JP2016120135A - 電磁誘導を用いる接触検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤検知が少なく、かつ器具装着などにより患者の行動を拘束することがない簡易な構成により、離床動作等の行動を検知及び監視する装置及びシステムを提供する。【解決手段】導電性の対象物に人体が接触することによって生じる電磁誘導による電圧変化を検出する電圧検出手段と、当該検知した電圧変化の情報を外部に通知可能な通信手段とを備えており、導電性の対象物と電圧検出手段とが電気的に接続されていることを特徴とする、接触検知装置。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導による電圧変化を利用して対象物への人体の接触を検知する検知装置、及び当該装置によって人間の動作を検知するシステムに関する。特に、ベッドからの離床動作を検知するシステムに関する。

認知症の患者や骨折等の損傷によって寝たきり状態となった患者では、入院中や自宅療養中に起き上がってベッドから離れようとする際に、転倒や転落などの事故が発生するおそれがある。特に、高齢者の被介護者の場合にはそのような危険が大きいため、事故防止のためベッドからの起き上がり行動（離床行動）を周囲の看護師や介護者が監視する必要がある。

これまで、このような患者がベッドから起き上がる動作を検知する手段としては、ベッドに横たわる患者の重心の移動を観測する方法、ベッドのマットや手すり等に圧力センサーを設置して患者の動作を検知する方法、或いは、ベッド近傍に赤外線センサーを設置して赤外線の遮断の有無により患者の動作を検知する方法などが提案されている（例えば、特許文献１及び２）。

しかしながら、これらの既存の方法では、寝返り等の動作と離床行動との区別ができなかったり、患者以外の介護者や布団によっても赤外線が遮断された場合も離床行動と判別する等の誤検知が生じてしまうという課題があった。

特開２００３−０５２６４９号公報 特開２００７−０５００５４号公報

そこで、本発明は、かかる事情に鑑み、誤検知が少なく、かつ器具装着などにより患者の行動を拘束することがない簡易な構成により、離床動作等の行動を検知及び監視することが可能な方法及びシステムを提供することを課題とするものである。

かかる課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討の結果、ベッドの金属製手すり等の導電性の対象物に人体が接触することによって検知できる電磁誘導ノイズに着目し、その電圧変化を測定することによって、高い精度で患者の離床動作等の行動を検知することができることを見出し、本発明を完成するに至った。また、かかる検知手段が、防犯等の他の用途にも適用可能であることを併せて見出した。

すなわち、一の態様において、本発明は、
（１）導電性の対象物に人体が接触することによって生じる電磁誘導による電圧変化を検出する電圧検出手段と、当該検知した電圧変化の情報を外部に通知可能な通信手段とを備えており、前記導電性の対象物と前記電圧検出手段とが電気的に接続されていることを特徴とする、接触検知装置；
（２）前記電圧検出手段が、商用電源によって生じる電磁誘導ノイズを測定することにより、前記電磁誘導による電圧変化を検出することを特徴とする、請求項１に記載の接触検知装置；
（３）前記導電性の対象物が、金属、導電性ゴム、導電性プラスチック、又はこれらの組み合わせを含む材料によってなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の接触検知装置；及び
（４）前記導電性の対象物と前記電圧検出手段とが同軸ケーブル又はシールドケーブルによって接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１に記載の接触検知装置
を提供するものである。

別の態様において、本発明は、
（５）人間がベッドから起き上がる動作を検知するための離床動作検知システムであって、当該システムが請求項１〜４のいずれか１に記載の接触検知装置を備え、ここで、前記導電性の対象物がベッドの手すりであり、前記電磁誘導による電圧変化が所定の値より大きい場合に離床動作があったことを検知することを特徴とする、該離床動作検知システム；
（６）前記離床動作を検知した場合に、前記離床動作の発生を前記通信手段によって外部に通知することを特徴とする離床動作検知システム；及び
（７）導電性の対象物への人間の接触動作を検知するための動作検知システムであって、当該システムが請求項１〜４のいずれか１に記載の接触検知装置を備え、前記電磁誘導による電圧変化が所定の値より大きい場合に接触動作があったことを検知し、前記接触動作の発生を前記通信手段によって外部に通知することを特徴とする、動作検知システム
を提供するものである。

本発明によれば、電磁誘導による電圧変化を利用して導電性の対象物への人体の接触を検知することによって、簡易な構成により誤検知が少ない検知装置及びシステムを提供することができる。そして、対象物への接触が検知されることとなる人間側には、特別な器具装着などは必要ない。

また、本発明の検知システムは、患者や被介護者がベッドから起き上がる際の離床行動を監視する用途に好適であり、従来の圧力センサーや赤外線センサーを用いる手法と比べて誤検知を低減することができる。高価な設備を用いる必要がない点で非常に実用的に非常に有用である。加えて、対象物が導電性のものであれば大きな制限はなく適用でき、上記のように人間側には特別な器具装着などは必要なく、検知の際に人間側には刺激等は与えないので、それに接触する人間は接触を検知されていることをほぼ意識することはない手法である。このため、本発明のシステムは、対象物を金属製のドアノブや窓枠等とすることで、防犯等の他の用途にも容易に適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る接触検知装置を示す模式図である。 図２は、本発明の離床動作検知システムの実施態様を示す模式図である。 図３は、本発明の動作検知システムをドアノブに用いた実施態様を示す模式図である。 図４は、実施例の測定に用いた離床動作検知システムの構成を示す図である。 図５は、本発明の実施例について得られた電圧変動の結果を示すグラフである。 図６は、圧力センサーを用いた比較例について得られた電圧変動の結果を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。

図１は、本発明の接触検知装置の模式図である。対象物１が、接続部２を介して電圧検出部３と電気的に接続されている。そして、電圧検出部３は通信部４と連結している基本構成を有する。

次に、かかる構成により、対象物１への人体の接触を検知する機構を以下に説明する。対象物１が人体に触れていない場合、電圧検出部３は、対象物１は導電性を有しているため電磁誘導に起因したベース電圧として特定の電圧を計測している。そして、対象物１が人体に接触すると、導電体である人体に誘導される電磁ノイズによって、電圧検出部３で計測される電圧が変化することとなる。この電圧変化が計測された場合に、人体が対象物１に接触したと判定する。人体が対象物１に接触したと判定した場合、通信部４は、その情報を外部に通知することができる。したがって、人体には何ら特別な器具などを装着させる必要はなく、対象物１に触れたという動作を簡便に検知することができるのである。

対象物１は、導電性を有するものを用いることができるが、好ましくは、金属、導電性ゴム、導電性プラスチック、又はこれらの組み合わせを含む材料によってなる。より好ましくは金属性である。導電性の高い材料であることが好ましい。ただし、上記電磁誘導による電圧変化を観測可能である限り、導電性材料にポリマー等の被覆を設けることができる。場合によっては、接触検知の対象とする部分を小さい領域に特定するために、目的とする領域以外を絶縁することも可能である。電磁誘導ノイズに起因して検知される電圧は導体の大きさ（質量）に依存するため、対象物１における導電性部分を小さくすることによって、人体の接触によって観測される電圧変化を相対的に大きくすることができる。

接続部２は、対象物１と電圧検出部３とを電気的に接続し、対象物１で生じる電磁誘導ノイズによる電圧を電圧検出部３で測定できるようにするものである。かかる接続部２は、当該技術分野において公知の接続手段を用いることができるが、対象物１に起因する電圧のみを検出することができるよう、それ自体は電磁誘導ノイズの影響を受けにくいものであることが望ましい。典型的な例としては、これらに限定されるわけではないが、同軸ケーブル、シールドケーブルを挙げることができる。好ましくは、同軸ケーブルである。

電圧検出部３では、上述のように、外部の商用交流電源等による電磁誘導ノイズの電圧を計測し、これを比較対象のベース電圧として、人体が対象物１に接触することによって生じる電磁誘導ノイズの変化をベース電圧からの変化として検知することができる。かかる電圧検出部としては、当該技術分野において公知の電圧計を用いることができ、例えば、Ａ／Ｄコンバータ等を用いることができる。場合によっては、電圧増幅器を更に備えていても良い。

また、本発明において用いられる電磁誘導ノイズとしては、屋内や街路であれば商用交流電源ＡＣ１００Ｖ（５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚ）を利用することができる。

通信部４は、電圧検出部３で検知した電圧変化の情報を外部に通知可能な通信手段を備えるものである。より具体的には、電圧変化が一定値を超えた場合に、対象物１への人体の接触があったものと判定し、これを予め設定した連絡先に通知する機能を有するソフトウェア等を含むことができる。通信部４は、かかるソフトウェアを実行でき、かつ通信機能を持った機器を用いることができるが、典型的な例としては、コンピュータ端末であり、タブレット端末やスマートフォンを用いることができる。

通信回線としては、ＷｉＦｉ、モバイル通信、有線ＬＡＮなどのインターネット接続や専用回線といった汎用的なものを用いることができる。また、通信部４と電圧検出部３との接続手段についても、同様の回線を用いることができ、ＵＳＢ接続を用いることもできる。

以上に述べた本発明の接触検知装置の具体的な適用例について、さらに説明する。

図２は、本発明の接触検知装置をベッドに適用した離床動作検知システムの例を示す模式図である（なお、通信部４は図示を省略している）。図２の態様では、対象物としてベッド５の手すり部６を用いている。患者がベッド５から起き上がって離床する場合、特に高齢者の場合には、ベッドから上体を起こす際或いはベッドから降りる際に、手すり部６の上部を手で支えることが通常である。したがって、患者が手すり部６を触ることによって生じる電圧変化を電圧検出部３で計測することにより、患者の離床動作の有無を監視することができる。

当該離床動作検知システムでは、対象物が導電性のものであれば大きな制限はなく適用できることに加え、患者には特別な器具装着などは必要ないという利点がある。また、検知の際に患者に特段の刺激等は生じず、それに接触する人間は接触を検知されていることをほぼ意識することもないので、患者は通常どおりに離床行動をとるだけでよい。上述のように、手すり部６は、通常、離床動作の際にのみに利用されるから、寝返り等のその他の動作に影響はほとんどなく、従来の圧力センサーや赤外線センサーを用いる手法と比べて誤検知を低減することができる。

電圧変化を検出しやすくするために、ベッド５の本体と手すり部６の接続部分を絶縁することが好ましい。また、寝返り等の際に患者の体の一部（肩や腰など）が手すり部６に接触した場合の誤検知をさらに回避するため、手すり部６の上部のみを導電性の部材とすることも有効である。

図３は、本発明の接触検知装置を適用した別のシステム例を示す模式図である（なお、通信部４は図示を省略している）。図３の態様では、対象物としてドア７の金属性ドアノブ８を用いている。ドアノブ８への人の接触を電圧変化として検出し、当該情報を通信部４により外部に通知することで、不審者の室内への侵入を検知する防犯目的のシステムとして用いることができる。或いは、秘密情報や貴重品を収納する部屋への入退室管理システムとしての用途も可能である。また、防犯システムの目的においては、上記で例示したドアノブに限らず、金属性の窓枠に電圧検知部３を接続して、窓からの不審者の侵入を検知するという態様も可能である。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

ベッドからの離床動作の検知
本発明の実施例として図４に示す測定系を用いて、患者の離床動作を検知し、実際の患者の動作との対応を検証した。電磁誘導ノイズによる電圧変化を測定する対象物として金属性の手すり部（実際に介護現場で用いられている抗菌塗料塗布済みのもの）を用い、これを電圧計であるＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）に接続し電圧変化を観測した。また、比較例として、手すり部に圧力センサーを設置して同じく患者の動作による電圧変化を測定した。用いた測定系の詳細を以下の表１に示す。

図４の測定系を用いて、二日間に渡って患者の行動とその際の電磁誘導による電圧変動のグラフを図５に示す。この結果、患者のベッドからの離床行動の際に、０．１〜０．２Ｖ程度の有意な電圧上昇が観測され、かつ誤検知も見られなかった。一方、図６に示す比較例の結果では、離床行動によって電圧変化が生じるものの、離床動作時において検知を見逃す例や、寝返りの際に電圧変化が観測される誤検知も見られた。これらの結果は、本件発明によれば、患者がベッドから起き上がる際に手すりを触ることにより生じる電磁誘導ノイズの変化を電圧変動として観測することで、高精度で離床動作を検知することができ、かつ、従来の圧力センサーを用いる手法と比較して、寝返り等の動作による誤検知を低減することができることを実証するものである。

以上、本発明の具体的態様を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。また、特許請求の範囲に記載の発明には、以上の例示した具体的態様を種々変更したものが含まれ得る。

１ 対象物
２ 接続部
３ 電圧検出部
４ 通信部
５ ベッド
６ 手すり部
７ ドア
８ ドアノブ

Claims (7)

1. 導電性の対象物に人体が接触することによって生じる電磁誘導による電圧変化を検出する電圧検出手段と、当該検知した電圧変化の情報を外部に通知可能な通信手段とを備えており、
   前記導電性の対象物と前記電圧検出手段とが電気的に接続されていること
   を特徴とする、接触検知装置。
2. 前記電圧検出手段が、商用電源によって生じる電磁誘導ノイズを測定することにより、前記電磁誘導による電圧変化を検出することを特徴とする、請求項１に記載の接触検知装置。
3. 前記導電性の対象物が、金属、導電性ゴム、導電性プラスチック、又はこれらの組み合わせを含む材料によってなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の接触検知装置。
4. 前記導電性の対象物と前記電圧検出手段とが同軸ケーブル又はシールドケーブルによって接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１に記載の接触検知装置。
5. 人間がベッドから起き上がる動作を検知するための離床動作検知システムであって、
   当該システムが請求項１〜４のいずれか１に記載の接触検知装置を備え、ここで、前記導電性の対象物がベッドの手すりであり、
   前記電磁誘導による電圧変化が所定の値より大きい場合に離床動作があったことを検知すること
   を特徴とする、該離床動作検知システム。
6. 前記離床動作を検知した場合に、前記離床動作の発生を前記通信手段によって外部に通知することを特徴とする離床動作検知システム。
7. 導電性の対象物への人間の接触動作を検知するための動作検知システムであって、
   当該システムが請求項１〜４のいずれか１に記載の接触検知装置を備え、
   前記電磁誘導による電圧変化が所定の値より大きい場合に接触動作があったことを検知し、前記接触動作の発生を前記通信手段によって外部に通知することを特徴とする、動作検知システム。

Images