WO2019131781A1 - 在床状態監視システム、及びこれを備えるベッド - Google Patents

Abstract

ベッド（ＢＤ）上の被験者の在床状態を監視する在床状態監視システム（１００）は、ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器（１１、１２、１３、１４）と、前記検出された荷重に基づいて被験者の重心位置を算出する重心位置算出部（３１）と、前記算出された重心位置の時間的変動に基づいて被験者の呼吸波形を含む波形を出力する波形出力部（３２）と、前記重心位置が前記ベッドの端部領域内に存在するか否かを判定する重心位置判定部（３３２）と、前記波形に基づいて、被験者における、呼吸とは異なる体動の有無を判定する体動判定部（３３１）と、前記体動判定部の判定結果と前記重心位置判定部の判定結果とに基づいて被験者の在床状態に関する報知を行う報知部（５）とを備える。

Description

在床状態監視システム、及びこれを備えるベッド

　本発明は、複数の荷重検出器を備える在床状態監視システム、及び当該システムを備えるベッドに関する。

　医療や介護の分野において、荷重検出器を介してベッド上の被験者の荷重を検出し、検出した荷重に基づいて被験者の状態を判定することが提案されている。具体的には例えば、検出した荷重に基づいて在床・離床判定を行うことや、被験者の呼吸数の推定を行うこと等が提案されている。

　特許文献１は、ベッド寝床部に掛かる荷重を４つの荷重検出手段により検出し、当該４つの荷重検出手段から出力された荷重値を複数の判定式に当てはめて実行される判定工程に基づいて、被験者の在床位置がベッド寝床部の端部領域にある旨の情報を報知するベッドの在床状況検出方法を開示している。

特許第４９６５９０４号明細書

　医療、介護の現場では、人手が十分ではないことも多い。そのため、特許文献１に開示されるようなベッドの在床状況検出方法においては、より一層の誤報知の防止が望まれている。

　本発明は、ベッド上の被験者の在床状態を高い精度で判定し、使用者に知らせることのできる在床状態監視システム、及び当該システムを備えるベッド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在床状態を監視する在床状態監視システムであって、
　ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
　前記検出された荷重に基づいて被験者の重心位置を算出する重心位置算出部と、
　前記算出された重心位置の時間的変動に基づいて被験者の呼吸波形を含む波形を出力する波形出力部と
　前記重心位置が前記ベッドの端部領域内に存在するか否かを判定する重心位置判定部と、
　前記波形に基づいて、被験者における、呼吸とは異なる体動の有無を判定する体動判定部と、
　前記体動判定部の判定結果と前記重心位置判定部の判定結果とに基づいて被験者の在床状態に関する報知を行う報知部とを備える在床状態監視システムが提供される。

　第１の態様の在床状態監視システムは、更に、前記体動判定部の判定結果と前記重心位置判定部の判定結果とに応じて前記報知部に前記報知を行わせる報知制御部を備えてもよく、該報知制御部は、前記重心位置判定部が前記重心位置が前記ベッドの端部領域内であると判定し且つ前記体動判定部が前記被験者に体動があると判定した場合に前記報知部に第１の報知を行わせてもよく、前記重心位置判定部が前記重心位置が前記ベッドの端部領域内であると判定し且つ前記体動判定部が前記被験者に体動がないと判定した場合に前記報知部に第１の報知とは異なる第２の報知を行わせてもよい。

　第１の態様の在床状態監視システムにおいて、前記体動判定部は、被験者における、胴体の移動を伴う大きな体動の有無を判定してもよく、前記報知制御部は、前記重心位置判定部が前記重心位置が前記ベッドの端部領域内であると判定し且つ前記体動判定部が前記被験者に大きな体動があると判定した場合に前記報知部に第１の報知を行わせてもよい。

　第１の態様の在床状態監視システムにおいて、前記体動判定部は、前記波形の振幅に基づいて、被験者における、呼吸とは異なる体動の有無を判定してもよい。

　第１の態様の在床状態監視システムは、更に、前記呼吸波形に基づいて前記ベッド上に被験者が存在しているか否かを判定する在床判定部を備えてもよい。

　第１の態様の在床状態監視システムにおいて、前記報知部は、画像による報知を行うモニタと、音声による報知を行うスピーカとを含んでもよい。

　本発明の第２の態様に従えば、
　ベッドと、
　第１の態様の在床状態監視システムとを備えるベッドシステムが提供される。

　本発明の在床状態監視システム、及び当該システムを備えるベッドは、ベッド上の被験者の在床状態を高い精度で判定し、使用者に知らせることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る在床状態監視システムの構成を示すブロック図である。 図２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３は、在床状態監視システムを用いた在床状態の監視方法を示すフローチャートである。 図４（ａ）は、被験者の体軸と、体軸方向に沿った呼吸振動の様子を示す説明図である。図４（ｂ）は、呼吸振動に基づいて描画される呼吸波形の一例を示す。 図５は、在床状態監視部の構成を示すブロック図である。 図６は、在床状態監視工程の手順を示すフローチャートである。 図７（ａ）は、被験者に小さな体動が生じた時の呼吸波形を含む波形の一例を示し、図７（ｂ）は、被験者に大きな体動が生じた時の呼吸波形を含む波形の一例を示す。 図８は、ベッドＢＤ上に設定されるベッド端領域の一例を示す。 図９は、変形例の在床状態監視工程の手順を示すフローチャートである。 図１０は、変形例に係るベッドシステムの全体構成を示すブロック図である。

＜実施形態＞
　図１～図８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、本実施形態の在床状態監視システム１００は、荷重検出部１、制御部３、記憶部４、報知部５を主に有する。荷重検出部１と制御部３とは、Ａ／Ｄ変換部２を介して接続されている。制御部３には更に入力部６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、例えば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。

　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２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。

　Ａ／Ｄ変換部２は、荷重検出部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、内部に重心位置算出部３１、波形出力部３２、在床状態監視部３３が構築されている。

　記憶部４は、在床状態監視システム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）を用いることができる。報知部５は、制御部３からの出力に基づいて画像（映像）による報知を行う液晶モニター等のモニター５１と、制御部３からの出力に基づいて音声による報知を行うスピーカー５２とを含む。

　入力部６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。

　このような在床状態監視システム１００を使用して、ベッド上の被験者の在床状態を監視する動作について説明する。ここで、被験者の在床状態の監視とは、具体的には例えば、被験者がベッドから転落し得る状態（以下、適宜「危険状態」と呼ぶ）にあるか否かの監視である。

　在床状態監視システム１００を使用した被験者の在床状態の監視は、図３のフローチャートに示す通り、被験者の荷重を検出する荷重検出工程Ｓ１と、検出した荷重に基づいて被験者の重心位置を求める重心位置算出工程Ｓ２と、被験者の重心位置の時間的変動に基づいて呼吸波形（後述）を含む波形を出力する波形出力工程Ｓ３と、被験者の重心位置及び被験者の呼吸波形を含む波形を用いて被験者の在床状態を監視する在床状態監視工程Ｓ４とを主に含む。

［荷重検出工程］
　荷重検出工程Ｓ１では、荷重検出器１１、１２、１３、１４を用いてベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重を検出する。荷重検出器１１、１２、１３、１４は、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るため、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。

　荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、荷重（荷重変化）を検出して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、サンプリング周期を例えば５ミリ秒として、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号（以下「荷重信号」）として制御部３に出力する。以下では、荷重検出器１１、１２、１３、１４から出力され、Ａ／Ｄ変換部２においてデジタル変換された荷重信号を、それぞれ荷重信号ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３、ｓ_４と呼ぶ。

［重心位置算出工程］
　重心位置算出工程Ｓ２では、重心位置算出部３１が、荷重検出器１１～１４からの荷重信号ｓ_１～ｓ_４に基づいてベッドＢＤ上の被験者Ｓの重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）を所定の周期Ｔ（例えば上記のサンプリング周期５ミリ秒に等しい）で算出し、被験者Ｓの重心Ｇの位置、及びその時間的変動（重心軌跡）を求める。ここで、（Ｘ、Ｙ）は、ベッドＢＤの中心部を原点として長手方向にＸ軸を、短手方向にＹ軸を取ったＸＹ座標面上における座標を示す（図２）。

　重心位置算出部３１による重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）の算出は、次の演算により行われる。すなわちＧ（Ｘ、Ｙ）は、荷重検出器１１、１２、１３、１４の座標をそれぞれ（Ｘ_１１、Ｙ_１１）、（Ｘ_１２、Ｙ_１２）、（Ｘ_１３、Ｙ_１３）、（Ｘ_１４、Ｙ_１４）、荷重検出器１１、１２、１３、１４の荷重の検出値をそれぞれＷ_１１、Ｗ_１２、Ｗ_１３、Ｗ_１４として、次式により算出される。

　重心位置算出部３１は、上記の数式１、数式２に基づいて重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）を所定のサンプリング周期Ｔで算出して重心Ｇの位置Ｇ（Ｘ、Ｙ）、及びその時間的変動、即ち重心軌跡を求め、例えば記憶部４に記憶させる。

［波形出力工程］
　波形出力工程Ｓ３では、波形出力部３２が、重心軌跡に基づいて被験者Ｓの呼吸波形を含む波形を描画する。

　ここで、本明細書及び本発明において、「呼吸波形」とは、被験者の呼吸の状態を、縦軸を呼吸の深さ、横軸を時間として表す波形を意味する。呼吸波形の一例は、図４（ｂ）に示す呼吸波形Ｗである。

　呼吸波形Ｗにおいては、深さが最大値を示す点Ｗ_ｍａｘが被験者Ｓが呼気を終えた時点（又は吸気を終えた時点）に対応し、深さが最小値を示す点Ｗ_ｍｉｎが被験者Ｓが吸気を終えた時点（又は呼気を終えた時点）に対応する。呼吸波形Ｗの一周期は呼吸の一回分に相当する。

　呼吸波形Ｗの観察により、被験者Ｓの呼吸数、呼吸状態（安定呼吸、いびきの発生、無呼吸の発生、発話等）、呼吸換気量等の情報を得ることができる。

　呼吸波形の出力は、次の原理に基づいて行われる。

　人間の呼吸は胸郭及び横隔膜を移動させて、肺を膨張及び収縮させることにより行われる。ここで吸気時、すなわち肺が膨張する時には横隔膜は下方に下がり、内臓も下方に移動する。一方で呼気時、すなわち肺が収縮する時には横隔膜は上方に上がり、内臓も上方に移動する。本発明の発明者は、呼吸に関する研究により、被験者の重心が、呼吸に応じた内臓の上下移動により、被験者の上下方向（背骨の方向）即ち体軸方向にほぼ沿って振動することを見出した。

　以下では、被験者の重心の、被験者の呼吸に応じた、被験者の体軸方向に沿った振動を「呼吸振動」と呼ぶ。図４（ａ）に両矢印で示す通り、被験者Ｓの重心Ｇは、呼吸振動により、被験者Ｓの体軸ＳＡの方向に沿って振動している。

　呼吸波形は、具体的には例えば、呼吸振動の軌跡を時間領域に展開することにより得られる。即ち、被験者Ｓの呼吸波形Ｗの出力は、被験者Ｓの呼吸振動の軌跡を、縦軸を被験者Ｓの体軸ＳＡの方向に取り、横軸を時間軸としたグラフ領域に展開することによりなされる。

　本実施形態の在床状態監視システム１００においては、波形出力部３２は、具体的には次のようにして被験者Ｓの呼吸波形Ｗを含む波形を出力する。呼吸波形Ｗを含む波形とは、呼吸波形Ｗと、被験者の体動（詳細は後述）に起因する呼吸波形からの逸脱部分とを含む波形である。

　波形出力部３２は、被験者Ｓの重心Ｇの移動に基づき、被験者Ｓの呼吸波形Ｗを含む波形を出力する。

　呼吸波形Ｗは、重心Ｇの呼吸振動を捉えることが可能な期間に出力される。重心Ｇは被験者Ｓの呼吸以外の体動によっても移動し、体動による重心Ｇの移動量は呼吸振動の振幅よりもはるかに大きい。そのため、呼吸振動は、実質的には、被験者Ｓに体動が生じていない期間（以下、適宜「安静期間」と呼ぶ）においてのみ捉えることができ、呼吸波形の出力は、安静期間に行われる。

　波形出力部３２は、重心Ｇの軌跡に基づき、呼吸振動が捉えられた時点（安静期間の開始時点）、具体的には例えば連続してピークが観察された時点で呼吸波形の出力を開始する。呼吸波形の出力は、呼吸振動のピークを基準として行う。そのため、被験者の呼吸状態の変化等により呼吸振動の振幅が変化した場合も、呼吸波形の中心はシフトせず、一方で振幅の変化は反映される。

　被験者Ｓに体動が生じれば、その時点（安静期間の終了時点）で、呼吸波形からの逸脱が生じる。その後、再度安静期間に至ったら、呼吸波形Ｗの出力が再度開始される。

　波形出力部３２は、出力した呼吸波形Ｗを、報知部５のモニター５１に描画してもよい。

［在床状態監視工程］
　在床状態監視工程Ｓ４では、在床状態監視部３３が、重心位置算出工程Ｓ２で算出した重心Ｇの位置と、波形出力工程Ｓ３で描画した呼吸波形Ｗを含む波形とに基づいて、被験者Ｓの在床状態を監視する。

　在床状態監視部３３は、図５に示す通り、体動判定部３３１、重心位置判定部３３２、及び報知制御部３３３を含む。

　在床状態監視工程Ｓ４は、図６に示す通り、被験者Ｓに体動があったか否かを判定する体動判定工程Ｓ４１と、被験者Ｓの重心がベッドの端部領域内にあるか否かを判定する重心位置判定工程Ｓ４２と、被験者Ｓに体動があり且つ被験者Ｓの重心がベッドの端部領域内にある場合に実行される第１報知工程Ｓ４３と、被験者Ｓに体動がなく且つ被験者Ｓの重心がベッドの端部領域内にある場合に実行される第２報知工程Ｓ４４とを含む。

　体動判定工程Ｓ４１では、体動判定部３３１が、被験者Ｓの呼吸波形Ｗを含む波形に基づいて、被験者Ｓに体動があったか否かを判定する。

　ここで被験者Ｓの体動とは、被験者の、呼吸とは異なる身体の移動を意味し、具体的には「大きな体動」と「小さな体動」とを含む。

　本明細書及び本発明において、「大きな体動」とは、被験者の体動のうち胴体部（体幹）の移動を伴う比較的大きなものを意味し、具体的には例えば、寝返りや起き上がり等である。被験者に大きな体動が生じた時には、一般的に、被験者の体軸の向き（被験者の背骨の延びる向き）が変化する。

　大きな体動を重心の位置の時間的変動の様子という観点から定義すると、一般的に大きな体動は、所定期間内に生じる所定距離以上の比較的長い距離の重心の移動、即ち比較的高速度での移動を生じる体動であると定義できる。具体的には例えば、所定値Ｖを越える速度での重心移動を生じる体動を大きな体動と定義することができる。あるいは、小さな体動により生じる重心の位置の時間的変動との相違に基づき、例えば、所定時間内に、小さな体動による重心の移動距離と比較して、所定倍程度よりも大きく重心を移動させる体動を大きな体動と定義することもできる。また、呼吸振動の振幅との比較により定義してもよい。具体的には例えば、所定期間に呼吸振動（呼吸波形）の振幅の所定倍を越える重心移動を生じる体動を大きな体動と定義することができる。

　本明細書及び本発明において、「小さな体動」とは、被験者の体動のうち胴体部（体幹）の移動を伴わない比較的小さいものを意味し、具体的には例えば、手足や頭部のみの運動等である。

　小さな体動を重心の位置の時間的変動の様子という観点から定義すると、一般的に小さな体動は、所定時間内の比較的短い距離の重心の移動、即ち重心の比較的低速度での移動を生じる体動であると定義できる。具体的には例えば、移動速度が所定値ｖ程度の重心移動を生じる体動を小さな体動と定義することができる。また、呼吸振動の振幅との比較により定義してもよい。具体的には例えば、所定期間に呼吸振動（呼吸波形）の振幅の所定倍程度の重心移動を生じる体動を小さな体動と定義することができる。また、これらの定義に当てはまる重心移動のうち、一定方向の振動を除く重心移動を生じる体動を小さな体動と定義してもよい。この定義によれば、重心移動に着目した際に、小さな体動と呼吸とをより一層明確に区別することができる。

　呼吸波形を含む波形に基づく体動の有無の判定は、次の原理により行われる。

　波形出力工程Ｓ３において、波形出力部３２は、被験者Ｓの重心Ｇの呼吸振動、即ち重心Ｇの体軸Ｓ方向の振動に基づいて呼吸波形Ｗを出力している。したがって、被験者Ｓに体動があり、被験者Ｓの重心Ｇが呼吸振動の振幅に比較して長い距離を移動すると、呼吸波形Ｗからの逸脱が生じ、呼吸波形Ｗを含む波形の振幅は、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、一時的に大きくなる。

　図７（ａ）は、被験者Ｓに小さな体動が生じた場合の呼吸波形Ｗを含む波形の様子を示し、図７（ｂ）は、被験者Ｓに大きな体動が生じた場合の呼吸波形Ｗを含む波形の様子を示す。被験者Ｓに小さな体動が生じた場合には、呼吸波形Ｗを含む波形の振幅が安静期間の呼吸波形Ｗに比べて大きくなっており、被験者Ｓに大きな体動が生じた場合には、呼吸波形Ｗを含む波形の振幅が、被験者に小さな体動が生じた場合の呼吸波形Ｗを含む波形の振幅よりも更に大きくなっている。

　体動判定部３３１は、呼吸波形Ｗを含む波形を観察し、呼吸波形Ｗを含む波形の振幅が、安静期間における呼吸波形Ｗの振幅に比較して所定の割合を越えて大きくなった事に基づいて、被験者Ｓに体動（小さな体動及び大きな体動の一方）が生じたと判定する。

　また、被験者の大きな体動や小さな体動は、呼吸波形Ｗの周期とは異なる周期で生じたり、不規則に生じたりするのが一般的である。そのため、被験者に大きな体動や小さな体動が生じた場合には、呼吸波形Ｗを含む波形は、呼吸波形Ｗの周期とは異なる周期となったり、位相のずれが生じたりする。よって体動判定部３３１は、呼吸波形Ｗを含む波形の周期や位相に基づいて、被験者に体動が生じたと判定することもできる。

　体動判定工程Ｓ４１において、被験者Ｓに体動があったと判定された場合には、重心位置判定部３３２が重心位置判定工程Ｓ４２を行う。

　重心位置判定部３３２は、被験者Ｓに体動があった時点において、被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域Ｅ（図８）にあったか否かを判定する。端部領域Ｅの幅は任意に設定し得る。

　重心位置判定工程Ｓ４２において被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域Ｅにあったと判定された場合には、報知制御部３３３が、第１報知工程Ｓ４３を実行する。

　第１報知工程Ｓ４３では、報知制御部３３３が、被験者ＳがベッドＢＤから転落する危険性が高いことを報知部５を介して在床状態監視システム１００の使用者に報知する。具体的には例えば、モニター５１上で赤色のアイコンを点灯させ、スピーカー５２を介して警報音を発する。

　一方で、重心位置判定工程Ｓ４２において被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域Ｅにはなかったと判定された場合には、再び体動判定工程Ｓ４１が実行される。

　体動判定工程Ｓ４１において、被験者Ｓに体動がなかったと判定された場合も、重心位置判定部３３２が重心位置判定工程Ｓ４２を行う。この場合において、重心位置判定部３３２が被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域Ｅにあったと判定した時には、報知制御部３３３が、第２報知工程Ｓ４４を実行する。

　第２報知工程Ｓ４４では、報知制御部３３３が、被験者ＳがベッドＢＤから転落する可能性が生じていることを報知部５を介して在床状態監視システム１００の使用者に報知する。具体的には例えば、モニター５１上で黄色のアイコンを点灯させ、スピーカー５２を介して、第１報知工程Ｓ４３で発せられる警報音よりは緊急度の低い印象を与える注意音を発する。

　本発明の発明者の知見によれば、睡眠状態にある被験者がベッドから転落することは稀であり、覚醒状態にある被験者が身体の制御を誤ってベッドから転落することが一般的である。したがって本実施形態の在床状態監視システム１００においては、被験者Ｓに体動が生じている場合（即ち被験者Ｓが覚醒状態にあると推定される場合）に実行される第１報知工程Ｓ４３において、被験者Ｓに体動が生じていない場合（即ち被験者Ｓが睡眠状態にあると推定される場合）に実行される第２報知工程Ｓ４４よりも、より緊急度の高い印象を与える態様の報知を行う。

　本実施形態の在床状態監視システムの効果を次にまとめる。

　本実施形態の在床状態監視システム１００は、被験者Ｓの重心Ｇの位置のみではなく、被験者Ｓの体動の有無、即ち被験者Ｓが安静状態にあるか否かをも考慮して、被験者Ｓの在床状態を監視している。したがって、被験者Ｓが転落等の起こり得る危険な状態にあることをより高い精度で判定し、在床状態監視システム１００の使用者に知らせることができる。

　本実施形態の在床状態監視システム１００は、被験者Ｓの状態に応じて、報知部５を介して、例えば警報と注意報といった互いに異なる二種類の報知を行うことができる。したがって、在床状態監視システム１００の使用者は、報知の種類を参酌して、過剰ではない適切な対応をとることができる。

　本実施形態の在床状態監視システム１００は、被験者Ｓの在床状態の監視に、被験者Ｓの呼吸波形を含む波形を用いている。呼吸波形は、被験者Ｓの呼吸に基づいて出力されるものであり、換言すれば、ベッド上に存在するのが無生物（例えばカバンや荷物等）である場合には出力されない。したがって本実施形態の在床状態監視システム１００によれば、ベッド上に無生物が置かれている場合に、不要な監視を行うことが防止されている。

　本実施形態の在床状態監視システム１００は、被験者Ｓの呼吸状態に関連する多くの情報を含有する呼吸波形を出力してモニター５１に描画し、且つ、呼吸波形を含む波形を、被験者Ｓの体動の有無の判定、ひいては被験者Ｓの在床状態の監視にも使用している。即ち本実施形態の在床状態監視システム１００は、豊富な呼吸情報の提示と、在床状態の高精度な監視とを、簡素なシステムで効率よく実行するものである。医師や看護師は、本在床状態監視システム１００を利用することで被験者Ｓの呼吸の安定性やいびきなどの呼吸状態を監視しつつもベッドからの転落危険性などを確実に察知することが可能になる。

　本実施形態の在床状態監視システム１００は、ベッドＢＤの脚の下に配置した荷重検出器１１～１４を用いて非侵襲で被験者Ｓの在床状態を監視する。即ち、本実施形態の在床状態監視システム１００は、被験者Ｓの身体に計測装置を取り付ける必要がなく、被験者Ｓに不快感や違和感を与えることがない。

＜変形例＞
　本実施形態の在床状態監視システム１００において、次の変形態様を用いることもできる。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００においては、在床状態監視部３３は、まず被験者Ｓの体動の有無を判定した後に、被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域Ｅにあるか否かを判定していた。しかしながら、これには限られない。変形例の在床状態監視部３３は、図９のフローチャートに示すように、重心位置判定工程Ｓ４２を実行した後に、体動判定工程Ｓ４１を実行する。

　具体的には、変形例の在床状態監視部３３は、まず重心位置判定工程Ｓ４２を実行する。そして被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域Ｅにあれば体動判定工程Ｓ４１を実行し、ベッドＢＤの端部領域Ｅになければ再度重心位置判定工程Ｓ４２を実行する。体動判定工程Ｓ４１において被験者Ｓに体動があると判定された場合には第１報知工程Ｓ４３を実行し、体動がないと判定された場合には第２報知工程Ｓ４４を実行する。第１、第２報知工程Ｓ４３、Ｓ４４の内容は一例として上記の実施形態と同一である。

　また、他の変形例の在床状態監視部３３は、体動判定工程Ｓ４１と重心位置判定工程Ｓ４２とを同時に実行してもよい。他の変形例の在床状態監視部３３は、被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域にあり且つ被験者Ｓに体動があると判定された場合に第１報知工程Ｓ４３を実行し、被験者Ｓの重心ＧがベッドＢＤの端部領域にあり且つ被験者Ｓに体動がないと判定された場合に第２報知工程Ｓ４４を実行する。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００においては、在床状態監視部３３の体動判定部３３１は、被験者Ｓに小さな体動及び大きな体動の一方が生じた時に、被験者Ｓに体動があったと判定していた。しかしながら、これには限られず、体動判定部３３１は、被験者Ｓに大きな体動があった場合にのみ、被験者Ｓに体動があったと判定してもよい。

　被験者の状態（症状等）によっては、このように、被験者Ｓに大きな体動が生じているか否かを基準として、第１報知工程Ｓ４３を実行して第１の報知を行うか第２報知工程Ｓ４４を実行して第２の報知を行うかを区別することにより、被験者Ｓの在床状態（例えば、転落可能性の大きさ）に応じた報知内容の区別をより的確なものとすることができる。

　変形例の体動判定部３３１は、例えば、呼吸波形Ｗを含む波形に基づき、呼吸波形Ｗを含む波形の振幅が、安静期間の呼吸波形Ｗの振幅に比較して所定の割合を越えて大きくなった場合に、被験者Ｓに大きな体動が生じたと判定する。

　なお、波形出力工程Ｓ３において波形出力部３２が呼吸波形Ｗを出力する際に、バンドパスフィルタを用いて小さな体動に応じた重心Ｇの移動の影響をキャンセルしてもよい。これにより、小さな体動の影響を受けることなく呼吸波形Ｗを出力することができ、呼吸波形Ｗを含む波形に基づく大きな体動の有無の判定をより高い精度で行うことが可能となる。

　上記実施形態の在床状態監視部３３の報知制御部３３３は、第１報知工程Ｓ４３において、第２報知工程Ｓ４４よりも緊急度の高い印象を与える表示を行っていたが、これには限られない。報知制御部３３３は、第２報知工程Ｓ４４において、第１報知工程Ｓ４３よりも緊急度の高い印象を与える報知を行ってもよい。その他、被験者Ｓの状態に応じて、適宜第１、第２報知工程Ｓ４３、Ｓ４４における報知の態様を設定し得る。

　また、被験者の状態（症状等）によっては、例えば、被験者Ｓの重心位置がベッドＢＤの端部領域Ｅにあり、且つ被験者Ｓに体動が生じた場合にのみ、所定の報知がなされれば十分であることもある。そのため、上記実施形態の在床状態監視システム１００においては、第２報知工程Ｓ４４を、なんらの報知も行わない工程としてもよい（即ち、第２報知工程Ｓ４４を省略してもよい）。又は第１報知工程を、なんらの報知も行わない工程としてもよい。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００において、在床状態監視部３３は、呼吸波形が出力されているか否かに基づいて被験者がベッド上に存在しているか否かの判定（在床判定）を行う在床判定部を有しても良い。この場合、在床状態監視部３３は、在床判定部によって被験者の有無を判定し、被験者がベッド上に在床していると判定した場合に、在床状態監視工程Ｓ４を開始してもよい。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００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。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００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３つのみに荷重検出器を配置してもよい。荷重検出器が３つの場合でも、これを一直線に配置しなければ、ベッドＢＤ面上での被験者Ｓの重心位置Ｇを検出できる。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００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。また、荷重検出器１１、１２、１３、１４をベッドＢＤと一体型とし、ベッドＢＤと本実施形態の在床状態監視システム１００とからなるベッドシステムＢＤＳを構成してもよい（図１０）。なお、本明細書において「ベッドに設けられた荷重検出器」とは、上述のようにベッド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。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００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。

　上記実施形態の在床状態監視システム１００において、報知部５は、モニター５１及びスピーカー５２のいずれか一方を備えるのみでもよい。また、モニター５１に代えて、又はこれに加えて、呼吸波形を印字して出力するプリンタや、第１、第２報知を行うランプ等の簡易な視覚表示手段を備えてもよい。報知部５はスピーカー５２に代えて、又はこれに加えて、振動により報知を行う振動発生部を備えてもよい。

　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。

　本発明の在床状態監視システムによれば、被験者の荷重値の検出に基づき、被験者の呼吸状態のみならず、在床状態を非侵襲且つ高い精度で監視できる。したがってこれを病院や介護施設において用いれば、入院患者や入所者等の被験者のベッドからの転落を、使用者に過度の負担を与えることなく、且つ被験者に不快感を与えることなく、好適に防止できる。

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　重心位置算出部、３２　波形出力部、３３　在床状態監視部、４　記憶部、５　表示部、５１　モニター、５２　スピーカー、６　入力部、１００　在床状態監視システム、ＢＤ　ベッド、ＢＤＳ　ベッドシステム、Ｓ　被験者
 

Claims (7)

1. 　ベッド上の被験者の在床状態を監視する在床状態監視システムであって、
   　ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
   　前記検出された荷重に基づいて被験者の重心位置を算出する重心位置算出部と、
   　前記算出された重心位置の時間的変動に基づいて被験者の呼吸波形を含む波形を出力する波形出力部と
   　前記重心位置が前記ベッドの端部領域内に存在するか否かを判定する重心位置判定部と、
   　前記波形に基づいて、被験者における、呼吸とは異なる体動の有無を判定する体動判定部と、
   　前記体動判定部の判定結果と前記重心位置判定部の判定結果とに基づいて被験者の在床状態に関する報知を行う報知部とを備える在床状態監視システム。
2. 　更に、前記体動判定部の判定結果と前記重心位置判定部の判定結果とに応じて前記報知部に前記報知を行わせる報知制御部を備え、該報知制御部は、前記重心位置判定部が前記重心位置が前記ベッドの端部領域内であると判定し且つ前記体動判定部が前記被験者に体動があると判定した場合に前記報知部に第１の報知を行わせ、前記重心位置判定部が前記重心位置が前記ベッドの端部領域内であると判定し且つ前記体動判定部が前記被験者に体動がないと判定した場合に前記報知部に第１の報知とは異なる第２の報知を行わせる請求項１に記載の在床状態監視システム。
3. 　前記体動判定部は、被験者における、胴体の移動を伴う大きな体動の有無を判定し、
   　前記報知制御部は、前記重心位置判定部が前記重心位置が前記ベッドの端部領域内であると判定し且つ前記体動判定部が前記被験者に大きな体動があると判定した場合に前記報知部に第１の報知を行わせる請求項２に記載の在床状態監視システム。
4. 　前記体動判定部は、前記波形の振幅に基づいて、被験者における、呼吸とは異なる体動の有無を判定する請求項１～３のいずれか一項に記載の在床状態監視システム。
5. 　更に、前記呼吸波形に基づいて前記ベッド上に被験者が存在しているか否かを判定する在床判定部を備える請求項１～４のいずれか一項に記載の在床状態監視システム。
6. 　前記報知部は、画像による報知を行うモニタと、音声による報知を行うスピーカとを含む請求項１～５のいずれか一項に記載の在床状態監視システム。
7. 　ベッドと、
   　請求項１～６のいずれか一項に記載の在床状態監視システムとを備えるベッドシステム。

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