床装置、和床装置的人体运动判断方法

专利名称：床装置、和床装置的人体运动判断方法
技术领域：
本发明涉及在医院，护理设施等的设施中，判断床上的人的人体运动状态的床装
置，与床装置的人体运动判断方法。
背景技术：
近年，在医院，护理设施中，要求床上的患者的照料，为了实现护士的劳力的减少， 维护患者的安全，对床上的人的举动进行感测，进行集中管理。在举动的感测中，图像的感 测最简单而确实，但是，在室内暗的状况下，不仅难以感测，而且从隐私的保护的观点来说 也是困难的。由此，人们希望可通过图像以外的方法，在无约束，无意识的情况下判断床上 的人的举动。 比如，在床上设置重量传感器和压电薄膜的人体运动传感器，根据重量的增减，检
测床上的人的有无，基于压电薄膜的翻身人体运动，呼吸，心跳，通报健康异常的装置(比
如，参照下述的专利文献1)。 专利文献1 :JP专利第2806214号 发明要解决的课题 但是，上述专利文献1的技术以人乘在传感器上的情况为绝对条件，如果因翻身 等原因，人、传感器移动，双方的位置关系错动，则具有不能进行各种检测的问题。另外，上 述专利文献1的技术具有下述的问题，即，由于采用接近人体的传感器，故为了防止传感器 受到汗，尿的侵害，防水处理、电绝缘处理等是不可缺少的，并且人长时间地登在传感器上， 故人体压力分散受到损害，具有可能因压力而疼痛的问题。

发明内容
为了解决上述已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种床装置，在不对床上 的人产生不适，并且未约束床上的人，未使该人意识的前提下，可简单地判断床上的人体运 动。 为了解决上述课题，实现上述目的，本发明的床装置包括床的支架；变形量检测 机构，设置于上述支架的一部分上，连续地检测上述支架的变形量；判断机构，根据上述变 形量检测机构的检测结果，判断床上的人的人体运动状态；输出机构，输出通过上述判断机 构判断的判断结果。 按照本发明，不与人体接触，仅仅检测床的支架的变形量，可简单地判断床上的人 的人体运动。 另外，本发明的床装置涉及上述发明，上述判断机构根据上述变形量检测机构的 检测结果，判断人相对床的上下。 按照本发明，可仅仅检测床的支架的变形量，简单地判断人相对床的上下。 此外，本发明的床装置涉及上述发明，上述判断机构根据上述变形量检测机构的
检测结果，判断床上的人的移动。
按照本发明，可仅仅检测床的支架的变形量，简单地判断床上的人的移动。 还有，本发明的床装置涉及上述发明，上述判断机构根据上述变形量检测机构的
检测结果，判断床上的人的睡醒或睡眠。 按照本发明，可仅仅检测床的支架的变形量，简单地判断床上的人的睡醒或睡眠。
再有，本发明的床装置涉及上述发明，上述判断机构根据上述变形量检测机构的 检测结果，判断床上的人的心跳的状态。 按照本发明，可仅仅检测床的支架的变形量，简单地判断床上的人的心跳的状态。
另外，本发明的床装置涉及上述发明，其特征在于上述支架由多个支腿部，与连结 该支腿部的连结部构成，上述变形量检测机构设置于多个上述连结部上，检测上述连结部 的变形。 按照本发明，可更具体地检测床的支架的变形量，更具体地判断床上的人体运动，
并且即使为具有复杂的支架结构的床，仍可确实地检测床的支架的变形量。 此外，本发明的床装置涉及上述发明，其特征在于上述变形量检测机构包括圆板
形状的压电元件，与施加于上述支架上的外力相对应而变形；阻抗变换元件，进行从上述压
电元件输出的电压值的阻抗变换。 按照本发明，可实现小型而简单的结构，可高精度地检测床的支架的变形量。
还有，本发明的床装置涉及上述的发明，其特征在于上述支架为金属制的支架。
按照本发明，由于在金属制的支架中，抵抗应力的滞后小，伴随时间的变化小，故 即使在长期使用床的情况下，仍可高精度地检测床的支架的变形量。 再有，本发明的床装置的人体运动判断方法为包括床的支架，与设置于该支架的 一部分上的变形量检测机构的床装置的人体运动判断方法，该方法包括连续地检测上述支 架的变形量的变形量检测步骤；判断步骤，其根据通过上述变形量检测步骤检测的检测结 果，判断床上的人的人体运动状态；输出通过上述判断步骤判断的判断结果的输出步骤。
按照本发明，不与人体接触，仅仅检测床的支架的变形量，可简单地床上的人体运 动。 发明的效果 按照本发明的床装置，实现不对床上的人造成不适，并且在不对床上的人造成约 束，不使其意识的情况下，可简单地判断判断床上的人体运动的效果。


图1为本发明的实施方式的床装置的系统结构图； 图2为图1所示的床装置中的，单层压电梁(皿imorph)压电元件周边的放大图； 图3-1为表示单层压电梁压电元件的具体结构的说明图； 图3-2为表示单层压电梁压电元件变形的情况的一个实例的剖视图； 图3-3为表示单层压电梁压电元件变形的情况的一个实例的剖视图； 图4为表示判断机构部的功能结构的方框图； 图5为表示本发明的床装置的功能结构的方框图； 图6为表示通过单层压电梁压电元件输出的电压信号的波形图案的曲线图； 图7为表示通过单层压电梁压电元件输出的电压信号的波形图案的曲线 图8-1为表示床装置进行的人上床时的处理的一个实例的流程图； 图8-2为表示床装置进行的判断床上的人的移动时的处理的一个实例的流程图； 图8-3为表示床装置进行的判断人下床时的处理的一个实例的流程图； 图9为表示判断机构部的功能结构的方框图； 图10为表示通过单层压电梁压电元件输出的电压信号的波形图案的曲线图； 图11为表示判实施方式2的床装置进行的判断床上的人的睡醒或睡眠的处理的 一个实例的流程图； 图12为实施方式3的床装置进行的判断床上的人的心跳的状态的处理的一个实
例的流程图。
标号的说明标号100表示床装置；标号110表示床；标号130表示连结支架；标号140表示单层压电梁压电元件标号303表示放大器；标号400表示判断机构部；标号401表示低通滤波器；标号402表示比较器；标号403表示通报器；标号501表示检测部；标号502表示判断部；标号503表示存储部；标号504表示计时器；标号505表示输出部；标号900表示判断机构部；标号901表示脉冲发生部；标号902表示电平检测部；
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明的床装置，以及床装置的人体运动判断方法的优选实施
方式进行具体说明。(实施方式1)(床装置100的结构) 首先，对本发明的实施方式的床装置100的结构进行说明。图1为本发明的实施 方式的床装置100的系统结构图。在图1中，床装置100由床IIO，与单层压电梁压电元件 140构成。 床110可具有刚性的支架，比如，也可采用木制类型等，但是，作为代表方式，从抵 抗应力的滞后小、伴随时间的变化小的方面来说，采用金属制的类型。床iio比如，为由医 院等所采用的类型。
该床110相当于床铺，包括支腿部120，与连结支架130(相当于连结部)。在支腿 部120上，分别设置用于运送患者的脚轮121。连结支架130连接4个支腿部120。接头 131沿宽度方向连接沿纵向设置的一对连结支架130。连接线132沿沿纵向连接沿宽度方 向设置的一对连结支架130，形成床板。 单层压电梁压电元件140相当于变形量检测机构，比如，设置于沿纵向延伸的相 应的连结支架130的中间处，检测伴随相对床110的人的上下、其它的人体运动的连结支架 130的变形。 接着，通过图2，对单层压电梁压电元件140进行具体说明。图2为图l所示的床 装置100中的，单层压电梁压电元件140的周边的放大图。 在图2中，单层压电梁压电元件140固定于长方形状的基板201上，其通过将该基 板201设置于连结支架130上，处于安装于连结支架130上的状态。单层压电梁压电元件 140包括贴合薄板形状的压电元件与金属板的结构，在后面通过图3，对其细部进行说明， 但是，如果基板201变形，金属板变形，则输出与金属板的变形量相对应的电压值。另外，就 单层压电梁压电元件140来说，为公知的技术，这样，在这里，省略对其具体的说明。
另外，作为变形量检测机构，也可代替单层压电梁压电元件140，采用双压电晶片 (bimorph)压电元件。单层压电梁压电压元件具有分别将薄板形状的压电元件贴合于金属 板的两个面上的结构，如果连结支架130变形，则输出对应于该变形量的电压值。此外，同 样对于双压电晶片压电元件，由于其属于公知的技术，故在这里，省略对其的具体的说明。
此外，作为变形量检测机构，也可代替单层压电梁压电元件140，而采用单层压电 梁压电元件140以外的公知的各种压电元件、半导体、电阻变形传感器等的输出对应于所 施加的应力的电压的感压元件。同样对于它们中的每种压电元件、半导体、电阻变形传感器 等的感压元件，由于其为公知的技术，故在这里，省略对其的具体的说明。
如果单层压电梁压电元件140的安装位置为可检测头110的连结支架130的变形 的位置，则其也是任意的，但是，作为可检测最大变形的位置，最好为连结支架130的纵向 的大致中间处。另外，近年，作为头110的形态，采用可使人的头部，腿部倾斜的床。在这样 的形态的床中，由于连结支架130等的结构体复杂，故可按照适合的数量，将单层压电梁压 电元件140设置于能够检测连结支架130的变形的适合的位置。
(单层压电梁压电元件的结构) 接着，通过图3-l，对单层压电梁压电元件140的具体结构进行说明。图3-1为单 层压电梁压电元件140的具体结构的说明图。 在图3-l，在单层压电梁压电元件140中，粘贴有圆板状的压电元件301的圆板状 的金属板302的整个面在固定于基板201上的状态安装。由此，可良好地将基板201的变 形传递给单层压电梁压电元件140中的金属板302。由于如果单层压电梁压电元件140的 压电元件301和金属板302为圆板形状，则可检测任意的方向的变形，故可不限制单层压电 梁压电元件140的安装方向，而简单地安装单层压电梁压电元件140。 在基板201上，设置有于对从单层压电梁压电元件140输出的电压值进行放大的 放大器303。放大器303比如，通过阻抗变换元件等而实现。阻抗变换元件进行从单层压电 梁压电元件140输出的电压的阻抗变换。阻抗为交流电路的电压和电流的比。阻抗变换元 件比如，可采用FET(FieldEffect Transistor)等的高输入阻抗变换元件。
在本实施方式中，单层压电梁压电元件140的静电电容采用10 20纳法的电容。 比如，采用16纳法的电容。另外，将放大器303为作为输入阻抗100MQ ，而进行阻抗变换， 对阻抗变换后的电压值进行放大的方案，由此，可高精度地检测低频率频带的信号。
(单层压电梁压电元件变形的情况的一个实例) 接着，采用图3-2和图3-3，对单层压电梁压电元件140变形的情况的一个实例进 行说明。图3-2和图3-3为表示单层压电梁压电元件140变形的情况的一个实例的剖视图。
在图3-2中，单层压电梁压电元件140处于凹状状态。比如，其表示人上床110时 的连结支架130的变形。这样的凹陷状态称为"挠曲"。另外，该挠曲即使在于头110上人 移动时，仍呈现。另外，在图3-2中，强调挠曲而记载，但是，实际上，为微小的挠曲。
在图3-3中，单层压电梁压电元件140处于凸起状态。比如，其表示在人下床110 之后，由于反弹而呈现的连结支架130的变形。这样的凸起状态称为"翘曲"。另外，在图 3-2中，强调翘曲而记载，但是，实际上，为微小的翘曲。 单层压电梁压电元件140对应于连结支架130的微小变形而变形，输出与变形量 相对应的电压值。另外，在基板201上，与单层压电梁压电元件140—起，设置根据从单层 压电梁压电元件140输出的电压值而判断人上下床110的判断机构部。
(判断机构部的功能结构) 接着，通过图4，对判断机构部400的功能结构进行说明。图4为表示判断机构部 400的功能结构的方框图。在图4中，判断机构部400包括单层压电梁压电元件140，放大 器303 ，低通滤波器401 ，比较器402 ，与通报器403 。 单层压电梁压电元件140像上述那样，对应于连结支架130的微小变形而变形，输 出与变形量相对应的电压值。在于连结支架130的顶部，设置单层压电梁压电元件140的 状态下，比如，通过人上床110，由此，单层压电梁压电元件140挠曲，此时，从压电元件301， 产生正的电压。该正的电压通过放大器303(阻抗变换元件)反转，其结果是，形成负的电 压。于是，如果单层压电梁压电元件140挠曲，则抽出负的电压。 另一方面，通过人下床110，由此，单层压电梁压电元件140翘曲，此时，从压电元
件301，产生负的电压。该负的电压通过放大器303(阻抗变换元件)反转，其结果是，形成
正的电压。于是，如果单层压电梁压电元件140翘曲，则抽出正的电压。 另外，在于连结支架130的底部，设置单层压电梁压电元件140的情况下，所抽出
的电压的正负相反。即，如果人上床110，则抽出正的电压，另一方面，如果人下床110，则抽
出负的电压。 低通滤波器401对通过放大器303放大的电压值进行滤波处理，去除0. 1 1Hz 以外的成分后，使其通到比较器402侧。由此，可从通过放大器303放大的电压值成分，抽 出人上下床110而的成分、床110上的人的移动造成的成分。 比较器402包括存储比较用的阈值的图中未示出的存储区域，对存储于该存储区 域中的比较用的阈值，与通过低通滤波器401的滤波而获得的电压信号进行比较。另外，比 较器402将与比较结果相对应的信号输出给后级的通报器403。比较用的阈值为以人上下 床110，床110上的人的移动的通过电压值与时间表示的波形图形(参照图6和图7)为基 础而预先设定的值，具体来说，通过电压信号的振幅和时间宽度表示。 比较用的阈值的具体内容通过图6和图7而在后面描述，但是，比如，针对相对床
7110的上下，作为"最大振幅士12mV"和"时间宽度2sec"而设定。另外，针对床110上的 人的移动，作为"最大振幅_6mV"和"时间宽度2sec"而设定。 比较器402针对比如，相对床110的上下，对通过滤波获得的电压信号，与比较用 的阈值(比如，士12mV)进行比较，作为比较的结果，在最大振幅的绝对值具有在12mV以上 的峰值的情况下，将表示该内容的信号输出给后级的通报器403。另外，比较器402对通过 滤波获得的电压信号中的，最大振幅的绝对值在12mV以上的比较用的阈值的峰值的宽度 (2sec)进行比较，作为该比较的结果，在具有2sec以内的峰值的情况，将表示该内容的信 号输出给后级的通报器403。 比较器402针对床110的人的移动，对通过滤波获得的电压信号，与比较用的阈值 (比如，-6mV)进行比较，作为比较的结果，在最大振幅具有在-6mV以下的峰值的情况下，将 表示该内容的信号输出给后级的通报器403。另外，比较器402对通过滤波获得的电压信号 中的，最大振幅的绝对值在-6mV以下的比较用的阈值的峰值的宽度(2sec)进行比较，作为 该比较的结果，在具有2sec以内的峰值的情况，将表示该内容的信号输出给后级的通报器 403。 另外，在这里，为了方便，将按照多个设置的单层压电梁压电元件140中的，输出 上述电压值的仅仅一个的输出值作为检测结果，即，从至少一个单层压电梁压电元件140， 输出上述电压值，在此情况下，检测人相对床110的上下、床110上的人的移动，但是，在于 两侧的连结支架130上设置单层压电梁压电元件140的情况下，也可对各个输出值进行差 分运算，将其作为检测结果。 在此情况，可预先存储进行了差分运算的情况的比较用的阈值，对基于已存储的 阈值和检测结果的差分运算值进行比较。像这样，可通过差分运算，特别是针对具有复杂的 支架结构的床，具体地判断人体的运动。 通报器403根据来自比较器402的输出结果，输出通报信号。通报器403在比如， 获得从比较器402输出-12mV的电压信号的内容的信号的情况下，向表示人上床110的内 容的显示灯(图示之外)，输出通报信号，由此，点亮该显示灯。另外，显示灯比如，在医院等 中，设置于管理患者的管理室等中。 此外，通报器403在比如，在获得从比较器402输出+12mV的电压信号的内容的信 号的情况下，向表示人从床110上下来的内容的显示灯，输出通报信号，由此，点亮该显示 灯。 通报器403比如，在获得从比较器402输出_6mV的电压信号的内容的信号的情况 下，向表示床110上的人移向边缘的内容的显示灯(图示之外)，输出通报信号，由此，点亮 该显示灯。 在判断机构部400中，放大器303，与低通滤波器401，比较器402和通报器403可 通过微型计算机等实现，该微型计算机通过存储实现相应的功能的程序的ROM，根据存储于 ROM中的程序而进行各种运算处理的CPU，与用作CPU的运算处理时的数据的工作区域的 RAM等构成。 此外，通过放大器303，低通滤波器401，比较器402，通报器403实现的各功能并不 限于通过单一微型计算机实现的情况，比如，也可通过将分别各自实现各部分的功能的微 型计算机(电路)组合的方式实现。
(床装置的功能结构) 接着，通过图5，对本发明的床装置100的功能结构进行说明。图5为表示本发明 的床装置100的功能结构的方框图。在图5中，床装置100包括检测部501，判断部502，存 储部503，计时器504，与输出部505。 检测部501检测床110的连结支架130的变形量。具体来说，检测部501将通过
放大器303，对由单层压电梁压电元件140输出的电压信号放大，将通过低滤波器401滤波
而获得的电压信号作为床110的连结支架130的变形量而检测。检测部501可通过图4所
示的单层压电梁压电元件140，放大器303，与低通滤波器401而实现其功能。 即检测部501通过根据从单层压电梁压电元件140输出的电压信号，微型计算机
所具有的CPU运行图4示的判断机构部400构成的该微型计算机所具有的ROM, RAM等的存
储器中所存储的程序中的与变形量的检测相关的程序的方式，实现其功能。 判断部502根据检测部501的检测结果，判断床110的连结支架130是否按照比
较用的阈值以上的程度而变化。判断部502根据存储部503所存储的比较用的阈值，判断
连结支架130的变形量是否按照比较用的阈值以上的程度而变化。存储部503具体来说，
通过微型计算机所具有的ROM， RAM等的存储器而实现其功能。判断部502比如，在从比较
器402输出脉冲信号的情况，判断连结支架130的变形量按照比较用的阈值以上的程度而变化。 另外，判断部502根据计时器504所计时的时间，判断连结支架130的变形量是否 在规定时间内，按照比较用的阈值以上的程度而变化。计时器504具体来说，通过比如，构 成图4所示的判断机构部400的微型计算机所具有CPU的计时功能，来实现其功能。
判断部502在比如，从比较器402输出脉冲信号的情况，判断成为脉冲信号的输出 的触发的峰值的时间宽度是否在规定时间(比较用的时间)以内，在规定时间以内的情况， 判断连结支架130是否在规定时间内，按照比较用的阈值以上的程度而变化。
具体来说，判断部502针对比如，在相对床110的人的上下，在作为比较器402的 比较的结果，最大振幅的绝对值在12mV以上，并且时间宽度具有在2sec以内的峰值的情 况，判定连结支架130按照比较用的阈值以上的程度而变化。 此外，判断部502在比如，针对床110上的人的移动，作为比较器402的比较的结 果，最大振幅在_6mV以下，并且时间宽度具有在2sec以内的峰值的情况，判定连结支架130 按照比较用的阈值以上的程度而变化。 判断部502具体来说，通过比如，微型计算机所具有的CPU运行构成图4所示的判 断机构部400的微型计算机所具有的R0M，RAM等的存储器中所存储的程序中的与连结支架 130的变化的判断相关的程序，实现其功能。 输出部505将通过判断部502判断的判断结果输出给比如，图示之外的显示灯。输 出部505在比如，从比较器402，被输出脉冲信号的情况，将作为判断结果的通报信号输出 给通报器403。即，通报信号在连结支架130按照比较用的阈值以上的程度而变化的情况下 被输出。 输出部505具体来说，通过比如，微型计算机所具有的CPU运行构成图4所示的判 断机构部400的微型计算机所具有的ROM， RAM等的存储器中所存储的程序中的，与判断结 果的输出有关的程序，实现其功能。(通过单层压电梁压电元件140输出的电压信号的波形图形的一个实例) 接着，通过图6和图7 ，对通过单层压电梁压电元件140输出的电压信号的波形图 形的一个实例进行说明。图6和图7为表示通过单层压电梁压电元件140输出的电压信号 的波形图形的曲线图。图6所示的曲线图600表示人上床110的动作造成的电压信号的一 个实例。 在曲线图600中，纵轴表示电压值(mV)，横轴表示时间(sec)。标号601所示的部 分表示人上床110的情况。在此情况，像上述那样，如果单层压电梁压电元件140与连结支 架130 —起挠曲，则从压电元件301，产生正的电压，另一方面，通过放大器303 (阻抗变换元 件)反转，其结果是，形成负的大信号而输出。 此外，标号602所示的部分表示人上床110的反弹。根据这样的曲线，人上床110 时的阈值作为比如，"最大振幅-12mV"和"时间宽度2sec"而设定。 另夕卜，图7所示的曲线图700表示人下床110的动作造成的电压信号的一个实例。 标号701所示的部分表示人移动到床110的边缘的情况。即，人移动到连结支架130中的 设置单层压电梁压电元件140的一侧，由此，单层压电梁压电元件140挠曲，输出负的中信 号。在此情况，人移动，单层压电梁压电元件140挠曲，由此，从压电元件301，产生正的电 压，另一方面，通过放大器303(阻抗变换元件)反转，其结果是，形成负的电压而输出。根 据该曲线，在床110上的人的移动的阈值作为比如，"最大振幅-6mV"和"时间宽度2sec" 而设定。 还有，标号702所示的部分表示人下床110的情况。在此情况，像上述那样，人下 床110，由此，单层压电梁压电元件140与连结支架130 —起翘曲，此时，从压电元件301，产 生负的电压，另一方面，通过放大器303 (阻抗变换元件)反转，其结果是，形成正的大信号 而输出。根据该曲线，在人下床110时的阈值作为比如，"最大振幅+12mV"和"时间宽度 2sec"而设定。(床装置进行的人上床时的处理的一个实例) 接着，通过图8-1 ，针对在床装置100中，人上床110时的处理的一个实例进行说
明。图8-1为表示床装置100进行的人上床110时的处理的一个实例的流程图。 在图8-l中，首先，单层压电梁压电元件140获得电压信号(步骤S801)。接着，
判断已获得的电压信号的电压值是否在_12mV以下(是否在比较用的阈值以上)(步骤
S802)。在步骤S802，在判定在-12mV以下(阈值以下)的情况(在步骤S802 :是)，判断
已获得的电压信号中的，按照阈值以上的程度变化的电压信号所成的峰值的时间宽度是否
在比较用的时间内(步骤S803)。 在步骤S803，在判定峰值的时间宽度在比较用的时间内的情况(在步骤S803:
是)，输出人上床110的内容的信息(步骤S804)，结束一系列的处理。 另一方面，在步骤S802，在判断电压值不在-12mV以下的情况(步骤S802:否)，
即，在判定不在比较用的阈值以上的情况，转到步骤S801。另外，在步骤S803，在判断峰值
的时间宽度不在比较用的时间内的情况(步骤S803 :否)，转到步骤S801。(床装置进行的判断床上的人的移动时的处理的一个实例) 接着，通过图8-2，对床装置100进行的判断床110上的人的移动时的处理的一个 实例进行说明。图8-2为表示床装置100进行的判断床110上的人的移动时的处理的一个实例的流程图。另外，图8-2所示的处理以通过图8-1所示的处理，人上床110上的条件为 前提。 在图8-2中，首先，单层压电梁压电元件140获得电压信号(步骤S811)。接着，判 断已获得的电压信号的电压值是否在_6mV以下(是否比较用的阈值以上)(步骤S812)。 在步骤S802，在判断在-6mV以下(阈值以上)的情况(步骤S812 :是)，判断已获得的电
压信号中的按照阈值以上程度变化的电压信号所成的峰值的时间宽度是否是比较用的时 间内(步骤S813)。 在步骤S813，判定峰值的时间宽度在比较用的时间内的情况(在步骤S813 :是)，
床110上的人移到边缘的内容的信息(步骤S814)，结束一系列的处理。 另一方面，在步骤S812，判定电压值不在-6mV以下的情况(步骤S812 :否)，即，
在判定不在比较用的阈值以上的情况，转到步骤S811。另外，在步骤S813，判定峰值的时间
宽度不在比较用的时间内的情况(步骤S813 :否)，转到步骤S801。(床装置进行的人下床时的处理的一个实例) 接着，通过图8-3，对床装置100进行的人下床110时的处理的一个实例进行说明。 图8-3为表示床装置100进行的人下床110时的处理的一个实例的流程图。另外，图8-3 所示的处理以通过图8-1所示的处理人上床，和通过图8-2所示的处理，在床110上人移到 边缘的条件为前提。 在图8-3中，首先，单层压电梁压电元件140获得电压信号(步骤S821)。并且， 判断已获得的电压信号的电压值是否在+12mV以上(是否在比较用的阈值以上)(步骤 S822)。在步骤S822，在判定+12mV(阈值以上)的情况(步骤S822 :是)，判断已获得的电 压信号中的按照阈值以上程度变化的电压信号所成的峰值的时间宽度是否在比较用的时 间内(步骤S823)。 在步骤S823，在判断峰值的时间宽度在比较用的时间内的情况(步骤S823 :是)， 输出人下床110的内容的信息(步骤S824)，结束一系列的处理。 另一方面，在步骤S822，在判定电压值不在+12mV以下的情况(步骤S822:否)，
即，在判定不是比较用的阈值以上的情况，转到步骤S821。另外，在步骤S823，在判断峰值
的时间宽度不在比较用的时间内的情况(步骤S823 :否)，转到步骤S821。 像上述那样，本发明的实施方式1的床装置IOO包括设置于床110的连结支架130
的一部分上，连续地检测连结支架130的变形量的单层压电梁压电元件140，根据单层压电
梁压电元件140的检测结果，判断相对床110的人的上下、床110上的人的移动。 S卩，不与人体接触，仅仅检测头110的连结支架130的变形量，可简单地判断相对
床110的人的上下、床110上的人的移动。于是，不对床110上的人造成不适感，并且，不约
束到床110上的人，或未使其意识到，可简单地判断床110上的人体运动。 另夕卜，由于单层压电梁压电元件140不直接接触人体，故不必进行防水处理，电绝
缘处理，不仅可实现简单的结构，而且由于人未上到传感器，故人体压力分散未受到损害，
也没有因压力而疼痛等的担心。 此外，通过可判断床110上的人向边缘的移动，在未下床110的患者移向边缘的情 况，在从床110下降的前一阶段，或在从床110下降之后的情况下，针对患者，快速地采取对
策o
11
还有，在本发明的实施方式1的床装置100中，如果单层压电梁压电元件140设置 于多个连结支架130上，检测连结支架130的变形，并且检测通过单层压电梁压电元件140 检测到的信号的差分运算值，则可更具体地检测连结支架130的变形量，更具体地判断床 110上的人体运动，此外，即使为具有复杂的支架结构的床110，仍可确实地判断床110上的 人体运动。 还有，由于本发明的实施方式l的床装置100采用单层压电梁压电元件140，故可 实现小型而简单的结构，可高精度地检测连结支架130的变形量。 再有，按照本发明的实施方式1的床装置100，由于床IIO采用抵抗应力的滞后小， 伴随时间的变化小的金属制的支架，即使在长期采用床110的情况下，仍可高精度地检测 床110的支架的变形量。 另外，在以上的说明中，对于在连结支架130的顶部设置单层压电梁压电元件140 的情况进行了说明，但是在于连结支架130的底部，设置单层压电梁压电元件140的情况， 所抽出的电压的正负和比较用的阈值的正负相反。即，上述的波形，流程图所示的值的正负 相反。另外，针对这个方面，下面描述的实施方式2和实施方式3也是同样的。
(实施方式2) 接着，下面对本发明的床装置IOO，和床装置100的人体运动判断方法的实施方式 2进行说明。在实施方式2中，对按照判断床110上的人的睡醒或睡眠的人体运动状态的方 式形成的形态进行说明。另外，实施方式2与实施方式1的不同之处在于判断机构部和比 较用的阈值。在下面，针对与实施方式1相同的结构，给出相同的标号，适当省略对其的说 明。(判断机构部的功能结构) 通过图9，对判断机构部900的功能结构进行说明。图9为表示判断机构部900的 功能结构的方框图。在图9中，判断机构部900包括单层压电梁压电元件140，放大器303， 低通滤波器401，比较器402，脉冲发生部901，电平检测部902，与通报器403。
低通滤波器401对通过放大器303放大的电压值进行滤波，去除0. 1 2Hz以外 的成分后，使其通到比较器402侧。由此，可从通过放大器303放大的电压值成分中，抽出 床110上的人的睡醒或睡眠造成的成分。 比较器402包括存储比较用的阈值的图中未示出的存储区域，将存储于该存储区 域中的比较用的阈值、和通过低通滤波器401的滤波获得的电压信号进行比较。接着，比较 器402将与比较结果相对应的信号输出给后级的脉冲发生部901。比较用的阈值为以床IIO 上的人的睡醒或睡眠中的通过电压值和时间而表示的波形图形(参照图10)而预定的值， 具体来说，由电压信号的振幅和时间宽度表示。 比较用的阈值的具体内容通过图IO而在后面进行描述，比如，设定为"最大振 幅-6mV"和"时间宽度2sec"。该比较用的阈值为在使手脚运动，或改变姿势的情况产生 的电压信号。 比较器402对比如，通过滤波获得的电压信号，与比较用的阈值进行比较，将比较 的比较结果输出给脉冲发生部901。 脉冲发生部901在根据从比较器402输出的比较结果，通过滤波获得的信号大于 比较用的阈值的情况(具体来说，小于_6mV的情况)，发生检测最低频率的周期以上的脉冲。脉冲发生部901在通过滤波获得的信号中叠加已发生的脉冲，将其输出给后级的电平 检测部902。在通过叠加已发生的脉冲，通过滤波获得的信号大于比较用的阈值的情况，可 维持从脉冲发生部901输出的信号的高电平。 脉冲发生部901包括图示之外的计时部，在根据计时部的测定，比如，在3分钟的 期间未输出高电平信号的情况，输出低电平的信号。在这里，采用3分钟的期间的原因在于 在健康人睡醒时，具有按照至少3分钟1次的方式，改变姿势等的无意识的人体运动，在3 分钟的期间未改变的姿势的情况，假定为睡眠。另外，计时部在图5所示的床装置100的功 能结构中，通过计时器504而实现。 电平检测部902检测从脉冲发生部901输出的信号的电平，输出与检测结果相对 应的信号。具体来说，在从脉冲发生部901输出的信号为高电平的情况，电平检测部902输 出睡醒的内容的信号。另一方面，在从脉冲发生部901输出的信号为低电平的情况，电平检 测部902输出睡眠中的内容的信号。 通报器403根据来自电平检测部902的输出结果，输出通报信号。通报器403在 比如，在从电平检测部902输出睡醒的内容的信号的情况，向表示床110上的人睡醒的内容 的显示灯(图示之外)，输出通报信号，由此，点亮该显示灯。另外，显示灯在医院等中，设置 于比如，管理患者的管理室等中。另外，通报器403在比如，从电平检测部902，输出睡眠的 内容的信号的情况，将通报信号输出给表示床110上的人睡眠的内容的显示灯，由此，点亮 该显示灯。 在判断机构部400中，放大器303，与低通滤波器401，比较器402，脉冲发生部 901，与电平检测部902和通报器403可通过微型计算机等实现，该微型计算机通过存储实 现相应的功能的程序的ROM、根据存储于ROM中的程序而进行各种运算处理的CPU、作为CPU 的运算处理时的数据的工作区域发挥作用的RAM等构成。 此外，通过放大器303，低通滤波器401，比较器402，脉冲发生部901，电平检测部
902，通报器403实现的各功能并不限于通过单一微型计算机实现的情况，比如，也可通过
将分别各自实现各部分的功能的微型计算机(电路)组合的方式实现。(通过单层压电梁压电元件140输出的电压信号的波形图形的一个实例) 接着，通过图10，对通过单层压电梁压电元件140输出的电压信号的波形图形的
一个实例进行说明。图10为表示通过单层压电梁压电元件140输出的电压信号的波形图
案的曲线图。图IO所示的曲线图1000表示床110上的人体运动造成的电压信号的一个实例。 在曲线图1000中，纵轴表示电压值(mV)，横轴表示时间(sec)。标号1001 1003 所示的部分表示床110上的人的手脚运动，或改变姿势的情况下的大概人体运动。在此情 况，像上述那样，如果单层压电梁压电元件140与连结支架130—起挠曲，则从压电元件 301，产生正的电压，另一方面，通过放大器303 (阻抗变换元件)反转，其结果是，形成负的 信号而输出。 根据该曲线，床110上的人的大概人体运动(睡醒)的阈值比如，作为"最大振 幅-6mV"和"时间宽度2sec"而设定。另外，标号1004所示的部分表示针对后述的实施 方式3而进行说明的床110上的人的心跳造成的微小人体运动。
(床装置进行的判断床上的人的睡醒或睡眠的处理的一个实例)
接着，通过图11，对实施方式2的床装置进行的判断床110上的人的睡醒或睡眠的 处理的一个实例进行说明。图11为表示判断实施方式2的床装置进行的判断床110上的 人的睡醒或睡眠的处理的一个实例的流程图。 在图11中，床装置判断人是否上床110(步骤S1101)。步骤SllOl的判断通过实 施方式l所示的处理而判断(参照图8)。在步骤S1101，在判定人上床110之前，处于等待 状态(步骤SllOl :否的环路)，在判定人上床110的情况(步骤SllOl :是)，开始计时(步 骤S1102)。 接着，对在平时获得的电压信号的电压值，与比较用的阈值进行比较，判断电压值 是否在比较用的阈值以上(步骤S1103)。另外，是否在步骤S1103中的比较用的阈值以上 具体指是否在-6mV以下。在步骤S1103，在判定为比较用的阈值以上的情况(步骤S1103: 是)，判断已获得的电压信号中的，按照阈值以上程度变化的电压信号的峰值的时间宽度是 否在比较用的时间内(步骤S1104)。 在步骤S1104中，在判定峰值的时间宽度在比较用的时间内的情况(步骤S1104 : 是)，输出睡醒的内容的信息(步骤S1105)。然后，判断人是否下床110(步骤S1106)。步 骤S1106的判断通过实施方式1所示的处理来判断(参照图8)。在步骤S1106，在判断人 下床110的情况(步骤S1106 :是)，结束一系列的处理。 另一方面，在步骤S1106，判断人没有下床110的情况(步骤S1106 :否)，转到步 骤S1102。另外，在步骤S1103，在判定不在比较用的阈值以上的情况(步骤S1103 :否)，判 断是否经过规定时间(步骤S1107)。该规定时间像上述那样，为在人睡醒时，作为至少l次 地无意识地改变姿势的时间的3分钟。 在步骤S1107，在判断经过了规定时间的情况(步骤S1107 :是)，输出处于睡眠中 的内容的信息(步骤S1108)，转到步骤S1106。另外，在步骤S1107，在判定未经过规定时间 的情况(步骤S1107 :否)，转到步骤S1103。另外，在步骤S1104，判定不在比较用的时间内 的情况(步骤S1104 :否)，转到步骤S1107。 像上述那样，本发明的实施方式2的床装置包括设置于床110的连结支架130的 一部分上，连续地检测连结支架130的变形量的单层压电梁压电元件140，根据单层压电梁 压电元件140的检测结果，判断床110上的人的睡醒或睡眠的状态。 S卩，不与人体接触，仅仅检测床110的连结支架130的变形量，可简单地判断床110 上的人的睡醒或睡眠的状态。于是，不对床IIO上的人造成不适，并且不对床IIO上的人进 行约束，不使其意识，可简单地判断床110上的人体运动。 另外，若将单层压电梁压电元件140设置于多个连结支架130上来检测连结支架 130的变形，并且检测通过单层压电梁压电元件140检测的信号的差分运算值，则可更具体 地检测连结支架130的变形量，可更具体地判断床110上的人体运动，此外即使为具有复杂 的支架结构的床IIO，仍可确实地判断床110上的人体运动。
(实施方式3) 下面对本发明的床装置100，与床装置100的人体运动判断方法的实施方式3进行 说明。在实施方式3中，对按照床110上的人的心跳的人体运动状态进行判断的方式形成 的形态进行说明。另外，实施方式3与实施方式2的不同之处在于比较用的阈值。在下面， 对于与实施方式1和实施方式2相同的结构，采用同样的标号，适当地省略对其的说明。采
14用图9，图10，图12，对实施方式3进行说明。
(判断机构部的功能结构) 实施方式3的判断机构部与实施方式2的图9所示的判断机构部900的结构相同 的结构，但是，各种设定值不同。 低通滤波器401对通过放大器303放大的电压值进行滤波，去除0. 1 10Hz以外 的成分后，使其通到比较器402侧。由此，可从通过放大器303放大的电压值成分中，抽出 床110上的人的心跳的状态造成的成分。 比较器402包括存储比较用的阈值的图中未示出的存储区域，对存储于该存储区 域中的比较用的阈值，与通过低通滤波器401的滤波获得的电压信号进行比较。另外，比较 器402将与比较结果相对应的信号输出给后级的脉冲发生部901。比较用的阈值为以床IIO 上的人的心跳的状态的、通过电压值和时间表示的微小人体运动的波形图形(参照图10中 的标号1004)为基础而预先设定的值，具体来说，通过电压信号的振幅和时间宽度表示。
根据图10所示的微小人体运动的曲线，床110上的人的心跳的比较用的阈值作为 比如，"最大振幅lmV"和"时间宽度0. 2sec"而设定。另外，最大振幅为绝对值。
比较器402对比如，通过滤波获得的电压信号，与比较用的阈值进行比较，将比较 的比较结果输出给脉冲发生部901。 脉冲发生部901根据从比较器402输出的比较结果，在通过滤波获得的信号大于 比较用的阈值的情况，产生检测最低频率的周期以上的脉冲。脉冲发生部901在通过滤波 获得的信号中叠加已发生的脉冲，将其输出给后级的电平检测部902。在通过叠加已发生的 脉冲，滤波获得的信号大于比较用的阈值的情况，可维持从脉冲发生部901输出的信号的 高电平。 脉冲发生部901包括图示之外的计时部，在根据计时部的测定，比如，在未输出3 秒的期间的高电平信号的情况，输出低电平的信号。在这里，采用3秒的期间的原因在于人 的心跳在1分钟的期间，在30次以上，但是，比如，在1分钟的期间，为20次的心跳数量的 情况，可假定至少3秒具有1次心跳，换言之，在3分钟的期间没有心跳的情况，假定心跳停 止，或在床110上没有人。另外，该计时部在图5所示的床装置100的功能结构中，通过计 时器504实现。 电平检测部902检测从脉冲发生部901输出的信号的电平，输出与检测结果相对 应的信号。具体来说，在从脉冲发生部901输出的信号为高电平的情况，电平检测部902输 出在床110上人存在(生存)的内容的信号。另一方面，在从脉冲发生部901输出的信号 为低电平的情况，电平检测部902输出心跳停止的内容(或在床110上人不在的内容)的信号。 通报器403根据来自电平检测部902的输出结果，输出通报信号。通报器403在 比如，从电平检测部902输出存在的内容的信号的情况，向表示在床110上的人存在的内容 的显示灯(图示之外)，输出通报信号，由此，点亮该显示灯。另外，显示灯在医院等中，设置 于比如，管理患者的管理室等中。 另夕卜，通报器403在从电平检测部902，输出在床110上人不在的内容的信号，或 心跳停止的内容的信号的情况，将通报信号输出给表示在床110上的人的心跳停止的内容 (或在床110上人不在的内容)的显示灯，由此，点亮该显示灯。
(床装置进行的判断床上的人的睡醒或睡眠的处理的一个实例) 接着，通过图12，对实施方式3的床装置进行的判断床110上的人的心跳的状态的
处理的一个实例进行说明。图12为表示判断实施方式3的床装置进行的判断床110上的
人的心跳的状态的处理的一个实例的流程图。 在图12中，床装置判断人是否上床110(步骤S1201)。步骤S1201的判断通过实 施方式l所示的处理而判断(参照图8)。在步骤S1201，在判定人上到床110上之前，处于 等待状态(步骤S1201 :否的环路)，在判定人上床110的情况(步骤S1201 :是)，开始计时 (步骤S1202)。 接着，对在平时获得的电压信号的电压值，与比较用的阈值进行比较，判断电压值 是否在比较用的阈值以上(步骤S1203)。另外，在步骤S1203，判断在比较用的阈值以上的 情况(步骤S1203 :是)，判断已获得的电压信号中的，按照阈值以上程度变化的电压信号所 成的峰值的时间宽度是否在比较用的时间内(步骤S1204)。 在步骤S1204中，在判定峰值的时间宽度在比较用的时间内的情况(步骤S1204 : 是)，输出在床110上人存在的内容的信息(步骤S1205)。然后，判断人是否下床110 (步骤 S1206)。步骤S1206的判断通过实施方式1所示的处理而判断(参照图8)。在步骤S1206， 在判断人下床110的情况(步骤S1206 :是)，结束一系列的处理。 另一方面，在步骤S1206，判断人没有下床110的情况(步骤S1206 :否)，转到步 骤S1202。另夕卜，在步骤S1203，在判定不在比较用的阈值以上的情况(步骤S1203 :否)，判 断是否经过规定时间(步骤S1207)。该规定时间像上述那样，比如，为3秒。
在步骤S1207，在判断经过规定时间的情况(步骤S1207 :是)，输出床110上的人 心跳停止的内容的信息(步骤S1208)，进行一系列的处理。另外，在步骤S1207，在判定未 经过规定时间的情况(步骤S1207 :否)，转到步骤S1203。另外，在步骤S1204，判定不在比 较用的时间内的情况(步骤S1204 :否)，转到步骤S1207。 此夕卜，比如，在床IIO上剧烈运动，由此，即使在步骤S1206，在判断人下床110的情 况下，根据在平时获得的电压信号，判定具有(存在)心跳，在此情况，可再次开始上述的处理。 像上述那样，本发明的实施方式3的床装置包括设置于床110的连结支架130的 一部分上，连续地检测连结支架130的变形量的单层压电梁压电元件140，根据单层压电梁 压电元件140的检测结果，判断床110上的人的睡醒或睡眠的状态。 S卩，不与人体接触，仅仅检测床110的连结支架130的变形量，可简单地判断床110 上的人的心跳的状态。于是，不对床110上的人造成不适，并且不对床110上的人进行约束， 不使其意识，可简单地判断床110上的人体运动。 另外，如果将单层压电梁压电元件140设置于多个连结支架130上来检测连结支 架130的变形，并且检测通过单层压电梁压电元件140检测的信号的差分运算值，则可更具 体地检测连结支架130的变形量，更具体地说，可判断床110上的人体运动，即使为具有复 杂的支架结构的床IIO，仍可确实判断床110上的人体运动。 为了便于说明，分别对上述实施方式1 3进行了说明，但是，显然可同时实施这 些实施方式。 像上面描述的那样，按照本发明的床装置，与床装置的人体运动判断方法，不对床
16上的人造成不适，并且不对床上的人进行约束，不使其意识，可简单地判断床上的人体运动。 产业上的利用可能性 本发明的床装置，床装置的人体运动判断方法用于护理用的床装置和人体运动判 断方法，本发明特别是适合于集中管理床上的人体运动的医院，护理设施等的床装置和人 体运动判断方法。
权利要求
一种床装置，包括床的支架；变形量检测机构，设置于上述支架的一部分上，连续地检测上述支架的变形量；判断机构，根据上述变形量检测机构的检测结果，判断床上的人的人体运动状态；输出机构，输出通过上述判断机构判断的判断结果。
2. 根据权利要求l所述的床装置，其特征在于，上述判断机构根据上述变形量检测机构的检测结果，判断人相对床的上下。
3. 根据权利要求1或2所述的床装置，其特征在于，上述判断机构根据上述变形量检测机构的检测结果，判断床上的人的移动。
4. 根据权利要求1 3中的任何一项所述的床装置，其特征在于， 上述判断机构根据上述变形量检测机构的检测结果，判断床上的人的睡醒或睡眠。
5. 根据权利要求1 4中的任何一项所述的床装置，其特征在于， 上述判断机构根据上述变形量检测机构的检测结果，判断床上的人的心跳的状态。
6. 根据权利要求1 5中的任何一项所述的床装置，其特征在于， 上述支架由多个支腿部与连结该支腿部的连结部构成； 上述变形量检测机构设置于多个上述连结部上，检测上述连结部的变形。
7. 根据权利要求1 6中的任何一项所述的床装置，其特征在于， 上述变形量检测机构包括圆板形状的压电元件，与施加于上述支架上的外力相对应而变形；阻抗变换元件，进行从上述压电元件输出的电压值的阻抗变换。
8. 根据权利要求1 7中的任何一项所述的床装置，其特征在于， 上述支架为金属制的支架。
9. 一种床装置的人体运动判断方法，该床装置包括床的支架与设置于该支架的一部分 上的变形量检测机构，该方法包括连续地检测上述支架的变形量的变形量检测步骤；判断步骤，根据通过上述变形量检测步骤检测的检测结果，判断床上的人的人体运动 状态；输出步骤，输出通过上述判断步骤判断的判断结果。
全文摘要
本发明提供一种床装置，其可在未约束床上的人，或未使其意识的情况下，简单地判断床上的人的人体运动。床装置(100)包括床的连结支架；检测部(501)；判断部(502)；输出部(505)。检测部(501)设置于连结支架的一部分上，连续地检测连结支架的变形量。判断部(502)根据检测部(501)的检测结果，判断床上的人的人体运动状态。输出部(505)输出通过判断部(502)判断的判断结果。
文档编号G01B7/16GK101744693SQ20081019105
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者高岛充 申请人:株式会社M.I.研究所