起き上がり動作検出装置及び方法

【課題】ベッドで寝ている人の起き上がり動作を高精度に検出する。
【解決手段】本発明の一態様において、起き上がり動作検出装置は、ベッド１のマット１ｂ上面と平行でかつベッド１上で寝ている人の体軸と平行な方向について、ベッド１上の空間の遮蔽物の有無を検出するセンサ２ａ〜２ｃを具備するセンサセット３５と、センサ２ａ〜２ｃによる遮蔽物の有無の検出結果の状態変化に基づいて、ベッド１上の人の起き上がり動作を検出する検出手段５とを具備する。センサ２ａ，２ｂは、ベッド１上で人が寝た状態での体の最高地点より高く、ベッド１上で人が長座位になった場合の肩の高さよりも低い位置に設置される。センサ２ｃは、センサ２ａ〜２ｃが遮蔽物の有無を検出するセンサ検出方向と垂直でありベッド１のマット上面と平行な方向の位置が、センサ２ａ，２ｂの間であり、センサ２ａ，２ｂよりも高く、ベッド１上で人が長座位になった場合の頭の最高部よりも低い位置に設置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベッドで寝ている人の起き上がり動作を検出する起き上がり動作検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療関係の分野においては、患者がベッドから起き上がる場合に、転倒・転落するなど危険を伴う場合がある。このような事情から、ベッドで寝ていた患者の起き上がりを検出するための装置が開発されている。
起き上がりを検出する装置の一例として、ヘッドボードに遮蔽物検出センサなどを取り付け、人体が起き上がったことを検出し、離床をアラームで知らせる装置がある。
【０００３】
【非特許文献１】株式会社メディカルプロジェクト、Posey離床センサー、２００６年４月、カタログ番号８３５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、遮蔽物検出センサの検出結果の変化のみに基づいて単純に離床を検出すると、例えば患者が寝ている状態で手を上げたたけの場合などにも遮蔽物検出センサが反応し、誤検出が発生する。
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、ベッドで寝ている人の起き上がり動作を高精度に検出する起き上がり動作検出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】
【０００５】
上記課題は、ベッドのマット上面と平行な状態となりかつベッド上で寝ている人の体軸と平行な状態となる方向について、ベッド上の空間の遮蔽物の有無を検出する第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサを具備するセンサセットと、センサセットの第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサによる遮蔽物の有無の検出結果の状態変化に基づいて、ベッド上の人の起き上がり動作を検出する検出手段とを具備する起き上がり動作検出装置により、解決される。
【０００６】
この起き上がり動作検出装置において、センサセットの第１のセンサ及び第２のセンサは、ベッド上で人が寝た状態での体の最も高い地点より高く、ベッド上で人が長座位になった場合の肩の高さよりも低い高さに設置される。センサセットの第３のセンサは、第１のセンサ乃至第３のセンサが遮蔽物の有無を検出するセンサ検出方向と垂直でありベッドのマット上面と平行な方向の位置が、第１のセンサと第２のセンサとの間であり、第１のセンサ及び第２のセンサよりも高い位置に設置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、第１のセンサ及び第２のセンサと、この第１のセンサ及び第２のセンサよりも高い位置に設置される第３のセンサによって検出される遮蔽物の有無の変化によって人の起き上がり動作を検出することで、例えば、ベッド内で寝ている人が手を動かした場合や、ベッド外から他人が手を挿入した場合などを起き上がり動作として検出することを防止することができ、ベッドで寝ている人が上体を起こす起き上がり動作のみを高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の各図において同様の機能を実現する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態においては、ベッド上の空間の遮蔽物の有無を検出する３つのセンサを一組のセンサセットとし、この一組のセンサセットの各センサによる遮蔽物の有無の検出結果の状態変化に基づいて、ベッドに寝ている人（被験者、患者、被介護者）の起き上がり動作を検出する装置について説明する。
【０００９】
なお、本実施の形態においては、センサセットに属する３つのセンサが、距離測定センサ（例えば、ＰＳＤセンサなど）の場合を例として説明するが、ベッド上の遮蔽物の有無を検出可能であれば他の種類のセンサを用いることもできる。
図１は、本実施の形態に係る起き上がり動作検出装置の一例を示す構成図である。この図１は、ベッド１の幅方向の状態を例示している。
【００１０】
本実施の形態において、センサセット３５は、距離測定センサ２ａ〜２ｃを具備する。距離測定センサ２ａ〜２ｃは、ベッド１のベッドマット１ｂの上面と平行な状態でありかつベッド１上で寝ている人の体軸と平行な状態となる方向（以下、長さ方向という）について、ベッド１上の空間の距離を測定する（ベッド１上の空間の遮断物の有無の検出）。この長さ方向は、厳密に、ベッド１のベッドマット１ｂの上面と平行でありかつベッド１上で寝ている人の体軸と平行である必要はなく、ベッド１のベッドマット１ｂの上面とほぼ平行でありかつベッド１上で寝ている人の体軸とほぼ平行であればよい。
【００１１】
本実施の形態において、センサセット３５のセンサ２ａ，２ｂは、ベッド１上で人が寝た状態での体の最も高い地点より高く、ベッド１上で人が長座位になった場合の肩の高さより低い位置に設置される。
センサセット３５のセンサ２ｃは、センサ２ａ〜２ｃが距離を測定するセンサ距離測定方向（センサ検出方向）とほぼ垂直でありベッド１のベッドマット１ｂ上面とほぼ平行な方向（以下、幅方向という）が、センサ２ａ，２ｂの間に設置される。また、センサ２ｃは、センサ２ａ，２ｂよりも高い位置であり、ベッド１上で人が長座位（座った状態）になった場合の値の最高部よりも低い位置に設置される。
【００１２】
本実施の形態においては、複数のセンサセット３１〜３９が、幅方向に、繰り返し並べて設置されている。
なお、以下の説明においては主にセンサセット３５を用いる。ただし、他のセンサセット３１〜３４，３６〜３９も、センサセット３５と同様に起き上がり動作の検出に用いられる。なお、センサセットの数としては１以上であればよい。
【００１３】
上記のように、センサセット３５に含まれる３つの距離測定センサ２ａ〜２ｃは、ベッド１の長さ方向に関する距離を測定し、ベッド１の長さ方向に対してほぼ垂直な面４に対して三角形を形成する位置に配置される。センサセット３５は、ベッド１に人が寝ている場合、この寝ている人の上の空間にて距離の計測を行う。
【００１４】
三角形の底辺の両端部に配置される下段の２つの下段の距離測定センサ２ａ，２ｂは、人の起き上がり動作の途中で上体部（頭部や肩など）に反応する高さに設置される。
三角形の頂点に配置される上段の距離測定センサ２ｃは、三角形の底辺の両端部に配置された２つの距離測定センサ２ａ，２ｂよりも高い位置で、距離測定センサ２ａ，２ｂが反応した後にさらにベッド１に寝ていた人が起き上がり動作を続けた時に反応する高さに設置される。
【００１５】
本実施の形態においては、センサセット３５における下段の距離測定センサ２ａ，２ｂは、それぞれ隣の他のセンサセット３４，３６に共有される。すなわち、下段の一方の距離測定センサ２ａは、この一方の距離測定センサ２ａ側の隣のセンサセット３４でも下段の距離測定センサとして利用され、下段の他方の距離測定センサ２ｂは、この他方の距離測定センサ２ｂ側の隣のセンサセット３６でも下段の距離測定センサとして利用される。
【００１６】
本実施の形態においては、複数の上段の距離測定センサがベッド１の幅方向に配列され、この複数の上段の距離測定センサより下側に、複数の下段の距離測定センサがベッド１の幅方向に配列される。上段の距離測定センサのベッド幅方向の位置は、複数の下段の距離測定センサのベッド幅方向の位置のほぼ中央とする。
【００１７】
本実施の形態では、センサセット３１〜３９は、ヘッドボード１ａ側に設置されるとしているが、ベッド１の足側に設置されるとしてもよい。
検出部５は、センサセット３１〜３９ごとに、セット内の２つの下段の距離測定センサがほぼ同時に反応し、予め設定された反応遅れ時間（例えば、概ね５００ｍ秒〜２秒程度）内に、セット内の上段の距離測定センサが反応した場合に、ベッド１上の人の起き上がりを検出する。
【００１８】
ベッド１で寝ている人が、寝ている状態から体を起こそうとすると、人の肩あるいは頭に距離測定センサ２ａと距離測定センサ２ｂがほぼ同時に反応する。さらに、起き上がり動作が進行すると、人の頭にこのセット内の距離測定センサ２ｃが反応する。
これに対して、例えば、ベッド１に寝ている人が手を上げただけの場合には、幅方向においてある程度の間隔を空けて配置されている下段の距離測定センサ２ａ，２ｂがほぼ同時に反応する可能性は低く、さらに、下段の距離測定センサ２ａ，２ｂの双方が反応した後に、幅方向においてこの下段のセンサ２ａ，２ｂの間に設置されている上段の距離測定センサ２ｃが反応する可能性も低い。したがって、本実施の形態に係る起き上がり動作検出装置が、ベッド１に寝ている人が手を上げただけの場合を起き上がり動作と検出する可能性は極めて低い。
【００１９】
同様に、例えば、ベッドの外から他人の手などがベッド上に入った場合には、先に上段の距離測定センサ２ｃが反応し、その後下段の距離測定センサ２ａ，２ｂが反応し、反応順序が逆になる可能性が高い。したがって、この場合においても、下段の距離測定センサ２ａ，２ｂの双方が反応した後に、上段の距離測定センサ２ｃが反応する可能性は低いため、本実施の形態に係る起き上がり動作検出装置が、起き上がり動作を検出する可能性は極めて低い。
【００２０】
このように、セット内の１つの上段（頂点）の距離測定センサの反応遅れ時間を利用することで、起き上がり動作ではない反応による誤検出を防ぐことができる。
警報部６は、検出部５によってベッド１上の人の起き上がりが検出された場合に、警報やナースコールを発する。警報部６としては、スピーカ、警報表示器などを用いることができる。
【００２１】
図２は、センサセット３５に含まれる距離測定センサ２ａ〜２ｃ間の距離の一例を示す図である。
三角形の底辺に位置する２個の距離測定センサ２ａ，２ｂ間の距離ｄ1は、ベッド１に寝ている人の上体部のうち頭部が上がったことを検出する場合には、このベッド１に寝ている人の頭部の幅の１／２以下となるように設置される。他方、距離ｄ1は、頭部ではない上体部（例えば肩など）が上がったことを検出する場合には、この頭部ではない上体部の幅の１／２以下となるように設置される。
【００２２】
三角形の底辺に位置する２個の距離測定センサ２ａ，２ｂと三角形の頂点に位置する距離測定センサ２ｃとに関する高さ方向（垂直方向）の距離ｄ2は、頭部の幅の１／２以下でもよい。
図３は、距離測定センサ２ａ〜２ｃの高さ方向の配置位置の一例を示す図である。この図３においては、ベッドを長さ方向の状態を例示している。この図３において、距離測定センサ２ｃは検出したい起き上がり動作における頭部を検出する高さに設置される。距離測定センサ２ａ，２ｂは、ベッドで上半身を起こした状態における肩より低い位置であり、ベッド１で人が寝ている状態における体の最も高い位置よりも高い位置に設置されている。
【００２３】
図４は、距離測定センサ２ａ〜２ｃの測定結果の変化状態の一例を示すグラフである。この図４は例示であり、必ずしもこのような変化をするものではない。
本実施の形態のように頭側にセンサセット３５を配置した場合、ベッド１に寝ている人が起き上がり動作を行う前においては、各距離測定センサ２ａ〜２ｃは、各センサに対向しておりベッド１上の空間には存在していない物体（例えば壁やフットボードなど）までのかなり大きな距離を測定する。
【００２４】
人が体を起こし始めると、距離測定センサ２ａ，２ｂのどちらか（ここでは距離測定センサ２ａの方とする）で測定値（距離）が小さくなり、頭部が検出される。その後、距離測定センサ２ａ，２ｂの双方で測定値（距離）が小さい状態となり、肩が検出される（あるいは、人が体を起こし始めると、単に、距離測定センサ２ａ，２ｂの双方で測定値が小さくなり、肩が検出される場合もある）。
【００２５】
ここで、距離測定センサ２ａの測定値（距離）は、頭部検出から肩検出まで徐々に大きくなり、その後も徐々に大きくなる。距離測定センサ２ｂの測定値（距離）は、肩検出から徐々に大きくなる。
その後、距離測定センサ２ｃの測定値（距離）が小さくなり、頭部が検出される。
【００２６】
距離測定センサ２ｃで頭部が検出される場合の測定値（距離）は、距離測定センサ２ａで頭部が測定される場合の測定値（距離）よりも大きい。距離測定センサ２ｃで頭部が検出される時点の測定値（距離）は、この時点での距離測定センサ２ａ，２ｂの測定値（距離）よりも小さい。
【００２７】
検出部５は、過去のセンサ出力と現在のセンサ出力とを比較することで、測定値の変化を求めることが可能である。
測定値からセンサの反応の有無を検出するための検出パラメータ（例えば、変化があったと判断する場合に用いるしきい値など）は、各距離測定センサ２ａ〜２ｃの特性や設置状態によって変わる。
【００２８】
ベッド１上の人が長座位となった時点で、距離測定センサ２ａ〜２ｃの測定値はほぼ一致する。
図５は、検出部５による起き上がり動作検出のための状態遷移の一例を示す図である。
この図５の状態遷移図においては、２つの下段の距離測定センサ２ａ，２ｂについて先に反応があり、その後遅れて上段の距離測定センサ２ｃに反応がある場合に、起き上がり動作が検出される。
【００２９】
図６は、本実施の形態に係る起き上がり動作検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。この図６において、起き上がり動作検出装置は、ハードウェア資源として、距離測定センサ２ａ〜２ｃ、センサインタフェース９ａ〜９ｃ、Ａ／Ｄコンバータ１０、マイクロコンピュータ１１、警報部６を具備する。
【００３０】
Ａ／Ｄコンバータ１０は、センサセット３５の各距離測定センサ２ａ〜２ｃから、センサインタフェース９ａ〜９ｃ経由で、アナログ信号を受信し、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をマイクロコンピュータ１１に送る。
マイクロコンピュータ１１は、起き上がり検出機能を実現する。
【００３１】
以上説明した本実施の形態においては、ベッド１の長さ方向と垂直な面４に対して三角形を形成する位置に距離測定センサ２ａ〜２ｃを配置し、底辺の２つの距離測定センサ２ａ，２ｂが反応した後、所定の反応遅れ期間内に頂点の距離測定センサ２ｃが反応した場合に、起き上がり動作を検出する。
【００３２】
これにより、例えば、介護をする者がベッド１の外からセンサセット３５の検出位置に手を差し入れた場合や、ベッド１に寝ている人が手を上げた場合など、起き上がり動作でない場合を起き上がり動作と検出することを防止することができ、ベッド１における人体の起き上がり動作を高精度に検出することができる。
【００３３】
本実施の形態においては、複数のセンサセット３１〜３９を幅方向に繰り返し設置しているため、ベッド１で人が寝ている位置に関係なく、このベッド１で寝ている人が起き上がる場合には、複数のセンサセット３１〜３９のいずれかによる上記手法での起き上がり動作の検出が可能である。
【００３４】
本実施の形態では、起き上がり動作を高精度に検出することができるため、患者の起き上がり動作に対して迅速に対処することができ、ベッド１から患者が転倒・転落するなどのような事故を防止することができる。
なお、本実施の形態においては、ベッド１上の空間の遮断物の有無の検出するためのセンサとして、距離測定センサを用いた場合を例として説明している。しかしながら、距離測定センサに代えて、遮光センサ（カットセンサ）を頭側（例えばベッドボード側）と足側（例えばフットボード側）で対になるように配置し、光が遮られた場合に遮蔽物の存在を検出することもできる。
【００３５】
本実施の形態のように、ベッド１上の空間の遮断物の有無の検出するためのセンサとして、距離測定センサを用いた場合においては、センサの検出線上に遮蔽物があったか否かとともに、遮蔽物までの距離も得ることができる。この距離に応じて処理を変えることもできる。具体的には、例えば、ベッド１の上体部分で変化が起こったのではなく、足元付近で変化が起こった場合には、検出部５は、上体を起こしての起き上がり動作ではないと判断することができる。このように、距離測定センサからの距離情報が所定の範囲内に含まれるか否かを判断するなどの処理を起き上がり動作の検出処理に加えることにより、一層起き上がり動作を正確に検出することができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態においては、上記第１の実施の形態の変形例について説明する。
本実施の形態において、検出部５は、複数のセンサセットのいずれかに属する３つの距離測定センサが同時期に反応している時間が、所定の時間（例えば１秒程度）継続された場合に、起き上がり動作を検出する。
【００３７】
本実施の形態では、図７に示すように、長座位の肩の位置に、下段の距離測定センサＰ１〜Ｐ４を、ベッド１の幅方向に配列する。また、長座位の首の位置に、上段の距離測定センサＰ５〜Ｐ７を、ベッド１の幅方向に配列する。
例えば、ベッド１に寝ている人の上体部が図８のような状態となると、同じセンサセットに属する全ての距離測定センサＰ２，Ｐ３，Ｐ６が反応し、起き上がり動作が検出される。しかしながら、ベッド１に寝ている人の上体部が図９及び図１０のような状態の場合には、センサセットに属する距離測定センサのすべてが反応する状態ではないので、起き上がり動作は検出されない。
【００３８】
本実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様に高精度に起き上がり動作を検出することができる。例えば、図１１のように、センサセットの前面に手が存在する場合であっても、このセンサセットに属する３つの全ての距離測定センサがほぼ同時に反応しないため、このような場合に起き上がり動作が検出されることを防止できる。
【００３９】
また、この図１１のようなセンサセットの前面に手が存在する場合などにおいては、センサセットに属する３つの全ての距離測定センサの反応が継続しないため、起き上がり動作の検出処理に、センサセットの各センサの反応が所定の反応継続期間（例えば、概ね１秒〜５秒程度）、継続するか否かの判断を加え、各センサの反応が所定の反応継続期間続かない場合には、人の起き上がり動作と検出しないとしてもよい。これにより、起き上がり動作ではないイベントが、起き上がり動作として検出されることをさらに防止することができる。
【００４０】
上記各実施の形態においては、同一の機能が実現可能であれば、様々に変更してもよい。
例えば、距離測定センサ２ａ〜２ｃの測定方向は、ベッド１の長さ方向に常に平行でなければならないというものではなく、図１２及び図１３のように、センサの検出線がベッド１の長さ方向と平行ではなくてもよく、ベッド１のベッドマット１ｂの水平面と平行でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る起き上がり動作検出装置の一例を示す構成図。
【図２】センサセットに含まれる距離測定センサ間の距離の一例を示す図。
【図３】距離測定センサの高さ方向の配置位置の一例を示す図。
【図４】距離測定センサの測定結果の変化状態の一例を示すグラフ。
【図５】検出部による起き上がり動作検出のための状態遷移の一例を示す図。
【図６】第１の実施の形態に係る起き上がり動作検出装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る複数の距離測定センサの設置位置の例を示す図。
【図８】起き上がり動作が検出される場合のセンサセットの反応状態の一例を示す図。
【図９】起き上がり動作が検出されない場合のセンサセットの反応状態の第１の例を示す図。
【図１０】起き上がり動作が検出されない場合のセンサセットの反応状態の第２の例を示す図。
【図１１】センサセットで誤検出がなされない状態の一例を示す図。
【図１２】距離測定センサの測定方向が、長さ方向に対して、幅方向に傾きを持つ状態の一例を示す上面図。
【図１３】距離測定センサの測定方向が、長さ方向に対して、高さ方向に対して傾きを持つ状態の一例を示す側面図。
【符号の説明】
【００４２】
１…ベッド、１ａ…ヘッドボード、１ｂ…ベッドマット、２ａ〜２ｃ，Ｐ１〜Ｐ７…距離測定センサ、３１〜３９…センサセット、４…ベッドの長さ方向に対してほぼ垂直な面、５…検出部、６…警報部、９ａ〜９ｃ…センサインタフェース、１０…Ａ／Ｄコンバータ、１１…マイクロコンピュータ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドのマット上面と平行な状態となりかつ前記ベッド上で寝ている人の体軸と平行な状態となる方向について、前記ベッド上の空間の遮蔽物の有無を検出する第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサを具備するセンサセットと、
前記センサセットの前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第３のセンサによる遮蔽物の有無の検出結果の状態変化に基づいて、前記ベッド上の人の起き上がり動作を検出する検出手段と
を具備し、
前記センサセットの前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、前記ベッド上で前記人が寝た状態での体の最も高い地点より高く、前記ベッド上で前記人が長座位になった場合の肩の高さよりも低い位置に設置され、
前記センサセットの前記第３のセンサは、前記第１のセンサ乃至前記第３のセンサが遮蔽物の有無を検出するセンサ検出方向と垂直であり前記ベッドのマット上面と平行な方向の位置が、前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間であり、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサよりも高く、前記ベッド上で前記人が長座位になった場合の頭の最高部よりも低い位置に設置される
ことを特徴とする起き上がり動作検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の起き上がり動作検出装置において、
前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第３のセンサは距離センサであり、
前記検出手段は、前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第３のセンサの距離の測定値の状態変化に基づいて、前記ベッド上の人の起き上がり動作を検出する
ことを特徴とする起き上がり動作検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の起き上がり動作検出装置において、
前記検出手段は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサで遮蔽物が検出された後、予め決められた所定の反応遅れ時間内に、前記第３のセンサで遮蔽物が検出された場合に、前記ベッド上の人の起き上がり動作を検出することを特徴とする起き上がり動作検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の起き上がり動作検出装置において、
前記検出手段は、前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第３のセンサで遮蔽物が検出された状態が予め決められた所定の反応継続時間以上継続した場合に、前記ベッド上の人の起き上がり動作を検出することを特徴とする起き上がり動作検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の起き上がり動作検出装置において、
複数の前記センサセットを、前記センサ検出方向と垂直であり前記ベッドのマット上面と平行な方向に、繰り返し並べて設置し、
前記検出手段は、前記複数のセンサセットごとの前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第３のセンサによる遮蔽物の有無の検出結果の状態変化に基づいて、前記ベッド上の人の起き上がり動作を検出する
ことを特徴とする起き上がり動作検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の起き上がり動作検出装置において、
前記センサ検出方向と垂直であり前記ベッドのマット上面と平行な方向における前記第１センサと前記第２センサとの間の距離は、前記人の頭の幅の１／２以下であることを特徴とする起き上がり動作検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の起き上がり動作検出装置において、
前記センサ検出方向と垂直であり前記ベッドのマット上面と平行な方向における前記第１センサと前記第２センサとの間の距離は、前記人の肩幅の１／２以下であることを特徴とする起き上がり動作検出装置。

【図１】