特許 7576719 動作判別システム

(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】

(24)【登録日】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】動作判別システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20241024BHJP

   A61G 7/043 20060101ALI20241024BHJP

   A61G 7/05 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 100

A61G7/043

A61G7/05

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2024010930

(22)【出願日】2024-01-29

【審査請求日】2024-01-29

【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】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近藤 忠優

(72)【発明者】

【氏名】堀田 忍

(72)【発明者】

【氏名】村山 勝

【審査官】▲高▼原 悠佑

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－１１８７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４０１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１０３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０１２９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８３８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７０７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００８９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３６３３２８０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／００－５／０３

Ａ６１Ｂ ５／１１－５／１１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベッドと、前記ベッドの上の使用者の動作を判別する動作判別装置と、を備えた動作判別システムであって、
前記動作判別装置は、
前記使用者が加える荷重の変化を検知するセンサと、
前記センサが出力する出力信号を受信して前記使用者の動作を判別する判別装置と、を備え、
前記ベッドは、
ベッド本体と、
前記ベッド本体に載置される敷寝具と、を備え、
前記センサは、
帯状に形成されており、前記ベッド本体と前記敷寝具との間に配置されるとともに、前記敷寝具の上に前記使用者が横たわった在床状態において前記使用者の胴体に対応する位置に配置されており、
前記判別装置は、
前記使用者が前記ベッドの上で上体を起こしたときに前記センサが出力する起上り信号が前記出力信号に含まれるか否かを判断し、
前記起上り信号が前記出力信号に含まれることを条件として、前記使用者が前記ベッドの上で上体を起こした起上り状態にあると判別し、
前記出力信号は、
前記使用者が安静な状態で前記ベッドの上に横たわった安静状態において出力される安静時信号と、
前記使用者がベッドの上で横たわった状態で動くアクティブ状態において出力されるアクティブ時信号と、を備え、
前記安静時信号は規則的に振動する波形を有し、前記アクティブ時信号は不規則に振動する波形を有し、
前記起上り信号は、１つのピークを有する波形であって、前記アクティブ時信号よりも緩やかな波形であり、
前記判別装置は、
前記出力信号の波形が不規則に振動することを検知して、前記使用者が前記アクティブ状態であると判断し、
前記アクティブ時信号が検出された後に、前記１つのピークを有し前記アクティブ時信号よりも緩やかな波形を検出することを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、動作判別システム。

【請求項2】

前記起上り信号は、１つのみのピークを有する波形であり、
前記判別装置は、
前記起上り信号が、前記１つのみのピークを有する波形であることを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項3】

前記出力信号のうち、前記ピークよりも前に検出される前記アクティブ時信号の振幅は、前記ピークよりも後の領域における振幅よりも大きく、
前記判別装置は、
前記出力信号のうち、前記ピークよりも前に検出される前記アクティブ時信号の振幅が、前記ピークよりも後の領域における振幅よりも大きいことを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項4】

前記起上り信号は、前記ピークに向けて前記出力信号が増加する増加領域と、前記ピークの後に前記出力信号が減衰する減衰領域と、を備え、
前記減衰領域における単位時間当たりの前記起上り信号の減少量の絶対値は、前記増加領域における単位時間当たりの前記起上り信号の増加量の絶対値よりも小さく、
前記判別装置は、
前記減衰領域における単位時間当たりの前記起上り信号の減少量の絶対値が、前記増加領域における単位時間当たりの前記起上り信号の増加量の絶対値よりも小さいことを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項5】

前記減衰領域は、前記アクティブ時信号よりも緩やかな波形を有し、
前記判別装置は、
前記減衰領域が、前記アクティブ時信号よりも緩やかな波形を有することを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、請求項４に記載の動作判別システム。

【請求項6】

前記判別装置は、
前記安静時信号の後に前記アクティブ時信号が発生し、前記アクティブ時信号の後に前記起上り信号が発生した場合において、前記起上り信号の振幅が、前記安静時信号の振幅よりも大きいことを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、請求項１または３に記載の動作判別システム。

【請求項7】

前記出力信号は、前記使用者の心拍に起因する信号に対応する周波数成分を有する心拍周波数信号を含み、
前記判別装置は、
前記心拍周波数信号が非検出である状態で前記起上り信号を検出することを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項8】

前記センサは、前記使用者の動作に起因して生じる前記敷寝具の振動を検出する、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項9】

前記ベッドには、前記使用者が横たわった状態において前記使用者の頭側および足側を含む頭足方向が設定されており、
前記在床状態において前記頭足方向の前記センサの幅寸法が、前記使用者の胴体長よりも短い、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項10】

前記センサは、前記ベッドの上に前記使用者が横たわった在床状態において、前記使用者の肩から腰の間に対応する位置に配置されている、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項11】

前記センサは、前記ベッドの上に前記使用者が横たわった在床状態において、前記使用者の脇の下から腰の間に対応する位置に配置されている、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項12】

前記ベッド本体は、
フレームと、
前記フレームに載置された床板と、を備え、
前記センサは、前記床板の上面に固定されている、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項13】

前記センサの両端部は、前記床板に固定されている、請求項１２に記載の動作判別システム。

【請求項14】

前記ベッドには、前記使用者が横たわった状態において前記使用者の頭側および足側を含む頭足方向が設定されており、
前記ベッドは、さらに、
前記ベッドのうち前記頭足方向と交差する方向の少なくとも一方の側縁であり、かつ、前記頭足方向の前記頭側に、前記使用者が前記ベッドから離床することを規制する離床規制部材を備え、
前記ベッドのうち前記頭足方向の前記足側には、前記使用者が前記ベッドから離床可能な離床領域が設定されている、請求項１に記載の動作判別システム。

【請求項15】

前記ベッドには、前記使用者が横たわった状態において前記使用者の頭側および足側を含む頭足方向が設定されており、
前記センサが前記ベッドに配置された状態において、前記頭足方向と交差する左右方向に係る前記センサの長さ寸法は、前記左右方向の幅寸法の８０％以上である、請求項１に記載の動作判別システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動作判別システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、病院、または介護施設等において、ベッドに在床する、体の不自由な患者、または高齢者等の被介護者は、ベッドから自力で離れようとすると、ベッドから転落または転倒するおそれがある。そこで、被介護者がベッドから離れる離床を検出する離床センサを用いて、離床センサが被介護者の離床を検知した場合には、介護者に通知することにより、被介護者の離床を補助することが検討されている。

【0003】

特開２０１２－２９８７１号公報（特許文献１）には、上記のような離床センサとして、ベッドの上に圧力センサを配置し、圧力センサで検出される使用者の体圧が所定値以下となった場合に、離床したと判定する離床センサが開示されている。

【0004】

また、特開２０１２－１１１７４号公報（特許文献２）には、ベッドの各脚部に荷重センサを設け、それら荷重センサで検出された荷重重心の移動量が所定値以下となった場合に、離床したと判定する離床センサが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－２９８７１号公報

【文献】特開２０１２－１１１７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の離床センサでは、使用者が完全に離床した後に離床が検出される。このため、離床するよりも早い段階で、使用者の動作を検出することが好ましい。

【0007】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、使用者がベッドの上で上体を起こした状態を検知する動作判別システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、
ベッドと、前記ベッドの上の使用者の動作を判別する動作判別装置と、を備えた動作判別システムであって、
前記動作判別装置は、
前記使用者が加える荷重の変化を検知するセンサと、
前記センサが出力する出力信号を受信して前記使用者の動作を判別する判別装置と、を備え、
前記ベッドは、
ベッド本体と、
前記ベッド本体に載置される敷寝具と、を備え、
前記センサは、
帯状に形成されており、前記ベッド本体と前記敷寝具との間に配置されるとともに、前記敷寝具の上に前記使用者が横たわった在床状態において前記使用者の胴体に対応する位置に配置されており、
前記判別装置は、
前記使用者が前記ベッドの上で上体を起こしたときに前記センサが出力する起上り信号が前記出力信号に含まれるか否かを判断し、
前記起上り信号が前記出力信号に含まれることを条件として、前記使用者が前記ベッドの上で上体を起こした起上り状態にあると判別し、
前記出力信号は、
前記使用者が安静な状態で前記ベッドの上に横たわった安静状態において出力される安静時信号と、
前記使用者がベッドの上で横たわった状態で動くアクティブ状態において出力されるアクティブ時信号と、を備え、
前記安静時信号は規則的に振動する波形を有し、前記アクティブ時信号は不規則に振動する波形を有し、
前記起上り信号は、１つのピークを有する波形であって、前記アクティブ時信号よりも緩やかな波形であり、
前記判別装置は、
前記出力信号の波形が不規則に振動することを検知して、前記使用者が前記アクティブ状態であると判断し、
前記アクティブ時信号が検出された後に、前記１つのピークを有し前記アクティブ時信号よりも緩やかな波形を検出することを条件として、前記起上り信号が前記出力信号に含まれると判断する、動作判別システムにある。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、使用者が離床状態と判別されるよりも前に、使用者がベッドの上で上体を起こした起上り状態を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係る動作判別システムを示すブロック図である。

【図2】実施形態１に係るベッドを示す、図１のＩＩ-ＩＩ線断面図である。

【図3】実施形態１に係るベッドについて、マットレスを取外した状態を示す平面図である。

【図4】実施形態１に係るセンサを示す断面図である。

【図5】実施形態１に係る動作判別装置が生成する信号を示す図であり、（ａ）は出力信号、（ｂ）は心拍周波数信号、（ｃ）は呼吸周波数信号である。

【図6】実施形態１において、在床状態（安静状態）について説明するための図である。

【図7】実施形態１において、在床状態（アクティブ状態）について説明するための図である。

【図8】実施形態１において、起上り状態について説明するための図である。

【図9】実施形態１において、端座状態について説明するための図である。

【図10】実施形態１において、離床状態について説明するための図である。

【図11】実施形態２において、起上り状態を判別する処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（実施形態１）
１．動作判別システムの概要
以下に、本発明を動作判別システムに適用した実施形態について説明する。本形態に係る動作判別システムは、ベッドの使用者の動作を判別する。ベッドの使用者は、ベッドの上に安静に横たわった在床状態、ベッドの上で寝返り等の動作を行うアクティブ状態、ベッドの上で上体を起こす起上り状態、使用者がベッドから離れた離床状態等、種々の状態を取りうる。

【0012】

使用者が、体が不自由であったり、高齢であったりした場合、使用者がベッドから離れようとすると、ベッドから転落したり、転倒したりするおそれがある。そこで、使用者がベッドから離れようとする動作を、できるだけ早期に検出することが望ましい。本形態に係る動作判別装置は、使用者がベッドを離れようとする動作を開始する際における、ベッドの上で上体を起こす動作を判別することができる。

【0013】

２．動作判別システム１０の構成
以下に、図１～図４を参照して、本形態の動作判別システム１０について説明する。本形態に係る動作判別システム１０は、動作判別装置１１と、ベッド２０と、を備える。ベッド２０は、全体として、頭足方向に長尺な形状に形成されている。頭足方向は、使用者Ｕの頭側と足側とを含む方向と定義される。ベッド２０は、ベッド本体２０ａと、マットレス２５（敷寝具の一例）と、手すり２６と、を備える。以下の説明において、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材については符号を省略する場合がある。

【0014】

図１および図２に示すように、ベッド２０は、ベッド本体２０ａと、マットレス２５と、手すり２６と、を備える。ベッド本体２０ａは、ヘッドボード２１と、フットボード２２と、フレーム２３と、床板２４と、を備える。ベッド本体２０ａは、頭足方向の頭側において上下方向にのびるヘッドボード２１と、頭足方向の足側において上下方向にのびるフットボード２２と、を備える。ヘッドボード２１およびフットボード２２の材質は特に限定されず、木製でも良いし、金属製でも良い。ヘッドボード２１とフットボード２２は、頭足方向に長尺な一対のフレーム２３によって連結されている。フレーム２３は、ベッド２０の、左右方向の端部のそれぞれに配置されている。フレーム２３の材質は特に限定されないが、使用者Ｕの体重を支えるために、金属製が好ましい。ただし、ベッド２０は、枠状のフレームと、フレームの四隅から下方にのびる脚部と、を備える構成としても良い。

【0015】

図３に示すように、一対のフレーム２３の間には、左右方向にのびる複数（本形態では７つ）の床板２４が、一対のフレーム２３に架渡されるように配置されている。床板２４を構成する材料は特に限定されず、木材、樹脂、金属等、任意の材料を選択できる。床板２４の個数は特に限定されず、１つ、または、２つ～６つ、若しくは８つ以上でも良い。隣合う床板２４は、間隔を空けて配置されている。ただし、隣合う床板２４は互いに接触して配置されていても良い。

【0016】

図２に示すように、床板２４の上には、マットレス２５が載置されている。ただし、床板２４の上には、敷寝具の他の例として、敷布団、敷毛布等が載置されていても良い。マットレス２５は、上方から見て、頭足方向に長尺な長方形状に形成されている。マットレス２５は、上下方向について、床板２４を覆うように配置されている。ただし、図２においては、使用者Ｕは省略されている。

【0017】

図１に示すように、ベッド２０には、少なくとも使用者Ｕの胴体が位置する両側（左右方向の両側）に、手すり２６が配置されている。手すり２６は、左右方向に一方側にのみ配置されていても良い。胴体は、使用者Ｕの体のうち、頭、首、四肢を除く部分である。手すり２６は、マットレス２５の上面よりも上方に突出して配置されている。手すり２６は、ベッド２０の、頭足方向の頭側に配置されており、足側には配置されていない。手すり２６は、使用者Ｕがベッド２０から起上るときに上体を支えるために配置されているとともに、使用者Ｕがベッド２０から落下することを抑制するために配置されている。手すり２６を構成する材料は特に限定されず、木材、樹脂、金属等、適宜に選択できる。本形態に係る手すり２６は、金属製とされる。

【0018】

使用者Ｕは、手すり２６が設けられていることにより、ベッド２０から降りる場合には、ベッド２０のうち手すり２６が配置されていない領域から離床する。このように、本形態においては、使用者Ｕがベッド２０から降りることのできる離床領域が、頭足方向のうち足側、すなわち、手すり２６が配置されていない領域に設定されている。これにより、使用者Ｕは、ベッド２０のうち、頭足方向の足側からのみ離床する。この結果、使用者Ｕの動作範囲が制約されるので、使用者Ｕの動作の検知精度を向上させることができる。

【0019】

図１に示すように、ベッド２０には、手すり２６によって左右方向への移動が抑制された領域に、センサ３０が配置されている。さらに詳細には、ベッド２０には、ベッド２０上に使用者Ｕが横たわった状態において、使用者Ｕの胴体に対応する位置に、センサ３０が配置されている。センサ３０は、使用者Ｕの胴体のうち肩から腰の間に対応する位置に配置されることが好ましい。さらに、センサ３０が、使用者Ｕの胴体のうち脇の下からへその間に対応する位置に配置されることにより、使用者Ｕの心拍、または呼吸を精度よく検知することができるので、より好ましく、みぞおちに対応する位置に配置されることがさらに好ましい。また、左右方向に係るセンサ３０の長さ寸法については、ベッド２０の上の使用者Ｕの動作を検出可能な大きさに設定することが好ましい。左右方向に係るセンサ３０の長さ寸法は、左右方向に係るベッド２０の幅寸法の８０％以上に設定されていることが好ましく、９０％以上がより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。

【0020】

ベッド２０に使用者Ｕが横たわった状態において、使用者Ｕの胴体は、頭足方向にのびている。センサ３０の、頭足方向の幅寸法は、ベッド２０に横たわった使用者Ｕの胴体長よりも短く設定されている。また、センサ３０の製造コストを低減することができるので、頭足方向に係るセンサ３０の幅寸法は、５ｃｍ以上１５ｃｍ以下であることが好ましく、９ｃｍ以上１１ｃｍ以下がより好ましい。本形態においては、頭足方向に係るセンサ３０の幅寸法は実質的に１０ｃｍに設定されている。実質的に１０ｃｍとは、１０ｃｍである場合を含むとともに、１０ｃｍでない場合であっても実質的に１０ｃｍと認定しうる場合も含む。

【0021】

一方、ベッド２０の上に使用者Ｕが起上った状態、またはベッド２０の側縁のうち手すりが配置されていない領域に使用者Ｕが座った状態においては、センサ３０の鉛直上方の位置には使用者Ｕは位置しない。このため、ベッド２０の上に使用者Ｕが起上った状態、またはベッド２０の側縁のうち手すりが配置されていない領域に使用者Ｕが座った状態においては、センサ３０は、使用者Ｕの心拍および呼吸に起因する圧力または振動を直接には検出しない。一方、センサ３０は、ベッド２０の上の使用者Ｕの動作に起因する圧力または振動を検出する。

【0022】

本形態においては、頭足方向に係るセンサ３０の幅寸法については、ベッド２０の上に使用者Ｕが起上った状態、およびベッド２０の側縁のうち手すりが配置されていない領域に使用者Ｕが座った状態において、使用者Ｕの鉛直下方にセンサ３０が配置されない構成とされている。

【0023】

図３に示すように、センサ３０は、床板２４の上面に配置されている。センサ３０は、左右方向に長尺な帯状に形成されている。センサ３０の、左右方向の長さ寸法は、床板２４の、左右方向の長さ寸法よりもやや短く形成されている。

【0024】

センサ３０は、一の床板２４の上に載置された状態で、１つ、または複数の拘束部材によって、床板２４に固定されている。本形態では、センサ３０の、左右方向の両端部が、床板２４に、拘束部材２７によって固定されている。センサ３０を床板２４に固定する拘束部材２７の個数は、３つ以上でも良い。

【0025】

拘束部材２７は、ベルト、面ファスナー、テープ、両面テープ、結束バンド等、任意の拘束部材２７を適宜に選択できる。また、センサ３０は、床板２４に、接着されても良いし、ねじ止めされていても良い。

【0026】

また、センサ３０は、マットレス２５の下面に固定されても良い。マットレス２５への固定方法は特に限定されず、マットレス２５の下面にセンサ３０を接着しても良いし、マットレス２５の下面にセンサ３０を縫付けても良い。また、マットレス２５の下面に、センサ３０を収容可能なポケットを形成し、このポケット内にセンサ３０を収容しても良い。

【0027】

センサ３０は、使用者Ｕの動作に起因して生じるマットレス２５の振動を検出可能な構成とされている。

【0028】

図４に示すように、センサ３０は、基材３１と、弾性体３２と、センサ３０シートと、を備える。

【0029】

基材３１は、左右方向に長尺に形成されている。基材３１を構成する材料としては、特に限定されず、鉄、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、樹脂等、任意の材料を適宜に選択できる。本形態に係る基材３１は金属製である。

【0030】

基材３１の上面には、弾性を有する弾性体３２が固定されている。弾性体３２は特に限定されず、スチレン・ブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム等のゴム、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム等の発泡樹脂等、任意の材料を適宜に選択できる。基材３１と弾性体３２との固定方法は特に限定されず、例えば、接着されていても良いし、熱融着されていても良い。

【0031】

弾性体３２の上面には、センサシート３３が固定されている。センサシート３３は、圧電センサまたは静電センサにより構成される。本形態においては、センサシート３３は、シート状（膜状）に形成されている。センサシート３３は、マットレス２５の下面から圧力を受けることにより、受けた圧力に対応する物理量を出力することができる。ただし、弾性体３２とセンサシート３３とが固定されておらず、センサシート３３が弾性体３２と異なる部材に固定されることにより、弾性体３２とセンサシート３３との相対的位置が保持される構成としても良い。

【0032】

センサシート３３は、圧電センサである場合には、第１電極層３３ａ、第２電極層３３ｂ、圧電材料により形成される中間層３３ｃを備える。第１電極層３３ａ、中間層３３ｃおよび第２電極層３３ｂの順で積層されている。

【0033】

本形態に係る第１電極層３３ａおよび第２電極層３３ｂは、それぞれ１枚の導電性シートにより構成されている。これにより、センサシート３３は、１つのチャンネルの出力信号を出力する。

【0034】

また、第１電極層３３ａおよび第２電極層３３ｂの一方が１枚の導電性シートにより構成され、他方がそれぞれ離間して配列された複数の導電性シートにより構成されるようにしても良い。さらに、第１電極層３３ａおよび第２電極層３３ｂが、それぞれ複数の導電性シートにより構成されるようにしても良い。例えば、第１電極層３３ａを構成する複数の導電性シートと第２電極層３３ｂを構成する複数の導電性シートとの対向位置が、１列に配列するように構成されたり、マトリックス状に配列するように構成されたりしても良い。上記の構成によれば、センサシート３３は、複数のチャンネルの出力信号を出力することができる。これにより、複数の出力信号によって互いに補完したり、複数の出力信号同士の関係性を考慮することにより検知精度を向上させたりすることが可能になるので好ましい。

【0035】

センサシート３３が圧電センサである場合の中間層３３ｃは、圧電材料により構成されている。中間層３３ｃは、圧縮力が付与された場合に、圧縮力に応じた電力を発生する。これにより、センサシート３３は、センサシート３３に加えられた荷重の変化に応じた出力信号を出力する。

【0036】

センサシート３３は静電センサを適用する構成としても良い。センサシート３３は、静電センサである場合には、誘電材料により形成される中間層３３ｃを備える。中間層３３ｃは、圧縮力が付与された場合に、第１電極層３３ａと第２電極層３３ｂとの間の距離が短くなることにより、第１電極層３３ａと第２電極層３３ｂとの静電容量を変化させる。

【0037】

図１に示すように、センサ３０は、処理装置４０に、有線または無線により電気的に接続されている。センサ３０は、出力信号を処理装置４０に送信する。処理装置４０は、演算装置４１と、判別装置４２と、記憶装置４３と、を備える。

【0038】

演算装置４１は、センサ３０から送信された出力信号を受信して、出力信号を処理することにより、出力信号とは異なる信号を生成する。演算装置４１は、心拍周波数信号、および呼吸周波数信号、を生成する。

【0039】

図５を参照して、出力信号について説明する。図５に示す出力信号は、演算装置４１がセンサ３０から受信する信号である。出力信号は、センサ３０から出力される単チャンネルの信号である。出力信号は、センサ３０に対して付与された荷重の変化量に対応する信号である。出力信号は、使用者Ｕの体動に起因する信号、使用者Ｕの呼吸に起因する信号、使用者Ｕの心拍に起因する信号、使用者Ｕの脈拍に起因する信号等を含む。

【0040】

判別装置４２は、出力信号について判断することにより、使用者Ｕの動作を判別し、使用者Ｕがどのような状態にあるかを判断する。

【0041】

記憶装置４３は、本形態の動作判別装置１１に動作を制御するプログラム、種々の閾値等、任意のデータを格納する（図１参照）。

【0042】

判別装置４２は、インターネットまたはイントラネット等のネットワーク４４を介して、端末装置４５に信号を送信し、または、端末装置４５から信号を受信する。端末装置４５は特に限定されず、液晶ディスプレイ等の表示装置でも良いし、タブレット端末でも良いし、スマートフォンでも良いし、本形態の動作判別装置１１専用の端末装置４５でも良い。端末装置４５は、判別装置４２からの信号を受信して、使用者Ｕの状態を報知する。報知する手段は特に限定されず、画面による表示、音声による報知等、任意の手段を採用しうる。

【0043】

３．使用者Ｕの動作
次に、図６～図１０を参照して、使用者Ｕの動作について説明する。以下に説明における、使用者Ｕの動作の分類は、単なる例示であり、使用者Ｕの動作は以下の分類に限定されない。

【0044】

図６には、使用者Ｕがベッド２０上に横たわった在床状態を示す。在床状態において、使用者Ｕは、ベッド２０のマットレス２５の上に、頭をヘッドボード２１に向け、足をフットボード２２に向けて横たわっている。さらに、図６において、使用者Ｕは、ベッド２０上に横たわって睡眠したり、ベッド２０の上で覚醒した状態で動かないでいたりする等、安静状態となっている。安静状態は、在床状態に含まれる。在床状態における使用者Ｕの頭から腰までの部分の、左右方向の両側には、手すり２６が配置されている。本形態では、使用者Ｕの胴体の下方には、センサ３０が配置されている。詳細には、センサ３０が配置される位置としては、検知精度向上の観点から、使用者Ｕの脇の下から腰の間の領域の下方が好ましく、脇の下からへその間の領域の下方がより好ましく、みぞおちの下方がさらに好ましい。

【0045】

使用者Ｕが在床状態にある場合、センサ３０は、使用者Ｕからマットレス２５に付与された圧力または振動を検出して、出力信号を出力する。在床状態において、使用者Ｕからマットレス２５に付与される圧力には、使用者Ｕの呼吸動作に起因する圧力、使用者Ｕの心拍に基づく圧力が例示される。

【0046】

判別装置４２は、使用者Ｕが在床状態にあることを判別する。また、判別装置４２は、使用者Ｕが在床状態にあることを端末装置４５に報知させる。ただし、判別装置４２は、端末装置４５に使用者Ｕが安静状態にあることを報知させても良いし、報知させなくても良い。

【0047】

図７には、使用者Ｕがベッド２０の上で横たわった状態で動いているアクティブ状態を示す。アクティブ状態は、使用者Ｕが、ベッド２０のマットレス２５の上で、寝返りを打ったり、上体を起こす準備動作として手すり２６につかまったりする状態を含む。アクティブ状態においては、使用者Ｕの上体はベッド２０のマットレス２５と接触している。アクティブ状態にある使用者Ｕは、ベッド２０の上で横たわった状態で動いているので、アクティブ状態は、在床状態に含まれる。

【0048】

アクティブ状態において、使用者Ｕからマットレス２５に付与される圧力には、使用者Ｕの体動に起因する圧力、使用者Ｕの呼吸動作に起因する圧力、使用者Ｕの心拍に基づく圧力が例示される。

【0049】

判別装置４２は、使用者Ｕがアクティブ状態にあることを判別する。本形態に係る判別装置４２は、使用者Ｕがアクティブ状態にあることを端末装置４５に報知させない。ただし、判別装置４２は、使用者Ｕがアクティブ状態にあることを端末装置４５に報知させる構成としても良い。

【0050】

図８には、使用者Ｕがベッド２０上で上体を起こした起上り状態を示す。起上り状態においては、使用者Ｕは、ベッド２０のマットレス２５の上で、上体を起こした状態で座っている。起上り状態においては、使用者Ｕの上体はマットレス２５の上面から離れている。

【0051】

起上り状態において、使用者Ｕからマットレス２５に付与される圧力には、使用者Ｕの体動に起因する圧力が例示される。使用者Ｕの呼吸に基づく圧力、および使用者Ｕの心拍に基づく圧力は、マットレス２５に直接には付与されない。ただし、使用者Ｕの臀部、足、手等、マットレス２５と接触した部分から、使用者Ｕの呼吸に基づく圧力、および使用者Ｕの心拍に基づく圧力が間接的にマットレス２５に付与される場合がある。

【0052】

判別装置４２は、使用者Ｕが起上り状態にあることを判別する。また、判別装置４２は、使用者Ｕが起上り状態にあることを端末装置４５に報知させる。

【0053】

図９には、使用者Ｕがベッド２０の側縁に座った端座状態を示す。端座状態においては、使用者Ｕの上体はマットレス２５の上面から離れている。

【0054】

端座状態において、使用者Ｕからマットレス２５に付与される圧力には、使用者Ｕの体動に起因する圧力が例示される。また、使用者Ｕの呼吸に基づく圧力、および使用者Ｕの心拍に基づく圧力についても、マットレス２５に、ごくわずか付与される。このため、呼吸信号または心拍信号については「不検出」と判定される場合がある。一方、使用者Ｕが端座状態にある場合に、体を揺らす等の動きにより、マットレス２５に圧力が付与された場合、呼吸信号または心拍信号が「検出」と判定される場合がある。

【0055】

本形態に係る判別装置４２は、使用者Ｕが端座状態にあることを判別しない。また、本形態に係る判別装置４２は、使用者Ｕが端座状態にあることを端末装置４５に報知させない。ただし、判別装置４２は、使用者Ｕが端座状態にあることを判別しても良いし、また、使用者Ｕが端座状態にあることを端末装置４５に報知させても良い。

【0056】

図１０には、使用者Ｕがベッド２０から離れた離床状態を示す。離床状態においては、原則として、センサ３０は、使用者Ｕからマットレス２５に付与される圧力を検出しない。ただし、使用者Ｕがベッド２０から離れた直後においては、マットレス２５が振動することにより、センサ３０に圧力が付与されて、センサ３０が出力信号を出力する場合がある。

【0057】

判別装置４２は、使用者Ｕが離床状態にあることを判別する。また、判別装置４２は、使用者Ｕが離床状態にあることを端末装置４５に報知させる。

【0058】

４．信号について
図５（ａ）～図５（ｃ）を参照して、出力信号と、演算装置４１が生成する信号について説明する。ただし、図５（ａ）～図５（ｃ）のグラフは、説明の便宜のため、グラフごとに、縦軸のスケールを調整している。このため、グラフごとに波形の大小を比較することができない点に留意されたい。

【0059】

図５（ａ）に、出力信号を示す。出力信号は、演算装置４１がセンサ３０から受信する信号である。出力信号は、センサ３０から出力される単チャンネルの信号である。出力信号は、センサ３０に対して付与された荷重の変化量に対応する信号である。出力信号は、使用者Ｕの体動に起因する信号、使用者Ｕの呼吸に起因する信号、使用者Ｕの心拍に起因する信号、使用者Ｕの脈拍に起因する信号等を含む。

【0060】

図５（ｂ）に、心拍周波数信号を示す。演算装置４１は、出力信号に、使用者Ｕの心拍に起因する信号に対応する周波数成分を通過させるバンドパスフィルタを用いることにより、心拍周波数信号を生成する。バンドパスフィルタは、９～１５Ｈｚの周波数成分を通過させる。心拍によって人体に生じる振動（心弾動）の周波数帯域は、数Ｈｚ～２０Ｈｚ程度といわれており、出力信号のうち上記した９～１５Ｈｚの周波数成分を通過させることにより、使用者Ｕの心拍に起因する信号を明瞭に検出することができる。判別装置４２は、心拍周波数信号に基づいて使用者Ｕの心拍を検出し、心拍に関する信号を端末装置に送信する。

【0061】

図５（ｃ）に、呼吸周波数信号を示す。演算装置４１は、出力信号の振動中心を基線ＢＬとして出力信号を積分することにより、呼吸周波数信号を生成する。詳細には、出力信号の振動中心を基線ＢＬとして、基線ＢＬよりも上方の部分は正の符号を付して積算し、基線ＢＬよりも下方の部分は負の符号を付して積算する。一般的に、寝返り等の体動に起因する信号の周波数帯域は、約２Ｈｚ以下といわれており、心拍周波数信号の周波数帯域よりも呼吸成分の周波数帯域に近い。積分にはローパスの効果があるので、呼吸成分を明瞭に捉えることができる。ただし、演算装置４１は、呼吸に起因する信号に対応する成分を通過させるローパスフィルタを用いることにより、呼吸周波数信号を生成しても良い。判別装置４２は、呼吸周波数信号に基づいて使用者Ｕの呼吸を検出し、呼吸に関する信号を端末装置に送信する。

【0062】

次に、図５（ａ）を参照して、出力信号について説明する。図５（ａ）に示すグラフにおいて、第１領域Ａにおける出力信号（第１信号）は、比較的に規則正しい波形を示している。このような状態の使用者Ｕは、ベッド２０の上で横たわって安静な状態にあると考えられる（図６参照）。第１領域Ａにおける出力信号は、使用者Ｕがベッド２０の上に安静に横たわった状態で出力される安静時信号である。安静時信号のグラフに示される規則正しい波形は、呼吸に起因する信号、および心拍に起因する信号であると考えられる。

【0063】

図５（ａ）に示すグラフにおいて、第２領域Ｂにおける出力信号（第２信号）は、第１領域Ａの波形に比べて振幅が大きく、また、波形が乱れている。このような状態の使用者Ｕは、ベッド２０の上で横たわった状態で、寝返りを打ったり、起上ろうとして手すり２６をつかんだりしていると考えられる（図７参照）。第２領域Ｂにおける出力信号は、使用者Ｕがベッド２０の上に横たわった状態で動くアクティブ状態において出力されるアクティブ時信号である。アクティブ時信号のグラフに示される波形は、使用者Ｕの動作に起因する信号と考えられる。

【0064】

図５（ａ）に示すグラフにおいて、第３領域Ｃにおける出力信号（第３信号）は、第２領域Ｂと第３領域Ｃとの境界部分に１つのピークＰが見られ、このピークＰが、緩やかに減衰して振幅が０となっている。本形態では、出力信号のうち、ピークＰを含む波形を起上り信号Ｓとする。

【0065】

本形態においては、出力信号のうち、ピークＰよりも前の領域における振幅は、ピークＰよりも後の領域における振幅よりも大きい。詳細には、第２領域Ｂにおける出力信号の振幅は、第３領域Ｃにおける出力信号の振幅よりも大きい。これにより、起上り信号Ｓを明瞭に区別することができる。

【0066】

また、起上り信号Ｓは、出力信号がピークＰに向けて増加する増加領域Ｄと、ピークＰを超えて出力信号が減衰する減衰領域Ｅと、を備える。減衰領域Ｅにおける単位時間当たりの起上り信号Ｓの減少量の絶対値は、増加領域Ｄにおける単位時間当たりの起上り信号Ｓの増加量の絶対値よりも小さい。換言すると、ピークＰよりも前の増加領域Ｄにおいて起上り信号Ｓは急峻に増加し、ピークＰよりも後の減衰領域Ｅにおいて起上り信号Ｓは緩やかに減衰している。これにより、起上り信号Ｓを明瞭に区別することができる。

【0067】

起上り信号Ｓが出力されるような状態の使用者Ｕは、ベッド２０の上に上体を起こして起上り状態になっていると考えられる（図８参照）。第２領域Ｂと第３領域Ｃとの境界部分に観測される１つのピークＰは、使用者Ｕが上体を起こす際に、マットレス２５に付与された圧力に起因する信号であると考えられる。ピークＰの緩やかな減衰は、付与された圧力によってマットレス２５が振動し、この振動が緩やかに減衰したものであると考えられる。

【0068】

図５（ａ）のピークＰを含む起上り信号Ｓは、第１領域Ａにおいて検出される安静時信号の波形が規則正しく振動しているのに対し、１つの波形が検出され、この波形が緩やかに減衰している。この点で、起上り信号Ｓに係るピークＰと、安静時信号の波形とは区別される。

【0069】

また、図５（ａ）のピークＰは、第２領域Ｂにおいて検出されるアクティブ時信号の波形が不規則に振動し、かつ鋭いピークを有するのに対し、１つのピークが緩やかに減衰している。この点で、起上り信号Ｓに係るピークＰと、アクティブ時信号の波形とは区別される。起上り信号Ｓに係るピークＰは、アクティブ時信号が検出され、アクティブ時信号の検出が継続した後、アクティブ時信号が非検出となった後に検出される。

【0070】

また、図５（ａ）のピークＰと、図５（ｂ）の心拍周波数信号と、を比較すると、起上り信号ＳのピークＰは、第２領域Ｂと第３領域Ｃとの境界部分において、心拍周波数信号が非検出となった後に、検出されている。これにより、起上り信号Ｓに係るピークＰを区別することができる。

【0071】

上記のように、出力信号から、起上り信号Ｓに係るピークＰを区別し、この起上り信号Ｓに係るピークＰを検出することにより、使用者Ｕが起上り状態にあることを判別することができる。

【0072】

さて、図５（ａ）の第３領域Ｃに対応する状態としては、使用者Ｕが、図８に示す起上り状態にある場合、および、図９に示す端座状態にある場合が想定される。この場合、使用者Ｕの上体は、ベッド２０のマットレス２５から離れている。このため、センサ３０は、使用者Ｕの、心拍に基づく圧力、および呼吸に基づく圧力を直接に検出することはできない。しかし、センサ３０は、使用者Ｕの身体のうち、ベッド２０のマットレス２５と接触した部分から、使用者Ｕの身体の動作に伴ってマットレス２５に付与された圧力を検知する。

【0073】

使用者Ｕが起上り状態または端座状態にあるときに、使用者Ｕからベッド２０のマットレス２５に付与された圧力により、センサ３０は出力信号を出力する。この出力信号には、呼吸に起因する信号に対応する周波数成分と、心拍に起因する信号に対応する周波数成分と、が含まれる場合がある。

【0074】

上記のように、使用者Ｕの動作が終了した場合でも、使用者Ｕからマットレス２５に付与された圧力に起因してマットレス２５が振動すると、この振動の減衰部分のうち心拍に対応する周波数成分が検出される場合がある。このため、判別装置４２は、起上り信号Ｓに係るピークＰを検出した後、所定時間継続して出力信号が検出されないことを条件として、使用者Ｕがベッド２０から離れた離床状態であると判断する（図５（ａ）参照）。

【0075】

５．本形態の作用効果について
続いて、本形態の作用効果について説明する。本形態に係る動作判別システム１０は、ベッド２０と、ベッド２０の上の使用者Ｕの動作を判別する動作判別装置１１と、を備える。動作判別装置１１は、使用者Ｕが加える荷重の変化を検知するセンサ３０と、センサ３０が出力する出力信号を受信して使用者Ｕの動作を判別する判別装置４２と、を備える。ベッド２０は、ベッド本体２０ａと、ベッド本体２０ａに載置されるマットレス２５と、を備える。センサ３０は、帯状に形成されており、ベッド本体２０ａとマットレス２５との間に配置されるとともに、マットレス２５の上に使用者Ｕが横たわった在床状態において使用者Ｕの胴体に対応する位置に配置されている。判別装置４２は、出力信号に基づいて、使用者Ｕがベッド２０の上で上体を起こした起上り状態を判別する。本形態によれば、使用者Ｕがベッド２０から離床する前の段階で、起上り状態を判別することができる。

【0076】

本形態に係る判別装置４２は、使用者Ｕがベッド２０の上で上体を起こしたときにセンサ３０が出力する起上り信号Ｓが出力信号に含まれるか否かを判断し、起上り信号Ｓが出力信号に含まれることを条件として、使用者Ｕが起上り状態にあると判別する。これにより、使用者Ｕの起上り状態を判別することができる。

【0077】

本形態に係るセンサ３０は、使用者Ｕの動作に起因して生じるマットレス２５の振動を検出する。これにより、センサ３０の鉛直上方に使用者Ｕがいない場合でも、ベッド２０の上における使用者Ｕの動作をセンサ３０により検出することができる。

【0078】

本形態においては、ベッド２０には、使用者Ｕが横たわった状態において使用者Ｕの頭側および足側を含む頭足方向が設定されており、在床状態において頭足方向の前記センサ３０の幅寸法が、使用者Ｕの胴体長よりも短いことが好ましい。

【0079】

センサ３０は、ベッド２０上に使用者Ｕが横たわった在床状態において、使用者Ｕの肩から腰の間に対応する位置に配置されていることが好ましい。これにより、使用者Ｕの動作を精度よく検出することができる。さらに、センサ３０は、ベッド２０上に使用者Ｕが横たわった在床状態において、使用者Ｕの脇の下から腰の間に対応する位置に配置されていることが、より好ましい。これにより、使用者Ｕの動作の検出精度をより向上させることができる。

【0080】

本形態に係るベッド本体２０ａは、フレームと、フレームに載置された床板と、を備える。センサ３０は、床板の上面に固定されている。これにより、センサ３０の配置場所が、使用者Ｕの動作や、シーツ、掛毛布、または掛布団等の移動によって変化することを抑制できる。この結果、ベッド２０上における使用者Ｕの動作の検出精度が変化することを抑制できる。

【0081】

（実施形態２）
次に、図５および図１１を参照して、実施形態２について説明する。図１１に、起上り状態を判別する処理に係るフローチャートを示す。

【0082】

起上り状態を判別する処理が実行されると、判別装置４２は、図５に示す出力信号を取得する（Ｓ１）。

【0083】

判別装置４２は、取得した出力信号を分析し、比較的に規則正しく振動する第１信号を含む第１領域Ａが発生したかを判断する（Ｓ２）。演算装置４１は、第１領域Ａが発生したと判断した場合（Ｓ２：Ｙ）、出力信号を分析し、第１信号に比べて振幅が大きく、また、波形が乱れた第２信号を含む第２領域Ｂが発生したかを判断する（Ｓ３）。

【0084】

判別装置４２は、第２領域Ｂが発生した場合（Ｓ３：Ｙ）、出力信号を分析し、緩やかに減衰する第３信号を含む第３領域Ｃが発生したかを判断する（Ｓ４）。

【0085】

判別装置４２は、第３領域Ｃが発生した場合（Ｓ４：Ｙ）、第１信号の振幅が、第３信号の振幅よりも小さいかについて判断する（Ｓ５）。

【0086】

判別装置４２は、第１信号の振幅が第３信号の振幅よりも小さいと判断した場合（Ｓ６：Ｙ）、使用者Ｕが起上り状態にあると判別する（Ｓ６）。以上により、起上り状態を判別する処理が終了する。

【0087】

一方、判別装置４２は、第１領域Ａが発生していないと判断した場合（Ｓ２：Ｎ）、Ｓ２の処理を繰返す。

【0088】

また、判別装置４２は、第２領域Ｂが発生していないと判断した場合（Ｓ３：Ｎ）、Ｓ２～Ｓ３の処理を繰返す。

【0089】

また、判別装置４２は、第３領域Ｃが発生していないと判断した場合（Ｓ４：Ｎ）、Ｓ３～Ｓ４の処理を繰返す。

【0090】

また、判別装置４２は、第１信号の振幅が、第３信号の振幅よりも大きくないと判断した場合（Ｓ５：Ｎ）、Ｓ２～Ｓ５の処理を繰返す。

【0091】

以上により、起上り状態を判別する処理が終了する。

【0092】

なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

【0093】

本形態によれば、第２領域Ｂと第３領域Ｃとの間において、起上り信号Ｓに係るピークＰが不明確である場合であっても、使用者Ｕが起上り状態にあるか否かを判別することができる。

【0094】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0095】

１０：動作判別システム、１１：動作判別装置、２０：ベッド、２０ａ：ベッド本体、２４：床板、２５：マットレス、２７：拘束部材、３０：センサ、３１：基材、３２：弾性体、３３：センサシート、Ａ：第１領域、Ｂ：第２領域、Ｃ：第３領域、Ｄ：増加領域、Ｅ：減衰領域、Ｐ：ピーク、Ｓ：起上り信号、Ｕ：使用者

【要約】

【課題】使用者がベッドの上で上体を起こした状態を検知する動作判別システムを提供する。
【解決手段】ベッド２０と、ベッド２０の上の使用者Ｕの動作を判別する動作判別装置１１と、を備えた動作判別システム１０であって、動作判別装置１１は、使用者Ｕが加える荷重の変化を検知するセンサ３０と、センサ３０が出力する出力信号を受信して使用者Ｕの動作を判別する判別装置４２と、を備え、ベッド２０は、ベッド本体２０ａと、ベッド本体２０ａに載置されるマットレス２５と、を備え、センサ３０は、帯状に形成されており、ベッド本体２０ａとマットレス２５との間に配置されるとともに、マットレス２５の上に使用者Ｕが横たわった在床状態において使用者Ｕの胴体に対応する位置に配置されており、判別装置４２は、出力信号に基づいて、使用者Ｕがベッド２０の上で上体を起こした起上り状態を判別する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】