ｈｚ〕、９．４〔Ｈｚ〕及び１０．９〔Ｈｚ〕の周波数成分が含まれていることを確認できる。
【００４２】
心拍信号処理部４Ｂは、この周波数成分を４〜１２〔Ｈｚ〕の通過帯域を有するバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒにおいて抽出してバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒとして取り出し、これを絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒによって絶対値化処理した後、積分回路３４Ｌ及び３４Ｒにおいて積分した結果心拍拍動信号Ｓ２３Ｌ及びＳ２３Ｒを得、これをレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒを介して心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒとして判定結果出力回路４Ｃに与える。
【００４３】
このとき判定結果出力回路４Ｃは、図５に示すようなバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒでは心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒの信号レベルの変化が小さいので、当該被験者の心拍は正常であることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００４４】
（１−６）死亡
判定結果出力回路４Ｃは、挙動信号処理部４Ａについて被験者が着床状態にあることを挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの信号レベルによって確認できている状態において、心拍信号処理部４Ｂについて心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒの信号レベルが０であるとき、被験者が死亡していることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５に送信する。
【００４５】
（１−７）呼吸信号
一方、被験者の生体的な動きとして呼吸があり、その影響によってベッドフレーム２Ａがゆがむことにより、呼吸信号成分が左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒに含まれる。
【００４６】
この呼吸運動は腹部から胸部にかけてのゆっくりとした「ぜん動」運動で、毎分１２回の正弦波動作であり、その結果呼吸信号は周波数は約０．２〔Ｈｚ〕である。
【００４７】
従ってこの実施の形態の場合、被験者の呼吸動作に基づく呼吸信号は心拍信号処理部４Ｂのバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒ（通過帯域４〜１２〔Ｈｚ〕）を通過できずに除去される。
【００４８】
またこの呼吸運動に基づく検出信号成分は微弱であるので、挙動信号処理部４Ａの挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの信号成分として検出されることもない。
【００４９】
着床状態判定部４は、上述の（１−１）〜（１−７）の挙動動作に対応する挙動信号処理部４Ａ及び心拍信号処理部４Ｂに加えて、レベル調整処理部４Ｄを有する。
【００５０】
レベル調整処理部４Ｄは、心拍信号処理部４Ｂのレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒから得られる一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒを取り出して比較回路４１Ｌ及び４１Ｒにおいて、共通の基準しきい値ＳＶと比較し、その偏差信号Ｓ３１Ｌ及びＳ３１Ｒを利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒに与える。
【００５１】
利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒは、当該一対の利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒにその倍率を変更制御する信号として与える。
【００５２】
かくして低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒは、心拍信号処理部４Ｂのレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒにおいて得られる心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒの値が比較回路４１Ｌ及び４１Ｒに供給されている基準しきい値ＳＶの値と一致したとき、偏差信号Ｓ３１Ｌ及びＳ３１Ｒの値が０になるように、フィードバック制御する。
【００５３】
この結果レベル調整処理部４Ｄの偏差信号Ｓ３１Ｌ及びＳ３１Ｒの値が０になったとき、この状態は左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒがベッド２の固体差や、被験者の体重差や、当該左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの感度差に基づいて、不平衡であるとき、これを挙動信号処理部４Ａ及び心拍信号処理部４Ｂにおいて処理して挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒ並びに心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒを得る際に、ひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒの偏差分を校正することによりキャリブレーションしたことを意味する。
【００５４】
従って、例え、ベッド２の固体差や、被験者の体重差や、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの感度差があったとしても、判定結果信号Ｓ２を得る際に誤差信号を含ませないように自動的なキャリブレーションを実現できる。
【００５５】
以上の構成によれば、レベル調整処理部４Ｄによって、被験者の着床状態における心臓の拍動に基づくベッドフレーム２Ａのゆがみから得られる電気的な検出信号だけを用いて、ベッド２上の着床状態の観察を精度良く行うことができる。
【００５６】
かくするにつき、被験者に何ら苦痛を与えることなく適正なキャリブレーション処理を実現できる。
【００５７】
実験によれば、キャリブレーション処理を行わない場合にバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒは、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、信号レベルが不揃いであるのに対して、レベル調整処理部４Ｄによってキャリブレーション処理を行った場合のバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒの信号レベルは、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、互いに揃うことになる。
【００５８】
従って判定結果出力回路４Ｃは、当該互いに揃った信号レベルを有する挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒに基づいて、上述の（１−１）〜（１−７）の被験者の挙動動作についての判定を行うことができることにより、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒに相対的に生ずる変化に応じて、一段と高い精度の判定結果を得ることができる。
【００５９】
因に、当該左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒのキャリブレーションを行うにつき、心拍検出信号に代えて、呼吸運動に基づく検出信号を用いることも考えられるが、上述したように、呼吸運動は腹部から胸部にかけてのゆっくりとした「ぜん動」運動であるところ、当該「ぜん動」運動は、個人差が大きく、被験者の緊張によっても安定なリズムが得られない問題がある。
【００６０】
さらに、呼吸運動は毎分約１２回の正弦波状であり、周波数は約０．２〔Ｈｚ〕である。
【００６１】
従って一定時間の間に採取できる波形数は、心拍拍動信号の約２０分の１であるため、上述の実施の形態のように心拍信号を用いる場合と比較してキャリブレーションに要する時間が約２０倍かかる問題がある。
【００６２】
かくして、上述の実施の形態によれば、呼吸信号はむしろノイズとして誤差を生む要因でもあると考えられるのに対して、これを４〜１２〔Ｈｚ〕の通過帯域を有するバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒによって簡単に除去して、精度良く、しかも短時間の間に、キャリブレーション処理を行うことができる。
【００６３】
（２）他の実施の形態
（２−１）上述の実施の形態においては、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒとしてユニモルフでなるひずみ検出器を用いたが、これに代え、バイモルフを用いるようにしも良い。
【００６４】
（２−２）上述の実施の形態においては、ベッド２のベッドフレーム２Ａとしてベッド２の４本の脚２Ｂに固着した矩形形状のベッドフレームを用いた場合について述べたが、ベッド２のベッドフレーム２Ａの構成としては、これに限らず、例えば被験者の上半身部分、腰の部分及び脚の部分について、それぞれ起こしたり、倒したりすることができる構造のベッド２についても、本発明を適用し得る。
【００６５】
この場合、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒを腰の部分に対応するベッドフレーム部分に設けたり、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの組合せ対数を増やしたりするようにしても、上述の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（２−３）上述の実施の形態においては、本発明による着床状態判定装置を病院におけるベッドに適用した場合の実施の形態として述べたが、病院以外に、例えば介護保養所や、自宅介護に用いられるベッドにも同様に適用し得る。
【００６７】
（２−４）上述の実施の形態においては、着床状態判定部４における信号処理をアナログ信号について行うようにしたが、左側検出器３Ｌ及び３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒの入力時にディジタル変換することにより、ディジタル信号として処理するようにしても良い。
【００６８】
（２−５）上述の実施の形態においては、常時、レベル調整処理部４Ｄの利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒから利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを得て、挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの信号を自動的にフィードバック制御するようにしたが、これに代え、ベッド２と、左及び右側検出器３Ｌ及び３Ｒと、被験者との組合せが変るごとに、利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒから利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを得て、これを記憶手段に記憶しておき、当該記憶手段の記憶信号によって低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの倍率をキャリブレーション制御するようにしても良い。
【００６９】
因に、当該キャリブレーション制御は、ベッド２の固体差や、被験者の体重差や、左及び右側検出器３Ｌ及び３Ｒの感度差の組合せに基づいてひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒに不平衡が生じたとき、この不平衡を校正するものであるので、当該組合せが変るごとに利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを設定すれば、上述の実施の形態による場合と同様のキャリブレーション効果を実現できる。
【００７０】
（２−６）上述の実施の形態においては、絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒとして全波整流回路構成のものを用いたが、これに代え、半波整流回路構成のものを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は被験者がベッドに寝起きするような場合に利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１……着床状態判定装置、２……ベッド、２Ａ……ベッドフレーム、２Ｂ……脚、３Ｌ、３Ｒ……左側、右側検出器、４……着床状態判定部、４Ａ……挙動信号処理部、４Ｂ……心拍信号処理部、４Ｃ……判定結果出力回路、４Ｄ……レベル調整処理部、５……ナースセンタ、６……表示部、１１……円筒状金属ケース部、１２……ゆがみ検出板部、１３……筐体、１４……金属板材、１５……ユニモルフ圧電素子、１６……ゆがみ検出ユニット、１７Ａ、１７Ｂ……リード線、１８……プリント基板、１９……インピーダンス変換素子、２０Ａ、２０Ｂ……出力端子、２１Ｌ、２１Ｒ……低倍率増幅器、２２Ｌ、２２Ｒ……ローパスフィルタ、２３Ｌ、２３Ｒ……レベル検出回路、３１Ｌ、３１Ｒ……高倍率増幅器、３２Ｌ、３２Ｒ……バンドパスフィルタ、３３Ｌ、３３Ｒ……絶対値化回路、３４Ｌ、３４Ｒ……積分回路、３５Ｌ、３５Ｒ……レベル検出回路、４１Ｌ、４１Ｒ……比較回路、４２Ｌ、４２Ｒ……利得制御回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着床状態判定装置及び着床状態判定方法に関し、特にベッドで寝起きする人の状態を観察する場合に適用するものである。
【背景技術】
【０００２】
病院や、介護施設などでベッドで寝起きする人（以下これを被験者と言う）を安全に観察する手法として、ベッドのフレームのゆがみ状態を検出することにより、被験者がベッドに乗った在床状態若しくは乗る動作をした状態や、ベッドから下りた不在床状態若しくは降りる動作をした状態や、ベッド上を移動した状態や、睡眠した状態若しくは覚醒した状態などの被験者のベッド上における状態（これを着床状態と言う）を判定する手法が従来から提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００４／０４３２４９Ａ１公報
【特許文献２】特開２００９−１１８９３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の着床状態判定装置において、被験者の安全を確認するためには、基本的に、被験者がベッドの中央に着床しているか、又は左側又は右側の一方にずれた位置に着床しているかを検出するようにするため、ベッドの左右両側にゆがみ検出器を設けることが必要である。
【０００５】
ところが、左及び右側検出器の検出信号の信号レベルに、偏差があると、着床状態の判定結果に誤差が生ずるおそれがある。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、左及び右側検出器が被験者の心拍拍動検出信号に基づいて平衡な検出動作出力を得ることができるようにすることにより、一段と精度良く、着床状態の判定結果を得ることができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明においては、ベッドフレーム２Ａに設けられ、当該ベッドフレーム２Ａのゆがみに基づいたひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒを得る左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒと、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの一対のひずみ検出信号Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒを低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒ、ローパスフィルタ２２Ｌ、２２Ｒ及びレベル検出回路２３Ｌ、２３Ｒによって信号処理して一対の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒを得る挙動信号処理部４Ａと、挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒにおいて得られる一対の低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ、Ｓ１１Ｒを、それぞれ高倍率増幅器３１Ｌ、３１Ｒ、バンドバスフィルタ３２Ｌ、３２Ｒ、積分回路３４Ｌ、３４Ｒ及びレベル検出回路３５Ｌ、３５Ｒによって信号処理して一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒを得る心拍信号処理部４Ｂと、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒ及び心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒに基づいて、ベッドフレーム２Ａに対する着床状態を判定して判定結果信号Ｓ２を送出する判定結果出力回路４Ｃと、心拍信号処理部４Ｂのレベル検出回路３５Ｌ、３５Ｒから得られる一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ、Ｓ２４Ｒをそれぞれ比較回路４１Ｌ、４１Ｒにおいて共通の基準しきい値ＳＶと比較して、当該一対の偏差信号Ｓ３１Ｌ、Ｓ３１Ｒをそれぞれ利得制御回路４２Ｌ、４２Ｒにおいて利得制御信号Ｓ３２Ｌ、Ｓ３２Ｒに変換してそれぞれ挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ、２１Ｒに与えることにより、一対の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ、Ｓ１３Ｒの信号レベルを揃えるレベル調整処理部４Ｄとを設ける。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低倍率増幅器及びローパスフィルタを用いて左側検出器及び右側検出器から得られるひずみ検出信号に含まれている挙動検出信号を得ると共に、低倍率増幅器の低倍率増幅出力信号を高倍率増幅器、バンドパスフィルタを用いてひずみ検出信号に含まれる心拍検出信号を得、さらに、心拍検出信号と基準しきい値との偏差信号を利得制御信号に変換して低倍率増幅器の増幅率をフィードバック制御するようにしたことにより、ベッドに寝起きする被験者の着床状態を安全かつ高い精度で観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による着床状態判定装置の一実施の形態を示す略線的斜視図である。
【図２】図１の着床状態判定部４の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図１の左側及び右側検出器３Ｌ及び３Ｒの詳細構成を示す平面図及び縦断面図である。
【図４】不在時のバンドパスフィルタ出力信号を示す信号波形図である。
【図５】正常心拍時のバンドパスフィルタ出力信号を示す信号波形図である。
【図６】ベッド上面から加わる心拍信号を示す信号波形図である。
【図７】心拍信号の周波数成分の分布を示す信号波形図である。
【図８】キャリブレーション処理を行わない場合の不揃いなバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒを示す信号波形図である。
【図９】キャリブレーションを行った場合の揃ったバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒを示す信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１１】
図１において、１は全体として着床状態判定装置を示し、ベッド２のベッドフレーム２Ａに設置された左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから得られる一対のひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒを着床状態判定部４に入力すると共に、その判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５に設けられた表示部６に供給するようになされている。
【００１２】
左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒは、図３に示すように、肉厚の円筒状金属ケース部１１の下面を薄肉なゆがみ検出板部１２によって閉塞した筐体１３を有する。
【００１３】
ゆがみ検出板部１２の内面には、金属板材１４上にユニモルフ圧電素子１５を貼り着けてなるゆがみ検出ユニット１６が貼り着けられており、かくしてゆがみ検出板部１２にゆがみが生じたとき、金属板材１４及びユニモルフ圧電素子１５間に与えられたひずみに対応する大きさのひずみ電圧が発生し、これがリード線１７Ａ及び１７Ｂを通じて円筒状金属ケース部１１の上面を閉塞するように設けられたプリント基板１８に導出される。
【００１４】
プリント基板１８はリード線１７Ａ及び１７Ｂから導出されたひずみ電圧をインピーダンス変換素子１９を介して出力端子２０Ａ及び２０Ｂに導出し、これによりゆがみ検出ユニット１６から得られたアナログ信号でなるインピーダンス整合が取れたひずみ電圧信号を、出力端子２０Ａ及び２０Ｂから左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒとして出力する。
【００１５】
この実施の形態の場合、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒは、ベッド２の４本の脚２Ｂによって床面に対して支持されている長方形状のベッドフレーム２Ａのうち、当該ベッド２上に被験者が寝たとき腰が触れる位置に対応する左及び右縁部にゆがみ検出板部１２を貼り着けることにより、ベッドフレーム２Ａの左側及び右側位置に設けられる。
【００１６】
かかる構成において、ベッドフレーム２Ａに加わる全荷重は４本の脚２Ｂによって支えられるように構成されているため、各脚２Ｂに加わる荷重が均等ではなく、ベッドフレーム２Ａは左右の部分において異なるねじれ応力が発生することを回避できず、原理的に左右対称のひずみを生じることはない。
【００１７】
従って左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから得られるひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒも、当該ベッドフレーム２Ａにおいて生ずる非対称的なゆがみを含んだ信号を生ずることになる。
【００１８】
これに加えて、ベッドフレーム２Ａには、当該ベッドフレーム２Ａに乗った被験者の挙動、すなわちベッド２への乗り降り、ベッド２上での体重の移動や寝返り、睡眠や覚醒動作に応じたゆがみが与えられる。
【００１９】
さらにこれに加えて、ベッドフレーム２Ａには、ベッド２に乗った被験者の生体的な動きとして、呼吸や心拍による生体的なゆがみが与えられる。
【００２０】
その結果、ひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒには被験者の挙動に基づく挙動信号成分や、生体的な動きに基づく生体的信号成分が含まれる。
【００２１】
着床状態判定部４は、図２に示すように、これらの信号成分を含んで左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒから送出されるひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒを挙動信号処理部４Ａに受けると共に、当該挙動信号処理部４Ａを介して心拍信号処理部４Ｂに受けるような構成を有する。
【００２２】
挙動信号処理部４Ａは、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒを低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒにおいて低倍率増幅をした後、当該一対の低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒをそれぞれ２〔Ｈｚ〕のローパスフィルタ２２Ｌ及び２２Ｒにおいてローパスフィルタ処理をし、当該ローパスフィルタ出力信号Ｓ１２Ｌ及びＳ１２Ｒの信号レベルの変化をレベル検出回路２３Ｌ及び２３Ｒにおいて検出して一対の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒとして判定結果出力回路４Ｃに与える。
【００２３】
低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒは、心拍信号処理部４Ｂの高倍率増幅器３１Ｌ及び３１Ｒに与えられ、当該一対の高倍率増幅出力信号Ｓ２１Ｌ及びＳ２１Ｒが４〜１２〔Ｈｚ〕のバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒにおいてバンドパスフィルタ処理される。
【００２４】
この実施の形態の場合、高倍率増幅器３１Ｌ及び３１Ｒの倍率Ｗ２は、低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの倍率Ｗ１に対して、Ｗ２＝１００×Ｗ１のように、１００倍の高倍率に選定されている。
【００２５】
バンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒの一対のバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒは全波整流回路構成の絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒにおいて絶対値演算をされた後、積分回路３４Ｌ及び３４Ｒにおいて積分演算される。
【００２６】
かくして、バンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒにおいて抽出された心拍拍動成分は、絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒと、積分回路３４Ｌ及び３４Ｒとで構成された絶対値積分回路によって積分して得られる一対の心拍拍動信号Ｓ２３Ｌ及びＳ２３Ｒに変換され、当該心拍拍動信号Ｓ２３Ｌ及びＳ２３Ｒの変化をレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒにおいて検出して一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒとして判定結果出力回路４Ｃに与えられる。
【００２７】
図２の挙動信号処理部４Ａ及び心拍信号処理部４Ｂは、ベッド２を使用する被験者の着床状態に応じて以下のような応動動作をする。
【００２８】
（１−１）不在時
ベッド２に被験者が不在であるとき、ベッドフレーム２Ａには被験者に起するゆがみが生じないので、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒには微弱な心拍拍動信号すら検出することがなく、心拍信号処理部４Ｂから得られる心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒはほぼ０になり、図４に示すように、バンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒには、建物の揺れなどに起因するノイズとして微細振動が生ずる。
【００２９】
この微細振動が得られたとき、判定結果出力回路４Ｃは被験者がベッド上に不在であることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３０】
（１−２）中央着床時
ベッド２の中央位置に被験者が寝ている中央着床時には、ベッドフレーム２Ａに左右にほぼ均等なゆがみが生ずるが、そのゆがみは被験者の体重に基づいて大きいから、挙動信号処理部４Ａの挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの信号レベルが共に大きくなる。
【００３１】
このとき判定結果出力回路４Ｃは、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒが同程度の大きさであることに基づいて、被験者が中央位置に着床していることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３２】
（１−３）寝返り時
被験者が中央着床状態から左側又は右側に寝返ったとき、ベッドフレーム２Ａは被験者が寝返った側の部分のゆがみが大きくなるのに対して、反射側の部分のゆがみが小さくなる。
【００３３】
従って判定結果出力回路４Ｃは、挙動信号処理部４Ａの左側又は右側の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ又はＳ１３Ｒのいずれか一方の信号レベルが他方の信号レベルより大きくなったことに基づいて、被験者が左側又は右側に寝返ったことを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３４】
（１−４）降りる動作時
被験者がベッド２の中央位置に着床している状態において、被験者が左側又は右側からベッド２を降りる動作をしたとき、ベッドフレーム２Ａは当該降りようとした側に大きなゆがみが生じた後、当該ゆがみがなくなるので、挙動信号処理部４Ａの左側又は右側の挙動検出信号Ｓ１３Ｌ又はＳ１３Ｒが降りようとする側に極端に変化し、これに応じて、判定結果出力回路４Ｃは、被験者がベッド２から左側又は右側に降りる動作をしたことを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００３５】
（１−５）正常心拍時
被験者がベッド２に着床している状態において、被験者の心臓が正常な心拍拍動動作をしていると、当該拍動動作に基づくゆがみがベッドフレーム２Ａに生じ、当該拍動信号が低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒに含まれる信号成分として低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒから送出される。
【００３６】
この心拍信号は、被験者が上述の中央着床状態になったり、降りる動作をしたりするような挙動動作をするときに低倍率増幅出力信号Ｓ１１Ｌ及びＳ１１Ｒに生ずる信号レベルの変化と比較して、非常に微弱である。
【００３７】
従って心拍信号は、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの変化としては生じず、高倍率増幅器３１Ｌ及び３１Ｒにおいて高倍率で増幅された高倍率増幅出力信号Ｓ２１Ｌ及びＳ２１Ｒの変化として生ずる。
【００３８】
この心拍拍動について、ベッド２に着床している被験者の握りこぶしの大きさの心臓は、毎分約７０回で、約８０〔ｃｃ〕の血液を送り出しているもので、この血液の送り出しは安静時で最大流速約１〔ｍ／ｓｅｃ〕で頭部側に送出される。
【００３９】
そして脊椎に沿った大動脈が血液の送り出しごとに膨張し、血液の送り出しが終了すると心臓の大動脈弁が閉まって脊椎に沿った大動脈は時定数を伴って収縮する。
【００４０】
これらの心拍拍動によって被験者の全身には振動が発生し、この振動はベッドフレーム２Ａのゆがみとして左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒによって、図７に示すように、４〜１２〔Ｈｚ〕の周波数帯域の振動成分として観察される。
【００４１】
ベッド上面から加わる心拍信号は、図６のような波形としてひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒとして得られ、この心拍信号には、図７に示すように、４．７〔Ｈｚ〕、６．３〔Ｈｚ〕、７．９〔Ｈｚ〕、９．４〔Ｈｚ〕及び１０．９〔Ｈｚ〕の周波数成分が含まれていることを確認できる。
【００４２】
心拍信号処理部４Ｂは、この周波数成分を４〜１２〔Ｈｚ〕の通過帯域を有するバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒにおいて抽出してバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒとして取り出し、これを絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒによって絶対値化処理した後、積分回路３４Ｌ及び３４Ｒにおいて積分した結果心拍拍動信号Ｓ２３Ｌ及びＳ２３Ｒを得、これをレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒを介して心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒとして判定結果出力回路４Ｃに与える。
【００４３】
このとき判定結果出力回路４Ｃは、図５に示すようなバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒでは心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒの信号レベルの変化が小さいので、当該被験者の心拍は正常であることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５の表示部６に送出する。
【００４４】
（１−６）死亡
判定結果出力回路４Ｃは、挙動信号処理部４Ａについて被験者が着床状態にあることを挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの信号レベルによって確認できている状態において、心拍信号処理部４Ｂについて心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒの信号レベルが０であるとき、被験者が死亡していることを表す判定結果信号Ｓ２をナースセンタ５に送信する。
【００４５】
（１−７）呼吸信号
一方、被験者の生体的な動きとして呼吸があり、その影響によってベッドフレーム２Ａがゆがむことにより、呼吸信号成分が左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒに含まれる。
【００４６】
この呼吸運動は腹部から胸部にかけてのゆっくりとした「ぜん動」運動で、毎分１２回の正弦波動作であり、その結果呼吸信号は周波数は約０．２〔Ｈｚ〕である。
【００４７】
従ってこの実施の形態の場合、被験者の呼吸動作に基づく呼吸信号は心拍信号処理部４Ｂのバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒ（通過帯域４〜１２〔Ｈｚ〕）を通過できずに除去される。
【００４８】
またこの呼吸運動に基づく検出信号成分は微弱であるので、挙動信号処理部４Ａの挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒの信号成分として検出されることもない。
【００４９】
着床状態判定部４は、上述の（１−１）〜（１−７）の挙動動作に対応する挙動信号処理部４Ａ及び心拍信号処理部４Ｂに加えて、レベル調整処理部４Ｄを有する。
【００５０】
レベル調整処理部４Ｄは、心拍信号処理部４Ｂのレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒから得られる一対の心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒを取り出して比較回路４１Ｌ及び４１Ｒにおいて、共通の基準しきい値ＳＶと比較し、その偏差信号Ｓ３１Ｌ及びＳ３１Ｒを利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒに与える。
【００５１】
利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒは、当該一対の利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒにその倍率を変更制御する信号として与える。
【００５２】
かくして低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒは、心拍信号処理部４Ｂのレベル検出回路３５Ｌ及び３５Ｒにおいて得られる心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒの値が比較回路４１Ｌ及び４１Ｒに供給されている基準しきい値ＳＶの値と一致したとき、偏差信号Ｓ３１Ｌ及びＳ３１Ｒの値が０になるように、フィードバック制御する。
【００５３】
この結果レベル調整処理部４Ｄの偏差信号Ｓ３１Ｌ及びＳ３１Ｒの値が０になったとき、この状態は左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒがベッド２の固体差や、被験者の体重差や、当該左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの感度差に基づいて、不平衡であるとき、これを挙動信号処理部４Ａ及び心拍信号処理部４Ｂにおいて処理して挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒ並びに心拍検出信号Ｓ２４Ｌ及びＳ２４Ｒを得る際に、ひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒの偏差分を校正することによりキャリブレーションしたことを意味する。
【００５４】
従って、例え、ベッド２の固体差や、被験者の体重差や、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの感度差があったとしても、判定結果信号Ｓ２を得る際に誤差信号を含ませないように自動的なキャリブレーションを実現できる。
【００５５】
以上の構成によれば、レベル調整処理部４Ｄによって、被験者の着床状態における心臓の拍動に基づくベッドフレーム２Ａのゆがみから得られる電気的な検出信号だけを用いて、ベッド２上の着床状態の観察を精度良く行うことができる。
【００５６】
かくするにつき、被験者に何ら苦痛を与えることなく適正なキャリブレーション処理を実現できる。
【００５７】
実験によれば、キャリブレーション処理を行わない場合にバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒは、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、信号レベルが不揃いであるのに対して、レベル調整処理部４Ｄによってキャリブレーション処理を行った場合のバンドパスフィルタ出力信号Ｓ２２Ｌ及びＳ２２Ｒの信号レベルは、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、互いに揃うことになる。
【００５８】
従って判定結果出力回路４Ｃは、当該互いに揃った信号レベルを有する挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒに基づいて、上述の（１−１）〜（１−７）の被験者の挙動動作についての判定を行うことができることにより、挙動検出信号Ｓ１３Ｌ及びＳ１３Ｒに相対的に生ずる変化に応じて、一段と高い精度の判定結果を得ることができる。
【００５９】
因に、当該左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒのキャリブレーションを行うにつき、心拍検出信号に代えて、呼吸運動に基づく検出信号を用いることも考えられるが、上述したように、呼吸運動は腹部から胸部にかけてのゆっくりとした「ぜん動」運動であるところ、当該「ぜん動」運動は、個人差が大きく、被験者の緊張によっても安定なリズムが得られない問題がある。
【００６０】
さらに、呼吸運動は毎分約１２回の正弦波状であり、周波数は約０．２〔Ｈｚ〕である。
【００６１】
従って一定時間の間に採取できる波形数は、心拍拍動信号の約２０分の１であるため、上述の実施の形態のように心拍信号を用いる場合と比較してキャリブレーションに要する時間が約２０倍かかる問題がある。
【００６２】
かくして、上述の実施の形態によれば、呼吸信号はむしろノイズとして誤差を生む要因でもあると考えられるのに対して、これを４〜１２〔Ｈｚ〕の通過帯域を有するバンドパスフィルタ３２Ｌ及び３２Ｒによって簡単に除去して、精度良く、しかも短時間の間に、キャリブレーション処理を行うことができる。
【００６３】
（２）他の実施の形態
（２−１）上述の実施の形態においては、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒとしてユニモルフでなるひずみ検出器を用いたが、これに代え、バイモルフを用いるようにしも良い。
【００６４】
（２−２）上述の実施の形態においては、ベッド２のベッドフレーム２Ａとしてベッド２の４本の脚２Ｂに固着した矩形形状のベッドフレームを用いた場合について述べたが、ベッド２のベッドフレーム２Ａの構成としては、これに限らず、例えば被験者の上半身部分、腰の部分及び脚の部分について、それぞれ起こしたり、倒したりすることができる構造のベッド２についても、本発明を適用し得る。
【００６５】
この場合、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒを腰の部分に対応するベッドフレーム部分に設けたり、左側検出器３Ｌ及び右側検出器３Ｒの組合せ対数を増やしたりするようにしても、上述の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（２−３）上述の実施の形態においては、本発明による着床状態判定装置を病院におけるベッドに適用した場合の実施の形態として述べたが、病院以外に、例えば介護保養所や、自宅介護に用いられるベッドにも同様に適用し得る。
【００６７】
（２−４）上述の実施の形態においては、着床状態判定部４における信号処理をアナログ信号について行うようにしたが、左側検出器３Ｌ及び３Ｒのひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒの入力時にディジタル変換することにより、ディジタル信号として処理するようにしても良い。
【００６８】
（２−５）上述の実施の形態においては、常時、レベル調整処理部４Ｄの利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒから利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを得て、挙動信号処理部４Ａの低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの信号を自動的にフィードバック制御するようにしたが、これに代え、ベッド２と、左及び右側検出器３Ｌ及び３Ｒと、被験者との組合せが変るごとに、利得制御回路４２Ｌ及び４２Ｒから利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを得て、これを記憶手段に記憶しておき、当該記憶手段の記憶信号によって低倍率増幅器２１Ｌ及び２１Ｒの倍率をキャリブレーション制御するようにしても良い。
【００６９】
因に、当該キャリブレーション制御は、ベッド２の固体差や、被験者の体重差や、左及び右側検出器３Ｌ及び３Ｒの感度差の組合せに基づいてひずみ検出信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒに不平衡が生じたとき、この不平衡を校正するものであるので、当該組合せが変るごとに利得制御信号Ｓ３２Ｌ及びＳ３２Ｒを設定すれば、上述の実施の形態による場合と同様のキャリブレーション効果を実現できる。
【００７０】
（２−６）上述の実施の形態においては、絶対値化回路３３Ｌ及び３３Ｒとして全波整流回路構成のものを用いたが、これに代え、半波整流回路構成のものを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は被験者がベッドに寝起きするような場合に利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１……着床状態判定装置、２……ベッド、２Ａ……ベッドフレーム、２Ｂ……脚、３Ｌ、３Ｒ……左側、右側検出器、４……着床状態判定部、４Ａ……挙動信号処理部、４Ｂ……心拍信号処理部、４Ｃ……判定結果出力回路、４Ｄ……レベル調整処理部、５……ナースセンタ、６……表示部、１１……円筒状金属ケース部、１２……ゆがみ検出板部、１３……筐体、１４……金属板材、１５……ユニモルフ圧電素子、１６……ゆがみ検出ユニット、１７Ａ、１７Ｂ……リード線、１８……プリント基板、１９……インピーダンス変換素子、２０Ａ、２０Ｂ……出力端子、２１Ｌ、２１Ｒ……低倍率増幅器、２２Ｌ、２２Ｒ……ローパスフィルタ、２３Ｌ、２３Ｒ……レベル検出回路、３１Ｌ、３１Ｒ……高倍率増幅器、３２Ｌ、３２Ｒ……バンドパスフィルタ、３３Ｌ、３３Ｒ……絶対値化回路、３４Ｌ、３４Ｒ……積分回路、３５Ｌ、３５Ｒ……レベル検出回路、４１Ｌ、４１Ｒ……比較回路、４２Ｌ、４２Ｒ……利得制御回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドフレームに設けられ、当該ベッドフレームのゆがみに基づいたひずみ検出信号を得る左側検出器及び右側検出器と、
上記左側検出器及び右側検出器の一対のひずみ検出信号をそれぞれ低倍率増幅器、ローパスフィルタ及びレベル検出回路によって信号処理して一対の挙動検出信号を得る挙動信号処理部と、
上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器において得られる一対の低倍率増幅出力信号を、それぞれ高倍率増幅器、バンドバスフィルタ、積分回路及びレベル検出回路によって信号処理して一対の心拍検出信号を得る心拍信号処理部と、
上記挙動検出信号及び心拍検出信号に基づいて、上記ベッドフレームに対する着床状態を判定して判定結果信号を送出する判定結果出力回路と、
上記心拍信号処理部のレベル検出回路から得られる一対の心拍検出信号をそれぞれ比較回路において共通の基準しきい値と比較して、当該一対の偏差信号をそれぞれ利得制御回路において利得制御信号に変換してそれぞれ上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器に与えることにより、上記一対の挙動検出信号の信号レベルを揃えるレベル調整処理部と
を有する着床状態判定装置。
【請求項２】
上記ローパスフィルタは、２〔Ｈｚ〕以下の通過帯域を有すると共に、上記バンドパスフィルタは、４〜１２〔Ｈｚ〕の通過帯域を有する
請求項１に記載の着床状態判定装置。
【請求項３】
ベッドフレームに設けられた左側検出器及び右側検出器によって、当該ベッドフレームのゆがみに基づいたひずみ検出信号を得るステップと、
上記左側検出器及び右側検出器の一対のひずみ検出信号をそれぞれ挙動信号処理部の低倍率増幅器、ローパスフィルタ及びレベル検出回路によって信号処理して一対の挙動検出信号を得るステップと、
上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器において得られる一対の低倍率増幅出力信号を、それぞれ心拍信号処理部のバンドパスフィルタ、積分回路及びレベル検出回路によって信号処理して一対の心拍検出信号を得るステップと、
判定結果出力回路において、上記挙動検出信号及び心拍検出信号に基づいて、上記ベッドフレームに対する着床状態を判定して判定結果信号を送出するステップと、
レベル調整処理部において、上記心拍信号処理部のレベル検出回路から得られる一対の心拍検出信号をそれぞれ比較回路において共通の基準しきい値と比較して、当該一対の偏差信号をそれぞれ利得制御回路において利得制御信号に変換してそれぞれ上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器に与えることにより、上記一対の挙動検出信号の信号レベルを揃えるステップと
を有する着床状態判定方法。
【請求項１】
ベッドフレームに設けられ、当該ベッドフレームのゆがみに基づいたひずみ検出信号を得る左側検出器及び右側検出器と、
上記左側検出器及び右側検出器の一対のひずみ検出信号をそれぞれ低倍率増幅器、ローパスフィルタ及びレベル検出回路によって信号処理して一対の挙動検出信号を得る挙動信号処理部と、
上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器において得られる一対の低倍率増幅出力信号を、それぞれ高倍率増幅器、バンドバスフィルタ、積分回路及びレベル検出回路によって信号処理して一対の心拍検出信号を得る心拍信号処理部と、
上記挙動検出信号及び心拍検出信号に基づいて、上記ベッドフレームに対する着床状態を判定して判定結果信号を送出する判定結果出力回路と、
上記心拍信号処理部のレベル検出回路から得られる一対の心拍検出信号をそれぞれ比較回路において共通の基準しきい値と比較して、当該一対の偏差信号をそれぞれ利得制御回路において利得制御信号に変換してそれぞれ上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器に与えることにより、上記一対の挙動検出信号の信号レベルを揃えるレベル調整処理部と
を有する着床状態判定装置。
【請求項２】
上記ローパスフィルタは、２〔Ｈｚ〕以下の通過帯域を有すると共に、上記バンドパスフィルタは、４〜１２〔Ｈｚ〕の通過帯域を有する
請求項１に記載の着床状態判定装置。
【請求項３】
ベッドフレームに設けられた左側検出器及び右側検出器によって、当該ベッドフレームのゆがみに基づいたひずみ検出信号を得るステップと、
上記左側検出器及び右側検出器の一対のひずみ検出信号をそれぞれ挙動信号処理部の低倍率増幅器、ローパスフィルタ及びレベル検出回路によって信号処理して一対の挙動検出信号を得るステップと、
上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器において得られる一対の低倍率増幅出力信号を、それぞれ心拍信号処理部のバンドパスフィルタ、積分回路及びレベル検出回路によって信号処理して一対の心拍検出信号を得るステップと、
判定結果出力回路において、上記挙動検出信号及び心拍検出信号に基づいて、上記ベッドフレームに対する着床状態を判定して判定結果信号を送出するステップと、
レベル調整処理部において、上記心拍信号処理部のレベル検出回路から得られる一対の心拍検出信号をそれぞれ比較回路において共通の基準しきい値と比較して、当該一対の偏差信号をそれぞれ利得制御回路において利得制御信号に変換してそれぞれ上記挙動信号処理部の上記低倍率増幅器に与えることにより、上記一対の挙動検出信号の信号レベルを揃えるステップと
を有する着床状態判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１４７６０３（Ｐ２０１１−１４７６０３Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２２２（Ｐ２０１０−１１２２２）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【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２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【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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