JP2020157127A - 生体状態判定装置及び生体状態判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベッド上の被験者の生体状態を簡易に詳しく判定することのできる生体状態判定装置を提供する。【解決手段】ベッド上の被験者の生体状態を判定する生体状態判定装置は、ベッド又はベッドの脚下に設けられ、前記被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、前記荷重検出器の出力から生体情報を取り出す生体情報取出部と、前記取り出された生体情報と予め用意した参照情報とを比較して前記被験者の生体状態を判定する判定部と、前記判定部により判定された被験者の生体状態を出力する出力部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、荷重検出器を使用する生体状態判定装置、及び該生体状態判定装置を使用する生体状態判定方法に関する。

ベッド上の患者や被介護者を遠隔地から管理するためのシステムが、病院や介護施設等で活用されている。例えば病院において患者の在床／離床を検知するシステムを使用すれば、ナースステーションの看護師は、患者が病室のベッド上にいるか否かを病室を訪れることなく確認することができる。

特許文献１は、ベッドの床板にセンサマットを配置し、センサマットからの出力に基づいて、ベッド上の被介護者の臥床／離床を検出したり、被介護者の呼吸の周波数の変化、呼吸のスペクトルのピーク強度等の呼吸情報を検出する介護支援システムを開示している。

特許文献２は、ベッドの４本の脚の下にそれぞれ荷重検出手段を配置し、この荷重検出手段からの出力に基づきベッド上に人が存在しているか否かを判定する在床検知方法を開示している。また特許文献２は、荷重検出手段によって人の呼吸の有無を検知して人の呼吸の有無の判断を行い、在床検知の精度を高めることを開示している。

特開２００８−４９０２３号 特開２００８−２６４３３８号

特許文献１に開示される介護支援システムでは、ベッドの床板にセンサマットを配置する必要があるが、センサマットは比較的高価であり、かつ耐用期間が短いため、ランニングコストが高額となる。一方で、特許文献２に開示される在床検知システムはセンサマットは使用しないが、被験者の呼吸の有無を検知できるのみであり、被験者のより詳しい呼吸状態を知ることができない。

本発明は上記の課題を解決することを目的としており、ベッド上の被験者の生体状態を簡易に詳しく判定することのできる生体状態判定装置、及び生体状態判定方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、
ベッド上の被験者の生体状態を判定する生体状態判定装置であって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、前記被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記荷重検出器の出力から生体情報を取り出す生体情報取出部と、
前記取り出された生体情報と予め用意した参照情報とを比較して前記被験者の生体状態を判定する判定部と、
前記判定部により判定された被験者の生体状態を出力する出力部とを有する生体状態判定装置が提供される。

本発明の生体状態判定装置は、前記荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の***を求める***特定部を更に有してもよく、前記出力部が、前記***特定部により求められた被験者の***を出力してもよい。

本発明の生体状態判定装置は、前記判定部により判定された前記被験者の生体状態と、前記***特定部により求められた前記被験者の***とを関連付ける関連付け部を更に有してもよい。

本発明の生体状態判定装置において、前記出力部は、前記求めた***を、人体の形状を模した映像を用いて出力してもよい。

本発明の生体状態判定装置において、前記判定部は、前記被験者の生体状態の一つである呼吸状態が、平常呼吸状態、いびき状態、無呼吸状態のいずれであるかを判定してもよい。

本発明の生体状態判定装置は、前記参照情報を記憶する記憶部を更に有しても良く、前記判定に使用した生体情報と、前記判定の結果とを関連付けて更新情報を作成する情報収集部を更に有しても良く、前記更新情報に基づいて前記参照情報を変更する情報編集部を更に有してもよい。

本発明の生体状態判定装置は、前記判定の結果に基づいて報知を行う報知部を更に有してもよい。

本発明の第２の態様に従えば、
ベッド上の被験者の生体状態を生体状態判定装置により判定する方法であって、
ベッド又はベッドの脚下に配置された複数の荷重検出器により前記被験者の荷重を検出することと、
生体情報取出部により前記荷重検出器の出力から生体情報を取り出すことと、
判定部により前記取り出された生体情報と予め用意した参照情報とを比較して前記被験者の生体状態を判定することを有する方法が提供される。

本発明の生体状態判定方法は、***特定部により、前記荷重検出器の出力に基づいて前記被験者の***を求めることを更に有してもよい。

本発明の生体状態判定方法は、関連付け部により、前記判定された前記被験者の生体状態と、前記求められた前記被験者の***とを関連付けることを更に有してもよい。

本発明の生体状態判定装置及び生体状態判定方法によれば、センサマットやその他の高額で複雑な装置を使用することなくベッド上の被験者の生体状態を詳しく判定することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る生体状態判定装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、生体状態判定装置の動作の流れを示すフローチャートである。 図３は、荷重検出器のベッドに対する配置を示す説明図である。 図４は、ベッド上面に画成される４つの荷重検出領域の配置を示す説明図である。 図５は、荷重検出器から出力される荷重信号の一例を示す。 図６は、荷重信号から取り出された呼吸情報の一例を示す。 図７は、平常呼吸状態に対応する呼吸情報の一例を示す波形図である。 図８は、いびき状態に対応する呼吸情報の一例を示す波形図である。 図９は、無呼吸状態に対応する呼吸情報の一例を示す波形図である。 図１０は、生体状態判定部による呼吸状態判定動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は被験者の***と荷重信号との関係を示しており、図１１（ａ）は被験者が仰臥した（仰向けに寝た）状態を、図１１（ｂ）は被験者が図１１（ａ）の***であるときの荷重信号の一例を示す。 図１２は被験者の***と荷重信号との他の関係を示しており、図１２（ａ）は被験者が左半身を下にして横臥した（横向きに寝た）状態を、図１２（ｂ）は被験者が図１２（ａ）の***であるときの荷重信号の一例を示す。 図１３は被験者の***と荷重信号との更に他の関係を示しており、図１３（ａ）は被験者が右半身を下にして横臥した状態を、図１３（ｂ）は被験者が図１３（ａ）の***であるときの荷重信号の一例を示す。 図１４（ａ）〜（ｄ）は、***特定部により特定される様々な***の例を示す。 図１５は、表示装置に表示される情報の一例を示す。 図１６は、変形例の生体状態判定装置の全体構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
図１〜図１６を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１に示す通り、本実施形態の生体状態判定装置１００は、荷重検出部１、制御部３、記憶部４、表示部５を主に有する。荷重検出部１と制御部３との間には、Ａ／Ｄ変換部２が接続されている。制御部３には更に、報知部６及び入力部７が接続されている。

荷重検出部１は、４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４を備える。荷重検出器１１、１２、１３、１４のそれぞれは、ビーム形のロードセルを用いて荷重を検出する荷重検出器である。このような荷重検出器は例えば、特許第４８２９０２０号や特許第４００２９０５号に記載されている。荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、配線によりＡ／Ｄ変換部２に接続されている。

Ａ／Ｄ変換部２は、荷重検出器１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備え、荷重検出部１と制御部３にそれぞれ配線で接続されている。

制御部３は、専用又は汎用のコンピュータであり、内部に生体情報取出部３１、生体状態判定部３２、***特定部３３、及び関連付け部３４が構築されている。

記憶部４は、生体状態判定装置１００において使用されるデータを記憶する記憶装置であり、例えばハードディスク（磁気ディスク）や半導体メモリ等を用いることができる。表示部５は、制御部３から出力される情報を生体状態判定装置１００の使用者に表示する液晶モニタ等のモニタである。

報知部６は、制御部３からの情報に基づいて所定の報知を視覚的又は聴覚的に行う装置、例えばスピーカを備える。入力部７は、制御部３に対して所定の入力を行うためのインターフェイスであり、キーボード及びマウスにし得る。

次に、生体状態判定装置１００を使用してベッド上の被験者の生体状態を判定し、***を特定する動作について説明する。

生体状態判定装置１００を使用した被験者Ｓの生体状態の判定及び***の特定は、図２に示す通り、被験者Ｓの荷重を検出する荷重検出工程（Ｓ１０１）、検出した荷重から被験者の生体（詳しくは、呼吸）と***に関する情報を取り出し、その生体情報を取り出す生体情報取出工程（Ｓ１０２）、取り出した生体情報に基づいて被験者Ｓの生体状態（詳しくは呼吸状態）を判定する生体状態判定工程（Ｓ１０３）、検出した荷重から被験者の***を特定する***特定工程（Ｓ１０４）、生体状態判定工程で判定された被験者の生体状態と***特定工程で特定された被験者の***とを関連付けて生体状態情報を作成する関連付け工程（Ｓ１０５）、得られた生体状態情報を表示する表示工程（Ｓ１０６）の各工程を含む。

＜荷重検出工程＞
荷重検出工程Ｓ１０１を行うために、荷重検出部１の４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４は、被験者が使用するベッドの脚の下に配置される。具体的には荷重検出器１１、１２、１３、１４は、図３に示す通り、ベッドＢＤの四隅の脚の下端部に取り付けられたキャスターＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の下にそれぞれ配置される。

荷重検出器１１、１２、１３、１４を、キャスターＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の下にそれぞれ配置することにより、ベッドＢＤの上面に加えられる荷重は、４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４に分散して検知される。具体的には、図４に示す通りベッドＢＤの矩形状の上面は、縦及び横にそれぞれ２分割することで４つの矩形領域Ｉ〜ＩＶに均等に分割され、ベッドＢＤ上の中央部で仰臥する（仰向けに寝る）被験者Ｓの左下半身が位置する領域Ｉに加えられる荷重は主に荷重検出器１１により検出され、同状態の被験者Ｓの右下半身が位置する領域ＩＩに加えられる荷重は主に荷重検出器１２により検出される。同様に、ベッドＢＤ上の中央部で仰臥する被験者Ｓの右上半身が位置する領域ＩＩＩに加えられる荷重は主に荷重検出器１３により検出され、同状態の被験者Ｓの左上半身が位置する領域ＩＶに加えられる荷重は主に荷重検出器１４により検出される。

荷重検出器１１、１２、１３、１４は、例えばそれぞれ０．１秒ごとに荷重を検出して、荷重情報を含むアナログ信号としてＡ／Ｄ変換部２に出力する。Ａ／Ｄ変換部２は、受け取ったアナログ信号をデジタル信号に変換し、荷重情報を含むデジタル信号（以下「荷重信号」）として制御部３に出力する。

Ａ／Ｄ変換部２から制御部３に送られる荷重信号の一例を図５に示す。荷重信号は、荷重検出器１１から出力された信号Ｓ_１（実線）、荷重検出器１２から出力された信号Ｓ_２（破線）、荷重検出器１３から出力された信号Ｓ_３（一点鎖線）、荷重検出器１４から出力された信号Ｓ_４（二点鎖線）の４つを含む。荷重検出器１１、１２、１３、１４から出力された信号Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４は、それぞれ被験者Ｓの呼吸情報を含む信号と被験者Ｓの***情報を含む信号とを含んでいる。本発明では、この呼吸情報を含む信号に着目し、生体状態を示す信号として取り扱う。またその詳細については後述する。

＜生体情報取出工程＞
生体情報取出工程Ｓ１０２では、制御部３の内部に構築された生体情報取出部３１が、Ａ／Ｄ変換部２から送られる荷重信号を受け取り、ここから被験者Ｓの生体情報を含む信号（以下単に「呼吸情報」、「呼吸信号」と呼ぶ）を分離して取り出す。

ここでまず、Ａ／Ｄ変換部２から送られる荷重信号について、その詳細を説明する。

Ａ／Ｄ変換部２から送られる荷重信号は、上述の通り、呼吸情報と***情報とを含んでいる。このうち荷重信号に含まれる呼吸情報は、被験者Ｓの呼吸に伴って変化する被験者Ｓの重心位置の変化に由来する。すなわち、被験者Ｓが呼吸をすると被験者Ｓの横隔膜が移動し、これに伴って被験者Ｓの体内で臓器が移動する。すると、被験者Ｓの重心位置が移動し、被験者Ｓによって荷重検出器１１、１２、１３、１４に加えられる荷重の値がそれぞれわずかに変化する。同様に、荷重信号に含まれる***情報は、被験者Ｓの***の変化に伴って荷重検出器１１、１２、１３、１４に加えられる荷重の値がそれぞれ変化することに由来する。

具体的には、図５において、最も左側に示される区間（時間０ｓ〜６０ｓの区間）においては、被験者ＳはベッドＢＤの中央に手足を伸ばして仰臥（図４）、していたことが観察されている。このとき、荷重検出器１４から出力された信号Ｓ_４及び荷重検出器１３から出力された信号Ｓ_３が比較的大きな値を示し、荷重検出器１１から出力された信号Ｓ_１及び荷重検出器１２から出力された信号Ｓ_２が比較的小さな値を示している。また、図５において、最も右側に示される区間（時間１２０ｓ〜１８０ｓの区間）においては、被験者Ｓの上半身がベッドＢＤの領域ＩＩＩに、被験者Ｓの下半身が領域ＩＩに置かれていたことが観察されている。この時、荷重検出器１３から出力された信号Ｓ_３及び荷重検出器１２から出力された信号Ｓ_２が比較的大きな値を示し、荷重検出器１１から出力された信号Ｓ_１及び荷重検出器１４から出力された信号Ｓ_４が比較的小さな値を示している。すなわち、荷重検出器１１〜１４からの信号Ｓ_１〜Ｓ_４の値のバランスが、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの***に応じて変化する信号、即ち***情報であることが分かる。

一方、呼吸情報は、図５においては目視できるスケールでは表れていない。これは、呼吸情報は被験者Ｓの呼吸に伴って生じるわずかな重心変化に起因しており、荷重の値の変動幅は、荷重信号全体の大きさに比較してはるかに小さいためである。

本発明の方法に従って、荷重信号から、荷重信号全体の大きさに比較してはるかに小さい呼吸情報を取り出すことができる。人の呼吸は１分間におよそ１２〜２０回程度であることが知られている。これを周期に換算すると３秒〜５秒程度であり、周波数に換算すると０．２ＨＺ〜０．３３Ｈｚ程度である。一方で人の***の変化は周期的に行われるものではなく、睡眠中に、ベッド上において、５秒以下の周期（０．２Ｈｚ以上の周波数）で継続的に***が変化することは想定し難い。したがって、荷重信号のうち、約０．２Ｈｚ〜０．３３Ｈｚの範囲で変位する信号は呼吸情報を有し、０．２Ｈｚ未満の範囲で変位する信号は***情報を有していると考えられる。したがって、荷重信号から約０．２Ｈｚ〜０．３３Ｈｚの範囲の信号を抽出することで、荷重信号から呼吸情報を取り出すことができる。

荷重信号からの呼吸情報の取り出しは、具体的には例えば、荷重信号に対してフーリエ変換、周波数フィルタ処理、逆フーリエ変換を行い、周波数が約０．２Ｈｚ〜０．３３Ｈｚの範囲の波形を取り出すことにより行う。

上記の工程により、図５に示す荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４の０ｓ〜６０ｓの区間から取り出された１３秒分の呼吸情報ＢＳ_１〜ＢＳ_４を図６に示す。図６においては、ＢＳ_１〜ＢＳ_４は、領域Ｉ〜ＩＶに加えられた荷重の変化とともに約４〜５秒の周期で変動している。また、それぞれ***の影響（図５におけるＤＣ成分）が完全に取り除かれている。

生体情報取出部３１は、取り出した呼吸情報ＢＳ_１〜ＢＳ_４のうち、最も振幅の大きい波形を有する情報（信号）が信頼性が高いと考えられるためこれを選択し、生体状態判定部３２に送る。

＜生体状態判定工程＞
生体状態判定工程Ｓ１０３は、制御部３の内部に構築された生体状態判定部３２が生体情報取出部３１から呼吸情報を受け取り、この呼吸情報と記憶部４に記憶された参照情報とを比較して被験者Ｓの呼吸状態を判定する工程である。

記憶部４には、参照情報として、被験者Ｓの様々な呼吸状態を示す呼吸情報が記憶されている。その一例は、被験者Ｓが平常の呼吸を行っていることを示す平常呼吸情報、被験者Ｓがいびきをかいていることを示すいびき情報、被験者Ｓが無呼吸状態であることを示す無呼吸情報である。

平常呼吸情報は、例えば図７に示す波形として記憶されている。平常呼吸情報は正弦波に近い形状を有する。いびき情報は、例えば図８に示す波形として記憶されている。いびき情報に対応する波形は、平常呼吸情報に対応する波形よりも矩形波に近い形状を有している。無呼吸情報は、例えば図９に示す形状として記憶されている。

生体状態判定部３２により被験者Ｓの呼吸状態を判定する手順の一例は図１０に示す通りである。生体状態判定部３２は、まず生体情報取出部３１から受け取った呼吸情報と記憶部４に記憶されたいびき情報とを比較して両者の波形が一致又は類似するか否かを判断する（Ｓ３２１）。この判断は例えば、両波形の相関関数を求め、この相関関数を閾値と比較することにより行うことができる。

呼吸情報がいびき情報に一致又は類似すると判断した場合（Ｓ３２１の「ＹＥＳ」）は、生体状態判定部３２は被験者Ｓの呼吸状態が「いびき」であると判断し（Ｓ３２３）、判断結果を関連付け部３４に送る（Ｓ３２６）。呼吸情報がいびき情報に一致及び類似しないと判断した場合（Ｓ３２１の「ＮＯ」）は、生体状態判定部３２は工程Ｓ３２２に進む。

工程Ｓ３２２において、生体状態判定部３２は、生体情報取出部３１から受け取った呼吸情報と記憶部４に記憶された無呼吸情報とを比較して両者が一致又は類似するか否かを判断する（Ｓ３２２）。この判断は、工程Ｓ３２１における判断と同じ方法で行われる。

呼吸情報が無呼吸情報に一致又は類似すると判断した場合（Ｓ３２２の「ＹＥＳ」）は、生体状態判定部３２は被験者Ｓの呼吸状態が「無呼吸」であると判断し（Ｓ３２４）、判断結果を関連付け部３４に送る（Ｓ３２６）。呼吸情報が無呼吸情報に一致及び類似しないと判断した場合（Ｓ３２２の「ＮＯ」）は、生体状態判定部３２は被験者Ｓの呼吸状態が「平常」であると判断し（Ｓ３２５）、判断結果を関連付部３４に送る（Ｓ３２６）。

本実施例では、平常、無呼吸、いびき、の呼吸状態の判断をしているが、これに限られず、呼吸情報により、被験者の生存や、病的状態か否かの判断をすることもできる。

＜***特定工程＞
***特定工程Ｓ１０４は、制御部３の内部に構築された***特定部３３が生体情報取出部３１から***情報を受け取り、ベッドＢＤでの被験者Ｓの***を特定する工程である。

生体情報取出部３１は、Ａ／Ｄ変換部２から受け取った荷重信号を、そのまま***情報として***特定部３３に送る。上述の通り、***情報は呼吸情報に比べてはるかに大きいオーダーで検出されているため、呼吸情報をも含む荷重信号をそのまま***情報として使用しても、***の特定に影響を与えることはない。

***特定部３３による被験者Ｓの***の特定は、具体的には次のように行われる。

上述の通り、荷重検出器１１、１２、１３、１４は、ベッドＢＤ上に加えられる荷重を４つの領域Ｉ〜ＩＶに分割して検出している。したがって、ベッドＢＤ上において被験者Ｓが***を変化させると、領域Ｉ、領域ＩＩ、領域ＩＩＩ、領域ＩＶに加えられる荷重はそれぞれ変化し、ひいては荷重検出器１１、１２、１３、１４の検出値、すなわち荷重信号が変化する。***特定部３３は、生体情報取出部３１から受け取った荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４と、予め記憶している荷重信号の組合せと被験者Ｓの***との対応関係に基づいて、被験者Ｓの***を特定する。

例えば***特定部３３は、図１１（ａ）に示す被験者Ｓの***（ベッド中央部にて手足をまっすぐに伸ばして仰臥）と、図１１（ｂ）に示す荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４の組合せとを対応付けて記憶している。したがって生体情報取出部３１から送られる荷重信号が図１１（ｂ）に示す形状又は数値、あるいはこれに近い形状又は数値であれば、被験者Ｓが「ベッド中央部にて手足をまっすぐに伸ばして仰臥」した***であると特定する。

同様に***特定部３３は、図１２（ａ）に示す被験者Ｓの***（領域Ｉと領域ＩＶに、左半身を下側にして横臥（横向きに寝ている））と、図１２（ｂ）に示す荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４の組合せとを対応付けて記憶している。したがって生体情報取出部３１から送られる荷重信号が図１２（ｂ）に示す形状又は数値、あるいはこれに近い形状又は数値であれば、被験者Ｓが「領域Ｉと領域ＩＶに、左半身を下側にして横臥」した***であると特定する。

また***特定部３３は、図１３（ａ）に示す被験者Ｓの***（領域ＩＩと領域ＩＩＩに、右半身を下側にして横臥）と、図１３（ｂ）に示す荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４の組合せとを対応付けて記憶している。したがって生体情報取出部３１から送られる荷重信号が図１３（ｂ）に示す形状又は数値、あるいはこれに近い形状又は数値であれば、被験者Ｓが「領域ＩＩと領域ＩＩＩに、左半身を下側にして横臥」した***であると特定する。

その他、***特定部３３は、ベッド中央部にて足を伸ばして仰臥し、両腕を伸ばして両手を頭よりも上に置いた***（図１４（ａ））、領域ＩＩＩに頭部が、領域Ｉに脚部が位置するように傾いて伏臥した（うつ伏せに寝た）***（図１４（ｂ））、ベッド中央部にて膝を曲げて仰臥し、両腕を伸ばして両手を頭よりも上においた***（図１４（ｃ））、領域ＩＩＩに頭部が、領域ＩＶに胴部が、領域Ｉに脚部が位置するように体を丸めて横臥した***（図１４（ｄ））などの様々な***と、荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４の組合せとの対応をそれぞれ記憶している。したがって、生体情報取出部３１から送られる荷重信号と記憶している対応関係とに基づいて、被験者Ｓの様々な***を特定することができる。

***特定部３３にて特定された被験者Ｓの***は、関連付け部３４に送られる。

＜関連付け工程＞
関連付け工程Ｓ１０５は、制御部３の内部に構築された関連付け部３４が、生体状態判定部３２から受け取る被験者Ｓの呼吸状態と、***特定部３３から受け取る被験者Ｓの***とを関連付ける。

例えば、睡眠状態情報を作成する工程の場合、関連付け部３４は、生体状態判定部３２から受け取る被験者Ｓの呼吸状態と、***特定部３３から受け取る被験者Ｓの***とを時間（時刻、又は検出開始からの経過時間）を媒介として結び付け、呼吸状態と***との組合せである睡眠状態情報を作成する。作成された睡眠状態情報は、表示部５に送られる。

＜表示工程＞
表示工程Ｓ１０６は、表示部５が制御部３（関連付け部３４）から受け取った睡眠状態情報を視覚的に表示する工程である。

表示部５のモニタ上には、図１５に示す通り、被験者Ｓの***が画像で表示される。したがって使用者は、表示部５を見るだけで被験者Ｓの***を直観的に把握することができる。また使用者は、被験者Ｓの***画像を記憶部４に録画することもできる。

睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ）の診断においては、医療機関に宿泊して睡眠時の***を一晩録画することも行われているが、寝相や寝顔を録画されることに対して抵抗感を示す患者も多い。本発明の表示部５を使用すれば寝顔は録画されることなく、また寝相も匿名性の高いシルエットとして記録されるため、より多くの患者に診断の機会を与えることが可能となる。

その他、表示部５のモニタ上には、現在時間、被験者Ｓの呼吸状態、被験者Ｓの呼吸状態の履歴も表示される。また表示部５は、被験者Ｓの呼吸の周期や、直前１時間において無呼吸状態となった回数などを表示してもよい。

使用者は、被験者Ｓが所定の状態に至ったら報知部６により報知がなされるよう設定することもできる。例えば使用者は、被験者Ｓが１時間に５回以上無呼吸状態に至ったら報知をするよう設定することができる。

本実施形態の生体状態判定装置１００の効果を次にまとめる。

本実施形態の生体状態判定装置１００は、荷重信号から呼吸情報を波形として取り出し、これを予め記憶した参照情報と比較して被験者Ｓの呼吸状態を判定している。したがって、平常呼吸状態、いびき状態、無呼吸状態など、被験者Ｓの様々な呼吸状態を好適に判別できる。また、参照情報の種類を充実させることで、判別の精度を上げることができると同時に、被験者Ｓの呼吸状態を詳細に特定することも可能となる。

本実施形態の生体状態判定装置１００は、予め記憶した荷重検出部１からの検出値の組合せと被験者Ｓの***との対応関係に基づいて、被験者Ｓの***を特定している。したがって、ベッドＢＤ上の被験者Ｓの様々な***を、好適に特定することができる。また、予め記憶する対応関係を充実させることで、特定の精度を上げることができると同時に、***をより厳密に特定することも可能となる。

本実施形態の生体状態判定装置１００は、被験者Ｓの就寝中の***（寝相）をグラフィック表示することができ、これを録画することができる。したがって、診断目的で寝姿を録画されることに抵抗感を示す患者に対しても、抵抗感を与えることなく、適切な診断及び治療の機会を与えることができる。

本実施形態の生体状態判定装置１００は、関連付け部３４において被験者Ｓの呼吸状態と***とを関連付けて睡眠状態情報を作成し、これを表示部５に表示している。したがって使用者に対し、被験者Ｓの呼吸状態と***との関係性を良好に提示できる。この関係性を用いて、医師が被験者Ｓの呼吸状態について***との関係に基づいて研究したり、良好な呼吸状態を維持するための就寝時の***をアドバイスすることができる。

次に、本実施形態の生体状態判定装置１００において、生体状態判定部３２が被験者Ｓの呼吸状態を判定する際に使用する参照情報を準備する方法について説明する。

参照情報は様々な方法で準備することが可能であるが、第１の例示的な方法は、多数の被験者Ｓから、平常呼吸時の呼吸情報（波形）、いびきをかいている時の呼吸情報（波形）、無呼吸の時の呼吸情報（波形）を収集し、これらに基づいて参照用の平常呼吸情報、いびき情報、無呼吸情報を作成することである。参照用の平常呼吸情報は、多数の被験者Ｓから収集された個体差を有する平常呼吸時の呼吸情報の全てと「一致する」と生体状態判定部３２によって判定される仮想的な波形を有する。参照用のいびき情報、無呼吸情報も同様である。このように、全ての被験者Ｓに対して同一の参照情報を用いることで、記憶部４に記憶する情報の容量を小さくすることができる。

生体状態判定部３２による呼吸状態の判定を一層確実に行うことを望む場合には、被験者Ｓを様々な属性でグループに分け、グループごとに参照情報を準備することができる。ここで用いられる属性の一例としては、性別、年齢、身長、体重、安静時の平均呼吸数や平均脈拍数などが挙げられる。その他、既往症（特に呼吸器系の疾患に関する既往症）や睡眠時無呼吸症候群と診断されているか否か等で被験者Ｓを分類してもよい。

そして生体状態判定装置１００の使用時には、被験者Ｓの属性を入力部７を用いて入力した上で被験者Ｓの呼吸状態の判定を行う。例えば被験者Ｓが、「性別」＝男性、「年齢」＝４０才、「身長」＝１７０ｃｍ、「体重」＝６０ｋｇ、「安静時の平均呼吸数」＝１３回／分、「安静時の平均脈拍数」＝７０回／分、「既往症」＝なし、「ＳＡＳ診断」＝なしであれば、これらの属性を予め生体状態判定装置１００に入力する。これにより生体状態判定部３２は、上記の属性を満たす参照情報を用いて生体状態判定工程を行う。

参照情報を準備する第２の例示的な方法は、被験者Ｓ自身から参照情報を収集することである。具体的には次の通りである。被験者Ｓの呼吸状態は、被験者Ｓの鼻、口、胸部等に呼吸センサーを取り付けることにより、本実施形態の生体状態判定装置１００を使用することなく判定することが可能である。したがって、呼吸センサーと本実施形態の生体情報判定装置１００とを一定時間だけ並行して使用し、呼吸センサーの検出結果と本実施形態の生体情報判定装置１００によって得られた呼吸情報とを対照することにより、被験者Ｓに特有の参照情報を準備することができる。この方法は、本実施形態の生体状態判定装置１００による呼吸状態の判定を継続的に行う必要のある被験者Ｓに対して、より一層確実な判定を行いたい場合に有利である。
＜変形例＞

次に、変形例の生体状態判定装置２００について、図１６を参照して説明する。変形例の生体状態判定装置２００は、制御部３に、更に更新情報収集部３５と参照情報編集部３６が構築されている点が実施形態の生体状態判定装置１００と異なる。

更新情報収集部３５は、生体状態判定装置２００を新たな被験者Ｓに使用するたびに、新たな更新情報を収集する。具体的には、更新情報収集部３５は、生体状態判定部３２が被験者Ｓの呼吸状態が、平常呼吸状態、いびき状態、無呼吸状態のいずれかであると判定した後に、その判断に用いた被験者Ｓの呼吸情報を受け取り、これを判定結果に対応する更新情報として記憶部４に送る。すなわち、判定結果が平常呼吸状態であれば平常呼吸情報として、判定結果がいびき状態であればいびき情報として、判定結果が無呼吸状態であれば無呼吸情報として記憶部４に送る。

被験者Ｓの属性（性別、年齢等）が生体状態判定装置２００に入力されている場合には、更新情報収集部３５は、被験者Ｓの属性も併せて記憶部４に送る。

参照情報編集部３６は、更新情報収集部３５から送られた新たな更新情報に基づいて、記憶部４に既に記憶されている参照情報を改良する。

変形例の生体状態判定装置２００によれば、生体状態判定装置２００を現場で使用しながら参照情報を充実させることができる。

なお、上記の実施形態において、荷重検出器１１、１２、１３、１４は、ビーム形ロードセルを用いた荷重センサに限られず、例えばフォースセンサを使用することもできる。

なお、上記の実施形態において、荷重検出器は４つに限られない。ベッドＢＤに追加の脚を設けて５つ以上の荷重検出器を使用してもよい。又はベッドＢＤの脚のうち２つまたは３つのみに荷重検出器を配置してもよい。

なお、上記の実施形態においては、荷重検出器１１、１２、１３、１４は、ベッドＢＤの脚の下端に取り付けられたキャスターＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の下にそれぞれ配置されていたがこれには限られない。荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、ベッドＢＤの４本の脚とベッドＢＤの床板との間に設けられてもよいし、ベッドＢＤの４本の脚が上下に分割可能であれば、上部脚と下部脚との間に設けられても良い。本明細書において「ベッドに設けられた荷重検出器」とは、このようにベッドＢＤの４本の脚とベッドＢＤの床板との間に設けられた荷重検出器や、上部脚と下部脚との間に設けられた荷重検出器を意味する。

なお、上記の実施形態において、荷重検出部１とＡ／Ｄ変換部２との間に、荷重検出部１からの荷重信号を増幅する信号増幅部や、荷重信号からノイズを取り除くフィルタリング部を設けても良い。

なお、上記の実施形態においては、生体状態判定部３２は、被験者Ｓの呼吸状態が平常呼吸状態、いびき状態、無呼吸状態のいずれであるかを判定していたがこれには限られない。生体状態判定部３２によって行われる判定はより詳細であってもよく、例えば被験者Ｓがせき、くしゃみ、あくび、しゃっくりを行ったことや、被験者Ｓが発話中であること、被験者Ｓが笑っていることを判定してもよい。この場合は、記憶部４にはせき、くしゃみ、あくみ、しゃっくりを示す参照情報や、発話中であること、笑っていることをを示す参照情報が記憶される。

なお、上記の実施形態では、生体情報取出部３１は、荷重情報をそのまま***特定部３３に送っているが、生体情報取出部３１において荷重信号と呼吸情報との差分を求め、得られた差分を***情報として***特定部３３に送ってもよい。

なお、上記の実施形態では生体情報取出部３１は、荷重信号Ｓ_１〜Ｓ_４から取り出した呼吸情報ＢＳ_１〜ＢＳ_４のうち、変化の振幅が最も大きい情報（信号）のみを選択してこれを生体状態判定部３２に送っていたがこれには限られない。例えば、生体情報取出部３１は、呼吸情報ＢＳ_１〜ＢＳ_４のうち、変化の振幅が大きい２つのみを選択して生体状態判定部３２に送っても良いし、呼吸情報ＢＳ_１〜ＢＳ_４のうち複数を、そのまま生体状態判定部３２に送っても良い。生体状態判定部３２は、複数の呼吸情報を受け取った場合は、そのそれぞれが参照信号と一致するか否かを比較しても良く、その全てが参照信号に一致するか否かに基づいて被験者Ｓの呼吸状態を判定してもよい。

なお、上記の実施形態では生体情報取出部３１を経由した荷重信号が***特定部３３に送られているが、荷重信号は、Ａ／Ｄ変換部２から直接***特定部３３に送られてもよい。

なお、上記の実施形態では、生体状態判定部３２は、呼吸情報がいびき情報と一致又は類似するかの判断、及び呼吸情報が無呼吸情報と一致又は類似するかの判断を行い、呼吸情報がいずれにも一致及び類似しない場合には被験者Ｓが平常呼吸状態であると判断していた。しかしこれには限られず、生体状態判定部３２は例えば、呼吸情報が平常呼吸情報と一致又は類似するかの判断、及び呼吸情報がいびき情報と一致又は類似するかの判断を行ってもよく、呼吸情報がいずれにも一致及び類似しない場合には被験者Ｓが無呼吸状態であると判断してもよいし、さらに呼吸情報が無呼吸情報と一致又は類似するかの判断を行ってもよい。その他、生体状態判定部３２により被験者Ｓの呼吸状態を判定する工程は、呼吸情報と、平常呼吸情報、いびき情報、無呼吸情報等の少なくとも１つとの比較を含む任意の好適な手順で行い得る。

なお、上記の実施形態において、***特定部３３により行われる被験者Ｓの***特定の精度を更に高めるために、次の方法を用い得る。第１の例は、***特定部３３が記憶する被験者Ｓの***と荷重検出器１１、１２、１３、１４の検出値との対応関係を、仮想的な複数の被験者Ｓi（i＝１、２、…、ｎ）の身長、体重、筋肉量、体脂肪率等で分類された複数のバリエーションについて準備することである。そして生体状態判定装置１００の使用時には、実際の被験者Ｓの身長、体重、筋肉量、体脂肪率等を入力部７を用いて入力した上で被験者Ｓの***の特定を行う。これにより***特定部３３は、上記の条件を満たす対応関係のセットを用いて***の特定を行う。

第２の例は、まず被験者Ｓに、ベッドＢＤ上で、特定のプロトコルにしたがった一連の***変化を実行させ、これに基づいて被験者Ｓに特有の、***と荷重検出値との対応関係を作成することである。

第３の例は、生体状態判定装置１００を用いた荷重信号の検出を被験者Ｓの寝姿をビデオカメラ等で撮影しながら一晩行い、得られた荷重信号と映像とを対照して、***と荷重検出値との対応関係を作成することである。

なお、上記実施形態の生体状態判定装置１００は、***特定部３３や関連付け部３４を有さなくても良い。

なお、上記実施形態の生体状態判定装置１００において、表示部５は呼吸状態のみを表示するものであってもよい。また表示部は、使用者が視覚的に認識できるようにモニタ上に情報を表示するものには限られない。例えば表示部５は、被験者Ｓの呼吸状態を印字して出力するプリンタでもよく、又は平常呼吸状態なら青ランプの点灯、いびき状態なら黄色ランプの点灯、無呼吸状態なら赤ランプの点灯といった簡易な視覚的表現を用いて表示するものであってもよい。または表示部５は、被験者Ｓの呼吸状態を使用者に音声で伝えるものであってもよい。

なお、上記実施形態の生体状態判定装置１００は、表示部５を有さなくても良い。この場合、生体状態判定装置１００は、制御部３で求めた被験者Ｓの生体状態をデータロガー等に出力するための信号出力部（不図示）を備えても良い。制御部３で求めた被験者Ｓの生体状態は、信号出力部を介して、映像信号、テキスト情報、バイナリ―情報等の形態でデータロガー等に送られ、記憶される。本明細書においては、表示部と信号出力部とをまとめて「出力部」と呼ぶ。

なお、上記実施形態の報知部６は聴覚的に報知を行っていたが、報知部６は、光の点滅等によって視覚的に報知を行う構成であってもよく、振動により報知を行う構成であってもよい。また、上記実施形態の生体状態判定装置１００は、報知部６を有さなくても良い。

なお、上記実施形態の生体状態判定装置１００において、配線によって接続されている構成同士は、それぞれ無線によって接続されていてもよい。

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

上記実施形態の生体状態判定装置は、荷重検出器からの出力に含まれている、被験者の生体の状態を示す生体情報を取り出し、これを予め用意した参照情報と比較して被験者の生体状態を判定している。このように、参照情報を使用することで、被験者一人ひとりの生体状態を詳細に、且つ正確に判定することができる。

上記実施形態の生体状態判定装置は、***特定部を有するため、被験者の様々な***を好適に特定し、使用者に提示することができる。

上記実施形態の生体状態判定装置は、関連付け部を有するため、使用者に対し、被験者の生体状態と***との関係性を良好に提示できる。

上記実施形態の生体状態判定装置は、人体の形状を模した映像を用いて出力を行うため、使用者は、被験者の***を直観的に容易に把握することができる。

上記実施形態の生体状態判定装置によれば、被験者が平常呼吸状態、いびき状態、無呼吸状態のいずれであるかを判定することで、睡眠時無呼吸症候群を始めとする病的な状態であるか否かの診断、治療を好適に行うことができる。

上記実施形態の生体状態判定装置は、情報収集部と情報編集部を有するため、生体状態判定装置を被験者に使用しながら、同時に生体状態判定装置が使用する参照情報を充実させることができる。

上記実施形態の生体状態判定装置は、報知部を有するため、使用者は、被験者が所定の状態になったことを即時に且つ確実に知ることができる。

上記実施形態の生体状態判定方法では、荷重検出器からの出力に含まれている、被験者の生体の状態を示す生体情報を取り出し、これを予め用意した参照情報と比較して被験者の生体状態を判定している。したがって、参照情報を使用することで、被験者一人ひとりの生体状態を詳細に、且つ正確に判定することができる。

上記実施形態の生体状態判定方法は、***特定部を用いた***特定を行うため、被験者の様々な***を好適に特定し、使用者に提示することができる。

上記実施形態の生体状態判定方法は、関連付け部を用いて、使用者に対し、被験者の生体状態と***との関係性を良好に提示できる。

本発明の生体状態判定装置によれば、荷重分布の変化から呼吸数や呼吸量（換気量）の大きさを定量的に測定でき、入院患者の呼吸状態を、無侵襲、非接触で連続的にモニターできる。また、看護記録（バイタル記録）への呼吸状態の自動入力・表示や看護師への呼吸状態悪化の自動送信が可能になるため、看護師の夜間患者チェックの回数を減らし、看護師の仕事量をへらし、患者の睡眠の質を改善することが可能となる。

１ 荷重検出部
１１、１２、１３、１４ 荷重検出器
２ Ａ／Ｄ変換部
３ 制御部
３１ 生体情報取出部
３２ 生体状態判定部
３３ ***特定部
３４ 関連付け部
３５ 更新情報収集部
３６ 参照情報編集部
４ 記憶部
５ 表示部
６ 報知部
７ 入力部
ＢＤ ベッド
Ｓ 被験者

Claims (1)

1. ベッド上の被験者の生体状態を判定する生体状態判定装置であって、
   ベッド又はベッドの脚下に設けられ、前記被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
   前記荷重検出器の出力から生体情報を取り出す生体情報取出部と、
   前記取り出された生体情報と予め用意した参照情報とを比較して前記被験者の生体状態を判定する判定部と、
   前記判定部により判定された被験者の生体状態を出力する出力部とを有する生体状態判定装置。

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