JP2003509781A - ボディの動きを評価するためのシステムおよびその操作方法 - Google Patents

ボディの動きを評価するためのシステムおよびその操作方法

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アイライフ システムズ,インコーポレイティド
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Abstract

(57)【要約】 本発明はシステム(11)とそのシステム(11)の操作方法に関し、環境に対するボディの移動を評価する。実施例によれば、このシステムはセンサ(25)とプロセッサ(47)を備える。センサ(25)はボディに接続可能であり、ボディの加速度的現象を代表的に検出するように動作可能である。プロセッサ(47)はセンサ(25)に接続されており、検出された加速度現象を少なくとも1つの加速度事象特性の関数として処理するように動作可能である。システム(11)、特に、プロセッサ(47)は環境に対する状態指標を生成し、評価されたボディの移動が環境の許容範囲内かを判定する。好適実施例では、プロセッサ(47)は各種状態指標を、好ましくは有線ネットワーク(800)及び無線ネットワーク(810)の少なくとも一方を用いて、監視コントローラ(805)に通知する。監視コントローラ(805)はプロセッサ(47)と協働してボディを遠隔的に監視する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、一般にボディの動きを検出するための手段に関し、さらに特定する
と環境に対するボディの動きを評価するためのシステムおよびその操作方法に関
する。
【0002】 (発明の背景) 種々の装置、機器およびシステムを使用するボディの特定の動きを決定するた
めの方法は、概して言うと、既知である(“ボディ”と言う言葉はこれ以降、広
く定義され、有機および無機の両方を含む)。
【0003】 監視中のボディの相対的活動レベルを決定するために通常使用されているボデ
ィの動きを時間をかけて検出するための方法(米国特許第4、110.741号
、4、292、630号、5、045、839号および5、523、742号参
照)と同様に、ボディの動きまたは動かないこと(即ち、動きの停止を含む検出
された動的加速度)を検出するために、実際、多くの方法が知られている。これ
らの方法は、しかしながら単にボディ活動の種々のレベルを報告するだけのもの
であって、簡単に言うと、ボディ活動のレベルが増加しあるいは低下したことに
対する、考えられる原因を認識するものでは無い。
【0004】 反対に、時間をかけて転倒検出のための別の方法が開発されている(米国特許
第4、829、285号、5、477、211号、5、554、975号および
5、751、214号参照)。これらの方法は、ボディがいつ横向き姿勢に達し
たかを決定する1個またはそれ以上の機械スイッチ(例えば水銀スイッチ)の使
用に大きく基礎を置いている。しかしながらこれらの方法は、ボディ活動レベル
における“正常”あるいは受け入れ可能な変化を判別することはできない。別の
表現では、転倒検出方法は姿勢変化の分析を提供するものではなく、従って一旦
達成された姿勢の変化が受け入れられるものかあるいは受け入れることができな
いものかを決定する事はできない。
【0005】 ボディの相対的な傾斜を検出するために種々の訓練方法が考えられており(米
国特許第5、300、921号および第5、430、435号参照)、さらにこ
の様な方法のいくつかは2軸加速度計を使用している。しかしながらこれらの装
置の出力は、ボディの静的加速度(即ち、広い範囲内で地面に対するボディの姿
勢)を報告するのみである。静的加速度即ち重力は、動的加速度(即ち、振動、
ボディの動きなど)の欠如と同じではなく、その代わりに姿勢の尺度である。静
的および動的加速度の両者を測定する加速度計は既知であるが、それらの主な使
用方法は、これまで実質的に、両者ではなく一方または他方を測定することを目
的とする応用に限られていた。
【0006】 従って、従来の種々の検出器は、ボディの動きを測るものおよび種々の手段で
ボディの姿勢を測るもの、の2種類の内の一個に含まれると理解されている。こ
れらのどちらのタイプも、ボディの動きが正常か異常かを決定し、もし異常な場
合、この動きが耐えられる限界、例えば損傷し、破壊され、大きな存在を与え、
危険であり、有害であり、あるいはともかく急を告げあるいは、恐らくボディを
悩ます限界を超えた異常であるかを決定する為に、ボディの動きを評価すること
はできない。これまでに既知のどのような方法であっても、ボディの動きを時間
をかけて評価し、さらにこの様な動きが耐えられるかどうかを決定する適切な手
段を提供するものでは無い。従って、さらなる向上が必要である。
【0007】 (発明の要約) 従来技術の上記欠点に鑑み、本発明は、環境に対するボディの動きを評価する
為のシステム、およびこれと同様にこのシステムを操作する方法を提案する。こ
の目的のために、“ボディ”と言う用語は広く定義され、この発明の原理に基づ
いて、その動きまたは姿勢が環境に対して適正に評価し得る有機または無機物体
を意味し、さらに“環境”と言う用語は、ボディが位置する物理システムの行動
を決定する条件および影響として、広義に定義される。
【0008】 本発明に基づく環境に対してボディの動きを評価するシステムの有利な実施例
は、センサおよびプロセッサの両方を含んでいる。動作中、センサはボディと結
合され、ボディの加速的な現象を繰り返して検出するように作動する。プロセッ
サはセンサに結合し、検出された加速的な現象を、評価されたボディの動きが環
境的に許容される範囲内であるかどうかを決定するために、少なくとも1個の加
速的的事象特性の関数として処理する。プロセッサはさらに、検出した加速現象
を処理する間に、状態指標を生成することが好ましく、この状態指標は時間をか
けて環境内のボディの状態を表す。
【0009】 本発明の目的のために、用語“センサ”は広義に定義され、少なくとも検出さ
れた1個またはそれ以上の加速現象の絶対値、値の変化またはこれらの幾つかの
組み合わせを検出する装置を意味する。好ましい実施例に従えば、以降に詳細に
示す様に、センサは多軸センサであり、加速現象を検出して、複数の軸における
ボディの動的および静的加速度の両者の測定値を示す、プロセッサへの出力信号
を生成する。
【0010】 この実施例によれば、プロセッサは出力信号を受信しこれを処理する。プロセ
ッサは、正常および異常事象を識別するようにプログラムされ、さらに異常事象
が識別された場合はその異常事象が耐えうるものか、即ち許容範囲内かを示す様
にプログラムされていることが好ましい。さらなる実施例では、プロセッサは、
温度、圧力、力、音、光、相対姿勢等を含むその他の物理的特性を識別するよう
にプログラムされている。
【0011】 適切な環境は静的にまたは動的に表示され得ることに注意すべきである。この
様な表示の精巧性は、所定のアプリケーション(例えば身体障害、障害、病気、
相対姿勢、あるいはその他の有機的な援助のための監視;貨物またはその他の輸
送の監視;軍事的、準軍事的またはその他の軍事的作戦の監視;等)によって必
要とされる程度に複雑であり、あるいは複雑ではない。さらに、どのような表示
も初期状態で、例えば物理的に空の空間即ち真空を含むデフォルトにセットされ
るかあるいはリセットされ得るものであることに注意する必要がある。
【0012】 とにかく、これまでに議論した好ましい実施例の原理は、プロセッサに評価さ
れたボディの動きが環境的な許容範囲内であるかどうかを決定させるために、表
示されるべき少なくとも1個の、加速度的事象特性を必要とする。
【0013】 関連する実施例によれば、プロセッサはさらに、検出された加速現象の処理に
応答して、状態指標生成するように動作する。なおこの状態指標は、被評価ボデ
ィの動きが環境的な許容範囲内であるかどうかを決定することに応答して生成さ
れる許容範囲指標を含んでいる。好ましくは、この様な許容範囲指標は少なくと
も1個の閾値と比較され、この閾値は恐らく加速度的事象特徴と関連している。
この様な比較に応答して、プロセッサは適切な表示手段を制御して、警告事象を
開始し、この様な許容範囲指標を監視コントローラに通信し、統計資料を生成す
る、等を行う。
【0014】 関連する好ましい実施例によれば、このシステムはその他の部品または検出シ
ステムに関連していることもある。例えば、援助監視アプリケーションにおいて
、センサは複数の軸においてボディの動的および静的加速度を繰り返して検出し
、測定結果を示す出力信号を生成することもある。プロセッサは出力信号を連続
して処理し、ボディの動的および静的加速度の両者に基づいて、選択された加速
および選択され無い加速度的事象(詳細については後述する)を区別し、教養範
囲指標を含む状態指標を生成する。なおこの許容範囲指標は遠隔監視コントロー
ラに通信される。許容範囲指標は、個々の加入者の“ライブ”監視を提供するの
と同様に、レコード維持/統計目的のために監視コントローラに送信される。
【0015】 プロセッサとコントローラ間の通信は、ワイヤレスネットワーク、ワイヤード
ネットワーク、またはこれらの適当な組合せによってもよく、インターネットを
含んでもよい。好ましくは、監視される加入者が衰弱して倒れるといったような
システムで決められた危機にある場合にはいつでも、システムが警報を発する。
更なる実施例では、プロセッサはシステムが動作できる状態であることを示す「
心拍」信号を繰返し発生するようになっており、この信号がなくなった時にシス
テムの一部が故障していることを監視コントローラに知らせる。
【0016】 以上の記述は本発明の特徴や技術的利点を広く説明したものであり、当業者は
次に述べる(発明の説明)をよりよく理解するであろう。本発明の更なる特徴や
利点は特許請求の範囲に記載される。当業者は特許請求範囲が、本発明と同じ目
的を実現するために他の構造に変更したり設計するための基礎として、開示した
概念や特定の実施例をたやすく使用できることを認識すべきである。また当業者
は、このような同等の構成が最も広い形で本発明の精神と範囲の中にあることを
理解すべきである。
【0017】 (発明の説明)を理解する前に、本明細書で使用されているいくつかの単語や
句の定義を明示しておくことが望ましい。「含む」「からなる」およびこれから
派生した用語は、制限なく包含することを意味する。「または」は、および/ま
たは、を意味し包括的である。「関連する」「これらと関連した」およびこの派
生句は、含む、含まれている、互いに連結している、含有する、含有された、つ
ながった、結合した、通信できる、協同する、交互配置する、並置する、近接す
る、縛られている、有する、所有している、または同等のものを意味する。「コ
ントローラ」および「プロセッサ」は1つのデバイスがハードウエア、ファーム
ウエア、またはソフトウエア、またはこれらの少なくとも2つの組合せで実施さ
れる少なくとも1つの動作を制御するすべてのデバイス、システムまたはその一
部を意味する。特定のコントローラ/プロセッサに関連した機能は特定の場所ま
たは遠隔の場所に集中配置されたり、分散配置されたりすることを注意するべき
である。ある語や句に対する定義は本明細書全体に対して提供されるが、全てで
はないが多くの場合、事前にまたこれから使おうとする時に語および句を定義す
ることを当業者は理解すべきである。
【0018】 本発明およびその利点のより完全な理解のため、図面に関連した以下の説明に
おいて、同じ参照番号は同じ対象物を示している。
【0019】 (発明の説明) 図1を参照すると、本発明の原理に関連したボディの動きを評価する、もっと
具体的にはボディ(図示していない)の選択された加速度的事象を計測、識別す
るシステム(全体的に11と表示する)の典型的実施例の等角投影図が示されて
いる。この開示で使われている「加速度的事象」または「加速現象」とは、ボデ
ィの速度の変化(または加速度)、即ち速度の大きさ、方向または両方における
変化の発生と定義する。
【0020】 システム11は既知の搭載技術を使ってハウジング(全体的に17と表示する
)と結合された回路ボード13および15(お互いに直角にボードを結合してあ
る)を含んでいる。組み立てられた時、典型的ハウジング17(およびシステム
11)はほぼ1センチメートルの厚みで、どの方向でもほぼ5センチメートルの
幅になっている。
【0021】 例えば、ハウジング17はボード13と15を収納する典型的な部分ハウジン
グ19と21からなるが、当業者は本発明の実施に対し適する如何なる構成もと
りうることを理解するであろう。
【0022】 典型的な後半部分21はシステム11をボディ(例えば、人間、動物、いろい
ろな種類の物体など)と結合するためのクリップ23を備えている。典型的なク
リップ23は機械的なスプリングタイプとして示されているが、機械的または化
学的のいずれかの取付けシステム、またはシステム11とボディを結合する適切
な如何なる方法も含む、既知の取付けデバイスまたはシステムであてもよい。
【0023】 システム11はプロッセサ(図2に示す)とセンサ25を含む。典型的センサ
25はボディの加速的な現象を検出するように働き、回路ボード13上にそれぞ
れX軸27とY軸29(他の方向を使ってもよいが)方向に配向して搭載されて
いる。
【0024】 センサ25は単一のモノリシック集積回路上に適切に搭載される複数軸(2軸
が示されている)の加速度計測デバイスとして図示されている(1つの従来のセ
ンサは、米国マサセッツ州ノアウッド、ワンテクノジーウエイにあるアナログデ
バイス社から入手可能な加速度計、モデル番号ADXL202)。センサ25は
シリコンウエハ33の上に作られたポリシリコンの表面マイクロ機械加工された
センサ層31を含む。ポリシリコンスプリング35は加速力に対し抵抗をもたら
すように、ウエハ33の表面にセンサ31を、弾性をもって取付けている。セン
サ層のゆがみは、独立して固定された中心を持った平板の形をした差動キャパシ
タを使い、この固定板を加速度に比例した振幅をもつ180°位相を異にする矩
形波によって駆動して計測する。各軸のセンサからの出力信号は調整され(例え
ば、位相に感度のよい復調および低域フィルタリング)、アナログ出力ノードに
与えられる。本発明の第1の有利な実施例では使用されていないが、Analo
g Devices社の加速度計はアナログ信号をデューティサイクル変調(D
CM)信号に変換することができ、このDCMステージのデジタル出力信号をプ
ロセッサで直接カウントすることもできる。
【0025】 デジタル出力信号からアナログ信号を再構築する技術を適切に使用することが
できる(例えば、デューティサイクル信号を、RCフィルタを通過させる)一方
で、それによって本システム11のセンサのデジタル信号出力の使用が可能とな
る。アナログ信号出力の使用は、バンド幅利用度を増加させるので(0.01H
z〜5kHz、アンチエリアシングおよび雑音低減のため低域通過フィルタリン
グを実施するノードをバンド制限するために、出力ノードにおけるキャパシタで
調整可能)、効果的であることが見出されており、それによって到達された感度
が測定される。500μg/Hzの通常のノイズフロア(暗騒音)が達成され、
それによって5mg以下の信号を60Hz以下のバンド幅に分解することが可能
となる。
【0026】 図示された実施例によれば、センサ25は、G力に比例する交流電圧成分(即
ち、センサ層31の振動と関連付けられる動的加速度成分)および地球に対する
角度に比例する直流電圧成分(即ち、重力と関連付けられる静的加速度成分)を
含むxおよびy軸測定値に対応するアナログ出力電圧を発生する。静的および動
的加速度の両方を測定可能なこの開ループ加速度測定構造は、従って、xおよび
y出力電圧を同時に計測することによってボディの姿勢を決定するためだけでな
く、ボディによって感じられる衝撃力を計測するために使用され得る。この情報
は状態指標を含み、両方の出力からの信号成分を使用して、検出されたボディの
加速現象を引き続いて処理して、種々の加速現象を区別し、最終的にこの相違に
基づいて選択的に動作し、以下に詳細に説明するように、評価されたボディの動
きが正常であるか否かを決定し、異常であればそれが許容範囲内か否かを決定す
ることができる。
【0027】 前述の実施例は、説明の目的だけに導入されたものであることを知るべきであ
る。代案の実施例において、ボディに関する加速現象を検出することのできるど
のようなセンサも、センサ11の代わりに、あるいは共に使用されてもよい。さ
らに、センサ25の代替的な配向は異なる応用に対して使用されてもよい。
【0028】 次に図2を参照すると、センサ25と共に、処理回路39、表示手段41、電
源67およびスイッチ68を含む図1の例示システムのブロック線図が描かれて
いる。
【0029】 例示の処理回路39は、説明的に、プロセッサ47およびセンサ25からのア
ナログxおよびy出力をバッファに蓄積するバッファ増幅器43および45を含
んでいる。センサ25と関連する例示的なプロセッサ47は、評価されたボディ
の動きが環境的な許容範囲内であるかを決定するために少なくとも一つの加速度
的事象特性の関数として検出された加速現象を処理することが可能である。プロ
セッサ47は、環境内のボディの時間的な状態を表す検出された加速現象を処理
する一方、また状態指標を発生することが望ましい。プロセッサ47は、水晶発
信器/時計49、(DIP)スイッチ入力51、アナログ−デジタル変換回路5
3およびDSPフィルタ55(一つの従来のプロセッサは米国、テキサス州、ダ
ラスのテキサス・インスツルメント(会社名)から例えばモデル番号MSP43
0P325(製品名)として入手可能である)と関連付けられている。
【0030】 例示された表示手段41は、プロセッサ47からの指示に応答して、アラーム
事象の起動、この状態または許容範囲、コントローラを監視するための指標の伝
達、統計の生成の少なくとも一つを作動可能である。しかしながら、表示手段4
1は、本実施例のシステム11における使用に対し、多数の形式を採用してもよ
く、ステージ41はプロセッサ47によって作動される高周波変調器61を含む
高周波トランスミッタである。例示的なデータは変調器61で提供され、変調さ
れ、増幅器63で増幅され、(以下に説明されるように、遠隔のレシーバユニッ
トに向く)アンテナ65に伝送される。
【0031】 本実施例によれば、システム11の種々のコンポーネントに対する電力は、図
示的には通常の3.6ボルトバッテリである電源67によって供給される。低電
力管理は、センサ25でサンプリングサイクルの間だけ電力を供給し、不使用サ
イクル中はコンポーネントを遮断するために動作する例示的なスイッチされた電
力供給電圧FETスイッチ68を使用してプロセッサ47の制御の下にあるかも
しれない。例えば、プロセッサ47は処理が完了したときにはオフラインとされ
、電流を低減する。
【0032】 以前に説明した種々の回路はここで説明の目的のためだけに導入されたことに
注意すべきである。システム11は、適切に配置されたコンピュータまたはマイ
クロ、ミニ、メインフレームあるいはスーパーコンピュータを含む他の処理シス
テムだけでなく、2またはそれ以上のコンピュータのネットワーク結合を使用し
て提供されてもよい。実際、一つの有利な実施例において、センサ25およびプ
ロセッサ47は一緒に配置されず、むしろ無線で関連付けられる。これを受けて
、本発明の原理は、処理回路を有するあらゆる適当に配置された素子中に配置さ
れてもよい。処理回路は、ここで説明され、クレームされた種々の形式の回路、
プロセッサ、コントローラまたはシステムを形成するために、1つまたはそれ以
上の従来型プロセッサ、またはプログラマブルアレイロジック(“PAL”)、
プログラマブルロジックアレイ(“PLA”)、デジタルシグナルプロセッサ(
“DSP”)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(“FPGA”)、特定
用途向け集積回路(“ASIC”)、大規模集積回路(“LSI”)、超大規模
集積回路(“VLSI”)等のようなプログラム可能な論理素子を含んでいても
よい。
【0033】 従来のコンピュータシステムの構造は、Hans−Peter Messme
r著Addison Wesley著刊「必携PCハンドブック」(1995年
第2版)およびWilliam Stallings著MacMillian出
版社刊「コンピュータ組織と構成」(1993年第3版)により詳しく説明され
ており、従来のコンピュータ、または交信、ネットワーク設計はDarren
L. Spohn著McGraw−Hill社刊(1993年)「データネット
ワーク設計」により詳しく説明されており、従来のデータ交信はBud Bat
es および Donald Gregory著McGraw−Hill社刊(
1996年)「音声およびデータ交信ハンドブック」、R. D. Gitli
n、J. F. Hayes および S. B. Weistein著Ple
num Press社刊(1992年)「データ交信の原理」およびJames
Harry Green著Irwin Professional Publ
ishing社刊(1992年2版)「遠隔交信IRWIN ハンドブック」に
より詳しく説明されており、従来の回路設計はPaul Horowitz お
よびWinfield著ケンブリッジ大学出版刊(1991年2版)「電子技術
」により詳しく説明されている。前述の各出版物はすべての目的のために参照す
ることにより本明細書に組み込まれる。
【0034】 次に図3aから3dを参照すると、図示された状況で採取された図1および2
の例示的センサ25出力の例示的なストリップチャート記録が描かれている。よ
り特定すると、図3aおよび3bは左へボディが落下する間にセンサ25のxお
よびy出力端子のアナログ信号を描いており、図3cおよび3dは右へボディが
落下する間にセンサ25のxおよびy出力端子のアナログ信号を描いている(黒
の四角は警報状態を示している)。例示的な軌跡から理解されるように、左およ
び右への落下は安定姿勢または通常のボディの動きからの分離によって明らかに
異なる最終安定姿勢によって引き継がれる振動性の力によって区別可能である。
本明細書で導入された説明的な実施例によれば、落下の方向はy出力において最
終的な軌跡の位置から明らかである。もし落下が一層前向きあるいは後向きであ
れば、x出力軌跡は明らかにその状態を示す(これは図1のxおよびyセンサ軸
を仮定している)。もちろん、センサ25の同一のxおよびy出力は、例えば人
間が倒れたとき、箱が傾けられたときに、単にボディの姿勢を決定するために適
当に処理されてもよい。
【0035】 次に図4を参照すると、本発明の原理による落下検出の応用に従って、プロセ
ッサ47の(全体に400で示される)プログラミングの例示的方法の動作フロ
ー線図が描かれている。図示の目的に対して、図1および2のシステム11に対
する同時参照がなされる。この図示は落下検出器としての使用に対してプロセッ
サ47をプログラムするための例示的な動作方法を導入することに注意されるべ
きであり、ボディの動きを評価するためにシステム11の適当な代案の実施例が
相対姿勢、他の援助監視、透視監視、戦術的な作戦行動監視等の異なる環境に対
して本発明の原理に応じて同様に組み込まれてもよい。
【0036】 例示的な方法400が始まり、動作プログラムの実行または(図8を参照して
説明される)監視コントローラから多分離れているユーザの起動に応答して測定
値をサンプリングする要求がプロセッサ47によって発生される(ステップ40
5)。センサ25は、センサ25の出力に測定値を発生するxおよびy加速度値
を検出する。
【0037】 この構成において、測定信号はアナログからデジタル形式に変換され、フィル
タ55でろ波される(ステップ410、これにより許容範囲外の異常な動きが、
鋭い単一のスパイクを引き起こすセンサ25がボディから分離されたときの支持
体17と硬い表面の間の衝突のような、単一の鋭い衝撃に応答して、誤って決定
される可能性を低減するためである)。
【0038】 プロセッサ47は、センサ25の出力のDC電圧成分を用いて、センサ25を
取り付けているボディの最新の安定姿勢を決定する(ステップ415)。特に、
プロセッサ47は、引き続く入力値を、繰り返し、直前の入力値と比較し、許容
範囲であれば、加算され、累算器に記憶される。Zサンプルが所定の期間(例え
ば1秒)を超えて蓄積され加算されるまで、また、受信入力が許容範囲外になる
まで、この場合にはサンプリング期間は再び開始されるのだが、これが繰り返さ
れる。Zサンプルが蓄積され加算されると、その累算値がZによって除算され、
「最新の安定な」静的な加速平均値を決定する。この加速平均値は保存され、体
の最新の安定姿勢を示す。サンプリングおよび/またはサンプリングのサイクル
レートは変更することができ、電力消費を懸念すると続けないほうがよい場合で
も、実質的に続けるべきである。したがって、そのような特性は静的に保持され
、動的に生成されることができるということを注意するのは重要である。
【0039】 プロセッサ47は、センサ25の各出力のAC電圧成分を用いて、それがしき
い値を越えるかどうかを知るために、DIPスイッチにおいて重力(G for
ce)しきい値のセットに対してチェックする(ステップ420;本例では、所
望の感度に依存するおそらく約2Gから4Gを超える強度を、ポテンシャル転倒
インパクトとみなす)。本実施例によると、これらのダイナミック加速度測定の
3つが、しきい値を越えて受信されると、その間に介在するしきい値以下の5つ
の測定がなければ、インパクト・フラッグがセットされる。
【0040】 プロセッサ47は、許容範囲(ステップ425;例、AC電圧成分の選択され
た値、例えば約2G以下である値)に対するサンプルのインパクト後の流れをテ
ストすることによって、転倒を決定する。新しいサンプルの各々は、体の姿勢が
安定したかどうか知るために、以前のサンプルに対してテストされる。その姿勢
が許容範囲以下で安定したとき、Wサンプル値は平均され、新しい安定した姿勢
に対応する新しい安定した静的な加速度平均値を得る。
【0041】 プロセッサ47は、新しい安定姿勢に対応する値が変化し、直前の安定姿勢か
ら45°またはそれ以上のボディの姿勢変化を指示するのに応じて、その事実を
衰弱しての転倒として分類し、警報段階41が作動する(ステップ430)。怪
我をしていないユーザが警報を発することなく起き上がることができるほどの長
い時間を許容するように、より長い安定化ないし安定化後のサンプリング期間が
選択されることができる。
【0042】 プロセッサ47は、最新の安定な姿勢をセットした後、最新安定姿勢のXとY
の絶対値をともに加算し、加算した値が90°プラスマイナス25%に対応する
値を超える場合には、センサ25に関連づけられた体が横臥しているかどうかを
決定する(ステップ435)。このような場合、同様の値で繰り返される選択さ
れた時間(例えば4秒)の後、転倒検出フラグがセットされる。このフラグがセ
ットされている間、重力のしきい値を超えるインパクトは、衰弱による転倒とし
て扱われる(ステップ440)。加算された値が携帯者が横臥していることを指
示し続けるときのみ、そのフラグがセットされている。
【0043】 先の実施例は説明の目的にのみ導入されたこと、本発明は、上述の例では援助
監視環境である、環境に関連するボディの動作を評価するシステム、およびその
ようなシステムを動作させる方法を広く導入することに注意されるべきである。
本発明の重要な態様は、プロセッサ47が、検出される加速現象を少なくとも1
つの加速現象特性をもつ機能として処理するために実行可能であること、そして
そのような特性は特定の応用によって広く規定されることである。それゆえ、シ
ステム11および特にプロセッサ47は、関心のある環境に関する状態指標を生
成し、そして、評価された体の動作がその環境の系(context)における
許容範囲内にあるかどうかを決定する。たとえば、「許容範囲」は、監視される
ボディが、心臓に異常がある高齢者、よちよち歩きの幼児、運送自動車内のボッ
クス、可燃性ガスのコンテナーであることによって非常に異なりがちである。
【0044】 次に図5を参照すると、本発明の原則に従って図1,2および4のプロセッサ
47に適切に関連する、代替的な検出システム(おおまかに71で指示されてい
る)のブロック図が示されている。この実施例では、システム11で使用可能な
コンポーネントは、また人間の転倒監視装置/検出器として構成され、そして、
これらに付加する監視機能のすべてまたは各々がシステム11に用いられること
ができる。説明のために、図2および図4のプロセッサ47がともに参照される
【0045】 例示としてのセンサ71は、呼吸モジュール73を備え、この呼吸モジュール
73は、ボディに接触する呼吸センサ75(例えば、ボリュメトリックセンサ、
またはボディに近接した呼吸センサ、ローパスフィルタ77、そしてプロセッサ
47に呼吸率と生命力を示す出力信号を供給する増幅器79を備える。出力は処
理され、危険な呼吸状態が示唆される(環境に関連する状態指数を生成し、評価
されるボディの動作(ここでは、有機体の生理学的現象を含むように広く規定さ
れる)が、環境としての許容範囲内にあるかどうかを決定する)場合には、特定
可能な(例えばコード化された信号による)警報が指示手段41に送られる。
【0046】 センサ71は、さらにECGモジュール81を備え、これはフィルタ87およ
び89に心拍信号を供給する入力電極83および85を有する。フィルタリング
された信号は増幅器91で増幅され、フィルタ93でバンドパスフィルタリング
される。出力信号は、95で増幅され、プロセッサ47へ入力し、危険な心臓の
鼓動および事態を検出することができるように処理され(環境に関連する状態指
標を生成し、評価されるボディの動作が、環境としての許容範囲内にあるかどう
かを決定する)、特定可能な警報が警報段階41で送られる。
【0047】 センサ71は、さらにパニックボタンモジュール97を備える。これは、筐体
17に配置された標準的なユーザが動作させるスイッチ99を用いて操作可能で
あり、ユーザは助けを求めるコールを発することができる。スイッチ出力は、警
報段階41において身元を確認できる警報を発するプロセッサ47への入力であ
る。
【0048】 図6および7を一時的に参照すると、本発明のシステムの、一例としてのリモ
ート受信機ユニットおよび機能ブロック図が示されている。本発明の一実施例に
従う分散システムでは、図6および7に示されるようなリモート受信機ユニット
103(例えば壁に取付け可能なユニット)が、センサ25および/またはシス
テム71からの送信を受信するために用意される。ユニット103は、受信機ア
ンテナ105を備え、指示器LED107(ユニットのオン/オフの状態の指示
器のみならず、監視される装置の特定の実施態様において用いられる程度の多く
の検出器機能の指示器を含む)を備え、ユニットのセットアップ、リセットおよ
びアラーム停止用のユーザインタフェースである入力キーパッド111を備える
。利用可能な電源113がユニットの底部に設けられる。
【0049】 RFレシーバ115は、センサ11/71から送信されるアラームを受信する
ように同調され、受信信号をアラームの特定と適切な出力を得るようにプロセッ
サ117で処理するために提供される。プロセッサ117はさらにキーパッド1
11からの入力と電源スイッチ119からの入力を受ける。不揮発性メモリ12
1はユーザの特定の入力および/または装置が監視されているかの入力を受ける
。可聴アラーム123、LEDバンク107、再送信ユニット125(オウトダ
イアラ、デジタルセルラ技術、RFトランスミッタ等)がプロセッサ117から
の出力を受けるように接続される。
【0050】 送信が受信され、またはボディ実装装置のバッテリが低下すると、可聴アラー
ムが鳴動し、適切なLED(アラームを起こさせる条件、例えば、装置11のユ
ーザによる減衰)が起動される。もし、短期間内にキーパッド111にてユーザ
により使用不可にされていないならば、プロセッサ117は、ヘルプコールまた
は他の遠隔通知を起動し再送信ユニット125を駆動させる。
【0051】 ユニット103の動作的なセットアップはプロセッサ117でのプログラミン
グで達成され、さらにキーパッド111および/または電源スイッチ119(ユ
ーザIDセット、学習モード動作、リセットまたは再プログラミング動作、およ
び緊急コード動作を含む)によるユーザまたは技術者の一連の動作で達成される
【0052】 次の図8において、本図は、本発明の一つの実施形態であるリモート監視コン
トローラ805と連携したハイブリッド無線/有線ネットワーク(全体的に80
0で示す)を示す。無線ネットワーク810は図示するように、複数のセルサイ
ト821を含み、その各々は、基地局、BS801、BS802、またはBS8
03の1つを含む。
【0053】 基地局801から803は、複数の動き局(MS)103(リモートレシーバ
ユニット103)、および811から814とのやりとりを行う。動き局103
、および811から814は、いずれか適切なセルラ装置であり、従来のセルラ
電話、PCSハンドセット装置、携帯コンピュータ、メータリング装置、トラン
シーバ、その他(例えば、リモートレシーバユニット103)を含む。
【0054】 点線は、基地局801〜803が配置されたセルサイト821〜823の適当
な境界を示す。これのセルサイトは図示の目的と説明の都合で大よそ円形に示さ
れている。セルサイトは、選択されたセル形状および自然および人工的な障害に
依存して、不規則な形状を有することは明らかに理解できるであろう。
【0055】 本発明の一つの実施形態において、BS801、BS802、およびBS80
3は、基地局コントローラ(BSC)とベーストランシーバ局(BTS)を含む
。基地局コントローラ(BSC)とベーストランシーバ局(BTS)は当業者に
おいて周知のものである。基地局コントローラは無線通信リソースを管理するも
のであり、無線通信ネットワーク内の特定のセルのためのベーストランシーバ局
を含む。ベーストランシーバ局はRFトランシーバと、アンテナと、他の各セル
サイトに配置された電子的装置、を含む。この装置は、空調ユニット、加熱ユニ
ット、電源、電話線インタフェース、およびRF送受信機を、呼処理回路構成と
同様に、含む。本発明の動作説明の簡素化を目的として、セル821、822、
823のベーストランシーバ局、およびこれらのベーストランシーバ局に連携し
た基地局コントローラは、まとめてBS801,BS802,BS803で示さ
れる。
【0056】 BS801,BS802,BS803は、通信ライン831および動き交換セ
ンタ(MSC)840を経て公衆電話システム(図示せず)により互いの間で音
声およびデータ信号を転送する。動き交換センタ840は当業者で周知である。
動き交換センタ840は、無線ネットワークおよびインターネットや公衆電話シ
ステム等の外部ネットワーク850の加入者の間のサービスおよび調整を提供す
る交換装置である。通信ライン831は、ラインT1、ラインT3、光ファイバ
リンク、ネットワークバックボーン接続、等を含む適当な接続手段である。本発
明の一つの実施形態において、通信ライン831は、各々のデータリンクがBS
801、BS802、またはBS803〜MSC840の一つに結合された幾つ
かの異なるデータリンクである。
【0057】 無線ネットワーク800の例として、MS811はセルサイト821に配置さ
れ、BS801とやりとりする。またMS103はセルサイト822に配置され
、BS802とやりとりする。さらにMS814はセルサイト823に配置され
BS803とやりとりする。MS812はセルサイト823のエッジの近くのセ
ルサイト821に配置される。MS812に近い矢印はMS812のセルサイト
823への動きを示す。
【0058】 例として、システム11が、その居所が無線で監視されている年配者に関連し
ているとする。さらにセンサ25が年配者と関連し、プロセッサ47がMS/リ
モートレシーバユニット103に結合され、さらにセンサ25とプロセッサ47
は無線で連携しているとする。
【0059】 システム11は、年配者のボディの加速現象を含む種々の生理学上の現象を繰
り返し検出する。遠隔のプロセッサ47は、繰り返し検出された現象、特にボデ
ィの加速現象を、少なくとも1つの加速的事象特性の関数として処理し、それに
より評価されたボディの動作が環境上の許容範囲内か否か決定する。
【0060】 プロセッサ47は、検出された加速現象を処理している間、状態指標を有効に
発生し、時間上の環境の範囲でボディの状態を表示する。
【0061】 例示的に、プロセッサ47は、正常な現象と異常な加速現象(例えば、歩く、
着席する、横臥する等、反対に、躓く、倒れる等)の間を識別するためにプログ
ラムされる。そして異常な事象が特定されると、プロセッサ47は異常な事象が
許容可能か、即ち許容範囲内かを示す。プロセッサ47は、温度、圧力、力、音
、光、相対姿勢(横臥を含む)等を含む他のボディの特性を識別するように適切
にプログラムされる。
【0062】 プロセッサ47が、許容範囲指標を含む状態指標を発生するので、この状態指
標は、評価されたボディ動作が環境の許容範囲内であるかを決定するために使用
される。好ましくは、このような許容範囲指標は、加速的事象特性に関連した少
なくとも1つの閾値と比較される。この比較に応答して、プロセッサ47は、ア
ラーム事象(部分的にネットワーク810を経て監視コントローラ805へ)を
示し、監視コントローラ805へ許容範囲指標でやりとりし、静的な特性(部分
的にネットワーク810を経て監視コントローラ805へ)を発生するために、
適切に指示手段を制御する。
【0063】 関連する好適な実施形態によれば、このような状態指標、および他の情報は、
監視コントローラ805へ時間とともに、このような情報が知覚されるようにや
りとりされる。例えば、技術者、医療の専門家、またはその関係者は、年配者の
行動と状態をレビューすることを望んでいる。これは、インターネットを経て、
または他の適切に配置されたネットワークを経てアクセス可能な、中央のデータ
バンクを経て容易に実行することができる。このような情報をレビューすると、
技術者、医療の専門家、またはその関係者(加入者2、855で示す)は、診断
装置のチェック、生理学上のテスト、単純な状態チェック等を開始する。同様に
、監視コントローラ805はネットワーク800を経て、MS/レシーバ−ユニ
ット103により周期的に発生される「鼓動」信号を監視する。「鼓動」信号は
ユニット103が機能していることを示している。
【0064】 本発明を詳細に説明したが、当業者において、本発明の思想と範囲を逸脱しな
い範囲で、種々の変形、代替等を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理に従ったボディの動きを評価するシステムの典型的実施の等角投
影図である。
【図2】 図1に示した典型的システムのブロック図である。
【図3】 例示的状況における図1および2で導入されているセンサの出力記録のチャー
ト例である。
【図4】 例示的状況における図1および2で導入されているセンサの出力記録のチャー
ト例である。
【図5】 例示的状況における図1および2で導入されているセンサの出力記録のチャー
ト例である。
【図6】 例示的状況における図1および2で導入されているセンサの出力記録のチャー
ト例である。
【図7】 本発明原理の転倒検出応用におけるプロセッサをプログラムする典型的方法に
関する動作フローチャートである。
【図8】 本発明のプロセッサに適切に関連した他の検出システムの機能ブロック図であ
る。
【図9】 本発明のシステムの典型的遠隔受信機の透視図である。
【図10】 図6の典型的受信機の機能ブロック図である。
【図11】 インターネットのようなワイヤードネットワークを経由し本発明の1実施例と
なる遠隔監視コントローラとつながった典型的ワイヤレスネットワークを示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN,YU, ZA,ZW (72)発明者 ハレック,マイケル イー. アメリカ合衆国,コロラド 80504,ロン グモント,ウェルド カウンティー ロン ド 22 5704 (72)発明者 オーウェンス,アラン アール. アメリカ合衆国,コロラド 80501,ロン グモント,サウス テリー ストリート 1542 Fターム(参考) 5C086 AA47 BA22 CA21 CB27 DA08 DA14 EA31 EA45 FA01 FA12 5C087 AA03 AA09 AA12 AA24 AA25 AA31 BB12 BB13 BB15 BB18 BB65 BB74 DD03 EE05 FF01 FF04 FF17 FF19 FF20 GG09 GG11 GG19

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環境に対するボディの動きを評価するシステムであって、該
    システムは、 前記ボディに接続可能で、前記ボディの加速現象を検出するセンサと、 前記ボディに接続されており、前記検出された加速現象を少なくとも1つの加
    速度的事象特性の関数として処理して、それにより前記評価されたボディの動き
    が環境の許容範囲内かどうかを決定するプロセッサとを備える、環境に対するボ
    ディの動きを評価するシステム。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも1つの加速度的事象特性は、静的に維持され
    動的に生成されるものである、請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項3】 前記少なくとも1つの加速度的事象特性は、前記環境の少な
    くとも一部の数学的な表示である、請求項1記載のシステム。
  4. 【請求項4】 前記プロセッサは前記決定に応答して許容範囲の指標を生成
    する、請求項1記載のシステム。
  5. 【請求項5】 前記プロセッサは前記生成された許容範囲の指標に応じて指
    示手段を制御する、請求項4記載のシステム。
  6. 【請求項6】 前記プロセッサは前記許容範囲の指標を監視コントローラに
    通知する、請求項4記載のシステム。
  7. 【請求項7】 前記プロセッサは、有線ネットワークと無線ネットワークの
    少なくとも1つを用いて、前記許容範囲の指標を監視コントローラに通知する、
    請求項6記載のシステム。
  8. 【請求項8】 前記プロセッサは、前記インターネットを用いて前記許容範
    囲の指標を前記監視コントローラに通知する、請求項7記載のシステム。
  9. 【請求項9】 前記監視コントローラは統計試料を生成する、請求項6記載
    のシステム。
  10. 【請求項10】 前記プロセッサは、選択された加速度的事象と非選択の加
    速度的事象との間を区別することにより前記評価されたボディの動きが許容範囲
    内にあるかどうかを決定する、請求項1記載のシステム。
  11. 【請求項11】 前記センサを前記ボディに接続させるマウントを更に備え
    る、請求項1記載のシステム。
  12. 【請求項12】 前記センサは複数軸のセンサである、請求項1記載のシス
    テム。
  13. 【請求項13】 前記複数軸センサは、前記センサ軸が水平姿勢を保持する
    ように前記ボディと接続可能である、請求項12記載のシステム。
  14. 【請求項14】 前記プロセッサは心拍の指標を生成する、請求項1記載の
    システム。
  15. 【請求項15】 前記センサおよび前記プロセッサは無線で接続されている
    、請求項1記載のシステム。
  16. 【請求項16】 前記センサは、x軸およびy軸に向かう弾性的に搭載され
    たセンサ層を含む、単一のモノリシックICである、請求項1記載のシステム。
  17. 【請求項17】 前記センサは加速度計である、請求項1記載のシステム。
  18. 【請求項18】 前記プロセッサは電源に接続可能である、請求項1記載の
    システム。
  19. 【請求項19】 前記プロセッサは電源消費を管理するように動作可能であ
    る、請求項18記載のシステム。
  20. 【請求項20】 前記プロセッサは、前記センサの始動姿勢とは独立に前記
    評価されたボディの動きが環境の許容範囲内かどうかを決定する、請求項1記載
    のシステム。
  21. 【請求項21】 環境に対するボディの動きを評価するシステムの操作方法
    であって、センサが前記ボディに接続可能であり、前記操作方法は、前記ボディ
    の繰り返し検出された加速現象を、プロセッサにより、少なくとも1つの加速度
    的事象特性の関数として処理して、それにより前記評価されたボディの動きが環
    境の許容範囲内かどうかを決定するステップを備える、環境に対するボディの動
    きを評価するシステムの操作方法。
  22. 【請求項22】 (a)前記少なくとも1つの加速度的事象特性を静的に維
    持し且つ少なくとも1つの加速度的事象特性を動的に生成することと、 (b)選択された加速度的事象と非選択加速度的事象の間を区別することによ
    り、前記評価されたボディの動きが許容範囲内にあるかどうかを決定することと
    、 (c)心拍の指標を生成することと、 (d)電源消費を管理すること、 の少なくとも1つを行うように前記プロセッサを用いるステップをさらに備え
    る、請求項21記載の操作方法。
  23. 【請求項23】 前記プロセッサを使用して、前記決定に応答して許容範囲
    の指標を生成するステップをさらに備える、請求項21記載の操作方法。
  24. 【請求項24】 (a)前記生成された許容範囲指標に応答して表示手段を
    制御することと、 (b)有線ネットワークおよび無線ネットワークの少なくとも1つを用いて前
    記許容範囲指標を監視コントローラに通知すること、 の少なくとも1つを行うように前記プロセッサを使用するステップをさらに備
    える、請求項23記載の操作方法。
  25. 【請求項25】 ボディの加速現象の識別方法であって、 前記ボディ上に保持されたセンサにおいて実質的に連続的に、複数軸内のボデ
    ィの動的および静的な加速度を測定して、その加速度を表す出力信号を与えるス
    テップと、 前記出力信号を処理して、前記ボディの前記動的および静的な加速度の両方に
    基づいて、正常加速度事象と異常加速度事象とを区別するステップと、 を備える、ボディの加速現象の識別方法。
  26. 【請求項26】 動的な加速度閾値を設定するステップをさらに備え、前記
    出力信号を処理するステップは、前記ボディの動的な加速度が前記閾値を超える
    ことを識別することを含む、請求項25記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記閾値は動的加速度の強度である、請求項26記載の方
    法。
  28. 【請求項28】 前記出力信号を処理するステップは、前記ボディの最終の
    安定姿勢に対応する最終安定静的加速度値を決定することと、前記ボディの最近
    の安定姿勢に対応する最近の最終安定静的加速度値を前記最終安定値と比較する
    こととを含む、請求項25記載の方法。
  29. 【請求項29】 選択された加速度事象が識別されると警報信号を発行する
    ステップをさらに備える、請求項25記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記出力信号をフィルタリングして、前記選択された加速
    度値に無関係な単一のシャープなインパクトによる警報信号の確率を相当程度減
    少させるステップを含む、請求項29記載の方法。
  31. 【請求項31】 前記ボディの静的な加速度を表す前記出力信号を処理して
    前記ボディが横たえられた時を決定し、その後動的加速度を表す前記出力信号を
    処理して選択された加速度事象と非選択加速度事象とを識別するステップを備え
    る、請求項25記載の方法。
  32. 【請求項32】 動的加速度閾値を設定する捨てを備え、前記出力信号を処
    理するステップは、前記ボディの最終安定姿勢に対応する最終安定静的加速度値
    を決定すること、前記ボディの前記閾値を超える動的加速度を識別すること、お
    よび前記閾値を超えた前記ボディの動的加速度が識別された後に前記最終安定地
    を最新の安定静的加速度値と比較すること、を含む、請求項25記載の方法。
JP2001524075A 1999-09-15 2000-09-15 ボディの動きを評価するためのシステムおよびその操作方法 Pending JP2003509781A (ja)

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