JP2006326174A - 行動監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で被検体の行動状態を監視して該被検体のリハビリによる回復の程度を把握することが可能な行動監視システムを提供することである。
【解決手段】行動監視システムは、被検体１０の体表面の所定の箇所に装着されたセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｂ）１３と、これらのセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｂ）１３からのデータを転送可能に設けられ、上記センサユニット（Ａ）１１〜（Ｂ）１３からのデータに基づいて上記被検体の行動状態を判定するセンタ装置１８とを有して構成される。センサユニット（Ａ）１１〜（Ｂ）１３では、それぞれ内蔵された加速度センサよって被検体１０の行動に伴って生ずる加速度が検出される。一方、センタ装置１８では、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｂ）１３から転送された加速度のデータに基づいて、被検体１０の行動状態が、立ち状態、座位状態、横臥状態の何れであるかが判定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加速度センサを用いて被検体の行動を監視する行動監視システムに関するものである。

従来より、病院や老人ホーム等でリハビリを行っている患者の行動を把握するために、患者の体表面の所定の箇所にセンサを装着し、このセンサからの出力信号に所定の演算を行って人体の行動状態を判定する装置が知られている。例えば、３軸の加速度センサを被検者の胸、腕及び足にそれぞれ装着し、装着された加速度センサの位置を計測することにより被検者の姿勢、例えば起立状態、座位状態、歩行状態、横臥状態などのそれぞれの状態を検出するものであった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５０２９０号公報

一般に、人の行動は、立って歩行する、走行する、立ち止まる（立ち状態）、座って作業する、座って休む（座位状態）、横になって休む、就寝する（横臥状態）等が基本になる。

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、加速度センサを用いて被検者の位置情報を求め、この位置情報から被検者の姿勢、例えば起立状態、座位状態、歩行状態、横臥状態などのそれぞれの状態を検出するものである。通常、加速度センサの計測値からその加速度センサが装着されている部分の位置を求めるには、加速度センサの計測値の時間に関する２階積分を行えば求められることは一般的に知られている。しかし、この場合速度の初期値と位置の初期値を必要とする。そのため、加速度センサの計測値から位置を求めるためには、その都度初期値情報を入手するか、計測開始時から求めていた位置情報、速度情報を初期値情報として記憶し、その都度使用するかの方法が必要となる。前者の場合には、初期値を入手する別手段を必要とし位置情報の検出が複雑になる問題点があり、後者の場合には、計測時間が長くなると累積誤差が増加し正確な位置情報の検出が困難になる問題点があった。

したがって、本発明は上記実情を鑑みてなされたものであり、被検体の姿勢、例えば立ち状態、座位状態、横臥状態などのそれぞれの状態を、別手段の使用、累積誤差の増大などの可能性のある初期値情報入手を必要とせず、加速度センサの計測値から直接、精度よく被検体の姿勢を検出できることが可能な行動監視システムを提供することを目的とする。

すなわち請求項１に記載の発明は、被検体の所定箇所に装着された第１、第２及び第３のセンサユニットと、上記第１、第２及び第３のセンサユニットと通信自在であり上記第１、第２及び第３のセンサユニットからの加速度データに基づいて上記被検体の行動状態を判定するセンタ装置と、を具備する行動監視システムであって、上記第１のセンサユニットは、少なくとも第１の加速度センサを有し、当該第１の加速度センサにより得られた第１の加速度データを出力し、上記第２のセンサユニットは、少なくとも第２の加速度センサを有し、当該第２の加速度センサにより得られた第２の加速度データを出力し、上記第３のセンサユニットは、少なくとも第３の加速度センサを有し、当該第３の加速度センサにより得られた第３の加速度データを出力し、上記センタ装置は、上記第１乃至第３の加速度データに基づいて上記被検体の行動状態が、立ち状態、座位状態、横臥状態の何れであるかを判定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、被検体の所定箇所に装着された第１、第２及び第３のセンサユニットと、上記第１、第２及び第３のセンサユニットと通信自在であり上記第１、第２及び第３のセンサユニットからの加速度データに基づいて上記被検体の行動状態を判定するセンタ装置と、を具備する行動監視システムであって、上記第１のセンサユニットは、少なくとも第１の加速度データを出力する第１の加速度センサと、当該第１の加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する第１の送信手段と、を有し、上記第２のセンサユニットは、少なくとも第２の加速度データを出力する第２の加速度センサと、当該第２の加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する第２の送信手段と、を有し、上記第３のセンサユニットは、少なくとも第３の加速度データを出力する第３の加速度センサと、当該第３の加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する第３の送信手段と、を有し、上記センタ装置は、上記センシング信号に係る第１の加速度データと上記第２の加速度データとの関係より上記被検体の行動状態が横臥状態であることを判定し、上記センシング信号に係る第２の加速度データと上記第３の加速度データとの関係より上記被検体の行動状態が立ち状態、座位状態の何れであるかを判定する、センサデータ収集処理手段と、を有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１若しくは２に記載の発明に於いて、上記第１のセンサユニットは上記被検体の胸部に装着され、上記第２のセンサユニットは上記被検体の一方の大腿部に装着され、上記第３のセンサユニットは上記被検体の他方の大腿部に装着されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１若しくは２に記載の発明に於いて、上記センタ装置は、第１乃至第３のセンサユニットを制御することを特徴とする。

本発明によれば、被検体の姿勢、例えば立ち状態、座位状態、横臥状態などのそれぞれの状態を、別手段の使用、累積誤差の増大などの可能性のある初期値情報入手を必要とせず、加速度センサの計測値から直接、精度よく被検体の姿勢を検出できることが可能な行動監視システムを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。

監視対象としての被検体は、病院や老人ホーム等でリハビリを行っている患者等が、その対象である。被検体１０には、それぞれ後述する加速度センサ３７（図４参照）を有した複数のセンサユニットが、該被検体１０の体表面の所定箇所に装着される。この場合、センサユニット（Ａ）１１が被検体１０の胸部付近に、センサユニット（Ｂ）１２が右脚大腿部の前側に、そしてセンサユニット（Ｃ）１３が左脚大腿部の前側に、それぞれ装着される。これらセンサユニット（Ａ）１１、センサユニット（Ｂ）１２及びセンサユニット（Ｃ）１３のそれぞれは、モジュール化されている。また、上記センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３内の加速度センサ３７は、本実施形態に於いては３軸の加速度センサで構成されている。したがって、これらのセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３により、被検体１０の身長方向となる上下方向の動きに伴って生ずる加速度が検出される。これは、３軸方向の加速度検出が可能な３軸加速度センサを用いることにより、どの方向からの力を受けてもそれによる加速度変化を高精度で検出できるためである。

また、被検体１０の体表面にセンサユニット（Ａ）１１から（Ｃ）１３を貼付する一例として、アクリル系の両面接着テープ等が用いられる。アクリル系両面接着テープは、被検体１０の皮膚にかぶれ等の炎症が起きにくい、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３を被検体１０から剥がした時に、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３や被検体１０の表面に接着のりが付着しにくい、接着層を薄くできる等の利点を有している。

上記センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３によって取得された加速度データは、センシング信号として無線ネットワーク等を経て、医療施設や介護施設等に設置されるセンタ装置１８に、アンテナ部１７を介して送信される。尚、上記センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３から加速度データがセンシング信号としてセンタ装置１８に送信される際は、それぞれの送信タイミングをずらして各送信が実施される。

ここで、無線ネットワークとしては、例えばＢＴ（ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ）（登録商標）等の近距離データ通信システムや、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）（登録商標）、携帯電話システム等が使用される。

また、センタ装置１８は、受信部と、送信部と、センサデータ収集処理部と、センサ制御部等を有して構成される。アンテナ部１７は、センタ装置１８からセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３へ制御信号を送信する送信アンテナ機能と、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３からセンシング信号を受信する受信機能とを有している。このアンテナ部１７の機能の切り替えは、該アンテナ部１７に接続されセンタ装置１８の図示されない信号分配部によって行われる。

図２は、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３が装着された被検体１０の行動状態の例を示した図である。本実施形態に於いては、図２（ａ）に示されるように、立って歩行するまたは走行する状態や立ち止まった状態を「立ち状態」、図２（ｂ）に示されるように、座っている状態を「座位状態」とし、図２（ｃ）に示されるように、横になって休むまたは就寝する状態を「横臥状態」と称することとする。センサユニット（Ａ）１１は被検体１０の胸部に、センサユニット（Ｂ）１２は被検体１０の左大腿部に、センサユニット（Ｃ）１３は被検体１０の右大腿部に装着され、これらのセンサユニットからの加速度データにより、「立ち状態」、「座位状態」、「横臥状態」の各状態の判定が可能となる。詳細な説明は後で述べる。

図３は、本発明の第１の実施形態によるセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３の概略構成を示したブロック図である。尚、センサユニット（Ｂ）１２、センサユニット（Ｃ）１３の構成は、センサユニット（Ａ）１１と同じであるため、ここではセンサユニット（Ａ）１１を参照するものとして、各センサユニットの同一の部分には同一の参照番号を付して、図示及びその説明は省略する。

このセンサユニット（Ａ）１１は、センタ装置１８と送受信可能なもので、センサ本体２１と、センサ駆動制御部２２と、センシング信号送信部２３と、送受信信号分配部２４と、アンテナ部２５と、センサ駆動信号受信部２６及びバッテリ２７とを備えている。

センサ本体２１は、被検体１０の身長方向（前後方向）、身長方向の中心線に対して直角な方向（左右方向）の動きを検出する。

センサ駆動制御部２２は、センサユニット（Ａ）１１の制御動作を司るもので、上述した加速度センサを有するセンサ本体２１で検出された加速度データをセンシング信号送信部２３に出力する。センシング信号送信部２３に出力された加速度データはセンシング信号として、送受信信号分配部２４及びアンテナ部２５を介して、センタ装置１８に送信される。また、センタ装置１８よりアンテナ部２５を介して送信されてきたセンサユニット（Ａ）１１に対する制御信号は、送受信信号分配部２４で分配されてセンサ駆動信号受信部２６に入力される。このセンサ駆動信号受信部２６に入力された制御信号に基づいて、センサ駆動制御部２２がセンサ本体２１の駆動を制御するようになっている。

図４は、図３のセンサ本体２１及びセンサ駆動制御部２２の構成を示したブロック図である。

図４に示されるように、センサ本体２１は被検体１０の行動状態を検出する加速度センサ３７から構成される。また、センサ駆動制御部２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）３１と、サーバ・プログラミング・インターフェース（ＳＰＩ）３２と、記憶部３３と、クロック信号発生部３４及びＡ／Ｄ変換部３５と、を備えている。

クロック信号発生部３４は、ＣＰＵ３１のクロック制御信号に基いて所定周期のクロック信号を発生する。記憶部３３は、ＣＰＵ３１により実行されるプログラムを記憶している。ＣＰＵ３１は、センサ本体２１の加速度センサ３７を始めとして、図３に示されるセンシング信号送信部２３、センサ駆動信号受信部２６を駆動制御するもので、上述したセンタ装置１８から送られてくるセンシング開始や終了、センシング周期等の指令の内容を図示しないメモリに記憶する。そして、以後、この保存された指令と記憶部３３に記憶された設定データに基づいてクロック制御信号を生成してクロック信号発生部３４に出力する。クロック信号発生部３４より発生されるクロック信号により、駆動信号として、センシング開始及び終了、センシング周期などに関する信号を生成する。

Ａ／Ｄ変換部３５は、ＣＰＵ３１からの制御信号により駆動される加速度センサ３７からの検出データをデジタル信号に変換するもので、ＣＰＵ３１よりＳＰＩ３２を介してセンシング信号として出力する。

尚、ＣＰＵ３１から加速度センサ３７に供給する駆動信号としては、スタンバイ信号が用いられる。加速度センサ３７は、スタンバイ信号が“Ｈ（ハイ）”レベル（例えば０．９ｍＡ程度）になるとセンシングを行う動作状態となり、”Ｌ（ロー）“レベル（例えば０．１μＡ以下）になると非動作状態、つまり電力消費量の少ないスタンバイ状態となる。

バッテリ２７は、例えば釦型リチウム電池から成るもので、このバッテリ２７から発生するＤＣ電圧を、センサ本体２１、センサ駆動制御部２２、センシング信号送信部２３及びセンサ駆動信号受信部２６に駆動電源として供給するようになっている。

図５は、図３に示されるセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３内のセンシング信号送信部２３及びセンサ駆動信号受信部２６の構成を示したブロック図である。

センシング信号送信部２３は、ＳＰＩ４１と、デジタル信号制御部４２と、信号変調部４３と、混合部４４及び電力増幅部４５とを備えている。また、センサ駆動信号受信部２６は、水晶発振器５１と、位相安定化回路５２と、電圧制御型発振器５３と、低雑音増幅部５４と、混合部５５と、信号復調部５６と、デジタル信号制御部５７及びＳＰＩ５８とを備えている。

センシング信号送信部２３は、センサ駆動制御部２２からのセンシング信号を、ＳＰＩ４１を介してデジタル信号制御部４２に取り込む。更に、信号変調部４３でデジタル変調、例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調し、混合部４４を介して所定のフォーマットに変換してセンシングデータを作成する。そして、この作成されたセンシングデータを電力増幅部４５にて電力増幅して、送受信信号分配部２４よりアンテナ部２５を介して、センタ装置１８に向け送信させる。

一方、センサ駆動信号受信部２６は、センタ装置１８から送られた制御信号をアンテナ部２５で受信すると、送受信信号分配部２４、低雑音増幅部５４を介して混合部５５に取り込む。この混合部５５で、制御信号を電圧制御型発振器５３の出力と混合した所定周波数に変換した後、信号復調部５６でデジタル復調する。更に、このデジタル復調により得られた制御信号を、デジタル信号制御部５７よりＳＰＩ５８を介してセンサ駆動制御部２２に供給する。

図６は、アンテナ部１７と、センタ装置１８の構成を示したブロック図である。センタ装置１８は、信号分配部６１と、受信部６２と、センサデータ収集部６３と、センサ制御部６５及び送信部６６とを有して構成されたものである。アンテナ部１７は、センタ装置１８のセンサ制御部６５からの制御信号を送信する送信アンテナ機能と、センサユニット１５からのセンシング信号を受信する受信アンテナ機能とを有したもので、この機能の切り替えは、センタ装置１８のサーキュレータなどからなる信号分配部６１で行われる。

受信部６２は、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３から送信されたセンシング信号をアンテナ部１７を介して受信した後復調し、この復調により得られるセンシング信号をセンサデータ収集処理部６３へ出力する。送信部６６は、センサ制御部６５から出力された制御信号を変調した後、アンテナ部１７からセンサユニットへ向けて送信する。本実施の形態では、被検体１０の行動状態を検出することで、リハビリによる回復の程度を把握することが目的であるので、センタ装置１８は、各センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３からのセンシング信号を継続して受信する。

センサ制御部６５は、例えばＣＰＵやＤＳＰを備えたもので、（Ａ）１１〜（Ｃ）１３によるセンシング開始及び終了、センシング周期などに関する指令を含む制御信号を出力する。

センサデータ収集処理部６３は、受信したセンシング信号により被検体１０の行動状況を判定する。このセンサデータ収集処理部６３は、加速度データ識別部７１と、加速度データＡ記憶部７２ａ、加速度データＢ記憶部７２ｂ、加速度データＣ記憶部７２ｃと、データ平均化処理部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ及び行動状態判定部７４とを有して構成される。上記加速度データＡ記憶部７２ａ、加速度データＢ記憶部７２ｂ、加速度データＣ記憶部７２ｃと、データ平均化処理部７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３内の加速度センサからの加速度データに対応している。データ平均化処理部７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、受信したセンシング信号の加速度データのばらつきが大きい時は必要であるが、加速度データのばらつきが小さい時は必ずしも必要ではない。

センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３からの加速度センサのセンサ計測値は、これらの加速度センサが被検者の姿勢により傾いている場合、重力加速度に対する傾斜角度成分となる。すなわち、被検体１０が立っている場合、胸に装着されたセンサユニットの加速度センサは重力と同じ方向になるため重力加速度の値を示し、マイナス（−）方向の最大値付近の値となる。一方、被検体１０が横になっていると、胸に装着されたセンサユニットの加速度センサは重力と直角の方向になり加速度は０近傍の値となる。

次に、行動状態判定部７４による加速度データに基づいた判定基準について説明する。

図７（ａ）は、縦軸に胸部に設置したセンサユニット（Ａ）１１の加速度データの値を、横軸に左大腿部に設置したセンサユニット（Ｂ）１２の加速度データの値を表している。

領域Ｐは、センサユニット（Ａ）１１及び（Ｂ）１２の何れの加速度センサも、センサ計測値はマイナス（−）方向の最大値付近の値になっており、この状態は、センサユニット（Ａ）１１の加速度センサ、センサユニット（Ｂ）１２の加速度センサ共、垂直方向を向いており、図２（ａ）に示される「立ち状態」とみなされる。

また、領域Ｑは、センサユニット（Ａ）１１の加速度センサのセンサ計測値はマイナス（−）方向の最大値付近の値になっており、センサユニット（Ｂ）１２の加速度センサの計測値が０近傍の値となっている。この状態は、図２（ｂ）に示される「座位状態」とみなされる。

さらに、領域Ｒは、センサユニット（Ａ）１１及びセンサユニット（Ｂ）１２からの加速度センサのセンサ計測値は共に０近傍になっている。この状態は図２（ｃ）に示される「横臥状態」とみなされる。そのため、図７（ａ）の図から領域Ｒの識別は容易であるが、領域Ｐと領域Ｑは一部が重なっており両者の識別は難しい。

図７（ｂ）は、縦軸に右大腿部に設置したセンサユニット（Ｃ）１３の加速度データの値を、横軸に左大腿部に設置したセンサユニット（Ｂ）１２の加速度データの値を表している。

領域Ｐは、センサユニット（Ｃ）１３とセンサユニット（Ｂ）１２の加速度データの値が共にマイナス（−）方向の最大値付近の値になっている。この状態は図２（ａ）に示される「立ち状態」とみなされる。また、領域Ｑは、センサユニット（Ｃ）１３とセンサユニット（Ｂ）１２の加速度データの値が共に０付近になっている。この状態は図２（ｂ）に示される「座位状態」とみなされる。さらに領域Ｒも領域Ｑと同様に、センサユニット（Ｃ）１３とセンサユニット（Ｂ）１２の加速度データの値が共に０付近になっている。この状態は図２（ｃ）に示される「横臥状態」とみなされる。そのため、図７（ｂ）の図から、領域Ｐの識別は容易であるが、領域Ｑと領域Ｒは一部が重なっており両者の識別は難しい。

しかし、図７（ａ）と図７（ｂ）を組み合わせると、領域Ｐ、領域Ｑ及び領域Ｒの識別が可能となる。すなわち、図７（ａ）の結果から領域Ｒを識別し、次に図７（ｂ）の結果から領域Ｐを識別し、最後に領域Ｑが識別される。以上の結果から、本実施形態は、加速度センサの計測値を時間に関する２階積分を行い、さらに速度と位置の初期値情報を必要とする従来技術の方法と比較し、加速度センサの重力加速度に対する傾斜角度成分のみを計測することにより、容易に被検体１０の姿勢を求めることができる特徴を有している。

図８（ａ）及び（ｂ）は、図７（ａ）及び（ｂ）の加速度データの出力値を基にして領域判定を行うための判定基準を示した図である。

上記領域判定を行うには、先ず、図８（ａ）に示されるように、胸部の加速度であるセンサユニット（Ａ）１１内の加速度センサの出力値と、左大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｂ）１２内の加速度センサの出力値とから、得られた加速度データが領域Ｒ内であるか否かが判定される。そして、領域Ｒ内でない場合は、図８（ｂ）に示されるように、右大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｃ）１３内の加速度センサの出力値と、左大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｂ）１２内の加速度センサの出力値とから、領域Ｐが判定され、最後に領域Ｑが判定される。

次に、図９のフローチャートを参照して、センサデータ収集処理部６３の動作について説明する。

先ず、ステップＳ１にてセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３からの加速度データが受信される。次いで、ステップＳ２及びＳ３に於いて、その加速度データの種類が識別される。すなわち、加速度データ識別部７１にて識別されたデータがセンサユニット（Ａ）１１からの加速度データＡであった場合はステップＳ４へ、識別されたデータがセンサユニット（Ｂ）１２からの加速度データＢであった場合はステップＳ５へ、更に識別されたデータがセンサユニット（Ｃ）１３からの加速度データＣであった場合はステップＳ６へ、それぞれ移行する。

ステップＳ４では、加速度データＡが加速度データＡ記憶部７２ａに一旦記憶される。同様に、ステップＳ５では、加速度データＢが加速度データＢ記憶部７２ｂに一旦記憶される。更に、ステップＳ６では、加速度データＣが加速度データＣ記憶部７２ｃに一旦記憶される。次いで、ステップＳ７、Ｓ８及びＳ９にて、上記加速度データ記憶部７２ａ、７２ｂ及び７２ｃに記憶されているそれぞれの加速度データＡ、Ｂ及びＣに対し、データ平均化処理部７３ａ、７３ｂ及び７３ｃにて、移動平均等の手法により平均化が行われる。

次に、平均化された加速度データについて、上述した判定基準に基づいて、行動状態判定部７４による判定がなされる。先ず、ステップＳ１０に於いては、上記ステップＳ７で平均化された加速度データＡと上記ステップＳ８で平均化された加速度データＢとから得られる計測値が、上述した判定基準の領域Ｒ内であるか否かが判定される。ここで、上記計測値が領域Ｒ内に存在する場合は、ステップＳ１１へ移行して、被検体は「横臥状態」であるとされる。一方、上記ステップＳ１０に於いて、計測値が領域Ｒ内ではないと判定された場合は、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２に於いては、上記ステップＳ８で平均化された加速度データＢと上記ステップＳ９で平均化された加速度データＣとから得られる計測値について、上述した判定基準の領域Ｐ内であるか否かが判定される。ここで、上記計測値が領域Ｐ内に存在する場合は、ステップＳ１３へ移行して、被検体は「立ち状態」であるとされる。一方、上記ステップＳ１２に於いて、計測値が領域Ｐ内ではないと判定された場合は、ステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１４に於いては、上記領域Ｐ内には存在しないと判定された計測値について、上述した領域Ｑ内であるか否かが判定される。その結果、計測値が領域Ｑ内に存在する場合は、ステップＳ１５に移行して被検体は「座位状態」であるとされる。一方、上記ステップＳ１４に於いて、計測値が領域Ｑ内に存在しないと判定された場合は、上記ステップＳ１に移行して上述した動作が繰り返される。

このように、上述した実施形態によれば、被検体１０に軽量なセンサユニットを装着することにより、被検体１０はセンサユニットを意識することなく、日常の自然な行動を監視することが可能になる。更に、被検体１０の一定期間内の行動を自動的に監視することができる。そして、この監視の結果得られた行動状態から、被検体１０のリハビリによる行動内容を把握することができ、その後のリハビリに役立てることが可能になる。したがって、例えば、被検体１０の担当医師は、該被検体１０の回復の状態に応じて、新たなリハビリのメニューを与えるようにすればよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

上述した第１の実施形態は、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３とセンタ装置１８との間で送受信可能な構成としていたが、本発明はこれに限られるものではない。本第２の実施形態では、センサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′からセンタ装置１８へ送信する機能のみを有する構成としている。この場合、センサ駆動制御部への制御信号には予めＣＰＵに設定されたデータが用いられる。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。

図１０に於いて、被検体１０の体表面の所定箇所に複数のセンサユニット、この場合センサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′が装着される。これらのセンサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′は、センタ装置１８へ加速度データを送信する機能のみを有する。この、センタ装置１８へ加速度データを送信する機能以外の、センサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′とセンタ装置１８の構成及び動作については、上述した第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態の説明を参照するものとしてここでの説明は省略する。

図１１は、本発明の第２の実施形態によるセンサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′の概略構成を示したブロック図である。

このセンサユニット（Ａ）１１′は、センサ本体２１と、センサ駆動制御部２２と、センシング信号送信部２３と、アンテナ部２５及びバッテリ２７とを備えている。つまり、図３に示される第１の実施形態と異なり、センサユニット（Ａ）１１′は、センサ送受信分配部２４と、センサ駆動信号受信部２６とを有しない。

したがって、センシング信号送信部２３は、図５に示されるセンサ駆動信号受信部２６内の水晶発振器５１と、位相安定化回路５２と、電圧制御型発振器５３に相当する各部を設けている。

また、図６に示されるセンタ装置１８の送信部６６と、センサ制御部６５も不要となる。

したがって、本発明の第２の実施形態に従った行動監視システムによっても、被検体１０の一定期間内の行動を自動的に監視することができるので、被検体１０のリハビリによる回復の程度を把握することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

上述した第１及び第２の実施形態では、何れもセンサユニットからセンタ装置へは無線ネットワーク等でセンシング信号が送信されるものであった。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、この第３の実施形態では、センサユニットが送信部を持たず、加速度データを記憶した後、オフラインにてセンタ装置１８に送るような構成となっている。

図１２は、本発明の第３の実施形態によるセンサユニット（Ａ）１１″〜（Ｃ）１３″の概略構成を示したブロック図である。尚、センサユニット（Ｂ）１２″、センサユニット（Ｃ）１３″の構成は、センサユニット（Ａ）１１″と同じであるため、ここではセンサユニット（Ａ）１１″を参照するものとして、各センサユニットの同一の部分には同一の参照番号を付して、図示及びその説明は省略する。

このセンサユニット（Ａ）１１″は、送信部を持たず、加速度データを記憶した後、オフラインにてセンタ装置１８に送るような構成となっている。すなわち、このセンサユニット（Ａ）１１″は、センサ本体２１と、センサ駆動制御部２２と、検出された加速度データを記憶するセンシング信号蓄積部２８及びバッテリ２７とを備えている。尚、このセンサユニット（Ａ）１１″の各部の動作は、図３及び図１１に示されるセンサユニット（Ａ）１１、１１′と同様であるので、同一の部分には同一の参照番号を付して説明は省略する。

図１３は、図１２のセンサ本体２１及びセンサ駆動部２２の構成を示したブロック図である。尚、この第３の実施形態に於けるセンサ本体２１及びセンサ駆動部２２の構成及び基本的な動作については、上述した第１及び第２の実施形態と同様であるので説明は省略する。そして、第１及び第２の実施形態と異なるのは、サーバ・プログラミング・インターフェース（ＳＰＩ）３２からセンシング信号蓄積部２８に信号が供給されることと、バッテリ２７からセンシング信号蓄積部２８、センサ駆動制御部２２、センサ本体２１に電源が供給される点である。

このように、本第３の実施形態は、上述した第１及び第２の実施形態とは、センサユニット内の構成とセンタ装置の構成が一部異なっているが、基本的な動作については、上述した第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。そして、第１の実施形態と異なる動作は、図９のフローチャートのステップＳ１に於いて、加速度データ受信に対して、オフラインでセンタ装置に持ち込まれたセンサユニット（Ａ）１１″〜（Ｃ）１３″から加速度データを取り込むことである。

したがって、本発明の第３の実施形態に従った行動監視システムによっても、被検体１０の一定期間内の行動を自動的に監視することができるので、被検体１０のリハビリによる回復の程度を把握することができる。

このように、第３の実施形態によれば、上述した第１及び第２の実施形態に比べて、データの送受信を行う部分が不要になる。

（第４の実施形態）
上述した第１乃至第２の実施形態は、センサユニットから無線ネットワーク等により直接センタ装置とデータを送受信するようにしている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、センサユニットとセンタ装置の間の中継器を介してデータを送受信するようにしてもよい。

図１４は、本発明の第４の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。

図１４に於いて、被検体１０に装着された各センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３とセンタ装置１８の間には、中継器１９が設けられている。この中継器１９は、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３が、上述した第１乃至第２の実施形態の何れの形態をとるかに応じて、送信部、受信部の他、センサ制御部やセンサデータ収集処理部を設けるようにしてもよい。センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３と中継器１９との間の無線通信方式としては、上述したＢＴや無線ＬＡＮ等の微弱または小電力型の方式が、一方、中継器１９とセンタ装置１８との間の無線通信方式としては携帯電話システム等の長距離通信が可能な方式が、それぞれ使用される。

尚、この第４の実施形態では、中継器１９が加わる以外、センサユニットとセンタ装置の構成及び動作については、上述した第１乃至第２の実施形態と同じであるので、第１乃至第２の実施形態の説明を参照するものとしてここでの説明は省略する。

（第５の実施形態）
本第５の実施形態は、上述した第４の実施形態と同様に、センサユニットから中継器を介してセンタ装置にデータを送信するようにしたもので、上述した第２の実施形態と同じく受信機能を有していないセンサユニットを用いた例である。

図１５は、本発明の第５の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。

図１５に於いて、被検体１０に装着された各センサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′とセンタ装置１８の間には、中継器１９が設けられている。センサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′と中継器１９との間の無線通信方式としては、上述したＢＴや無線ＬＡＮ等の微弱または小電力型の方式が、一方、中継器１９とセンタ装置１８との間の無線通信方式としては携帯電話システム等の長距離通信が可能な方式が、それぞれ使用される。

尚、この第５の実施形態では、中継器１９が加わる以外、センサユニットとセンタ装置の構成及び動作については、上述した第１乃至第４の実施形態と同じであるので、第１乃至第４の実施形態の説明を参照するものとしてここでの説明は省略する。

また、上述した実施形態に於いては、被検体１０の行動を判定するために、胸部の加速度であるセンサユニット（Ａ）１１の出力値と左脚大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｃ）１３の出力値のグラフ（図８（ａ））と、右脚大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｂ）１２の出力値と左脚大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｃ）１３の出力値のグラフ（ 図８（ｂ））を使用しているが、これに限られるものではない。例えば、縦軸に胸部の加速度である加速度センサ（Ａ）１１の出力値を、横軸に右脚大腿部の加速度である加速度センサ（Ｂ）１２の出力値を表しているグラフを用い、領域Ｐ、Ｑ、Ｒの判定を行うようにしてもよいのは勿論である。

尚、上述した実施形態に於いて、センサユニット及びセンタ装置の構成については、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。要するに本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

更に、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件に於ける適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決することができ、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出することができる。

また、上述した実施形態では、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３を被検体１０の胸部と左右の大腿部に装着する例を示したが、これに限定されることなく、被検体１０の腕や肩等、上記計測に関わる種々の箇所に装着可能である。

また、３箇所以上に設置された中継器を介してセンタ装置１８と各センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３との間の通信が中継される場合には、中継器同士の連携により、三角測量の原理を用いて、センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３の位置情報、つまりは被検体１０の位置情報を求め、センタ装置１８に併せて送信するようにすることも可能である。

尚、本実施形態では、加速度センサを３軸のものとして説明したが、これに限られずに１軸、２軸の加速度センサを採用し、当該１軸、２軸の加速度センサの出力を処理して行動を監視することが可能なように構成することができるのは勿論である。

本発明の行動監視システムによれば、病院、老人ホーム等でリハビリを行っている患者等にセンサユニットを装着し、センタ装置で１日や半日等、一定期間の行動を監視することによって、患者のリハビリによる回復の程度を把握することができる。

また、被検体が装着する加速度センサ（センサユニット）は軽量であるので、被検体がセンサを意識することなく、日常の自然な行動を監視することが容易となる。

更に、被検体の一定期間の行動を自動的に監視することができる。

本発明の第１の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。 センサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３が装着された被検体１０の行動状態の例を示した図である。 本発明の第１の実施形態によるセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３の概略構成を示したブロック図である。 図３のセンサ本体２１及びセンサ駆動部２２の構成を示したブロック図である。 図３に示されるセンサユニット（Ａ）１１〜（Ｃ）１３内のセンシング信号送信部２３及びセンサ駆動信号受信部２６の構成を示したブロック図である。 図１のセンタ装置１８の構成を示したブロック図である。 行動状態判定部７４による加速度データに基づいた判定基準について説明する図である。

図７（ａ）は、センサユニット（Ａ）１１内の加速度センサとセンサユニット（Ｂ）１２内の加速度センサによる加速度データの出力値を示したグラフであり、縦軸に胸部の加速度であるセンサユニット（Ａ）１１内の加速度センサの出力値を、横軸に左大腿部の加速度であるセンサユニット（Ｂ）１２内の加速度センサの出力値を表している。
図７（ａ）及び（ｂ）の加速度データの出力値を基にして領域判定を行うための判定基準を示した図である。 図６のセンタ装置１８内のセンサデータ収集処理部６３の動作について説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるセンサユニット（Ａ）１１′〜（Ｃ）１３′の概略構成を示したブロック図である。 本発明の第３の実施形態によるセンサユニット（Ａ）１１″〜（Ｃ）１３″の概略構成を示したブロック図である。 図１２のセンサ本体２１及びセンサ駆動部２２の構成を示したブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る行動監視システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１０…被検体、１１…センサユニット（Ａ）、１２…センサユニット（Ｂ）、１３…センサユニット（Ｃ）、１７…アンテナ部、１８…センタ装置、１９…中継器、２１…センサ本体、２２…センサ駆動制御部、２３…センシング信号送信部、２４…送受信信号分配部、２５…アンテナ部、２６…センサ駆動信号受信部、２７…バッテリ、２８…センシング信号蓄積部、３１…中央処理装置（ＣＰＵ）、３７…加速度センサ、６３…センサデータ収集部、７１…加速度データ識別部、７２ａ…加速度データＡ記憶部、７２ｂ…加速度データＢ記憶部、７２ｃ…加速度データＣ記憶部、７３ａ、７３ｂ、７３ｃ…データ平均化処理部、７４…行動状態判定部。

Claims (4)

1. 被検体の所定箇所に装着された第１、第２及び第３のセンサユニットと、上記第１、第２及び第３のセンサユニットと通信自在であり上記第１、第２及び第３のセンサユニットからの加速度データに基づいて上記被検体の行動状態を判定するセンタ装置と、を具備する行動監視システムであって、
   上記第１のセンサユニットは、少なくとも第１の加速度センサを有し、当該第１の加速度センサにより得られた第１の加速度データを出力し、
   上記第２のセンサユニットは、少なくとも第２の加速度センサを有し、当該第２の加速度センサにより得られた第２の加速度データを出力し、
   上記第３のセンサユニットは、少なくとも第３の加速度センサを有し、当該第３の加速度センサにより得られた第３の加速度データを出力し、
   上記センタ装置は、上記第１乃至第３の加速度データに基づいて上記被検体の行動状態が、立ち状態、座位状態、横臥状態の何れであるかを判定する
   ことを特徴とする行動監視システム。
2. 被検体の所定箇所に装着された第１、第２及び第３のセンサユニットと、上記第１、第２及び第３のセンサユニットと通信自在であり上記第１、第２及び第３のセンサユニットからの加速度データに基づいて上記被検体の行動状態を判定するセンタ装置と、を具備する行動監視システムであって、
   上記第１のセンサユニットは、少なくとも第１の加速度データを出力する第１の加速度センサと、当該第１の加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する第１の送信手段と、を有し、
   上記第２のセンサユニットは、少なくとも第２の加速度データを出力する第２の加速度センサと、当該第２の加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する第２の送信手段と、を有し、
   上記第３のセンサユニットは、少なくとも第３の加速度データを出力する第３の加速度センサと、当該第３の加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する第３の送信手段と、を有し、
   上記センタ装置は、上記センシング信号に係る第１の加速度データと上記第２の加速度データとの関係より上記被検体の行動状態が横臥状態であることを判定し、上記センシング信号に係る第２の加速度データと上記第３の加速度データとの関係より上記被検体の行動状態が立ち状態、座位状態の何れであるかを判定する、センサデータ収集処理手段と、を有する、
   ことを特徴とする行動監視システム。
3. 上記第１のセンサユニットは上記被検体の胸部に装着され、上記第２のセンサユニットは上記被検体の一方の大腿部に装着され、上記第３のセンサユニットは上記被検体の他方の大腿部に装着されることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の行動監視システム。
4. 上記センタ装置は、第１乃至第３のセンサユニットを制御することを特徴とする請求項１若しくは２に記載の行動監視システム。

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