JP2021045540A - Mattress with sensor and bed with it - Google Patents
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Abstract
【課題】利用者が違和感を覚えることなく、利用者の体動(特にバイタルサイン)を、使用するマットレスによらず高精度に検知することができる着脱可能なセンサ付きマットレスを提供する。【解決手段】可撓性のワイヤー状圧電センサ素子を含むセンサデバイスと、利用者を支持する第1面を有するマットレスとを含み、該ワイヤー状圧電センサ素子が該第1面上にて延在するように、該センサデバイスが該マットレスに対して着脱可能に取り付けられる、センサ付きマットレス。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a removable mattress with a sensor capable of detecting a user's body movement (particularly vital signs) with high accuracy regardless of the mattress used without causing the user to feel a sense of discomfort. SOLUTION: A sensor device including a flexible wire-shaped piezoelectric sensor element and a mattress having a first surface for supporting a user are included, and the wire-shaped piezoelectric sensor element extends on the first surface. A mattress with a sensor to which the sensor device is detachably attached to the mattress. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、センサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドに関する。 The present invention relates to a mattress with a sensor and a bed comprising the same.
近年、介護などの目的で、ベッド上の利用者の体動(寝返り、脈拍、呼吸など)や離床等を検知するセンサ(圧力センサ)を備えるベッドが開発されている。従来、かかるベッドにおいて、センサは、マットレスとベッドフレームの床部との間に配置されるのが一般的である(例えば特許文献1参照)。また、ベッドの脚部またはキャスターにセンサを設置したベッドまたはセンサシステムも知られている(例えば特許文献2参照)。 In recent years, beds equipped with sensors (pressure sensors) that detect the body movements (turning over, pulse, breathing, etc.) and getting out of bed of the user on the bed have been developed for the purpose of nursing care. Conventionally, in such a bed, the sensor is generally arranged between the mattress and the floor of the bed frame (see, for example, Patent Document 1). Also known are beds or sensor systems in which sensors are installed on the legs or casters of the bed (see, for example, Patent Document 2).
ベッド上の利用者の体動や離床等を検知するセンサ(圧力センサ)は、一般的に、利用者の体圧に耐えるように補強された剛性構造を有する。このような剛性構造を有するセンサをマットレス上に配置して、利用者がその上に寝臥すると、センサの剛性が伝わるために利用者が違和感を覚え、ベッドに寝臥する際の快適さが損なわれるという問題がある。このような違和感は、センサが凹凸表面を有する場合には特に顕著である。そこで、従来、利用者が違和感を覚えないように、センサはマットレスより下のベッドフレームや、ベッドの脚部またはキャスター等に設置されている(特許文献1〜2参照)。
A sensor (pressure sensor) that detects a user's body movement on the bed, getting out of bed, or the like generally has a rigid structure reinforced to withstand the user's body pressure. When a sensor having such a rigid structure is placed on a mattress and the user lies on it, the rigidity of the sensor is transmitted, which makes the user feel uncomfortable and makes the user feel comfortable when lying on the bed. There is a problem of being damaged. Such a feeling of strangeness is particularly remarkable when the sensor has an uneven surface. Therefore, conventionally, the sensor is installed on the bed frame below the mattress, the legs of the bed, the casters, etc. so that the user does not feel uncomfortable (see
しかしながら、上述した従来の構成では、利用者の体動、特にバイタルサイン(脈拍、呼吸など)を検知する場合、利用者からマットレスを通じて伝搬するバイタル信号をセンサで検知することとなるが、利用者とセンサとの間にマットレスが存在しているため、バイタル出力にノイズ(またはばらつき)が発生しつつ減衰し、増幅(アンプ)処理したとしても検知精度に限界がある。かかるノイズおよび減衰は、実際に使用するマットレス(特にマットレス芯材の構成、素材および厚さ等)に依存して様々であり得、使用するマットレスによらず高精度に検知することは困難である。更に、上述した従来の構成では、センサの設置位置が予め決められており、利用者により様々であり得る状況や要望等に応じて変更できないという難点もある。 However, in the conventional configuration described above, when detecting the user's body movements, especially vital signs (pulse, respiration, etc.), the vital signal propagated from the user through the mattress is detected by the sensor. Since there is a mattress between the sensor and the sensor, the vital output is attenuated while generating noise (or variation), and even if amplification (amplifier) processing is performed, the detection accuracy is limited. Such noise and attenuation may vary depending on the mattress actually used (particularly the composition, material and thickness of the mattress core material, etc.), and it is difficult to detect with high accuracy regardless of the mattress used. .. Further, in the above-mentioned conventional configuration, the installation position of the sensor is determined in advance, and there is a drawback that the sensor cannot be changed according to various situations and requests depending on the user.
マットレスにセンサを着脱可能に設置しつつ、利用者が違和感を覚えることなく、利用者の体動(特にバイタルサイン)を、使用するマットレスによらず高精度に検知することを実現したものは、これまで知られていない。 A sensor that can be attached to and detached from the mattress, and that can detect the user's body movements (especially vital signs) with high accuracy regardless of the mattress used, without the user feeling uncomfortable. Until now unknown.
本発明の目的は、利用者が違和感を覚えることなく、利用者の体動(特にバイタルサイン)を、使用するマットレスによらず高精度に検知することができる着脱可能なセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドを提供することにある。 An object of the present invention is a removable mattress with a sensor capable of detecting a user's body movement (particularly vital signs) with high accuracy regardless of the mattress used, without causing the user to feel uncomfortable. To provide a bed to prepare.
本発明の1つの要旨によれば、
可撓性のワイヤー状圧電センサ素子を含むセンサデバイスと、
利用者を支持する第1面を有するマットレスと
を含み、該ワイヤー状圧電センサ素子が該第1面上にて延在するように、該センサデバイスが該マットレスに対して着脱可能に取り付けられる、センサ付きマットレスが提供される。なお、本発明において、用語「センサ付きマットレス」は、センサデバイスとマットレスとの組み合わせを意味する。
According to one gist of the present invention
Sensor devices that include flexible wire-like piezoelectric sensor elements,
The sensor device is detachably attached to the mattress, including a mattress having a first surface that supports the user, such that the wire-like piezoelectric sensor element extends over the first surface. A mattress with a sensor is provided. In the present invention, the term "mattress with sensor" means a combination of a sensor device and a mattress.
本発明のもう1つの要旨によれば、
上記本発明のセンサ付きマットレスと、
該センサ付きマットレスを支持するベッドフレームと
を含む、ベッドが提供される。
According to another gist of the present invention.
With the above-mentioned mattress with sensor of the present invention
Beds are provided, including a bed frame that supports the sensor-equipped mattress.
本発明によれば、センサ付きマットレスにおいて、可撓性のワイヤー状圧電センサ素子を含むセンサデバイスを使用し、マットレスの利用者を支持する第1面上にてワイヤー状圧電センサ素子が延在するように、センサデバイスがマットレスに対して着脱可能に取り付けられ、これにより、利用者が違和感を覚えることなく、利用者の体動(特にバイタルサイン)を、使用するマットレスによらず高精度に検知(センシング)することができる着脱可能なセンサ付きマットレスが提供される。また、本発明によれば、かかるセンサ付きマットレスを備えるベッドも提供される。 According to the present invention, in a mattress with a sensor, a sensor device including a flexible wire-shaped piezoelectric sensor element is used, and the wire-shaped piezoelectric sensor element extends on a first surface supporting a user of the mattress. As described above, the sensor device is detachably attached to the mattress, which allows the user to detect the user's body movements (especially vital signs) with high accuracy regardless of the mattress used, without feeling any discomfort. A removable mattress with a sensor that can be (sensed) is provided. The present invention also provides a bed with such a sensory mattress.
(実施形態1)
以下、本発明の1つの実施形態におけるセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドについて図面を参照しながら詳述する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the mattress with a sensor and the bed provided with the sensor according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
概略的には、図1を参照して、本実施形態においてセンサ付きマットレス60は、可撓性のワイヤー状圧電センサ素子(以下、単に「第1センサ素子」とも言う)20を含むセンサデバイス40(以下、単に「第1センサデバイス」とも言う)と、利用者(または被検知者、図示せず)を支持する第1面51を有するマットレス50とを含む。そして、第1センサ素子20が第1面51上にて延在するように、第1センサデバイス40がマットレス50に対して着脱可能に取り付けられ(または固定され)る。また、本実施形態においてベッド100は、センサ付きマットレス60と、センサ付きマットレス60を支持するベッドフレーム70とを含む。
In general, referring to FIG. 1, in the present embodiment, the
・第1センサ素子
第1センサ素子20は、ワイヤー状圧電センサ素子であればよい。即ち、第1センサ素子20は、ワイヤー状(またはケーブル状)と称され得る、全体として細長い線状の形態を有し、センサ素子全体として可撓性(または柔軟性)を有するように構成され、圧電効果を利用したセンサであればよい。
The
本実施形態を限定するものではないが、例えば図2(a)および(b)に示すように、本実施形態に使用可能な第1センサ素子20は、導電体3の表面を有する芯線5と、芯線5を被覆する圧電体層7と、圧電体層7を被覆する導電体層9とを含み、場合により、導電体層9を被覆する絶縁体層11を更に含むものであってよい。第1センサ素子20において、導電体(内側導電体層)3および導電体層(外側導電体層)9が、それらの間に圧電体層7が介挿された電極としてそれぞれ機能する(図2(b)参照)。第1センサ素子20において、芯線5、圧電体層7、導電体層9、および存在する場合には絶縁体層11は、略同軸上に配置され得る。
Although the present embodiment is not limited, for example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
芯線5は、導電体3の表面を有するものであればよく、芯線5全体が導電体3から成っていても、芯線5の表面の全部または一部(芯線5の一方の端部から他方の端部に亘って連続して延在していれば特に限定されないが、例えば60%以上、好ましくは80%以上)が導電体3から成り、芯線5の内部が他の材料から成っていてもよい。導電体3の好ましい例としては、銅および銅含有合金(例えば銅錫合金、銅銀合金等)が挙げられ、例えば錫等のメッキを有していても、有していなくてもよい。これらは、高い導電性を示すうえ、銅が高い延性を示すことから機械的強度に優れ、第1センサ素子20の可撓性および耐屈曲性を一層高めることができる。
The
例えば、芯線5は、樹脂線1を導電体3で被覆して構成されていてよい。より詳細には、芯線5は、樹脂線1に少なくとも1層の金属箔(導電体)3が螺旋状に(好ましくは一定の螺旋ピッチで)巻き付けられて構成されていてよく、重ね巻きされていても、重ね巻きされていなくてもよく、ギャップ巻きされていてもよい。芯線5は、かかる構成を有することにより、引っ張った場合に引張り応力が主として樹脂線1に作用して芯線5全体が伸長し得、好ましくは3%以上の引張伸度を示し得、比較的小さな曲率半径で曲げた場合にも、芯線5に歪みが残留せず、優れた可撓性を示す。また、芯線5は、かかる構成を有することにより、繰り返し曲げても導通が切断され難く、優れた耐屈曲性を示す。
For example, the
樹脂線1は、樹脂材料から構成される全体として線状の部材であればよい。かかる樹脂材料の例としては、芳香族ポリアミド(アラミド、例えばパラ型アラミド、メタ型アラミド等)、脂肪族ポリアミド(ナイロン)、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアリレート、ポリオレフィン、ポリウレタン、および炭素繊維(例えばカーボンナノチューブ(CNT)等)からなる群より選択される少なくとも1種の材料が挙げられる。
The
芯線5の外形寸法(円形断面を有する場合は外径、非円形断面を有する場合は断面の最大の外形寸法、以下同様)は、特に限定されず、第1センサ素子20に求められる仕様に応じて様々であり得る。芯線5は、極めて細くすることが可能であり、その外形寸法は、例えば0.05〜1.5mmであり得、特に1.0mm以下、より特に0.5mm以下、より一層特に0.3mm以下であり得る。
The external dimensions of the core wire 5 (outer diameter when having a circular cross section, maximum external dimensions of the cross section when having a non-circular cross section, the same applies hereinafter) are not particularly limited, and depend on the specifications required for the
圧電体層7は、導電体3と導電体層9との間に、これらが互いに接触しないように設けられる。圧電体層7は、可撓性を有する圧電材料から構成され得、例えば、有機圧電材料、有機圧電材料と無機圧電材料との複合体、または有機材料(有機圧電材料を除く)と無機圧電材料との複合体から構成され得る。特に、有機圧電材料、または有機圧電材料と無機圧電材料との複合体のような、有機圧電材料を主成分として含む圧電体層7は、センサの検知精度を保持しつつ可撓性に優れた第1センサ素子20を構成できるため好ましい。なお、圧電体層7の「主成分」とは、圧電体層7を構成する1つまたは複数の成分のうち、圧電体層7における含有割合が最も大きい成分(圧電体層7を構成する成分が1つの場合はその成分)を意味する。圧電体層7における主成分の含有割合は、少なくとも50質量%超、例えば60質量%以上、好ましくは70質量%以上であり得る。
The piezoelectric layer 7 is provided between the
有機圧電材料は、高分子および低分子のいずれであってもよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン系共重合体(フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体(P(VDF/TrFE))、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体(P(VDF/TeFE))を包含する)、ポリシアン化ビニリデン、シアン化ビニリデン系共重合体、奇数ナイロン(ナイロン9、ナイロン11など)、芳香族ナイロン、ポリ乳酸、ポリヒドロキシカルボン酸、セルロース系誘導体、ポリウレアなどを使用してよい。このうち、圧電体層7は、P(VDF/TrFE)およびP(VDF/TeFE)から成る群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 The organic piezoelectric material may be either high molecular weight or low molecular weight, and may be, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-based copolymer (copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene (P (P)). VDF / TrFE)), including a copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene (P (VDF / TeFE))), polyvinylidene fluoride, vinylidene cyanide copolymer, odd nylon (9 nylon, nylon) 11 etc.), aromatic nylon, polylactic acid, polyhydroxycarboxylic acid, cellulose derivative, polyurea and the like may be used. Of these, the piezoelectric layer 7 preferably contains at least one selected from the group consisting of P (VDF / TrFE) and P (VDF / TeFE).
有機圧電材料と無機圧電材料との複合体は、複合体全体として可撓性を示すように有機圧電材料および無機圧電材料が複合化され、例えば分散混合(無機圧電材料の微粒子が有機圧電材料中に分散される)および/または積層される。当該複合体における無機圧電材料の含有量は、適宜選択され得るが、可撓性を向上させるためには、例えば複合体(圧電体層)の30質量%以下、好ましくは20質量%以下とされる。有機圧電材料は、上述したものと同様のものを使用してよい。無機圧電材料は、例えば、鉛系セラミックス圧電材料(チタン酸ジルコン酸鉛系、チタン酸鉛系など、これらの鉛の一部を希土類元素で置換したもの、例えばチタン酸ジルコン酸ランタン鉛なども含む)、非鉛系セラミックス圧電材料(アルカリニオブ酸系、ビスマスチタン酸系、チタン酸バリウム系など)、酸化亜鉛圧電材料(ZnO)などを使用してよく、これらの原料粉末(例えば酸化チタンを含む)が存在していてもよい。 In the composite of the organic piezoelectric material and the inorganic piezoelectric material, the organic piezoelectric material and the inorganic piezoelectric material are composited so as to show flexibility as a whole composite, for example, dispersion mixing (fine particles of the inorganic piezoelectric material are contained in the organic piezoelectric material). (Distributed in) and / or laminated. The content of the inorganic piezoelectric material in the composite can be appropriately selected, but in order to improve the flexibility, it is set to, for example, 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less of the composite (piezoelectric layer). To. As the organic piezoelectric material, the same one as described above may be used. The inorganic piezoelectric material also includes, for example, lead-based ceramic piezoelectric materials (lead-based titanate titanate, lead-based titanate titanate, etc., in which a part of these leads are replaced with rare earth elements, for example, lead zirconate titanate lanthanum). ), Lead-free ceramic piezoelectric materials (alkali niobic acid-based, bismuth-titanic acid-based, barium titanate-based, etc.), zinc oxide piezoelectric materials (ZnO), etc. may be used, and these raw material powders (for example, including titanium oxide) may be used. ) May be present.
有機材料(有機圧電材料を除く)と無機圧電材料との複合体は、複合体全体として可撓性を示すように有機材料および無機圧電材料が複合化され、例えば分散混合(無機圧電材料の微粒子が有機材料中に分散される)および/または積層される。当該複合体における無機圧電材料の含有量は、適宜選択され得るが、圧電性能を担保しつつ、可撓性を向上させるためには、例えば複合体(圧電体層)の70質量%以上90質量%以下とされる。有機材料は、圧電性を示さないものでなく、例えば、融点が200℃以上の耐熱性樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)およびシリコーン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であってよい。無機圧電材料は、上述したものと同様のものを使用してよい。 The composite of the organic material (excluding the organic piezoelectric material) and the inorganic piezoelectric material is a composite of the organic material and the inorganic piezoelectric material so as to exhibit flexibility as a whole, for example, dispersion mixing (fine particles of the inorganic piezoelectric material). Is dispersed in the organic material) and / or laminated. The content of the inorganic piezoelectric material in the composite can be appropriately selected, but in order to improve the flexibility while ensuring the piezoelectric performance, for example, 70% by mass or more and 90% by mass of the composite (piezoelectric layer). % Or less. The organic material does not exhibit polyimide property. For example, a heat-resistant resin having a melting point of 200 ° C. or higher has a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) and a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer weight. Combined (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyphenylene sulfide resin (PPS), polyetheretherketone resin (PEEK), liquid crystal polymer (LCP) and It may be at least one selected from the group consisting of silicone resins. As the inorganic piezoelectric material, the same material as described above may be used.
圧電体層7の形成方法は、溶媒コーティング法や溶融押出法により芯線5の上に直接的に形成してもよく、あるいは、圧電材料をフィルム状や繊維状にしたものをラッピングや編組等により芯線5を被覆するように形成してもよい。
The piezoelectric layer 7 may be formed directly on the
圧電体層7の厚さは、特に限定されず、第1センサ素子20に所望される圧電特性、可撓性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。圧電体層7の厚さは、例えば1〜200μmであり得、特に100μm以下、より特に50μm以下であり得る。
The thickness of the piezoelectric layer 7 is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the piezoelectric characteristics, flexibility, bending resistance, etc. desired for the
導電体層9は、圧電体層7を少なくとも部分的に被覆するように設けられ、好ましくは圧電体層7と密着して設けられる。
The
導電体層9は、少なくとも圧電体層7に接触する表面が導電性を示す材料から構成される可撓性部材であればよい。導電体層9には、シールドとして既知の導電体層を利用してよく、例えば金属素線の編組シールドおよび横巻きシールドを使用できる。また、導電体層9は、圧電体層7に螺旋状に巻き付けられた少なくとも1層の金属箔であってもよい。この場合、導電体層9は、圧電体層7に少なくとも1層の金属箔が螺旋状に(好ましくは一定の螺旋ピッチで)巻き付けられて構成されていてよく、重ね巻きされていても、重ね巻きされていなくてもよく、ギャップ巻きされていてもよい。金属素線や金属箔を構成する金属材料の好ましい例としては、銅および銅含有合金(例えば銅錫合金、銅銀合金等)が挙げられ、例えば錫や銀等のメッキを有していても、有していなくてもよい。これらは、高い導電性を示すうえ、銅が高い延性を示すことから機械的強度に優れ、第1センサ素子20の可撓性および耐屈曲性を一層高めることができる。
The
導電体層9の厚さは、特に限定されず、第1センサ素子20に所望される可撓性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。導電体層9の厚さは、例えば5〜500μmであり得、特に200μm以下、より特に100μm以下であり得る。
The thickness of the
導電体層9の外形寸法は、第1センサ素子20が絶縁体層11を有しない場合の第1センサ素子20の外形寸法に一致し得、特に限定されないが、例えば0.05〜2.2mmであり得、特に1.5mm以下、より特に1mm以下であり得る。
The external dimensions of the
更に、本実施形態に必須ではないが、かかる導電体層9を絶縁体層11により被覆してよい。絶縁体層11は、第1センサ素子20を電気的および/または物理的に保護するために設けられ得る。かかる絶縁体層11は、シース(または外被)としても理解され得る。
Further, although not essential to this embodiment, the
絶縁体層11は、少なくとも表面が絶縁性を示す材料から構成される可撓性部材であればよい。絶縁体層11は、例えば、絶縁性素線(例えばポリアミド、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ゴム、シリコーン、ウレタン、ポリアリレート、芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド等の絶縁性有機材料から成る素線)の組紐であってよい。また、絶縁体層11は、導電体層9の周囲に絶縁性材料(例えばポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素樹脂(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、PVDF等)、ゴム等の絶縁性有機材料)を押出被覆することにより形成してもよい。また、絶縁体層11は、絶縁性材料(例えば上記で例示した絶縁性有機材料)をフィルム状やテープ状にしたもので芯線5を被覆すること(ラッピングやテープ巻き等)により形成してもよい。
The
絶縁体層11の厚さは、特に限定されず、第1センサ素子20に所望される可撓性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。絶縁体層11の厚さは、例えば10〜1000μmであり得、特に700μm以下、より特に400μm以下であり得る。
The thickness of the
絶縁体層11の外形寸法は、第1センサ素子20が絶縁体層11を有する場合の第1センサ素子20の外形寸法に一致し得、特に限定されないが、例えば0.07〜4.2mmであり得、特に1.5mm以下、より特に1mm以下であり得る。
The external dimensions of the
かかる第1センサ素子20は、可撓性および耐屈曲性に優れる。なかでも、第1センサ素子20は、芯線5が樹脂線1を導電体3で被覆して構成され、圧電体層7が有機圧電材料から構成され、かつ、第1センサ素子20の外形が1mm以下であることが好ましく、これにより、圧電性能を発揮しつつ、より優れた可撓性および耐屈曲性を実現することができる。本実施形態の第1センサ素子20において、導電体3および導電体層9を任意の適切な方法で露出させるなどして、導電体3および導電体層9からそれぞれ電極が引き出される(図2中、電極引き出し部AおよびBとして示す)。
The
第1センサ素子20は、全体として細長い線状の形態を有し、センサ素子全体として可撓性を有し得るので、いわゆる「糸」のように使用することが可能である。また、第1センサ素子20の「糸」は、例えば片方の端部から電極引き出し部AおよびBを取ることができるので、もう片方の端部はフリーにでき、使用態様の自由度が極めて高い。
Since the
・第1センサデバイス
第1センサデバイス40は、第1センサ素子20を少なくとも1つ含むものであればよく、第1センサ素子20のみで構成されていても、他の可撓性の部材等を更に含んでいてもよい。例えば、第1センサデバイス40は、少なくとも1つの第1センサ素子20を繊維または繊維製品30と組み合わせたものであってもよい。
1. First sensor device The
より詳細には、第1センサ素子20が、繊維と組み合わされて、紐、ロープ、編物、織物および不織布からなる群より選択される繊維製品を構成していてよい。第1センサ素子20と組み合わされる繊維は、任意の適切な繊維であり得、天然繊維(例えば、コットン、リネンなどの植物繊維、シルクなどの動物繊維)、人造繊維(例えば、ビスコース・レーヨン、キュプラなどの再生繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリウレタンなどの合成繊維、アセテートなどの半合成繊維)等であり得る。第1センサ素子20を「糸」のように使用して、繊維と組み合わせることにより、紐、ロープ、編物、織物および不織布などの形態に加工することが可能である。紐は、例えば、第1センサ素子20の「糸」を繊維の糸と組み合わせて(例えば組紐として)構成され得る。ロープは、例えば、第1センサ素子20の「糸」または第1センサ素子20を含む「紐」を、繊維の糸または紐と、撚り合わせたり、編んだりして構成され得る。編物は、第1センサ素子20の「糸」と繊維の糸とを使用して、これらを編むことにより構成され得る。編み方(編物の組織)は、特に限定されないが、例えば、平編、ゴム編、パール編などの緯編み、またはダブルデンビーなどの経編みであり得る。織物は、縦糸および緯糸のいずれか1本以上の糸に第1センサ素子20の「糸」を使用し、残りに繊維の糸を使用して、これらを織ることにより構成され得る。織り方(織物の組織)は、特に限定されないが、平織、綾織、繻子織、重ね織、パイル織などであり得る。不織布は、第1センサ素子20の「糸」と繊維の糸とを使用して、これらを結合させることにより構成され得る。結合方法は、特に限定されないが、接着剤、溶融繊維あるいは機械的方法(例えばスパンレース、ニードルパンチ、分散ろ過等)を使用できる。かかる繊維製品において、第1センサ素子20の「糸」は少なくとも1本存在していればよく、場合により、2本以上で使用されていてもよい。
More specifically, the
あるいは、第1センサ素子20は、リボン状またはシート状の繊維製品30に対して接合(または固定)されていてよい。ここで、繊維製品は、編物、織物および不織布について上述した説明を(センサ素子に関する説明を除外して)参照することにより理解され得る。リボン状の繊維製品とは、薄く細長い形態を有する繊維製品を言い、シート状の繊維製品とは、薄く二次元的な広がりを有する繊維製品を言い、これらの明確な境界はないが、例えば、縦横比が1:4以上を「リボン状」と言い、縦横比が1:4未満を「シート状」と称する。繊維製品への第1センサ素子20の接合(または固定)は、任意の適切な方法で実施され得るが、例えば接着、縫い付け、編み込みなどであってよい。接着方法は、特に限定されないが、接着剤、溶融繊維などを使用できる。縫い付け方法は、第1センサ素子20を「糸」のように使用して、繊維製品の厚さ方向に貫通して縫い付けてよい。編み込み方法は、第1センサ素子20を「糸」のように使用して、繊維製品に対して(例えば、繊維製品を構成している繊維と交差または交絡させることにより)編み込んでよい。第1センサ素子20の接合形態は、所望により適宜選択され得る。例えば、図3(a)に示すようにリボン状の繊維製品31に対して第1センサ素子20を直線的に接合させた第1センサデバイス40であってよい。また例えば、図3(b)に示すようにリボン状の繊維製品31に対して第1センサ素子20を波状に(またはジグザグに)接合させた第1センサデバイス40’であってよい。また例えば、図3(c)に示すようにシート状の繊維製品33に対して第1センサ素子20を渦巻状に接合させた第1センサデバイス40’’であってよい。上述したように、第1センサ素子20の「糸」は、片方の端部から電極引き出し部AおよびBを取り、もう片方の端部はフリーにできるので、第1センサデバイス40’’のような形態も実現可能である。(尚、図3(a)〜(c)において、第1センサ素子20を繊維製品に縫い付ける場合には、第1センサ素子20を示す実線は、繊維製品を透視して示したものと理解される。)
Alternatively, the
・センサ付きマットレス
再び図1を参照して、センサ付きマットレス60は、第1センサ素子20を含む第1センサデバイス40と、利用者(図示せず)を支持する第1面51を有するマットレス50とを含み、第1センサ素子20が第1面51上にて延在するように、第1センサデバイス40がマットレス50に対して着脱可能に取り付けられる。
-Mattress with sensor With reference to FIG. 1 again, the
マットレス50は、利用者を支持する第1面51と、第1面51と対向する第2面53と、第1面51の側方に位置する(より詳細には、第1面51および第2面53の周縁を相互接続する)側面とを有し得る。マットレス50をベッドフレーム70に設置した状態では、マットレス50の上面および下面が、第1面51および第2面53にそれぞれ対応する(以下、上下方向について言及する場合、これに準じるものとする)。マットレス50は、少なくともマットレス芯材を含むものであればよく、更に、マットレス芯材を被覆するカバー等(図示せず、以下、単に「カバー」と言う)を含み得る。カバーは、マットレス芯材に対して着脱可能であっても、なくてもよい。
The
第1センサ素子20(ひいては第1センサデバイス40、以下同様)は、第1面51上にて延在するように配置される。本発明において、センサ素子が所定の面(第1面、ならびに場合により側面および/または第2面)「上」にて延在するとは、センサ素子が、所定の面に直接接触して存在することを意味するだけでなく、所定の面に作用する圧力が、マットレス芯材を介することなく(ほぼ直接的に)印加される態様で存在することをも意味する。
The first sensor element 20 (and thus the
第1面51は、利用者の体圧(体重による負荷)が作用する面であればよい。第1面51は、例えば、マットレス芯材の上面であっても、カバーが存在する場合にはカバーの上面であってもよい。換言すれば、第1センサ素子20は、マットレス芯材の上面上に存在していても、マットレス芯材とカバーとの間に存在していても、カバーの上面上に存在していてもよい。カバーがマットレス芯材に対して着脱可能である場合には、第1センサ素子20はカバーそのものであってもよい。
The
第1センサ素子20は、その少なくとも一部が、上述した第1面51上にて任意の適切な位置に存在していてよい。図1(b)に示す例では、第1センサ素子20は、第1面51上にて、マットレス50の幅方向の全体に亘って延在しているが、本実施形態はこれに限定されず、第1センサ素子20の第1面51上における配置は、自由に選択可能である(例えば、後述する図5を参照のこと)。
At least a part of the
第1センサ素子20は、第1面51上にて延在していればよく、側面55および/または第2面53上にて延在していても、いなくてもよい。図1(a)に示す例では、第1センサ素子20は、側面55の厚さ方向の一部に亘って延在しているが、本実施形態はこれに限定されず、第1センサ素子20の側面55および/または第2面53上における配置は、自由に選択可能である。第1センサ素子20が、第1面51および第2面53上にて延在する場合、マットレス50の上面側および下面側の双方で検知することができる。
The
第1センサデバイス40は、上述したように、第1センサ素子20を含むものであればよく、第1センサ素子20のみで構成されていても、例えば、第1センサ素子20を繊維または繊維製品30と組み合わせたものであってもよい。第1センサデバイス40は、第1センサ素子20を繊維または繊維製品30と組み合わせて、任意の形態の布帛(編物、織物、不織布、リボン状またはシート状)とすることができる。特に、第1センサデバイス40を長尺状布帛とすると、マットレス50の第1面51上にて所定方向に沿って配置できるので好ましい。例えば図1では、第1センサデバイス40は、マットレス50の周囲に、マットレス50の幅方向および厚さ方向に沿って配置される。
As described above, the
第1センサデバイス40は、マットレス50の第1面51および第2面53に跨るように、マットレス50に対して着脱可能に取り付けられていてよい。例えば、図1(c)に示すように、第1センサデバイス40は、マットレス50の周囲にマットレス50の幅方向および厚さ方向に沿って配置され、かつ、第1センサデバイス40の長手方向の両方の端部40aおよび40bが、マットレス50の第2面53とベッドフレーム70の床部71との間に挟まれ得る。これにより、第1センサデバイス40は、マットレス50に取り付けられている間はマットレス50の自重によって(他の部材や手段を要することなく)容易に固定することができ、要すれば、第1センサデバイス40を引っ張るだけでマットレス50から容易に取り外すことができる。
The
また、第1センサデバイス40は、マットレス50に対して周回して取り付けられていてよい。第1センサデバイス40は可撓性の第1センサ素子20を含み、第1センサデバイス40は可撓性の(好ましくは柔軟でしなやかな)繊維製品であるかのように構成され得る(可撓性の第1センサ素子20の「糸」のみで構成され得、あるいは、第1センサ素子20を繊維または繊維製品30と組み合わせて構成され得る)ので、第1センサデバイス40をマットレス50に対して巻き付けることができ、容易に取り付けることができる。第1センサ素子20を固定するための部材(両面テープ、結束バンド等の第1センサデバイス40以外の部材)を必要としない。
Further, the
第1センサデバイス40をマットレス50に対して周回して取り付ける場合、周回させる方向は特に限定されず、例えば、マットレス50の長さ方向および幅方向のいずれかまたは双方を含み得る。また、周回させる回数は、1回またはそれ以上であり得、代表的には1回であるが、これに限定されない。
When the
第1センサデバイス40をマットレス50に対して周回して取り付ける場合、第1センサデバイス40の両方の端部を、互いに着脱可能に結合してよい。図4は、このように改変された例を示し、第1センサデバイス40の両方の端部40aおよび40bは、結合部41にて互いに着脱可能に結合される(図4では、結合部41を例示的に結合部材として示すが、これに限定されない)。
When the
例えば、第1センサデバイス40が、第1センサ素子20のみで構成される(第1センサ素子20の「糸」である)場合、あるいは紐、ロープまたは長尺状布帛である場合、第1センサデバイス40は、両方の端部40aおよび40bを互いに結んで、結合部41として結び目を形成することによって(他の部材や手段を要することなく)容易に固定することができ、要すれば、結び目を解くことによってマットレス50から容易に取り外すことができる。結び方は特に限定されないが、例えば、本結び、たて結び、男結び、あやつなぎ、一重つなぎ、二重つなぎ、もやい結び、叶結び、両結び、止め結び、引き解き止め結び、8字結び、なかし結び、二重8字結びなどを適用できる。また例えば、第1センサデバイス40が長尺状その他の布帛である場合、結合部41として、第1センサデバイス40の両方の端部40aおよび40bを着脱可能に結合する結合部材を使用してよい。かかる結合部材は特に限定されないが、例えば、サイドリリースバックル、フロントリリースバックル、コードロック、コードアジャスター、コードエンド、リング、テープアジャスター、テープエンド、テープクリップ、フック、カムバックル、ベルトバックル、スライドバックル、チェストバックル、ストラップ、リベット、ショルダーパッドルなどを使用できる。また例えば、結合部材は、磁石を利用したものであってもよい。
For example, if the
図4を参照して、結合部41は、マットレス50の側面55に位置することが好ましい。結合部41では結び目や結合部材等により凹凸が発生することとなるが、結合部41が側面55に位置することにより、利用者がマットレス50に寝臥しても違和感を覚えることがない。結合部41は、第2面53に位置していてもよいが、側面55に位置するほうが着脱を容易に行えるので好ましい。
With reference to FIG. 4, the joint 41 is preferably located on the
本実施形態のセンサ付きマットレス60は、上述した例に限定されず、第1センサデバイス40を、マットレス50に対して任意の適切な方法で着脱可能に取り付けてよい。センサ付きマットレス60によれば、第1センサデバイス40がマットレス50に対して着脱可能に取り付けられるので、第1センサデバイス40を「後付け」したり、第1センサデバイス40を必要に応じて何度でも取り外したり、利用者により様々であり得る状況や要望等に応じて変更したりすることが可能となる。
The sensor-equipped
センサ付きマットレス60は、第1センサデバイス40を少なくとも1個含んでいればよく、複数個含んでいてもよい。複数個の第1センサデバイス40は、これらにそれぞれ少なくとも1つ含まれる第1センサ素子20が第1面51上にて任意の適切な位置に存在するように、マットレス50に対して着脱可能に適宜配置され得る。例えば、利用者が寝臥したときの頭部および足元の近傍に各1個の第1センサ素子20(ひいては第1センサデバイス40)を配置してよい。
The
第1センサ素子20(ひいては第1センサデバイス40)は、図1(b)に示す例では、第1面51上にて、利用者がマットレス50に寝臥したとき(臥位にあるとき)に体圧が最も印加されるエリア(より詳細には、臥位にある利用者の背中/胸部に対応するエリア)を跨ぐように、マットレス50の幅方向の全体に亘って延在しているが、これに代えて、またはこれに加えて、第1センサ素子20は、任意の適切な他の配置であってよい。
In the example shown in FIG. 1B, the first sensor element 20 (and thus the first sensor device 40) is used when the user lies on the
また例えば、マットレス50の第1面51が、昇降エリア52を含み、第1センサ素子20が昇降エリア52上にて延在するように、第1センサデバイス40がマットレス50に対して着脱可能に取り付けられていてよい。図5は、このように改変された例を示す。昇降エリア52は、第1面51のうち、マットレス50の長さ方向に沿った両端部の少なくとも一方に位置し、かつ、利用者がベッドに昇降(臥床または離床)する際に体圧が印加される部分を意味する。図5では、昇降エリア52は、マットレス50の長さ方向に沿った端部のうち、柵77aに隣接した(換言すれば、柵でガードされていない)エリアとして示すが、これに限定されず、柵77aおよび/または柵77bに隣接したエリアであってよく、あるいは、柵77aおよび/または柵77bが存在しなくてもよい。好ましくは、図5に示すように、第1センサ素子20(ひいては第1センサデバイス40)は、第1面51上にて、昇降エリア52を跨ぐように、マットレス50の幅方向の全体に亘って延在している。
Further, for example, the
・ベッド
ベッド100は、上述したセンサ付きマットレス60と、センサ付きマットレス60を支持するベッドフレーム70とを含む。ベッドフレーム70は、センサ付きマットレス60を支持する床部71を含み、床部71は、任意の適切な構造を有し得る。ベッドフレーム70は、更に場合により、脚部73および/またはヘッドボード75等を含み得るが、必須ではない。
The
更に、ベッド100は、マットレス50の上に、ベッドパッド(寝心地調整タイプ、汗取りタイプなど)、シーツ、カバーおよび敷きパッドなどからなる群より選択される少なくとも1つが配置され得る。これらは、マットレス50のマットレス芯材に比べて薄い。これらのいずれか1つまたは2つ以上が存在する場合、第1センサ素子20がマットレス50の第1面51上にて延在する態様は、第1センサ素子20がその最上面の上または最下面の下に配置されていても、隣接する任意の2つの間に配置されていてもよい。
Further, the
・使用態様
本実施形態のセンサ付きマットレス60およびこれを備えるベッド100は、例えば次のようにして使用され得る。
-Usage mode The
例示的に図1、図4および図5を参照して上述したように、第1センサ素子20が第1面51上にて延在するように、第1センサデバイス40をマットレス50に対して着脱可能に取り付ける。第1センサ素子20は、少なくとも、第1センサ素子20に印加される圧力(例えば圧力変化)を検知可能なように使用される。例えば、第1センサ素子20は、圧電式のセンサ機能のみを有するセンサシステムを構成していてよく、あるいは、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステムを構成していてもよい。また、第1センサ素子20は、検知結果を表示するための任意の適切な外部装置(図示せず)に電気的に接続され得る。
Illustratively, as described above with reference to FIGS. 1, 4 and 5, the
特に、図2を参照して上述した第1センサ素子20の場合、第1センサ素子20は、圧電式のセンサ機能のみを有するセンサシステムを構成することも、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステムを構成することも可能である。図2に示す第1センサ素子20を使用することにより、導電体(内側導電体層)3と導電体層(外側導電体層)9との間の電位差に基づいて、圧電式のセンサ機能を実現することができ、更に要すれば、導電体(内側導電体層)3および導電体層(外側導電体層)9のいずれか一方における静電容量に基づいて、静電容量式のセンサ機能を実現することができる。圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステムは、二つの異なる機能を備えるデュアル(または複合)センサシステムとして理解される。
In particular, in the case of the
図2に示す第1センサ素子20を含むセンサシステムの種々の構成例を図6に示す。例えば、圧電式のセンサ機能のみを有するセンサシステム25は、第1センサ素子20と、圧電検知部21とを含んで構成され得る。圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステム25’、25’’は、いずれも、第1センサ素子20と、圧電検知部21と、静電容量検知部23とを含んで構成され得る。なお、図2(a)および(b)に示す第1センサ素子20の電極引き出し部AおよびBは、図6(a)〜(c)の各々に示すAおよびBと繋がっていることに留意されたい。
FIG. 6 shows various configuration examples of the sensor system including the
図6(a)を参照して、圧電式のセンサ機能のみを有するセンサシステム25は、導電体3(電極引き出し部A)と導電体層9(電極引き出し部B)とが圧電検知部21に電気的に接続されることにより構成される。
With reference to FIG. 6A, in the
圧電検知部21は、導電体3と導電体層9との間の電位差(電圧)に基づいて、圧電体層7に印加された外力を検知するものである。センサシステム25は、圧電検知部21にて電位差を測定して得られる電気信号を解析するための任意の適切な解析手段(例えばアンプ、周波数フィルタ、微分フィルタ等)、データの格納および/または演算手段、解析結果の出力手段等を備え得る。
The
第1センサ素子20に外力が印加された場合、圧電体層7に外力が印加されることとなり、導電体3と導電体層9との間の電位差(電圧)の変化をもたらし、圧電検知部21で測定した該変化を解析することにより、外力が印加されたことを検知することができる。逆に、第1センサ素子20に印加され続けていた外力が除去された場合、圧電体層7に印加され続けていた外力が除去されることとなり、導電体3と導電体層9との間の電位差(電圧)の上記と逆の変化をもたらし、圧電検知部21で測定した該変化を解析することにより、外力が除去されたことを検知(判別)することができる。
When an external force is applied to the
本実施形態においては、例示的に図1、図4および図5を参照して上述したように、第1センサ素子20はセンサ付きマットレス60の第1面51上にて延在している。センサ付きマットレス60の第1面51上に利用者が寝臥し、第1面51上にて延在している第1センサ素子20に利用者の体圧が印加されると、第1センサ素子20(例えば図1および図4参照)により、利用者の体動、特にバイタルサイン(脈拍、呼吸など)を検知することができる。より詳細には、第1センサ素子20に利用者の体圧が印加された場合、利用者の体動(例えば寝返り、脈拍、呼吸など)により、第1センサ素子20の圧電体層7に印加される外力が変化し、これにより、導電体3と導電体層9との間の電位差(電圧)が変化し、該変化を解析することにより、利用者の体動、特にバイタルサイン(脈拍、呼吸など)を検知することができる。
In this embodiment, the
また、センサ付きマットレス60の第1面51上にて、利用者が臥位(寝ている状態)から端座位(ベッドの端部に座って両足を降ろしている状態)に移行するときには、図5を参照して上述した第1センサ素子20により、端座位の予兆を検知することができる。より詳細には、利用者が臥位から端座位に移行する場合、利用者の体圧が印加されるエリアは、まず、図5(b)中の白抜き点線矢印にて示す第1方向に移動し、次いで、図5(b)中の白抜き一点鎖線矢印にて示す第2方向に沿って移動し得る。よって、図5を参照して上述したように、第1センサ素子20が昇降エリア52上にて延在していることにより、図5(b)中の白抜き一点鎖線矢印(第2方向)に沿った体圧印加エリアの移動を、利用者が第1方向と第2方向との交点Pに達した時点で、第1センサ素子20にて検知することができ、よって、利用者が端座位になる前に、端座位の予兆を第1センサ素子20にて検知することができる。好ましくは、第1センサ素子20が、第1面51上にて、昇降エリア52を跨ぐように、マットレス50の幅方向の全体に亘って延在していることにより、図5(b)中の白抜き一点鎖線矢印(第2方向)に沿った体圧印加エリアの移動を第1センサ素子20にてより高精度に検知することができ、よって、端座位の予兆を第1センサ素子20にてより確実に検知することができる。
Further, when the user shifts from the lying position (sleeping state) to the end sitting position (the state of sitting on the edge of the bed and lowering both feet) on the
図6(b)を参照して、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステム25’は、導電体3(電極引き出し部A)と導電体層9(電極引き出し部B)とが圧電検知部21に電気的に接続され、導電体層9(電極引き出し部B)が静電容量検知部23に電気的に接続されることにより構成される。
With reference to FIG. 6B, the sensor system 25'having both a piezoelectric sensor function and a capacitance type sensor function includes a conductor 3 (electrode lead-out portion A) and a conductor layer 9 (electrode lead-out portion A). The unit B) is electrically connected to the
この場合にも、圧電式のセンサ機能については、上述したセンサシステム25と同様の説明が当て嵌まり得る。
In this case as well, the same description as in the
静電容量検知部23は、導電体層9における静電容量に基づいて、利用者の存在を検知するものである。静電容量検知部23は、導電体層9における静電容量を良好に測定し得るためには接地(GND)されていることが好ましい。センサシステム25’は、静電容量検知部23にて静電容量を測定して得られる電気信号を解析するための任意の適切な解析手段(例えば抵抗器等)、データの格納および/または演算手段、解析結果の出力手段等を備え得る。
The
第1センサ素子20の付近に利用者が存在する場合、利用者が存在しない場合に比べて、導電体層9は利用者の存在により電気的環境が異なることとなり、導電体層9における静電容量のレベル(大きさ)の相違(差)が生じ、好ましくは接地(GND)されている静電容量検知部23で測定した当該静電容量を解析すること、即ち、差が生じていることを検知すること(例えば、利用者が存在しない場合を基準状態とし、基準状態における静電容量のレベルのデータを格納しておき、該データと、測定状態における静電容量のレベルのデータとを比較演算すること)により、利用者が存在しているか否かを検知(判別)することができる。導電体層9における静電容量は、導電体層9の周囲の電気的環境に依存し、導電体3と導電体層9との間の電位差のように減衰しないため、利用者の存在を即時に検知することができる。
When a user is present in the vicinity of the
更に、必要に応じて、静電容量検知部23は、導電体層9における静電容量に基づいて、利用者の近接を検知することも可能であるように構成され得る。第1センサ素子20に利用者が近寄ってきた場合、導電体層9は利用者の近接により電気的環境が変化することとなり、導電体層9における静電容量の変化をもたらし、静電容量検知部23で測定した該変化を解析することにより、利用者が近寄ってきたことを検知することができる。逆に、第1センサ素子20の付近に存在していた利用者が遠ざかった場合、導電体層9は利用者の離隔により電気的環境が変化することとなり、導電体層9における静電容量の変化をもたらし、静電容量検知部23で測定した該変化を解析することにより、利用者が遠ざかったことを検知することができる。
Further, if necessary, the
かかるセンサシステム25’では、第1センサ素子20とは別に導電体を使用する必要がなく、シンプルなシステム構成で、導電体層9における静電容量に基づいて、静電容量式のセンサ機能が実現され、利用者の存在有無を簡便かつ即時に検知したり、利用者が近寄ってきたこと、および/または遠ざかったことを検知したりできる。センサシステム25’によれば、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を実現することができ、センサシステム25’は、これら二つの異なる機能を備えるデュアル(または複合)センサシステムとして理解される。
In such a sensor system 25', it is not necessary to use a conductor separately from the
本実施形態においては、上述のように、第1センサ素子20はセンサ付きマットレス60の第1面51上にて延在している。センサ付きマットレス60に利用者が寝臥したり、着座したりして、センサ付きマットレス60(より詳細には第1センサ素子20)の付近に利用者が存在しているか否か(存在有無)を、利用者が定常的に存在する場合であっても、第1センサ素子20により、導電体層9における静電容量に基づいて即時に検知することができる。更に、必要に応じて、センサ付きマットレス60(より詳細には第1センサ素子20)に対して利用者が近寄ってきたこと、および/または遠ざかったことを、第1センサ素子20により、導電体層9における静電容量に基づいて検知することもできる。
In the present embodiment, as described above, the
図6(c)を参照して、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステム25’’は、導電体3(電極引き出し部A)と導電体層9(電極引き出し部B)とが圧電検知部21に電気的に接続され、導電体3(電極引き出し部A)が静電容量検知部23に電気的に接続されることにより構成される。
With reference to FIG. 6 (c), the sensor system 25'' having both a piezoelectric sensor function and a capacitance type sensor function includes a conductor 3 (electrode lead-out portion A) and a conductor layer 9 (electrode). The lead-out portion B) is electrically connected to the
この場合にも、圧電式のセンサ機能については、上述したセンサシステム25と同様の説明が当て嵌まり得る。
In this case as well, the same description as in the
この場合、静電容量式のセンサ機能については、導電体3における静電容量に基づいて実現される(利用者の存在有無、ならびに必要に応じて、利用者が近寄ってきたこと、および/または遠ざかったことを検知する)こと以外は、上述したセンサシステム25’と同様の説明が当て嵌まり得る。但し、静電容量の測定感度は、センサシステム25’’より、センサシステム25’のほうが高いと考えられる。
In this case, the capacitance type sensor function is realized based on the capacitance in the conductor 3 (presence or absence of the user, and if necessary, the user has approached and / or The same description as in the sensor system 25'described above may apply, except that it detects that it has moved away). However, it is considered that the measurement sensitivity of the capacitance is higher in the
しかしながら、本実施形態のセンサ付きマットレス60およびこれを備えるベッド100は、図2に示す第1センサ素子20を用いた上記の使用態様に限定されず、任意の適切な第1センサ素子20および/またはセンサシステムの構成などが適用され得る。
However, the mattress with a
本実施形態において、第1センサデバイス40は可撓性の第1センサ素子20を含み、第1センサデバイス40は可撓性の(好ましくは柔軟でしなやかな)繊維製品であるかのように構成され得るので、利用者がセンサ付きマットレス60に寝臥して、第1センサ素子20を含む第1センサデバイス40の上に乗って(直接または間接に接触して)も、異物感や違和感を覚えず、ベッドに寝臥する際の快適さに実質的に影響しない。更に、第1センサ素子20は、利用者を支持する第1面51上にて延在しているので、利用者の体動(特にバイタルサイン)を、マットレス芯材を介することなく第1センサ素子20にて検知することができるので、使用するマットレス(特にマットレス芯材の構成、素材および厚さ等)によらずに、効果的に捉えることができ、高精度な検知を実現することができる。
In the present embodiment, the
更に、本実施形態のセンサ付きマットレス60は、第1センサデバイス40が着脱可能である(例えば「後付け」可能である)ので、利用者により様々であり得る状況や要望等に応じて、第1センサデバイス40の設置位置を変更することができる。
Further, in the
本実施形態のセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドは、例えば介護(例えば「みまもり」)、医療(例えば病院)などを含む幅広く様々な用途に利用可能である。利用者は、センサ付きマットレスおよびベッドを利用する者であって、検知の対象者(被検知者)であればよく、用途に応じて、被介護者、患者、高齢者、乳幼児、子供など様々であり得る。 The mattress with a sensor of the present embodiment and the bed provided with the same can be used for a wide variety of applications including, for example, nursing care (for example, "Mimamori"), medical treatment (for example, hospital), and the like. The user may be a person who uses a mattress with a sensor and a bed, and may be a person to be detected (detected person), and may be a care recipient, a patient, an elderly person, an infant, a child, etc. depending on the application. Can be.
(実施形態2)
以下、本発明のもう1つの実施形態におけるセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドについて図面を参照しながら詳述する。本実施形態では、実施形態1と相違する点について主に説明し、特に断りのない限り、実施形態1と同様の説明が本実施形態にも当て嵌まり得る。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a mattress with a sensor and a bed provided with the sensor according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the differences from the first embodiment will be mainly described, and unless otherwise specified, the same description as in the first embodiment may be applied to the present embodiment.
本実施形態のセンサ付きマットレス60およびベッド100は、例えば図7に示すように、可撓性のワイヤー状圧電センサ素子(上記「第1センサ素子」)20を含む第1センサデバイス40に加えて、可撓性のワイヤー状静電センサ素子(以下、単に「第2センサ素子」とも言う)27を含む別のセンサデバイス43(以下、単に「第2センサデバイス」とも言う)を更に含む点で、実施形態1と相違する。
The sensor-equipped
・第2センサ素子
第2センサ素子27は、ワイヤー状静電センサ素子であればよい。即ち、第2センサ素子27は、ワイヤー状(またはケーブル状)と称され得る、全体として細長い線状の形態を有し、センサ素子全体として可撓性(または柔軟性)を有するように構成された、静電容量式のセンサ機能を有するものであればよい。
-Second sensor element The
本実施形態を限定するものではないが、例えば図8(a)および(b)に示すように、本実施形態に使用可能な第2センサ素子27は、導電体層15と、導電体層15を被覆する絶縁体層19を含むものであってよい。第2センサ素子27において、導電体層15が電極として機能し、絶縁体層19が、2つの電極(導電体層15と、利用者であり得る外部電極と)の間に挟まれる誘電体として機能する(図8(b)参照)。第2センサ素子27において、導電体層15および絶縁体層19は、略同軸上に配置され得る。
Although the present embodiment is not limited, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
例えば、導電体層15は、樹脂線11と共に芯線17を構成していてよい。樹脂線11、導電体層15、芯線17および絶縁体層19の材料および寸法等は、実施形態1にて第1センサ素子20に関して上述した樹脂線1、導電体3、芯線5および絶縁体層11と同様であってよい。
For example, the
かかる第2センサ素子27は、可撓性および耐屈曲性に優れる。本実施形態の第2センサ素子27において、導電体層15を任意の適切な方法で露出させるなどして、導電体層15から電極が引き出される(図8中、電極引き出し部Cとして示す)。
The
第2センサ素子27は、全体として細長い線状の形態を有し、センサ素子全体として可撓性を有し得るので、いわゆる「糸」のように使用することが可能である。また、第1センサ素子27の「糸」は、例えば片方の端部から電極引き出し部Cを取ることができるので、もう片方の端部はフリーにでき、使用態様の自由度が極めて高い。
Since the
・第2センサデバイス、センサ付きマットレスおよびベッド
本実施形態において、第2センサ素子27を含む第2センサデバイス43は、任意の適切な態様で、センサ付きマットレス60に配置されて、ベッド100を構成し得る。
Second sensor device, mattress with sensor and bed In this embodiment, the
例えば、図7に示すように、第1センサ素子20を含む第1センサデバイス40とは別に、第2センサ素子27を含む第2センサデバイス43が存在していてよい。この場合、第1センサ素子20が第1面51上にて延在するように、第1センサデバイス40がマットレス50に対して着脱可能に取り付けられ、かつ、第2センサ素子27が第1面51上にて延在するように、第2センサデバイス43がマットレス50に対して着脱可能に(例えば第1センサデバイス40と同様の方法で)取り付けられる。第1センサデバイス40は、実施形態1と同様であり得る。第2センサデバイス43は、第2センサ素子27を少なくとも1つ含むものであればよく、第2センサ素子27のみで構成されていても、他の可撓性の部材等を更に含んでいてもよい。例えば、第2センサデバイス43は、少なくとも1つの第2センサ素子27を繊維または繊維製品30と組み合わせたものであってもよい。第2センサ素子27と繊維または繊維製品30との組み合わせの態様は、実施形態1にて上述した第1センサ素子20と繊維または繊維製品30との組み合わせの態様と同様であり得る(以下、図10〜11を参照して後述する場合も同様であり得る)。
For example, as shown in FIG. 7, a
・使用態様
本実施形態のセンサ付きマットレス60およびこれを備えるベッド100は、例えば次のようにして使用され得る。
-Usage mode The
例示的に図7を参照して上述したように、第1センサ素子20および第2センサ素子27が第1面51上にて延在するように、第1センサデバイス40および第2センサデバイス43をマットレス50に対して着脱可能に取り付ける。
Illustratively, as described above with reference to FIG. 7, the
本実施形態においては、第1センサ素子20は、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有し、かつ、第2センサ素子27は、静電容量式のセンサ機能を有するように、センサシステムを構成する。第1センサ素子20および第2センサ素子27は、検知結果を表示するための任意の適切な外部装置(図示せず)に電気的に接続され得る。
In the present embodiment, the
図2に示す第1センサ素子20および図8に示す第2センサ素子27を含むセンサシステムの2種の構成例を図9に示す。図9(a)および(b)に示すセンサシステム29および29’は、いずれも、第1センサ素子20と、圧電検知部21と、静電容量検知部(以下、「第1静電容量検知部」と言う)23と、もう1つの静電容量検知部(以下、「第2静電容量検知部」と言う)23’を含んで構成され得る。なお、図2(a)および(b)に示す第1センサ素子20の電極引き出し部AおよびB、ならびに、図8に示す第2センサ素子27の電極引き出し部Cが、図9(a)および(b)の各々に示すAおよびBならびにCと繋がっていることに留意されたい。
FIG. 9 shows two types of configuration examples of the sensor system including the
図9(a)を参照して、センサシステム29は、第1センサ素子20の導電体3(電極引き出し部A)と導電体層9(電極引き出し部B)とが圧電検知部21に電気的に接続され、第1センサ素子20の導電体層9(電極引き出し部B)が第1静電容量検知部23に電気的に接続され、かつ、第2センサ素子27の導電体層15(電極引き出し部C)が第2静電容量検知部23’に電気的に接続されることにより構成される。かかるセンサシステム29は、図6(b)に示すセンサシステム25’に、第2センサ素子27を加えたシステムとして理解され、センサシステム25’の部分およびその使用態様については実施形態1と同様である。
With reference to FIG. 9A, in the
図9(b)を参照して、センサシステム29’は、第1センサ素子20の導電体3(電極引き出し部A)と導電体層9(電極引き出し部B)とが圧電検知部21に電気的に接続され、第1センサ素子20の導電体3(電極引き出し部A)が第1静電容量検知部23に電気的に接続され、かつ、第2センサ素子27の導電体層15(電極引き出し部C)が第2静電容量検知部23’に電気的に接続されることにより構成される。かかるセンサシステム29’は、図6(c)に示すセンサシステム25’’に、第2センサ素子27を加えたシステムとして理解され、センサシステム25’’の部分およびその使用態様については実施形態1と同様である。
With reference to FIG. 9B, in the sensor system 29', the conductor 3 (electrode extraction portion A) and the conductor layer 9 (electrode extraction portion B) of the
第2静電容量検知部23’は、導電体層15における静電容量に基づいて、利用者の存在(および利用者の近接)を検知するものである。第2静電容量検知部23’は、導電体層15における静電容量を良好に測定し得るためには接地(GND)されていることが好ましい。センサシステム29および29’は、静電容量検知部23にて静電容量を測定して得られる電気信号を解析するための任意の適切な解析手段(例えば抵抗器等)、データの格納および/または演算手段、解析結果の出力手段等を備え得る。
The second capacitance detection unit 23'detects the presence (and proximity of the user) of the user based on the capacitance in the
本実施形態によれば、静電容量式のセンサ機能を有する複数のセンサ素子として、第1センサ素子20および第2センサ素子27を使用しており、かかる複数のセンサ素子により、第1面51上での利用者の動きおよび動いた後の位置に関する情報を経時的に取得できる。
According to the present embodiment, the
例えば図7に示すように、第1センサ素子20および第2センサ素子27を、第1面51の長さ方向に沿って、第1面51の長手方向に沿った中心線(図示せず)に対して右側および左側に(好ましくは互いに略平行に)延在させた場合、2つという最小のセンサ素子数で、第1面51上のできるだけ広範囲に亘って、利用者の動きおよび動いた後の位置に関する情報を経時的に取得できる。具体的には、寝返りの有無、方向および回数といった動きや、寝返りした後に第1面51上の左右どちら寄りで寝ているかといった静止位置に関する情報を経時的に取得できる。更に、かかる情報に基づいて、利用者が長時間同じ位置から動いていないことや、毎晩同じ位置および姿勢で寝ていることなどを把握でき、褥瘡(床ずれ)防止等に役立てることができる。例えば、利用者の動き(寝返り)を検知したときに計時を開始し、次の動きを検知する前に、所定時間が経過した場合にアラートを発することで、褥瘡(床ずれ)発生のリスクを低減することができる。
For example, as shown in FIG. 7, the
本実施形態によれば、非常に簡易かつ安価な構成で、第1面51上での利用者の動きおよび動いた後の位置に関する情報を経時的に取得可能なセンサ付きマットレス60およびベッド100を実現でき、実用上、極めて有益である。例えば、圧力センサ(荷重センサ)を使用した従来の方法(特許文献1〜2参照)では、単に圧力(荷重)を検知しているので、利用者か物(例えば布団・枕・荷物等)かを判別できないが、本実施形態によれば、静電容量式のセンサ機能を有するセンサ素子は、利用者か物かを判別できる(人間は、物に比べて大きい静電容量変化を示す)ので、誤作動の懸念がない。加えて、カメラでモニターする場合には、プライバシーの問題や、ベッド外にカメラを取り付けることになるため、設置が大掛かりになる(作業負荷が大きい)という問題もあるが、本実施形態によれば、これらの問題がない。
According to the present embodiment, the
本実施形態において、第1面51上での利用者の動きおよび動いた後の位置に関する情報を経時的に取得するために、静電容量式のセンサ機能を有する複数のセンサ素子(第1センサ素子20および第2センサ素子27)のそれぞれについて、静電容量検知部にて静電容量を経時的に測定して電気信号として出力し、センサ素子毎に設定された閾値と出力とを比較して比較結果を経時的に得てよい。上記複数のセンサ素子に対して得られた比較結果を経時的に総合することにより、利用者の動きおよび動いた後の位置を判定できる。
In the present embodiment, a plurality of sensor elements (first sensor) having a capacitance type sensor function in order to acquire information on the movement of the user on the
より詳細には、第1センサ素子20および第2センサ素子27の出力および閾値、ならびに必要に応じて状態継続時間の閾値を下記の通りとする。
x:第1センサ素子20について第1静電容量検知部23から得られる出力
x1:第1センサ素子20に対して設定される閾値
y:第2センサ素子27について第2静電容量検知部23’から得られる出力
y1:第1センサ素子20に対して設定される閾値
t1:状態継続時間の閾値
More specifically, the output and threshold value of the
x: Output obtained from the first
閾値x1およびy1を設定することで、例えば下記(i)〜(vi)のように、概ね理解してよい。閾値x1およびy1を設定することで、利用者が存在または近接しているか否かを判別できる。
(i)x<x1かつy<y1の状態から、y≧y1の状態に遷移した場合、第1面51上の中央から第2センサ素子27側(図7に示す態様では右側)への寝返りが発生したと理解される。
(ii)x<x1かつy<y1の状態から、x≧x1の状態に遷移した場合、第1面51上の中央から第1センサ素子20側(図7に示す態様では左側)への寝返りが発生したと理解される。
(iii)x≧x1かつy<y1の状態から、x<x1の状態へと遷移し、その後、y≧y1の状態に遷移した場合、第1面51上の第1センサ素子20側(図7に示す態様では左側)から、第2センサ素子27側(図7に示す態様では右側)へと、比較的大きい寝返りが発生したと理解される。
(iv)y≧y1かつx<x1の状態から、y<y1の状態へと遷移し、その後、x≧x1の状態に遷移した場合、第1面51上の第2センサ素子27側(図7に示す態様では右側)から、第1センサ素子20側(図7に示す態様では左側)へと、比較的大きい寝返りが発生したと理解される。
(v)y≧y1の状態を継続的に維持している場合、第1面51上の第2センサ素子27側(図7に示す態様では右側)に偏って静止(睡眠)していると理解される。この場合、xの大きさによって、どの程度、第2センサ素子27側(図7に示す態様では右側)に偏っているかを理解することも可能である。
(vi)x≧x1の状態を継続的に維持している場合、第1面51上の第1センサ素子20側(図7に示す態様では左側)に偏って静止(睡眠)していると理解される。この場合、yの大きさによって、どの程度、第1センサ素子20側(図7に示す態様では左側)に偏っているかを理解することも可能である。
By setting the threshold values x1 and y1, for example, the following (i) to (vi) may be generally understood. By setting the threshold values x1 and y1, it is possible to determine whether or not the user exists or is in close proximity.
(I) When transitioning from the state of x <x1 and y <y1 to the state of y ≧ y1, turning over from the center on the
(Ii) When transitioning from the state of x <x1 and y <y1 to the state of x ≧ x1, turning over from the center on the
(Iii) When the state of x ≧ x1 and y <y1 transitions to the state of x <x1 and then the state of y ≧ y1, the
(Iv) When the state of y ≧ y1 and x <x1 transitions to the state of y <y1 and then the state of x ≧ x1, the
(V) When the state of y ≧ y1 is continuously maintained, it is said that the
(Vi) When the state of x ≧ x1 is continuously maintained, it is said that the
閾値x1、y1およびt1を設定することで、例えば、下記(a)および(b)の場合は寝返り「有」とし、それ以外の場合は寝返り「無」として判定できる。閾値t1を設定することで、より高精度な判定が可能となる。
(a)x<x1の状態から、x≧x1へと遷移し、かつ、x≧x1の状態をt1以上継続している場合、第1センサ素子20側(図7に示す態様では左側)への寝返り「有」と判定する。
(b)y<y1の状態から、y≧y1へと遷移し、かつ、y≧y1の状態をt1以上継続している場合、第2センサ素子27側(図7に示す態様では右側)への寝返り「有」と判定する。
By setting the threshold values x1, y1 and t1, for example, in the cases (a) and (b) below, it can be determined that the rollover is "yes", and in other cases, the rollover is "absent". By setting the threshold value t1, more accurate determination becomes possible.
(A) When the transition from the state of x <x1 to x ≧ x1 and the state of x ≧ x1 continues for t1 or more, the
(B) When the transition from the state of y <y1 to y ≧ y1 and the state of y ≧ y1 continues for t1 or more, the
本実施形態によれば、ある利用者について長期間に亘って、第1面51上での利用者の動きおよび動いた後の位置に関する情報を経時的に取得することにより、その利用者の睡眠の傾向を把握することができ、必要に応じて、褥瘡(床ずれ)発生リスクの低減など、睡眠状態を改善すべく応用することができる。
According to the present embodiment, the sleep of a user is obtained by acquiring information on the movement of the user on the
本実施形態では、静電容量式のセンサ機能を有する複数のセンサ素子として、第1センサ素子20および第2センサ素子27を使用したが、これに限定されない。また、本実施形態では、静電容量式のセンサ機能を有する複数のセンサ素子が、好ましくは互いに略平行に配置されるものと説明したが、これに限定されず、例えば、複数のセンサ素子が格子状に配置されていてもよい。
In the present embodiment, the
例えば、図10に示すように、第1センサ素子20を含む第1センサデバイス40が、図5を参照して実施形態1にて上述した第1センサデバイス40と同様に(第1センサ素子20が昇降エリア52上にて延在するように)マットレス50に対して着脱可能に取り付けられ、第2センサ素子27を含む第2センサデバイス43が、図7を参照して実施形態2にて上述した第2センサデバイス43と同様にマットレス50に対して着脱可能に取り付けられ、およびもう1つの第2センサ素子27’を含む第2センサデバイス43’が、図7を参照して実施形態2にて上述した第1センサ素子20を含む第1センサデバイス40の代わりに着脱可能に取り付けられていてよい。第1センサ素子20は、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステムを構成していても、圧電式のセンサ機能のみを有するセンサシステムを構成していてもよい。図10に示す例の場合にも、実施形態1および2にて上述した効果と同様の効果を得ることができる。なお、図10にて、第1センサデバイス40を第2センサデバイス43および43’の上に配置して示したが、これらセンサデバイスの配置はこれに限定されない。
For example, as shown in FIG. 10, the
また例えば、図11に示すように、図10を参照して上述した構成に加えて、第1センサ素子20’’’を含む第1センサデバイス40’’’が、マットレス50に対して(第1センサ素子20’’’が、第2センサ素子27および27’の間で第1面51上にて延在するように)着脱可能に取り付けられていてよい。第1センサ素子20および20’’’は、圧電式のセンサ機能および静電容量式のセンサ機能の双方を有するセンサシステムを構成していても、圧電式のセンサ機能のみを有するセンサシステムを構成していてもよい。図11に示す例の場合にも、実施形態1および2にて上述した効果と同様の効果を得ることができ、更に、第1センサ素子20’’’を含む第1センサデバイス40’’’を組み合わせて使用することにより更に高度な検知が可能となる。なお、図11にて、第1センサデバイス40を第2センサデバイス43および43’ならびに第1センサデバイス40’’’の上に配置して示したが、これらセンサデバイスの配置はこれに限定されない。
Further, for example, as shown in FIG. 11, in addition to the configuration described above with reference to FIG. 10, the first sensor device 40'''' including the first sensor element 20'''' is attached to the mattress 50 (the first). One sensor element 20'''may be detachably attached (so as to extend on the
以上、本発明の2つの実施形態におけるセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドについて詳述したが、本実施形態は種々の改変が可能である。 The mattress with a sensor and the bed provided with the sensor in the two embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present embodiment can be modified in various ways.
本実施例は、実施形態2にて図7を参照して上述したセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドに関する。 This embodiment relates to the above-mentioned mattress with a sensor and a bed provided with the same, with reference to FIG. 7 in the second embodiment.
第1センサ素子20(図2参照)を下記の通り構成した。
樹脂線1:アラミド樹脂線(直径0.05mm)
導電体3:錫メッキした錫銅合金箔
芯線5:樹脂線1に導電体3を巻き付けて構成(外径0.17mm)
圧電体層7:フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体(厚さ0.04mm、ここまでで外径0.25mm)
導電体層9:銀メッキ軟銅線(直径0.04mmのものを圧電体層7の周囲に巻き付けて構成、ここまでで外径0.33mm)
絶縁体層11:ポリエステル(最終外径0.37mm)
The first sensor element 20 (see FIG. 2) was configured as follows.
Resin wire 1: Aramid resin wire (diameter 0.05 mm)
Conductor 3: Tin-plated tin-copper alloy foil Core wire 5: Constructed by winding the
Piezoelectric layer 7: Copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene (thickness 0.04 mm, outer diameter 0.25 mm so far)
Conductor layer 9: Silver-plated annealed copper wire (a wire having a diameter of 0.04 mm is wound around the piezoelectric layer 7 and has an outer diameter of 0.33 mm so far).
Insulator layer 11: Polyester (final outer diameter 0.37 mm)
これにより得られた第1センサ素子20を、市販で入手した繊維製品30に適宜、テープで固定して、第1センサデバイス40を作製した。
The
第2センサ素子27(図8参照)を下記の通り構成した。
樹脂線13:アラミド樹脂線(直径0.05mm)
導電体15:錫メッキした錫銅合金箔
芯線17:樹脂線13に導電体15を巻き付けて構成(外径0.17mm)
絶縁体層19:ポリエステル(最終外径0.50mm)
The second sensor element 27 (see FIG. 8) was configured as follows.
Resin wire 13: Aramid resin wire (diameter 0.05 mm)
Conductor 15: Tin-plated tin-copper alloy foil Core wire 17: Constructed by winding the
Insulator layer 19: Polyester (final outer diameter 0.50 mm)
これにより得られた第2センサ素子27を、上記と同様の繊維製品30に適宜、テープで固定して、第2センサデバイス43を作製した。
The
上記で作製した第1センサデバイス40および第2センサデバイス43をベッド100のマットレス50の第1面51上に配置した。より詳細には、図7に示すように、第1センサ素子20が片側に、第2センサ素子27がもう片側にて、第1面51上にて長手方向に延在するように配置した。
The
本実施例では、図9(a)に示すセンサシステム29を構成した。すなわち、図9(a)を参照して、第1センサ素子20の導電体3(電極引き出し部A)を圧電検知部21に電気的に接続し、第1センサ素子20の導電体層9(電極引き出し部B)を圧電検知部21および第1静電容量検知部23に電気的に接続し、かつ、第2センサ素子27の導電体層15(電極引き出し部C)を第2静電容量検知部23’に電気的に接続した。圧電検知部21は、オペアンプ、FET、抵抗およびコンデンサから構成し、駆動印加電圧を5Vとした。静電容量検知部23および23’は、マイクロコンピュータ(いわゆる「マイコン」)および抵抗から構成し、駆動印加電圧を5Vとした。
In this embodiment, the
本実施例におけるセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドの第1面51上の略中心線上に利用者が寝臥して、第1センサ素子20上に寝返った場合および第2センサ素子上に寝返った場合のそれぞれについて、第1センサ素子20および第2センサ素子27の出力信号を調べた。結果を図12および図13に示す。出力信号は、第1センサ素子20について圧電検知部21から得られる出力信号(図12(a)および図13(a)、以下、「圧電出力信号」と言う)と、第1センサ素子20について第1静電容量検知部23から得られる出力信号(図12(b)および図13(b)、以下、「第1静電出力信号」と言う)と、第2センサ素子27について第2静電容量検知部23’から得られる出力信号(図12(c)および図13(c)、以下、「第2静電出力信号」と言う)とであり、いずれも、出力信号としての電圧強度(−)の経時変化を示すグラフである。なお、電圧強度とは、測定される電圧の相対的な大きさを意味する。本実施例では、第1静電出力信号をx、第2静電出力信号をyとし、閾値x1を400、閾値y1を400、閾値t1を2秒とした。
When the user lies down on the substantially center line on the
第1センサ素子20上に寝返った場合、図12を参照して、圧電出力信号(図12(a))では、約375のレベルから一旦低下した後に上昇し、やがて元のレベルに戻るという、変化が認められた。また、第1静電出力信号(図12(b))xが、x<x1の状態から、x≧x1へと遷移し、かつ、x≧x1の状態をt1以上継続した。よって、第1センサ素子20側への寝返り「有」と判定できた。他方、第2静電出力信号(図12(c))yは、実質的にゼロのままであり、変化が認められなかった。
When the
第2センサ素子27上に寝返った場合、図13を参照して、圧電出力信号(図13(a))では、約375のままであり、変化が認められなかった。また、第1静電出力信号(図13(b))xは、実質的にゼロのままであり、変化が認められなかった。他方、第2静電出力信号(図13(c))yは、y<y1の状態から、y≧y1へと遷移し、かつ、y≧y1の状態をt1以上継続した。よって、第2センサ素子27側への寝返り「有」と判定できた。
When lying down on the
本発明のセンサ付きマットレスおよびこれを備えるベッドは、例えば介護、医療などを含む幅広く様々な用途に利用可能である。 The mattress with a sensor of the present invention and the bed provided with the same can be used for a wide variety of applications including, for example, nursing care and medical care.
1 樹脂線
3 導電体(内側導電体層)
5 芯線
7 圧電体層
9 導電体層(外側導電体層)
11 絶縁体層
13 樹脂線
15 導電体層
17 芯線
19 絶縁体層
20 ワイヤー状圧電センサ素子(第1センサ素子)
21 圧電検知部
23、23’ 静電容量検知部
25、25’、25’’ センサシステム
27 ワイヤー状静電センサ素子(第2センサ素子)
29、29’ センサシステム
30 繊維製品
31 リボン状の繊維製品
33 シート状の繊維製品
40、40’、40’’、40’’’ センサデバイス(第1センサデバイス)
40a、40b 端部
41 結合部材
43、43’ センサデバイス(第2センサデバイス)
50 マットレス
51 第1面
52 昇降エリア
53 第2面
55 側面
60 センサ付きマットレス
70 ベッドフレーム
71 床部
73 脚部
75 ヘッドボード
77a、77b 柵
100 ベッド
A、B、C 電極引き出し部
GND 接地
1
5 Core wire 7
11
21
29,
40a,
50
Claims (11)
利用者を支持する第1面を有するマットレスと
を含み、該ワイヤー状圧電センサ素子が該第1面上にて延在するように、該センサデバイスが該マットレスに対して着脱可能に取り付けられる、センサ付きマットレス。 Sensor devices that include flexible wire-like piezoelectric sensor elements,
The sensor device is detachably attached to the mattress, including a mattress having a first surface that supports the user, such that the wire-like piezoelectric sensor element extends over the first surface. Mattress with sensor.
前記センサデバイスの互いに着脱可能に結合された両方の端部が、該マットレスの該側面に位置する、請求項6に記載のセンサ付きマットレス。 The mattress has a side surface located laterally to the first surface.
The sensor-equipped mattress according to claim 6, wherein both ends of the sensor device, which are detachably coupled to each other, are located on the side surface of the mattress.
前記圧電体層が、有機圧電材料を主成分として含む、請求項1〜8のいずれかに記載のセンサ付きマットレス。 The wire-shaped piezoelectric sensor element includes a core wire having a surface of a conductor, a piezoelectric layer covering the core wire, and a conductor layer covering the piezoelectric layer.
The mattress with a sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the piezoelectric layer contains an organic piezoelectric material as a main component.
該センサ付きマットレスを支持するベッドフレームと
を含む、ベッド。 The mattress with a sensor according to any one of claims 1 to 10.
A bed, including a bed frame that supports the sensor-equipped mattress.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03261456A (en) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Body motion detecting device |
JPH04272746A (en) * | 1991-02-27 | 1992-09-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | sleep detection device |
JP2004154242A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Oomikku:Kk | Linear switch, bed sensor sheet using the same, and nursing bed support device |
JP2005013259A (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bed pad and bed using the same |
JP2015154926A (en) * | 2014-01-17 | 2015-08-27 | 積水化学工業株式会社 | Living body detection system |
JP2019113396A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 三井化学株式会社 | Vibration measuring device |
-
2020
- 2020-09-07 JP JP2020149899A patent/JP7488156B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03261456A (en) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Body motion detecting device |
JPH04272746A (en) * | 1991-02-27 | 1992-09-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | sleep detection device |
JP2004154242A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Oomikku:Kk | Linear switch, bed sensor sheet using the same, and nursing bed support device |
JP2005013259A (en) * | 2003-06-23 | 2005-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bed pad and bed using the same |
JP2015154926A (en) * | 2014-01-17 | 2015-08-27 | 積水化学工業株式会社 | Living body detection system |
JP2019113396A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 三井化学株式会社 | Vibration measuring device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024111444A1 (en) * | 2022-11-24 | 2024-05-30 | 西川株式会社 | Sensor sheet and cushion |
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