特許 5655176 姿勢判定装置および姿勢判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5655176

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】姿勢判定装置および姿勢判定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/107 20060101AFI20141218BHJP

   A61G 7/05 20060101ALI20141218BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/10 300D

   A61G7/04

【請求項の数】14

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2014-541445(P2014-541445)

(86)(22)【出願日】2014年6月2日

(86)【国際出願番号】JP2014064657

【審査請求日】2014年8月28日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219602

【氏名又は名称】住友理工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103252

【弁理士】

【氏名又は名称】笠井 美孝

(74)【代理人】

【識別番号】100147717

【弁理士】

【氏名又は名称】中根 美枝

(72)【発明者】

【氏名】清水 厚輝

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３４２１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４５０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３９８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２７７６３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５２６９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９７１９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／１０７

Ａ６１Ｇ ７／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

寝具の人体支持面にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部を用いて使用者の姿勢を判定する姿勢判定装置において、
前記圧力検出部の出力値に基づいて該圧力検出部の感圧中心を算出する感圧中心算出手段と、
算出された前記感圧中心の周囲に判定エリアを設定する判定エリア設定手段と、
前記判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況に基づき姿勢を判定する姿勢判定手段と、
を含むことを特徴とする姿勢判定装置。

【請求項2】

前記判定エリア設定手段が、前記感圧中心を含む中心エリアと、該中心エリアの周囲を囲む少なくとも１つの周辺環状エリアを含む複数の前記判定エリアを設定する請求項１に記載の姿勢判定装置。

【請求項3】

前記中心エリアと、前記周辺環状エリアが同心円状に配設されている請求項２に記載の姿勢判定装置。

【請求項4】

前記中心エリアと、前記周辺環状エリアの面積が同一とされている請求項２又は３に記載の姿勢判定装置。

【請求項5】

前記姿勢判定手段が、前記複数の圧力検出部を出力値に基づいて複数のグループにグループ分けをするグループ分け手段と、各前記判定エリアにおける各前記グループに属する前記圧力検出部の個数を算出する個数算出手段を含んで構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載の姿勢判定装置。

【請求項6】

前記グループ分け手段が、予め設定された前記圧力検出部の最小出力値と、該圧力検出部により実測された最大出力値との差を複数に等分して得られた複数の圧力値範囲のグループを定義している請求項５に記載の姿勢判定装置。

【請求項7】

前記グループ分け手段により、前記圧力検出部が３つ以上の前記グループに分類される一方、
前記判定エリア設定手段により、前記感圧中心を含む前記中心エリアと、該中心エリアの周囲を同心状に囲む２つ以上の前記周辺環状エリアを含む複数の前記判定エリアが設定され、
前記姿勢判定手段が、
最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が最も出力値の小さい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数よりも大きい場合に側臥と判定する側臥判定手段と、
全ての前記グループの前記圧力検出部で検出され、且つ最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が他の各前記グループに属する前記圧力検出部の総個数と対比して最小である場合に仰臥と判定する仰臥判定手段と、
前記中心エリア内に属する前記圧力検出部の個数が、全ての前記グループに属する前記圧力検出部の総個数の６０％以上である場合に座位と判定する座位判定手段と、
各前記判定エリアにおいて最も出力値の小さいグループと２番目に出力値の小さいグループに属する前記圧力検出部のそれぞれの個数が、前記人体支持面に配設された全ての前記圧力検出部の総個数の０．８７５％以上の個数となる場合に伏臥と判定する伏臥判定手段と、
前記感圧中心が、複数の前記圧力検出部の前記マトリックス状の配置において、端部から３０％以内の列に位置している場合に端位と判定する端位判定手段と、
のうちの少なくとも１つの判定手段を含んでいる請求項６に記載の姿勢判定装置。

【請求項8】

前記側臥判定手段が、前記感圧中心に対して出力値が最大となる圧力検出部の行方向位置に基づき左側臥と右側臥を峻別する左右側臥峻別手段をさらに含んでいる請求項７に記載の姿勢判定装置。

【請求項9】

前記感圧中心が、所定値以上の出力値が検出された複数の前記圧力検出部の出力値から求められる重心である請求項１〜８の何れか１項に記載の姿勢判定装置。

【請求項10】

前記感圧中心が、所定値以上の出力値が検出された複数の前記圧力検出部の面積中心である請求項１〜８の何れか１項に記載の姿勢判定装置。

【請求項11】

寝具の人体支持面にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部を用いて使用者の姿勢を判定する姿勢判定方法において、
前記圧力検出部の出力値に基づいて該圧力検出部の感圧中心を算出する感圧中心算出工程と、
算出された前記感圧中心の周囲に判定エリアを設定する判定エリア設定工程と、
前記判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況に基づき姿勢を判定する姿勢判定工程と、
を含むことを特徴とする姿勢判定方法。

【請求項12】

前記姿勢判定工程が、前記複数の圧力検出部を出力値に基づいて複数のグループにグループ分けをするグループ分け工程と、各前記判定エリアにおける各前記グループに属する前記圧力検出部の個数を算出する個数算出工程を含んでいる請求項１１に記載の姿勢判定方法。

【請求項13】

前記グループ分け工程により、前記圧力検出部が３つ以上の前記グループに分類される一方、
前記判定エリア設定工程により、前記感圧中心を含む前記中心エリアと、該中心エリアの周囲を同心状に囲む２つ以上の前記周辺環状エリアを含む複数の前記判定エリアが設定され、
前記姿勢判定工程が、
最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が最も出力値の小さい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数よりも大きい場合に側臥と判定する側臥判定工程と、
全ての前記グループで前記圧力検出部が検出され、且つ最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が他の各前記グループに属する前記圧力検出部の総個数と対比して最小である場合に仰臥と判定する仰臥判定工程と、
前記中心エリア内に属する前記圧力検出部の個数が、全ての前記グループに属する前記圧力検出部の総個数の６０％以上である場合に座位と判定する座位判定工程と、
各前記判定エリアにおいて最も出力値の小さいグループと２番目に出力値の小さいグループに属する前記圧力検出部のそれぞれの個数が、前記人体支持面に配設された全ての前記圧力検出部の総個数の０．８７５％以上の個数となる場合に伏臥と判定する伏臥判定工程と、
前記感圧中心が、複数の前記圧力検出部の前記マトリックス状の配置において、端部から３０％以内の列に位置している場合に端位と判定する端位判定工程と、
のうちの少なくとも１つの判定工程を含んでいる請求項１２に記載の姿勢判定方法。

【請求項14】

前記側臥判定工程が、前記感圧中心に対して出力値が最大となる圧力検出部の行方向位置に基づき左側臥と右側臥を峻別する左右側臥峻別工程をさらに含んでいる請求項１３に記載の姿勢判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベッド等の寝具上の使用者の姿勢を判定する姿勢判定装置および姿勢判定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、寝具の人体支持面にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部からの出力値に基づき、寝具上の使用者の姿勢を判定する姿勢判定装置が知られている。例えば、特許第３１３８４５１号公報（特許文献１）に記載されているものがそれである。このような姿勢判定装置は、生体モニター装置等と共に使用されることにより、生体モニターからの生体情報を、使用者の姿勢をも考慮してより正確に把握することを可能とするものである。

【0003】

ところで、特許文献１に記載の従来構造の姿勢判定装置においては、複数の圧力検出部の出力値から加圧領域を把握する一方、かかる加圧領域の寝具の長手方向長さから、使用者が伸身臥状態か屈脚臥状態か等を検出することが行われている。また、特許第３９６０２９８号公報（特許文献２）には、荷重センサの出力値に基づき、行方向における荷重の変化度合に基づき仰臥又は側臥の何れであるかの判定を行う技術が開示されている。

【0004】

ところが、このような従来の姿勢判定装置においては、圧力検出部の出力値に基づいた判定がされているものの、何れも寝具の長手方向や圧力検出部の行方向といった装置自体の固定的な方向に依存して使用者の姿勢の判定が行われており、寝具上の使用者が寝具に対して傾斜した方向に横たわった場合に、寝姿勢判定の精度が劣ってしまうという問題があった。

【0005】

これに対して、特許第３９３２７２６号公報（特許文献３）に記載のように、所定値以上の荷重を検出している荷重センサを特定し、特定された荷重センサに隣接する荷重センサの集まりを荷重塊として算出し、算出された荷重塊と予め使用者の姿勢毎に用意された特徴モデルとの相関関数を算出し、適合度が高いものを現在の寝姿と判定する技術も提案されている。これによれば、装置自体の固定的な方向に依存して寝姿勢の判定が行われることは回避されているものの、想定される寝姿の特徴モデルを多数準備する工程は煩雑であった。しかも、あらゆる方向の寝姿を網羅して峻別するには限界があり、有利な対応策とは言い難かった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３１３８４５１号公報

【特許文献2】特許第３９６０２９８号公報

【特許文献3】特許第３９３２７２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、寝具上での使用者の方向に影響されることなく、簡単な手段や方法により精度よく使用者の姿勢を判定することができる、新規な姿勢判定装置および姿勢判定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

【0009】

姿勢判定装置に関する本発明の第１の態様は、寝具の人体支持面にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部を用いて使用者の姿勢を判定する姿勢判定装置において、前記圧力検出部の出力値に基づいて該圧力検出部のうち圧力が検知された感圧検出部の感圧中心を算出する感圧中心算出手段と、算出された前記圧力分布中心の周囲に複数の判定エリアを設定する判定エリア設定手段と、前記複数の判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況に基づき姿勢を判定する姿勢判定手段と、を含むことを特徴とするものである。

【0010】

本発明に従う姿勢判定装置によれば、先ず、マトリックス状に配設された複数の圧力検出部の出力値に基づき、圧力が検出されている複数の圧力検出部の中心部分となる感圧中心が検出される。そして、感圧中心の周囲に判定エリアを設定して、かかる判定エリア内の圧力検出部の出力値の分布状況に基づき姿勢を判定することができる。要するに、従来の姿勢判定装置のように、使用者の姿勢判定が装置自体の固定的な方向に依存して行われることが回避されて防止されている。それ故、使用者が寝具の長手方向に対して傾斜した状態で横たわっている場合でも、所望の検出精度を維持した状態で姿勢判定を行うことができるのである。

【0011】

なお、感圧中心とは、圧力が検出されている複数の圧力検出部の中心部分が概ね特定できるものであれば、何れでもよい。例えば、感圧中心は、圧力が検出されている複数の圧力検出部の座標値および出力値から算出される重心であってもよいし、圧力が検出されている複数の圧力検出部の座標値から算出される面積中心であってもよい。また、判定エリアは感圧中心の周囲に設定されていればよく、求められる判定内容に応じて、判定エリアの数は単一でも複数でもよく、判定エリアの大きさ等も任意に設定可能である。

【0012】

さらに、本発明の姿勢判定装置によれば、感圧中心の周囲に設定した判定エリア内における圧力検出部の出力値の分布状況から姿勢を判定することが可能となる。従って、従来の如き多数の寝姿モデルを予め準備したり、その相関関係を算出するといった複雑な作業を要することなく、簡便に姿勢の判定を行うことができる。しかも、かかる簡便な判定手法にもかかわらず、使用者の寝具上の方向により判定精度がばらつくことも有利に防止されているのである。

【0013】

姿勢判定装置に関する本発明の第２の態様は、前記第１の態様に記載のものにおいて、前記判定エリア設定手段が、前記感圧中心を含む中心エリアと、該中心エリアの周囲を囲む少なくとも１つの周辺環状エリアを含む複数の前記判定エリアを設定するものである。本態様によれば、感圧中心を中央に配置した形態で複数の判定エリアを設定することができる。使用者の姿勢判定において、感圧中心を中央に配置した周辺領域において、姿勢毎の特徴が把握し易いことから、本態様の判定エリア設定により、姿勢判定の精度を有利に高めることができるのである。

【0014】

姿勢判定装置に関する本発明の第３の態様は、前記第２の態様に記載のものにおいて、前記中心エリアと、前記周辺環状エリアが同心円状に配設されているものである。本態様によれば、中心エリアと周辺環状エリアが同心円状とされていることから、使用者が寝具上の何れの方向に向いて横たわっていても、姿勢判定の精度を有利に維持することができるのである。

【0015】

姿勢判定装置に関する本発明の第４の態様は、前記第２又は第３の態様に記載のものにおいて、前記中心エリアと、前記周辺環状エリアの面積が同一とされている。本態様によれば、中心エリアと周辺環状エリアの面積を同一に設定することで、判定エリアにおける圧力検出部の出力値の分布状況に基づく姿勢判定の精度を有利に向上させることができるのである。

【0016】

姿勢判定装置に関する本発明の第５の態様は、前記第１〜第４の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記姿勢判定手段が、前記複数の圧力検出部を出力値に基づいて複数のグループにグループ分けをするグループ分け手段と、各前記判定エリアにおける各前記グループに属する前記圧力検出部の個数を算出する個数算出手段を含んで構成されているものである。

【0017】

本態様によれば、グループ分け手段により複数の圧力検出部を出力値に基づいて複数のグループにグループ分けする一方、個数算出手段により各判定エリアにおける各グループに属する圧力検出部の個数を算出することができる。これにより、判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況を速やかに把握することができ、姿勢判定を効率的に行うことができる。

【0018】

姿勢判定装置に関する本発明の第６の態様は、前記第５の態様に記載のものにおいて、前記グループ分け手段が、予め設定された前記圧力検出部の最小出力値と、該圧力検出部により実測された最大出力値との差を複数に等分して得られた複数の圧力値範囲のグループを定義しているものである。本態様によれば、グループ分けに使用される圧力値範囲のグループが、予め設定された最小出力値と実測値のうちの最大出力値との間を等分することで設定されることから、使用者の体重等に応じた適切なグループ分けが適宜可能となり、使用者の個体差等の条件により姿勢検出精度がばらつくことを有利に防止することができる。

【0019】

姿勢判定装置に関する本発明の第７の態様は、前記第６の態様に記載のものにおいて、前記グループ分け手段により、前記圧力検出部が３つ以上の前記グループに分類される一方、前記判定エリア設定手段により、前記感圧中心を含む前記中心エリアと、該中心エリアの周囲を同心状に囲む２つ以上の前記周辺環状エリアを含む複数の前記判定エリアが設定され、前記姿勢判定手段が、最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が最も出力値の小さい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数よりも大きい場合に側臥と判定する側臥判定手段と、全ての前記グループで前記圧力検出部が検出され、且つ最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が他の各前記グループに属する前記圧力検出部の総個数と対比して最小である場合に仰臥と判定する仰臥判定手段と、前記中心エリア内に属する前記圧力検出部の個数が、全ての前記グループに属する前記圧力検出部の総個数の６０％以上である場合に座位と判定する座位判定手段と、各前記判定エリアにおいて最も出力値の小さいグループと２番目に出力値の小さいグループに属する前記圧力検出部のそれぞれの個数が、前記人体支持面に配設された全ての前記圧力検出部の総個数の０．８７５％以上の個数となる場合に伏臥と判定する伏臥判定手段と、前記感圧中心が、複数の前記圧力検出部の前記マトリックス状の配置において、端部から３０％以内の列に位置している場合に端位と判定する端位判定手段と、のうちの少なくとも１つの判定手段を含んでいるものである。

【0020】

本態様によれば、圧力検出部が３つ以上のグループに分類されると共に、判定エリアも中心エリアとそれを同心状に囲む２つ以上の周辺環状エリアに分けられていることから、使用者の姿勢判定をより細やかに行うことができ、判定精度を向上させることができる。なお、圧力検出部のグループ数や判定エリアの総数は、圧力検出部の配設ピッチ等を考慮して３つ以上の範囲で任意に設定可能であるが、好ましくは３〜７つであり、より好ましくは５つ程度である。

【0021】

また、姿勢判定手段には、必要に応じて任意に選択される具体的な姿勢の判定手段を含むことができる。従って、圧力検出部の前記出力値の分布状況が、側臥判定手段の上記の判定条件に適合すると、側臥判定手段により側臥を判定することができる。また、圧力検出部の前記出力値の分布状況が、仰臥判定手段の上記の判定条件に適合すると、仰臥判定手段により仰臥を判定することができる。加えて、圧力検出部の前記出力値の分布状況が、伏臥判定手段の上記の判定条件に適合すると、伏臥判定手段により伏臥を判定することができる。これにより、従来の姿勢判定装置では、認定が難しかった伏臥を安定して且つ簡便なシステムで認定することが可能となるのである。また、端位判定手段では、予め得られた感圧中心を巧く利用して、使用者が寝具の端部に寄っている状態である端位を効率よく検出することができる。これにより、端位が検出された際に警告音等を発するようにすれば、使用者のベッド等からの転落を未然に防止することが可能となる。要するに、本態様では、必要に応じて任意の判定手段を選択して、姿勢判定を効率的に行うことができるのである。

【0022】

姿勢判定装置に関する本発明の第８の態様は、前記第７の態様に記載のものにおいて、前記側臥判定手段が、前記感圧中心に対して出力値が最大となる圧力検出部の行方向位置に基づき左側臥と右側臥を峻別する左右側臥峻別手段をさらに含んでいるものである。

【0023】

本態様によれば、圧力検出部の前記出力値の分布状況が、側臥判定手段により側臥と判定されたものについて、予め得られた感圧中心を巧く利用して、左側臥と右側臥に確実に峻別でき、より細かい姿勢判定を効率的に行うことができる。

【0024】

姿勢判定装置に関する本発明の第９の態様は、前記第１〜８の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記感圧中心が、所定値以上の出力値が検出された複数の前記圧力検出部の出力値から求められる重心であるものである。本態様によれば、感圧中心に重心を採用することで、所定値以上の出力値が検出された複数の圧力検出部の中心部分をより正確に特定でき、姿勢判定手段における判定精度を向上させることができる。

【0025】

姿勢判定装置に関する本発明の第１０の態様は、前記第１〜８の何れか１つの態様に記載のものにおいて、前記感圧中心が、前記感圧中心が、所定値以上の出力値が検出された複数の前記圧力検出部の面積中心であるものである。本態様によれば、感圧中心に面積中心を採用することで、所定値以上の出力値が検出された複数の圧力検出部の中心部分をより効率的に特定することができる。

【0026】

姿勢判定方法に関する本発明の第１の態様は、寝具の人体支持面にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部を用いて使用者の姿勢を判定する姿勢判定方法において、前記圧力検出部の出力値に基づいて該圧力検出部の感圧中心を算出する感圧中心算出工程と、算出された前記感圧中心の周囲に複数の判定エリアを設定する判定エリア設定工程と、前記判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況に基づき姿勢を判定する姿勢判定工程と、を含むことを特徴とするものである。

【0027】

本発明に従う姿勢判定方法によれば、上述の本発明の姿勢判定装置の場合と同様に、使用者の寝具上の方向により判定精度がばらつくことを有利に防止して、簡便な判定手法により確実に姿勢判定を行うことができるのである。

【0028】

姿勢判定方法に関する本発明の第２の態様は、前記第１の態様に記載のものにおいて、前記姿勢判定工程が、前記複数の圧力検出部を出力値に基づいて複数のグループにグループ分けをするグループ分け工程と、各前記判定エリアにおける前記グループに属する前記圧力検出部の個数を算出する個数算出工程を含んでいるものである。

【0029】

本態様によれば、グループ分け工程と個数算出工程により、判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況を速やかに把握することができ、姿勢判定を効率的に行うことができる。

【0030】

姿勢判定方法に関する本発明の第３の態様は、前記第２の態様に記載のものにおいて、前記グループ分け工程により、前記圧力検出部が３つ以上の前記グループに分類される一方、前記判定エリア設定工程により、前記感圧中心を含む前記中心エリアと、該中心エリアの周囲を同心状に囲む２つ以上の前記周辺環状エリアを含む複数の前記判定エリアが設定され、前記姿勢判定工程が、最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が最も出力値の小さい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数よりも大きい場合に側臥と判定する側臥判定工程と、全ての前記グループで前記圧力検出部が検出され、且つ最も出力値の大きい前記グループに属する前記圧力検出部の総個数が他の各前記グループに属する前記圧力検出部の総個数と対比して最小である場合に仰臥と判定する仰臥判定工程と、前記中心エリア内に属する前記圧力検出部の個数が、全ての前記グループに属する前記圧力検出部の総個数の６０％以上である場合に座位と判定する座位判定工程と、各前記判定エリアにおいて最も出力値の小さいグループと２番目に出力値の小さいグループに属する前記圧力検出部のそれぞれの個数が、前記人体支持面に配設された全ての前記圧力検出部の総個数の０．８７５％以上の個数となる場合に伏臥と判定する伏臥判定工程と、前記感圧中心が、複数の前記圧力検出部の前記マトリックス状の配置において、端部から３０％以内の列に位置している場合に端位と判定する端位判定工程と、のうちの少なくとも１つの判定工程を含んでいるものである。

【0031】

本態様によれば、上述の姿勢判定装置の場合と同様、判定エリア内における前記圧力検出部の前記出力値の分布状況を速やかに把握することができ、必要に応じて選択される任意の姿勢判定工程により所望の姿勢判定を効率的に行うことができる。

【0032】

姿勢判定方法に関する本発明の第４の態様は、前記第３の態様に記載のものにおいて、 前記側臥判定工程が、前記感圧中心に対して出力値が最大となる圧力検出部の行方向位置に基づき左側臥と右側臥を峻別する左右側臥峻別工程をさらに含んでいるものである。本態様によれば、予め得られた感圧中心を巧く利用して、左側臥と右側臥に確実に峻別でき、より細かい姿勢判定を効率的に行うことができる。

【発明の効果】

【0033】

本発明に従う姿勢判定装置および姿勢判定方法によれば、圧力が検出されている複数の圧力検出部の中心部分となる感圧中心を検出し、感圧中心の周囲に複数の判定エリアを設定して、判定エリア内の圧力検出部の出力値の分布状況に基づき姿勢を判定するようにした。これにより、使用者の寝具上の方向により判定精度がばらつくことを有利に防止して、簡便な判定手法により確実に姿勢判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の姿勢判定装置を備えたベッドの斜視組立図。

【図2】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図。

【図3】図１の姿勢判定装置のシステム構成を示すブロック図。

【図4】体圧センサの上面図。

【図5】図４におけるＶ−Ｖ断面図。

【図6】本発明の姿勢判定方法を示すフローチャート。

【図7】図６における姿勢判定工程を示すフローチャート。

【図8】判定エリア設定工程により設定された判定エリアを示す説明図。

【図9】伏臥と判定される分布状況を示す説明図。

【図10】左側臥と判定される分布状況を示す説明図。

【図11】右側臥と判定される分布状況を示す説明図。

【図12】座位と判定される分布状況を示す説明図。

【図13】仰臥と判定される分布状況を示す説明図。

【図14】端位と判定される分布状況を示す説明図。

【図15】端座位と判定される分布状況を示す説明図。

【図16】図６における姿勢判定工程の変形例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0036】

先ず、図１および図２に、本発明に従う構造とされた姿勢判定装置１０を備えた寝具としてのベッド１２を示す。ベッド１２は、ベッド本体１４における人体支持面としての床板１６の上面に、ウレタンフォーム等で形成されたマットレス１８が載置された構造とされている。そして、マットレス１８の上面には、本発明の姿勢判定装置１０の一部を構成する天部マット２０が載置されている。なお、以下の説明において、特に断りの無い限り、縦方向とは、図１中のベッド１２の長手方向を言い、上下方向、横方向とは、図２中の上下方向および左右方向を言うものとする。

【0037】

図２に示すように、天部マット２０は、上下方向視の形状がマットレス１８と略同一とされると共に、マットレス１８よりも薄肉の矩形板状を呈している。天部マット２０は、それぞれが多孔質のウレタンフォームで形成された表層部２２と裏層部２４とを有する積層構造とされている。天部マット２０において、表層部２２と裏層部２４の間には、後述する複数の圧力検出部１００を有する体圧センサ２６が設けられている。体圧センサ２６としては、歪ゲージや磁歪体を用いたロードセル等を用いることも可能であるが、本実施形態においては、体圧センサ２６として、シート状の静電容量型センサが用いられている。このような静電容量型センサとしては、従来公知のものが適宜に採用可能である。

【0038】

図３に概念的に示すように、姿勢判定装置１０は、天部マット２０内に収容配置された体圧センサ２６と、データ処理装置２８と、表示装置３０を含んで構成されている。そして、ベッド１２に配設された天部マット２０上に図示しない使用者が横たわると、天部マット２０内の体圧センサ２６が体圧を感知して出力信号がデータ処理装置２８に送信される。データ処理装置２８が受信した出力信号に基づき姿勢判定を実行すると、判定結果が表示装置３０に表示されるようになっている。

【0039】

次に、図４および図５に体圧センサ２６を概略的に示す。なお、図４においては、理解を容易とするために、後述する誘電層３２および表側基材３４を透視して図示すると共に、圧力検出部１００黒塗りで示している。

【0040】

体圧センサ２６は、誘電層３２と、表側電極０１Ｘ〜３２Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙと、表側配線０１ｘ〜３２ｘと、裏側配線０１ｙ〜２５ｙと、表側基材３４と、裏側基材３６と、表側配線用コネクタ３８と、裏側配線用コネクタ４０と、を備えており、これら表側配線用コネクタ３８と裏側配線用コネクタ４０が、データ処理装置２８に電気的に接続されている。なお、表側配線０１ｘ〜３２ｘ、裏側配線０１ｙ〜２５ｙ、表側配線用コネクタ３８および裏側配線用コネクタ４０は、何れも体圧センサ２６内に配設されるものであるが、図４においては、視認を容易とするために、体圧センサ２６の外に概略的に示している。

【0041】

誘電層３２は、エラストマーとしてのウレタン発泡体製であって、四角形板状のシート状を呈し、弾性変形可能とされている。誘電層３２は、マットレス１８の上面と略等しい大きさとされている。

【0042】

表側基材３４は、ゴム製であって、四角形板状を呈している。表側基材３４は、誘電層３２の上方（表側）に積層されている。裏側基材３６は、ゴム製であって、四角板形状を呈している。裏側基材３６は、誘電層３２の下方（裏側）に積層されている。

【0043】

図５に示すように、表側基材３４の外縁と裏側基材３６の外縁とは接合されており、表側基材３４と裏側基材３６が、袋状に貼り合わされている。誘電層３２は、当該袋内に収容されている。誘電層３２の上面四隅は、表側基材３４の下面四隅に、スポット的に接着されている。また、誘電層３２の下面四隅は、裏側基材３６の上面四隅に、スポット的に接着されている。このように、誘電層３２は、表側基材３４および裏側基材３６に、使用時にシワがよらないように、位置決めされている。ただし、誘電層３２は、四隅が接着された状態で、表側基材３４および裏側基材３６に対して、水平方向（前後左右方向）に弾性変形可能である。

【0044】

表側電極０１Ｘ〜３２Ｘは、誘電層３２の上面に、合計３２本配置されている。表側電極０１Ｘ〜３２Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜３２Ｘは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。表側電極０１Ｘ〜３２Ｘは、各々、横方向（図４中、左右方向）に延在している。表側電極０１Ｘ〜３２Ｘは、縦方向（図４中、上下方向）に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。

【0045】

表側配線０１ｘ〜３２ｘは、誘電層３２の上面に、合計３２本配置されている。表側配線０１ｘ〜３２ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜３２ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ３８は、表側基材３４および裏側基材３６の隅部に配置されている。表側配線０１ｘ〜３２ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜３２Ｘの端部と表側配線用コネクタ３８と、を接続している。

【0046】

裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙは、誘電層３２の下面に、合計２５本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙは、各々、縦方向（図４中、上下方向）に延在している。裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙは、横方向（図４中、左右方向）に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。このように、表側電極０１Ｘ〜３２Ｘと裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙとは、上方または下方から見て、互いに直交するマトリックス状に配置されている。

【0047】

裏側配線０１ｙ〜２５ｙは、誘電層３２の下面に、合計３２本配置されている。裏側配線０１ｙ〜２５ｙは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜２５ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ４０は、表側基材３４および裏側基材３６の隅部に配置されている。裏側配線０１ｙ〜２５ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙの端部と裏側配線用コネクタ４０と、を接続している。

【0048】

体圧センサ２６が備える複数の圧力検出部１００は、図４に黒塗りの四角で示すように、表側電極０１Ｘ〜３２Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙと、が上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されて、誘電層３２の略全面に亘って、縦横に略均等に配置されている。圧力検出部１００は、各々、表側電極０１Ｘ〜３２Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙの一部と、誘電層３２の一部と、を備えている。圧力検出部１００は、合計８００個（＝３２個×２５個）配置されている。なお、姿勢判定装置１０において実行される後述する姿勢判定方法では、各圧力検出部１００が、表側電極０１Ｘ〜３２Ｘをｘ座標値、裏側電極０１Ｙ〜２５Ｙをｙ座標値として用いて、圧力検出部１００（ｘ、ｙ）として認識される。例えば、表側電極０１Ｘと裏側電極０１Ｙの交差部分に配置されている、図４中左上隅に位置する圧力検出部１００を圧力検出部１００（０１，０１）と認識し、表側電極３２Ｘと裏側電極２５Ｙの交差部分に配置されている、図４中右下隅に位置する検出部１００を検出部１００（３２，２５）と認識する。

【0049】

図４に示すように、データ処理装置２８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４４と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４６と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４８と、電源回路５２を備えている。ＲＯＭ４６には後述する姿勢判定方法に基づく図６，図７，図１６に示す判定プログラムや、圧力検出部１００に構成されたコンデンサの静電容量と体圧（荷重）との対応を示すマップ等が記憶されている。ＲＡＭ４８には、判定プログラムの演算値や、表側配線用コネクタ３８、裏側配線用コネクタ４０から入力される検出部１００の静電容量としての出力値が一時的に格納される。また、電源回路５０は、圧力検出部１００に、周期的な矩形波電圧を走査的に順番に印加する。そして、ＣＰＵ４４がＲＯＭ４６に記憶された圧力検出部１００の静電容量から、ＲＯＭ４６に記憶されたマップに基づいて圧力検出部１００に作用している体圧を検出するようになっている。さらに、判定プログラムに基づいて演算した判定結果を、表示装置３０に送信することによって、姿勢判定方法に基づく判定結果が表示装置３０に表示されるようになっている。

【0050】

このような構造とされた姿勢判定装置１０は、図１に示したように、ベッド本体１４の床板１６上に重ね合わされている。そして、天部マット２０上に使用者が横たわると、天部マット２０とマットレス１８に使用者の体圧が作用して、使用者の身体が、人体支持面を構成するベッド本体１４の床板１６で支持されるようになっている。そして、床板１６（人体支持面）上の天部マット２０内にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部１００に、使用者に作用する重力に基づいた体荷重（体圧）が及ぼされるのである。

【0051】

続いて、姿勢判定装置１０の複数の圧力検出部１００を用いてベッド１２上の使用者の姿勢を判定する姿勢判定方法に関する、第一の実施形態について説明する。図６に、姿勢判定装置１０のデータ処理装置２８において実行される処理内容を示す。本処理は、例えば０．０５秒〜１秒程度の所定間隔毎に繰り返して実行される。

【0052】

データ処理装置２８のＣＰＵ４４は、先ず、Ｓ１において体圧センサ２６の合計８００個の圧力検出部１００が出力する荷重信号としての出力値を取得する。その後、Ｓ２において、使用者が天部マット２０から離床しているか、天部マット２０上に存在するかを確認する。具体的には、Ｓ１で取得した各圧力検出部１００の出力値が予めＲＯＭに記憶されていた接触閾値を超えている（接触閾値＜出力値）と認定される圧力検出部１００の個数が、全圧力検出部１００の総個数の０．５％未満であるか否かが判定される。そして、０．５％未満の場合は、使用者が離床していると判定し（ＹＥＳ）、後続の姿勢判定処理をスキップして本処理を終了する。０．５％以上の場合は、天部マット２０上に使用者が存在していると判定し（ＮＯ）ステップＳ３に進む。なお、接触閾値とは、圧力検出部１００に何かが有意に接触していると認定し得る値であって、姿勢判定に有意に用いられる圧力検出部１００を識別するために任意に設定可能な値である。例えば、本実施形態では、２０．０ｍｍＨｇに設定されている。

【0053】

Ｓ３では、ＣＰＵ４４は感圧中心算出工程を実行する。ここで、感圧中心とは、圧力が検出されている複数の感圧状態の圧力検出部１００の中心部分が特定できるものであればよいが、本実施形態では、感圧中心として、接触閾値以上の出力値を有する複数の圧力検出部１００の重心を算出するようになっている。具体的には、Ｓ１で得られた各圧力検出部１００の出力値を用い、下式に基づいて重心位置（Ｃｐｘ，Ｃｐｙ）を圧力検出部１００の座標値（ｘ，ｙ）として算出し、ＲＡＭ４８に記憶する。なお、下式において、任意の圧力検出部１００（ｘ，ｙ）をｉとした場合、当該圧力検出部１００の出力値をｐｉ、ｘ座標値をｘｉ、ｙ座標値をｙｉと表す。また、全圧力検出部１００（ｘ，ｙ）の総数をＮ、接触閾値をｔと表す。

【0054】

【数1】

【0055】

なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ３を含んで、姿勢判定装置１０における感圧中心算出手段が構成されている。

【0056】

Ｓ４では、ＣＰＵ４４は、天部マット２０上の使用者が、体位を変換中であるか、体位変換後の安静状態であるかを判定する。具体的には、ＲＡＭ４８に記憶された過去３秒間のサンプリングで得られた重心位置の中で、最も座標値の差が大きくなる（離隔距離が大きくなる）２つを選択し、これら２つの重心の座標値（ｘ，ｙ）の値を対比する。そして、ｘ，ｙの何れの座標値もその差が１以下であれば、重心の移動がなく体位変換後である（ＹＥＳ）と判定し、Ｓ５以下の姿勢判定工程に進む。一方、ｘ，ｙの少なくとも一方の座標値の差が１より大きい場合は、重心が移動し体位変換中である（ＮＯ）と判定し、Ｓ５以下の姿勢判定工程をスキップして本処理を終了する。

【0057】

Ｓ５では、ＣＰＵ４４は、判定エリア設定工程を実行する。本実施形態では、図８に示すように、先ず、Ｓ４で得られた重心（図８中、＊）を中心として、重心を含む半径α，半径α* １．４１４，半径α* １．７４３，半径α* ２（αは定数）の同心円が形成される。そして、中央の円によって画成される中心エリア１と、中心エリア１の周囲に同心円により順次画成される周辺環状エリア２，３，４と、周辺環状エリア４の周囲のエリア５とから構成される５つの判定エリアが設定される。特に、本実施形態では、中心エリア１と周辺環状エリア２〜４の面積が等しくなるようにされている。なお、半径αは、体圧センサ２６の全体の大きさや圧力検出部１００の配設ピッチ等を考慮して任意に設定可能であるが、本実施形態では、圧力検出部１００の座標値で「６」とされている。また、以下の説明において、中心エリア１と周辺環状エリア２，３，４は、適宜エリア１，２，３，４と言及する。

【0058】

なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ５により、姿勢判定装置１０における判定エリア設定手段が構成されている。

【0059】

続くＳ６では、ＣＰＵ４４は、後述するＳ７のグループ分け工程で用いる圧力値範囲のグループを定義する。具体的には、予めＲＯＭ４６に記憶された圧力検出部１００の最小出力値としての接触閾値と、Ｓ１において得られた圧力検出部１００の実測値の中の最大出力値との差を５つに等分して、得られた複数の圧力値範囲のグループを、値の小さい方から昇順に、グループ１，グループ２，グループ３，グループ４，グループ５と定義する。このように、本実施形態では、圧力値範囲のグループが、接触閾値と最大出力値との間を等分することで設定されていることから、使用者の体重等に応じて適切な圧力値範囲のグループ分けが可能となり、使用者の体重等の違いにより姿勢判定装置１０の姿勢検出精度がばらつく不具合が有利に回避されているのである。

【0060】

続くＳ７では、ＣＰＵ４４は、Ｓ１で得られた各圧力検出部１００の出力値に基づき、複数の圧力検出部１００をＳ６で定義された圧力値範囲のグループ１〜５にグループ分けをするグループ分け工程を実行する。さらに、続くＳ８では、Ｓ６で設定された各判定エリア１〜５における各グループ１〜５に属する圧力検出部１００の個数を算出する、個数算出工程を実行する。要するに、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ７〜Ｓ８を含んで、姿勢判定装置１０におけるグループ分け手段と、個数算出手段が構成されている。

【0061】

続くＳ９では、ＣＰＵ４４は、天部マット２０上の使用者の姿勢を判定する姿勢判定工程を実行する。すなわち、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ５〜Ｓ９を含んで、姿勢判定装置１０における姿勢判定手段が構成されている。

【0062】

より詳しくは、この姿勢判定工程は、ＲＯＭ４６に記憶された図７に示す処理内容に従い実行される。先ず、ＣＰＵ４４は、Ｓ２１において、伏臥判定工程を実行する。具体的には、全ての判定エリア１〜５において、最も出力値の小さいグループ１と次に出力値の小さいグループ２に属する圧力検出部１００のそれぞれの個数が、ベッド１２の床板１６に配設された全ての圧力検出部１００の総個数（本実施形態では８００個）の０．８７５％以上の個数（本実施形態では７個以上）となるか否かが判定される。総個数の０．８７５％以上の個数となる場合（ＹＥＳ）には、ＣＰＵ４４は、Ｓ２２において伏臥フラグをＯＮにして後述するＳ３０に進む。総個数の０．８７５％未満の個数となる場合（ＮＯ）には、ＣＰＵ４４は、Ｓ２３に進む。

【0063】

図９（ａ）に、実際に天部マット２０上に使用者が伏臥の姿勢で横たわった際の圧力分布図を示す。この図では、圧力検出部１００の出力値が低いほど色が黒く、出力値が高いほど白く表示される。図９（ａ）の縦軸は圧力検出部１００のｘ座標値を示し、横軸はｙ座標値を示している。また、図９（ｂ）〜（ｆ）は、図９（ａ）に示す圧力分布状態を、判定エリア１〜５毎にグループ１〜５に属する圧力検出部１００の個数として棒グラフに表したものであり、縦軸が個数、横軸がグループの番号を示している。さらに、図９（ｇ）は、図９（ａ）に示す圧力分布状態を、判定エリア１〜５別に、全グループ１〜５に属する圧力検出部１００の総個数として示したものであり、縦軸が個数、横軸が判定エリアの番号を示している。図９（ａ）〜（ｇ）から明らかなように、使用者が伏臥の姿勢で天部マット２０上に横たわっている場合に、全ての判定エリア１〜５において、グループ１とグループ２に属する圧力検出部１００のそれぞれの個数が、総個数０．８７５％以上の個数（本実施形態では７個以上）となっており、上記Ｓ２２の判定条件を充足していることが確認できる。

【0064】

なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ２１〜２２を含んで、姿勢判定手段に含まれる伏臥判定手段が構成されている。

【0065】

次に、Ｓ２３では、ＣＰＵ４４は、側臥判定工程を実行する。具体的には、最も出力値の大きいグループ５に属する圧力検出部１００の総個数が最も出力値の小さいグループ１に属する圧力検出部１００の総個数よりも大きい否かが判定される。グループ５の総個数がグループ１の総個数よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、ＣＰＵ４４は、Ｓ２４に進む。Ｓ２４では、側臥判定の条件を満たしたものについて、左側臥と右側臥を峻別する左右側臥峻別工程を実行する。具体的には、Ｓ４で算出された重心のｙ座標値より、最も出力値が大きい圧力検出部１００のｙ座標値が小さいか大きいかが判定され、小さい場合（ＹＥＳ）には、ＣＰＵ４４は、Ｓ２５に進み左側臥フラグをＯＮにしてＳ３０に進む。一方、重心のｙ座標値より、最も出力値が大きい圧力検出部１００のｙ座標値が大きい場合（ＮＯ）には、ＣＰＵ４４は、Ｓ２６に進み、右側臥フラグをＯＮにしてＳ３０に進む。

【0066】

図１０（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が左側臥の姿勢で横たわった際の、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。また、図１１（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が右側臥の姿勢で横たわった際の、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。図１０（ａ）〜（ｇ）および図１１（ａ）〜（ｇ）から明らかなように、使用者が側臥の姿勢で天部マット２０上に横たわっている場合に、グループ５の総個数がグループ１の総個数よりも大きくなっており、上記Ｓ２３の判定条件を充足していることが確認できる。また、図１０の左側臥の場合は、重心（＊）のｙ座標値が最大出力値の圧力検出部１００のｙ座標値よりも小さく、図１１の右側臥の場合は、重心（＊）のｙ座標値が最大出力値の圧力検出部１００のｙ座標値よりも大きくなっており、Ｓ２４の判定結果と合致していることが確認できる。

【0067】

なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ２３〜Ｓ２６を含んで、姿勢判定手段に含まれる側臥判定手段と、左右側臥峻別手段が構成されている。

【0068】

次に、ＣＰＵ４４は、Ｓ２７において、座位判定工程を実行する。具体的には、中心エリアとしてのエリア１内に属する圧力検出部１００の個数が、全てのグループ１〜５に属する圧力検出部１００の総個数の６０％以上であるか否かが判定される。６０％以上である場合（ＹＥＳ）には、ＣＰＵ４４はＳ２８に進み座位フラグをＯＮにしてＳ３０に進む。６０％未満である場合（ＮＯ）には、ＣＰＵ４４はＳ２９に進み仰臥フラグをＯＮにしてＳ３０に進む。

【0069】

図１２（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が座位の姿勢で鎮座した際の、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。図１２（ａ）〜（ｇ）から明らかなように、使用者が座位の姿勢で天部マット２０上に鎮座している場合には、エリア１内の圧力検出部１００の個数が、全グループ１〜５の圧力検出部１００の総個数の６０％以上となっており、上記Ｓ２７の判定条件を充足していることが確認できる。なお、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ２７〜Ｓ２８を含んで、姿勢判定手段に含まれる座位判定手段が構成されている。

【0070】

ここで、本実施形態では、Ｓ２９において仰臥判定工程を実行することなく仰臥フラグをＯＮにしている。これは、Ｓ２１の伏臥判定工程と、Ｓ２３の側臥判定工程と、Ｓ２７の座位判定工程の何れにも該当しない場合は、残された姿勢は仰臥しかなく、仰臥判定工程を省略しても仰臥と判定できるからである。これにより、姿勢判定工程の効率化を図ることができる。なお、Ｓ２９において、後述する図１６のＳ４３に示す如き仰臥判定工程を確認的に行うことは、勿論可能である。

【0071】

図１３（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が仰臥の姿勢で横たわった際の、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。仰臥の圧力分布の特徴については、後述の第２の実施形態において詳述する。

【0072】

続いて、ＣＰＵ４４は、Ｓ３０において、端位判定工程を実行する。具体的には、Ｓ４で算出された重心が、複数の圧力検出部１００のマトリックス状の配置において、端部から３０％以内の列に位置しているか否かが判定される。即ち、重心のｙ座標値が、端部から３０％以内の列に該当するｙ座標値に該当すれば、天部マット２０の端部に使用者が位置する端位であることが確認できる。本実施形態においては、圧力検出部１００のマトリックス状の配列において、ｙ座標値は１〜２５であることから、重心のｙ座標値が１〜７および１９〜２５の範囲に該当する場合に、端位である（ＹＥＳ）と判定され、Ｓ３１に進む。一方、重心のｙ座標値が１〜７および１９〜２５の範囲にない場合は、端位でない（ＮＯ）と判定され、姿勢判定工程を終了する。

【0073】

Ｓ３０で端位と判定されＳ３１に進むと、ＣＰＵ４４は、座位フラグがＯＮになっているかどうかを確認する。すなわち、使用者が天部マット２０の端部に位置している場合に、使用者が座位である場合は、天部マット２０の端部に腰掛けていると考えられるからである。この場合、使用者が就寝中で天部マット２０の端部からベッド１２の下方に転落する危険はないと判定できる。従って、ＣＰＵ４４は、Ｓ３１で座位フラグがＯＮの場合（ＹＥＳ）は、座位フラグをＯＦＦにして変わりに端座位フラグをＯＮにして姿勢判定工程を終了する。一方、Ｓ３１で座位フラグがＯＦＦの場合（ＮＯ）は、使用者が仰臥、伏臥、右側臥、左側臥の何れかの姿勢で天部マット２０に横たわった状態であり、使用者が天部マット２０の端部からベッド１２の下方に転落する危険があると判断できる。従って、この場合は、ＣＰＵ４４は、Ｓ３３に進んで転落危険フラグをＯＮにして姿勢判定工程を終了する。

【0074】

図１４（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が左側臥の姿勢で、且つ重心（＊）が天部マット２０の端部に寄っている端位の状態における、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。この状態では、姿勢判定工程において、左側臥フラグと転落危険フラグがＯＮにされる。一方、図１５（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が座位の姿勢で、且つ重心（＊）が天部マット２０の端部に寄っている端位の状態における、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。この状態では、姿勢判定工程において、端座位フラグがＯＮにされる。

【0075】

なお、上記の説明から明らかなように、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ３０〜Ｓ３３を含んで、姿勢判定手段に含まれる端位判定手段が構成されている。

【0076】

上述のとおり、図７のフローに従い姿勢判定工程が終了すると、ＣＰＵ４４は、図６のフローにおけるＳ１０に進んで、ＯＮになっているフラグ情報を判定結果信号として表示装置に送信する。これにより、表示装置３０に、「仰臥」「伏臥」「左側臥」「右側臥」「座位」「端座位」の何れか姿勢判定結果として表示され、「仰臥」「伏臥」「左側臥」「右側臥」の場合は、「転落危険」も併せて表示されるケースがある。その後、ＣＰＵ４４は、Ｓ１１に進んでフラグをリセットし、本処理を終了する。

【0077】

本実施形態に従う姿勢判定装置１０および姿勢判定方法によれば、感圧中心算出手段（工程）において複数の圧力検出部１００の感圧中心である重心を検出し、判定エリア設定手段（工程）により重心の周囲に判定エリア１〜５を設定し、姿勢判定手段（工程）においてかかる判定エリア１〜５内における圧力検出部１００の出力値の分布状況に基づき姿勢を判定するという、従来にない全く新しい手法が採用されている。これにより、従来の姿勢判定装置のように、姿勢判定が装置自体の固定的な方向に依存して行われることがなく、使用者が天部マット２０の長手方向に対して傾斜した状態で横たわっている場合でも、所望の検出精度を維持した状態で姿勢判定を行うことができるのである。

【0078】

しかも、重心の周囲に設定された圧力検出部１００の出力値の分布状況が、各姿勢の判定基準に合致するか否かを判定する簡潔な方法により、「仰臥」「伏臥」「左側臥」「右側臥」「座位」「端座位」の各姿勢を判別することができる。従って、予め準備した多数の姿勢モデルを記憶しておき、実測の圧力分布と姿勢モデルとの相関関数で判断する従来の姿勢判定方法に比して、簡便且つ明確に姿勢を区別することができるのである。

【0079】

特に、本実施形態では、重心を中央に配置した形態で複数の判定エリア１〜５を設定している。使用者の姿勢判定において、感圧中心となる重心を中央に配置した周辺領域において、姿勢毎の特徴が把握し易いことから、本実施形態の判定エリア１〜５の設定により、姿勢判定の精度をより有利に高めることができるのである。しかも、本実施形態では、判定エリア１〜５が同心円状であり、判定エリア１〜４が同じ面積を有するように設定されていることから、使用者の天部マット２０上での方向に関わりなく、圧力検出部１００の出力値の分布状況による姿勢毎の特徴の把握を、一層精度よく行うことができるのである。

【0080】

加えて、グループ分け手段（工程）により、多数の圧力検出部１００の出力値の分布状況を速やかに把握することができ、姿勢判定を効率的に行うことができるのである。

【0081】

さらに、左右側臥峻別手段（工程）や、端位判定手段（工程）を、判定エリア手段（工程）で必要となる重心を利用して、効率的に行うことができ、装置および方法の一層の簡素化、効率化を図ることができるのである。

【0082】

次に、図１６に従い、本発明の第２の実施形態としての姿勢判定装置および姿勢判定工程において採用される姿勢判定工程を説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる部分は、図１６に示す姿勢判定工程の具体的手順のみであり、その他の構成等は第１実施形態と同じであるので、その説明を省略する。

【0083】

要するに、第２の実施形態では、図６に示すＳ９において、図１６に示す姿勢判定手順を実行する。本実施形態の姿勢判定工程は、「仰臥」「側臥」のみを判定する簡易な形式のものである。先ず、Ｓ４１において、ＣＰＵ４４は、側臥判定工程を実行する。具体的には、第１の実施形態におけるＳ２３と同様、ＣＰＵ４４は、グループ５の総個数がグループ１の総個数よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、側臥と判定してＳ４２に進み側臥フラグをＯＮにして姿勢判定工程を終了する。

【0084】

グループ５の総個数がグループ１の総個数以下の場合（ＮＯ）には、ＣＰＵ４４はＳ４３に進み、仰臥判定工程を実行する。具体的には、Ｓ４３では、全てのグループ１〜５において圧力検出部１００が検出され、且つ最も出力値の大きいグループ５に属する圧力検出部１００の総個数が他の各グループ１〜４に属する圧力検出部１００の総個数と対比して最小であるか否かが判断される。この条件を充足する場合（ＹＥＳ）には、ＣＰＵ４４はＳ４４に進み、仰臥フラグをＯＮにして姿勢判定工程を終了する。また、この条件を充足する場合（ＮＯ）には、ＣＰＵ４４は、圧力検出部１００の出力値の分布状況が、仰臥にも側臥にも該当しないと認定し、何れのフラグもＯＦＦにした状態で姿勢判定工程を終了する。

【0085】

図１３（ａ）〜（ｇ）には、実際に天部マット２０上に使用者が仰臥の姿勢で横たわった際の、図９（ａ）〜（ｇ）に対応する図が示されている。図１３（ｇ）から明らかなように、使用者が仰臥の姿勢で天部マット２０上に横たわっている場合には、全グループ１〜５で圧力検出部１００が検出されており、グループ５の圧力検出部１００の総個数がグループ１〜４の各グループに属する圧力検出部１００の総個数と対比して最小となっており、上記Ｓ４３の判定条件を充足していることが確認できる。なお、本実施形態では、データ処理装置２８のＣＰＵ４４，ＲＯＭ４６，ＲＡＭ４８，Ｓ４３〜Ｓ４４を含んで、姿勢判定手段に含まれる仰臥判定手段が構成されている。

【0086】

以上、本発明の姿勢判定装置１０および姿勢判定方法の複数の実施形態について詳述したが、本発明はこれらの具体的な記載によって限定されない。例えば、上記実施形態では、感圧中心として、重心を採用したが、これに代えて、圧力が検出されている複数の圧力検出部１００の座標値（ｘ，ｙ）から算出される面積中心であってもよい。その場合でも、圧力が検出されている複数の圧力検出部の中心部分が概ね特定でき、姿勢判定において、上記実施形態と同様の効果が発揮される。

【0087】

なお、感圧中心としての面積中心（Ｃａｘ，Ｃａｙ）は、圧力検出部１００の座標値（ｘ，ｙ）として、下式に基づき算出される。なお、下式において、任意の圧力検出部１００（ｘ，ｙ）をｉとした場合、当該圧力検出部１００の出力値をｐｉ、ｘ座標値をｘｉ、ｙ座標値をｙｉと表す。また、全圧力検出部１００（ｘ，ｙ）の総数をＮ、接触閾値をｔ、接触閾値以上の出力値を有する圧力検出部１００（ｘ，ｙ）の個数をｎ、として表す。

【0088】

【数2】

【0089】

また、判定エリア設定手段（工程）において設定される判定エリアの数や大きさ、形状等は、上記実施形態のものに限定されず、姿勢判定の内容や圧力検出部１００の個数や配設形態等に応じて任意に設定可能である。例えば、判定エリアは１つあってもよいし、複数であってもよい。また、中心エリア１や周辺環状エリア２〜４の形状は同心円形状に限らず、同心矩形状等であってもよい。さらに、判定エリアの面積も、必要に応じて互いに異ならせることは勿論可能である。

【0090】

加えて、姿勢判定手段（工程）には、少なくとも１つの姿勢の判定手段（工程）が含まれていればよく、要求に応じて任意に構成することができる。例えば、第１実施形態のように、仰臥判定、伏臥判定、左側臥判定、右側臥判定、座位判定、端位判定の何れをも含むように構成してもよいし、第２実施形態のように、仰臥判定と側臥判定のみを含むようにしてもよい。さらに、乳幼児の窒息等の危険を防止するために、伏臥判定のみを含むようにすることも勿論可能である。

【0091】

また、複数の圧力検出部は、本実施形態の如き体圧センサ２６が有する圧力検出部１００を利用して設けてもよいし、それぞれ単独の圧力センサ等を複数個マトリックス状に配設することによって構成してもよい。また、圧力検出部の構造は、接触圧が計測されるものであれば、静電容量型の他、歪ゲージやロードセル等の任意の構造が採用可能である。

【符号の説明】

【0092】

１：中心エリア、２〜４：周辺環状エリア、５：エリア、１０：姿勢判定装置、１２：ベッド（寝具）、１６：床板（人体支持面）、２８：データ処理装置、３０：表示装置、１００：圧力検出部

【要約】

寝具上での使用者の方向に影響されることなく、簡便且つ精度よく使用者の姿勢を判定することができる、新規な姿勢判定装置および姿勢判定方法を提供する。
寝具（１２）の人体支持面（１６）にマトリックス状に配設された複数の圧力検出部（１００）を用い、圧力検出部の出力値に基づいて圧力検出部の感圧中心を算出する感圧中心算出手段（Ｓ３）と、算出された感圧中心の周囲に判定エリアを設定する判定エリア設定手段（Ｓ５）と、判定エリア内における圧力検出部の出力値の分布状況に基づき姿勢を判定する姿勢判定手段（Ｓ９）とを設けた。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図16】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】