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】高齢者の転倒を、転倒動作パターンが様々な動きを含む場合であっても高い精度で判定する。
【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、該センサの出力値に基づいて、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と、転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集手段と、収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定手段と、転倒と疑わしい事象発生時点から出力値特定手段で特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算手段と、演算された変位総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、該センサの出力値に基づいて、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と、転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集手段と、収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定手段と、転倒と疑わしい事象発生時点から出力値特定手段で特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算手段と、演算された変位総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。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、高齢者の転倒を、転倒動作パターンが様々な動きを含む場合であっても高い精度で判定することができ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り、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、該センサの出力値に基づいて、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と、転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集手段と、収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定手段と、転倒と疑わしい事象発生時点から出力値特定手段で特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算手段と、演算された変位総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】
すなわち本発明の一態様に係る転倒判定システムは、転倒と疑わしい事象発生時点から、所定時間内で最も高い出力値が出力された時点、つまり体幹の変位量が大きく、床等に衝突した可能性の高い時点まで、の継続的なデータを用いて人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算し、転倒判定を行うよう構成される。このような構成によれば、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【００１１】
ここで、センサは例えば加速度センサ又は躍度センサである。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、変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００１２】
また、センサは例えば角速度センサを更に備えた構成である。この場合、変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００１３】
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変位総量演算手段が演算した変位総量を補正する補正手段とを更に備えた構成であることが望ましい。
【００１４】
ここで、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の所定時間分のセンサの出力値に基づいて補正値を算出する構成としても良い。
【００１５】
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変位総量演算手段が演算した変位総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。
【００１６】
また、転倒判定システムは、変位総量演算手段が演算した変位総量を補正するか否か選択する補正選択手段と、変位総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変位総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。
【００１７】
また、転倒判定システムは、転倒判定手段によって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。
【００１８】
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つを含む構成である。この場合、上記転倒報知手段は、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、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つを実行することとなる。
【００１９】
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、該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、該センサの出力値に基づいて、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と、転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集ステップと、収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定ステップと、転倒と疑わしい事象発生時点から、出力値特定ステップで特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算ステップと、演算された変位総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。
【００２０】
すなわち本発明の一態様に係る転倒判定方法によれば、転倒と疑わしい事象発生時点から、第１の時間内で最も高い出力値が出力された時点、つまり体幹の変位量が大きく、床等に衝突した可能性の高い時点まで、の継続的なデータを用いて人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算し、転倒判定を行う。このような方法によれば、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【００２１】
ここで、上記センサは例えば加速度センサ又は躍度センサであり、上記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、上記変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００２２】
また、上記センサには例えば角速度センサも備えられ、上記変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００２３】
また、上記転倒判定方法は、例えば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変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正する補正ステップとを更に含む方法とするのが好ましい。
【００２４】
ここで、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の所定時間分のセンサの出力値に基づいて前記補正値を算出するようにしても良い。
【００２５】
更に、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変位総量演算ステップで演算された変位総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良い。
【００２６】
また、上記転倒判定方法は、例えば変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、変位総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変位総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。
【００２７】
また、上記転倒判定方法は、例えば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その旨を通知する転倒通知ステップを更に含む方法とするのが好ましい。
【００２８】
上記転倒報知ステップにおいて、例えば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。
【００２９】
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。
【００３０】
すなわち本発明の一態様に係る転倒判定プログラムによれば、転倒と疑わしい事象発生時点から、第１の時間内で最も高い出力値が出力された時点、つまり体幹の変位量が大きく、床等に衝突した可能性の高い時点まで、の継続的なデータを用いて人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算し、転倒判定を行う。このようなプログラムによれば、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【発明の効果】
【００３１】
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、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、転倒判定装置２００について詳説する。転倒判定装置２００の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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂによって実行される。なお、Ｓ１３の処理（およびオフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ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、および通知判定プログラム２０９ｄ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。
【００６１】
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。
【００６２】
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６に示されるように積分範囲を設定する（Ｓ２１）。具体的には、ＣＰＵ２０３は、判定用データセット群に含まれる各判定用データセットの加速度絶対値を比較して、最も高い加速度絶対値を特定する。次いで、特定された加速度絶対値に対応する時刻データが示す時刻を積分終了時刻ｔｄ’として設定する。更に、積分終了時刻ｔｄ’から時間ｔｃ（例えば５秒間）遡った時刻を積分開始時刻ｔｄとして設定する。
【００６３】
最も高い加速度絶対値に対応する時刻を積分終了時刻ｔｄ’として設定する理由には、高齢者が転倒して床等に衝突する時点の加速度絶対値が一般的に最も高く、このときの鉛直変位量Ｚを参照すれば高齢者が転倒したか否かを高い精度で検出できるためである。
【００６４】
また、時間ｔｃは例えば実験を重ねた結果得られた最適な時間であり、殆どの転倒動作パターンで転倒に要する時間（つまり転倒の契機発生から床に倒れ込むまでに要する時間）は時間ｔｃ内に収まる。
【００６５】
ＣＰＵ２０３はＳ２１の処理に次いで、カウンタ（例えばＣＰＵ２０３の内蔵カウンタ）のカウント値ｔをｔｄにセットする（Ｓ２２）。つまり、カウント値ｔを積分範囲の下限値にセットする。
【００６６】
ＣＰＵ２０３は、積分範囲およびカウント値ｔを設定すると次いで、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、Ｓ２３の処理を実行して座標変換係数求める。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】
【００６７】
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（Ｓ２４）。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】
【００６８】
Ｓ２３および２４の処理について具体的説明を加える。例えばカウント値ｔがｔｄである場合、Ｓ２３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ｔｄ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Ｓ２４の処理では、時刻ｔｄ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。
【００６９】
ＣＰＵ２０３はＳ２４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ｔ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ΔＺが求まる（Ｓ２５）。算出された各鉛直変位量ΔＺ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。
【００７０】
ＣＰＵ２０３は、現在のカウント値ｔが時刻ｔｕ以降の時刻に対応する値であるか否かを判定する（Ｓ２６）。そして、カウント値ｔが時刻ｔｕ以降の時刻に対応する値である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、算出した鉛直変位量ΔＺが、転倒の疑いのある事象の発生から床等に衝突するまでの間の変位量であり、鉛直変位量Ｚを算出するのに必要な値であることから、当該鉛直変位量ΔＺを鉛直変位量Ｚに加算して（Ｓ２７）、処理をＳ２８に進める。
【００７１】
また、カウント値ｔが時刻ｔｕより前の時刻に対応する値である場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ２０３は、算出した鉛直変位量ΔＺが、転倒の疑いのある事象の発生よりも前の変位量であり、鉛直変位量Ｚを算出するのに必要のない値であることからＳ２７の処理を実行することなくＳ３０の処理に進む。
【００７２】
なお、Ｓ２６の処理を実行するか否かは、例えばユーザ操作により任意に設定可能である。Ｓ２６の処理を実行しないように設定された場合、ＣＰＵ２０３は、Ｓ２５の処理に次いでＳ２７の処理を実行することになる。
【００７３】
Ｓ２８の処理では、ＣＰＵ２０３は、現在のカウント値ｔがｔｄ’と判定した場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、積分範囲（時刻ｔｄから時刻ｔｄ’に対応する全て）の鉛直変位量ΔＺを算出して鉛直変位量Ｚを得たことからカウント値ｔをリセットして（Ｓ２９）、当該鉛直変位量Ｚを戻り値として図５のメインルーチンに返す。また、カウント値がｔｄ’でない場合には（Ｓ２８：ＮＯ）、積分が完了していないことからカウントアップを行い（Ｓ３０）、Ｓ２３の処理に復帰して積分処理を引き続き実行する。なお、このときカウントアップする値はΔｔに対応する値である。従って、Ｓ２３および２４の処理で用いら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。
【００７４】
図６のサブルーチンで算出される鉛直変位量Ｚは、時刻ｔｕから時刻ｔｄ’に至るまでの高齢者の体幹の鉛直変位量であることから、以下の式（３）および（４）で表すこともできる。
【数３】
【００７５】
ＣＰＵ２０３は、図６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Ｓ１４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。
【００７６】
図７に、オフセット値演算処理のサブルーチンを示す。図７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。
【００７７】
より詳細には、図７のサブルーチンは、図６のＳ２４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Ｓ１６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。
【００７８】
図７に示されるように、ＣＰＵ２０３は、時刻ｔｄ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（Ｓ３１）。なお、鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を求める方法は図６のＳ２１〜Ｓ２４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、Ｓ３１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（Ｓ３２）。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。
【００７９】
ＣＰＵ２０３は、図７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Ｓ１５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、Ｓ１５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。
【００８０】
鉛直変位量Ｚ’取得後、メインルーチンはＳ１６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。
【００８１】
図８に、通知判定処理のサブルーチンを示す。図８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、Ｓ１５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（Ｓ４１）。そして、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈ以上である場合（Ｓ４１：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。
【００８２】
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（Ｓ４２）、通信部２１５を制御してネットワーク経由での通知を行う（Ｓ４３）。次いで、ＣＰＵ２０３は図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。
【００８３】
また、ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを下回る場合には（Ｓ４１：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。
【００８４】
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、時刻ｔｄ’の鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを上回る。従ってこの場合、Ｓ４２およびＳ４３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、通信部２１５により高齢者の転倒が家族又は介護者等に通知される。
【００８５】
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。
【００８６】
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）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。
【００８７】
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。
【００８８】
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センサ出力を収集する。そして、転倒の疑いを検知した時刻を転倒開始時刻、収集されたセンサ出力の中で高齢者が床等に転倒する時点と推定される時刻（最も高い加速度絶対値が検知された時刻）を転倒終了時刻として設定し、それらの時刻間の鉛直加速度を時間積分して高齢者の体幹の鉛直変位量を演算し、該鉛直変位量に基づいて転倒判定を行うことができる。このため、転倒動作パターンが様々な動きを含む場合であっても、従来の不具合（すなわちつまずき、又はつまずいた後の低い姿勢から床に転倒するまでの動き等に対応するセンサ出力だけで変位量を算出して転倒判定を行うこと）を排除して高精度に転倒判定を行うことができる。
【００８９】
また、別の観点によれば、本実施形態の転倒判定システムは、鉛直変位量を演算する際の積分範囲を、転倒と疑わしい事象発生時点から一定時間とするのではなく、転倒して床等に衝突するとみなされる時点までに限定する構成を採用している。すなわち鉛直変位量を演算する際の誤差要因となり得る、高齢者が転倒した後の期間のセンサ出力を積分範囲から除外し、これによって、高精度な鉛直変位量が得られる構成となっている。
【００９０】
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。
【００９１】
また、別の実施の形態では図５のＳ１４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。例えば算出すべき鉛直変位量ΔＺが時刻ｔｕから時刻ｔｄ’までのものだけで良く、各装置の制御負担の軽減やデータ伝送量削減等の効果が期待される。
【００９２】
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Ｓ１４の処理を実行することなくＳ１５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。
【００９３】
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。
【００９４】
また、本実施形態では積分時間ｔｃが５秒間で、判定用データセット群が時刻ｔｕを中心とした前後５秒間分のデータを含むが、別の実施の形態ではオフセット値Ｏを演算するための一定時間α以上の積分時間を確保できるよう、例えば積分時間ｔｃをＴ秒間とし、判定用データセット群を時刻ｔｕ以前のＴ秒間および時刻ｔｕ以降の（Ｔ−α）秒間のデータを含むものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【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検知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の変位量演算処理を示すフローチャートである。
【図７】図５のＳ１４のオフセット値演算処理を示すフローチャートである。
【図８】図５のＳ１６の通知判定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
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。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みて、高齢者の転倒を、転倒動作パターンが様々な動きを含む場合であっても高い精度で判定することができ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り、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、該センサの出力値に基づいて、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と、転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集手段と、収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定手段と、転倒と疑わしい事象発生時点から出力値特定手段で特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算手段と、演算された変位総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】
すなわち本発明の一態様に係る転倒判定システムは、転倒と疑わしい事象発生時点から、所定時間内で最も高い出力値が出力された時点、つまり体幹の変位量が大きく、床等に衝突した可能性の高い時点まで、の継続的なデータを用いて人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算し、転倒判定を行うよう構成される。このような構成によれば、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【００１１】
ここで、センサは例えば加速度センサ又は躍度センサである。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、変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００１２】
また、センサは例えば角速度センサを更に備えた構成である。この場合、変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００１３】
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変位総量演算手段が演算した変位総量を補正する補正手段とを更に備えた構成であることが望ましい。
【００１４】
ここで、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の所定時間分のセンサの出力値に基づいて補正値を算出する構成としても良い。
【００１５】
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変位総量演算手段が演算した変位総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。
【００１６】
また、転倒判定システムは、変位総量演算手段が演算した変位総量を補正するか否か選択する補正選択手段と、変位総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変位総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。
【００１７】
また、転倒判定システムは、転倒判定手段によって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。
【００１８】
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つを含む構成である。この場合、上記転倒報知手段は、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、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つを実行することとなる。
【００１９】
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、該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、該センサの出力値に基づいて、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と、転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集ステップと、収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定ステップと、転倒と疑わしい事象発生時点から、出力値特定ステップで特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算ステップと、演算された変位総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。
【００２０】
すなわち本発明の一態様に係る転倒判定方法によれば、転倒と疑わしい事象発生時点から、第１の時間内で最も高い出力値が出力された時点、つまり体幹の変位量が大きく、床等に衝突した可能性の高い時点まで、の継続的なデータを用いて人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算し、転倒判定を行う。このような方法によれば、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【００２１】
ここで、上記センサは例えば加速度センサ又は躍度センサであり、上記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、上記変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００２２】
また、上記センサには例えば角速度センサも備えられ、上記変位総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人の体幹の変位総量を演算することとなる。
【００２３】
また、上記転倒判定方法は、例えば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変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正する補正ステップとを更に含む方法とするのが好ましい。
【００２４】
ここで、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の所定時間分のセンサの出力値に基づいて前記補正値を算出するようにしても良い。
【００２５】
更に、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変位総量演算ステップで演算された変位総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良い。
【００２６】
また、上記転倒判定方法は、例えば変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、変位総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変位総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。
【００２７】
また、上記転倒判定方法は、例えば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その旨を通知する転倒通知ステップを更に含む方法とするのが好ましい。
【００２８】
上記転倒報知ステップにおいて、例えば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。
【００２９】
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。
【００３０】
すなわち本発明の一態様に係る転倒判定プログラムによれば、転倒と疑わしい事象発生時点から、第１の時間内で最も高い出力値が出力された時点、つまり体幹の変位量が大きく、床等に衝突した可能性の高い時点まで、の継続的なデータを用いて人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算し、転倒判定を行う。このようなプログラムによれば、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【発明の効果】
【００３１】
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、転倒動作パターンが例えばつまずきやその他の動きの組み合わせ等を含む複雑な動きであっても、つまずきに対応するデータ等だけで変位量を演算することがなく、該複雑な動きによる体幹の変位を加味した精度の高い変位総量を演算できるため、高精度の転倒判定が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、転倒判定装置２００について詳説する。転倒判定装置２００の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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、鉛直変位量演算プログラム２０９ｂによって実行される。なお、Ｓ１３の処理（およびオフセット量演算プログラム２０９ｃ、通知判定プログラム２０９ｄ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、および通知判定プログラム２０９ｄ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。
【００６１】
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。
【００６２】
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６に示されるように積分範囲を設定する（Ｓ２１）。具体的には、ＣＰＵ２０３は、判定用データセット群に含まれる各判定用データセットの加速度絶対値を比較して、最も高い加速度絶対値を特定する。次いで、特定された加速度絶対値に対応する時刻データが示す時刻を積分終了時刻ｔｄ’として設定する。更に、積分終了時刻ｔｄ’から時間ｔｃ（例えば５秒間）遡った時刻を積分開始時刻ｔｄとして設定する。
【００６３】
最も高い加速度絶対値に対応する時刻を積分終了時刻ｔｄ’として設定する理由には、高齢者が転倒して床等に衝突する時点の加速度絶対値が一般的に最も高く、このときの鉛直変位量Ｚを参照すれば高齢者が転倒したか否かを高い精度で検出できるためである。
【００６４】
また、時間ｔｃは例えば実験を重ねた結果得られた最適な時間であり、殆どの転倒動作パターンで転倒に要する時間（つまり転倒の契機発生から床に倒れ込むまでに要する時間）は時間ｔｃ内に収まる。
【００６５】
ＣＰＵ２０３はＳ２１の処理に次いで、カウンタ（例えばＣＰＵ２０３の内蔵カウンタ）のカウント値ｔをｔｄにセットする（Ｓ２２）。つまり、カウント値ｔを積分範囲の下限値にセットする。
【００６６】
ＣＰＵ２０３は、積分範囲およびカウント値ｔを設定すると次いで、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、Ｓ２３の処理を実行して座標変換係数求める。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】
【００６７】
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（Ｓ２４）。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】
【００６８】
Ｓ２３および２４の処理について具体的説明を加える。例えばカウント値ｔがｔｄである場合、Ｓ２３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ｔｄ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Ｓ２４の処理では、時刻ｔｄ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。
【００６９】
ＣＰＵ２０３はＳ２４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ｔ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ΔＺが求まる（Ｓ２５）。算出された各鉛直変位量ΔＺ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。
【００７０】
ＣＰＵ２０３は、現在のカウント値ｔが時刻ｔｕ以降の時刻に対応する値であるか否かを判定する（Ｓ２６）。そして、カウント値ｔが時刻ｔｕ以降の時刻に対応する値である場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、算出した鉛直変位量ΔＺが、転倒の疑いのある事象の発生から床等に衝突するまでの間の変位量であり、鉛直変位量Ｚを算出するのに必要な値であることから、当該鉛直変位量ΔＺを鉛直変位量Ｚに加算して（Ｓ２７）、処理をＳ２８に進める。
【００７１】
また、カウント値ｔが時刻ｔｕより前の時刻に対応する値である場合には（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ２０３は、算出した鉛直変位量ΔＺが、転倒の疑いのある事象の発生よりも前の変位量であり、鉛直変位量Ｚを算出するのに必要のない値であることからＳ２７の処理を実行することなくＳ３０の処理に進む。
【００７２】
なお、Ｓ２６の処理を実行するか否かは、例えばユーザ操作により任意に設定可能である。Ｓ２６の処理を実行しないように設定された場合、ＣＰＵ２０３は、Ｓ２５の処理に次いでＳ２７の処理を実行することになる。
【００７３】
Ｓ２８の処理では、ＣＰＵ２０３は、現在のカウント値ｔがｔｄ’と判定した場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、積分範囲（時刻ｔｄから時刻ｔｄ’に対応する全て）の鉛直変位量ΔＺを算出して鉛直変位量Ｚを得たことからカウント値ｔをリセットして（Ｓ２９）、当該鉛直変位量Ｚを戻り値として図５のメインルーチンに返す。また、カウント値がｔｄ’でない場合には（Ｓ２８：ＮＯ）、積分が完了していないことからカウントアップを行い（Ｓ３０）、Ｓ２３の処理に復帰して積分処理を引き続き実行する。なお、このときカウントアップする値はΔｔに対応する値である。従って、Ｓ２３および２４の処理で用いら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。
【００７４】
図６のサブルーチンで算出される鉛直変位量Ｚは、時刻ｔｕから時刻ｔｄ’に至るまでの高齢者の体幹の鉛直変位量であることから、以下の式（３）および（４）で表すこともできる。
【数３】
【００７５】
ＣＰＵ２０３は、図６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Ｓ１４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。
【００７６】
図７に、オフセット値演算処理のサブルーチンを示す。図７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。
【００７７】
より詳細には、図７のサブルーチンは、図６のＳ２４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Ｓ１６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。
【００７８】
図７に示されるように、ＣＰＵ２０３は、時刻ｔｄ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（Ｓ３１）。なお、鉛直加速度ＡＺ（ｔ）を求める方法は図６のＳ２１〜Ｓ２４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、Ｓ３１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（Ｓ３２）。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。
【００７９】
ＣＰＵ２０３は、図７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Ｓ１５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、Ｓ１５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。
【００８０】
鉛直変位量Ｚ’取得後、メインルーチンはＳ１６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。
【００８１】
図８に、通知判定処理のサブルーチンを示す。図８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、Ｓ１５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（Ｓ４１）。そして、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈ以上である場合（Ｓ４１：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。
【００８２】
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（Ｓ４２）、通信部２１５を制御してネットワーク経由での通知を行う（Ｓ４３）。次いで、ＣＰＵ２０３は図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。
【００８３】
また、ＣＰＵ２０３は、鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを下回る場合には（Ｓ４１：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。
【００８４】
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、時刻ｔｄ’の鉛直変位量Ｚ’が閾値ｄ＿ｔｈを上回る。従ってこの場合、Ｓ４２およびＳ４３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、通信部２１５により高齢者の転倒が家族又は介護者等に通知される。
【００８５】
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。
【００８６】
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）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。
【００８７】
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。
【００８８】
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センサ出力を収集する。そして、転倒の疑いを検知した時刻を転倒開始時刻、収集されたセンサ出力の中で高齢者が床等に転倒する時点と推定される時刻（最も高い加速度絶対値が検知された時刻）を転倒終了時刻として設定し、それらの時刻間の鉛直加速度を時間積分して高齢者の体幹の鉛直変位量を演算し、該鉛直変位量に基づいて転倒判定を行うことができる。このため、転倒動作パターンが様々な動きを含む場合であっても、従来の不具合（すなわちつまずき、又はつまずいた後の低い姿勢から床に転倒するまでの動き等に対応するセンサ出力だけで変位量を算出して転倒判定を行うこと）を排除して高精度に転倒判定を行うことができる。
【００８９】
また、別の観点によれば、本実施形態の転倒判定システムは、鉛直変位量を演算する際の積分範囲を、転倒と疑わしい事象発生時点から一定時間とするのではなく、転倒して床等に衝突するとみなされる時点までに限定する構成を採用している。すなわち鉛直変位量を演算する際の誤差要因となり得る、高齢者が転倒した後の期間のセンサ出力を積分範囲から除外し、これによって、高精度な鉛直変位量が得られる構成となっている。
【００９０】
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。
【００９１】
また、別の実施の形態では図５のＳ１４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。例えば算出すべき鉛直変位量ΔＺが時刻ｔｕから時刻ｔｄ’までのものだけで良く、各装置の制御負担の軽減やデータ伝送量削減等の効果が期待される。
【００９２】
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Ｓ１４の処理を実行することなくＳ１５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。
【００９３】
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。
【００９４】
また、本実施形態では積分時間ｔｃが５秒間で、判定用データセット群が時刻ｔｕを中心とした前後５秒間分のデータを含むが、別の実施の形態ではオフセット値Ｏを演算するための一定時間α以上の積分時間を確保できるよう、例えば積分時間ｔｃをＴ秒間とし、判定用データセット群を時刻ｔｕ以前のＴ秒間および時刻ｔｕ以降の（Ｔ−α）秒間のデータを含むものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【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検知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の変位量演算処理を示すフローチャートである。
【図７】図５のＳ１４のオフセット値演算処理を示すフローチャートである。
【図８】図５のＳ１６の通知判定処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
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、
前記センサの出力値に基づいて、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と、
転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集手段と、
収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定手段と、
転倒と疑わしい事象発生時点から前記出力値特定手段で特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算手段と、
演算された変位総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、を特徴とする転倒判定システム。
【請求項２】
前記センサは加速度センサ又は躍度センサを有し、
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、
前記変位総量演算手段は、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前記変位総量を演算すること、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】
前記センサは角速度センサを更に有し、
前記変位総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前記変位総量を演算すること、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４】
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変位総量演算手段が演算した変位総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３の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項５】
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４に記載の転倒判定システム。
【請求項６】
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変位総量演算手段が演算した変位総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５に記載の転倒判定システム。
【請求項７】
前記変位総量演算手段が演算した変位総量を補正するか否か選択する補正選択手段と、
前記変位総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変位総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３の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項８】
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７の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項９】
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８に記載の転倒判定システム。
【請求項１０】
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、
前記センサの出力値に基づいて、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と、
転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集ステップと、
収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定ステップと、
転倒と疑わしい事象発生時点から、前記出力値特定ステップで特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、前記体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算ステップと、
演算された変位総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１１】
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、
前記変位総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前記変位総量を演算する、請求項１０に記載の転倒判定方法。
【請求項１２】
前記センサには角速度センサも含まれ、
前記変位総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前記変位総量を演算する、請求項１１に記載の転倒判定方法。
【請求項１３】
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変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１０から請求項１２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１４】
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１３に記載の転倒判定方法。
【請求項１５】
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変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正するためのオフセット値を算出する、請求項１３または請求項１４の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１６】
前記変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、
前記変位総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変位総量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１０から請求項１２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１７】
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その旨を通知する転倒通知ステップを更に含む、請求項１０から請求項１６の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１８】
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１７に記載の転倒判定方法。
【請求項１９】
請求項１０から請求項１８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、
前記センサの出力値に基づいて、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と、
転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集手段と、
収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定手段と、
転倒と疑わしい事象発生時点から前記出力値特定手段で特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、人の体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算手段と、
演算された変位総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、を特徴とする転倒判定システム。
【請求項２】
前記センサは加速度センサ又は躍度センサを有し、
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、
前記変位総量演算手段は、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前記変位総量を演算すること、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】
前記センサは角速度センサを更に有し、
前記変位総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前記変位総量を演算すること、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４】
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変位総量演算手段が演算した変位総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３の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項５】
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４に記載の転倒判定システム。
【請求項６】
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変位総量演算手段が演算した変位総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５に記載の転倒判定システム。
【請求項７】
前記変位総量演算手段が演算した変位総量を補正するか否か選択する補正選択手段と、
前記変位総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変位総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３の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項８】
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７の何れかに記載の転倒判定システム。
【請求項９】
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８に記載の転倒判定システム。
【請求項１０】
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、
前記センサの出力値に基づいて、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と、
転倒と疑わしい事象が発生したと判定された時点から所定時間分のセンサの出力値を収集する出力値収集ステップと、
収集した出力値の中で最も高い出力値を特定する出力値特定ステップと、
転倒と疑わしい事象発生時点から、前記出力値特定ステップで特定した出力値に対応する時点までの出力値を用いて、前記体幹の鉛直方向の変位総量を演算する変位総量演算ステップと、
演算された変位総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１１】
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、
前記変位総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前記変位総量を演算する、請求項１０に記載の転倒判定方法。
【請求項１２】
前記センサには角速度センサも含まれ、
前記変位総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前記変位総量を演算する、請求項１１に記載の転倒判定方法。
【請求項１３】
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変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１０から請求項１２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１４】
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１３に記載の転倒判定方法。
【請求項１５】
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変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正するためのオフセット値を算出する、請求項１３または請求項１４の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１６】
前記変位総量演算ステップで演算された変位総量を補正するか否か選択する補正選択ステップと、
前記変位総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変位総量を補正する補正ステップと、を更に含む、請求項１０から請求項１２の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１７】
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その旨を通知する転倒通知ステップを更に含む、請求項１０から請求項１６の何れかに記載の転倒判定方法。
【請求項１８】
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１７に記載の転倒判定方法。
【請求項１９】
請求項１０から請求項１８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１６３５３８（Ｐ２００９−１６３５３８Ａ）
【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２００８−１１３７（Ｐ２００８−１１３７）
【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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