JP2008257280A - 使用者識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】器具を使用している使用者に違和感を与えることなく、個々の使用者を識別する使用者識別装置を提供する。
【解決手段】使用者識別装置１は、使用者の動きを検出する荷重センサ１１と、荷重センサ１１で検出された検出信号を入力して制御部等に供給する入力インターフェイス１２と、検出信号から導出される動作パターンとベットとを対応付けて記録するデータ蓄積部１３と、介護者に報知する情報に関するデータを送信する出力インターフェイス１４と、出力インターフェイス１４から送られるデータを受けて駆動するモニタ１５とを備え、荷重センサ１１からの検出信号に基づいて使用者のベット上における就床動作等のパターンを導出し、このパターンによって使用者を識別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、器具を使用する使用者を識別する使用者識別装置に関し、特に、ベットを使用する使用者・被看護者をカメラ装置などを用いた直接的な識別手法を用いることなく識別する使用者識別装置に関する。

近年、福祉施設、医療施設等では、使用者・被看護者の転倒など、施設内で起こる事故が問題視されている。特に、使用者・被看護者が使用するベット周辺では、ベットからの転落による骨折、寝たきり被看護者の容体急変といった、重大な事故が発生する可能性が高い。万一事故が発生したとき、使用者・被看護者の状態、居室環境、スタッフの対応など、事故発生前後の種々の情報を把握することが求められている。事故発生前後の状況を知ることができれば、事故原因を明確にすることができ、今後の対策に役立てられるだけでなく、スタッフの対応状況がわかれば、介護の質の向上につなげることができる。

そこで、事故発生前後の状況を把握するために、種々の手法が提案され、報告されている。例えば、被看護者に脈拍、体温等の生体情報を測定できるセンサーを装着し、被看護者に異常が発生したときには、異常のある被看護者の映像をモニタに出力する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、ベット利用者の離床を判定し、離床が判定されたときから監視カメラを作動させるという技術が開示されている（特許文献２参照）。これにより、施設内事故を予防することができるとともに、使用者の状態に応じたきめ細やかな介護作業が行えるようになる。

しかし、特に、高齢者のケアを行う施設や病院では、認知症老人対策が１つの大きな課題となっている。認知症老人の予期せぬ行動パターンが介護者の負担を重くしているという実情がある。例えば、複数床が設置された相部屋等では、空きベットや他人のベットを誤って使用していることがある。また、部屋間違い等により使用者（使用者）のベット間違いが起こることもある。ベット間違いは、ベット上で使用者（被看護者も含む）の生体情報を測定することを可能とした、上述した特許文献等の技術では、正確な測定を行うことの妨げになり、いわゆる「取り違え事故」の要因にもなりかねない。

そこで、介護者による使用者の“見守り”が重要になる。ところが、限られたスタッフで、多数の使用者の状態を見守ることは困難であり、スタッフ数を増員するにも人的コストの問題から制限せざるを得ない。使用者の活動状況を観察する最も直接的な手法として、使用者・被看護者の居室内にカメラを設置して撮影することであるが、監視のための要員、設備にかかるコスト等に加えて、使用者のプライバシー侵害という問題が生じる。

また、使用者に発信器、無線タグ等を装着し、活動状況を監視することもできるが、使用者に識別のためのデバイスを身につけることを習慣化することが困難なうえに、このようなデバイスを身につけていることで、使用者は、違和感・不快感を抱く。また、自ら取り外してしまうこともあった。

これに対して、使用者のベット上での活動状況をリアルタイムで監視し、自動的に分析し、介護が必要な状況を検出したときには、自動的に警報を発するという技術が開示されている（特許文献３参照）
特開２００６−２４７０１４号公報 特許第３３５２９３５号公報 特許第５２９３３２号公報

特許文献３の技術では、介護者は、ベットに在床している使用者の行動、ベット上での活動状況を知ることができ、使用者の状態を知ることができるが、取得された行動パターンからベット上の使用者を特定することは難しい。そのため、特許文献３の技術では、使用者が正しいベットを使用しているか否かは、直接確認する必要があり、使用者のベット間違いなどによる、各種生体情報の測定誤り、取り違い事故等が起こる可能性があった。

そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、器具、特にベットを使用している使用者（被看護者を含む）に違和感を与えることなく、個々の使用者を識別することができる使用者識別装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る使用者識別装置は、器具と該器具を使用する登録者の動作パターンとを対応付けて予め登録する蓄積部と、器具の使用者の動作パターンを検出する動作パターン検出部と、使用者の状態を報知する報知部と、検出部において使用者の動作パターンを検出したとき、登録者の動作パターンと、使用者の動作パターンとを比較する動作パターン比較部と、動作パターン比較部による比較の結果を報知するよう報知部を制御する制御部とを備える。

本発明に係る使用者識別装置は、器具における動きから検出される使用者の動作パターンを用いて正しい使用者か否かを判別するので、器具の使用者に違和感・不快感を与えることなく、またプライバシー侵害のおそれもなく、各使用者を識別することができる。

また、本発明に係る使用者識別装置は、動作パターン検出部が荷重変動を検出する荷重変動検出手段を有し、荷重変動から動作パターンを検出することを特徴とする。また、特徴量検出部は、荷重変動を検出する荷重変動検出手段を有し、荷重変動から特徴量を検出することを特徴とする。

したがって、本発明に係る使用者識別装置は、荷重変動から動作パターン又は特徴量を検出するので、器具の使用者に違和感・不快感を与えることなく、またプライバシー侵害のおそれもなく、各使用者を識別するための情報を取得することができる。

また、本発明に係る使用者識別装置は、使用者の特徴量を検出する特徴量検出部を備え、蓄積部には、器具と、登録者の動作パターンと、登録者の特徴量とが予め対応付けされて蓄積されており、動作パターン比較部は、登録者の動作パターンと使用者の動作パターンとを比較し、且つ登録者の特徴量と使用者の特徴量とを比較することを特徴とする。

本発明に係る使用者識別装置は、器具における動きから導出される動作パターンと使用者の特徴量とによって、正しい使用者か否かを判別するので、器具の使用者に違和感・不快感を与えることなく、またプライバシー侵害のおそれもなく、各使用者を識別することができる。また、特徴量としては、使用者の体重、体格、重心位置、就床姿勢、就床位置のうち少なくとも１つが含まれるものとし、動作パターンとしては、重心位置移動経路が含まれるものとする。これにより、使用者を、より確実に特定することができる。

また、本発明に係る使用者識別装置は、制御部が使用者の動作パターンを登録者の動作パターンとして蓄積部に記録する。したがって、登録者の動作パターンでない動作パターンが新たに蓄積部に蓄積され、検出された動作パターンが登録者の動作パターンであれば、更新されるので、蓄積された動作パターンとを比較するとき、より高度な適合性が図れ、使用者を特定する際の精度が高められる。

本発明によれば、器具への荷重変動から検出される使用者に特有の動作パターンを使用して正しい使用者か否か判別するので、プライバシー侵害のおそれもなく、器具を使用している使用者に違和感・不快感を与えることなく、各使用者を識別することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態として示す使用者識別装置について説明する。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本発明の実施形態として示す使用者識別装置は、器具の使用者を識別する装置であり、本実施形態では、この器具としてベットの場合について説明する。なお、以下では、使用者というのは、使用者、被看護者を含む。

図１に示す使用者識別装置１は、使用者の動きを検出する荷重センサ１１と、荷重センサ１１で検出された検出信号を入力して制御部等に供給する入力インターフェイス１２と、検出信号から導出される動作パターンと、ベットとを対応付けて記録するデータ蓄積部１３と、介護者に報知する情報に関するデータを送信する出力インターフェイス１４と、出力インターフェイス１４から送られるデータを受けて駆動するモニタ１５とを備え、これら各構成の一部が内部バス１７で互いに接続されている。各構成は、制御部１６によって統括制御されている。

具体的に、荷重センサ１１は、使用者がベット上に在床するとき、ベット上で体勢を変化させたとき、離床するときなどの荷重変動を検出することができる圧力センサである。荷重センサ１１の具体例については、図３で説明する。図１に示す荷重センサ１１_１、荷重センサ１１_２、…、荷重センサ１１_ｎは、複数のベットに設けられていることを示している。すなわち、実施形態では、１〜Ｎ個のベットがあり、それぞれに荷重センサが設けられており、各荷重センサから検出信号が入力インターフェイス１２に入力される構成になっている。

荷重センサ１１において検出された荷重変動は、使用者のベット上における動作パターンのほか、使用者固有の特徴量を導出する処理に使用される。すなわち、荷重センサ１１と制御部１６が、使用者の動作パターンを検出する動作パターン検出部と、使用者の特徴量を検出する特徴量検出部として機能する。

データ蓄積部１３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の非接触型のディスク状記録媒体、半導体メモリ、テープ状記録媒体等、汎用の記録手段（又は記憶手段）を適用することができる。データ蓄積部１３は、制御部１６からの制御信号に基づいて、後述する使用者の動作パターン、特徴量等がベットと関連づけて記録されている。なお、動作パターン、特徴量、ベットと関連づけて予め記録された使用者を登録者という。

モニタ１５は、使用者の状態を介護者に報知するためのものであり、具体的には、使用者が正しいベットを使用しているか否か等の情報のほか、その他必要な情報が表示される。

制御部１６は、図示しないが、各種演算処理を実行するＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域としてのＲＡＭ、後述する各種処理等に必要な各種データ、プログラム等が格納されたＲＯＭ等を備えている。また、所定のサンプリング期間をカウントするためのカウンタ等を備えている。特に、制御部１６は、プログラムに基づいて、荷重センサ１１において検出された検出信号から使用者の動作パターンを導出する処理を実行する動作パターン導出機能部２１と、荷重センサ１１において検出された検出信号から使用者固有の特徴量を導出する処理を実行する特徴量導出機能部２２とを有する。

また、制御部１６は、図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、荷重センサ１１において新たな荷重変動を検出したとき、この変動に対して導出した動作パターンと、データ蓄積部１３に蓄積されている登録者の動作パターンとを比較する処理を実行するパターン比較機能部２３を備えている。制御部１６は、検出された使用者の動作パターンを登録者の動作パターンとしてデータ蓄積部１３に記録することができる。また、検出された動作パターンの使用者がデータ蓄積部１３に蓄積された登録者であれば、登録者の動作パターンを更新する。すなわち、制御部１６は、データ蓄積部１３に蓄積された登録者の動作パターンを最新の動作パターンに更新するメモリ更新機能部２４としての役割を有する。この機能により、より高度な適合性が図れ、使用者を特定する際の精度が高められる。

また、制御部１６は、比較の結果、例えば、ベット番号１のベットに対して使用者が就床動作を取ったときの動作パターンが図３に例示する経路Ａではなかったときには、使用者がこのベットの使用者ではないことを介護者に報知する旨の信号をモニタ１５に送信する。

次に、本実施形態の使用者識別処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２に示すように、制御部１６は、ステップＳ１において、入力インターフェイス１２を介して荷重センサ１１における検出信号を取得する。制御部１６は、ステップＳ２において、取得した検出信号から動作パターン導出部２１によって使用者の動作パターンを導出する。

次に、制御部１６は、ステップＳ３において、取得した検出信号から動作パターン導出部２１によって導出した使用者の動作パターンと、データ蓄積部１３に蓄積された登録者の動作パターンとを比較する。比較の方法の具体例については、後述する。動作パターンを比較した結果、一致するパターンがあるか否かをステップＳ４において判別する。データ蓄積部１３に一致するパターンが存在する場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御部１６は、この動作パターンの使用者と登録者とが合致しているものとして、モニタ１５に正常であることを報知する。一方、一致するパターンがない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、制御部１６は、この動作パターンを有する使用者と登録者とが異なるとして、モニタ１５において異常である旨の報知を行う。

続いて、本実施形態として示す識別処理と動作パターンの導出とを実現可能な荷重センサ１１の一例を図３を参照して説明する。

荷重センサ１１は、圧力検出部３１（３１_１〜３１_ｎのｎ個が配置されている）がシート３２上にマトリクス状に配置されて構成されている。各圧力検出部３１_１〜３１_ｎは、接続線３３によって入力インターフェイス１２に接続されている。各圧力検出部３１_１〜３１_ｎの各々には、個別の番号或いは個々の座標が割り当てられており、個々の検出部においてアナログ量或いはデジタル量として圧力値を検出することができるようになっている。したがって、荷重センサ１１は、自身に与えられる荷重を、位置情報と数量情報、すなわち例えば、「圧力検出部３１_１に対して圧力値３」のように数値化して検出することが可能であり、時系列で荷重が加わった箇所をプロットすると、荷重の軌跡と圧力値の変化とを表すことができる。

図３には、検出結果の一例として、圧力検出部を実線で結んだ経路Ａが示されている。経路Ａは、最も圧力がかかった圧力検出部の位置の経時変化を示している。本実施形態では、検出値は５段階で最大が「５」とする。また、図３では、説明のため圧力検出部上に、最大値５を表記してある。実際には、圧力「５」が検知された圧力検出部の周囲には、圧力４，３，２，１，０が検出されるので、図６に重心位置移動経路として示される動作パターンは、圧力分布として表されてもよい。

そして、図３に示す荷重センサ１１は、ベット等の寝具の上（シーツの下であってもよい）等に配置されて、各圧力検出部３１_１〜３１_ｎのからの検出信号が制御部１６によって決められる所定のサンプリング間隔で入力インターフェイス１２を介して制御部１６に供給される。

次に、図３に示す荷重センサ１１による検出信号から使用者を識別する処理と動作パターンの導出とを図４に示すフローチャートと図５の模式図を用いて、具体的に説明する。図５には、使用者が荷重センサ１１が設けられたベット４０に就床するときの一連の動作の概略を模式的に示している。

図４に示すように、ステップＳ１１において、制御部１６は、センサ検出信号を取得する。そして、ステップＳ１２において、信号取得期間をカウントするタイマーをカウント開始する。信号を取得開始するトリガは、どの圧力検出部３１_１〜３１_ｎ何れでも検知されていない状態になっているときには、どこかの圧力検出部で圧力を検知したときとする。例えば、図５（ａ）に示すように、使用者がベットの端部に腰掛けた（腰掛け姿勢Ｍ１とする）とき、対応する圧力検出部で検知されるはずである。このとき、タイマによるカウントが開始される。

制御部１６は、ステップＳ１３において、所定のサンプリング間隔で荷重センサ１１の全ての圧力検出部から検出信号を取得し、最大圧力を示す圧力検出部の位置（又は座標）と、サンプリング毎の各圧力検出部における圧力の遷移をＲＡＭ或いはデータ蓄積部１３の一部領域に記録する。

この最大圧力を示す圧力検出部の位置（又は座標）と、圧力値の遷移は、図５（ｂ）〜図５（ｃ）に示すように、使用者が腰掛け姿勢Ｍ１から就床姿勢Ｍ２に姿勢を替えていく間の使用者の軌跡Ｇｍを表すものである。例えば、ベットのどちらの端部から就床姿勢に入るか、また腕を付く位置、身体の向きの替え方等は、個人の癖、或いは身体的特徴を反映するものであり、個人を識別する情報として使用することができる。

ステップＳ１４において、所定の期間が経過したことが判別されたとき（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５において、制御部１６は、所定の期間内にステップＳ１３において導出された圧力の検知結果から、動作パターン導出機能部２１において、圧力最大値の推移、圧力分布等を導出する。

そして、ステップＳ１６において、使用者がベット上に就床したとき、特徴量導出機能部２２において、使用者の特徴量を導出する。使用者に関する種々の特徴量は、マトリクス状に配置された圧力検出部３１の検知結果から導出することができる。例えば、体重は、圧力検出部３１_１〜３１_ｎ各々における圧力変動がなくなった時点で各圧力検出部における検出値の合計から導出することができる。

体重は、ロードセルなど、ベットの脚に設置された荷重センサ等によっても検出することができる。また、体格は、圧力検出部３１_１〜３１_ｎ各々の圧力変動がなくなった時点で、縦方向及び横方向に最も広がっている圧力検出部群（すなわち、横方向及び縦方向に圧力が連続して検出されている圧力検出部の個数）を選択し、これを体格を表す指標とする。また、重心位置は、圧力検出部３１_１〜３１_ｎのうち、最も大きな圧力変動が与えられている部分とする。更に、就床姿勢は、使用者が一定期間静止していた場合、すなわち、各圧力検出部３１_１〜３１_ｎにおいて圧力の変動が一定期間検知されなかったときの圧力分布を就床姿勢とする。更にまた、就床位置は、上記就床姿勢が検出可能になった状態での圧力分布とする。

初回の検出であれば、このデータをデータ蓄積部１３に格納する。また、２度目以降の検出であれば、すなわち、データ蓄積部１３にテーブルが記録されていれば（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１８において、ステップＳ１５で導出された動作パターンと、ステップＳ１６で導出された特徴量と、データ蓄積部１３に蓄積されている登録者のデータとを比較する。一致或いは類似するデータがある場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、ステップＳ１９において、制御部１６は、モニタ１５で正常である旨の報知を行う。一方、一致する或いは類似のデータがない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ２０において、制御部１６は、モニタ１５で異常である旨を報知する。

また、ステップＳ１７において、テーブルがなければ、すなわち、初回の検出であれば、ステップＳ２１において、ステップＳ１５で導出された動作パターンと、ステップＳ１６で導出された特徴量とをベット番号に対応付けて新たにデータ蓄積部１３に蓄積する。図６に、データ蓄積部１３に作成される動作パターンと特徴量とをベット番号に対応付けた登録者テーブルの一例を示す。図６に示す各パラメータに該当する値が、次回の検出信号から導出されたとき、合致する値が多いものにマッチングする。

図２のステップＳ３（ステップＳ１８）における動作パターンの比較方法の一例について説明する。データ蓄積部１３にテーブルが作成されている場合には、このデータを使用者データとする。この使用者データに対する、導出された動作パターンのデータや特徴量といったデータの割合を誤差Ｅｒとする（すなわち、（使用者データ）／（導出データ）＝誤差Ｅｒ）。

ここで求められる誤差Ｅｒに応じて、誤差Ｅｒが１に近ければ、点数が高くなるように、また１から遠ざかれば点数が下がるように点数を付ける。この点数を各項目毎に合計して、この点数の合計が高ければ高い程、類似度が高いと見積もることができ、これにより、この動作パターンを行っている使用者を識別することが可能になる。

以上説明したように、本発明の実施形態として示す使用者識別装置１によれば、器具（例えば、ベット）を使用する使用者特有の動作パターンから正しい使用者か否か判別するので、器具を使用している使用者に違和感・不快感を与えることなく、またプライバシー侵害のおそれもなく、各使用者を識別することができる。

上述した実施形態では、一例として、器具が寝具（ベット）である場合について説明したが、器具は、寝具に限定されず、使用者の動きを検出して使用者の判定に利用するという本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、器具は、介護用イス、車椅子等、使用者を識別する必要がある状況であれば、本発明を適用することができる。

また、特徴量として、使用者の体重、体格、重心位置、就床姿勢、就床位置等を導出し、これを用いて比較することにより、ベット使用者である使用者を確実に特定することができる。更には、ベット使用者の正誤を判定し、報知することにより、ベットの使用者が異なることによって起こる重大な事故を未然に防止するができる。

本発明の実施形態として示す使用者識別装置を説明するブロック図である。 前記使用者識別装置の使用者識別処理を説明するフローチャートである。 前記使用者識別装置に用いる荷重センサの一例を説明する図である。 前記荷重センサによる検出信号から使用者を識別する処理と動作パターンの導出とを説明するフローチャートである。 本発明に係る使用者識別装置において、端部に腰掛けた使用者が就床姿勢をとるまでの動作パターンを説明する模式図である。 本発明に係る使用者識別装置のデータ蓄積部に蓄積される、ベット番号と、動作パターンと、使用者の特徴量を関連付けた記憶テーブルの一例を説明する図である。

符号の説明

１…使用者識別装置、１１…荷重センサ、１２…入力インターフェイス…、１３…データ蓄積部、１４…出力インターフェイス、１５…モニタ、１６…制御部、１７…内部バス、２１…動作パターン導出機能部、２２…特徴量導出機能部、２３…パターン比較機能部、２４…メモリ更新機能部

Claims (5)

1. 器具と該器具を使用する登録者の動作パターンとを対応付けて予め登録する蓄積部と、
   前記器具の使用者の動作パターンを検出する動作パターン検出部と、
   前記使用者の状態を報知する報知部と、
   前記検出部において前記使用者の動作パターンを検出したとき、前記登録者の動作パターンと、前記使用者の動作パターンとを比較する動作パターン比較部と、
   前記動作パターン比較部による比較の結果を報知するよう前記報知部を制御する制御部と
   を備える使用者識別装置。
2. 前記動作パターン検出部は、荷重変動を検出する荷重変動検出手段を有し、前記荷重変動から前記動作パターンを検出することを特徴とする請求項１に記載の使用者識別装置。
3. 前記使用者の特徴量を検出する特徴量検出部を備え、
   前記蓄積部には、前記器具と、前記登録者の動作パターンと、前記登録者の特徴量とが予め対応付けされて蓄積され、
   前記動作パターン比較部は、前記登録者の動作パターンと前記使用者の動作パターンとを比較し、且つ前記登録者の特徴量と、前記使用者の特徴量とを比較することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の使用者識別装置。
4. 前記特徴量検出部は、荷重変動を検出する荷重変動検出手段を有し、前記荷重変動から前記特徴量を検出することを特徴とする請求項３に記載の使用者識別装置。
5. 前記制御部は、前記使用者の動作パターンを登録者の動作パターンとして蓄積部に記録することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の使用者識別装置。

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