転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラム
【課題】人の転倒を転倒動作パターン等に拘わらず高い精度で検知する。
【解決手段】人の体幹に取り付けられ、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと、第１の時間分のセンサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定手段と、選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算手段と、演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出手段と、算出された転倒変位量に基づいて人の転倒を判定する転倒判定手段とを備えた転倒判定システムを提供する。
【解決手段】人の体幹に取り付けられ、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと、第１の時間分のセンサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定手段と、選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算手段と、演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出手段と、算出された転倒変位量に基づいて人の転倒を判定する転倒判定手段とを備えた転倒判定システムを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人の転倒を判定する転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢者の増加に伴い、高齢者それぞれの事情に合わせて在宅介護、老人福祉施設等への入所、一人暮らしの高齢者および高齢者世帯がそれぞれ増えてきている。何れの場合でも、家族又は介護者等が常に付き添うことが困難な状況にある。従って、付き添い者等が側にいない時に急な発作等で高齢者が転倒した場合、家族又は介護者等がそれを検知していち早く通報するシステムが必要とされている。このようなシステムの一例として、転倒する虞のある高齢者等の体幹に装着された装置を用いて転倒を検出し、家族又は介護者等に通知するものが下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
下記特許文献１のシステムでは、高齢者の体幹に取り付けられた装置が、高齢者の動きに伴う振動を測定する。そして、この測定値が第１の閾値以上となった時点で高齢者が転倒した疑いがあると判定し、更にその直後に、第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の測定値が所定時間継続した場合、高齢者が転倒していると判定して介護者宛に警報信号を送信するよう構成されている。
【０００４】
しかし、下記特許文献１のシステムでは、振動のみを指標として検出するため、転倒による振動なのか他の動き（寝転ぶ等）による振動なのかを判定することができない不都合がある。また、高齢者が転倒直後に床等に倒れた状態で動いた場合には、装置がその動きに応じた振動を測定してしまう。このとき装置が、転倒疑い判定後から所定時間が経過する以前に第２の閾値を超える振動を測定し、高齢者が転倒したことを検知しない可能性がある。
【０００５】
また、振動以外を指標とすることで下記特許文献１のシステムよりも高い精度で転倒判定するシステムが例えば下記特許文献２や３に開示されている。これらのシステムにおいては、互いに直交する３軸方向の加速度および３軸周りの角速度を検出するセンサを搭載した装置を高齢者の体幹に装着する。そして、加速度センサが検知する加速度が第１の閾値を超えた時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定する。次いで、その時点の加速度および角速度センサの出力値を用いて高齢者の体幹の鉛直方向の変位量（以下、「鉛直変位量」という）を算出し、算出された鉛直変位量が第２の閾値以上であれば、高齢者の体勢が通常ではあり得ないほど大きく崩れており、高齢者が転倒していると判定して介護者に通知するよう構成されている。
【特許文献１】特開平９−３０５８７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２７７５２号公報
【特許文献３】特開２００５−２３７５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２や３のシステムは、単純な転倒（例えば歩行状態からつまずくこともなくそのまま床に転倒するケース）に関しては比較的正確に判定することが可能である。ところが、転倒の際の人の動きには個人差があり、また、転倒時の状況に応じて様々な転倒動作パターンがあって、実際には上記のような単純な転倒に留まらないことが多々ある。従って、上記特許文献２や３のシステムでは、高齢者が実際に転倒した場合であっても、転倒動作パターンによっては高齢者の転倒を検知できない可能性がある。
【０００７】
例えば高齢者が転倒の契機となる動きの後に（例えばつまずいた後等に）床に転倒したとする。この場合、センサが検出する、つまずいた時点の加速度が所定の閾値以上であれば、その加速度を用いて鉛直変位量が算出される。しかし、このとき算出される鉛直変位量はつまずき時の変位量に対応する低い値（第２の閾値を下回る値）である可能性が高いため、高齢者が転倒したことを装置が検知しないことがある。また、つまずいた後の低い姿勢から床等に転倒するまでの鉛直変位量も第２の閾値を下回る可能性が高く、上記と同様に、高齢者が転倒したことを装置が検知しないことがある。また、転倒が検知された場合であっても、つまずいた時刻と転倒した時刻が実際には異なる不都合がある。このため、より精度の高い転倒判定システムの提供が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、高齢者の転倒を転倒動作パターン等に拘わらず高い精度で検知することが可能な転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る転倒判定システムは、人の転倒を判定するシステムであって、人の体幹に取り付けられ、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと、第１の時間分のセンサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定手段と、選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算手段と、演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出手段と、算出された転倒変位量に基づいて人の転倒を判定する転倒判定手段と、を備えたことを特徴としたシステムである。
【００１０】
このように構成された転倒判定システムによれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量を求め、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出し、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定を行うことができる。すなわち最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【００１１】
ここで、転倒判定システムは、センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定手段を更に備える構成であることが望ましい。この場合、候補選定手段は、転倒疑い判定手段により該事象発生が検知されてから第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定することとなる。
【００１２】
また、転倒判定システムは、センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出手段と、該算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正する補正手段とを更に備える構成であることも望ましい。
【００１３】
また、上記補正値算出手段は、転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて補正値を算出するように構成されてもよい。
【００１４】
上記補正手段は、補正値算出手段により算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出するオフセット値算出手段を含む構成としてもよい。
【００１５】
また、上記転倒判定システムにおいて第１の条件は、例えば第１の閾値以上の出力値を有することである。
【００１６】
上記候補変位量演算手段は、例えば第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算するよう構成される。
【００１７】
また、上記候補変位量演算手段は、例えば各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するよう構成される。
【００１８】
また、上記候補変位量演算手段は、例えば各転倒候補データの前後に近接し且つ第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するよう構成される。
【００１９】
また、上記候補変位量演算手段は、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージすることができる。
【００２０】
ここで、上上記転倒判定システムにおいて第２の条件は、例えば第３の閾値以上の値を有することである。
【００２１】
また、転倒変位量算出手段は、第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出する構成としても良い。
【００２２】
センサは例えば加速度センサ又は躍度センサを含む構成である。この場合、転倒疑い判定手段が加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、候補変位量演算手段が、加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算することとなる。
【００２３】
また、センサは例えば角速度センサを更に含む構成である。この場合、候補変位量演算手段が角速度センサの出力値を用いて、加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算することとなる。
【００２４】
また、転倒判定システムは、転倒変位量算出手段が算出した転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択手段と、転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正手段とを更に備えた構成としても良い。
【００２５】
また、転倒判定システムは、転倒判定手段により該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知手段を更に備えた構成であることが望ましい。
【００２６】
ここで、転倒報知手段は、例えばアラートを表示可能なアラート表示手段、アラート音を出力するアラート音出力手段、所定の連絡先にアラートメッセージを送信するアラートメッセージ送信手段、の少なくとも１つを含み、転倒判定手段により人が転倒したと判定された場合に、アラート表示手段によるアラート表示、アラート音出力手段によるアラート音の出力、アラートメッセージ送信手段による所定の連絡先へのアラートメッセージの送信、の少なくとも１つを実行する構成としても良い。
【００２７】
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る転倒判定方法は、人の転倒を判定する方法であって、人の体幹に取り付けられたセンサが、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサ出力ステップと、第１の時間分のセンサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定ステップと、選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算ステップと、演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出ステップと、算出された転倒変位量に基づいて人の転倒を判定する転倒判定ステップと、を含む方法である。
【００２８】
このような転倒判定方法によれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量が求められ、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量が算出され、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定が行われる。すなわち本発明の転倒判定方法を適用した場合、最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
ここで、転倒判定方法は、センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定ステップを更に含む方法であることが望ましい。この場合、候補選定ステップにおいて、転倒疑い判定ステップで該事象発生が検知されてから第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定することとなる。
【００３０】
また、転倒判定方法は、センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出ステップと、該算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正する補正ステップとを更に含む方法であることが望ましい。
【００３１】
上記補正値算出ステップにおいては、転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて補正値を算出するようにしてもよい。
【００３２】
上記補正ステップにおいては、補正値算出ステップで算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記転倒判定方法において第１の条件は、例えば第１の閾値以上の出力値を有することである。
【００３４】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算するようにしても良い。
【００３５】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するようにしても良い。
【００３６】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データの前後に近接し且つ第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するようにしても良い。
【００３７】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージするようにしても良い。
【００３８】
また、上記転倒判定方法において第２の条件は、例えば第３の閾値以上の値を有することである。
【００３９】
また、転倒変位量算出ステップにおいて、第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出するようにしても良い。
【００４０】
また、上記センサが加速度センサ又は躍度センサであり、転倒疑い判定ステップでは、加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、候補変位量演算ステップでは、加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算するようにしても良い。
【００４１】
また、上記センサには角速度センサも含まれ、候補変位量演算ステップでは、角速度センサの出力値を用いて、加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算するようにしても良い。
【００４２】
また、上記転倒判定方法は、転倒変位量算出ステップで算出された転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正ステップとを更に含む方法としても良い。
【００４３】
また、上記転倒判定方法は、転倒判定ステップにおいて該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知ステップを更に含む方法であることが望ましい。
【００４４】
ここで、上記転倒報知ステップでは、転倒判定ステップにおいて人が転倒したと判定された場合に、ディスプレイ上にアラート表示すること、スピーカでアラート音を出力すること、ネットワーク経由で所定の連絡先にアラートメッセージを送信すること、の少なくとも１つを実行するようにしても良い。
【００４５】
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る転倒判定プログラムは、上記転倒判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００４６】
このような転倒判定プログラムによれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量が求められ、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量が算出され、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定が行われる。すなわち本発明の転倒判定プログラムを適用した場合、最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラムによれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量が求められ、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量が算出され、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定が行われる。すなわち本発明の転倒判定プログラムを適用した場合、最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００４９】
図１は、本発明の実施の形態の転倒判定システム１の構成を示すブロック図である。転倒判定システム１は、図１に示されるようにデータ収集装置１００と転倒判定装置２００を備える。データ収集装置１００は高齢者の転倒を判定するためのデータを収集して転倒判定装置２００に送信する。そして、転倒判定装置２００は受信したデータを用いて転倒判定を行い、転倒と判定した場合にはその通知を家族又は介護者（看護士等）宛に送信する。以下、データ収集装置１００と転倒判定装置２００の構成および作用について詳説する。
【００５０】
データ収集装置１００は、図示しない取付部によって高齢者の体幹に取り付けられた状態で使用される。データ収集装置１００には、装置全体の制御を統括的に実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３が備えられる。
【００５１】
ＣＰＵ１０３にはバス１２１を介して各構成要素が接続される。ＣＰＵ１０３は、バス１２１を介するデータ通信を行って各構成要素とやり取りすることにより各種機能を実現する。これらの構成要素には、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０５、加速度センサ１０７、角速度センサ１０９、ＲＴＣ（Real Time Clock）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３、Ａ／Ｄ変換部１１５、データ送受信部１１７がある。なお、バス１２１はデータラインの他に電源ラインも備える。電源部１１９は電源ラインにより各構成要素に電源供給を行う。また、ＲＴＣ１１１はバッテリバックアップで駆動しており、電源オフ時にも常に計時を行う。
【００５２】
加速度センサ１０７は例えば圧電素子を備えたタイプである。当該圧電素子は加速度センサ１０７自体にかかる加速度に応じた量だけ歪み、このときに圧電効果で発生する電圧が、加速度を表すアナログ信号（以下、「加速度アナログ信号」と略記、他の信号についても同様に略記する）として出力される。加速度センサ１０７は互いに直交する３軸（ｘ、ｙ、ｚの３軸）方向に対応した圧電素子を備え、３軸方向の加速度アナログ信号を出力する。
【００５３】
また、角速度センサ１０９も例えば圧電素子を備えたタイプであり、角速度センサ１０９自体の角速度に応じて発生する電圧を角速度アナログ信号として出力する。角速度センサ１０９は上記３軸と同軸周り（ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψ）に対応した圧電素子を備え、当該３軸周りの角速度アナログ信号を出力する。
【００５４】
なお、加速度センサ１０７の３次元直交座標系は取付状態や高齢者の動き（より正確には加速度センサ１０７自体の向き）に応じて変化する。このため、重力方向をＺ軸とする静的な３次元直交座標系と必ずしも一致しない。また、本明細書では加速度センサ１０７の３次元直交座標系を（ｘ、ｙ、ｚ）、静的な３次元直交座標系を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と表現して明確に区別する。ここでいう「静的」とは、加速度センサ１０７の３次元直交座標系、すなわち加速度センサ１０７自体の向きの変化に応じて動く座標系と区別するために便宜上付した文言である。
【００５５】
また、加速度センサ１０７と角速度センサ１０９はデータ収集装置１００のハウジングで相対的に固定された状態にある。従って、その相対位置関係がデータ収集装置１００の取付状態や高齢者の動きに依存することはなく、ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψは、常に、ｘ、ｙ、ｚ軸と同軸周りの角度となる。以下の説明では、小文字（ｘ、ｙ、ｚ）が付されるパラメータは加速度センサ１０７の３次元直交座標系に対応し、大文字（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が付されるパラメータは静的な３次元直交座標系に対応するパラメータとする。
【００５６】
データ収集装置１００は、電源オン時には、高齢者の転倒を判定するためのデータを常に収集している。ここで、図２に、当該データを収集するためにデータ収集装置１００で実行されるデータ収集処理のフローチャートを示す。
【００５７】
図２に示されるように、加速度センサ１０７、角速度センサ１０９がそれぞれ、高齢者の動きに応じた加速度アナログ信号、角速度アナログ信号を生成してＡ／Ｄ変換部１１５に出力する（ステップ１、以下、明細書及び図面においてステップを「Ｓ」と略記）。次いでＡ／Ｄ変換部１１５が、入力した加速度アナログ信号、角速度アナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし量子化して加速度デジタル信号、角速度デジタル信号に変換し、ＣＰＵ１０３に渡す（Ｓ２）。
【００５８】
ＣＰＵ１０３は、加速度デジタル信号および角速度デジタル信号を受け取ると、ＲＴＣ１１１が計時する時刻データを取得する（或いは当該時刻データを常時取得している）。そして、受け取った加速度デジタル信号、角速度デジタル信号、およびそれらのデジタル信号を受け取った時刻データのセット（以下、「判定用データセット」という）をＲＡＭ１０５に書き込む（Ｓ３）。
【００５９】
上記一連の動作（すなわち加速度アナログ信号等の取得、Ａ／Ｄ変換、判定用データセットの作成および書き込み）は電源オン時に常に実行されるため、ＲＡＭ１０５には、加速度および角速度の情報が所定のサンプリング周期で書き込まれることとなる。しかし、ＲＡＭ１０５の容量は有限であるため判定用データセットを書き込み続けることはできない。新しいデータを書き込むためには不必要なデータを定期的に削除する必要がある。
【００６０】
本実施形態ではＣＰＵ１０３がメモリ管理を行い、例えばｉｍ個の判定用データセットがＲＡＭ１０５に記憶された時点で所定数の判定用データセットを消去する。具体的には、ＣＰＵ１０３は各判定用データセットの時刻データを参照して、ｉｍ個の判定用データセットの中で古いと判断される所定数の判定用データセットを優先的に消去する。これにより、数ブロック又は数セグメントの記憶領域が開放され、新たな判定用データセットを書き込み可能となる。
【００６１】
判定用データセットの記憶数が一旦ｉｍに達すると、以降は、記憶領域の解放とデータ書き込みが繰り返し実行される。よって、ＲＡＭ１０５は、最新の判定用データセットであって、少なくとも数秒間分の判定用データセットを常に保持した状態となる。数秒間分に相当する判定用データセットのサンプリング数は、後述する図５の転倒判定処理を実行するのに必要とされる最低限の数を上回る。なお、ＲＡＭ１０５は揮発性メモリであるため、電源がオフされるとその内容も失われる。
【００６２】
次に、転倒と疑わしい事象の発生を検知する転倒疑い検知処理について説明する。転倒疑い検知処理は、ＣＰＵ１０３がＲＯＭ１１３に記憶された転倒疑い検知プログラムをＲＡＭ１０５のワークエリアに展開して実行する処理である。
【００６３】
図３に、転倒疑い検知処理のフローチャートを示す。なお、例えばＣＰＵ１０３と独立した専用ＩＣが、単独又はＣＰＵ１０３と連係して図３の転倒疑い検知処理を実行する構成であっても良い。
【００６４】
転倒疑い検知処理は、転倒判定装置２００の電源がオンしている場合に限り、図２のデータ収集処理と並行して実行される（すなわち転倒疑い検知プログラムは常駐状態にある）。図３に示されるように、ＣＰＵ１０３は電源オンと共に、Ａ／Ｄ変換部１１５からの加速度デジタル信号値の絶対値（以下、「加速度絶対値」という）を監視して（Ｓ５）、加速度絶対値が閾値ｑ以上か否かを判定する（Ｓ６）。
【００６５】
ＣＰＵ１０３は、加速度絶対値が閾値ｑ以上と判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、通常動作（歩行等）では検知することが希な大きな加速度が検知されて転倒の疑いのある事象が発生したことからＳ７に処理を進める。そしてＳ７の処理において、閾値ｑ以上と判定した加速度絶対値に対応する判定用データセット（以下、「転倒疑いデータセット」という）を中心とした前後数秒間（例えば前後５秒間）分の判定用データセット（以下、「判定用データセット群」という）を、データ送受信部１１７から転倒判定装置２００に送信する。
【００６６】
また、ＣＰＵ１０３は、加速度絶対値が閾値ｑを下回ると判定した場合には（Ｓ６：ＮＯ）、高齢者の動きに大きな変化はなく転倒している可能性がないことからＳ５の処理に復帰し、加速度絶対値の監視を継続する。
【００６７】
なお、データ送受信部１１７は例えばキャリアを判定用データセット群で変調して無線（又は有線）で送信する。データ収集装置１００−転倒判定装置２００間を無線通信可能に構成した場合、装置間がワイヤレスとなり、高齢者の行動範囲を制限しないメリットがある。
【００６８】
Ｓ７の処理について説明を加える。Ｓ７の処理においてＣＰＵ１０３は、転倒疑いデータセット以前の判定用データセットに関してはＲＡＭ１０５から読み出して転倒判定装置２００に送信する。一方で、転倒疑いデータセットがＲＡＭ１０５に記憶された時点では、転倒疑いデータセット以降の判定用データセットは存在しない。これらの判定用データセットに関して、ＣＰＵ１０３は、新たな判定用データセットを記憶する毎に順次送信、或いは所定数蓄積した時点で一括して送信する。
【００６９】
なお、ＣＰＵ１０３は、Ｓ７の処理で送信すべき全ての判定用データセットを送信するまではＳ５の処理に復帰しない。従って、少なくとも転倒疑いデータセット以降の５秒間分の判定用データセットの加速度デジタル信号に閾値ｑ以上のものが含まれていたとしても、それに対応する別の転倒疑いデータセット群をＣＰＵ１０３が送信することはない。
【００７０】
ここで、図４（ａ）に、図３の転倒疑い検知処理をより具体的に説明するためのグラフを示す。グラフの縦軸はデータ収集装置１００で取得される加速度絶対値を示し、横軸は時刻を示す。
【００７１】
図４（ａ）の例によれば、時刻ｔｕ以前は、加速度絶対値は閾値ｑを下回り、高齢者の動作が通常動作（歩行等）であるとみなされる。時刻ｔｕにおいて加速度絶対値が閾値ｑ以上となり、ＣＰＵ１０３は、その時点で初めて高齢者に転倒と疑わしい事象が発生したと検知する。そして、例えば時刻ｔｕを中心とした前後５秒間分の判定用データセット（判定用データセット群）を転倒判定装置２００に送信する。時刻ｔｕ以降に閾値ｑ以上となる加速度絶対値が散見されるが、何れの値も時刻ｔｕから５秒以内に含まれるものである。従って、図４（ａ）の例によれば、ＣＰＵ１０３は、時刻ｔｕの加速度絶対値に起因した判定用データセット群のみを転倒判定装置２００に送信し、他の判定用データセット群を送信することはない。
【００７２】
次に、転倒判定装置２００について詳説する。転倒判定装置２００はデータ収集装置１００のホストとして機能する端末であり、主たる機能は高齢者の転倒判定と家族又は介護者等への通知である。
【００７３】
図１に示されるように、転倒判定装置２００には、装置全体の制御を統括的に実行するＣＰＵ２０３が備えられる。ＣＰＵ２０３にはバス２２１を介して各構成要素が接続される。ＣＰＵ２０３は、バス２２１を介するデータ通信を行って各構成要素とやり取りすることにより各種機能を実現する。これらの構成要素には、ＲＡＭ２０５、ＲＯＭ２０７、ＲＴＣ２１１、ディスプレイ２１３、通信部２１５、データ送受信部２１７、およびスピーカ２２３がある。なお、バス２２１は既述のバス１２１と同様に、データラインの他に電源ラインも備える。電源部２１９は電源ラインにより各構成要素に電源供給を行う。ＲＴＣ２１１もＲＴＣ１１１と同様にバッテリバックアップで駆動する。
【００７４】
ＲＯＭ２０７にも既述のＲＯＭ１１３と同様に、ＣＰＵ２０３がＲＡＭ２０５のワークエリアに展開して実行するプログラムが格納される。ＲＯＭ２０７に格納されるプログラムには、転倒判定プログラム２０９ａ、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ、オフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ、候補選出プログラム２０９ｅ、および積分範囲決定プログラム２０９ｆがある。これらのプログラムは転倒判定装置２００の電源がオンすると同時にＲＡＭ２０５に常駐し、図５のフローチャートに示される転倒判定処理を実行する。以下、図５の転倒判定処理について説明する。なお、本実施形態では、転倒判定プログラム２０９ａによって転倒判定処理のメインルーチンが実行され、それ以外のプログラムによって各サブルーチンが実行される。
【００７５】
本明細書では図４の転倒判定処理について複数の実施形態を記載する。先ず、本発明の第１の実施の形態（以下、「本実施例１」と記す、他の実施形態も同様に記す）について説明する。
【実施例１】
【００７６】
図５に示されるように、ＣＰＵ２０３は、判定用データセット群の受信待機状態にある（Ｓ１１）。図３のＳ７の処理で送信された、データ収集装置１００の送信データは、データ送受信部２１７が受信してキャリア復調する。データ送受信部２１７はキャリア復調で得た判定用データセット群をＣＰＵ２０３に渡す。ＣＰＵ２０３は判定用データセット群を受け取ると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＲＡＭ２０５に転送して書き込みを行う（Ｓ１２）。判定用データセット群全てのデータ転送および書き込みが完了すると、処理はＳ１３に進む。なお、ここでは判定用データセット群に含まれる判定用データセット数をｉｍとして、以下の説明を行う。
【００７７】
Ｓ１３の処理は、転倒判定処理の一部をサブルーチン化したものであり、候補選出プログラム２０９ｅにより実行される。なお、Ｓ１３の処理（および鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ、オフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ、および積分範囲決定プログラム２０９ｆによって実行される処理）はサブルーチン化された処理である必要がなく、転倒判定処理のメインルーチンで実行される処理であっても良い。また、転倒判定プログラム２０９ａ、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ、オフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ、候補選出プログラム２０９ｅ、および積分範囲決定プログラム２０９ｆは本実施形態のように別々のプログラムモジュールでなく、例えば単一或いはより細分化されたプログラムモジュールとして構成されたものであっても良い。
【００７８】
図６に、図５のＳ１３のサブルーチンを示す。図６のサブルーチンは、転倒を判定するためのパラメータとして、高齢者が比較的大きな動作をしたと思われる時刻を選出する。
【００７９】
ＣＰＵ２０３は、ＲＡＭ２０５に書き込まれた各判定用データセットを参照して上記時刻の候補を算出する。そのために先ず、各パラメータの初期値を設定する（Ｓ２１）。具体的には、ＣＰＵ２０３は、参照数カウンタのカウント値ｉ、候補数カウンタのカウント値ｎをそれぞれ、「０」、「１」にセットする。また、カウント値ｉの最大値ｉ＿ｍａｘとして「ｉｍ」を設定する。これらのカウンタは例えばＣＰＵ２０３の内蔵カウンタである。参照数カウンタは、Ｓ１３のサブルーチンで参照された判定用データセット数をカウントする。また、候補数カウンタは、上記時刻の候補の選出数をカウントする。
【００８０】
ＣＰＵ２０３は初期値設定に次いで、カウント値ｉを１インクリメントし（Ｓ２２）、判定用データセット群の各判定用データセットを用いてＳ２３の判定処理を実行する。ここで、ＣＰＵ２０３は、判定用データセット群の各判定用データセットを「１」〜「ｉｍ」のシリアルナンバで管理する。各判定用データセットには、作成順序に応じたシリアルナンバが割り当てられる。
【００８１】
Ｓ２３の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉと一致するシリアルナンバで管理された判定用データセットの加速度絶対値Ａｉを参照し、その値が候補判定用閾値ｋ以上か否かを判定する（Ｓ２３）。例えばカウント値ｉが「１」の場合、ＣＰＵ２０３は判定用データセット群の中の最も古い判定用データセットを用いてＳ２３の処理を実行する。加速度絶対値Ａｉが候補判定用閾値ｋを下回る値である場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ２０３は、Ｓ２２の処理に復帰してカウント値ｉを１インクリメントし、次の判定用データセットを用いてＳ２３の処理を実行する。
【００８２】
Ｓ２３の処理において加速度絶対値Ａｉが候補判定用閾値ｋ以上である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０３は、現在の判定対象の判定用データセットに対応する時刻に高齢者が比較的大きな動作をしたと判断する。そして、当該データセットに含まれる時刻データを候補時刻データｔｋｎとして例えばＲＡＭ２０５に記録する（Ｓ２４）。
【００８３】
ＣＰＵ２０３は候補時刻データｔｋｎを記録すると次いで、カウント値ｉが「ｉｍ」か否かを判定する（Ｓ２５）。ＣＰＵ２０３は、カウント値ｉが「ｉｍ」であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ２０５に書き込まれた全ての判定用データセットを参照して図６のサブルーチンを実行したと判断し、図５のメインルーチンに復帰する。また、ＣＰＵ２０３は、カウント値ｉが「ｉｍ」でないと判定した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、図６のサブルーチンで未参照の判定用データセットが存在すると判断し、Ｓ２２の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【００８４】
なお、ＣＰＵ２０３は、図６のサブルーチンにおいて候補時刻データｔｋｎを１つも得られなかった場合にはエラー処理を実行する。具体的には、図５の転倒判定処理を一旦リセットし（例えば判定用データセット群の消去等を実行）して、処理を図５のＳ１１に戻す。すなわちＣＰＵ２０３は高齢者が転倒していないと判断して、データ受信待機状態に復帰する。
【００８５】
図７に、図６のサブルーチンをより具体的に説明するための図を示す。図７上段のグラフは図４（ａ）と同様のグラフであり、説明符号としてポイントａ、ｂ、ｃが付されている。各ポイントは、当該グラフにおいて候補判定用閾値ｋ以上の加速度絶対値Ａｉを有する領域を指す。また、図７下段のグラフは、各ポイント周辺の加速度絶対値Ａｉを抽出して示したグラフである。図７下段のグラフでは説明の便宜上、加速度絶対値Ａｉを他のグラフよりも低ビット数で量子化し、長い周期でサンプリングして示す。
【００８６】
図７下段のグラフの例によれば、ＣＰＵ２０３は、図６のサブルーチンにおいてポイントａで候補時刻データｔｋ１、ポイントｂで候補時刻データｔｋ２、ポイントｃで候補時刻データｔｋ３、４の合計４つの候補時刻データを得る。以下、説明の便宜上、候補時刻データｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４が示す時刻のそれぞれを、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４と記す。
【００８７】
また、図７上段のグラフからも明らかなように、時刻ｔｕ以前、加速度絶対値Ａｉは閾値ｑを下回り、候補判定用閾値ｋ以上になり得ない。換言すると、転倒と疑わしい事象が発生する以前に加速度絶対値Ａｉが候補判定用閾値ｋ以上になることはあり得ない。従って、別の実施の形態では、転倒疑いデータセット以降の判定用データセットについてのみ図６のサブルーチンを実行するようにしても良い。この場合、リソース節約や処理速度向上等の効果が期待される。
【００８８】
図８に、図５のＳ１４のサブルーチンを示す。図８のサブルーチンは、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂにより実行される。図８のサブルーチンは、転倒を判定するためのパラメータとして高齢者の体幹の鉛直変位量Ｚを演算する変位量演算処理であり、演算した鉛直変位量Ｚを戻り値としてメインルーチンに返す。
【００８９】
ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚを演算するために判定用データセット群を用いて積分処理を行う。そのためのパラメータとして先ず、図８に示されるように積分範囲を設定する（Ｓ３１）。
【００９０】
図９に、図８のＳ３１のサブルーチンを示す。図９のサブルーチンは、積分範囲決定プログラム２０９ｆにより実行される。図９のサブルーチンは、図８のサブルーチンで用いる積分範囲を設定し、その設定値を図８のサブルーチンに返す。
【００９１】
図９に示されるように、ＣＰＵ２０３は初期値設定を行う（Ｓ５１）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｉを「１」にセットする。また、既述の処理で取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｉの最大値ｎ＿ｍａｘとして設定する。なお、ここでは図７の例に沿って説明する。従って、ＣＰＵ２０３は、最大値ｎ＿ｍａｘとして「４」を設定する。
【００９２】
ＣＰＵ２０３はＳ５１の処理に次いで、積分開始時刻と積分終了時刻の配列インデックスを作成し、当該インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ５２）。そして、候補時刻ｔｋｉに対応する積分開始時刻ｔｄｉおよび積分終了時刻ｔｄｉ’のエントリを、現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ５３）。本実施例１では、積分開始時刻ｔｄｉとして候補時刻ｔｋ（ｉ−１）、積分終了時刻ｔｄｉ’として候補時刻ｔｋｉが入力される。
【００９３】
また、ＣＰＵ２０３は、転倒と疑わしい事象が発生した時刻（すなわち時刻ｔｕ）を候補時刻ｔｋ０として扱う。従って、例えばカウント値ｉが「１」の場合、積分開始時刻ｔｄｉ、積分終了時刻ｔｄｉ’のそれぞれのエントリは候補時刻ｔｋ０、ｔｋ１となる。
【００９４】
ＣＰＵ２０３はＳ５３の処理に次いで、カウント値ｉが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ５４）。カウント値ｉが「４」に達している場合には（Ｓ５４：ＹＥＳ）、全ての候補時刻に対して図９のサブルーチンを実行したと判断し、図８のサブルーチンに復帰する。また、カウント値ｉが「４」未満の場合には（Ｓ５４：ＮＯ）、図９のサブルーチンで配列インデックスのエントリが未入力の候補時刻が存在すると判断し、Ｓ５５の処理を実行する。Ｓ５５の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ５３の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【００９５】
図９のサブルーチンにより、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４に対応する４セットの積分開始時刻と積分終了時刻が得られる。具体的には、各テーブルのエントリとして以下の時刻が得られる。なお、各テーブルにおいて前者が積分開始時刻ｔｄｉであり、後者が積分終了時刻ｔｄｉ’である。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ０、ｔｋ１
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ２、ｔｋ３
［テーブル４］・・・候補時刻ｔｋ３、ｔｋ４
【００９６】
ＣＰＵ２０３は図９のサブルーチンから図８のサブルーチンに復帰すると、積分範囲をセットすると共にカウンタ（例えばＣＰＵ２０３の内蔵カウンタ）の値ｎ、ｔをそれぞれ「１」、「ｔｋ（ｎ―１）」にセットする（Ｓ３２、３３）。図９のサブルーチンからの復帰直後は、テーブル１の値を用いて積分範囲がセットされる。すなわちＣＰＵ２０３は、積分開始時刻、積分終了時刻をそれぞれｔｋ０、ｔｋ１に設定すると共にカウント値ｎ、ｔをそれぞれ「１」、「ｔｋ０」にセットする。
【００９７】
ＣＰＵ２０３は、積分範囲およびカウント値の設定を終えると次いで、以下の式（１）および（２）を用いて鉛直変位量Ｚを求める。先ず、Ｓ３４の処理を実行して座標変換係数を求める。座標変換係数とは、加速度デジタル信号の各ベクトル（ｘ、ｙ、ｚ軸方向の加速度成分であり、それぞれに「Ａｘ」、「Ａｙ」、「Ａｚ」を付す）を座標変換して静的な３次元直交座標系に一致させるための係数である。ＣＰＵ２０３は、座標変換係数を得るために先ず、角速度デジタル信号の各成分（ｘ、ｙ、ｚ軸周りの角速度）を時間積分してロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψを得る。次いで、得られたロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψの各値を回転変換行列Ｒφ、Ｒθ、ＲΨに与えて、座標計算係数Ｒｏｔｔ｛φｔ、θｔ、Ψｔ｝を算出する（式（１）参照）。
【数１】
【００９８】
ＣＰＵ２０３は座標変換係数を算出すると次いで、時刻ｔに得られた加速度デジタル信号のベクトル｛Ａｘ（ｔ）、Ａｙ（ｔ）、Ａｚ（ｔ）｝を座標計算係数Ｒｏｔｔ｛φｔ、θｔ、Ψｔ｝で座標変換して、静的な３次元直交座標系に対応するベクトル｛ＡＸ（ｔ）、ＡＹ（ｔ）、ＡＺ（ｔ）｝を得る（Ｓ３５）。これにより、Ｚ軸に対応した、時刻ｔにおける高齢者の体幹の鉛直加速度ＡＺ（ｔ）が得られる（式（２）参照）。
【数２】
【００９９】
Ｓ３４および３５の処理について具体的説明を加える。例えばカウンタのカウント値ｔがｔｋ０である場合、Ｓ３４の処理においてＣＰＵ２０３は、判定用データセット群の中から時刻ｔｋ０に対応する角速度デジタル信号を読み出して、その値を式（１）に与えて座標変換係数を得る。次いでＳ３５の処理では、時刻ｔｋ０に対応する加速度デジタル信号を読み出して、得られた座標変換係数を式（２）に与えて鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を得る。
【０１００】
ＣＰＵ２０３はＳ３５の処理で得た鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を時間で２階積分する。これにより、時刻ｔｋ０を始点とする時間Δｔで変位した、高齢者の体幹の鉛直変位量Δｄｎ（ここではΔｄ１）が求まる（Ｓ３６）。算出された各鉛直変位量Δｄ１は例えばＲＡＭ２０５に保持される。なお、Δｔは、判定用データセットのサンプリング周期に対応する値である。
【０１０１】
ＣＰＵ２０３は、算出した鉛直変位量Δｄ１を鉛直変位量ｄ１に加算して（Ｓ３７）、Ｓ３８の処理に進む。次いで、現在のカウント値ｔがｔｋｎ（ここではｔｋ１）である場合、積分範囲の全ての鉛直変位量Δｄ１を算出して鉛直変位量ｄ１を得たと判断し（Ｓ３８：ＹＥＳ）、当該鉛直変位量ｄ１をテーブル１に入力する。次いで、処理をＳ３９に進める。
【０１０２】
また、Ｓ３８の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｔがｔｋ１でない場合には積分が完了していないと判断して（Ｓ３８：ＮＯ）カウント値ｔをカウントアップし（Ｓ４１）、Ｓ３４の処理に復帰してサブルーチンを繰り返す。なお、カウントアップする値はΔｔに対応する値である。従って、Ｓ３４および３５の処理で参照される判定用データセットは、カウントアップされる毎に次の判定用データセットに移る。
【０１０３】
Ｓ３９の処理においてＣＰＵ２０３は、配列インデックス中を検索して、鉛直変位量ｄｎが未入力のテーブルが存在するか否かを判定する。未入力のテーブルが存在する場合には（Ｓ３９：ＹＥＳ）、カウント値ｎを１インクリメントし（Ｓ４０）、Ｓ３３の処理に復帰してサブルーチンを繰り返す。また、全てのテーブルで鉛直変位量ｄｎが入力されている場合には（Ｓ３９：ＮＯ）、ＣＰＵ２０３は、サブルーチンの繰り返しにより全ての鉛直変位量ｄｎを算出したと判断し、Ｓ４２の処理に進む。ここでの例によれば、ＣＰＵ２０３は、４つの変位量ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を算出する。
【０１０４】
次いで、ＣＰＵ２０３は、算出された鉛直変位量の各々が閾値ｄ＿ｔｈ’以上の値を有するか否かを判定する（Ｓ４２）。そして、閾値ｄ＿ｔｈ’以上の鉛直変位量を検出した場合、検出された鉛直変位量を加算して鉛直変位量Ｚを得る（Ｓ４３）。ＣＰＵ２０３は、算出した鉛直変位量Ｚを図４のメインルーチンに返す。なお、Ｓ４２の処理において何れの鉛直変位量も閾値ｄ＿ｔｈ’を下回る場合、ＣＰＵ２０３は図５のサブルーチンと同様にエラー処理を実行する。
【０１０５】
ここでは、例えば鉛直変位量ｄ３とｄ４が閾値ｄ＿ｔｈ’以上の値を有するものとする。この場合、Ｓ４３の処理において鉛直変位量ｄ３とｄ４が加算され、鉛直変位量Ｚが得られる。換言すると、鉛直変位量ｄ１とｄ２は閾値ｄ＿ｔｈ’を下回る。これは、鉛直変位量ｄ１とｄ２に対応する動作が高齢者の転倒とは無関係な動作であることを意味する。
【０１０６】
例えば高齢者がつまずいたり物にぶつかったりして衝撃を受けた場合、高齢者の体幹が瞬間的に大きく動くため、加速度センサ１０７が比較的大きな値を出力する。そしてこの出力に基づいて、転倒判定装置２００で鉛直変位量ｄ１やｄ２等が検出される。しかし、つまずきや衝撃によっては体幹自体の実際の変位量が小さい場合もある。この場合、高齢者が体勢を正して通常動作できる状態に戻る可能性が高い。すなわち比較的小さなつまずきや衝撃は、転倒時の一連の動作に含まれない、転倒とは無関係な動作になる可能性が高い。
【０１０７】
そこで、本実施例１においては、鉛直変位量ｄ１やｄ２等のような比較的小さな変位量を転倒動作と無関係であるとみなし、Ｓ４３の処理で鉛直変位量Ｚを算出する際に加算しない。Ｓ４３の処理で加算される鉛直変位量は、転倒時の一連の動作に含まれる可能性の高い、比較的大きな鉛直変位量ｄ３とｄ４のみである。鉛直変位量ｄ３やｄ４は、転倒に結びつく程度の比較的大きなつまずきや衝撃、或いは転倒そのものである可能性が高い。
【０１０８】
ＣＰＵ２０３は、図８のサブルーチンから図５のメインルーチンに復帰すると、次にＳ１５のオフセット値演算処理を実行する。このオフセット値演算処理も鉛直変位量演算プログラム２０９ｂと同様にサブルーチン化されており、オフセット量演算プログラム２０９ｃにより実行される。
【０１０９】
図１０に、オフセット値演算処理のサブルーチンを示す。図１０のサブルーチンは、鉛直変位量Ｚに対するオフセット値Ｏを演算し、演算して得られたオフセット値Ｏを戻り値としてメインルーチンに返す。オフセット値Ｏを演算する理由には、例えば周辺環境や動作環境等の変化により発生する加速度センサ１０７等の誤差を考慮に入れて、より高精度な転倒判定を行うことが挙げられる。
【０１１０】
より詳細には、図１０のサブルーチンは、図８のＳ３５の処理の前後における周辺環境や動作環境等の変化に起因した加速度センサ１０７等の誤差を低減して鉛直変位量Ｚの算出精度向上や転倒判定の精度向上を達成（換言すると、後述のＳ１７の処理で高齢者が実際に転倒していないにも拘わらず転倒したと誤判定する確率を低減）するために実行される。
【０１１１】
図１０に示されるように、ＣＰＵ２０３は、時刻ｔｓからｔｕまでの各サンプリング時刻に対応する鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を取得する（Ｓ６１）。時刻ｔｓは例えばｔｕから所定時間遡った時刻である。なお、鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を求める方法は図８のＳ３１〜Ｓ３５の処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。ＣＰＵ２０３は次いで、Ｓ６１の処理で取得された各鉛直加速度ＡＺ（ｔ）の平均値および標準偏差を求めた後、当該平均値および標準偏差に基づいて鉛直加速度ＡＺ（ｔ）の補正値を求める（換言すると、加速度センサ１０７等の出力値の誤差を推定する）。続いて、求められた鉛直加速度ＡＺ（ｔ）の補正値を２階積分し、鉛直変位量Ｚを補正するためのオフセット値Ｏを得る（Ｓ６２）。ＣＰＵ２０３は取得したオフセット値Ｏを戻り値として図５のメインルーチンに返す。
【０１１２】
ＣＰＵ２０３は、図１０のサブルーチンから図５のメインルーチンに復帰すると、次にＳ１６の処理を実行して鉛直変位量Ｚ’を得る。鉛直変位量Ｚ’は、各サブルーチンの戻り値の差分、すなわち鉛直変位量Ｚからオフセット値Ｏを減算することで得られる。換言するとＳ１６の処理は、オフセット値Ｏを用いて閾値ｄ＿ｔｈ（後述）を擬似的に変化させているとも云える。このため、Ｓ１６の処理において鉛直変位量Ｚの代替として、オフセット値Ｏを用いて閾値ｄ＿ｔｈを補正しても良い。
【０１１３】
鉛直変位量Ｚ’取得後、メインルーチンはＳ１７の通知判定処理に進む。この通知判定処理も鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ等と同様にサブルーチン化されており、通知判定プログラム２０９ｄにより実行される。
【０１１４】
図１１に、通知判定処理のサブルーチンを示す。図１１のサブルーチンでは、ＣＰＵ２０３は、高齢者が転倒したか否かを判定し、その判定結果に応じて家族又は介護者等に転倒したことを通知する。具体的には、ＣＰＵ２０３は、Ｓ１６の処理で得られた鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈ以上か否かを判定する（Ｓ７１）。ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈ以上である場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、高齢者の体幹の鉛直変位量が通常ではあり得ない程度に大きく、高齢者が転倒したと判断する。
【０１１５】
ＣＰＵ２０３は、高齢者の転倒を家族又は介護者等に通知するため、ディスプレイ２１３にアラートを表示させると共に（Ｓ７２）、通信部２１５を制御してネットワーク経由での通知を行う（Ｓ７３）。次いで、ＣＰＵ２０３の実行が図５のメインルーチン（より正確にはＳ１１の処理）に復帰して、判定用データセット群の受信待機状態に移行する。
【０１１６】
また、ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを下回る場合には（Ｓ７１：ＮＯ）、高齢者の体幹の鉛直変位量が通常範囲であり、転倒していないと判断してメインルーチンに復帰し、判定用データセット群の受信待機状態に移行する。
【０１１７】
図４（ｂ）に、鉛直変位量Ｚ’と時間の関係をグラフで示す。図４（ｂ）の例によれば、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを上回る。従ってこの場合、Ｓ７２およびＳ７３の処理が実行され、ディスプレイ２１３にアラートが表示されると共に、高齢者の転倒が家族又は介護者等に通知される。
【０１１８】
なお、上記ネットワークには、例えばキャリアの通信網や、イントラネット、インターネット等を含む各種通信網が含まれる。また、ＲＯＭ２０７（又は図示しない不揮発性メモリ等）には、例えば家族又は介護者等の連絡先（例えば携帯電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System）等のアドレス、電話番号、Ｅメールアドレス等）が記憶されている。ＣＰＵ２０３は、ＲＯＭ２０７や不揮発性メモリに記憶された連絡先を読み出して、例えばメーラ等を起動して所定のアラートメッセージを作成し送信する。
【０１１９】
また、ディスプレイ２１３のアラート表示には、例えば家族又は介護者等の連絡先（上記不揮発性メモリに記憶された連絡先とは別の連絡先）と共に、その連絡先に至急連絡して欲しい旨を周囲の人に報知するメッセージが含まれる。周囲にいる人（例えば友人等）は、高齢者の転倒に気付いたとき、ディスプレイ２１３に表示された連絡先を見て、その連絡先に連絡することができる。このような人的な連絡は、例えば通信部２１５が利用するネットワークに障害が発生してアラートメッセージが家族又は介護者等に届かない場合の保険になり得る。すなわちディスプレイ２１３のアラート表示は、家族又は介護者等に対する、より確実な転倒通知の一助となる。
【０１２０】
また、高齢者の転倒を周囲の人に気付き易くさせるために転倒判定装置２００にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を別途設け、例えば転倒時にＬＥＤが点滅する構成を採用しても良い。また、上記アラート表示やネットワーク経由のアラートメッセージ送信に加えて、スピーカ２２３から所定のアラート音を発生するよう転倒判定装置２００を構成しても良い。アラート音は、例えば家族又は介護者等が高齢者の近くではあるが目の届かない場所にいる場合に効果的である。
【０１２１】
このように本実施形態によれば、転倒の疑いを検知するとそれ以降の所定時間分のデータを収集する。そしてその中で転倒した時刻の候補を検出して、候補の中から転倒時の動作に関係する可能性の高いものを選定し、選定された候補に基づく変位量のみを用いて転倒判定を行う。すなわち最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できるため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。また、転倒の疑いを検知してから所定時間分のデータを用いて転倒判定を行う観点からも、単純な転倒だけでなく様々なパターンの転倒を判定することが可能となる。
【実施例２】
【０１２２】
次に、本実施例２の転倒判定処理について説明する。なお、本実施例２（および後述の本実施例３）の転倒判定処理は、積分範囲の設定処理（図９のサブルーチン）だけが本実施例１と異なる。従って、以下においては積分範囲の設定処理のみを説明し、それ以外の処理については既述の説明をもって省略する。
【０１２３】
図１２に、本実施例２で実行される、積分範囲の設定処理のサブルーチンを示す。図１２に示されるように、ＣＰＵ２０３は初期値設定を行う（Ｓ１５１）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｉを「１」にセットする。また、図６のサブルーチンで取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｉの最大値ｎ＿ｍａｘとして設定する。なお、本実施例２においても図７の例に沿って説明する。従って、ＣＰＵ２０３は、最大値ｎ＿ｍａｘとして「４」を設定する。
【０１２４】
ＣＰＵ２０３はＳ１５１の処理に次いで、積分開始時刻と積分終了時刻の配列インデックスを作成し、当該インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ１５２）。そして、候補時刻ｔｋｉに対応する積分開始時刻ｔｄｉおよび積分終了時刻ｔｄｉ’のエントリを、現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ１５３）。本実施例２では、積分開始時刻ｔｄｉとして候補時刻ｔｋｉを時間ｔｄ／２遡った時刻、積分終了時刻ｔｄｉ’として候補時刻ｔｋｉを時間ｔｄ／２進めた時刻が入力される。すなわち候補時刻を中心とした積分範囲を示すエントリが作成され、配列インデックスに入力する。このとき適用される積分時間（すなわち積分開始から終了までの時間）ｔｄは固定値である。積分時間ｔｄは例えば実験を重ねた結果得られた時間であり、候補時刻に対応する動作が転倒に関係する動作か否かを判定するのに最適とされる時間である。
【０１２５】
ＣＰＵ２０３はＳ１５３の処理に次いで、カウント値ｉが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ１５４）。カウント値ｉが「４」に達している場合には（Ｓ１５４：ＹＥＳ）、全ての候補時刻に対して図１２のサブルーチンを実行したと判断し、図８のサブルーチンに復帰する。また、カウント値ｉが「４」未満の場合には（Ｓ１５４：ＮＯ）、図１２のサブルーチンで配列インデックスのエントリが未入力の候補時刻が存在すると判断し、Ｓ１５５の処理を実行する。Ｓ１５５の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ１５３の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【０１２６】
図１２のサブルーチンにより、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４に対応する４セットの積分開始時刻と積分終了時刻が得られる。具体的には、各テーブルのエントリとして以下の時刻が得られる。なお、各テーブルにおいて前者が積分開始時刻ｔｄｉであり、後者が積分終了時刻ｔｄｉ’である。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ１−ｔｄ／２、ｔｋ１＋ｔｄ／２
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ２−ｔｄ／２、ｔｋ２＋ｔｄ／２
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ３−ｔｄ／２、ｔｋ３＋ｔｄ／２
［テーブル４］・・・候補時刻ｔｋ４−ｔｄ／２、ｔｋ４＋ｔｄ／２
【０１２７】
本実施例２においても積分範囲設定後、当該積分範囲を適用して各候補時刻に対応する変位量ｄｎが算出される。次いで、変位量ｄｎの要否判定を経て、転倒時の一連の動作に含まれる可能性の高い鉛直変位量ｄｎだけを用いて鉛直変位量Ｚが算出され、転倒判定が実行される。本実施例２においても本実施例１と同様の効果が期待される。
【実施例３】
【０１２８】
次に、本実施例３の転倒判定処理について説明する。
【０１２９】
図１３に、本実施例３で実行される、積分範囲の設定処理のサブルーチンを示す。図１３に示されるように、ＣＰＵ２０３は初期値設定を行う（Ｓ２５１）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｉを「１」にセットする。また、図６のサブルーチンで取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｉの最大値ｎ＿ｍａｘとして設定する。なお、本実施例３においても図７の例に沿って説明する。従って、ＣＰＵ２０３は、最大値ｎ＿ｍａｘとして「４」を設定する。
【０１３０】
ＣＰＵ２０３はＳ２５１の処理に次いで、積分開始時刻と積分終了時刻の配列インデックスを作成し、当該インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ２５２）。また、上記内蔵カウンタのカウント値ｊを「１」にセットする（Ｓ２５３）。
【０１３１】
次いで、ＣＰＵ２０３は、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）が閾値ｍ以下か否かを判定する（Ｓ２５４）。なお、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）とは、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉのｊ個前の加速度絶対値を意味する。例えば加速度絶対値Ａｉ（−２）の場合、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉの２つ前の加速度絶対値を意味する。
【０１３２】
ＣＰＵ２０３は、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）が閾値ｍを上回る場合（Ｓ２５４：ＮＯ）、カウント値ｊを１インクリメントして（Ｓ２５５）、更に１つ前の加速度絶対値に対してＳ２５４の処理を再度実行する。また、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）が閾値ｍ以下の場合（Ｓ２５４：ＹＥＳ）、当該の加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）に対応する時刻を積分開始時刻ｔｄｉとし、そのエントリを現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ２５６）。
【０１３３】
ＣＰＵ２０３はカウント値ｊを「１」に再セット後（Ｓ２５７）、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）が閾値ｍ以下か否かを判定する（Ｓ２５８）。なお、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）とは、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉのｊ個後の加速度絶対値を意味する。例えば加速度絶対値Ａｉ（２）の場合、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉの２つ後の加速度絶対値を意味する。
【０１３４】
ＣＰＵ２０３は、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）が閾値ｍを上回る場合（Ｓ２５８：ＮＯ）、カウント値ｊを１インクリメントして（Ｓ２５９）、更に１つ後の加速度絶対値に対してＳ２５８の処理を再度実行する。また、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）が閾値ｍ以下の場合（Ｓ２５８：ＹＥＳ）、当該の加速度絶対値Ａｉ（ｊ）に対応する時刻を積分終了時刻ｔｄｉ’とし、そのエントリを現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ２６０）。
【０１３５】
ＣＰＵ２０３はＳ２６０の処理に次いで、カウント値ｉが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ２６１）。カウント値ｉが「４」に達している場合には（Ｓ２６１：ＹＥＳ）、全ての候補時刻に対してＳ２５３〜Ｓ２６０の処理を実行したと判断し、Ｓ２６２に進む。また、カウント値ｉが「４」未満の場合には（Ｓ２６１：ＮＯ）、Ｓ２５３〜Ｓ２６０の処理で配列インデックスのエントリが未入力の候補時刻が存在すると判断し、Ｓ２６２の処理を実行する。Ｓ２６２の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ２５３の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【０１３６】
図１３のＳ２５３〜Ｓ２６０の処理により、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４に対応する４セットの積分開始時刻と積分終了時刻が得られる。具体的には、各テーブルのエントリとして以下の時刻が得られる。なお、各テーブルにおいて前者が積分開始時刻ｔｄｉであり、後者が積分終了時刻ｔｄｉ’である。また、括弧内の数値は、積分開始又は終了時刻が候補時刻ｔｋｉのｊ個前又は後の時刻であることを意味する。参照のため、図１４に、各テーブル（候補時刻）に対応した積分開始時刻ｔｄおよび積分終了時刻ｔｄｐ’を模式的に表現した図を示す。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ１（−１）、ｔｋ１（１）
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ２（−３）、ｔｋ２（２）
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ３（−３）、ｔｋ３（４）
［テーブル４］・・・候補時刻ｔｋ４（−５）、ｔｋ４（２）
【０１３７】
ここで、図１４に参照されるように、候補時刻ｔｋ３とｔｋ４の積分範囲は同一である。このように、候補時刻ｔｋｉ間で積分範囲の少なくとも一部が重複する場合、以降の処理において積分処理が重複して実行される。このため、演算される変位量Ｚが不用意に大きくなり、転倒判定が誤判定になり得る。そこで、本実施例３では以下の処理を実行して、重複する複数の積分範囲を単一の積分範囲にマージする。
【０１３８】
重複する積分範囲をマージするため、ＣＰＵ２０３は先ず、各パラメータ値の設定を行う（Ｓ２６３）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｐを「１」にセットすると共に、図６のサブルーチンで取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｐの最大値ｎ＿ｍａｘ（ここでも「４」）として設定する。また更に、配列インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ２６４）。
【０１３９】
ＣＰＵ２０３はＳ２６４の処理に次いで、積分終了時刻ｔｄｐ’が積分開始時刻ｔｄ（ｐ＋１）以降の時刻であるか否かを判定する（Ｓ２６５）。積分終了時刻ｔｄｐ’が積分開始時刻ｔｄ（ｐ＋１）以降の時刻である場合（Ｓ２６５：ＹＥＳ）、候補時刻ｔｋｐと候補時刻ｔｋ（ｐ＋１）の積分範囲が重複すると判断して、Ｓ２６６の処理に進む。また、積分終了時刻ｔｄｐ’が積分開始時刻ｔｄ（ｐ＋１）よりも前の時刻である場合には（Ｓ２６５：ＮＯ）、候補時刻ｔｋｐと候補時刻ｔｋ（ｐ＋１）の積分範囲が重複していないと判断して、Ｓ２７０の処理に進む。
【０１４０】
Ｓ２６６の処理においてＣＰＵ２０３は、現在のテーブル値に対応する積分終了時刻ｔｄｐ’をｔｄ（ｐ＋１）’に変更する。次いで、カウント値ｐおよびテーブル値を１インクリメントし（Ｓ２６７）、インクリメント後に対応するテーブル値のテーブルを消去する（Ｓ２６８）。
【０１４１】
ＣＰＵ２０３はＳ２６８の処理に次いで、カウント値ｐが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ２６９）。カウント値ｐが「４」に達している場合には（Ｓ２６９：ＹＥＳ）、積分範囲のマージ処理の要否判定および実行が完了したと判断し、図８のサブルーチンに復帰する。また、カウント値ｐが「４」未満の場合には（Ｓ２６９：ＮＯ）、積分範囲のマージ処理の要否判定および実行が完了していないと判断し、Ｓ２７０を実行する。Ｓ２７０の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｐおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ２６５の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【０１４２】
Ｓ２６３〜Ｓ２７０の処理を実行した結果、候補時刻ｔｋ３とｔｋ４に対応する積分範囲がマージされ、配列インデックスは以下の通りとなる。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ１（−１）、ｔｋ１（１）
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ２（−３）、ｔｋ２（２）
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ３（−３）、ｔｋ３（４）
【０１４３】
本実施例３においても積分範囲設定後、当該積分範囲を適用して各候補時刻に対応する変位量ｄｎが算出される。次いで、変位量ｄｎの要否判定を経て、転倒時の一連の動作に含まれる可能性の高い変位量ｄｎだけを用いて変位量Ｚが算出され、転倒判定が実行される。本実施例３においても本実施例１や２と同様の効果が期待される。
【０１４４】
以上が本発明の実施の形態である。本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば加速度絶対値に代替として躍度の絶対値を用いて、各処理を実行するようにしても良い。なお、躍度から変位量を算出する場合、躍度を時間で３階積分を行うことになる。
【０１４５】
また、別の実施の形態では図５のＳ１５のオフセット値演算処理を実行しない構成を採用しても良い。この場合、データ収集装置１００や転倒判定装置２００のリソースを節約、削減することができ、装置を小型化することも可能である。
【０１４６】
また、転倒判定装置２００は、例えば操作スイッチ等のオン／オフに応じて規定のオフセット値を用い、図５のメインルーチンを実行する構成であっても良い。この場合、転倒判定装置２００は、例えば操作スイッチをオンする場合に限りオフセットモードで動作する。オフセットモードにおいて転倒判定装置２００は、図５のＳ１５の処理を実行することなくＳ１６の処理を実行して、規定のオフセット値を用いて鉛直変位量Ｚ’を算出する。この形態によれば、オフセット値を算出する必要がないため、制御系の処理負担等の効果が期待される。
【０１４７】
また、別の実施の形態ではデータ収集装置１００と転倒判定装置２００を単一の装置として提供することも可能である。例えば各構成要素のデータ通信が全てバスを介して行われるため、処理速度向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の形態の転倒判定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態で実行されるデータ収集処理のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態で実行される転倒疑い判定処理のフローチャートである。
【図４】加速度絶対値と時刻、および変位量と時刻の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態で実行される転倒判定処理のフローチャートである。
【図６】図５のＳ１３の候補選出処理を示すフローチャートである。
【図７】図６の処理をより具体的に説明するための図である。
【図８】図５のＳ１４の変位量演算処理を示すフローチャートである。
【図９】図８のＳ３１の積分範囲設定処理のフローチャートである。
【図１０】図５のＳ１５のオフセット値演算処理のフローチャートである。
【図１１】図５のＳ１７の通知判定処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態で実行される積分範囲設定処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第３の実施の形態で実行される積分範囲設定処理のフローチャートである。
【図１４】各候補時刻に対応した積分開始および終了時刻を模式的に表現した図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１ 転倒判定システム
１００ データ収集装置
１０３、２０３ ＣＰＵ
１０５、２０５ ＲＡＭ
１０７ 加速度センサ
１０９ 角度度センサ
１１１、２１１ ＲＴＣ
１１３、２０７ ＲＯＭ
１１５ Ａ／Ｄ変換部
１１７、２１７ データ送受信部
１１９、２１９ 電源
１２１、２２１ バス
２００ 転倒判定装置
２１３ ディスプレイ
２１５ 通信部
２２３ スピーカ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人の転倒を判定する転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢者の増加に伴い、高齢者それぞれの事情に合わせて在宅介護、老人福祉施設等への入所、一人暮らしの高齢者および高齢者世帯がそれぞれ増えてきている。何れの場合でも、家族又は介護者等が常に付き添うことが困難な状況にある。従って、付き添い者等が側にいない時に急な発作等で高齢者が転倒した場合、家族又は介護者等がそれを検知していち早く通報するシステムが必要とされている。このようなシステムの一例として、転倒する虞のある高齢者等の体幹に装着された装置を用いて転倒を検出し、家族又は介護者等に通知するものが下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
下記特許文献１のシステムでは、高齢者の体幹に取り付けられた装置が、高齢者の動きに伴う振動を測定する。そして、この測定値が第１の閾値以上となった時点で高齢者が転倒した疑いがあると判定し、更にその直後に、第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の測定値が所定時間継続した場合、高齢者が転倒していると判定して介護者宛に警報信号を送信するよう構成されている。
【０００４】
しかし、下記特許文献１のシステムでは、振動のみを指標として検出するため、転倒による振動なのか他の動き（寝転ぶ等）による振動なのかを判定することができない不都合がある。また、高齢者が転倒直後に床等に倒れた状態で動いた場合には、装置がその動きに応じた振動を測定してしまう。このとき装置が、転倒疑い判定後から所定時間が経過する以前に第２の閾値を超える振動を測定し、高齢者が転倒したことを検知しない可能性がある。
【０００５】
また、振動以外を指標とすることで下記特許文献１のシステムよりも高い精度で転倒判定するシステムが例えば下記特許文献２や３に開示されている。これらのシステムにおいては、互いに直交する３軸方向の加速度および３軸周りの角速度を検出するセンサを搭載した装置を高齢者の体幹に装着する。そして、加速度センサが検知する加速度が第１の閾値を超えた時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定する。次いで、その時点の加速度および角速度センサの出力値を用いて高齢者の体幹の鉛直方向の変位量（以下、「鉛直変位量」という）を算出し、算出された鉛直変位量が第２の閾値以上であれば、高齢者の体勢が通常ではあり得ないほど大きく崩れており、高齢者が転倒していると判定して介護者に通知するよう構成されている。
【特許文献１】特開平９−３０５８７５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２７７５２号公報
【特許文献３】特開２００５−２３７５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２や３のシステムは、単純な転倒（例えば歩行状態からつまずくこともなくそのまま床に転倒するケース）に関しては比較的正確に判定することが可能である。ところが、転倒の際の人の動きには個人差があり、また、転倒時の状況に応じて様々な転倒動作パターンがあって、実際には上記のような単純な転倒に留まらないことが多々ある。従って、上記特許文献２や３のシステムでは、高齢者が実際に転倒した場合であっても、転倒動作パターンによっては高齢者の転倒を検知できない可能性がある。
【０００７】
例えば高齢者が転倒の契機となる動きの後に（例えばつまずいた後等に）床に転倒したとする。この場合、センサが検出する、つまずいた時点の加速度が所定の閾値以上であれば、その加速度を用いて鉛直変位量が算出される。しかし、このとき算出される鉛直変位量はつまずき時の変位量に対応する低い値（第２の閾値を下回る値）である可能性が高いため、高齢者が転倒したことを装置が検知しないことがある。また、つまずいた後の低い姿勢から床等に転倒するまでの鉛直変位量も第２の閾値を下回る可能性が高く、上記と同様に、高齢者が転倒したことを装置が検知しないことがある。また、転倒が検知された場合であっても、つまずいた時刻と転倒した時刻が実際には異なる不都合がある。このため、より精度の高い転倒判定システムの提供が望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、高齢者の転倒を転倒動作パターン等に拘わらず高い精度で検知することが可能な転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る転倒判定システムは、人の転倒を判定するシステムであって、人の体幹に取り付けられ、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと、第１の時間分のセンサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定手段と、選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算手段と、演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出手段と、算出された転倒変位量に基づいて人の転倒を判定する転倒判定手段と、を備えたことを特徴としたシステムである。
【００１０】
このように構成された転倒判定システムによれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量を求め、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出し、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定を行うことができる。すなわち最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【００１１】
ここで、転倒判定システムは、センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定手段を更に備える構成であることが望ましい。この場合、候補選定手段は、転倒疑い判定手段により該事象発生が検知されてから第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定することとなる。
【００１２】
また、転倒判定システムは、センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出手段と、該算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正する補正手段とを更に備える構成であることも望ましい。
【００１３】
また、上記補正値算出手段は、転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて補正値を算出するように構成されてもよい。
【００１４】
上記補正手段は、補正値算出手段により算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出するオフセット値算出手段を含む構成としてもよい。
【００１５】
また、上記転倒判定システムにおいて第１の条件は、例えば第１の閾値以上の出力値を有することである。
【００１６】
上記候補変位量演算手段は、例えば第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算するよう構成される。
【００１７】
また、上記候補変位量演算手段は、例えば各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するよう構成される。
【００１８】
また、上記候補変位量演算手段は、例えば各転倒候補データの前後に近接し且つ第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するよう構成される。
【００１９】
また、上記候補変位量演算手段は、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージすることができる。
【００２０】
ここで、上上記転倒判定システムにおいて第２の条件は、例えば第３の閾値以上の値を有することである。
【００２１】
また、転倒変位量算出手段は、第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出する構成としても良い。
【００２２】
センサは例えば加速度センサ又は躍度センサを含む構成である。この場合、転倒疑い判定手段が加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、候補変位量演算手段が、加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算することとなる。
【００２３】
また、センサは例えば角速度センサを更に含む構成である。この場合、候補変位量演算手段が角速度センサの出力値を用いて、加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算することとなる。
【００２４】
また、転倒判定システムは、転倒変位量算出手段が算出した転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択手段と、転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正手段とを更に備えた構成としても良い。
【００２５】
また、転倒判定システムは、転倒判定手段により該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知手段を更に備えた構成であることが望ましい。
【００２６】
ここで、転倒報知手段は、例えばアラートを表示可能なアラート表示手段、アラート音を出力するアラート音出力手段、所定の連絡先にアラートメッセージを送信するアラートメッセージ送信手段、の少なくとも１つを含み、転倒判定手段により人が転倒したと判定された場合に、アラート表示手段によるアラート表示、アラート音出力手段によるアラート音の出力、アラートメッセージ送信手段による所定の連絡先へのアラートメッセージの送信、の少なくとも１つを実行する構成としても良い。
【００２７】
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る転倒判定方法は、人の転倒を判定する方法であって、人の体幹に取り付けられたセンサが、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサ出力ステップと、第１の時間分のセンサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定ステップと、選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算ステップと、演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出ステップと、算出された転倒変位量に基づいて人の転倒を判定する転倒判定ステップと、を含む方法である。
【００２８】
このような転倒判定方法によれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量が求められ、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量が算出され、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定が行われる。すなわち本発明の転倒判定方法を適用した場合、最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
ここで、転倒判定方法は、センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定ステップを更に含む方法であることが望ましい。この場合、候補選定ステップにおいて、転倒疑い判定ステップで該事象発生が検知されてから第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定することとなる。
【００３０】
また、転倒判定方法は、センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出ステップと、該算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正する補正ステップとを更に含む方法であることが望ましい。
【００３１】
上記補正値算出ステップにおいては、転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて補正値を算出するようにしてもよい。
【００３２】
上記補正ステップにおいては、補正値算出ステップで算出された補正値に基づいて転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記転倒判定方法において第１の条件は、例えば第１の閾値以上の出力値を有することである。
【００３４】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算するようにしても良い。
【００３５】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するようにしても良い。
【００３６】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データの前後に近接し且つ第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算するようにしても良い。
【００３７】
また、上記候補変位量演算ステップにおいて、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージするようにしても良い。
【００３８】
また、上記転倒判定方法において第２の条件は、例えば第３の閾値以上の値を有することである。
【００３９】
また、転倒変位量算出ステップにおいて、第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出するようにしても良い。
【００４０】
また、上記センサが加速度センサ又は躍度センサであり、転倒疑い判定ステップでは、加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、候補変位量演算ステップでは、加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算するようにしても良い。
【００４１】
また、上記センサには角速度センサも含まれ、候補変位量演算ステップでは、角速度センサの出力値を用いて、加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算するようにしても良い。
【００４２】
また、上記転倒判定方法は、転倒変位量算出ステップで算出された転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正ステップとを更に含む方法としても良い。
【００４３】
また、上記転倒判定方法は、転倒判定ステップにおいて該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知ステップを更に含む方法であることが望ましい。
【００４４】
ここで、上記転倒報知ステップでは、転倒判定ステップにおいて人が転倒したと判定された場合に、ディスプレイ上にアラート表示すること、スピーカでアラート音を出力すること、ネットワーク経由で所定の連絡先にアラートメッセージを送信すること、の少なくとも１つを実行するようにしても良い。
【００４５】
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る転倒判定プログラムは、上記転倒判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００４６】
このような転倒判定プログラムによれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量が求められ、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量が算出され、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定が行われる。すなわち本発明の転倒判定プログラムを適用した場合、最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の転倒判定システム、転倒判定方法、および転倒判定プログラムによれば、転倒時の動作に関係し得る出力データに対応した候補変位量が求められ、求められた候補変位量の中から実際の転倒時の動作を表現する可能性の高い候補変位量のみを用いて転倒変位量が算出され、算出された転倒変位量に基づいて転倒判定が行われる。すなわち本発明の転倒判定プログラムを適用した場合、最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できる。このため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００４９】
図１は、本発明の実施の形態の転倒判定システム１の構成を示すブロック図である。転倒判定システム１は、図１に示されるようにデータ収集装置１００と転倒判定装置２００を備える。データ収集装置１００は高齢者の転倒を判定するためのデータを収集して転倒判定装置２００に送信する。そして、転倒判定装置２００は受信したデータを用いて転倒判定を行い、転倒と判定した場合にはその通知を家族又は介護者（看護士等）宛に送信する。以下、データ収集装置１００と転倒判定装置２００の構成および作用について詳説する。
【００５０】
データ収集装置１００は、図示しない取付部によって高齢者の体幹に取り付けられた状態で使用される。データ収集装置１００には、装置全体の制御を統括的に実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３が備えられる。
【００５１】
ＣＰＵ１０３にはバス１２１を介して各構成要素が接続される。ＣＰＵ１０３は、バス１２１を介するデータ通信を行って各構成要素とやり取りすることにより各種機能を実現する。これらの構成要素には、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０５、加速度センサ１０７、角速度センサ１０９、ＲＴＣ（Real Time Clock）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３、Ａ／Ｄ変換部１１５、データ送受信部１１７がある。なお、バス１２１はデータラインの他に電源ラインも備える。電源部１１９は電源ラインにより各構成要素に電源供給を行う。また、ＲＴＣ１１１はバッテリバックアップで駆動しており、電源オフ時にも常に計時を行う。
【００５２】
加速度センサ１０７は例えば圧電素子を備えたタイプである。当該圧電素子は加速度センサ１０７自体にかかる加速度に応じた量だけ歪み、このときに圧電効果で発生する電圧が、加速度を表すアナログ信号（以下、「加速度アナログ信号」と略記、他の信号についても同様に略記する）として出力される。加速度センサ１０７は互いに直交する３軸（ｘ、ｙ、ｚの３軸）方向に対応した圧電素子を備え、３軸方向の加速度アナログ信号を出力する。
【００５３】
また、角速度センサ１０９も例えば圧電素子を備えたタイプであり、角速度センサ１０９自体の角速度に応じて発生する電圧を角速度アナログ信号として出力する。角速度センサ１０９は上記３軸と同軸周り（ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψ）に対応した圧電素子を備え、当該３軸周りの角速度アナログ信号を出力する。
【００５４】
なお、加速度センサ１０７の３次元直交座標系は取付状態や高齢者の動き（より正確には加速度センサ１０７自体の向き）に応じて変化する。このため、重力方向をＺ軸とする静的な３次元直交座標系と必ずしも一致しない。また、本明細書では加速度センサ１０７の３次元直交座標系を（ｘ、ｙ、ｚ）、静的な３次元直交座標系を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と表現して明確に区別する。ここでいう「静的」とは、加速度センサ１０７の３次元直交座標系、すなわち加速度センサ１０７自体の向きの変化に応じて動く座標系と区別するために便宜上付した文言である。
【００５５】
また、加速度センサ１０７と角速度センサ１０９はデータ収集装置１００のハウジングで相対的に固定された状態にある。従って、その相対位置関係がデータ収集装置１００の取付状態や高齢者の動きに依存することはなく、ロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψは、常に、ｘ、ｙ、ｚ軸と同軸周りの角度となる。以下の説明では、小文字（ｘ、ｙ、ｚ）が付されるパラメータは加速度センサ１０７の３次元直交座標系に対応し、大文字（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が付されるパラメータは静的な３次元直交座標系に対応するパラメータとする。
【００５６】
データ収集装置１００は、電源オン時には、高齢者の転倒を判定するためのデータを常に収集している。ここで、図２に、当該データを収集するためにデータ収集装置１００で実行されるデータ収集処理のフローチャートを示す。
【００５７】
図２に示されるように、加速度センサ１０７、角速度センサ１０９がそれぞれ、高齢者の動きに応じた加速度アナログ信号、角速度アナログ信号を生成してＡ／Ｄ変換部１１５に出力する（ステップ１、以下、明細書及び図面においてステップを「Ｓ」と略記）。次いでＡ／Ｄ変換部１１５が、入力した加速度アナログ信号、角速度アナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし量子化して加速度デジタル信号、角速度デジタル信号に変換し、ＣＰＵ１０３に渡す（Ｓ２）。
【００５８】
ＣＰＵ１０３は、加速度デジタル信号および角速度デジタル信号を受け取ると、ＲＴＣ１１１が計時する時刻データを取得する（或いは当該時刻データを常時取得している）。そして、受け取った加速度デジタル信号、角速度デジタル信号、およびそれらのデジタル信号を受け取った時刻データのセット（以下、「判定用データセット」という）をＲＡＭ１０５に書き込む（Ｓ３）。
【００５９】
上記一連の動作（すなわち加速度アナログ信号等の取得、Ａ／Ｄ変換、判定用データセットの作成および書き込み）は電源オン時に常に実行されるため、ＲＡＭ１０５には、加速度および角速度の情報が所定のサンプリング周期で書き込まれることとなる。しかし、ＲＡＭ１０５の容量は有限であるため判定用データセットを書き込み続けることはできない。新しいデータを書き込むためには不必要なデータを定期的に削除する必要がある。
【００６０】
本実施形態ではＣＰＵ１０３がメモリ管理を行い、例えばｉｍ個の判定用データセットがＲＡＭ１０５に記憶された時点で所定数の判定用データセットを消去する。具体的には、ＣＰＵ１０３は各判定用データセットの時刻データを参照して、ｉｍ個の判定用データセットの中で古いと判断される所定数の判定用データセットを優先的に消去する。これにより、数ブロック又は数セグメントの記憶領域が開放され、新たな判定用データセットを書き込み可能となる。
【００６１】
判定用データセットの記憶数が一旦ｉｍに達すると、以降は、記憶領域の解放とデータ書き込みが繰り返し実行される。よって、ＲＡＭ１０５は、最新の判定用データセットであって、少なくとも数秒間分の判定用データセットを常に保持した状態となる。数秒間分に相当する判定用データセットのサンプリング数は、後述する図５の転倒判定処理を実行するのに必要とされる最低限の数を上回る。なお、ＲＡＭ１０５は揮発性メモリであるため、電源がオフされるとその内容も失われる。
【００６２】
次に、転倒と疑わしい事象の発生を検知する転倒疑い検知処理について説明する。転倒疑い検知処理は、ＣＰＵ１０３がＲＯＭ１１３に記憶された転倒疑い検知プログラムをＲＡＭ１０５のワークエリアに展開して実行する処理である。
【００６３】
図３に、転倒疑い検知処理のフローチャートを示す。なお、例えばＣＰＵ１０３と独立した専用ＩＣが、単独又はＣＰＵ１０３と連係して図３の転倒疑い検知処理を実行する構成であっても良い。
【００６４】
転倒疑い検知処理は、転倒判定装置２００の電源がオンしている場合に限り、図２のデータ収集処理と並行して実行される（すなわち転倒疑い検知プログラムは常駐状態にある）。図３に示されるように、ＣＰＵ１０３は電源オンと共に、Ａ／Ｄ変換部１１５からの加速度デジタル信号値の絶対値（以下、「加速度絶対値」という）を監視して（Ｓ５）、加速度絶対値が閾値ｑ以上か否かを判定する（Ｓ６）。
【００６５】
ＣＰＵ１０３は、加速度絶対値が閾値ｑ以上と判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、通常動作（歩行等）では検知することが希な大きな加速度が検知されて転倒の疑いのある事象が発生したことからＳ７に処理を進める。そしてＳ７の処理において、閾値ｑ以上と判定した加速度絶対値に対応する判定用データセット（以下、「転倒疑いデータセット」という）を中心とした前後数秒間（例えば前後５秒間）分の判定用データセット（以下、「判定用データセット群」という）を、データ送受信部１１７から転倒判定装置２００に送信する。
【００６６】
また、ＣＰＵ１０３は、加速度絶対値が閾値ｑを下回ると判定した場合には（Ｓ６：ＮＯ）、高齢者の動きに大きな変化はなく転倒している可能性がないことからＳ５の処理に復帰し、加速度絶対値の監視を継続する。
【００６７】
なお、データ送受信部１１７は例えばキャリアを判定用データセット群で変調して無線（又は有線）で送信する。データ収集装置１００−転倒判定装置２００間を無線通信可能に構成した場合、装置間がワイヤレスとなり、高齢者の行動範囲を制限しないメリットがある。
【００６８】
Ｓ７の処理について説明を加える。Ｓ７の処理においてＣＰＵ１０３は、転倒疑いデータセット以前の判定用データセットに関してはＲＡＭ１０５から読み出して転倒判定装置２００に送信する。一方で、転倒疑いデータセットがＲＡＭ１０５に記憶された時点では、転倒疑いデータセット以降の判定用データセットは存在しない。これらの判定用データセットに関して、ＣＰＵ１０３は、新たな判定用データセットを記憶する毎に順次送信、或いは所定数蓄積した時点で一括して送信する。
【００６９】
なお、ＣＰＵ１０３は、Ｓ７の処理で送信すべき全ての判定用データセットを送信するまではＳ５の処理に復帰しない。従って、少なくとも転倒疑いデータセット以降の５秒間分の判定用データセットの加速度デジタル信号に閾値ｑ以上のものが含まれていたとしても、それに対応する別の転倒疑いデータセット群をＣＰＵ１０３が送信することはない。
【００７０】
ここで、図４（ａ）に、図３の転倒疑い検知処理をより具体的に説明するためのグラフを示す。グラフの縦軸はデータ収集装置１００で取得される加速度絶対値を示し、横軸は時刻を示す。
【００７１】
図４（ａ）の例によれば、時刻ｔｕ以前は、加速度絶対値は閾値ｑを下回り、高齢者の動作が通常動作（歩行等）であるとみなされる。時刻ｔｕにおいて加速度絶対値が閾値ｑ以上となり、ＣＰＵ１０３は、その時点で初めて高齢者に転倒と疑わしい事象が発生したと検知する。そして、例えば時刻ｔｕを中心とした前後５秒間分の判定用データセット（判定用データセット群）を転倒判定装置２００に送信する。時刻ｔｕ以降に閾値ｑ以上となる加速度絶対値が散見されるが、何れの値も時刻ｔｕから５秒以内に含まれるものである。従って、図４（ａ）の例によれば、ＣＰＵ１０３は、時刻ｔｕの加速度絶対値に起因した判定用データセット群のみを転倒判定装置２００に送信し、他の判定用データセット群を送信することはない。
【００７２】
次に、転倒判定装置２００について詳説する。転倒判定装置２００はデータ収集装置１００のホストとして機能する端末であり、主たる機能は高齢者の転倒判定と家族又は介護者等への通知である。
【００７３】
図１に示されるように、転倒判定装置２００には、装置全体の制御を統括的に実行するＣＰＵ２０３が備えられる。ＣＰＵ２０３にはバス２２１を介して各構成要素が接続される。ＣＰＵ２０３は、バス２２１を介するデータ通信を行って各構成要素とやり取りすることにより各種機能を実現する。これらの構成要素には、ＲＡＭ２０５、ＲＯＭ２０７、ＲＴＣ２１１、ディスプレイ２１３、通信部２１５、データ送受信部２１７、およびスピーカ２２３がある。なお、バス２２１は既述のバス１２１と同様に、データラインの他に電源ラインも備える。電源部２１９は電源ラインにより各構成要素に電源供給を行う。ＲＴＣ２１１もＲＴＣ１１１と同様にバッテリバックアップで駆動する。
【００７４】
ＲＯＭ２０７にも既述のＲＯＭ１１３と同様に、ＣＰＵ２０３がＲＡＭ２０５のワークエリアに展開して実行するプログラムが格納される。ＲＯＭ２０７に格納されるプログラムには、転倒判定プログラム２０９ａ、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ、オフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ、候補選出プログラム２０９ｅ、および積分範囲決定プログラム２０９ｆがある。これらのプログラムは転倒判定装置２００の電源がオンすると同時にＲＡＭ２０５に常駐し、図５のフローチャートに示される転倒判定処理を実行する。以下、図５の転倒判定処理について説明する。なお、本実施形態では、転倒判定プログラム２０９ａによって転倒判定処理のメインルーチンが実行され、それ以外のプログラムによって各サブルーチンが実行される。
【００７５】
本明細書では図４の転倒判定処理について複数の実施形態を記載する。先ず、本発明の第１の実施の形態（以下、「本実施例１」と記す、他の実施形態も同様に記す）について説明する。
【実施例１】
【００７６】
図５に示されるように、ＣＰＵ２０３は、判定用データセット群の受信待機状態にある（Ｓ１１）。図３のＳ７の処理で送信された、データ収集装置１００の送信データは、データ送受信部２１７が受信してキャリア復調する。データ送受信部２１７はキャリア復調で得た判定用データセット群をＣＰＵ２０３に渡す。ＣＰＵ２０３は判定用データセット群を受け取ると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＲＡＭ２０５に転送して書き込みを行う（Ｓ１２）。判定用データセット群全てのデータ転送および書き込みが完了すると、処理はＳ１３に進む。なお、ここでは判定用データセット群に含まれる判定用データセット数をｉｍとして、以下の説明を行う。
【００７７】
Ｓ１３の処理は、転倒判定処理の一部をサブルーチン化したものであり、候補選出プログラム２０９ｅにより実行される。なお、Ｓ１３の処理（および鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ、オフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ、および積分範囲決定プログラム２０９ｆによって実行される処理）はサブルーチン化された処理である必要がなく、転倒判定処理のメインルーチンで実行される処理であっても良い。また、転倒判定プログラム２０９ａ、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ、オフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ、候補選出プログラム２０９ｅ、および積分範囲決定プログラム２０９ｆは本実施形態のように別々のプログラムモジュールでなく、例えば単一或いはより細分化されたプログラムモジュールとして構成されたものであっても良い。
【００７８】
図６に、図５のＳ１３のサブルーチンを示す。図６のサブルーチンは、転倒を判定するためのパラメータとして、高齢者が比較的大きな動作をしたと思われる時刻を選出する。
【００７９】
ＣＰＵ２０３は、ＲＡＭ２０５に書き込まれた各判定用データセットを参照して上記時刻の候補を算出する。そのために先ず、各パラメータの初期値を設定する（Ｓ２１）。具体的には、ＣＰＵ２０３は、参照数カウンタのカウント値ｉ、候補数カウンタのカウント値ｎをそれぞれ、「０」、「１」にセットする。また、カウント値ｉの最大値ｉ＿ｍａｘとして「ｉｍ」を設定する。これらのカウンタは例えばＣＰＵ２０３の内蔵カウンタである。参照数カウンタは、Ｓ１３のサブルーチンで参照された判定用データセット数をカウントする。また、候補数カウンタは、上記時刻の候補の選出数をカウントする。
【００８０】
ＣＰＵ２０３は初期値設定に次いで、カウント値ｉを１インクリメントし（Ｓ２２）、判定用データセット群の各判定用データセットを用いてＳ２３の判定処理を実行する。ここで、ＣＰＵ２０３は、判定用データセット群の各判定用データセットを「１」〜「ｉｍ」のシリアルナンバで管理する。各判定用データセットには、作成順序に応じたシリアルナンバが割り当てられる。
【００８１】
Ｓ２３の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉと一致するシリアルナンバで管理された判定用データセットの加速度絶対値Ａｉを参照し、その値が候補判定用閾値ｋ以上か否かを判定する（Ｓ２３）。例えばカウント値ｉが「１」の場合、ＣＰＵ２０３は判定用データセット群の中の最も古い判定用データセットを用いてＳ２３の処理を実行する。加速度絶対値Ａｉが候補判定用閾値ｋを下回る値である場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ２０３は、Ｓ２２の処理に復帰してカウント値ｉを１インクリメントし、次の判定用データセットを用いてＳ２３の処理を実行する。
【００８２】
Ｓ２３の処理において加速度絶対値Ａｉが候補判定用閾値ｋ以上である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２０３は、現在の判定対象の判定用データセットに対応する時刻に高齢者が比較的大きな動作をしたと判断する。そして、当該データセットに含まれる時刻データを候補時刻データｔｋｎとして例えばＲＡＭ２０５に記録する（Ｓ２４）。
【００８３】
ＣＰＵ２０３は候補時刻データｔｋｎを記録すると次いで、カウント値ｉが「ｉｍ」か否かを判定する（Ｓ２５）。ＣＰＵ２０３は、カウント値ｉが「ｉｍ」であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ２０５に書き込まれた全ての判定用データセットを参照して図６のサブルーチンを実行したと判断し、図５のメインルーチンに復帰する。また、ＣＰＵ２０３は、カウント値ｉが「ｉｍ」でないと判定した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、図６のサブルーチンで未参照の判定用データセットが存在すると判断し、Ｓ２２の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【００８４】
なお、ＣＰＵ２０３は、図６のサブルーチンにおいて候補時刻データｔｋｎを１つも得られなかった場合にはエラー処理を実行する。具体的には、図５の転倒判定処理を一旦リセットし（例えば判定用データセット群の消去等を実行）して、処理を図５のＳ１１に戻す。すなわちＣＰＵ２０３は高齢者が転倒していないと判断して、データ受信待機状態に復帰する。
【００８５】
図７に、図６のサブルーチンをより具体的に説明するための図を示す。図７上段のグラフは図４（ａ）と同様のグラフであり、説明符号としてポイントａ、ｂ、ｃが付されている。各ポイントは、当該グラフにおいて候補判定用閾値ｋ以上の加速度絶対値Ａｉを有する領域を指す。また、図７下段のグラフは、各ポイント周辺の加速度絶対値Ａｉを抽出して示したグラフである。図７下段のグラフでは説明の便宜上、加速度絶対値Ａｉを他のグラフよりも低ビット数で量子化し、長い周期でサンプリングして示す。
【００８６】
図７下段のグラフの例によれば、ＣＰＵ２０３は、図６のサブルーチンにおいてポイントａで候補時刻データｔｋ１、ポイントｂで候補時刻データｔｋ２、ポイントｃで候補時刻データｔｋ３、４の合計４つの候補時刻データを得る。以下、説明の便宜上、候補時刻データｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４が示す時刻のそれぞれを、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４と記す。
【００８７】
また、図７上段のグラフからも明らかなように、時刻ｔｕ以前、加速度絶対値Ａｉは閾値ｑを下回り、候補判定用閾値ｋ以上になり得ない。換言すると、転倒と疑わしい事象が発生する以前に加速度絶対値Ａｉが候補判定用閾値ｋ以上になることはあり得ない。従って、別の実施の形態では、転倒疑いデータセット以降の判定用データセットについてのみ図６のサブルーチンを実行するようにしても良い。この場合、リソース節約や処理速度向上等の効果が期待される。
【００８８】
図８に、図５のＳ１４のサブルーチンを示す。図８のサブルーチンは、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂにより実行される。図８のサブルーチンは、転倒を判定するためのパラメータとして高齢者の体幹の鉛直変位量Ｚを演算する変位量演算処理であり、演算した鉛直変位量Ｚを戻り値としてメインルーチンに返す。
【００８９】
ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚを演算するために判定用データセット群を用いて積分処理を行う。そのためのパラメータとして先ず、図８に示されるように積分範囲を設定する（Ｓ３１）。
【００９０】
図９に、図８のＳ３１のサブルーチンを示す。図９のサブルーチンは、積分範囲決定プログラム２０９ｆにより実行される。図９のサブルーチンは、図８のサブルーチンで用いる積分範囲を設定し、その設定値を図８のサブルーチンに返す。
【００９１】
図９に示されるように、ＣＰＵ２０３は初期値設定を行う（Ｓ５１）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｉを「１」にセットする。また、既述の処理で取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｉの最大値ｎ＿ｍａｘとして設定する。なお、ここでは図７の例に沿って説明する。従って、ＣＰＵ２０３は、最大値ｎ＿ｍａｘとして「４」を設定する。
【００９２】
ＣＰＵ２０３はＳ５１の処理に次いで、積分開始時刻と積分終了時刻の配列インデックスを作成し、当該インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ５２）。そして、候補時刻ｔｋｉに対応する積分開始時刻ｔｄｉおよび積分終了時刻ｔｄｉ’のエントリを、現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ５３）。本実施例１では、積分開始時刻ｔｄｉとして候補時刻ｔｋ（ｉ−１）、積分終了時刻ｔｄｉ’として候補時刻ｔｋｉが入力される。
【００９３】
また、ＣＰＵ２０３は、転倒と疑わしい事象が発生した時刻（すなわち時刻ｔｕ）を候補時刻ｔｋ０として扱う。従って、例えばカウント値ｉが「１」の場合、積分開始時刻ｔｄｉ、積分終了時刻ｔｄｉ’のそれぞれのエントリは候補時刻ｔｋ０、ｔｋ１となる。
【００９４】
ＣＰＵ２０３はＳ５３の処理に次いで、カウント値ｉが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ５４）。カウント値ｉが「４」に達している場合には（Ｓ５４：ＹＥＳ）、全ての候補時刻に対して図９のサブルーチンを実行したと判断し、図８のサブルーチンに復帰する。また、カウント値ｉが「４」未満の場合には（Ｓ５４：ＮＯ）、図９のサブルーチンで配列インデックスのエントリが未入力の候補時刻が存在すると判断し、Ｓ５５の処理を実行する。Ｓ５５の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ５３の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【００９５】
図９のサブルーチンにより、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４に対応する４セットの積分開始時刻と積分終了時刻が得られる。具体的には、各テーブルのエントリとして以下の時刻が得られる。なお、各テーブルにおいて前者が積分開始時刻ｔｄｉであり、後者が積分終了時刻ｔｄｉ’である。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ０、ｔｋ１
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ２、ｔｋ３
［テーブル４］・・・候補時刻ｔｋ３、ｔｋ４
【００９６】
ＣＰＵ２０３は図９のサブルーチンから図８のサブルーチンに復帰すると、積分範囲をセットすると共にカウンタ（例えばＣＰＵ２０３の内蔵カウンタ）の値ｎ、ｔをそれぞれ「１」、「ｔｋ（ｎ―１）」にセットする（Ｓ３２、３３）。図９のサブルーチンからの復帰直後は、テーブル１の値を用いて積分範囲がセットされる。すなわちＣＰＵ２０３は、積分開始時刻、積分終了時刻をそれぞれｔｋ０、ｔｋ１に設定すると共にカウント値ｎ、ｔをそれぞれ「１」、「ｔｋ０」にセットする。
【００９７】
ＣＰＵ２０３は、積分範囲およびカウント値の設定を終えると次いで、以下の式（１）および（２）を用いて鉛直変位量Ｚを求める。先ず、Ｓ３４の処理を実行して座標変換係数を求める。座標変換係数とは、加速度デジタル信号の各ベクトル（ｘ、ｙ、ｚ軸方向の加速度成分であり、それぞれに「Ａｘ」、「Ａｙ」、「Ａｚ」を付す）を座標変換して静的な３次元直交座標系に一致させるための係数である。ＣＰＵ２０３は、座標変換係数を得るために先ず、角速度デジタル信号の各成分（ｘ、ｙ、ｚ軸周りの角速度）を時間積分してロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψを得る。次いで、得られたロール角φ、ピッチ角θ、ヨー角Ψの各値を回転変換行列Ｒφ、Ｒθ、ＲΨに与えて、座標計算係数Ｒｏｔｔ｛φｔ、θｔ、Ψｔ｝を算出する（式（１）参照）。
【数１】
【００９８】
ＣＰＵ２０３は座標変換係数を算出すると次いで、時刻ｔに得られた加速度デジタル信号のベクトル｛Ａｘ（ｔ）、Ａｙ（ｔ）、Ａｚ（ｔ）｝を座標計算係数Ｒｏｔｔ｛φｔ、θｔ、Ψｔ｝で座標変換して、静的な３次元直交座標系に対応するベクトル｛ＡＸ（ｔ）、ＡＹ（ｔ）、ＡＺ（ｔ）｝を得る（Ｓ３５）。これにより、Ｚ軸に対応した、時刻ｔにおける高齢者の体幹の鉛直加速度ＡＺ（ｔ）が得られる（式（２）参照）。
【数２】
【００９９】
Ｓ３４および３５の処理について具体的説明を加える。例えばカウンタのカウント値ｔがｔｋ０である場合、Ｓ３４の処理においてＣＰＵ２０３は、判定用データセット群の中から時刻ｔｋ０に対応する角速度デジタル信号を読み出して、その値を式（１）に与えて座標変換係数を得る。次いでＳ３５の処理では、時刻ｔｋ０に対応する加速度デジタル信号を読み出して、得られた座標変換係数を式（２）に与えて鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を得る。
【０１００】
ＣＰＵ２０３はＳ３５の処理で得た鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を時間で２階積分する。これにより、時刻ｔｋ０を始点とする時間Δｔで変位した、高齢者の体幹の鉛直変位量Δｄｎ（ここではΔｄ１）が求まる（Ｓ３６）。算出された各鉛直変位量Δｄ１は例えばＲＡＭ２０５に保持される。なお、Δｔは、判定用データセットのサンプリング周期に対応する値である。
【０１０１】
ＣＰＵ２０３は、算出した鉛直変位量Δｄ１を鉛直変位量ｄ１に加算して（Ｓ３７）、Ｓ３８の処理に進む。次いで、現在のカウント値ｔがｔｋｎ（ここではｔｋ１）である場合、積分範囲の全ての鉛直変位量Δｄ１を算出して鉛直変位量ｄ１を得たと判断し（Ｓ３８：ＹＥＳ）、当該鉛直変位量ｄ１をテーブル１に入力する。次いで、処理をＳ３９に進める。
【０１０２】
また、Ｓ３８の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｔがｔｋ１でない場合には積分が完了していないと判断して（Ｓ３８：ＮＯ）カウント値ｔをカウントアップし（Ｓ４１）、Ｓ３４の処理に復帰してサブルーチンを繰り返す。なお、カウントアップする値はΔｔに対応する値である。従って、Ｓ３４および３５の処理で参照される判定用データセットは、カウントアップされる毎に次の判定用データセットに移る。
【０１０３】
Ｓ３９の処理においてＣＰＵ２０３は、配列インデックス中を検索して、鉛直変位量ｄｎが未入力のテーブルが存在するか否かを判定する。未入力のテーブルが存在する場合には（Ｓ３９：ＹＥＳ）、カウント値ｎを１インクリメントし（Ｓ４０）、Ｓ３３の処理に復帰してサブルーチンを繰り返す。また、全てのテーブルで鉛直変位量ｄｎが入力されている場合には（Ｓ３９：ＮＯ）、ＣＰＵ２０３は、サブルーチンの繰り返しにより全ての鉛直変位量ｄｎを算出したと判断し、Ｓ４２の処理に進む。ここでの例によれば、ＣＰＵ２０３は、４つの変位量ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を算出する。
【０１０４】
次いで、ＣＰＵ２０３は、算出された鉛直変位量の各々が閾値ｄ＿ｔｈ’以上の値を有するか否かを判定する（Ｓ４２）。そして、閾値ｄ＿ｔｈ’以上の鉛直変位量を検出した場合、検出された鉛直変位量を加算して鉛直変位量Ｚを得る（Ｓ４３）。ＣＰＵ２０３は、算出した鉛直変位量Ｚを図４のメインルーチンに返す。なお、Ｓ４２の処理において何れの鉛直変位量も閾値ｄ＿ｔｈ’を下回る場合、ＣＰＵ２０３は図５のサブルーチンと同様にエラー処理を実行する。
【０１０５】
ここでは、例えば鉛直変位量ｄ３とｄ４が閾値ｄ＿ｔｈ’以上の値を有するものとする。この場合、Ｓ４３の処理において鉛直変位量ｄ３とｄ４が加算され、鉛直変位量Ｚが得られる。換言すると、鉛直変位量ｄ１とｄ２は閾値ｄ＿ｔｈ’を下回る。これは、鉛直変位量ｄ１とｄ２に対応する動作が高齢者の転倒とは無関係な動作であることを意味する。
【０１０６】
例えば高齢者がつまずいたり物にぶつかったりして衝撃を受けた場合、高齢者の体幹が瞬間的に大きく動くため、加速度センサ１０７が比較的大きな値を出力する。そしてこの出力に基づいて、転倒判定装置２００で鉛直変位量ｄ１やｄ２等が検出される。しかし、つまずきや衝撃によっては体幹自体の実際の変位量が小さい場合もある。この場合、高齢者が体勢を正して通常動作できる状態に戻る可能性が高い。すなわち比較的小さなつまずきや衝撃は、転倒時の一連の動作に含まれない、転倒とは無関係な動作になる可能性が高い。
【０１０７】
そこで、本実施例１においては、鉛直変位量ｄ１やｄ２等のような比較的小さな変位量を転倒動作と無関係であるとみなし、Ｓ４３の処理で鉛直変位量Ｚを算出する際に加算しない。Ｓ４３の処理で加算される鉛直変位量は、転倒時の一連の動作に含まれる可能性の高い、比較的大きな鉛直変位量ｄ３とｄ４のみである。鉛直変位量ｄ３やｄ４は、転倒に結びつく程度の比較的大きなつまずきや衝撃、或いは転倒そのものである可能性が高い。
【０１０８】
ＣＰＵ２０３は、図８のサブルーチンから図５のメインルーチンに復帰すると、次にＳ１５のオフセット値演算処理を実行する。このオフセット値演算処理も鉛直変位量演算プログラム２０９ｂと同様にサブルーチン化されており、オフセット量演算プログラム２０９ｃにより実行される。
【０１０９】
図１０に、オフセット値演算処理のサブルーチンを示す。図１０のサブルーチンは、鉛直変位量Ｚに対するオフセット値Ｏを演算し、演算して得られたオフセット値Ｏを戻り値としてメインルーチンに返す。オフセット値Ｏを演算する理由には、例えば周辺環境や動作環境等の変化により発生する加速度センサ１０７等の誤差を考慮に入れて、より高精度な転倒判定を行うことが挙げられる。
【０１１０】
より詳細には、図１０のサブルーチンは、図８のＳ３５の処理の前後における周辺環境や動作環境等の変化に起因した加速度センサ１０７等の誤差を低減して鉛直変位量Ｚの算出精度向上や転倒判定の精度向上を達成（換言すると、後述のＳ１７の処理で高齢者が実際に転倒していないにも拘わらず転倒したと誤判定する確率を低減）するために実行される。
【０１１１】
図１０に示されるように、ＣＰＵ２０３は、時刻ｔｓからｔｕまでの各サンプリング時刻に対応する鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を取得する（Ｓ６１）。時刻ｔｓは例えばｔｕから所定時間遡った時刻である。なお、鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を求める方法は図８のＳ３１〜Ｓ３５の処理と同様であるため、ここでの説明を省略する。ＣＰＵ２０３は次いで、Ｓ６１の処理で取得された各鉛直加速度ＡＺ（ｔ）の平均値および標準偏差を求めた後、当該平均値および標準偏差に基づいて鉛直加速度ＡＺ（ｔ）の補正値を求める（換言すると、加速度センサ１０７等の出力値の誤差を推定する）。続いて、求められた鉛直加速度ＡＺ（ｔ）の補正値を２階積分し、鉛直変位量Ｚを補正するためのオフセット値Ｏを得る（Ｓ６２）。ＣＰＵ２０３は取得したオフセット値Ｏを戻り値として図５のメインルーチンに返す。
【０１１２】
ＣＰＵ２０３は、図１０のサブルーチンから図５のメインルーチンに復帰すると、次にＳ１６の処理を実行して鉛直変位量Ｚ’を得る。鉛直変位量Ｚ’は、各サブルーチンの戻り値の差分、すなわち鉛直変位量Ｚからオフセット値Ｏを減算することで得られる。換言するとＳ１６の処理は、オフセット値Ｏを用いて閾値ｄ＿ｔｈ（後述）を擬似的に変化させているとも云える。このため、Ｓ１６の処理において鉛直変位量Ｚの代替として、オフセット値Ｏを用いて閾値ｄ＿ｔｈを補正しても良い。
【０１１３】
鉛直変位量Ｚ’取得後、メインルーチンはＳ１７の通知判定処理に進む。この通知判定処理も鉛直変位量演算プログラム２０９ｂ等と同様にサブルーチン化されており、通知判定プログラム２０９ｄにより実行される。
【０１１４】
図１１に、通知判定処理のサブルーチンを示す。図１１のサブルーチンでは、ＣＰＵ２０３は、高齢者が転倒したか否かを判定し、その判定結果に応じて家族又は介護者等に転倒したことを通知する。具体的には、ＣＰＵ２０３は、Ｓ１６の処理で得られた鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈ以上か否かを判定する（Ｓ７１）。ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈ以上である場合（Ｓ７１：ＹＥＳ）、高齢者の体幹の鉛直変位量が通常ではあり得ない程度に大きく、高齢者が転倒したと判断する。
【０１１５】
ＣＰＵ２０３は、高齢者の転倒を家族又は介護者等に通知するため、ディスプレイ２１３にアラートを表示させると共に（Ｓ７２）、通信部２１５を制御してネットワーク経由での通知を行う（Ｓ７３）。次いで、ＣＰＵ２０３の実行が図５のメインルーチン（より正確にはＳ１１の処理）に復帰して、判定用データセット群の受信待機状態に移行する。
【０１１６】
また、ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを下回る場合には（Ｓ７１：ＮＯ）、高齢者の体幹の鉛直変位量が通常範囲であり、転倒していないと判断してメインルーチンに復帰し、判定用データセット群の受信待機状態に移行する。
【０１１７】
図４（ｂ）に、鉛直変位量Ｚ’と時間の関係をグラフで示す。図４（ｂ）の例によれば、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを上回る。従ってこの場合、Ｓ７２およびＳ７３の処理が実行され、ディスプレイ２１３にアラートが表示されると共に、高齢者の転倒が家族又は介護者等に通知される。
【０１１８】
なお、上記ネットワークには、例えばキャリアの通信網や、イントラネット、インターネット等を含む各種通信網が含まれる。また、ＲＯＭ２０７（又は図示しない不揮発性メモリ等）には、例えば家族又は介護者等の連絡先（例えば携帯電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System）等のアドレス、電話番号、Ｅメールアドレス等）が記憶されている。ＣＰＵ２０３は、ＲＯＭ２０７や不揮発性メモリに記憶された連絡先を読み出して、例えばメーラ等を起動して所定のアラートメッセージを作成し送信する。
【０１１９】
また、ディスプレイ２１３のアラート表示には、例えば家族又は介護者等の連絡先（上記不揮発性メモリに記憶された連絡先とは別の連絡先）と共に、その連絡先に至急連絡して欲しい旨を周囲の人に報知するメッセージが含まれる。周囲にいる人（例えば友人等）は、高齢者の転倒に気付いたとき、ディスプレイ２１３に表示された連絡先を見て、その連絡先に連絡することができる。このような人的な連絡は、例えば通信部２１５が利用するネットワークに障害が発生してアラートメッセージが家族又は介護者等に届かない場合の保険になり得る。すなわちディスプレイ２１３のアラート表示は、家族又は介護者等に対する、より確実な転倒通知の一助となる。
【０１２０】
また、高齢者の転倒を周囲の人に気付き易くさせるために転倒判定装置２００にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を別途設け、例えば転倒時にＬＥＤが点滅する構成を採用しても良い。また、上記アラート表示やネットワーク経由のアラートメッセージ送信に加えて、スピーカ２２３から所定のアラート音を発生するよう転倒判定装置２００を構成しても良い。アラート音は、例えば家族又は介護者等が高齢者の近くではあるが目の届かない場所にいる場合に効果的である。
【０１２１】
このように本実施形態によれば、転倒の疑いを検知するとそれ以降の所定時間分のデータを収集する。そしてその中で転倒した時刻の候補を検出して、候補の中から転倒時の動作に関係する可能性の高いものを選定し、選定された候補に基づく変位量のみを用いて転倒判定を行う。すなわち最終的な変位量を求める段階で、転倒時の動作に関係しない可能性が高い候補を良好に排除できるため、単純な転倒動作パターンから複雑な転倒動作パターンに至るまで、様々な転倒動作パターンの転倒判定を高精度に行うことが可能となる。また、転倒の疑いを検知してから所定時間分のデータを用いて転倒判定を行う観点からも、単純な転倒だけでなく様々なパターンの転倒を判定することが可能となる。
【実施例２】
【０１２２】
次に、本実施例２の転倒判定処理について説明する。なお、本実施例２（および後述の本実施例３）の転倒判定処理は、積分範囲の設定処理（図９のサブルーチン）だけが本実施例１と異なる。従って、以下においては積分範囲の設定処理のみを説明し、それ以外の処理については既述の説明をもって省略する。
【０１２３】
図１２に、本実施例２で実行される、積分範囲の設定処理のサブルーチンを示す。図１２に示されるように、ＣＰＵ２０３は初期値設定を行う（Ｓ１５１）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｉを「１」にセットする。また、図６のサブルーチンで取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｉの最大値ｎ＿ｍａｘとして設定する。なお、本実施例２においても図７の例に沿って説明する。従って、ＣＰＵ２０３は、最大値ｎ＿ｍａｘとして「４」を設定する。
【０１２４】
ＣＰＵ２０３はＳ１５１の処理に次いで、積分開始時刻と積分終了時刻の配列インデックスを作成し、当該インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ１５２）。そして、候補時刻ｔｋｉに対応する積分開始時刻ｔｄｉおよび積分終了時刻ｔｄｉ’のエントリを、現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ１５３）。本実施例２では、積分開始時刻ｔｄｉとして候補時刻ｔｋｉを時間ｔｄ／２遡った時刻、積分終了時刻ｔｄｉ’として候補時刻ｔｋｉを時間ｔｄ／２進めた時刻が入力される。すなわち候補時刻を中心とした積分範囲を示すエントリが作成され、配列インデックスに入力する。このとき適用される積分時間（すなわち積分開始から終了までの時間）ｔｄは固定値である。積分時間ｔｄは例えば実験を重ねた結果得られた時間であり、候補時刻に対応する動作が転倒に関係する動作か否かを判定するのに最適とされる時間である。
【０１２５】
ＣＰＵ２０３はＳ１５３の処理に次いで、カウント値ｉが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ１５４）。カウント値ｉが「４」に達している場合には（Ｓ１５４：ＹＥＳ）、全ての候補時刻に対して図１２のサブルーチンを実行したと判断し、図８のサブルーチンに復帰する。また、カウント値ｉが「４」未満の場合には（Ｓ１５４：ＮＯ）、図１２のサブルーチンで配列インデックスのエントリが未入力の候補時刻が存在すると判断し、Ｓ１５５の処理を実行する。Ｓ１５５の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ１５３の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【０１２６】
図１２のサブルーチンにより、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４に対応する４セットの積分開始時刻と積分終了時刻が得られる。具体的には、各テーブルのエントリとして以下の時刻が得られる。なお、各テーブルにおいて前者が積分開始時刻ｔｄｉであり、後者が積分終了時刻ｔｄｉ’である。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ１−ｔｄ／２、ｔｋ１＋ｔｄ／２
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ２−ｔｄ／２、ｔｋ２＋ｔｄ／２
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ３−ｔｄ／２、ｔｋ３＋ｔｄ／２
［テーブル４］・・・候補時刻ｔｋ４−ｔｄ／２、ｔｋ４＋ｔｄ／２
【０１２７】
本実施例２においても積分範囲設定後、当該積分範囲を適用して各候補時刻に対応する変位量ｄｎが算出される。次いで、変位量ｄｎの要否判定を経て、転倒時の一連の動作に含まれる可能性の高い鉛直変位量ｄｎだけを用いて鉛直変位量Ｚが算出され、転倒判定が実行される。本実施例２においても本実施例１と同様の効果が期待される。
【実施例３】
【０１２８】
次に、本実施例３の転倒判定処理について説明する。
【０１２９】
図１３に、本実施例３で実行される、積分範囲の設定処理のサブルーチンを示す。図１３に示されるように、ＣＰＵ２０３は初期値設定を行う（Ｓ２５１）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｉを「１」にセットする。また、図６のサブルーチンで取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｉの最大値ｎ＿ｍａｘとして設定する。なお、本実施例３においても図７の例に沿って説明する。従って、ＣＰＵ２０３は、最大値ｎ＿ｍａｘとして「４」を設定する。
【０１３０】
ＣＰＵ２０３はＳ２５１の処理に次いで、積分開始時刻と積分終了時刻の配列インデックスを作成し、当該インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ２５２）。また、上記内蔵カウンタのカウント値ｊを「１」にセットする（Ｓ２５３）。
【０１３１】
次いで、ＣＰＵ２０３は、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）が閾値ｍ以下か否かを判定する（Ｓ２５４）。なお、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）とは、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉのｊ個前の加速度絶対値を意味する。例えば加速度絶対値Ａｉ（−２）の場合、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉの２つ前の加速度絶対値を意味する。
【０１３２】
ＣＰＵ２０３は、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）が閾値ｍを上回る場合（Ｓ２５４：ＮＯ）、カウント値ｊを１インクリメントして（Ｓ２５５）、更に１つ前の加速度絶対値に対してＳ２５４の処理を再度実行する。また、加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）が閾値ｍ以下の場合（Ｓ２５４：ＹＥＳ）、当該の加速度絶対値Ａｉ（−ｊ）に対応する時刻を積分開始時刻ｔｄｉとし、そのエントリを現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ２５６）。
【０１３３】
ＣＰＵ２０３はカウント値ｊを「１」に再セット後（Ｓ２５７）、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）が閾値ｍ以下か否かを判定する（Ｓ２５８）。なお、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）とは、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉのｊ個後の加速度絶対値を意味する。例えば加速度絶対値Ａｉ（２）の場合、候補時刻ｔｋｉに対応する加速度絶対値Ａｉの２つ後の加速度絶対値を意味する。
【０１３４】
ＣＰＵ２０３は、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）が閾値ｍを上回る場合（Ｓ２５８：ＮＯ）、カウント値ｊを１インクリメントして（Ｓ２５９）、更に１つ後の加速度絶対値に対してＳ２５８の処理を再度実行する。また、加速度絶対値Ａｉ（ｊ）が閾値ｍ以下の場合（Ｓ２５８：ＹＥＳ）、当該の加速度絶対値Ａｉ（ｊ）に対応する時刻を積分終了時刻ｔｄｉ’とし、そのエントリを現在のテーブル値に対応する配列インデックスに入力する（Ｓ２６０）。
【０１３５】
ＣＰＵ２０３はＳ２６０の処理に次いで、カウント値ｉが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ２６１）。カウント値ｉが「４」に達している場合には（Ｓ２６１：ＹＥＳ）、全ての候補時刻に対してＳ２５３〜Ｓ２６０の処理を実行したと判断し、Ｓ２６２に進む。また、カウント値ｉが「４」未満の場合には（Ｓ２６１：ＮＯ）、Ｓ２５３〜Ｓ２６０の処理で配列インデックスのエントリが未入力の候補時刻が存在すると判断し、Ｓ２６２の処理を実行する。Ｓ２６２の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｉおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ２５３の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【０１３６】
図１３のＳ２５３〜Ｓ２６０の処理により、候補時刻ｔｋ１、ｔｋ２、ｔｋ３、ｔｋ４に対応する４セットの積分開始時刻と積分終了時刻が得られる。具体的には、各テーブルのエントリとして以下の時刻が得られる。なお、各テーブルにおいて前者が積分開始時刻ｔｄｉであり、後者が積分終了時刻ｔｄｉ’である。また、括弧内の数値は、積分開始又は終了時刻が候補時刻ｔｋｉのｊ個前又は後の時刻であることを意味する。参照のため、図１４に、各テーブル（候補時刻）に対応した積分開始時刻ｔｄおよび積分終了時刻ｔｄｐ’を模式的に表現した図を示す。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ１（−１）、ｔｋ１（１）
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ２（−３）、ｔｋ２（２）
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ３（−３）、ｔｋ３（４）
［テーブル４］・・・候補時刻ｔｋ４（−５）、ｔｋ４（２）
【０１３７】
ここで、図１４に参照されるように、候補時刻ｔｋ３とｔｋ４の積分範囲は同一である。このように、候補時刻ｔｋｉ間で積分範囲の少なくとも一部が重複する場合、以降の処理において積分処理が重複して実行される。このため、演算される変位量Ｚが不用意に大きくなり、転倒判定が誤判定になり得る。そこで、本実施例３では以下の処理を実行して、重複する複数の積分範囲を単一の積分範囲にマージする。
【０１３８】
重複する積分範囲をマージするため、ＣＰＵ２０３は先ず、各パラメータ値の設定を行う（Ｓ２６３）。具体的には、内蔵カウンタのカウント値ｐを「１」にセットすると共に、図６のサブルーチンで取得した候補時刻データの数ｎをカウント値ｐの最大値ｎ＿ｍａｘ（ここでも「４」）として設定する。また更に、配列インデックスのテーブル値を「１」にセットする（Ｓ２６４）。
【０１３９】
ＣＰＵ２０３はＳ２６４の処理に次いで、積分終了時刻ｔｄｐ’が積分開始時刻ｔｄ（ｐ＋１）以降の時刻であるか否かを判定する（Ｓ２６５）。積分終了時刻ｔｄｐ’が積分開始時刻ｔｄ（ｐ＋１）以降の時刻である場合（Ｓ２６５：ＹＥＳ）、候補時刻ｔｋｐと候補時刻ｔｋ（ｐ＋１）の積分範囲が重複すると判断して、Ｓ２６６の処理に進む。また、積分終了時刻ｔｄｐ’が積分開始時刻ｔｄ（ｐ＋１）よりも前の時刻である場合には（Ｓ２６５：ＮＯ）、候補時刻ｔｋｐと候補時刻ｔｋ（ｐ＋１）の積分範囲が重複していないと判断して、Ｓ２７０の処理に進む。
【０１４０】
Ｓ２６６の処理においてＣＰＵ２０３は、現在のテーブル値に対応する積分終了時刻ｔｄｐ’をｔｄ（ｐ＋１）’に変更する。次いで、カウント値ｐおよびテーブル値を１インクリメントし（Ｓ２６７）、インクリメント後に対応するテーブル値のテーブルを消去する（Ｓ２６８）。
【０１４１】
ＣＰＵ２０３はＳ２６８の処理に次いで、カウント値ｐが「４」すなわち最大値ｎ＿ｍａｘに達したか否かを判定する（Ｓ２６９）。カウント値ｐが「４」に達している場合には（Ｓ２６９：ＹＥＳ）、積分範囲のマージ処理の要否判定および実行が完了したと判断し、図８のサブルーチンに復帰する。また、カウント値ｐが「４」未満の場合には（Ｓ２６９：ＮＯ）、積分範囲のマージ処理の要否判定および実行が完了していないと判断し、Ｓ２７０を実行する。Ｓ２７０の処理においてＣＰＵ２０３は、カウント値ｐおよびテーブル値を１インクリメントし、Ｓ２６５の処理に復帰して当該サブルーチンを繰り返す。
【０１４２】
Ｓ２６３〜Ｓ２７０の処理を実行した結果、候補時刻ｔｋ３とｔｋ４に対応する積分範囲がマージされ、配列インデックスは以下の通りとなる。
［テーブル１］・・・候補時刻ｔｋ１（−１）、ｔｋ１（１）
［テーブル２］・・・候補時刻ｔｋ２（−３）、ｔｋ２（２）
［テーブル３］・・・候補時刻ｔｋ３（−３）、ｔｋ３（４）
【０１４３】
本実施例３においても積分範囲設定後、当該積分範囲を適用して各候補時刻に対応する変位量ｄｎが算出される。次いで、変位量ｄｎの要否判定を経て、転倒時の一連の動作に含まれる可能性の高い変位量ｄｎだけを用いて変位量Ｚが算出され、転倒判定が実行される。本実施例３においても本実施例１や２と同様の効果が期待される。
【０１４４】
以上が本発明の実施の形態である。本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば加速度絶対値に代替として躍度の絶対値を用いて、各処理を実行するようにしても良い。なお、躍度から変位量を算出する場合、躍度を時間で３階積分を行うことになる。
【０１４５】
また、別の実施の形態では図５のＳ１５のオフセット値演算処理を実行しない構成を採用しても良い。この場合、データ収集装置１００や転倒判定装置２００のリソースを節約、削減することができ、装置を小型化することも可能である。
【０１４６】
また、転倒判定装置２００は、例えば操作スイッチ等のオン／オフに応じて規定のオフセット値を用い、図５のメインルーチンを実行する構成であっても良い。この場合、転倒判定装置２００は、例えば操作スイッチをオンする場合に限りオフセットモードで動作する。オフセットモードにおいて転倒判定装置２００は、図５のＳ１５の処理を実行することなくＳ１６の処理を実行して、規定のオフセット値を用いて鉛直変位量Ｚ’を算出する。この形態によれば、オフセット値を算出する必要がないため、制御系の処理負担等の効果が期待される。
【０１４７】
また、別の実施の形態ではデータ収集装置１００と転倒判定装置２００を単一の装置として提供することも可能である。例えば各構成要素のデータ通信が全てバスを介して行われるため、処理速度向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施の形態の転倒判定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態で実行されるデータ収集処理のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態で実行される転倒疑い判定処理のフローチャートである。
【図４】加速度絶対値と時刻、および変位量と時刻の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態で実行される転倒判定処理のフローチャートである。
【図６】図５のＳ１３の候補選出処理を示すフローチャートである。
【図７】図６の処理をより具体的に説明するための図である。
【図８】図５のＳ１４の変位量演算処理を示すフローチャートである。
【図９】図８のＳ３１の積分範囲設定処理のフローチャートである。
【図１０】図５のＳ１５のオフセット値演算処理のフローチャートである。
【図１１】図５のＳ１７の通知判定処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態で実行される積分範囲設定処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第３の実施の形態で実行される積分範囲設定処理のフローチャートである。
【図１４】各候補時刻に対応した積分開始および終了時刻を模式的に表現した図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１ 転倒判定システム
１００ データ収集装置
１０３、２０３ ＣＰＵ
１０５、２０５ ＲＡＭ
１０７ 加速度センサ
１０９ 角度度センサ
１１１、２１１ ＲＴＣ
１１３、２０７ ＲＯＭ
１１５ Ａ／Ｄ変換部
１１７、２１７ データ送受信部
１１９、２１９ 電源
１２１、２２１ バス
２００ 転倒判定装置
２１３ ディスプレイ
２１５ 通信部
２２３ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の転倒を判定する転倒判定システムにおいて、
人の体幹に取り付けられ、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと、
第１の時間分の前記センサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定手段と、
選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、前記センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算手段と、
演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出手段と、
算出された転倒変位量に基づいて前記人の転倒を判定する転倒判定手段と、を備えたこと、を特徴とする転倒判定システム。
【請求項２】
前記センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定手段を更に備え、
前記候補選定手段は、前記転倒疑い判定手段により該事象発生が検知されてから前記第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定すること、を特徴とする請求項１に記載の転倒判定システム。
【請求項３】
前記センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出手段と、
算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正する補正手段と、を更に備えたこと、を特徴とする請求項２に記載の転倒判定システム。
【請求項４】
前記補正値算出手段は、前記転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて前記補正値を算出すること、を特徴とする請求項３に記載の転倒判定システム。
【請求項５】
前記補正手段は、前記補正値算出手段により算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出するオフセット値算出手段を含むこと、を特徴とする請求項３または請求項４の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項６】
前記第１の条件は、第１の閾値以上の出力値を有することであること、を特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項７】
前記候補変位量演算手段は、前記第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項８】
前記候補変位量演算手段は、各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項９】
前記候補変位量演算手段は、各転倒候補データの前後に近接し且つ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項６に記載の転倒判定システム。
【請求項１０】
前記候補変位量演算手段は、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージすること、を特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１１】
前記第２の条件は、第３の閾値以上の値を有することであること、を特徴とする請求項１から請求項１０の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１２】
前記転倒変位量算出手段は、前記第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出すること、を特徴とする請求項１から請求項１１の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１３】
前記センサは加速度センサ又は躍度センサを含み、
前記転倒疑い判定手段は前記加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、
前記候補変位量演算手段は、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項２に記載の転倒判定システム。
【請求項１４】
前記センサは角速度センサを更に含み、
前記候補変位量演算手段は前記角速度センサの出力値を用いて、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項１３に記載の転倒判定システム。
【請求項１５】
前記転倒変位量算出手段が算出した転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択手段と、
前記転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正手段と、を更に備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項１４の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１６】
前記転倒判定手段により該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知手段を更に備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項１５の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１７】
前記転倒報知手段は、
アラートを表示可能なアラート表示手段、
アラート音を出力するアラート音出力手段、
所定の連絡先にアラートメッセージを送信するアラートメッセージ送信手段、の少なくとも１つを含み、
前記転倒判定手段により前記人が転倒したと判定された場合に、前記アラート表示手段によるアラート表示、前記アラート音出力手段によるアラート音の出力、前記アラートメッセージ送信手段による前記所定の連絡先へのアラートメッセージの送信、の少なくとも１つを実行すること、を特徴とする請求項１６に記載の転倒判定システム。
【請求項１８】
人の転倒を判定する転倒判定方法において、
人の体幹に取り付けられたセンサが、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサ出力ステップと、
第１の時間分の前記センサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定ステップと、
選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、前記センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算ステップと、
演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出ステップと、
算出された転倒変位量に基づいて前記人の転倒を判定する転倒判定ステップと、を含む転倒判定方法。
【請求項１９】
前記センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定ステップを更に含み、
前記候補選定ステップにおいて、前記転倒疑い判定ステップで該事象発生が検知されてから前記第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定する、請求項１８に記載の転倒判定方法。
【請求項２０】
前記センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出ステップと、
算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１９に記載の転倒判定方法。
【請求項２１】
前記補正値算出ステップにおいて、前記転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて前記補正値を算出する、請求項２０に記載の転倒判定方法。
【請求項２２】
前記補正ステップにおいて、前記補正値算出ステップで算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出する、請求項２０または請求項２１の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２３】
前記第１の条件は、第１の閾値以上の出力値を有することである、請求項１８から請求項２２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２４】
前記候補変位量演算ステップにおいて、前記第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算する、請求項１８から請求項２３の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２５】
前記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算する、請求項１８から請求項２３の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２６】
前記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データの前後に近接し且つ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算する、請求項２３に記載の転倒判定方法。
【請求項２７】
前記候補変位量演算ステップにおいて、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージする、請求項２４から請求項２６の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２８】
前記第２の条件は、第３の閾値以上の値を有することである、請求項１８から請求項２７の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２９】
前記転倒変位量算出ステップにおいて、前記第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出する、請求項１８から請求項２８の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項３０】
前記センサが加速度センサ又は躍度センサであり、
前記転倒疑い判定ステップでは、前記加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、
前記候補変位量演算ステップでは、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算する、請求項１９に記載の転倒判定方法。
【請求項３１】
前記センサには角速度センサも含まれ、
前記候補変位量演算ステップでは、前記角速度センサの出力値を用いて、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算する、請求項３０に記載の転倒判定方法。
【請求項３２】
前記転倒変位量算出ステップで算出された転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、
前記転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１８から請求項３１の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項３３】
前記転倒判定ステップにおいて該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知ステップを更に含む、請求項１８から請求項３２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項３４】
前記転倒報知ステップでは、前記転倒判定ステップにおいて前記人が転倒したと判定された場合に、ディスプレイ上にアラート表示すること、スピーカでアラート音を出力すること、ネットワーク経由で所定の連絡先にアラートメッセージを送信すること、の少なくとも１つを実行する、請求項３３に記載の転倒判定方法。
【請求項３５】
請求項１８から請求項３４の何れかに記載の転倒判定方法をコンピュータに実行させるための転倒判定プログラム。
【請求項１】
人の転倒を判定する転倒判定システムにおいて、
人の体幹に取り付けられ、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサと、
第１の時間分の前記センサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定手段と、
選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、前記センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算手段と、
演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出手段と、
算出された転倒変位量に基づいて前記人の転倒を判定する転倒判定手段と、を備えたこと、を特徴とする転倒判定システム。
【請求項２】
前記センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定手段を更に備え、
前記候補選定手段は、前記転倒疑い判定手段により該事象発生が検知されてから前記第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定すること、を特徴とする請求項１に記載の転倒判定システム。
【請求項３】
前記センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出手段と、
算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正する補正手段と、を更に備えたこと、を特徴とする請求項２に記載の転倒判定システム。
【請求項４】
前記補正値算出手段は、前記転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて前記補正値を算出すること、を特徴とする請求項３に記載の転倒判定システム。
【請求項５】
前記補正手段は、前記補正値算出手段により算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出するオフセット値算出手段を含むこと、を特徴とする請求項３または請求項４の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項６】
前記第１の条件は、第１の閾値以上の出力値を有することであること、を特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項７】
前記候補変位量演算手段は、前記第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項８】
前記候補変位量演算手段は、各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項９】
前記候補変位量演算手段は、各転倒候補データの前後に近接し且つ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項６に記載の転倒判定システム。
【請求項１０】
前記候補変位量演算手段は、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージすること、を特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１１】
前記第２の条件は、第３の閾値以上の値を有することであること、を特徴とする請求項１から請求項１０の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１２】
前記転倒変位量算出手段は、前記第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出すること、を特徴とする請求項１から請求項１１の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１３】
前記センサは加速度センサ又は躍度センサを含み、
前記転倒疑い判定手段は前記加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、
前記候補変位量演算手段は、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項２に記載の転倒判定システム。
【請求項１４】
前記センサは角速度センサを更に含み、
前記候補変位量演算手段は前記角速度センサの出力値を用いて、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算すること、を特徴とする請求項１３に記載の転倒判定システム。
【請求項１５】
前記転倒変位量算出手段が算出した転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択手段と、
前記転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正手段と、を更に備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項１４の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１６】
前記転倒判定手段により該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知手段を更に備えたこと、を特徴とする請求項１から請求項１５の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項１７】
前記転倒報知手段は、
アラートを表示可能なアラート表示手段、
アラート音を出力するアラート音出力手段、
所定の連絡先にアラートメッセージを送信するアラートメッセージ送信手段、の少なくとも１つを含み、
前記転倒判定手段により前記人が転倒したと判定された場合に、前記アラート表示手段によるアラート表示、前記アラート音出力手段によるアラート音の出力、前記アラートメッセージ送信手段による前記所定の連絡先へのアラートメッセージの送信、の少なくとも１つを実行すること、を特徴とする請求項１６に記載の転倒判定システム。
【請求項１８】
人の転倒を判定する転倒判定方法において、
人の体幹に取り付けられたセンサが、該体幹の鉛直方向の変位量に応じた値を出力するセンサ出力ステップと、
第１の時間分の前記センサの出力値の中から第１の条件を満たす出力値を、転倒時の動作に関係し得る転倒候補データとして選定する候補選定ステップと、
選定された各転倒候補データに対応する該体幹の鉛直方向の候補変位量を、前記センサの出力値を用いて演算する候補変位量演算ステップと、
演算された候補変位量の中で第２の条件を満たす候補変位量のみを用いて転倒変位量を算出する転倒変位量算出ステップと、
算出された転倒変位量に基づいて前記人の転倒を判定する転倒判定ステップと、を含む転倒判定方法。
【請求項１９】
前記センサの出力に基づいて、転倒と疑わしい事象が発生したか否かを判定する転倒疑い判定ステップを更に含み、
前記候補選定ステップにおいて、前記転倒疑い判定ステップで該事象発生が検知されてから前記第１の時間分の出力値を対象に転倒候補データを選定する、請求項１８に記載の転倒判定方法。
【請求項２０】
前記センサの出力値の誤差を推定して補正値を算出する補正値算出ステップと、
算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１９に記載の転倒判定方法。
【請求項２１】
前記補正値算出ステップにおいて、前記転倒と疑わしい事象発生直前の第２の所定時間分の出力値に基づいて前記補正値を算出する、請求項２０に記載の転倒判定方法。
【請求項２２】
前記補正ステップにおいて、前記補正値算出ステップで算出された補正値に基づいて前記転倒変位量を補正するためのオフセット値を算出する、請求項２０または請求項２１の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２３】
前記第１の条件は、第１の閾値以上の出力値を有することである、請求項１８から請求項２２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２４】
前記候補変位量演算ステップにおいて、前記第１の時間分の出力値を転倒候補データ毎に区切り、各区間の出力値群を用いて候補変位量を演算する、請求項１８から請求項２３の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２５】
前記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データ前後の所定時間分の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算する、請求項１８から請求項２３の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２６】
前記候補変位量演算ステップにおいて、各転倒候補データの前後に近接し且つ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の２つの出力値間の出力値群を用いて、各転倒候補データに対応する候補変位量を演算する、請求項２３に記載の転倒判定方法。
【請求項２７】
前記候補変位量演算ステップにおいて、複数の出力値群が互いに重複する期間の出力値を含むか否かを判定し、重複する期間の出力値を含むと判定した場合に、該複数の出力値群を単一の出力値群にマージする、請求項２４から請求項２６の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２８】
前記第２の条件は、第３の閾値以上の値を有することである、請求項１８から請求項２７の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項２９】
前記転倒変位量算出ステップにおいて、前記第２の条件を満たす候補変位量のみを加算して転倒変位量を算出する、請求項１８から請求項２８の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項３０】
前記センサが加速度センサ又は躍度センサであり、
前記転倒疑い判定ステップでは、前記加速度センサ又は躍度センサの出力を監視して、所定の閾値以上の出力値を検知した時点で転倒と疑わしい事象が発生したと判定し、
前記候補変位量演算ステップでは、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算する、請求項１９に記載の転倒判定方法。
【請求項３１】
前記センサには角速度センサも含まれ、
前記候補変位量演算ステップでは、前記角速度センサの出力値を用いて、前記加速度センサ又は躍度センサの出力値のベクトルを所定の静的な座標系に対応するよう変換し、変換後の前記加速度センサ又は躍度センサの出力値を時間積分して候補変位量を演算する、請求項３０に記載の転倒判定方法。
【請求項３２】
前記転倒変位量算出ステップで算出された転倒変位量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、
前記転倒変位量を補正するよう選択された場合に、所定の補正値を用いて当該転倒変位量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１８から請求項３１の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項３３】
前記転倒判定ステップにおいて該人が転倒したと判定された場合にその旨を通知する転倒通知ステップを更に含む、請求項１８から請求項３２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項３４】
前記転倒報知ステップでは、前記転倒判定ステップにおいて前記人が転倒したと判定された場合に、ディスプレイ上にアラート表示すること、スピーカでアラート音を出力すること、ネットワーク経由で所定の連絡先にアラートメッセージを送信すること、の少なくとも１つを実行する、請求項３３に記載の転倒判定方法。
【請求項３５】
請求項１８から請求項３４の何れかに記載の転倒判定方法をコンピュータに実行させるための転倒判定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１６３５３７（Ｐ２００９−１６３５３７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１３６（Ｐ２００８−１１３６）
【出願日】平成２０年１月８日（２００８．１．８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月８日（２００８．１．８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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