專利名稱：就寢裝置及就寢者在床狀態(tài)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種床和用于監(jiān)測人在床上的在床狀態(tài)(in-bed state)的在床狀態(tài)檢測方法。
背景技術(shù)：
近來，作為用于床上就寢者的檢測裝置，例如JP-A-7-88089公開了一種裝置，其中在醫(yī)院或各種看護(hù)機構(gòu)等中所設(shè)的床上設(shè)置了一壓敏傳感器，其用于檢測作為就寢者的被看護(hù)人的是否在床上，以及用于檢測被看護(hù)人的身體狀況。該床設(shè)置成在就寢者躺臥的床的上表面上沿著床的寬度方向設(shè)有很多傳感器，每個傳感器由于壓電效應(yīng)產(chǎn)生一小電壓，并且在床的縱向上以預(yù)定間隔設(shè)置如此布置的傳感器的行。檢測來自這些傳感器的電壓，由此確認(rèn)被看護(hù)人是否在床上，并對被看護(hù)人的身體狀況進(jìn)行管理。
JP-A-10-229973公開了一種生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測裝置，其中沿床的寬度方向在床的上表面上設(shè)置了每個都具有長帶形狀的壓電傳感器，從而通過使用由這些傳感器形成的振動檢測裝置判定就寢者的血壓值和動脈硬化度(arteriosclerosis intensity)。
但是，如同第一個示例，在其中就寢者所躺臥的床上表面上設(shè)置有由很多壓電元件形成的傳感器的床上，很多昂貴的傳感器以格柵形式布置，使得不可避免地增加床的成本。此外，由于傳感器自身的靈敏度相對較低，所以傳感器需要設(shè)置成幾乎就位于就寢者所躺臥的床的上表面上，從而使床的舒適性變差。
此外，如同第二個示例，在沿寬度方向上設(shè)有每個都具有長帶形狀的壓電傳感器的床上，可以檢測是否有人在床上，但是不能監(jiān)測人在床上的位置偏移(shift)以預(yù)先防止人跌落等情況發(fā)生。此外，對于這種床，由于壓電傳感器設(shè)置在就寢者所躺臥的床的上表面上，所以不可避免地會使床的舒適性變差。
作為另一種床，JP-A-2003-52765公開了一種電操作的床，其中床的床板部分(panel portion)是可調(diào)節(jié)的，并且該床設(shè)置有也是起到防止被褥或病人跌落的輔助裝置作用的側(cè)部護(hù)欄。以下將參照圖33說明這種類型的傳統(tǒng)電操作床。在圖中，1表示電操作床，2表示背部抬升床板部分，3表示床板部分調(diào)節(jié)裝置，而4表示由管材形成的護(hù)欄部分。護(hù)欄部分4由外框架管4a和內(nèi)框架管4b構(gòu)成，它們彎曲成弧形，以彼此平行，并且該弧形與背部抬升床板部分2的移動升降軌跡一致。這樣，即使在手5插入外框架管4a和內(nèi)框架管4b之間時抬升背部抬升床板部分2，手5會沿著背部抬升床板部分2的升降軌跡在外框架管4a或內(nèi)框架管4b上滑動上移，從而防止手被卡住。
但是，這種類型的傳統(tǒng)電操作床存在以下問題當(dāng)在人體的一部分插入外框架4a和內(nèi)框架4b之間的情況下抬升背部抬升床板部分2時，人體的該部分由于姿勢或者體形以及人體或織物表面的摩擦特性等原因而很難在外框架管4a或內(nèi)框架管4b上滑動，從而人體的該部分會不小心被卡住。
作為另一種床，JP-A-8-282358公開了一種設(shè)置有墊子的裝置，其能夠通過利用壓敏傳感器檢測人體的心跳以及呼吸移動。圖34為示出該傳統(tǒng)人體檢測裝置構(gòu)造的示圖。
圖中，70表示座位，71表示振動檢測裝置，72表示表面織物，73表示聚氨酯泡沫，74表示座位彈簧，75表示座位框架。多個振動檢測裝置71中的每一個被固定到構(gòu)成座位70的座位彈簧74上，座位彈簧74經(jīng)由表面織物72和聚氨酯泡沫73與座位70和人體的接觸表面相隔恒定的距離r或者更遠(yuǎn)。這種情況下，r是坐在座位70上的人體感覺不到振動檢測裝置71的存在的一個距離。振動檢測裝置71的外殼越硬，聚氨酯泡沫73越軟，則這一距離更長。
通過以這種方式，多個振動檢測裝置中的每一個以恒定或更遠(yuǎn)的距離被固定在遠(yuǎn)離由聚氨酯制成的座位表面的部分處，并且該多個振動檢測裝置的輸出經(jīng)處理用于判定座位上是否存在人體。由于多個振動檢測裝置設(shè)置成遠(yuǎn)離與人體的接觸表面，所以即使在該多個振動檢測裝置由剛性部件構(gòu)造的情況下也可以減小對就座感覺的影響。
但是，該發(fā)明涉及的是汽車的座位。在汽車座位的情況下，由于身體臀部以上的上部的整個重量集中在狹窄的臀部上，所以即使振動檢測裝置設(shè)置在由聚氨酯制成的座位的下表面處也能進(jìn)行檢測。當(dāng)將這一技術(shù)思想原樣地應(yīng)用于床時，會顯現(xiàn)出以下問題。
圖35(a)至35(c)示出各種實驗示例，每個實驗示例中，對床使用多個振動檢測裝置(壓電傳感器)。圖35(a)示出實驗示例1，圖35(b)示出實驗示例2，圖35(c)示出實驗示例3。在圖35(b)中，125表示由聚氨酯層形成的床，126表示設(shè)置在聚氨酯層床125之下的壓電傳感器。具體地，這種情況下，使用了纜狀的壓電傳感器(下文中說明)。P表示躺臥在床上的人體。
在人躺在其下部設(shè)置有纜狀壓電傳感器126的聚氨酯層床125上的狀態(tài)下，檢測從纜狀壓電傳感器126獲得的信號(人體心臟產(chǎn)生的心跳)，由此纜狀壓電傳感器126檢測到的檢測值是較小的值。
本發(fā)明的申請人認(rèn)為造成這一結(jié)果的原因在于當(dāng)人躺在聚氨酯層床上時，人體P背部上的突出部分，即，頭部P1、肩胛骨部分P2、臀部P3和腳跟部分P4以較大的力抵靠著床墊(bed pad)，因而下陷較深。但是，由于人體的其它部分沒有下陷得這么多，所以僅這四個部分起到振動源的作用，從而來自這些部分的心跳振動被向下傳送。因此，即使是從纜狀壓電傳感器126也不能檢測到足夠的信號。
當(dāng)幅值增大時，獲得更多其它噪聲(外面經(jīng)過的汽車的振動、在床附近經(jīng)過的人的振動等)，從而，說明了該裝置可能適用于汽車座位，但是不適用于圖35(b)所示的床。
圖35(c)示出由該申請人想到用于克服上述圖35(b)中的缺陷的實驗示例，其中纜狀壓電傳感器126設(shè)置在聚氨酯層床125上。當(dāng)人躺在這樣的床上時，傳感器確保不僅能檢測到來自頭部P1、肩胛骨部分P2、臀部P3和腳跟部分P4的心跳振動，而且能夠檢測到例如頸部、腰部、大腿部分、小腿部分的其它部分的心跳振動。
但是，由于人躺在設(shè)置于床上的直徑幾毫米且彎曲很多次的傳感器線纜上，一個實際的問題是床的舒適性不好。
該申請的第一發(fā)明是考慮了上述情況而做出的，該第一發(fā)明的目的是提供一種床和在床狀態(tài)檢測方法，其能夠確保檢測到就寢者的位置偏移，從而能預(yù)先防止人跌落，并同時防止成本增加和床的舒適度變差。
此外，該申請的第二發(fā)明的目的是提供一種能防止在抬升床時卡住意外物體的床。
此外，該申請的第三發(fā)明的目的是提供一種具有能夠確保檢測到心跳振動的床墊并且使人睡眠舒適的床。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的可以通過以下構(gòu)造來實現(xiàn)。
(1)一種用于檢測就寢者在寢具表面上的位置的偏移的床，其包括各具有線纜形狀的第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器，它們分別沿著所述寢具表面的側(cè)邊緣分開設(shè)置在所述寢具表面的寬度方向的兩個端側(cè)處，所述傳感器中的每一個檢測由就寢者的移動引起的加速度分量；和判定裝置，其比較來自所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器的輸出信號，以判定就寢者向著所述寢具表面的側(cè)部的移動狀態(tài)。
根據(jù)這種床，各自由線纜形狀的壓敏傳感器構(gòu)成的所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器設(shè)置在沿著寢具表面的兩個端側(cè)處沿著寢具表面的側(cè)邊緣的多個部分處，判定裝置比較來自第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器的輸出信號，從而判定就寢者在寢具表面上向側(cè)部的位置偏移，從而根據(jù)判定結(jié)果預(yù)先防止就寢者從寢具表面跌落。此外，由于線纜形狀的壓敏傳感器僅設(shè)置在寢具表面的兩個端側(cè)，與傳感器以格柵形式設(shè)置的情況相比，可以盡可能地防止成本增加以及使人睡眠舒適性的下降。
(2)如(1)所述的床，其中，將所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器布置成就寢者的頭部側(cè)的布線密度設(shè)為比其它區(qū)域高。
根據(jù)這種床，由于壓敏傳感器在就寢者頭部側(cè)的布線密度設(shè)得較高，所以頭部的檢測靈敏度得到特別的提高。這樣，即使在就寢者將其頭部靠近寢具表面上的側(cè)端偏移的情況下，也可以以高靈敏度檢測就寢者的頭部，從而準(zhǔn)確可靠地獲取就寢者的偏移狀態(tài)。
(3)如(1)或(2)所述的床，其中，將所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器布置成就寢者的腿部側(cè)的布線密度設(shè)為比其它區(qū)域低。
根據(jù)這種床，由于壓敏傳感器在就寢者腿部側(cè)的布線密度設(shè)得較低，所以腿部的檢測靈敏度變低。這樣，即使在沒有發(fā)生偏移，就寢者躺在寢具表面的中心部分處且就寢者的腿張開的情況下，也可以消除錯誤判定就寢者的位置發(fā)生偏移的問題。
(4)如(2)或(3)所述的床，其中，所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器以波浪形狀布設(shè)在寢具表面上，并且布線密度根據(jù)所述波浪形狀相鄰波之間的間隔而變化。
根據(jù)這種床，由于每個壓敏傳感器在寢具表面上以波浪形狀布設(shè)，并且布線密度根據(jù)所述波浪形狀相鄰波之間的間隔而變化，所以可以方便地任意設(shè)定布線密度。
(5)如(1)-(4)中的一個所述的床，其中，突伸段被設(shè)置在所述壓敏傳感器的上側(cè)或下側(cè)上，并且在其多個部分處重疊于所述壓敏傳感器上。
根據(jù)這種床，由于突伸段被設(shè)置在所述壓敏傳感器的上側(cè)或下側(cè)上，使得在其多個部分處重疊于所述壓敏傳感器上，所以就寢者的重量或移動可以以較大的力局部地作用在壓敏傳感器上，從而可以輸出大的信號，并提高就寢者位置偏移的檢測靈敏度。
(6)如(5)所述的床，其中，所述壓敏傳感器粘附到一片部件上，并且所述突伸段粘附到一片部件上，其上粘附所述壓敏傳感器的所述壓敏片部件和其上粘附所述突伸段的所述突伸段片部件彼此層疊。
根據(jù)這種床，僅僅通過將粘附有所述壓敏傳感器的所述壓敏片和其上粘附所述突伸段的所述突伸段片彼此層疊，可以以相當(dāng)簡單的結(jié)構(gòu)提高壓敏傳感器的靈敏度。
(7)如(1)-(6)中任何一個所述的床，其中，當(dāng)判定就寢者在所述寢具表面上發(fā)生位置偏移時，所述判定裝置輸出一通知信號，并且還設(shè)置一通知裝置，其響應(yīng)于從所述判定裝置輸出的所述通知信號來通知偏移的發(fā)生。
根據(jù)這種床，由于通知裝置響應(yīng)于從所述判定裝置輸出的所述通知信號進(jìn)行通知，所以就寢者的位置偏移可以被通知給例如看護(hù)人員的第三方，從而可以迅速糾正該偏移。
(8).一種用于檢測就寢者在寢具表面上的位置的偏移的床的在床檢測方法，其包括以下步驟獲得來自第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器的輸出信號的強度之間的比率，所述第一和第二壓敏傳感器各自具有線纜形狀，分別沿著所述寢具表面的側(cè)邊緣分開設(shè)置在所述寢具表面的寬度方向上的兩個端側(cè)，所述傳感器中的每一個檢測由就寢者的移動引起的加速度分量；和當(dāng)所述比率處于預(yù)先設(shè)定的一預(yù)定范圍中時，判定就寢者在所述寢具表面上發(fā)生位置偏移。
根據(jù)這種床，獲得來自第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器的輸出信號的強度之間的比率，并且當(dāng)所述比率處于預(yù)先設(shè)定的一預(yù)定范圍中時，判定就寢者在所述寢具表面上發(fā)生位置偏移。這樣，盡管構(gòu)造簡單，但是就寢者的位置偏移可以被可靠且準(zhǔn)確地檢測到。
(9)一種床，其中包括一背部抬升床板部分和一膝部抬升床板部分中的至少一個以及對所述背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分中的至少一個進(jìn)行升降驅(qū)動的驅(qū)動裝置，并且該床能夠附接一側(cè)部護(hù)欄，其特征在于包括壓敏傳感器，其設(shè)置在所述背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分中的至少一個的表面端部的一部分或者整個外圍上；判定裝置，其基于來自所述壓敏傳感器的輸出信號判定就寢者對所述壓敏傳感器的碰觸；以及控制裝置，其根據(jù)來自所述判定裝置的判定信號控制所述驅(qū)動裝置。
根據(jù)這種床，當(dāng)在背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分的升降操作過程中判定就寢者接觸壓敏傳感器時，可以進(jìn)行這樣的控制，停止對背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分的升降驅(qū)動，或者反轉(zhuǎn)驅(qū)動方向。從而，可以防止在床的升降驅(qū)動中不小心被卡。
(10)如(9)所述的床，其中，所述壓敏傳感器由一非線性撓性部件和一具有撓性的壓電傳感器形成，所述非線性撓性部件的變形量相對于負(fù)荷是非線性的，所述壓電傳感器根據(jù)所述非線性撓性部件的位移而變形。
根據(jù)這種床，當(dāng)就寢者對壓敏傳感器的壓靠負(fù)荷大于等于預(yù)定值時，所述非線性撓性部件突然變形。從而，由于壓電傳感器也因非線性撓性部件的這一位移而突然變形，所以可以從壓敏傳感器獲得具有足以用于檢測由于就寢者的移動引起的碰觸的幅度的輸出信號。
(11)如(10)所述的床，其中，所述非線性撓性部件由形成為帶狀并具有凸起部分的薄型彈性材料構(gòu)成。
根據(jù)這種床，由于如(10)或(11)所述的非線性撓性部件和壓電傳感器設(shè)置在能夠根據(jù)負(fù)荷發(fā)生變形的變形裝置中，所述非線性撓性部件和壓電傳感器在施加負(fù)荷時更易于變形，從而可以進(jìn)一步提高壓敏傳感器的靈敏度。
(12)如(10)或(11)所述的床，其中，所述非線性撓性部件和所述壓電傳感器設(shè)置在能夠根據(jù)負(fù)荷發(fā)生變形的變形裝置中。
根據(jù)這種床，所述非線性撓性部件和壓敏傳感器在施加負(fù)荷時更易于變形，從而可以進(jìn)一步提高壓敏傳感器的靈敏度。
(13)如(12)所述的床，其中，所述變形裝置具有中空部分，使得所述非線性撓性部件和所述壓電傳感器中的至少一個可以容易地變形。
根據(jù)這種床，可以實現(xiàn)變形裝置的實用構(gòu)造。
(14)如(9)-(13)中的一個所述的床，其中，所述判定裝置基于來自所述壓敏傳感器的輸出信號判定就寢者是否繼續(xù)碰觸所述壓敏傳感器。
根據(jù)這種床，壓電型壓敏傳感器可以實現(xiàn)類似于靜態(tài)負(fù)荷檢測型的壓敏傳感器的操作，實用性得到提高。
(15)如(9)-(14)中的一個所述的床，其中，所述控制裝置布置成在所述驅(qū)動裝置進(jìn)行所述升降驅(qū)動時使來自所述判定裝置的判定信號有效，而在所述驅(qū)動裝置沒有進(jìn)行所述升降驅(qū)動時使來自所述判定裝置的判定信號無效。
根據(jù)這種床，即使例如在背部抬升床板部分的靜止?fàn)顟B(tài)期間就寢者或者第三方碰觸壓敏傳感器，也可以防止不小心驅(qū)動所述背部抬升床板部分升降。由于僅在背部抬升床板部分被驅(qū)動升降時使與接觸壓敏傳感器對應(yīng)的判定信號有效，所以可以提供具有安全感并不會發(fā)生誤操作的點驅(qū)動床。
(16)一種床，其包括低推斥力聚氨酯層；和設(shè)置在所述低推斥力聚氨酯層的下表面上的壓敏傳感器。
根據(jù)這種床，可以確保檢測到心跳等，并且可以獲得使人睡眠舒適的床墊。
(17)一種床，其包括低推斥力聚氨酯層；設(shè)置在所述低推斥力聚氨酯層的下表面上的由普通聚氨酯制成的墊層；和設(shè)置在所述墊層的下表面上的壓敏傳感器。
根據(jù)這種床，可以確保檢測到心跳等，并且可以以低成本獲得使人睡眠舒適的床墊。
(18)如(16)或(17)所述的床，其中，所述壓敏傳感器由具有撓性的纜狀壓電傳感器構(gòu)成。
根據(jù)這種床，可以進(jìn)一步確保檢測到心跳等。
(19)一種床，其包括具有形成在其表面上的不平部分的剛性板；和設(shè)置在所述剛性板上并如權(quán)利要求16-18的一個所述的床墊。
根據(jù)這種床，可以進(jìn)一步確保檢測到心跳等。
(20)一種床，其包括床架；附接在所述床架上從而能夠傾斜的活動板；和設(shè)置在所述活動板上并如權(quán)利要求19所述的床組件。
根據(jù)這種床，可以進(jìn)一步確保檢測到心跳，并且可以獲得使人睡眠舒適的看護(hù)床。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的床的分解透視圖。
圖2是構(gòu)成床的檢測裝置的壓敏片的平面圖。
圖3是示出壓敏傳感器和突伸片的突伸段的平面圖。
圖4是示出壓敏傳感器和突伸片的截面圖。
圖5是設(shè)置在壓敏片上的壓敏傳感器的分解透視圖。
圖6是示出檢測裝置構(gòu)造和功能的框圖。
圖7是用于說明利用判定裝置來判定位置變化的方法的圖解。
圖8(a)至8(c)是各自示出就寢者在寢具(bedding)表面上的位置的示意平面圖。
圖9是壓敏片的分解透視圖，用于說明壓敏片另一構(gòu)造。
圖10是構(gòu)成床的檢測裝置的壓敏片的示意平面圖。
圖11是就寢者的示意圖，示出了就寢者的負(fù)荷在寢具表面上的分布。
圖12(a)至12(c)是各自示出就寢者在寢具表面上的位置的示意平面圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電動床的外部透視圖。
圖14是其中壓敏傳感器設(shè)置在背部抬升床板部分以及膝部抬升床板部分的表面端部的多個部分處的裝置的外部透視圖。
圖15是示出所述裝置的側(cè)部護(hù)欄和床之間的位置關(guān)系的示意性側(cè)視圖。
圖16是示出就寢者碰觸壓敏傳感器的狀態(tài)的示意性透視圖。
圖17是所述裝置的壓敏傳感器的外部視圖。
圖18是一主要部分的示意圖，其示出了所述裝置的壓敏傳感器通過縫裝機被固定到背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分的狀態(tài)。
圖19是所述裝置的用作壓敏傳感器的壓電傳感器的主要部分的透視圖。
圖20是所述裝置的具有判定裝置的、用作壓敏傳感器的壓電傳感器的系統(tǒng)的外部視圖。
圖21是示出當(dāng)負(fù)荷施加于所述裝置的壓敏傳感器時的變形狀態(tài)的外部視圖。
圖22是一特性示圖，示出了負(fù)荷施加于所述裝置的壓敏傳感器時的負(fù)荷W、壓敏傳感器的位移L、壓電傳感器的輸出信號D以及判定裝置的判定輸出J。
圖23是示出所述裝置的判定裝置的判定程序的流程圖。
圖24(a)是一外部透視圖，示出了所述裝置的壓敏傳感器以U形方式設(shè)置在背部抬升床板部分的表面上，位于上端部分和背部抬升床板部分的寬度方向上的兩個端部處的情況；圖24(b)是一外部透視圖，示出了裝置的壓敏傳感器設(shè)置在背部抬升床板部分的表面上，位于背部抬升床板部分的寬度方向上的兩個端部處的情況。
圖25(a)是示出在所述裝置中使用普通聚氨酯泡沫情況下的墊層狀態(tài)的截面圖，圖25(b)是示出在所述裝置中使用低推斥力(low-repulsion)聚氨酯泡沫情況下的墊層狀態(tài)的截面圖。
圖26(a)是被設(shè)置成所述裝置的壓敏傳感器中壓電傳感器和非線性撓性件之間間隔的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖26(b)是被設(shè)置成所述裝置的壓敏傳感器部分中具有中空部分的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖26(c)是設(shè)置成在所述裝置的壓敏傳感器中設(shè)置一片狀壓電傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖27(a)是其中壓敏傳感器設(shè)置在膝部抬升床板部分和背部抬升床板部分的后表面上的結(jié)構(gòu)的外部透視圖；圖27(b)是其中壓敏傳感器設(shè)置在膝部抬升床板部分和背部抬升床板部分的側(cè)表面上的結(jié)構(gòu)的外部透視圖；圖27(c)是其中壓敏傳感器以之字形方式設(shè)置在床墊(mattress)的側(cè)表面上的結(jié)構(gòu)的外部透視圖。
圖28是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的床的分解透視圖。
圖29(a)示出纜狀壓電傳感器設(shè)置在不平板(uneven plate)上的情況，圖29(b)示出纜狀壓電傳感器設(shè)置在平板上的情況。
圖30是纜狀壓電傳感器的結(jié)構(gòu)示圖。
圖31是示出施加到纜狀壓電傳感器上的負(fù)荷和纜狀壓電傳感器的傳感器輸出特性的示圖。
圖32(a)示出用于檢測心跳和呼吸的檢測單元的框圖，圖32(b)示出用于說明將來自纜狀壓電傳感器的響應(yīng)于心跳、呼吸或由于翻身等引起的身體移動而產(chǎn)生的檢測信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號的原理的示圖。
圖33是示出傳統(tǒng)電動床的外部透視圖。
圖34是示出傳統(tǒng)片的結(jié)構(gòu)示圖。
圖35(a)至35(c)示出在床上使用壓電傳感器的各種實驗示例。
附圖中，標(biāo)號11表示突伸片，13、55、61各自表示壓敏片，15a表示寢具表面，17、53各自表示突伸片，21表示壓敏傳感器(第一壓敏傳感器)，22表示壓敏傳感器(第二壓敏傳感器)，23表示中心電極、25表示壓電元件材料，27表示外電極，29表示護(hù)層(sheath)，31表示第一信號處理單元，33表示第二信號處理單元，35表示放大電路，37表示濾波器，39表示平滑電路，41表示判定裝置，43表示通知裝置，51、52各自表示片，50表示床，A、B各自表示輸出，H表示就寢者，80表示電動床，82表示就寢者，83表示背部抬升床板部分，84表示膝部抬升床板部分，85表示升降驅(qū)動單元，86、86a、92、93、94、110、112、114各自表示壓敏傳感器，87表示判定裝置，88表示側(cè)部護(hù)欄，89表示變形裝置，90表示非線性撓性件，91表示壓電傳感器(線纜形)，97表示凸緣部分，98表示中心電極，99表示外電極，100表示復(fù)合壓電層，101表示覆蓋層，102表示壓電傳感器端部，103表示斷線檢測電阻，104表示線纜，105表示連接器，107表示床墊的側(cè)表面，108表示低推斥力聚氨酯泡沫，109表示普通聚氨酯泡沫，111表示中空部分，113表示壓電傳感器(片狀)，120表示床墊，121表示低推斥力聚氨酯層，122表示普通聚氨酯層，123表示纜狀壓電傳感器布設(shè)片，124表示織物片，125表示床，126表示纜狀壓電傳感器，127表示不平塑性板，128表示塑性板，129表示凹入部分，130表示外罩(cover bag)，131表示片，132表示緊固件，134表示床架，135畫框形狀的框架，136表示活動板，137表示支撐板，138表示電機，145表示心跳和呼吸等的檢測單元，146表示纜狀壓敏傳感器(纜狀壓電傳感器)，147表示濾波電路，148表示放大電路，149表示計數(shù)電路，150表示顯示單元。
具體實施例方式
以下將參照

根據(jù)本發(fā)明的床和在床狀態(tài)檢測方法的優(yōu)選實施例。
實施例1圖1是根據(jù)實施例1的床的分解透視圖，圖2是構(gòu)成該裝置的檢測裝置的壓敏片的平面圖，圖3是示出壓敏傳感器和突伸片的突伸段的平面圖，圖4是從圖3中的方向P觀察到的截面圖，圖5是設(shè)置在壓敏片上的壓敏傳感器的分解透視圖。
如圖1所示，床50構(gòu)造成使得突伸片11、壓敏片13和床墊15依次層疊在框架10的床板表面10a上并組裝。
在突伸片11中，多個突伸段17彼此平行地沿著床50的縱向形成在突伸片的上表面?zhèn)取Ｍ簧於?7不限于各自由圖中所示線性連續(xù)的線形成的多個線的結(jié)構(gòu)，而可以是斷續(xù)設(shè)置的線形的突起、彎曲形狀的突起或離散設(shè)置的突起。以壓敏傳感器設(shè)置在壓敏片的下側(cè)上的方式，將構(gòu)成檢測裝置的壓敏片13層疊在突伸片11的上表面上。層疊在壓敏片13的上表面上的床墊15的上表面用作寢具表面15a。
如圖2所示，壓敏片13具有在平面視圖中呈矩形的片19以及一對壓敏傳感器21、22，該片19例如由柔軟的無紡布(non-woven cloth)形成，所述一對壓敏傳感器21、22分別粘接層疊在片19的兩個端側(cè)，使得在它們之間具有一間隔，從而這些傳感器被縫在片19上。
壓敏傳感器21、22各自為使用了壓電元件材料的長線纜形狀的壓電傳感器，它們具有沿片19的兩個端側(cè)的邊緣部分線性設(shè)置的直線部分21a、22a和沿所述直線部分以波浪形方式設(shè)置的波浪形部分21b、22b，該波浪形部分分別設(shè)置在片19上所述直線部分21a、22a的內(nèi)側(cè)。在這些壓敏傳感器21、22中，如圖3所示，在平面視圖中，波浪形部分21b、22b與位于波浪形部分下面的突伸片11的突伸段17相交。
這樣，如圖4所示，由于躺在床墊15的寢具表面15a上的就寢者身體的重量和偏移，設(shè)置有壓敏傳感器21、22的壓敏片13經(jīng)由床墊15被推壓，使得壓敏傳感器21、22的波浪形部分21b、22b的部分抵靠在突伸片11的突伸段17上。由此，來自就寢者的負(fù)荷局部地施加在與突伸段17相交的壓敏傳感器21、22上。這樣，即使壓敏傳感器21、22的變形量增加，并且由此不僅在波浪形的波幅方向(床的寬度方向)，而且在與之正交的方向(床的縱向)上均顯現(xiàn)出就寢者的變形時，也可以確保檢測到變形。
接下來將說明壓敏傳感器21、22的具體構(gòu)造。
如圖5所示，壓敏傳感器21、22中的每一個布置成在沿其軸向的中心部分處具有一線圈形狀的中心電極23，壓電元件材料25覆蓋在中心電極23的周圍，外電極27設(shè)置在壓電元件材料的外圍，并且傳感器的最外圍覆蓋有由氯乙烯樹脂等制成的護(hù)層29。
在每個壓敏傳感器21、22中，具有能夠承受120℃的可用溫度的耐熱性的樹脂材料被用作壓電元件材料25。壓電元件材料具有能夠用在高于90℃溫度范圍(120℃或更低)的特性，該溫度范圍是傳統(tǒng)典型高分子壓電元件材料(單軸取向的聚偏二氟乙烯)或由氯丁二烯和壓電陶瓷粉末制成的壓電元件材料的最大可用溫度。
此外，壓電元件材料25由具有撓性的樹脂和壓電陶瓷形成，中心電極23由線圈形狀的金屬形成，膜狀的撓性電極被用作外電極27，從而傳感器具有類似于普通聚乙烯繩的撓性。
此外，每個壓敏傳感器21、22具有類似于高分子壓電元件材料的高靈敏度，并在低頻范圍(10Hz或更低)用于檢測人體移動時具有類似于高分子壓電元件材料的高靈敏度。這是因為壓電元件材料25的介電常數(shù)(約為55)大于高分子壓電元件材料的介電常數(shù)(約為10)，從而即使在低頻范圍(10Hz或更低)其靈敏度的降低程度也較低。
壓電元件材料25由樹脂材料和10μm或更小的壓電陶瓷粉末通過復(fù)合構(gòu)成。壓電元件材料的振動檢測特性和撓性是通過陶瓷和樹脂分別實現(xiàn)的。
在壓電元件材料25中，由于聚氯乙烯被用作樹脂材料，實現(xiàn)了有利于形成以及高耐熱性(120℃)的撓性，并且可以實現(xiàn)不需要橋接(bridging)處理的更為簡單的制造工藝。
由此獲得的每個壓敏傳感器21、22在僅僅形成壓電元件材料25的情況下不具有壓電效應(yīng)。因此，必須進(jìn)行處理(極化處理)，即通過向壓電元件材料25施加幾kV/mm的DC高壓使壓電元件材料25產(chǎn)生壓電效應(yīng)。該極化處理的執(zhí)行方式為在壓電元件材料25形成外電極27和中心電極23之后，在兩個電極23、27上施加DC高壓。
當(dāng)在壓電元件材料25中存在例如裂紋之類的小缺陷時，有可能在缺陷部分發(fā)生放電，因此在兩個電極之間可能發(fā)生短路，從而不能施加足夠的極化電壓。但是，在壓敏傳感器21、22中，由于進(jìn)行了獨特的極化處理，即其中使用了能夠粘附到恒定長度的壓電元件材料25的一輔助電極，所以可以檢測并避免缺陷，從而穩(wěn)定極化，從而傳感器可以加長而具有10m或更長的長度。
此外，在每個壓敏傳感器21、22中，由于線圈形狀的金屬中心電極被用作中心電極，而膜狀電極(鋁、聚對苯二甲酸乙二醇酯和鋁的三層層疊的膜)被用作外電極27，確保了壓電元件材料25和相應(yīng)電極23、27之間的粘附。此外，可以方便地耦接外部引線，并且可以實現(xiàn)撓性線纜形狀的安裝結(jié)構(gòu)。
銅-銀合金線圈被用作中心電極23，鋁、聚對苯二甲酸乙二醇酯和鋁的三層層疊的膜被用作外電極27，聚乙烯樹脂加壓電陶瓷粉末被用作壓電元件材料25和熱塑性塑料，從而介電常數(shù)為55，電荷生成量為10至13C(庫侖)/gf，并且最大可用溫度為120℃。
每個壓敏傳感器21、22布置成僅在向其施加力的時候輸出信號，而即使該力繼續(xù)施加于其上，只要沒有偏移就不再輸出任何信號。類似地，每個傳感器具有檢測加速度的特性，使得僅在移除力的時候才輸出信號。這樣，在每個壓敏傳感器21、22中，即使它是以彎曲方式設(shè)置的，該傳感器在它被彎曲的時候輸出信號，而在移位完成之后不輸出信號。據(jù)此，每個壓敏傳感器21、22僅在向其一部分施加力的時候輸出信號。
因此，即使在纜狀壓電傳感器以波浪形方式設(shè)置在床的下部的情況下，傳感器在它們被彎曲的時候處于工作狀態(tài)，而在移位完成之后不輸出信號。據(jù)此，每個纜狀壓電傳感器僅在向其一部分施加力的時候輸出信號。
接下來將更為詳細(xì)地說明床的結(jié)構(gòu)和功能。
圖6是示出床的檢測裝置的結(jié)構(gòu)和功能的框圖。
設(shè)置在壓敏片13上的一對壓敏傳感器21、22中的一個和另一個分別用作第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22。
第一壓敏傳感器21耦接至第一信號處理單元31，第二壓敏傳感器22耦接至第二信號處理單元33。在信號處理單元31、33中，來自壓敏傳感器21、22的輸出信號分別被施加到放大電路35。
第一信號處理單元31和第二信號處理單元33中的每一個布置成濾波器37和平滑電路39設(shè)置在放大電路35之后的階段中，而來自第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22中對應(yīng)的一個的輸出信號被放大電路35放大，然后由濾波器37濾波得到所需的頻率分量，并且由平滑電路39對信號波形進(jìn)行平滑。
然后，第一信號處理單元31和第二信號處理單元33的每一個被耦接至判定裝置41。經(jīng)平滑電路39平滑的電信號輸入到判定裝置41中。
判定裝置41基于來自第一信號處理單元31和第二信號處理單元33的電信號，判定躺在床墊15的寢具表面15a上的就寢者的位置的偏移。
此外，一通知裝置43耦接至判定裝置41，通知裝置43由例如揚聲器的聲音輸出裝置或例如顯示器的顯示裝置構(gòu)成。判定裝置41根據(jù)就寢者的位置偏移的判定結(jié)果向通知裝置43輸出通知信號。然后，通知裝置43響應(yīng)于從判定裝置41接收到的通知信號，通過聲音或顯示或兩者組合的方式輸出警報，從而通知就寢者在寢具表面15a上的位置偏移了。
順便提一下，第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22中的每一個經(jīng)由一電阻性電路45耦接至電源47，并預(yù)先從電源47經(jīng)由電阻性電路45向其供以用于檢測的驅(qū)動電壓。
判定裝置41根據(jù)來自第一信號處理單元31和第二信號處理單元33的電信號的強度(利用信號的幅值或峰值的積分強度等)之間的比率判定就寢者的位置偏移。具體而言，如圖7所示，預(yù)先制定一表，該表判定出與來自第一信號處理單元31和第二信號處理單元33的電信號的輸出A、B的強度的比率對應(yīng)的偏移范圍。然后，比較來自第一信號處理單元31和第二信號處理單元33的電信號的輸出A、B，并判定輸出A、B的強度比率是處于預(yù)定的偏移狀態(tài)的范圍內(nèi)，還是處于非偏移狀態(tài)的范圍內(nèi)。
這樣，當(dāng)輸出A、B的強度比率在遠(yuǎn)離非偏移狀態(tài)的偏移狀態(tài)范圍時，判定裝置41判定就寢者在寢具表面15a上的位置偏移了，從而向通知裝置43輸出通知信號。
通知裝置43響應(yīng)于該通知信號通過聲音或顯示或兩者組合的方式向例如看護(hù)人員的第三方輸出警報，從而通知就寢者在寢具表面15a上的位置偏移了。
在設(shè)置有由以上述方式構(gòu)造的用于就寢者的檢測裝置的床中，在檢測偏移之前進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便校正就寢者之間的個人差異，從而可以大大地提高檢測準(zhǔn)確性。具體的調(diào)節(jié)處理如下，首先，如圖8(a)所示，在就寢者H躺在第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22之間的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)設(shè)置在判定裝置41處的一未示出的調(diào)節(jié)柄，從而進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得來自第一信號處理單元31的輸出A的強度與來自第二信號處理單元33的輸出B的強度大致一致。
在此調(diào)節(jié)之后的狀態(tài)下，如圖8(b)或(c)所示，當(dāng)寢具表面15a上的就寢者H在寢具表面15a上偏移時，施加到第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22上的負(fù)荷變化。根據(jù)負(fù)荷的變化，突伸片11的突伸段對壓敏傳感器的推壓力也很大地變化，從而第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22輸出檢測信號。在圖8(b)所示情況下，就寢者H的頭部位于第一壓敏傳感器21上，而就寢者的腳部位于第二壓敏傳感器22上。由于頭部比腳部沉，所以頭部在床墊15中下陷得更低，因此頭部處的壓敏傳感器的輸出比腳部處的壓敏傳感器的輸出大。因而，輸出A、B的信號強度之間的差值變大。這樣，就可以檢測就寢者的偏移狀態(tài)。通過這種方式，由于在就寢者H處于偏移狀態(tài)時負(fù)荷變化大，所以可以檢測出偏移狀態(tài)。此外，即使在就寢者已經(jīng)以偏移狀態(tài)發(fā)生了偏移并現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，壓敏傳感器21、22也可以檢測到由于由呼吸或心跳所引起的身體的較小偏移造成的振動。因此，通過比較振動的幅度，可以判定就寢者是否處于偏移狀態(tài)。
此外，具體而言，在圖8(c)所示的就寢者很可能跌落的偏移狀態(tài)下，壓敏傳感器21、22的輸出信號的強度之間的差異變得特別大。在根據(jù)輸出信號的強度差異的大小對通知級別進(jìn)行分類的情況下，可以以一種區(qū)分出需要緊急措施的情況的方式進(jìn)行通知。
此外，在這種情況下，就寢者H的重量造成的床墊15的下陷所引起的拉伸力作用在第一和第二壓敏傳感器21、22的直線部分21a、22a上，由此也產(chǎn)生了檢測信號。這樣，進(jìn)一步提高了檢測靈敏度。
由此，根據(jù)上述用于就寢者的檢測裝置和檢測方法，各自由線纜形狀的壓電傳感器構(gòu)成的第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22分別沿寢具表面15的側(cè)邊緣設(shè)置在寢具表面15a的兩個端側(cè)，并且判定裝置41比較來自第一壓敏傳感器21和第二壓敏傳感器22的輸出信號，以判定寢具表面15a上就寢者向側(cè)部的位置偏移。從而，可以從判定結(jié)果中得到就寢者的就寢狀態(tài)，由此，可以預(yù)先防止就寢者從寢具表面15a跌落等情況。
此外，由于線纜形狀的壓電傳感器僅設(shè)置在寢具表面15a的兩個端側(cè)，與沿著床的寬度方向和縱向以其間具有一間隔的格柵方式設(shè)置很多個由昂貴的壓電元件構(gòu)成的傳感器的情況相比，最大可能地防止成本的增加。
此外，由于每個壓敏傳感器21、22本身是具有相當(dāng)高靈敏度的傳感器，所以即使在設(shè)置有壓敏傳感器21、22的壓敏片13設(shè)置在床墊15下面時，也能夠獲得足夠的檢測靈敏度，使得可以消除壓敏傳感器嚴(yán)重影響床的舒適性的問題。此外，即使在壓敏傳感器21、22就設(shè)置在寢具表面15a之下的情況下，由于壓敏傳感器21、22沒有設(shè)置在寢具表面15a的中心部分，而且壓敏傳感器21、22自身具有撓性，所以可以最大可能地防止影響床的舒適性。
此外，僅僅通過層疊設(shè)有壓敏傳感器21、22的壓敏片13和設(shè)有突伸段17的突伸片11，就可以相當(dāng)容易地提高壓敏傳感器21、22的檢測靈敏度。
順便提一下，在上述實施例中，盡管通過將設(shè)有突伸段17的突伸片11層疊在設(shè)有壓敏傳感器21、22的壓敏片13上，靈敏度可得以提高，但是可以以上述方式來構(gòu)造用于提高靈敏度的結(jié)構(gòu)。
圖9所示構(gòu)造布置成對于各自由例如無紡布等形成的兩個片51、52，壓敏傳感器21、22被粘附到一個片51上，各由線材(wire rod)等形成的突伸段53形成在另一個片52上，并且這些片51、52被層疊，以構(gòu)成壓敏片55。在使用壓敏片55的情況下，可以不使用上述突伸片11，從而可以簡化結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)該構(gòu)造，突伸段53起到將來自就寢者的負(fù)荷作為較大的力局部地施加在壓敏傳感器21、22上，從而可以提高靈敏度。當(dāng)然，突伸段53可以設(shè)置在壓敏傳感器21、22的上面或下面。
可以通過壓敏傳感器21、22檢測到就寢者的心跳，并且可以基于檢測的結(jié)果管理就寢者的健康狀態(tài)。
接下來將說明根據(jù)第一實施例的壓敏片的一變型示例。
圖10是示出第一實施例的壓敏片的變型示例的示意平面圖。
將一壓敏片61布置成每個壓敏傳感器21、22的波浪形部分的相鄰波形間隔更短，從而增大躺在寢具表面15a上的就寢者的頭部側(cè)的區(qū)域Wa中的布線密度。相反，使每個壓敏傳感器21、22的波浪形部分的相鄰波形間隔更長，從而減小躺在寢具表面15a上的就寢者的腿部側(cè)的區(qū)域Wc中的布線密度(圖中示出使壓敏傳感器在就寢方向上成線性從而使布線密度最小的一個示例)。
通常，如圖11所示，當(dāng)就寢者躺下時，在頭部、背部和臀部處，大的負(fù)荷施加在寢具表面15a上，而在腿部處并沒有施加大的負(fù)荷。具體而言，就寢者的位置偏移受到頭部的位置偏移的很大影響。因此，在該實施例中，將壓敏傳感器21、22布置成在頭部側(cè)布線密度高，以便檢測即使是較小的偏移，而在偏移相對頻繁因而易于造成錯誤檢測的腿部側(cè)，使其布線密度低。
在根據(jù)該實施例的用于就寢者的檢測裝置中，如圖12(a)所示，即使當(dāng)使得就寢者H以歪斜方式躺在寢具表面15a上，從而略微地躺在區(qū)域Wa中的壓敏傳感器21上面而發(fā)生偏移時，也可以確保以高靈敏度檢測到就寢者H的頭部的位置偏移。
此外，由于如圖12(b)所示，將壓敏傳感器21、22布置成其密度在腿部側(cè)較低，所以即使在沒有顯現(xiàn)出偏移狀態(tài)，就寢者H躺在寢具表面15a的中心部分同時其腿張開的情況下，也可以消除由于就寢者H位置偏移而發(fā)出不必要警報的問題。
此外，如圖12(c)所示，當(dāng)就寢者H體重較輕并且象小孩等一樣小時，壓敏傳感器21、22的檢測靈敏度變低。但是由于腿部側(cè)的壓敏傳感器21、22設(shè)置成更加靠近中心部分，所以可以確保執(zhí)行對就寢者H的檢測。這樣，可以確保檢測到就寢者的存在，并進(jìn)一步如上述情況中一樣以高準(zhǔn)確度檢測到就寢者的位置偏移。
各個實施例中的壓敏傳感器21、22希望是由上述材料制成的壓電傳感器。但是，在本發(fā)明中，壓敏傳感器不限于這樣的傳感器，而可以使用諸如電接觸類型的線纜形狀的傳感器之類的各種壓敏傳感器，其布置成例如一對電觸點埋設(shè)在線纜中，并且觸點由于線纜的彎曲而彼此接觸，從而檢測壓力。
實施例2
以下將參照圖13-27說明本發(fā)明的第二實施例。
本發(fā)明的第二實施例是基于圖13-27來進(jìn)行說明的。圖13是安裝了壓敏傳感器的電動床的外部透視圖。圖14是其中壓敏傳感器設(shè)置在膝部抬升床板部分和背部抬升床板部分的表面端部的多個部分處的裝置的外部透視圖。圖15是示出所述裝置的床和側(cè)部護(hù)欄之間位置關(guān)系的示意性側(cè)視圖。圖16是示出就寢者碰觸壓敏傳感器的狀態(tài)的示意性透視圖。
如圖13所示，作為根據(jù)第二實施例的床的電動床80布置成作為與就寢者82的上部對應(yīng)的部分的床板部分的背部抬升床板部分83和作為對應(yīng)于就寢者下部的部分的膝部抬升床板部分84安裝在床架81上。床架81包括設(shè)置在背部抬升床板部分83的上端側(cè)的抬升架81a和設(shè)置在膝部抬升床板部分84的下端側(cè)的抬升架81b。此外，該裝置包括用于抬升就寢者82的上部和下部的驅(qū)動裝置85。壓敏傳感器86根據(jù)就寢者82碰觸傳感器時施加的壓靠負(fù)荷所引起的壓敏傳感器的變形產(chǎn)生輸出信號。為此，壓敏傳感器沿背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的表面端部的整個外圍設(shè)置，并且還沿著背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的側(cè)邊緣設(shè)置。設(shè)置一判定裝置87，其基于根據(jù)壓敏傳感器86變形獲得的輸出信號判定就寢者是否碰觸壓敏傳感器86。驅(qū)動裝置85的升降驅(qū)動操作由控制裝置(未示出)根據(jù)來自判定裝置87的判定信號來控制。在電動床80沿著床架81的寬度方向的兩側(cè)上設(shè)置有側(cè)部護(hù)欄88。
如圖14所示，壓敏傳感器可以構(gòu)造成設(shè)置在背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分的表面端部的部分處。由于與將傳感器設(shè)置在整個外圍的結(jié)構(gòu)相比，壓敏傳感器的長度可以更短，所以該構(gòu)造更為實用。
圖15示出電動床中床與側(cè)部護(hù)欄之間的位置關(guān)系。側(cè)部護(hù)欄88和床架81或者作為床的背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的側(cè)表面107之間，需要一個較小的間隙來附接側(cè)部護(hù)欄88。這樣，在升降背部抬升床板部分83的時候，可能會發(fā)生物件不小心被卡在該間隙中。盡管側(cè)部護(hù)欄88是設(shè)置為了防止就寢者2從床上跌落的，但是在與電動床結(jié)合時需要進(jìn)行安全控制。
圖17是壓敏傳感器的外部視圖。圖18是示出了壓敏傳感器通過縫裝機被固定到背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分的狀態(tài)的主要部分的示意圖。圖19是用作壓敏傳感器的壓電傳感器的主要部分的透視圖。圖20是具有判定裝置的用作壓敏傳感器的壓電傳感器的系統(tǒng)的外部視圖。
在圖17中，壓敏傳感器86(包括86a，但是以下僅稱為86)設(shè)置有由彈性部件形成的變形裝置89、非線性撓性部件和撓性線纜形狀的壓電傳感器91。作為非線性撓性部件90，采用了例如以外凸方式使用的帶狀薄型的凸形彈性部件。這樣的帶狀薄型彈性部件具有以下特性，即，在施加于其上的壓力負(fù)荷達(dá)到預(yù)定值或者更大時它突然以內(nèi)凹形狀變形，并且在壓力負(fù)荷移除時回復(fù)到原始形狀。
圖18所示的傳感器布置成利用縫裝機通過縫合線96將壓敏傳感器86的附接凸緣部分97牢固地結(jié)合在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的表面端部處。壓敏傳感器86可以構(gòu)造成通過雙面粘貼帶或者粘接劑等被牢固地結(jié)合在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84上。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的撓性線纜形狀的壓電傳感器91的一部分的主要部分的結(jié)構(gòu)的示圖。
壓電傳感器91構(gòu)造成同心地層疊用作用于提取信號的電極的中心電極98、外電極99、由通過將燒結(jié)的壓電陶瓷粉末混合到橡膠彈性材料中形成的復(fù)合電材料制成的復(fù)合壓電層100、以及覆蓋層101，然后將其形成為線纜形狀并經(jīng)過極化處理。該壓電傳感器具有如圖5所示的類似構(gòu)造和非常好的撓性，并根據(jù)其彈性變形產(chǎn)生輸出信號。作為壓電陶瓷，使用例如鈦酸鉛、鈦鋯酸鉛(titanate lead zirconate)之類的鉛基壓電材料的燒結(jié)粉末，或者使用例如鈮酸鈉之類的非鉛基的壓電材料的燒結(jié)粉末。作為中心電極98，盡管可以使用普通金屬單線，但是這里使用了通過將金屬繞線纏繞在絕緣高分子(macromolecular)纖維的外周上而形成的電極。作為絕緣高分子纖維和金屬繞線，希望分別采用商業(yè)上用于電熱毯的聚合物纖維和含重量百分比5％的銀的銅合金。此外，作為外電極99，使用通過在高分子層上粘附金屬膜形成的帶狀電極。外電極構(gòu)造成使得這樣形成的帶狀電極纏繞在復(fù)合壓電層100的外周上。使用聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)作為高分子層.通過在高分子層上粘附鋁膜形成的帶狀電極具有耐120℃的耐熱性，并且可商業(yè)上大量生產(chǎn)，使得優(yōu)選以帶狀電極作為外電極99。
順便提一下，為了遮蔽來自外部環(huán)境的電噪聲，用作壓敏傳感器86的壓電傳感器22優(yōu)選布置成外電極99纏繞在復(fù)合壓電層100的外周，以便部分地重疊于其上。盡管氯乙烯和聚乙烯可以用作覆蓋層101，但是也可以使用諸如橡膠之類的比復(fù)合壓電層100具有更好的撓性和彈性的彈性材料，由此壓電傳感器91可在就寢者82碰觸傳感器時彈性變形。作為這樣的橡膠，可以使用例如乙烯丙烯橡膠(EPDM)、氯丁二烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、硅橡膠(Si)或者熱塑性的彈性體。
圖20是具有判定裝置87的用作壓敏傳感器86的壓電傳感器91的系統(tǒng)的外部視圖。在圖20中，在線纜形狀的壓電傳感器91的一個端部102中包括斷線檢測電阻103。斷線檢測電阻103耦接在線纜形狀的壓電傳感器91的中心電極98和外部電極99之間。斷線檢測電阻103還用作放電部分，用于釋放壓電傳感器91由于熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷，從而部件可以正?；?。用于判定就寢者82對傳感器的碰觸的判定裝置87直接耦接至壓電傳感器91，從而壓電傳感器91和判定裝置87結(jié)合在一起。104表示用于供電和輸出檢測信號的線纜，105表示連接器。
接下來將說明上述構(gòu)造的操作和功能。
如圖16所示，在就寢者82在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的升降操作過程中由于一些原因變換姿勢，從仰臥狀態(tài)變?yōu)閭?cè)臥狀態(tài)，從而從背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的大致中間的位置偏移到端部位置的情況下，如果就寢者82碰觸壓敏傳感器86，則來自壓敏傳感器86的輸出信號被發(fā)送至判定裝置87，從而判定裝置87判定就寢者82碰觸了傳感器。然后驅(qū)動裝置受到控制裝置(未示出)的控制，立即停止對背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的升降驅(qū)動。在這種情況下，可以控制背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84，使其回復(fù)到它們起始的位置。這種情況下，如果就寢者身體在停止驅(qū)動操作時被卡住，則由于該卡住狀態(tài)可以被松開，所以裝置的安全性可以進(jìn)一步提高。
上述操作控制僅在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84處于升降驅(qū)動過程中的時候進(jìn)行，而在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的非驅(qū)動狀態(tài)過程中并不進(jìn)行，即使壓敏傳感器86檢測到就寢者82的偏移。
此外，在就寢者82的一部分身體在背部抬升床板部分83的升降操作過程中由于一些原因從背部抬升床板部分83的上端伸出的情況下，如果身體的該部分碰觸壓敏傳感器86，則來自壓敏傳感器86的輸出信號被發(fā)送至判定裝置87，從而判定裝置87判定就寢者82碰觸傳感器。隨后，對背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的升降驅(qū)動立即被停止。這樣，可以防止身體的一部分不小心抵靠在抬升架81a上以及身體的一部分不小心被抬升架81a卡住的問題。
此外，在就寢者82的一部分身體在膝部抬升床板部分84的升降操作過程中由于一些原因從膝部抬升床板部分84的下端伸出的情況下，如果身體的該部分碰觸壓敏傳感器86，則來自壓敏傳感器86的輸出信號被發(fā)送至判定裝置87，從而判定裝置87判定就寢者82碰觸傳感器。隨后，對膝部抬升床板部分84的升降驅(qū)動立即被停止。這樣，可以防止身體的一部分不小心抵靠在抬升架81b上以及身體的一部分不小心被抬升架81b卡住的問題。
圖21是在由于就寢者82碰觸傳感器而在壓敏傳感器86上施加了負(fù)荷W時壓敏傳感器86的變形狀態(tài)的外部視圖。圖22是示出負(fù)荷W、壓敏傳感器86的位移L(見圖21)、壓電傳感器91的輸出信號D以及判定裝置的判定輸出J的特性圖。在圖22中，從頂部起縱坐標(biāo)表示W(wǎng)、L、D和J，而橫坐標(biāo)表示時間t。
在圖21和22中，當(dāng)由于就寢者82碰觸傳感器而在壓敏傳感器86上施加了負(fù)荷W并且W在時間點t1變得大于W1時，非線性撓性部件90變形成內(nèi)凹形狀，從而L以非線性方式迅速增大。圖21示出了這種情況下的這一狀態(tài)。此時，由于壓敏傳感器91也很大地變形，所以D顯現(xiàn)出大信號。然后，當(dāng)D大于D1時，判定裝置87判定就寢者82碰觸傳感器，從而在時間點t2將J設(shè)為高水平(Hi)并保持這一水平。然后，W逐漸減小，當(dāng)W在時間點t3小于W1時，非線性撓性部件90變形成外凸形，并回復(fù)到原始形狀，從而L以非線性方式迅速減小。此時，由于壓電傳感器91在與上述方向相反的方向上變形仍然很大，所以D顯現(xiàn)出與以上情況中的信號極性相反的大信號。然后，當(dāng)D小于D2時，判定裝置87判定就寢者離開了傳感器，從而在時間點t4將J設(shè)為Lo。
圖23是示出上述判定程序的流程圖。首先，當(dāng)操作開始時，J被設(shè)為表示沒有被就寢者82碰觸的Lo，作為步驟ST1的初始值。當(dāng)步驟ST2中D被判定為大于D1時，在步驟ST3中判定就寢者82碰觸傳感器，從而將J設(shè)為Hi。相反，如果D被判定為等于或小于D1，則一直等待直到步驟ST2中D變得大于D1。接下來，當(dāng)在步驟ST4中D被判定為小于D2時，處理返回步驟ST1，并且判定就寢者12離開了傳感器，從而將J設(shè)為Lo。相反，如果D被判定為等于或者大于D2，則一直等待直到在步驟ST4中D變成小于D2。
將非線性撓性部件和具有撓性的壓電傳感器的組合作為根據(jù)實施例的壓敏傳感器的原因如下(1)在作為檢測負(fù)荷類型的壓敏傳感器，電極接觸類型的帶狀壓敏傳感器或者阻值根據(jù)負(fù)荷而改變的壓敏電阻變化類型的壓敏傳感器各自正常使用的情況下被設(shè)置在床的床墊的周圍的情況下，當(dāng)升降驅(qū)動背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分時，由于壓敏傳感器在床墊彎曲的部分處彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力的作用，壓敏傳感器會導(dǎo)致錯誤檢測。
(2)為了解決上述問題，當(dāng)壓敏傳感器被分開并且將其分開部分分離設(shè)置以避免彎曲部分時，即使當(dāng)物體接觸壓敏傳感器時，由于床墊的柔軟性它會吸收壓力，所以顯現(xiàn)出沒有檢測到接觸的情況。特別是，在采用了使用用于預(yù)防褥瘡的身體壓力分布性能非常好的低推斥力聚氨酯泡沫的床的情況下，這樣的未檢測情況很可能發(fā)生。
相反，本實施例的壓敏傳感器使用具有撓性并根據(jù)變形的加速度來產(chǎn)生輸出信號的傳感器?？紤]到安全性，背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分的升降驅(qū)動的操作速度較低。這樣，上述的床墊的彎曲部分處造成的壓敏傳感器的變形加速度也變得較小，使得來自壓電傳感器的由升降驅(qū)動產(chǎn)生的輸出信號可以被抑制到較小的值。從而，可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇判定裝置中用于判定接觸的閾值來避免錯誤的判定。
此外，由于還使用了非線性撓性部件，所以即使床墊是柔軟的并且接觸速度較低，非線性撓性部件在由于與物體的接觸而被施加了預(yù)定值或者更大的負(fù)荷時也會突然變形。這樣，因為壓電傳感器由于這樣的非線性撓性部件的位移也突然變形，所以可以從壓敏傳感器獲得具有足以用于檢測與物體的接觸的幅值的輸出信號。
如上所述，本實施例布置成控制設(shè)置在背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分中至少一個的表面端部的部分或整個外圍上的壓敏傳感器、用于根據(jù)來自壓敏傳感器的輸出信號判定就寢者對壓敏傳感器的接觸的判定裝置、以及用于根據(jù)來自判定裝置的判定信號升降驅(qū)動背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分的驅(qū)動裝置。這樣，當(dāng)判定在背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分的升降操作過程中就寢者接觸壓敏傳感器時，可以進(jìn)行這種控制，停止對背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分的升降驅(qū)動，或者反轉(zhuǎn)驅(qū)動方向。由此，可以防止在床的升降移動的時候不小心被卡住。
此外，由于壓敏傳感器由位移量相對于負(fù)荷呈非線性的非線性撓性部件和根據(jù)非線性撓性部件的位移而變形的具有撓性的壓電傳感器構(gòu)成，所以可以提高就寢者接觸壓敏傳感器相應(yīng)的靈敏度。這是因為當(dāng)就寢者在壓敏傳感器上的壓靠負(fù)荷大于等于預(yù)定值時，非線性撓性部件突然變形。這樣，由于壓電傳感器由于非線性撓性部件的位移也突然變形，所以可以從壓敏傳感器獲得具有足以用于檢測與物體的接觸的幅值的輸出信號。
此外，由于非線性撓性部件由形成為帶狀并具有外凸部分的薄型彈性材料構(gòu)成，所以它簡單且實用性高。
此外，由于非線性撓性部件和壓電傳感器設(shè)置在能夠根據(jù)負(fù)荷發(fā)生變形的變形裝置中，所以非線性撓性部件和壓電傳感器都更加易于在向其施加負(fù)荷時變形，從而可以進(jìn)一步提高壓敏傳感器的靈敏度。
此外，控制裝置被設(shè)置用來在驅(qū)動裝置進(jìn)行升降驅(qū)動時使來自判定裝置的判定信號生效，以及用來在驅(qū)動裝置沒有進(jìn)行升降驅(qū)動時使來自判定裝置的判定信號無效。因此，即使例如在背部抬升床板部分不動時就寢者或者第三方碰觸壓敏傳感器的情況下，也能防止背部抬升床板部分不小心被驅(qū)動升降。由于使得來自判定裝置的判定信號僅在背部抬升床板部分被升降驅(qū)動時有效，所以可以提供一種具有安全感且不會誤操作的電動床。
順便提一下，就該實施例而言，盡管對于驅(qū)動升降背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的電動床進(jìn)行了描述，但是與壓敏傳感器86、86a具有相同構(gòu)造的壓敏傳感器可以應(yīng)用于僅僅背部抬升床板83被驅(qū)動升降的電動床中。
將基于圖24進(jìn)行說明具有該構(gòu)造的壓敏傳感器的布置。圖24(a)示出壓敏傳感器86b沿背部抬升床板部分83的上端側(cè)和寬度方向的兩個端側(cè)的側(cè)邊緣以U形方式設(shè)置在背部抬升床板部分的表面上。圖24(b)示出壓敏傳感器86c沿著背部抬升床板部分83的寬度方向上的兩個端部的側(cè)邊緣設(shè)置在背部抬升床板部分的表面上。設(shè)置了判定裝置87，其根據(jù)來自壓敏傳感器86b或86c的輸出信號判定就寢者與壓敏傳感器86b或86c的接觸。這樣，如果根據(jù)判定裝置87的判定結(jié)果，背部抬升床板部分83被控制停止升降驅(qū)動或者回復(fù)其原始位置，則可以提供一種能夠防止不小心卡住就寢者的電動床。
此外，它可以布置成將由壓電傳感器形成的壓敏傳感器設(shè)置在床墊的兩側(cè)，以便壓敏傳感器檢測就寢者在床墊上的躺臥位置的偏移，當(dāng)判定存在該偏移時，禁止升降驅(qū)動，從而預(yù)先防止被卡。這種情況下，該偏移是例如以如下方式判定的每個壓電傳感器基于就寢者的心跳或呼吸檢測身體的小的移動，并在壓電傳感器基于身體的小的移動的輸出信號的比率為設(shè)定值或更大時，判定存在偏移。也就是說，以如下方式利用壓電傳感器基于身體的小移動的輸出信號當(dāng)壓電傳感器之一的輸出信號的幅度是其它壓電傳感器的輸出信號的幅度的預(yù)定倍數(shù)或更大時，判定存在偏移。當(dāng)判定存在偏移時，可以發(fā)出警報以通知由于該偏移使得就寢者處于不安全的狀態(tài)，并發(fā)送消息促使就寢者回到床的中心。或者，可以通過護(hù)士呼叫系統(tǒng)或通信裝置將偏移通知給看護(hù)人員。此外，當(dāng)該構(gòu)造以及第二實施例的結(jié)構(gòu)兩者都被采用時，可以更為有效地防止被卡。
順便提一下，盡管利用由普通聚氨酯泡沫形成的床墊可以基于就寢者的心跳或呼吸檢測身體的小的移動，但是利用低推斥力聚氨酯泡沫可以以更優(yōu)的靈敏度基于就寢者心跳或呼吸檢測身體的小的移動。這將基于圖25進(jìn)行說明。圖25(a)是示出在使用普通聚氨酯泡沫情況下人的睡眠情況的截面圖，圖25(b)是示出在使用低推斥力聚氨酯泡沫情況下人的睡眠情況的截面圖。
普通聚氨酯泡沫和低推斥力聚氨酯泡沫的物理特性的顯著區(qū)別在于前者的回彈值約為35％，而后者的回彈值約為5％。換句話說，普通聚氨酯泡沫具有更大的推斥特性。這將基于本發(fā)明的申請人等進(jìn)行的實驗驗證結(jié)果來說明。在普通聚氨酯泡沫109的情況下，如圖25(a)所示，就寢者82背側(cè)上的凸出部分，即，頭部P1、肩胛骨部分P2、臀部P3和腳跟部分P4特別有力地抵靠在床的背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84上，從而下陷得較低。
相反，在低推斥力聚氨酯泡沫108的情況下，如圖25(b)所示，就寢者82的背側(cè)部分，例如從頭部側(cè)開始的頸、肩膀、背、腰、臀部、大腿、小腿、腳跟等均勻地陷入背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84。
由于特性上的這一區(qū)別，在普通聚氨酯泡沫109的情況下，因為身體部分地接觸床墊，基于心跳或呼吸的身體的小移動幾乎不傳遞到床墊。因此，由于基于心跳或呼吸的身體的小移動幾乎不被傳送給壓電傳感器，由身體的小移動引起的壓電傳感器的位移較小。相反，在低推斥力聚氨酯泡沫108的情況下，由于整個身體均勻地接觸床墊，基于心跳或呼吸的身體的小移動易于傳送給壓電傳感器。從而，由于身體的小移動易于傳送給壓電傳感器，使得由于身體的小移動引起的壓電傳感器的位移更大。當(dāng)這樣使用低推斥力聚氨酯泡沫時，與使用普通聚氨酯泡沫的情況相比可以以更優(yōu)的靈敏度來檢測基于心跳或呼吸的身體的小移動。
接下來將說明第二實施例的一個變形示例。該示例示出壓敏傳感器的另一種構(gòu)造。圖26(a)是壓敏傳感器的截面圖，其被布置成線纜形的壓電傳感器和非線性撓性部件之間間隔。圖26(b)是壓敏傳感器的截面圖，其中壓敏傳感器設(shè)置有一中空部分。圖26(c)是壓敏傳感器的截面圖，其中壓敏傳感器使用片狀撓性壓電傳感器。以下將基于附圖進(jìn)行說明。
圖26(a)示出布置成線纜形狀的壓電傳感器91和非線性撓性部件90之間間隔的壓敏傳感器110。當(dāng)就寢者82碰觸壓敏傳感器110以向其施加一負(fù)荷時，首先線纜形狀的壓電傳感器91變形，然后線纜形狀的壓電傳感器91和非線性撓性部件90之間的彈性部件被充分壓縮，此后非線性撓性部件90變形。這樣，當(dāng)就寢者82開始碰觸傳感器并且然后線纜形狀的壓電傳感器91變形時，可以在非線性撓性部件90的變形之前判定就寢者82的碰觸。
圖25(b)示出通過在圖25(a)的結(jié)構(gòu)中附加設(shè)置一中空部分111而形成的壓敏傳感器112。根據(jù)該構(gòu)造，當(dāng)就寢者82碰觸傳感器時，由于線纜形狀的壓電傳感器91易于變形，所以輸出信號變得更大，從而可以更容易地判定接觸情況。
圖26(c)是壓敏傳感器114的截面圖，其中片狀撓性壓電傳感器113被用作壓電傳感器。這種情況下，由于使用了片狀壓電傳感器113，該傳感器是平的，這與第一實施例不同，使得壓敏傳感器114高度實用。
順便提一下，盡管上述實施例設(shè)置成使得壓敏傳感器86設(shè)置在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的主表面上，但是也可以采用其它構(gòu)造。例如，如圖27(a)所示，壓敏傳感器86設(shè)置在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的后表面上，從而當(dāng)對背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84進(jìn)行降低驅(qū)動，同時檢測到物體接觸背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的后表面時，停止降低驅(qū)動或者反轉(zhuǎn)驅(qū)動方向。這樣，在降低驅(qū)動時，可以防止被卡在背部抬升床板部分83或膝部抬升床板部分84與電動床的床頭板(head board)或床尾板(foot board)之間。
此外，如圖27(b)所示，壓敏傳感器86可以設(shè)置在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的側(cè)面上。這種情況下，可以防止物體不小心被卡在側(cè)表面和側(cè)部護(hù)欄88之間。
此外，壓敏傳感器可以設(shè)置成在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的主表面和后表面上延伸。這種情況下，可以防止物體不小心卡在側(cè)部護(hù)欄88和背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84的包括主表面、側(cè)表面以及后表面的所有表面之間。
在背部抬升床板部分83和膝部抬升床板部分84設(shè)置有床墊的情況下，如圖27(c)所示，壓敏傳感器86可以以之字形設(shè)置在床墊的側(cè)表面上。這種情況下，壓敏傳感器86僅由壓電傳感器構(gòu)成不包括非線性撓性部件。由于壓敏傳感器因其之字形而具有很多彎曲部分，所以當(dāng)物體直接或間接接觸壓敏傳感器時，變形部分的曲率變大，因此變形加速度變大。這樣，壓敏傳感器的靈敏度得到提高，從而可以容易地檢測到與物體的接觸。此外，由于壓敏傳感器設(shè)置在床墊的側(cè)表面上，所以就寢者在床上處于躺臥狀態(tài)時不會感覺到不適。
實施例3以下將參照

作為根據(jù)本發(fā)明第三實施例的床的能夠檢測心跳的床等。
圖28是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的床的分解透視圖。
圖29是示出纜狀壓電傳感器的附接狀態(tài)的透視圖。
圖30是所述裝置的纜狀壓電傳感器的結(jié)構(gòu)示圖。
首先將簡要地介紹本實施例中使用的纜狀壓電傳感器。
纜狀壓電傳感器是使用了由本發(fā)明申請人特別開發(fā)的壓電元件材料的線纜形狀的傳感器。該壓電傳感器的結(jié)構(gòu)如圖30所示。
在圖30中，126表示纜狀壓電傳感器，其構(gòu)造成壓電元件材料140覆蓋在由設(shè)置在傳感器的軸向中心的芯線(中心電極)139形成的中心電極139的周圍，然后在壓電元件材料140的周圍設(shè)置外電極141，并在最外圍周圍覆蓋PVC(聚氯乙稀樹脂)142。由于該壓電傳感器類似于圖5所示的，所以省略對其的詳細(xì)說明。
圖31是示出施加到纜狀壓電傳感器126上的負(fù)荷和纜狀壓電傳感器126的傳感器輸出特性的示圖。申請人實驗得到施加到纜狀壓電傳感器126的負(fù)荷和傳感器輸出特性的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)對纜狀壓電傳感器126施加(a)中所示的彎曲負(fù)荷時，傳感器輸出表現(xiàn)出(b)中所示的現(xiàn)象。
(1)也就是說，在沒有對纜狀壓電傳感器126施加負(fù)荷的時間點t0，傳感器輸出為2(V)。
(2)當(dāng)在時間點t1在恒定方向上對纜狀壓電傳感器126施加彎曲負(fù)荷時，在施加負(fù)荷之后傳感器輸出立刻增加到4(V)，然后立即返回到0(V)，之后再次回到2(V)。
(3)此后，即使仍保持在彎曲狀態(tài)下，傳感器輸出保持為2(V)。
(4)當(dāng)纜狀壓電傳感器126在時間點t3回復(fù)到原始狀態(tài)時，在回復(fù)之后傳感器輸出立刻減小到0.8(V)，然后立即返回到2.2(V)，之后再次回到2(V)。
通過這種方式，由于該纜狀壓電傳感器響應(yīng)于加速而產(chǎn)生輸出，所以該傳感器僅在向其施加力的時刻輸出信號，而只要傳感器沒有變形，即沒有加速度，即使此后繼續(xù)施加力，該傳感器也不產(chǎn)生任何輸出。類似地，該傳感器還具有僅在移除已經(jīng)施加的力的時刻產(chǎn)生輸出的特性。這樣，即使該纜狀壓電傳感器以波浪形方式設(shè)置在床的下部，盡管傳感器在其被彎曲時處于工作狀態(tài)，但是它在位移完成之后并不產(chǎn)生任何輸出。此后，纜狀壓電傳感器僅在向其的一部分施加力時產(chǎn)生輸出。
圖35(a)是本發(fā)明申請人想到的又一個實驗示例，用于消除圖(b)和(c)所示的常規(guī)裝置的缺點。
在圖35(a)中，164表示由低推斥力聚氨酯層構(gòu)成的床，126表示設(shè)置于其下的纜狀壓電傳感器，P表示躺在床上的人。
根據(jù)該構(gòu)造，盡管纜狀壓電傳感器126遠(yuǎn)離躺在床上的人，但是可以確保檢測到心跳振動。
原因是，由于低推斥力聚氨酯層121被用作床，所以人的背側(cè)的部分，例如從頭側(cè)開始的頸、肩膀、背、腰、臀部、大腿、小腿、腳跟等，均勻下陷，使得如圖所示心跳振動從聚氨酯層的整個表面?zhèn)魉偷嚼|狀壓電傳感器。
圖28是根據(jù)第三實施例的床的分解透視圖，該床是基于圖35的實驗結(jié)果得到的。
圖中，120表示根據(jù)本發(fā)明的床墊，其由低推斥力聚氨酯層121和位于其下的普通聚氨酯層122構(gòu)成。低推斥力層121的厚度為床墊120的整個厚度的1/2或者更少。
123表示由織物片124構(gòu)成的片狀的纜狀壓電傳感器布設(shè)片和以波浪形方式設(shè)置于其上的纜狀壓電傳感器126。
127表示不平塑性板，其不平是通過在塑性板128的表面上設(shè)置多個凹入部分129形成的。以下將說明該不平的功能和效果。
130表示外罩，其形成為使得一大的片131被對折，而其三個側(cè)部通過一接合件132被自由地打開和閉合。接合件132被打開，然后按照床墊120、纜狀壓電傳感器布設(shè)片123和不平塑性板127的順序依次層疊并以層疊狀態(tài)將其容納在外罩130中，然后閉合接合件132，從而完成床的墊層部分。
134表示床架，其中支撐板136、137附接在畫框形狀的框架135中。支撐板(活動板)136布置成通過圖示電機138的操作而傾斜。外罩130設(shè)置在支撐板136、137上，從而完成了床。
以下將說明床墊120的“低推斥力聚氨酯”和“普通聚氨酯”。
“低推斥力聚氨酯”形成為使得聚氨酯泡沫的組成，即，聚異氰酸酯的類型、功能團(tuán)的數(shù)量和多羥基化合物的羥值被選擇和構(gòu)造成在聚氨酯泡沫的使用溫度下(通常為室溫)引起玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變，從而通過玻璃態(tài)現(xiàn)象提供低推斥力特性。
相反，“普通聚氨酯”構(gòu)造成在聚氨酯泡沫的使用溫度下不引起玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變，從而提供高推斥力特性。
低推斥力聚氨酯和普通聚氨酯的物理特性值如下普通聚氨酯泡沫根據(jù)硬度被分為三種類型，即，柔軟型、中等型和堅硬型。
1)柔軟型聚氨酯泡沫密度為20±2kg/m3，硬度為6±1.5，撕裂強度為0.2kg/cm或更高，抗拉強度為0.6kg/cm2或更高，延伸率為150％或更高，沖擊回彈性為35％或更高，殘余應(yīng)變?yōu)?％或更小。
2)中間型聚氨酯泡沫密度為20±2kg/m3，硬度為11±1.5，撕裂強度為0.2kg/cm或更高，抗拉強度為0.7kg/cm2或更高，延伸率為120％或更高，沖擊回彈性為35％或更高，殘余應(yīng)變?yōu)?％或更小。
3)堅硬型聚氨酯泡沫密度為21±2kg/m3，硬度為15±2.0，撕裂強度為0.2kg/cm或更高，抗拉強度為0.7kg/cm2或更高，延伸率為120％或更高，沖擊回彈性為35％或更高，殘余應(yīng)變?yōu)?％或更小。
低推斥力聚氨酯泡沫密度為65±10kg/m3，硬度為5.5±2.0，撕裂強度為0.2kg/cm或更高，抗拉強度為0.5kg/cm2或更高，延伸率為150％或更高，沖擊回彈性為5％或更高，殘余應(yīng)變?yōu)?％或更小。
上述密度和硬度是用JIS-K6401測量的，撕裂強度、抗拉強度和延伸率是用JIS-K6301測量的，而沖擊回彈性和殘余應(yīng)變是用JIS-K6401測量的。
盡管床墊可以僅由低推斥力聚氨酯層構(gòu)成，但是如圖28所示床墊120是由低推斥力聚氨酯層121和普通聚氨酯層122的雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。這是因為當(dāng)具有預(yù)定厚度的床墊僅由低推斥力聚氨酯層構(gòu)成時，床墊變得很貴，并且下陷得太低，這是不希望的。
這種情況下，使用以如下方式構(gòu)造的這種床墊被證實是優(yōu)選的預(yù)定厚度的一半或者更少由低推斥力聚氨酯層形成，而其余厚度的普通墊層材料的聚氨酯層粘附在該低推斥力聚氨酯層之下。
圖29是一示意性透視圖，其中，為了提高纜狀壓電傳感器布設(shè)片123的檢測靈敏度，(a)示出了纜狀壓電傳感器布設(shè)片123設(shè)置在不平板上的情況，(b)示出了纜狀壓電傳感器布設(shè)片設(shè)置在平板上的情況。
在如圖29(b)所示，纜狀壓電傳感器126設(shè)置在平板143上的情況下，如果纜狀壓電傳感器126的以陰影方式示出的部分H從上方被按下，由于纜狀壓電傳感器的被按部分從被下壓之前的狀態(tài)(虛線)開始被向下壓，如放大圖所示，所以僅僅該部分的位移表現(xiàn)為信號。
相反，在如圖29(a)所示，纜狀壓電傳感器126設(shè)置在設(shè)有凹入部分129的不平塑性板127上的情況下，如果纜狀壓電傳感器126的以陰影方式示出的部分H從上方被按下，在下壓前后之間纜狀壓電傳感器在高度方向上的位移如放大圖所示表現(xiàn)為信號。此外，由于纜狀壓電傳感器位于凹入部分129上的被按部分處在凹入部分129的邊緣顯現(xiàn)出較大的彎曲變形，同時由于該彎曲變形產(chǎn)生一信號。由彎曲變形產(chǎn)生的信號比由豎直方向上的位移產(chǎn)生的信號大得多。
因此，由于在纜狀壓電傳感器126下方設(shè)置不平塑性板127。順便提一下，床墊可以構(gòu)造成夾層型的床墊，其中由普通聚氨酯制成的墊層設(shè)置在低推斥力聚氨酯層的上下表面上，并且壓電傳感器可以設(shè)置在夾層型床墊的下表面上。
可以通過已知的信號處理方法基于根據(jù)本實施例的纜狀壓電傳感器的輸出信號檢測到位于床墊上的人的心跳和呼吸。圖32示出用于檢測心跳和呼吸的檢測單元145的框圖，以及用于說明將纜狀壓電傳感器響應(yīng)于心跳、呼吸或者翻身等身體的移動而產(chǎn)生的檢測信號轉(zhuǎn)變成脈沖信號的原理的示圖(b)。
圖32(a)中，145表示用于檢測心跳、呼吸、翻身等的檢測單元，146表示纜狀壓敏傳感器(纜狀壓電傳感器)，147表示濾波電路，148表示放大電路，149表示計數(shù)電路，150表示顯示單元。
如圖32(a)所示，當(dāng)纜狀壓敏傳感器(纜狀壓電傳感器)146由于床上的人的心跳、呼吸或者由翻身等的身體的移動而變形時，纜狀壓敏傳感器146由于壓電效應(yīng)產(chǎn)生如圖(b)的(A)所示的電壓波形。也就是說，檢測電壓的幅值在上床、在床上翻身和下床時較大，而由于呼吸和心跳引起的檢測電壓的幅值是相當(dāng)小的，但是周期性的。前后兩種情況之間檢測電壓的頻率不同?；谶@一認(rèn)識，濾波電路147在所產(chǎn)生的電壓輸出中僅通過與心跳活動、呼吸活動和諸如翻身的身體移動的至少一者對應(yīng)的預(yù)定頻率成份，并且放大電路148放大所通過的預(yù)定頻率成份。此外，計數(shù)電路149對放大電路的輸出信號增至大于等于預(yù)定閾值的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)，從而分別如圖中的(1)、(2)和(3)所示，脈沖顯示出心跳的次數(shù)、呼吸的次數(shù)和翻身的次數(shù)，并且在每種情況下對脈沖數(shù)計數(shù)并顯示在顯示單元150上。
在對心跳次數(shù)計數(shù)的情況下濾波電路147的帶寬設(shè)為大約0.7到2Hz的范圍；在對呼吸次數(shù)計數(shù)的情況下，設(shè)為大約0.1到0.5Hz的范圍；在對諸如翻身之類的身體移動的次數(shù)計數(shù)的情況下，設(shè)為大約1到10Hz的范圍。若當(dāng)在對心跳次數(shù)計數(shù)時身體偏移，由于身體偏移引起的輸出信號的水平大于心跳引起的信號水平，所以輸出信號失真，從而可能造成誤操作。因此，在對心跳次數(shù)計數(shù)的情況下設(shè)置上限和下限，并且在輸出信號處于上下限之間的范圍中時，對輸出信號超出預(yù)定閾值的對應(yīng)于心跳的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)。在對呼吸和身體移動的次數(shù)中的每一個進(jìn)行計數(shù)的情況下，進(jìn)行類似的程序。
在上述示例中，盡管通過對輸出信號增至大于等于預(yù)定閾值的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)而計數(shù)心跳次數(shù)和呼吸次數(shù)中的每一個，也可以使用其它已知的方法。例如，可以使用這樣一種方法，其中壓敏傳感器146的輸出信號由微機通過A/D轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)變成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的時間序列數(shù)據(jù)計算出自相關(guān)系數(shù)，從而計算心跳次數(shù)和呼吸次數(shù)。
此外，盡管纜狀壓敏傳感器用作纜狀壓敏傳感器，但是也可以使用能夠檢測振動的傳感器來替代它，例如共軸形狀的靜電電容傳感器、線纜形狀的壓敏電阻型傳感器。此外，可以使用帶狀或片狀壓敏傳感器以及線纜形狀的傳感器，只要它可以被設(shè)置在床墊的下表面上并且能夠檢測由于人體的心跳或呼吸引起的振動。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的床和在床狀態(tài)檢測方法，各自由線纜形狀的壓敏傳感器形成的第一檢測裝置和第二檢測裝置沿躺臥方向設(shè)置在寢具表面的兩個端側(cè)上，從而判定裝置比較來自第一檢測裝置和第二檢測裝置的輸出信號，由此判定就寢者在寢具表面上向側(cè)部的位置偏移，由此根據(jù)判定結(jié)果預(yù)先防止就寢者由寢具表面跌落。
此外，由于線纜形狀的壓敏傳感器僅設(shè)置在寢具表面的兩個端側(cè)，與各個由昂貴的壓電元件形成的傳感器以格柵形式設(shè)置在寢具表面的情況相比，可以盡可能地防止成本增加。
本發(fā)明布置成控制設(shè)置在背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分的至少一個的表面端部的整個外圍或者一部分上的壓敏傳感器；用于基于來自壓敏傳感器的輸出信號判定就寢者對壓敏傳感器的接觸的判定裝置；以及用于根據(jù)來自判定裝置的判定信號升降驅(qū)動背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分。這樣，當(dāng)在對背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分的升降操作過程中判定就寢者接觸壓敏傳感器時，可以進(jìn)行這樣的控制，停止對背部抬升床板部分或膝部抬升床板部分的升降驅(qū)動。由此，可以防止在對床的升降偏移時不小心被卡。
此外，床墊由低推斥力聚氨酯層和設(shè)置在低推斥力聚氨酯層的下表面上的壓電傳感器構(gòu)成，或者由低推斥力聚氨酯層、設(shè)置于其下表面的普通聚氨酯制成的墊層以及設(shè)置在該墊層下表面上的壓電傳感器構(gòu)成，從而提供了能夠確保檢測到心跳振動并且床的舒適性良好的床墊。
此外，當(dāng)添加了在其表面上形成不平整部的剛性板時，可以更加可靠地檢測心跳振動。當(dāng)用這樣的床墊形成床時，可以得到使人睡眠舒適的床。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測就寢者在寢具表面上的位置的偏移的床，其包括各具有線纜形狀的第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器，它們分別沿著所述寢具表面的側(cè)邊緣分開設(shè)置在所述寢具表面的寬度方向的兩個端側(cè)處，所述傳感器中的每一個檢測由就寢者的移動引起的加速度分量；和判定裝置，其比較來自所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器的輸出信號，以判定就寢者向所述寢具表面的側(cè)部的偏移狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的床，其中，將所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器布置成就寢者的頭部側(cè)的布線密度設(shè)為比其它區(qū)域高。
3.如權(quán)利要求1或2所述的床，其中，將所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器布置成就寢者的腿部側(cè)的布線密度設(shè)為比其它區(qū)域低。
4.如權(quán)利要求2或3所述的床，其中，將所述第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器以波浪形狀布設(shè)在寢具表面上，并且布線密度根據(jù)所述波浪形狀相鄰波之間的間隔而變化。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一個所述的床，其中，突伸段被設(shè)置在所述壓敏傳感器的上側(cè)或下側(cè)上，并且在其多個部分處重疊于所述壓敏傳感器上。
6.如權(quán)利要求5所述的床，其中，所述壓敏傳感器粘附到一片部件上，并且所述突伸段粘附到一片部件上，其上粘附有所述壓敏傳感器的所述壓敏片部件和其上粘附有所述突伸段的所述突伸段片部件彼此層疊。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一個所述的床，其中，當(dāng)判定就寢者在所述寢具表面上發(fā)生位置偏移時，所述判定裝置輸出一通知信號，并且還設(shè)置一通知裝置，其響應(yīng)于從所述判定裝置輸出的所述通知信號來通知偏移的發(fā)生。
8.一種用于檢測就寢者在寢具表面上的位置的偏移的床的在床檢測方法，其包括以下步驟獲得來自第一壓敏傳感器和第二壓敏傳感器的輸出信號的強度之間的比率，所述第一和第二壓敏傳感器各自具有線纜形狀，分別沿著所述寢具表面的側(cè)邊緣分開設(shè)置在所述寢具表面的寬度方向上的兩個端側(cè)，所述傳感器中的每一個檢測由就寢者的移動引起的加速度分量；和當(dāng)所述比率處于預(yù)先設(shè)定的一預(yù)定范圍中時，判定就寢者在所述寢具表面上發(fā)生位置偏移。
9.一種床，所述床包括一背部抬升床板部分和一膝部抬升床板部分中的至少一個，以及對所述背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分中的至少一個進(jìn)行升降驅(qū)動的驅(qū)動裝置，并且該床能夠附接一側(cè)部護(hù)欄，其特征在于包括壓敏傳感器，其設(shè)置在所述背部抬升床板部分和膝部抬升床板部分中的至少一個的表面端部的一部分或者整個外圍上；判定裝置，其基于來自所述壓敏傳感器的輸出信號判定就寢者對所述壓敏傳感器的碰觸；以及控制裝置，其根據(jù)來自所述判定裝置的判定信號控制所述驅(qū)動裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的床，其中，所述壓敏傳感器由一非線性撓性部件和一具有撓性的壓電傳感器形成，所述非線性撓性部件的變形量相對于負(fù)荷是非線性的，所述壓電傳感器根據(jù)所述非線性撓性部件的位移而變形。
11.如權(quán)利要求10所述的床，其中，所述非線性撓性部件由形成為帶狀并具有凸起部分的薄型彈性材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求10或11所述的床，其中，將所述非線性撓性部件和所述壓電傳感器設(shè)置在能夠根據(jù)負(fù)荷發(fā)生變形的變形裝置中。
13.如權(quán)利要求12所述的床，其中，所述變形裝置具有中空部分，使得所述非線性撓性部件和所述壓電傳感器中的至少一個可以容易地變形。
14.如權(quán)利要求9-13中任何一個所述的床，其中，所述判定裝置基于來自所述壓敏傳感器的輸出信號判定就寢者是否繼續(xù)碰觸所述壓敏傳感器。
15.如權(quán)利要求9-14中任何一個所述的床，其中，將所述控制裝置布置成在所述驅(qū)動裝置進(jìn)行所述升降驅(qū)動時使來自所述判定裝置的判定信號有效，而在所述驅(qū)動裝置沒有進(jìn)行所述升降驅(qū)動時使來自所述判定裝置的判定信號無效。
16.一種床，其包括低推斥力聚氨酯層；和設(shè)置在所述低推斥力聚氨酯層的下表面上的壓敏傳感器。
17.一種床，其包括低推斥力聚氨酯層；設(shè)置在所述低推斥力聚氨酯層的下表面上的由普通聚氨酯制成的墊層；和設(shè)置在所述墊層的下表面上的壓敏傳感器。
18.如權(quán)利要求16或17所述的床，其中，所述壓敏傳感器由具有撓性的纜狀壓電傳感器構(gòu)成。
19.一種床，其包括具有形成在其表面上的不平部分的剛性板；和設(shè)置在所述剛性板上并如權(quán)利要求16-18的一個所述的床墊。
20.一種床，其包括床架；附接在所述床架上從而能夠傾斜的活動板；和設(shè)置在所述活動板上并如權(quán)利要求19所述的床組件。
全文摘要
本發(fā)明提供了可靠地檢測就寢者位置偏移和心跳振動且防止成本增加和就寢者就寢的感覺變差的就寢裝置；防止在抬升/降低床的過程中發(fā)生意外夾入的就寢裝置；以及就寢者的在床狀態(tài)的檢測方法。通過獲取第一和第二壓敏傳感器(21、22)的輸出信號的強度之間的比率來檢測就寢者的偏移，壓敏傳感器是線纜式的且沿在床上的躺臥方向設(shè)在就寢者躺臥的床表面(15a)的相對端。當(dāng)該比率在預(yù)定偏移范圍內(nèi)時，判定就寢者在床表面(15a)上的位置發(fā)生偏移。此外，通過在床墊中安裝低推斥力聚氨酯層來檢測心跳振動，且響應(yīng)于設(shè)在床中的壓敏傳感器的輸出來控制床的抬升和降低。
文檔編號A61G7/05GK1809315SQ20048001728
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者植田茂村, 荻野弘之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社