特許 6771295 離床センサおよび離床状態判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6771295

(24)【登録日】2020年10月1日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】離床センサおよび離床状態判定装置

(51)【国際特許分類】

   A61G 7/05 20060101AFI20201012BHJP

   A47C 21/00 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   A61G7/05

   A47C21/00

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-59890(P2016-59890)

(22)【出願日】2016年3月24日

(65)【公開番号】特開2017-169881(P2017-169881A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2019年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】711007530

【氏名又は名称】高井 拓夫

(73)【特許権者】

【識別番号】307016180

【氏名又は名称】地方独立行政法人鳥取県産業技術センター

(74)【代理人】

【識別番号】100118393

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 康裕

(72)【発明者】

【氏名】高井 拓夫

(72)【発明者】

【氏名】高橋 智一

【審査官】 小原 正信

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５４１９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３５３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５４９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１４８８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｇ ７／０５

Ａ４７Ｃ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

身体の有無を検出する静電容量式の離床センサであって、
正負一対の電極で形成される第１の静電容量電極と、
該第１の静電容量電極に近接して設けられ正負一対の電極で形成される第２の静電容量電極と、からなり、
前記第１の静電容量電極は第１の基材に配設され、
前記第２の静電容量電極は第２の基材に配設され、
前記第１の基材と前記第２の基材との間にスペーサが配置されており、
前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極とは取り付け面において重なるように設けられ、
前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極の前記身体までの距離の差による静電容量の差に応じて前記身体の存在の検出信号を出力することを特徴とする離床センサ。

【請求項2】

前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極の各々片方の電極に共通の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記第１の静電容量電極に給電された印加電圧を整流する第１の整流部と、
前記第２の静電容量電極に給電された印加電圧を整流する第２の整流部と、
前記第１の整流部の電位と前記第２の整流部の電位の高低を比較する比較部と、
前記身体が所定の距離遠ざかると前記第１の整流部の電位が前記第２の整流部の電位より高くなり、身体が所定の距離近づくと前記第１の整流部の電位が前記第２の整流部の電位より低くなるようにインピーダンスを設定された電位差部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の離床センサ。

【請求項3】

正負一対の電極で形成される第１の静電容量電極と、前記第１の静電容量電極に近接して設けられ正負一対の電極で形成される第２の静電容量電極と、を備え、前記第１の静電容量電極は第１の基材に配設され、前記第２の静電容量電極は第２の基材に配設され、前記第１の基材と前記第２の基材との間にスペーサが配置されており、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極とは取り付け面において重なるように設けられ、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極の身体までの距離の差による静電容量の差に応じて身体の存在の有無を検出する検出信号を出力する静電容量素子が、複数の検出領域毎に設置された離床センサと、
複数の検出領域毎に設置された前記静電容量素子からの前記検出信号に基づいて離床状態を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする離床状態判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、離床センサおよび離床状態判定装置に関し、詳しくは、寝具上の身体の有無を検出する静電容量式の離床センサであって、第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の身体までの距離の差による静電容量の差に応じて身体の存在や状態の検出信号を出力する離床センサおよび離床状態判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自立歩行困難な被看護者はベッドから転落したり、自力で車椅子に移動しようとしてあるいは単独歩行しようとして転倒したりする事故が発生することがある。また、徘徊して行方不明になったり、診察時間に離床していてその時に診察できなかったりすることがある。また、正常な寝返りをしていなかったり、苦しむときなどに異常な身体の移動をしていたり、全く動いていなかったりすることを気付くのが遅れることがある。これらの事故防止、徘徊防止や病状の早期発見などのために、従来より、種々のセンサを用いて身体の有無を検出し離床を判定する装置が考えられた。

【0003】

例えば、特許文献１（特開２０１５−８９２１号公報）に開示されるような荷重の有無を検出するセンサを寝床に配設して寝ているときの荷重を検出する装置、特許文献２（特開２０１５−１２６８０３号公報）に開示されるような荷重の有無を検出するセンサをベッドの傍の床などに配設して足の接地による離床を検出する装置、特許文献３（特開２０１２−４５２９６号公報）に開示されるような静電容量式センサを寝床のマットに配設して寝ているときの身体の存在を検出する装置、特許文献４（特開２０１５−１４６８５６号公報）に開示されるような対象物からの反射光に応じて対象物を検出する光電センサや、反射板で反射される反射光の有無に応じて対象物を検出するビームセンサや、対象物が発する熱に応じて対象物を検出する熱線センサや、超音波信号の反射の有無に応じて対象物を検出する超音波センサなどの非接触検出センサによって離床を検出する装置、タグセンサ（ＩＣタグ）などのセンシング素子を被看護者に携帯させて離床を検出する装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−８９２１号公報

【特許文献2】特開２０１５−１２６８０３号公報

【特許文献3】特開２０１２−４５２９６号公報

【特許文献4】特開２０１５−１４６８５６号公報

【特許文献5】特開２０１３−２３５３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の身体を検出するセンサは、離床状態を判定するためのセンサとしては種々の問題があった。荷重センサや静電容量センサが寝具の中や下に配設されると被看護者によって温度や湿度が変化する。このために荷重センサや静電容量センサの感度が変化して誤作動する。

【0006】

また、荷重センサや静電容量センサがマットの下に配設されると、センサと人体との距離が大きく離間して感度が低下すると共に、種々の厚さのマットがあるので、この温度や湿度の変化やマットの厚みの違いによる影響は大きい。

【0007】

また、体重の違い、体温の違い、体脂肪率の違いや発汗の度合いの違いなど、体質の違いが荷重センサや静電容量センサの感度に影響を及ぼし、誤作動や感度低下の要因となるので、いかなる体質にも対応しなければならないという課題がある。

【0008】

また、静電容量センサは、姿勢検出に使用する場合、例えば、胸部、腰部、臀部、足部など複数領域に配設されることになるが、静電容量センサが近接するために相互干渉による誤作動が生ずるという問題がある。

【0009】

また、荷重センサをベッドの傍の床などに配設して足の接地による離床を検出する装置においては、ベッドや椅子の足の重圧による断線・破損、看護者や見舞い者などの被看護者以外が踏むことによる誤判定の問題があり、また、このような装置においては、ベッドからの落下防止や病状の早期発見はできないという問題がある。

【0010】

また、離床センサおよび離床状態検出装置の誤作動は看護においては重大な問題である。看護者に余分な作業等の負担を強いることから誤判定する装置は敬遠されていて、使用を取りやめる看護・介護施設もある。

【0011】

光電センサ、ビームセンサ、熱線センサや超音波センサなどの非接触検出センサは高額であることから普及が望めないという問題がある。タグセンサ（ＩＣタグ）などのセンシング素子は、これを携帯させる被看護者に束縛感・違和感を与えるという問題がある。

【0012】

このような離床センサおよび離床状態検出装置としての特有の問題を解決するために、発明者の先願である特許文献５（特開２０１３−２３５３１３号公報）から派生した技術でもって、本発明は、温度・湿度の変化や相互干渉による誤作動を低減し、人体から離間したマットの下に設置されても良いように非接触検知距離を伸ばし、被看護者が携帯しなくてもよく、安価な離床センサおよび離床状態判定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】

【0013】

上記目的を達成するため、本発明の離床センサは、身体の有無を検出する静電容量式の離床センサであって、正負一対の電極で形成される第１の静電容量電極と、該第１の静電容量電極に近接して設けられ正負一対の電極で形成される第２の静電容量電極と、からなり、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極の前記身体までの距離の差による静電容量の差に応じて前記身体の有無の検出信号を出力することを特徴とする。

【0014】

２つの電極に身体までの距離の差があるとその静電容量に差が生じる。本発明は一方の静電容量電極を検出用とし、近接した他方の静電容量電極を基準用として、同じ環境の静電容量の差に応じて前記身体の有無の検出信号を出力する。このために、一方の静電容量電極の静電容量が温度・湿度などで変化しても他方も同様に温度・湿度などで変化するので、静電容量の差は温度・湿度などの変化の影響を受けない。また、静電容量は身体の体質によっても変化するが、本発明の離床センサは体質が変わっても両方の静電容量電極の静電容量が共に変化するので、体質の変化の影響を受けない。このように、環境や身体の体質の影響が少ないので寝具上の身体の有無を高感度で検出することができる。したがって、本発明の離床センサを身体と離間するマットの下に設置することができる。また、本発明の離床センサは安価な静電容量式センサなので、光電センサ、ビームセンサ、熱線センサや超音波センサなどの非接触検出センサと比較して廉価である。また、タグセンサのように被看護者が携帯するものではないので、被看護者に携帯による束縛感・違和感を与えることがない。

【0015】

また、本発明の離床センサにおいては、前記第１の静電容量電極は第１の基材に配設され、前記第２の静電容量電極は第２の基材に配設され、前記第１の基材と前記第２の基材との間にスペーサが配置されており、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極とは取り付け面において重なるように設けられることが好ましい。

【0016】

これにより、スペーサの厚みで第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の静電容量の差を調整することができる。特に、離床センサが折り曲げ可能なベッドに設置されたり、洗浄を要求されたりするときは柔軟性が必要であり、このときは一般的な厚み１．６ｍｍの堅いガラスエポキシなどのプリント基板ではなくてＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）が好ましい。しかしながら、ＦＰＣは厚みが０．３ｍｍ程度と薄いために第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の静電容量の差が小さい。そこで、スペーサを挿入することで第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の離間距離を大きくすることができる。このスペーサは適度な誘電率が必要であり、柔軟性に優れている方がよい。

【0017】

また、本発明の離床センサにおいては、前記第１の静電容量電極側の表面から前記第２の静電容量電極側の表面まで貫通する通気口を設けることが好ましい。これにより、湿度差や温度差などの環境の影響を低減させる。また、マットの湿度上昇を低減させることができる。

【0018】

また、本発明の離床センサにおいては、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極の各々片方の電極に共通の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記第１の静電容量電極に給電された印加電圧を整流する第１の整流部と、前記第２の静電容量電極に給電された印加電圧を整流する第２の整流部と、前記第１の整流部の電位と前記第２の整流部の電位の高低を比較する比較部と、前記身体が所定の距離遠ざかると前記第１の整流部の電位が前記第２の整流部の電位より高くなり、身体が所定の距離近づくと前記第１の整流部の電位が前記第２の整流部の電位より低くなるようにインピーダンスを設定された電位差部と、を備えることが好ましい。

【0019】

これにより、電位差部のインピーダンスを調整することで離床状態検出の感度を容易に調節することができる。また、電位差部を設けることは容易であり、たとえば、第２の整流部に抵抗を一つ設けても良く、前記第１の静電容量電極への印加電圧とは異なる電圧を第２の静電容量電極に印加しても良い。

【0020】

また、本発明の離床状態判定装置においては、正負一対の電極で形成される第１の静電容量電極と、前記第１の静電容量電極に近接して設けられ正負一対の電極で形成される第２の静電容量電極と、を備え、前記第１の静電容量電極は第１の基材に配設され、前記第２の静電容量電極は第２の基材に配設され、前記第１の基材と前記第２の基材との間にスペーサが配置されており、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極とは取り付け面において重なるように設けられ、前記第１の静電容量電極と前記第２の静電容量電極の身体までの距離の差による静電容量の差に応じて身体の存在の有無を検出する検出信号を出力する静電容量素子が、複数の検出領域毎に設置された離床センサと、複数の検出領域毎に設置された前記静電容量素子からの前記検出信号に基づいて離床状態を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

【0021】

これにより、検出領域毎の検出に基づいて種々の離床状態を判定することができる。例えば、寝返り、起き上がり、離床前の姿勢、離床状態、無動などの判定をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１Ａは第１実施形態の離床状態判定装置の要部の構成を示す平面図であり、図１Ｂは図１Ａの正面図である。

【図2】図２Ａは第１実施形態の離床センサの要部の構成を示すブロック図であり、図２Ｂは図２Ａの回路図である。

【図3】図３Ａは第１実施形態の離床センサの要部の動作を示す図であり、図３Ｂは離床センサのコンパレータへの入力電圧を示すグラフである。

【図4】図４は第２実施形態の離床センサの動作の要部を示す図である。

【図5】図５は第３実施形態の離床センサの動作の要部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、実施形態及び図面を参照にして本発明を実施するための形態を説明するが、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

【0024】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の離床状態判定装置１００を図１〜図３を用いて説明する。離床状態判定装置１００は離床センサ１０１と判定部２０からなる。離床センサ１０１のプラグＭと判定部２０のソケットＦによって離床センサ１０１は判定部２０から着脱可能になっている。図１Ｂに示すように、離床センサ１０１はシート状であり、ベッド５０の台５０ａとマット５０ｂの間に敷かれており、マット５０ｂ上の身体（被看護者）Ｂの有無を検出する。判定部２０は離床センサ１０１からの検出信号に基づいて離床状態を判定し、その結果を警報等種々の方法で報知する。

【0025】

図３Ａに示すように、離床センサ１０１の１つの静電容量素子１０１ａは、第１の静電容量電極である正極１ａ（＋）負極１ｂ（−）一対の電極からなる検出用電極１と、第２の静電容量電極である正極２ａ（＋）負極２ｂ（−）一対の電極からなる基準用電極２と、検出用電極１が配設される第１の基材３と、基準用電極２が配設される第２の基材４と、検出用電極１と基準用電極２を所定の距離離間させるスペーサ５と、離床センサ１０１の両面を水などから保護する第１の保護シート６、第２の保護シート７からなり、身体Ｂ側から順に第１の保護シート６、検出用電極１、第１の基材３、スペーサ５、第２の基材４、基準用電極２、第２の保護シート７と重ねられている。

【0026】

第１の基材３と第２の基材４は柔らかな絶縁性のシートであって、ＦＰＣの基材である。なお、検出用電極１が形成された第１の基材３と基準用電極２が形成された第２の基材４は別体ではなく１枚のＦＰＣを折り曲げたものであってもよい。

【0027】

スペーサ５はゴムのような柔軟性と断熱性と適度な誘電率がある材質であることが好ましい。また、図３Ａに示すように、検出用電極１（正極１ａと負極１ｂ）と基準用電極２（正極２ａと負極２ｂ）は取り付け面に垂直な方向に重なって、同位置となるように設けられる。

【0028】

このように、静電容量素子１０１ａは、第１の保護シート６、検出用電極１、第１の基材３、スペーサ５、第２の基材４、基準用電極２、第２の保護シート７により形成される。そして図１Ａに示すように、この静電容量素子１０１ａは、検出領域となる胸部（Ｍ１）とその左右（Ｌ１、Ｒ１）、腰部（Ｍ２）とその左右（Ｌ２、Ｒ２）、臀部（Ｍ３）とその左右（Ｌ３、Ｒ３）、足部（Ｍ４）とその左右（Ｌ４、Ｒ４）の１２箇所の領域１０１ｂにそれぞれ設置されている。

【0029】

これらの領域別の身体Ｂの有無によって判定部２０は、在床の状態（寝返り、起き上がり、離床前の姿勢、離床状態、無動など）を判定することができる。例えば、臀部の左領域Ｌ３か臀部の右領域Ｒ３のみ「有」であれば身体Ｂがベッド５０に座っている状態であり離床するかもしれないとして注意の信号を看護・介護室へ出力する。これにより、本発明の離床状態判定装置１００は、身体Ｂについての、褥瘡（床ずれ）防止のための寝返り監視、離床防止のための離床前の姿勢監視、徘徊防止や診察遂行のための離床状態監視や病状の早期発見のための無動監視を行うことができる。

【0030】

そして図１Ａに示すように、離床センサ１０１は判定部２０と電気的に接続するためのプラグＰを端部に備えている。離床センサ１０１は柔らかく防水性があるシート状のものなので、腰部や足部が屈曲するベッド５０にも取り付けることができ、回路の部分を密閉すると身体Ｂからの汗の耐久性が向上し、洗浄することもできる。

【0031】

図２Ａのブロック図に示すように、離床センサ１０１は高周波を発生する高周波発生部８と、高周波発生部８から発生された高周波電圧を検出用電極１に給電する第１のインピーダンス素子９と、高周波発生部８から発生された高周波電圧を基準用電極２に給電する第２のインピーダンス素子１０と、検出用電極１に給電された印加電圧を整流する第１の整流部１１と、基準用電極２に給電された印加電圧を整流する第２の整流部１２とマット５０ｂ上に身体Ｂが無い状態で第１の整流部１１経由の出力電圧が第２の整流部１２経由の出力電圧よりも高くなるように電位差を付加する電位差部１３と、電位差部１３から出力される第１の整流部１１経由の出力電圧と電位差部１３から出力される第２の整流部１２経由の出力電圧を比較してこれを離床状態判定結果として出力する比較部１４を備えている。

【0032】

図２Ｂは図１の簡略な回路図である。高周波発生部８は一例としてインバーターを用いたＣＲ発振回路である。発振周波数は概ね１００ＫＨｚから数ＭＨｚの広い範囲内で最適な周波数を設定すればよく、身体Ｂと検出用電極１との検出距離すなわちマット５０ｂの厚み、検出用電極１及び基準用電極２の形状や寸法、検出用電極１及び基準用電極２間の物質（第１の基材３、第２の基材４、スペーサ５）の誘電率、また第１の整流素子６や第２の整流素子７の定数により適宜決定すればよい。正確な発振周波数であったり、予め定められた高周波電圧等であったりする必要は無く、離床センサ１０１の仕様に合わせ適宜に決定すればよい。第１のインピーダンス素子９と第２のインピーダンス素子１０はインピーダンスの値が等しい。したがって、検出用電極１と基準用電極２には等しい高周波電圧が給電される。また、連続的に高周波を発生する必要は無く、消費電力を抑えるため間欠的に高周波電圧を出力してもよい。

【0033】

図２Ｂの第１の検出用電極１は、身体Ｂが検出されていない状態での浮遊容量を模式的に図示する非動作容量素子１ｆと身体Ｂが検出されて増加する浮遊容量を図示する動作コンデンサ１ｎを備えている。同様に、第１の基準用電極２は、身体Ｂが検出されていない状態での浮遊容量を模式的に図示する非動作容量素子２ｆと身体Ｂが検出されて増加する浮遊容量を図示する動作容量素子２ｎを備えている。

【0034】

図２Ｂの第１の整流部１１と第２の整流部１２は同じ値の素子で構成され、それぞれ検出用電極１の出力用の抵抗素子１１ａ、基準用電極２の出力用の抵抗素子１２ａと、半端整流を行う整流素子１１ｂ、１２ｂと、平滑を行う抵抗素子１１ｃ、１２ｃおよび容量素子１１ｄ、１２ｄと、ノイズ防止のための二段目の平滑を行う抵抗素子１１ｅ、１２ｅおよび容量素子１１ｆ、１２ｆを備えている。

【0035】

図２Ｂの電位差部１３は、第１の整流部１１の出力側には何も設けずに、第２の整流部１２の出力側とＧＮＤの間に抵抗素子１３ａを備えている。これにより、非動作状態で第１の整流部１１経由の出力電圧が第２の整流部１２経由の出力電圧よりも所定値だけ高くなる。比較部１４は比較素子１４ａを備え、比較素子１４ａの−側入力端子に第１の整流部１１の出力が入力され、比較素子１４ａの＋側入力端子に第２の整流部１２の出力が抵抗素子１３ａを介して入力される。したがって、非動作状態では＋側入力端子の電圧よりも−側入力端子の電圧が高くなるので比較素子１４ａは低レベル信号（以降、低レベル信号をＬと記し、高信号をＨと記す。）を出力する。Ｌ信号は身体を検出していないという判定の信号であり、信号Ｈは身体を検出したという判定の信号である。

【0036】

次に第１実施形態の離床センサ１０１の動作の概要を説明する。まず、身体Ｂが離床していて離床センサ１０１が身体Ｂを検出していない非動作状態について説明する。図２Ｂにおいて、高周波発生部８は所定の周波数で発振し、値の等しい第１インピーダンス素子９、第２インピーダンス素子１０をそれぞれ介して検出用電極１と基準用電極２の各電極で構成された浮遊容量の給電点１ｃ、２ｃへ給電される。

【0037】

なお、図２Ｂに記載の動作容量素子１ｎと動作容量素子２ｎは身体Ｂの検出による浮遊容量を図示するものであり、非動作時には存在しないためにここでは無視する。ここで、検出用電極１と基準用電極２の各電極形状はほぼ等しく形成され、各電極が離床センサ１０１の同じ箇所の至近距離で形成されているので、検出用電極１の非動作容量素子１ｆの浮遊容量と基準用電極２の非動作容量素子２ｆの浮遊容量はほぼ等しくなる。よって給電点１ｃ、２ｃで観測される各印加電圧波形は、各インピーダンス素子９、１０と検出用電極１と基準用電極２の各電極で構成された非動作容量素子１ｆ、２ｆの浮遊容量との積分波形であり、各印加電圧の波形は概ね等しくなる。

【0038】

このようにして第１の整流部１１と第２の整流部１２に概ね等しい電圧が入力される。第１の整流部１１と第２の整流部１２は同じ値の同じ素子の構成となっているので、第１の整流部１１と第２の整流部１２の出力電圧１１ｇ、１２ｇがほぼ等しくなる。もし、このまま第１の整流部１１と第２の整流部１２の出力電圧１１ｇ、１２ｇを比較部１４の比較素子１４ａに入力させると非動作時の比較素子１４ａの出力をＬまたはＨに固定することが困難となる。そこで、第２の整流部１２の出力電圧を電位差部１３の抵抗素子１３ａで所定値低下させてから比較素子１４ａの＋側入力端子に入力させることによって、図３Ｂに示すように、非動作時の比較素子１４ａの出力をＬに固定することができるようになる。この抵抗素子１３ａによる電圧差をＶ１とする。

【0039】

次に、身体Ｂが存床していて離床センサ１０１が身体Ｂを検出している動作状態について説明する。図２Ｂに記載の動作容量素子である１ｎと２ｎは身体Ｂの検出による浮遊容量であり、これは数１の数式で表される。

【数1】

【0040】

数式（数１）より、静電容量Ｃは誘電率εと電極面積Ｓが一定であれば電極の間隔ｄに反比例する。これにより、図３Ａに示すとおり、身体Ｂが離床センサ１０１に接近した場合、検出用電極１の負極１ｂ（−）から身体Ｂを中継し正極１ａ（＋）にいたる距離は、１ｄａ+１ｄｂであるのに対し、基準用電極２の負極２ｂ（−）から身体Ｂを中継し正極２ａ（＋）にいたる距離は、２ｄａ+２ｄｂとなる。このことから、身体Ｂが離床センサ１０１に接近した場合には、見かけ上の電極間隔が短い検出用電極１に付加される身体Ｂの浮遊容量１ｎの方が、見かけ上の電極間隔の長い基準用電極２に付加される身体Ｂの浮遊容量２ｎよりも大きいことが分かる。静電容量Ｃを電極の間隔ｄに反比例させるべく電極面積Ｓを一定にするために、検出用電極１の面積と基準用電極２の面積は等しい。

【0041】

以上により、第１実施形態の離床センサ１０１に身体Ｂが接近した場合、検出用電極１の容量１ｆに身体Ｂの浮遊容量１ｎが付加され、基準用電極２の容量２ｆに身体Ｂの浮遊容量２ｎが付加される。この時、検出用電極１側に付加される身体Ｂの浮遊容量１ｎが基準用電極２に付加される身体Ｂの浮遊容量２ｎより大きいため、高周波電圧を各電極に給電する各インピーダンス素子９、１０の電流値は共に増加するが、基準用電極２側の高周波電流増加分より検出用電極１側に流れる高周波電流増加分の方が多くなり、第１のインピーダンス素子９によって給電される給電点１ｃの高周波電圧の印加電圧は、第２のインピーダンス素子１０によって給電される給電点２ｃの高周波電圧の印加電圧より低くなる。この結果、第１の整流部１１の出力電圧は第２の整流部１２の出力電圧より低くなる。

【0042】

離床センサ１０１に身体Ｂが接近する分、比較素子１４ａに入力される検出用電極１側の電圧が基準用電極２側の電圧より低下するが、この電圧差をＶ２とする。一方、前述のとおり、離床センサ１０１に身体Ｂが接近しない非動作状態では、電位差部１３の抵抗素子１３ａによって比較素子１４ａに入力される検出用電極１側の電圧は基準用電極２側の電圧よりもＶ１だけ高く設定されている。Ｖ１は一定であるが、Ｖ２は離床センサ１０１に身体Ｂが近づくにしたがって大きくなる。そして、離床センサ１０１に身体Ｂが所定距離以上近づくとＶ２＞Ｖ１になって、比較素子１４ａの出力がＬからＨに反転する。すなわち、Ｖ１は離床センサ１０１の検出の閾値である。

【0043】

図３Ｂは静電容量が高い体質Ｘと低い体質Ｙの身体Ｂが離床センサ１０１に接近していない非動作の状態から、離床センサ１０１に身体Ｂが所定距離以上近づいてＶ２＞Ｖ１の動作状態になったときの比較部１４への入力電圧を示したグラフである。

【0044】

非動作状態では、身体Ｂの接近による静電容量が無いために高い体質Ｘと低い体質Ｙの両方共、検出用電極１側の比較素子１４ａへの入力電圧（Ｘ１、Ｙ１）が基準用電極２の入力電圧（Ｘ２、Ｙ２）よりもＶ１の分だけ高くなっている。

【0045】

動作状態では、体質Ｙよりも体質Ｘの方が身体Ｂの接近による静電容量が大きいので、比較素子１４ａへの入力電圧が体質Ｙ（Ｙ１、Ｙ２）よりも体質Ｘ（Ｘ１、Ｘ２）の方が低くなる。しかしながら、近接している検出用電極１と基準用電極２はいずれも体質の影響を等しく受けるのでＶ２＞Ｖ１となって、体質Ｈと体質Ｌのいずれも検出用電極１側の比較部１４への入力電圧（Ｘ１、Ｙ１）が基準用電極２の入力電圧（Ｘ２、Ｙ２）よりも低くなって、比較素子１４ａの出力がＬからＨに反転する。

【0046】

このように本発明の離床センサ１０１は一方の静電容量電極１を検出用とし、近接した他方の静電容量電極２を基準用として、同じ環境の静電容量の差に応じて前記身体の存在の検出信号を出力している。このために、一方の静電容量電極１の静電容量が温度・湿度などで変化しても他方の静電容量電極２も同様に温度・湿度などで変化するので、身体Ｂの検出において、温度・湿度などの変化の影響を受けない。また、静電容量は身体Ｂの体質や体調によっても変化するが、本発明の離床センサ１０１は体質や体調が変わっても両方の静電容量電極１、２の静電容量が共に変化するので、体質や体調の変化の影響を受けない。このように、環境や身体Ｂの体質や体調の影響が少ないので寝具上の身体Ｂの有無を高感度で検出することができる。

【0047】

したがって、本発明の離床センサ１０１を身体Ｂと離間するマット５０ｂの下に設置することができるし、布団等を置くことで少し持ち上げられた足を検出することもできる。また、本発明の離床センサ１０１は安価な静電容量式センサなので、光電センサ、ビームセンサ、熱線センサや超音波センサなどの非接触検出センサと比較して廉価である。また、タグセンサのように被看護者が携帯するものではないので、身体Ｂに携帯による束縛感・違和感を与えることがない。

【0048】

また、離床センサ１０１は検出用電極１と基準用電極２が取り付け面に垂直な方向に重なって設けられているので、身体Ｂがどの方向から近づいても均等に検出することができる。また、この重なりにより周囲に隣接する静電容量電極の影響をキャンセルするので、相互干渉による誤作動を低減することができる。

【0049】

また、離床センサ１０１はスペーサ５が第１の基材３と第２の基材４の間に設けられている。そして、このスペーサ５の厚みで第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の静電容量の差を調整することができる。離床センサ１０１が折り曲げ可能なベッド５０に設置されたり、洗浄を要求されたりするときは柔軟性が必要となる。このとき基材は、厚み１．６ｍｍの堅いガラスエポキシなどのプリント基板ではなくて柔軟性のあるＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）でなければならない。しかしながら、ＦＰＣは厚みが０．３ｍｍ程度と薄いために第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の静電容量の差が小さい。そこで、スペーサ５を挿入することで第１の静電容量電極と第２の静電容量電極の離間距離を大きくすることができる。

【0050】

なお、上述の実施形態では第１の基材３とスペーサ５と第２の基材４はそれぞれ別体であったが、本発明は別体に限定するものではない。例えば、本発明は、検出用電極１と基準用電極２との離間距離を十分確保できる厚みのゴムなどの弾性体を用いて、第１の基材３とスペーサ５と第２の基材４を一体にしてもよい。そして、本発明は、この弾性体の表面に導電性フィルムなどによるパターンで検出用電極１と基準用電極２を形成することで離床センサ１０１を構成することもできる。このような一体の基材を用いることで、本発明は、離床センサ１０１の製造コストを削減することができる。

【0051】

また、上述の実施形態では図２Ａ、図２Ｂに示す出力用電極１と基準用電極２の出力はそれぞれ第１の整流部１１、第２の整流部１２を介して比較部１４に入力されたが、本発明は第１の整流部１１と第２の整流部１２を必須の構成要件とするものではなく、出力用電極１と基準用電極２の波型出力が整流せずに比較部１４に入力されても比較部１４はレベルを比較することができる。

【0052】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の離床センサ１０１Ａを、図４を用いて説明する。図４は第１実施形態の離床センサ１０１における図２Ａに対応する。第２実施形態の離床センサ１０１Ａにおいては、第１実施形態の離床センサ１０１と構成が同一の部分については同一の参照符号を付与して説明を省略し、第１実施形態の離床センサ１０１と構成が近似する部分については参照符号に添え字「Ａ」を付して相違点のみ記す。

【0053】

第２実施形態の離床センサ１０１Ａは検出用電極１に給電された印加電圧と基準用電極２に給電された印加電圧をゲート回路１５によって切り替え、同じ第１の整流部１６に入力させる。マイクロプロセッサ１７（ＭＰＵ）は、第１の整流部１６から出力される検出用電極１側の電圧と基準用電極２側の電圧を比較して、その結果の信号ＬまたはＨを出力する。また、ゲート回路１５の切り替えを行う。さらに複数（ｎ）の静電容量素子１０１ａについてこれらの処理を、ゲート回路１５を切り替えながら行う。このようにしてマイクロプロセッサ１７が複数の処理を行うので、部品点数や出力の本数の削減と信頼性の向上を図ることができる。

【0054】

第１実施形態の第１インピーダンス９と第２インピーダンス１０は同じ値のインピーダンスであったが、第２実施形態の第１インピーダンス９Ａと第２インピーダンス１０Ａは異なる値のインピーダンスである。このインピーダンスの差のために、離床センサ１０１Ａに身体Ｂが接近しない非動作状態では、検出用電極１側の第１整流部１６の出力電圧が基準用電極２側の第１整流部１６の出力電圧よりもＶ１だけ高くなっている。すなわち、第２実施形態の第１インピーダンス９Ａと第２インピーダンス１０Ａが第１実施形態の電位差部１３の役割をしている。

【0055】

本発明は、電位差部１３によって離床センサ１０１の検出の閾値となる電位差Ｖ１を生じさせている。電位差部１３を設ける方法は、第１実施形態では抵抗素子１３ａの追加であり、第２実施形態では第１インピーダンス９と第２インピーダンス１０の値を異ならせる方法であり、いずれも容易な方法である。本発明はこれらの方法に限定するものではなく、検出用電極１側の第１整流部１６の出力電圧が基準用電極２側の第１整流部１６の出力電圧よりも所定値Ｖ１だけ高くなればよいので、たとえば、第１実施形態をベースにするのであれば、第１の整流部１１と第２の整流部１２の素子の値を異ならせてもよい。

【0056】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の離床センサ１０１Ｂを、図５を用いて説明する。図５は第１実施形態の離床センサ１０１における図３Ａに対応する。第３実施形態の離床センサ１０１Ｂにおいては、第１実施形態の離床センサ１０１と構成が同一の部分については同一の参照符号を付与して説明を省略し、第１実施形態の離床センサ１０１と構成が近似する部分については参照符号に添え字「Ｂ」を付して相違点のみ記す。

【0057】

図５に示すように、第３実施形態の離床センサ１０１Ｂは第１の保護シート６Ｂの露出面６ａ（検出用電極１側の表面）から第７の保護シート７Ｂの露出面７ａ（基準用電極２側の表面）まで貫通する通気口１８を複数設ける。この通気口１８は離床センサ１０１Ｂを貫通するものであり、図５に示すように、正極１ａＢ、２ａＢや負極１ｂＢ、２ｂＢ中に設けることができ、電極が無い場所に設けることもできる。通気口１８を正極１ａＢ、２ａＢや負極１ｂＢ、２ｂＢ中に設ける方法として、この電極をメッシュ形状にしてもよい。離床センサ１０１Ｂの両面の空気がこの通気口１８を抜けることができるので、離床センサ１０１Ｂの両面の温度や湿度などの環境が近くなり、離床センサ１０１Ｂの表裏の環境の相違による誤動作を低減することができる。また、マット５０ｂの湿度上昇を低減させることができる。

【0058】

上述の実施形態の離床状態判定装置１００はベッド５０に使用されたが、本発明はベッド５０での使用に限定するものではなく、例えば、畳に敷かれた布団などに適用することもできる。また、身体Ｂは被看護者であったが、在床状態の観察が必要な乳児や幼児、また場合によっては健常者であっても良い。

【符号の説明】

【0059】

１００：離床状態判定装置
１０１：離床センサ
１０１ｂ：静電容量素子の領域
１：検出用電極
１ｆ：検出用電極の非動作容量素子
１ｎ：検出用電極の動作容量素子
２：基準用電極
２ｆ：基準用電極の非動作容量素子
２ｎ：基準用電極の動作容量素子
３：第１の基材
４：第２の基材
５：スペーサ
６：第１の保護シート
７：第２の保護シート
９：第１のインピーダンス素子
１０：第２のインピーダンス素子
１１：第１の整流部
１２： 第２の整流部
１３：電位差部
１４：比較部
１５：ゲート回路
１８：通気口
２０：判定部
５０ｂ：ベッドのマット
Ｍ：プラグ
Ｆ：ソケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】