JP2008242704A - Safety confirmation system using tilt switch - Google Patents
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本発明は、独居老人等の転倒、離床や屋内所在位置を検知したり、単独での工事従事者の転倒や屋内外の所在位置を検知し、これらの情報を一元管理し、その安否を確認・通知するシステムに関する。 The present invention detects the fall of a single person living alone, getting out of bed or indoor location, detecting the fall of a single construction worker, or the location of an indoor or outdoor location, centrally managing this information, and confirming its safety -It is related to the notification system.
日本の高齢者の18%近くは要介護者であるが、それ以外は心身ともに自立し、まだまだ元気な方ばかりである。しかしながら、歳をとるにつれて、筋力低下、バランス感覚の衰えなどは避けて通ることのできないことであり、どうしても怪我をしやすくなってしまう。もし、不慮の事故などが起きた場合、高齢者の一人暮らし世帯などでは、子供とは離れて暮らしているので、発見が遅れ、助からないなどといったことも十分にありえる。そんな「高齢者の不慮の事故」の中に「転倒、転落」がある。高齢者は転倒するとおよそ2人に1人が骨折している。たった一度の転倒で、寝たきり、手足が不自由になる例も多数ある。 Nearly 18% of the elderly in Japan are in need of care, but others are self-reliant and are still energetic. However, as you get older, muscle weakness and loss of balance are unavoidable, and you inevitably get injured. If an unforeseen accident occurs, it may be possible that the elderly are living alone away from their children, so the discovery is delayed and not helpful. Among such “unexpected accidents of the elderly” is “falling, falling”. About one out of every two elderly people have a broken bone. There are many examples of falling asleep and inconvenient limbs with a single fall.
人口の高齢化が進む現代で、高齢者と家族の同居率も低下してきている。こうした独居老人の増加に伴い離れて暮らす家族の心配や介護者の訪問などを軽減し、高齢者に対して特別な操作をすることなく不快感の少ない安否確認システムの開発が必要とされている。 In the present age when the population is aging, the cohabitation rate of elderly people and their families is also decreasing. Along with the increase in the number of elderly people living alone, there is a need to develop a safety confirmation system that reduces concerns for family members who live far away, visits by caregivers, etc., and reduces discomfort without requiring special operations for the elderly. .
従来、特許文献1には、家屋の各部屋に取り付けられ居住者の動きを検出するヒトセンサ(焦電センサ)と、家屋の各設備に付設された機器センサと、該ヒトセンサ及び機器センサの出力をデータとして取り込み、そのデータから居住者の健康状態を推定し遠隔看護者へのレポートを作成する制御装置と該制御装置が作成したレポートを電話回線に出力するモデムを具備するものである、居住者のプライバシーを犯すことなく生活状況から健康状態を推定し自動的に看護者へ通報し得る高齢者安否確認システムが開示されている。
Conventionally,
また、特許文献2には、単身生活者の住宅の各部屋に人感センサを配置し、人感センサを用いて単身生活者の各部屋での滞在時間をリアルタイムで検出して記憶部に記録し、記憶部に記録されたデータを遠隔地の端末から検索するシステムであって、部屋毎に予め定めた時間以上人感センサが検知し続けるか又は人が検知されるはずがない時間帯に人感センサが検知した場合に、遠隔地の端末にアラームを通知する単身生活者安否確認システムが開示されている。 Further, in Patent Document 2, human sensors are arranged in each room of a single person's house, and the stay time in each room of the single person is detected in real time using the human sensor and recorded in the storage unit. In a system for searching data stored in the storage unit from a remote terminal, the human sensor continues to detect for a predetermined time for each room or in a time zone in which a human should not be detected A single-person safety confirmation system for notifying an alarm to a remote terminal when a human sensor detects is disclosed.
しかしながら、いずれのシステムも、既存の施設・設備の改造が必要となり、各装置の電源の問題にも考慮が必要である。
本発明の目的は、センサに傾斜スイッチを使用し、屋内ネットワークに電力線搬送通信(PLC)や特定小電力無線等を使用することで各装置の電源問題を解決し、既存の施設・設備を改造なしに利用でき、扱いが容易で調整も殆ど必要がないようにした安否確認システムを提供することである。 The purpose of the present invention is to solve the power supply problems of each device by using a tilt switch for the sensor and using power line carrier communication (PLC) or specific low power radio for the indoor network, and remodeling existing facilities and equipment. It is to provide a safety confirmation system that can be used without any adjustment, is easy to handle, and requires little adjustment.
これらの目的を達成するため本発明は次のように構成する。
請求項1に係る発明は、少なくとも1つの傾斜スイッチを備えた傾斜センサと、前記傾斜センサで検知した情報を集積する安否情報発信装置と、前記傾斜センサと前記安否情報発信装置間に設けられた第1情報伝達手段と、前記安否情報発信装置に集積された情報を一元化する安否情報管理装置と、前記安否情報発信装置と前記安否情報管理装置間に設けられた第2情報伝達手段と、を備えた安否確認システムである。
請求項2に係る発明は、前記傾斜センサは、可動物に設けられることを特徴とする請求項1に記載の安否確認システムである。
また、請求項3に係る発明は、前記第1情報伝達手段は、電力線搬送通信(PLC)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の安否確認システムである。
請求項4に係る発明は、前記第1情報伝達手段は、特定小電力無線であることを特徴とする請求項1又は2に記載の安否確認システムである。
さらに、請求項5に係る発明は、前記第2情報伝達手段は、インターネットであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の安否確認システムである。
請求項6に係る発明は、前記第2情報伝達手段は、無線パケット通信であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の安否確認システムである。
In order to achieve these objects, the present invention is configured as follows.
The invention according to
The invention according to claim 2 is the safety confirmation system according to
The invention according to claim 3 is the safety confirmation system according to
The invention according to claim 4 is the safety confirmation system according to
The invention according to claim 5 is the safety confirmation system according to any one of
The invention according to claim 6 is the safety confirmation system according to any one of
本発明では、傾斜スイッチを用いて、独居老人等の転倒や離床、屋内での所在位置を検知する傾斜センサと、電力線搬送通信(PLC)や特定小電力無線等を用いて検知システムと接続され、検知した情報を広域ネットワークに流す安否情報発信装置と、これらの情報を一元管理・分析し、対象者の安否を確認・通知するための安否情報管理装置を備えることで、安否確認システムを確立することができる。そして、既存の施設・設備を改造なしに利用でき、扱いが容易で調整も殆ど必要がない。さらに、屋内ネットワークに電力線搬送通信(PLC)や特定小電力無線等を使用することで各装置の電源問題を解決することができる。 In the present invention, a tilt switch is used to connect a tilting sensor that detects the falling or leaving of an elderly person living alone, an indoor location, and a detection system using a power line carrier communication (PLC), a specific low power radio, or the like. Establishing a safety confirmation system by providing a safety information transmission device that sends detected information to a wide area network and a safety information management device that centrally manages and analyzes this information to confirm and notify the safety of the target person can do. Existing facilities and equipment can be used without modification, and are easy to handle and require little adjustment. Furthermore, the power supply problem of each apparatus can be solved by using power line carrier communication (PLC), specific low power radio, etc. for an indoor network.
また、単独での工事従事者の転倒や、屋内外での所在位置を検知する安否情報管理システムにも適用することができる。 In addition, the present invention can be applied to a safety information management system that detects the fall of a construction worker alone or the indoor / outdoor location.
本発明の安否確認システム全体の組織図を図1に示す。傾斜センサで転倒やドアの開閉を検知する。傾斜の検知には、傾斜スイッチを用いており、検知した情報を電灯線通信(PLC)や特定小電力無線を使って安否情報発信装置に集める。集めた情報を、インターネット、無線パケット等を介して、安否情報管理装置で一元管理し、安否を確認して、離れた家族や介護者等に安否情報の通知等を行う。 The organization chart of the entire safety confirmation system of the present invention is shown in FIG. The tilt sensor detects a fall or door opening / closing. A tilt switch is used to detect the tilt, and the detected information is collected in a safety information transmitter using power line communication (PLC) or specific low-power radio. The collected information is centrally managed by the safety information management device via the Internet, wireless packets, etc., and the safety is confirmed, and the safety information is notified to a distant family or caregiver.
安否確認システムの回路に使用した傾斜センサのセンサには一方向にしか反応しない傾斜スイッチである、サガミ電子製のYKB 1B-R/Aを用いた。傾斜センサは装置の傾きを検知し、一定時間ごとに電灯線通信(PLC)に情報を送る。この傾斜センサは、加速度センサ、ジャイロセンサ等に比べて扱いが容易で低コストである。 YAG 1B-R / A manufactured by Sagami Electronics, which is a tilt switch that reacts only in one direction, was used for the tilt sensor used in the safety confirmation system circuit. The tilt sensor detects the tilt of the device and sends information to power line communication (PLC) at regular intervals. This tilt sensor is easier to handle and less expensive than an acceleration sensor, a gyro sensor, or the like.
動作実験に用いた装置の傾斜センサの動作回路図を図2に示す。 FIG. 2 shows an operation circuit diagram of the tilt sensor of the apparatus used for the operation experiment.
また、電灯線通信(PLC)とは家庭に既存しているコンセント部分のAC100Vや200Vの電力線に信号を重畳させ通信回線として利用する技術である。家庭に既存する電気のコンセントに通信用のアダプタを設置して安否情報発信装置と接続する。 In addition, power line communication (PLC) is a technology that superimposes a signal on an AC 100V or 200V power line existing in a household and uses it as a communication line. Install an adapter for communication in an electrical outlet existing in the home and connect it to the safety information transmitter.
ほとんどの建物には電気配線が張り巡らされているため、新たにケーブルなどを敷設することなく手軽に構造通信網を構築できる。これは電力会社の配電網をそのまま通信基盤として利用することができるという利点がある。 Since most buildings have electrical wiring, you can easily build a structural communication network without laying new cables. This has the advantage that the power company's distribution network can be used as it is as a communication infrastructure.
作成した安否確認システムの傾斜センサは玄関のドア、トイレのドア、トイレの流しノブ、パソコンの、以上4箇所に取り付けて実験を行った。 In the experiment, the inclination sensors of the safety confirmation system that was created were installed at the above four locations on the entrance door, toilet door, toilet sink knob, and personal computer.
傾斜センサは電灯線通信機器に接続されており、スイッチのon、offを電灯線を通して安否情報発信装置に一定時間ごとに送信される。受信した信号は安否情報管理装置にonの場合は1、offの場合は0で自動的に書き出しされる。これをグラフ表示させる。 The inclination sensor is connected to the power line communication device, and the on / off of the switch is transmitted to the safety information transmitting device through the power line at regular intervals. The received signal is automatically written to the safety information management device as 1 when it is on and 0 when it is off. This is displayed in a graph.
まず、動作検証実験として、行動パターンとして玄関から入りトイレに行きパソコンを開いてもう一度トイレに行きパソコンを閉じて玄関を出て戻ってくるまでの行動を記録した。実験を行った結果を図3に示す。グラフより行動パターンどおりのスイッチのon、offが0と1で表示された。これにより傾斜センサが正常に動作していることが確認できた。 First, as an action verification experiment, we recorded behaviors from the entrance to the toilet, opening the computer, opening the computer, closing the computer, exiting the entrance, and returning. The result of the experiment is shown in FIG. From the graph, on and off of the switch according to the behavior pattern are displayed as 0 and 1. As a result, it was confirmed that the tilt sensor was operating normally.
また、外出検知検証実験として、高齢者が在宅中か不在なのかを確認するための実験を行った。この実験では在宅から外出し、そして帰宅するという行動パターンを検証した。実験の結果を図4に示す。グラフから在宅中はトイレに行き次に玄関のドアを開閉し一定時間経過すると再び玄関のドアが開閉しパソコンを起動したということがわかる。玄関のドアが開閉し、一定時間経過する間は屋内に設置されている傾斜センサがいずれも反応していないことからこの間は不在であったことが見て取れる。 In addition, as an outing detection verification experiment, an experiment was conducted to confirm whether elderly people were at home or absent. In this experiment, the behavior pattern of going out from home and going home was verified. The result of the experiment is shown in FIG. From the graph, you can see that when you were at home, you went to the toilet, then opened and closed the entrance door, and after a certain period of time, the entrance door opened and closed again and started up the computer. It can be seen that there was no absence during this period since the front door opened and closed and no tilt sensor installed indoors reacted during a certain period of time.
また、起き上がり検知検証実験として、傾斜センサを人の上半身である体の胸の部分に取り付け高齢者が起きている状態又は寝ている状態なのかを検知する実験を行った。この実験では玄関のドア部分に取り付けてあった傾斜センサを胸の部分に取り付けて実験を行った。実験の結果を図5に示す。前半は起きてトイレに行っていることがわかる。後半は寝ている体勢になっていることがわかる。寝ている際、寝返りなどをしてみたが傾斜センサは反応しなかった。この結果から起き上がり検知にも応用できることが確認できた。 In addition, as an experiment for verifying rising detection, an experiment was performed in which an inclination sensor was attached to the chest part of the body, which is the upper body of a person, to detect whether an elderly person is awake or sleeping. In this experiment, the inclination sensor that had been attached to the door part of the entrance was attached to the chest part. The result of the experiment is shown in FIG. You can see that the first half is getting up and going to the bathroom. You can see that the latter half is in a sleeping position. When I slept, I tried to roll over, but the tilt sensor did not respond. From this result, it was confirmed that it can be applied to rising detection.
さらに、転倒検知検証実験として、傾斜センサを胸の部分に取り付け高齢者が転倒し身動きが取れない状態になった場合を想定して実験を行った。実験を行った結果を図6に示す。起きてトイレのドアを開閉した後、胸に取り付けた傾斜センサがoffの反応を示している。これは体が寝ている状態を示している。同時にトイレの流しノブに取り付けた傾斜センサも反応がない。以上の結果からトイレに行った高齢者がトイレで転倒し身動きが取れない状態であることが確認できる。 Furthermore, as a fall detection verification experiment, an experiment was performed assuming that an elderly person falls and cannot move due to a tilt sensor attached to the chest. The results of the experiment are shown in FIG. After waking up and opening and closing the toilet door, the tilt sensor attached to the chest shows an off response. This shows the state where the body is sleeping. At the same time, the tilt sensor attached to the sink sink knob does not respond. From the above results, it can be confirmed that an elderly person who went to the toilet falls in the toilet and cannot move.
以上の実験より、傾斜スイッチのon、offを電灯線通信を介して安否情報管理装置にデータ収集することができた。システムを設置して生活行動パターンをとったところ抵抗感や不快感はなく、電灯線通信を使用することにより余計な配線をすることなく独居老人の転倒防止にもなることが確認できた。 From the above experiment, it was possible to collect data on the safety information management device via the power line communication on and off of the tilt switch. When the system was installed and the daily behavior pattern was taken, there was no resistance or discomfort, and it was confirmed that the use of power line communication could prevent the elderly from falling alone without extra wiring.
本実施例においては、使用したスイッチは4個であるが、スイッチを増加してもよい。この場合は、転送するデータ量を削減するために、スイッチの状態が変化した場合のみ、通信を行うにする方法もある。 In this embodiment, four switches are used, but the number of switches may be increased. In this case, in order to reduce the amount of data to be transferred, there is a method in which communication is performed only when the switch state changes.
転倒検知通報システムは、図7のように、傾斜スイッチと無線装置(送信機、受信機)、安否情報管理装置で構成される。 As shown in FIG. 7, the fall detection notification system includes a tilt switch, a wireless device (transmitter, receiver), and a safety information management device.
実験は、傾斜スイッチとして、光を使った無接点型のスイッチであり、360°全方向に対応するDS-BA1H(日本開閉器株式会社)を使用した。 The experiment was a contactless switch using light as a tilt switch, and DS-BA1H (Nihon Switch Co., Ltd.) that supports 360 ° in all directions was used.
また、無線装置として、ケイツー電子工業株式会社のWCU-241とWCU-242を使用した。WCU-242を選んだ理由は、2.4GHzを使用している点にある。2.4GHz帯を使った無線通信は、特定小電力無線とよばれ、その使用に資格を必要としないため、だれでも使うことができるのである。
今回WCU-242を送信機に使用し、受信機として、同社のWCU-241用マザーボードとWCU-241を使用した。
In addition, WCU-241 and WCU-242 of K2 Electronics Co., Ltd. were used as wireless devices. The reason for choosing WCU-242 is that it uses 2.4GHz. Wireless communication using the 2.4 GHz band is called a specific low-power radio and does not require qualification for its use, so anyone can use it.
This time, WCU-242 was used as a transmitter and the company's WCU-241 motherboard and WCU-241 were used as receivers.
転倒検知装置は、傾斜スイッチと、WCU-242と電源としてボタン電池3Vから構成されている。取り付け方法として、ベルトに装着として製作した。その通信速度は1Mbpsに設定した。 The fall detection device includes a tilt switch, WCU-242, and a button battery 3V as a power source. As an attachment method, it was manufactured by attaching to a belt. The communication speed was set to 1Mbps.
この装置に取り付けられた傾斜スイッチの出力の変化を、無線装置のマイコンが受け取り、転倒を判断する。約10msごとに1byteの情報を送信し続け、図8のように、その1byteの中に、転倒の判定結果の1(正常)と0(転倒)、傾斜スイッチの出力1(ON)と0(OFF)、データのロスの確認のための番号の3種類の情報をのせている。 A change in the output of the tilt switch attached to this device is received by the microcomputer of the wireless device, and a fall is determined. It continues to send 1-byte information every 10 ms, and as shown in Fig. 8, within the 1-byte, the fall judgment results 1 (normal) and 0 (fall), the tilt switch output 1 (ON) and 0 ( OFF), 3 kinds of information of number for confirming data loss are placed.
転倒判定を検証するため、10秒間の歩行と直立前方転倒の2種目の実験を行った。それぞれの実験を10回ずつ測定し、送信機の傾斜スイッチの出力を調べた。 In order to verify the fall judgment, we conducted a second experiment of walking for 10 seconds and falling forward. Each experiment was measured 10 times to examine the output of the transmitter tilt switch.
歩行実験は平らな道をごく普通に10秒間歩き、直立前方転倒実験は、直立状態から高さ0.3mのソファーに向かって転倒を行い、転倒後は5秒間倒れたままの姿勢を保持した。
歩行実験の結果によると、10回の測定中8回はその出力が、ONのまま変化することがなかった。しかし、残りの2回は、傾斜スイッチの出力が何度も切り替わるときがあったが、傾斜スイッチの出力がOFFの状態を続けた時間は最大でも490msであった。
In the walking experiment, we walked on a flat road for 10 seconds, and in the upright forward falling experiment, we fell from an upright position to a sofa with a height of 0.3 m, and after falling down, we maintained the posture of falling down for 5 seconds.
According to the results of the walking experiment, the output did not change for 8 times out of 10 measurements. However, in the remaining two times, there was a case where the output of the tilt switch was switched many times, but the time during which the output of the tilt switch was kept OFF was 490 ms at the maximum.
次に、転倒実験の結果によると、転倒実験では10回中9回の実験において、スイッチが切り替わった後、OFFの状態を保ったままであった。しかし、残りの1回については転倒後、スイッチが何度も切り替わる瞬間があった。これはチャタリング現象であり、210msの間チャタリングを起こしていた。しかし、そのチャタリングが終われば、傾斜スイッチの出力はOFFのままであった。 Next, according to the result of the fall experiment, in the fall experiment, in 9 out of 10 experiments, the switch remained switched off after switching. However, there was a moment when the switch was switched many times after the fall for the remaining one. This is a chattering phenomenon and caused chattering for 210 ms. However, when the chattering was over, the output of the tilt switch remained OFF.
本当に人間が転倒を起こしてしまったら、そんなに簡単に起き上がることは困難であり、どんなに軽症でも、転倒状態から復帰するのに時間がかかるとすると、転倒時のチャタリング時間の210msや、歩行時のOFF状態である490msよりも、もっと長い周期で転倒を判断すればよいと考えられる。即ち、傾斜スイッチがOFFに切り替わったあとから例えば1000ms間、ずっとOFF状態が続けば転倒と判断すれば、十分に転倒を検知できると考えられる。 If a human actually falls, it is difficult to get up so easily, and even if it is mild, if it takes time to recover from the fall state, the chattering time at the time of fall is 210 ms and OFF when walking It is thought that it is sufficient to judge a fall with a longer cycle than the state of 490 ms. That is, it is considered that the fall can be sufficiently detected if it is judged that the tilt switch has been turned off if the OFF state continues for 1000 ms after the tilt switch is turned off.
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