JP2012512391A - 転倒検出器をキャリブレートするための方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は転倒検出器をキャリブレートするための方法と装置に関する。本発明は、転倒検出器をキャリブレートする方法であって：（ａ）前記転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するステップと；（ｂ）前記継続時間から前記転倒検出器の前記自由落下の間の高さの変化を算出するステップと；（ｃ）前記自由落下の高さの前記変化を前記転倒検出器で測定するステップと；（ｄ）前記算出された高さの変化と、前記測定された高さの変化との間の差を算出するステップと；（ｅ）前記差を基にして、転倒が発生したか否かを判断するための前記転倒検出器の閾値を更新するステップと；を有する方法を提供する。

Description

本発明は、転倒検出器に関する。より詳細には、転倒検出器をキャリブレートするための方法と装置に関する。

特許文献１は、ウエアラブルなマルチモダリティの転倒検出器を開示している。これは、加速度計及び気圧計を使用して、転倒の検出の信頼性を向上させている。（特許文献１を参照。この文献の内容は、引用により本明細書に組み込まれる。）気圧計で測定される空気圧から、転倒の間の転倒検出器の高度変更を取得することは可能である。通常、転倒検出器が、体の上部に付けられている場合、その高度は少なくとも５０ｃｍ減少する。この減少は気圧計によって検出することができる。

欧州特許第１６４２２４８号

しかしながら、転倒検出器の中で使用される高度センサ（例えば気圧計）及び、空気圧の変化を測定することは、非常にセンシティブであり、異なる周囲のファクタ、例えば気温及び絶対高度により容易に影響を受ける。結果として、信頼性の低い転倒検出器となってしまう。

従来の転倒検出器において、転倒が起きたかどうかを判定するために使用される高さ変化の閾値は、全てのユーザで固定された値が設定されている（例えば０．５ｍ）。しかしながら、それぞれのユーザの身長は通常異なる。そして、これは転倒検出の付加的な誤差となる。

本発明の目的は、転倒検出器の信頼性を改善するために転倒検出器をキャリブレートする方法を提供することである。

本発明の一態様によって、転倒検出器をキャリブレートする方法が提供される。一態様は、
（ａ）前記転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するステップと；
（ｂ）前記継続時間から前記転倒検出器の前記自由落下の間の高さの変化を算出するステップと；
（ｃ）前記自由落下の高さの前記変化を前記転倒検出器で測定するステップと；
（ｄ）前記算出された高さの変化と、前記測定された高さの変化との間の差を算出するステップと；
（ｅ）前記差を基にして、転倒が発生したか否かを判断するための前記転倒検出器の閾値を更新するステップと；
を有する。

転倒検出器の自由落下を利用することによって、自由落下により生じる高さの算出変化と、転倒検出器の自由落下の間の測定された高さの変化（転倒検出器に含まれる高度センサから取得される）との間の差が算出される。そして、転倒検出器のあらゆる誤差を補正するためのパラメータとして使用することができる。本発明はしたがって、周囲のファクタによって生じる転倒検出器の誤差を取り除く方法を提供する。そして、転倒検出の信頼性を改善する。

別の実施例において、方法は、更に、ステップ（ａ）ないし（ｄ）を繰り返すステップによって、差の平均値をステップ（ｅ）で用いる。

このような方法で、算出された高さの変化と、測定された高さの変化との差の平均のための統計的処理が実行される。そして、平均化されたその差が、閾値の更新に用いられる。これによって、転倒検出器の信頼性を更に向上させることができる。

本発明の別の態様では、転倒検出器をキャリブレートする装置であって：
転倒検出器の自由落下の継続時間を取得する第１の取得ユニットと；
前記継続時間から、前記自由落下の間の前記転倒検出器の高さの前記変化を算出する第１の算出器と；
前記算出された高さの変化と、転倒検出器で測定された前記自由落下の高さの変化との差を算出する、第２の算出器と；
前記差に基づいて、転倒が発生したか否かを検出する前記転倒検出器の閾値を更新する更新ユニットと；
を有する装置が提供される。

更なる本発明の別の態様によれば、転倒検出器を設定する方法であって：
ユーザが転倒検出器を装着する予定である高さの場所からの転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するステップと；
前記継続時間を基に、自由落下の間の転倒検出器の高さの変化を算出するステップと；
前記算出された高さの変化を基にして、転倒が発生したか否かを判断する転倒検出器の閾値を設定するステップと；
を有する方法が提供される。

転倒検出器の自由落下を利用することによって、本発明は、転倒検出器の転倒検出アルゴリズムの閾値を自動的に設定することを可能とする。そして、背丈の異なるユーザに対して閾値を適合させることができる。手動での閾値の入力方法と比較して、提案されている方法は、閾値の設定において何らユーザの介在を必要とせず、したがって、入力機器を必要としない。

本発明の他の目的及び効果は、図面を用いた明細書を参照することによって、更に明らかとなり、かつ容易に理解することができる。

本発明は、図面を参照しながら実施例と共に以下に詳細に説明する。

図の同じ参照符号は、類似した、又は、対応する特徴および／または機能を示す。

自由落下における加速度計の信号を示した図である。 本発明の転倒検出器をキャリブレートする方法のフローチャートである。 本発明の転倒検出器をキャリブレートする装置の概略ブロック図である。 本発明の転倒検出器を設定する方法のフローチャートである。 本発明の転倒検出器を設定する装置の概略ブロック図である。

本発明の実施例は、図面を参照しながら詳細に以下に説明する。

本発明は、転倒検出器の自由落下の時間を測定することによって、自由落下の式によって高さの変化が計算されるという認識をベースとしている。自由落下の式は、転倒検出器のキャリブレーションのための高さの変化の標準的な測定に用いられる。このセンサの測定値は、誤差を含み得る。その要因としては、周囲の状況やその他の外部的ファクタが挙げられる。

図１は、自由落下の際の加速時計の信号を示している。

図１に示されているように、装着している者が転倒検出器を自身の手で持っているときは、転倒検出器には、下方向の力の地球の重力１Ｇ（９．８ｍ／Ｓ^２）がかかっている。転倒検出器が離されると、それは１Ｇで床の方へ加速する。この「自由落下」の場合、３軸の各々の軸（上下、左右、前後、Ｘ／Ｙ／Ｚ）において、加速時計は、衝突するまで、ゼロＧを示す。この時刻において、対象物が受けるｇは、非常に高くなる。転倒検出器が地面に当たったことを示す。このような自由落下の、完全な信号が図１に示されている。

上記のことを前提にして、この間のサンプルの数とサンプリングレートから（又は、内部のタイマから直接に）容易に自由落下の開始時刻ＳＴと終了時刻ＥＴが確認できる。高さの変化は、下式から算出できる。
Ｈ_ｃ＝１／２・ｇｔ^２、
ここで、ｔは、自由落下の継続時間であり、ｇ＝１Ｇ＝９．８ｍ／ｓ^２である。

また、高さの変化は、高度センサによって測定することができる。測定された高さの変化Ｈ_ｍと、計算されたＨ_ｃを比較することによって、高度計のキャリブレーションのための適切なパラメータが次の式から得られる。
Ｐ_{ａｄｊｕｓｔ}＝Ｈ_ｃ−Ｈ_ｍ
転倒検出器は、後の使用のために、このパラメータを自動的に内蔵されたＲＯＭ／ＲＡＭに書き込む。次の高度の測定で、より信頼できる値を取得するために、落下の前後で高度計によって測定された高さの変化は、このパラメータによってキャリブレートされる。

本発明は、このような上述の認識に基づいている。

図２は、本発明の転倒検出器をキャリブレートする方法のフローチャートである。

図２に示されているように、転倒検出器をキャリブレートする方法は、転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するステップ２１を有する。

上述の本発明の実施例で説明したように、転倒検出器の自由落下の継続時間は、転倒検出器内の加速時計（ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ）によって取得することができる。なお、本発明は、これに限定されない。この継続時間は、内部のタイマ、外部のタイマ、あるいはその他のいかなる周知の技術によっても取得できる。

更に、方法は、継続時間から転倒検出器の自由落下の間における高さの変化を計算するステップ２２を有する。上述のように、高さの変化は、Ｈ_ｃ＝１／２・ｇｔ^２、ここで、ｔは、自由落下の継続時間であり、ｇ＝１Ｇ＝９．８ｍ／ｓ^２で算出できる。

更に方法は、自由落下による高さの変化が、ステップ２３で転倒検出器によって測定される。この例では、転倒検出器内の高度計によって、高さの変化が測定される。

更に、方法は、ステップ２４において、算出された高さの変化Ｈ_ｃと、測定された高さの変化Ｈ_ｍとの差が算出される。

更に、方法は、ステップ２５において、転倒が発生したか否かを判断する転倒検出器の閾値を、この差に基づいて、更新する。

キャリブレーションを行う２つの方法がある。ある実施例において、転倒が発生したか否かを判断する転倒検出器の閾値は、上記の差に基づいて更新される。他の実施例においては、落下の検出によって、高度センサによって測定された高さの変化は、この差によってキャリブレートされる。そして、キャリブレートされた高さの変化は、固定された閾値と比較され、転倒が発生したか否かが判断される。

転倒検出器の自由落下を利用することによって、自由落下のために算出される高さの変化及び転倒検出器（転倒検出器に含まれる高度センサから取得される）の自由落下の間の高さの測定された変化の間の差を算出することができ、かつ転倒検出器のいかなる誤差をも補正するために、パラメータとして使用することができる。本発明はしたがって、周囲の要因によって生じる転倒検出器の誤差を取り除く方法を提供する。そして、転倒検出の改善された信頼性を提供する。

小さな高度変化に対しては、センサ信号は線形であるとみなしてもよい。高さの変化の本当（ｒｅａｌ）の値は、Ｈ_ｍ＋Ｐ_{ａｄｊｕｓｔ}である。高度センサのメカニズムの特性が非線形の場合であっても、補償の式は部分的には線形であるとみなしてもよい。いくつかのキャリブレーションの点を得るために数回異なる位置で、自由落下が実行されてもよい。差の平均値は、例えば、数回自由落下を実行することによって取得されてもよい。これにより、より正確な校正値を取得することができる。

このような方法で、高さ変化と、高さの測定された変化の差の算出のために統計的な処理が行われる。そして、差の平均値が閾値を更新するために使用される。転倒検出の信頼性は、更に改善される。

上述のように、転倒検出器において使用される高度センサは空気圧の測定変化に基づく。そして、これは非常に感度が高く、しかも環境（例えば温度及び絶対高度）の違いに影響を受けやすい。このことからみて、転倒検出器を装着しているユーザの環境の大きな変更があったときには、例えば、ユーザがいる地域の天候が大きく変化したり、ユーザが観光旅行で自身の家から観光地に旅行し、天候が前のものと全く異なっていたりした場合、転倒検出器をキャリブレートすることが必要となる。

したがって、転倒検出器の通常の使用において、方法は、更に、現在の環境状況を反映する天候のパラメータを取得するステップを有する。周知のように、天候のパラメータとしては、空気圧、温度、湿度、風力、風速、その他が含まれる。なお、本発明はこれに限定されない。

さらにまた、方法は、取得したパラメータを予め転倒検出器に記憶された天候パラメータと比較するステップを有し、あらかじめ定義された範囲外の環境の変化があるかどうか判断する。記憶されたパラメータは、以前において、転倒検出器のキャリブレーションが行われた環境条件を反映している。

更に方法は、比較の結果によって、環境の変化があらかじめ定義された範囲の外にあることを示す場合、転倒検出器をキャリブレートするためのリクエストを生成するステップを更に有する。

この方法が、あらかじめ定義された範囲の外にある環境の変化があることを検出した場合、リクエストが生成される。そして、転倒検出器は自動的にキャリブレートされ、適切なオペレーションが確保される。

図３は、本発明の転倒検出器をキャリブレートする装置の概略ブロック図である。

装置は、転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するよう構成された、第１の取得ユニット３１を有する。ユニット３１は、上述のステップ２１を実行することができる。

更に、装置は、前記継続時間から、自由落下の間の転倒検出器の高さの変化を算出するように構成される第１の算出器３２を有する。このユニット３２は、上述のステップ２２を実行することができる。

更に、装置は、算出された高さの変化Ｈ_ｃと、転倒検出器によって測定された自由落下の高さの変化Ｈ_ｍとの間の差を算出するように構成される第２の算出器３３を有する。自由落下の高さの変化Ｈ_ｍは、転倒検出器の高度センサで測定され、かつ、装置に入力される。ユニット３３は、上述のステップ２４を実行することができる。

更に、装置は、前記の差を基にして、転倒が発生したことを判断するための転倒検出器の閾値を更新するように構成される更新ユニット３４を有する。更新ユニット３４は、上述のステップ２５を実行することができる。

本発明の他の実施例において、転倒検出器をキャリブレートする装置は、更に、差を算出するためのユニット３３によって数回算出された差を平均することによって、取得された差の平均値を記憶するように構成されたメモリを有する。更新ユニット３４は、差の平均値によって閾値を更新する。

本発明のさらに他の実施例において、転倒検出器をキャリブレートする装置は、更に、現在の環境状況を反映している天候パラメータを取得するように構成される第２の取得ユニットと；取得したパラメータと、予め転倒検出器に記憶された天候パラメータと比較するように構成された、予め定義された範囲を超えた環境の変化があるか否かを判断する判断ユニットであって、記憶された天候パラメータは、以前のキャリブレーションが実行された環境条件を反映している、判断ユニットと；環境の変化が、予め定められた範囲を超えていることを、前記比較の結果が示している場合、転倒検出器をキャリブレートするリクエストを生成するユニットと；を有する。

本発明は、更に、自由落下の動きを高さの変化の閾値の自動的な設定に利用することを提案している。この閾値は、ユーザの異なる背丈に適合できる転倒アルゴリズムのために利用される。

図４は、本発明の転倒検出器を設定する方法のフローチャートである。

図４に示されるように、転倒検出器を設定する方法は、ユーザが転倒検出器を装着する予定である高さから転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するステップ４１を有する。例えば、ユーザが転倒検出器を自身の首に、又は、自身の手首につける予定の場合、転倒検出器は自由落下を行うためにユーザの首、又は、手首の位置に配置される。転倒検出システムがユーザの家に最初に導入されたときに、自由落下はインストーラによってなされてもよい。

転倒検出器をキャリブレートする方法で示したように、転倒検出器の自由落下の継続時間は、転倒検出器の加速度計によって取得される。しかしながら、本発明はこれに限定されない。継続時間は内部タイマ、外部タイマ、又は、公知技術の他のいかなる手段によって取得されてもよい。

方法は、更に、継続時間から、自由落下の間の転倒検出器の高さの変化を算出するステップ４２を有する。なお、ステップ４２は、上述のステップ２２と類似しているため、説明は省略される。

方法は、更に、算出された高さの変化に基づいて、転倒が発生したか否かを判断するための転倒検出器の閾値を設定するステップ４３を有する。従来は、閾値は高さの算出変化より小さい。この閾値は、算出された高さの変化に計数０．６を乗算して得られたものである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。使用される計数はユーザの要求に従って選択されてもよい。

転倒検出アルゴリズムの閾値は、自動的にセットすることができ、かつ、この方法によって異なる背丈のユーザに適合させることができる。手動で閾値を入力する方法と比較して、提案された方法は、いかなるユーザとの対話処理、又は、入力装置（例えばキーボード）をも必要としない。

転倒が発生したか否かを判断するために使用される閾値は、ユーザが転倒を開始する直前の体の姿勢に関係するため、転倒検出器の設定の方法は、転倒検出器のユーザの体の姿勢を特定するステップと、この体の姿勢に基づいて閾値を設定するステップとを有する。従って、立っている姿勢から発生したユーザの転倒を判断する閾値、及び、ユーザの転倒が座っている姿勢から発生したかを判断するための閾値をそれぞれ設定することは、現実的な利点を有する。

図５は、本発明の転倒検出器を設定する装置の概略ブロック図である。

ユニット３１及び３２は、図３に示したユニットと同様である。この装置は、更に、算出された高さの変化に基づいて、転倒が発生したか否かを検出する転倒検出器の閾値を設定するよう構成された設定ユニット５３を有する。この設定ユニット５３は、上述のステップ４３を実行することができる。

本発明の実施形態において、転倒検出器をキャリブレートする装置及び転倒検出器を設定する装置は、転倒検出器とは別個に記載されている。しかしながら、転倒検出器をキャリブレートし、又は、設定する装置は、転倒検出器と共に構成されてもよい。この場合、転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するための第１の取得ユニット３１は、加速度計、又は、転倒検出器の内部タイマであってもよい。

本発明は、いくつかの異なった要素を有するハードウェアによってインプリメントされてもよい。また、適切なコンピュータープログラムによってインプリメントされてもよい。装置の請求項において、いくつかの手段を列挙する。これらの手段のいくつかは、全く同一のハードウェアの要素によって実施されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに、単に記述されるという事実は、これらの手段の組合せが有効に使用することができないことを示すものではない。

上述の実施例は、本発明を限定するよりはむしろ、実例を示すものであり、かつ当業者は添付の請求の範囲の範囲内において、別の実施例を設計することが可能な点に留意する必要がある。請求項において、括弧によって示されるいかなる参照符号も請求項を制限するように解釈されない。「有する」という語は、請求項に列挙されない要素、又は、ステップの存在を排除しない。語「ａ」、又は、「ａｎ」は、複数のこの種の要素の存在を排除しない。いくつかのユニットを列挙している装置の請求項において、これらのユニットのいくつかは、ソフトウェアおよび／またはハードウェアの全く同一の要素によって実現することができる。第１、第２、第３等の語は、時系列的な順序づけを示すものではない。これらの語は、名前と解釈される。

Claims (11)

1. 転倒検出器をキャリブレートする方法であって：
   （ａ）前記転倒検出器の自由落下の継続時間を取得するステップと；
   （ｂ）前記継続時間から前記転倒検出器の前記自由落下の間の高さの変化を算出するステップと；
   （ｃ）前記自由落下の高さの前記変化を前記転倒検出器で測定するステップと；
   （ｄ）前記算出された高さの変化と、前記測定された高さの変化との間の差を算出するステップと；
   （ｅ）前記差を基にして、転倒が発生したか否かを判断するための前記転倒検出器の閾値を更新するステップと；
   を有する方法。
2. 前記ステップ（ｅ）のための平均化された差を取得するために、ステップ（ａ）ないし（ｄ）を繰り返すステップ、
   を更に有する請求項１記載の方法。
3. 現在の環境状況を反映している天候パラメータを取得するステップと；
   予め定義された範囲を超えた環境の変化があるか否かを判断するために、前記取得したパラメータを、転倒検出器に予め記憶された天候パラメータと比較するステップであって、前記記憶された天候パラメータは、前記転倒検出器の以前のキャリブレーションが実行された環境条件を反映している、ステップと；
   前記環境の変化が前記あらかじめ定義された範囲を超えていることを、前記比較の結果が示す場合、前記転倒検出器をキャリブレートするためのリクエストを生成するステップと；
   を更に有する請求項１記載の方法。
4. 前記天候パラメータは、空気圧、温度、湿度、風力及び風速のうちのいずれか１つである、請求項３記載の方法。
5. 転倒検出器を設定する方法であって：
   ユーザが前記転倒検出器を装着する予定である前記高さから実行された、前記転倒検出器の自由落下の前記継続時間を取得するステップと；
   前記継続時間から前記転倒検出器の前記自由落下の間の高さの変化を算出するステップと；
   前記算出された高さの変化に基づいて、転倒が発生したか否かを検出する転倒検出器の閾値を設定するステップと；
   を有する方法。
6. 前記転倒検出器のユーザの体の姿勢を特定するステップと；
   前記特定された体の姿勢を基に、前記閾値を設定するステップと；
   を更に有する請求項５記載の方法。
7. 転倒検出器をキャリブレートする装置であって：
   転倒検出器の自由落下の継続時間を取得する第１の取得ユニットと；
   前記継続時間から、前記自由落下の間の前記転倒検出器の高さの前記変化を算出する第１の算出器と；
   前記算出された高さの変化と、転倒検出器で測定された前記自由落下の高さの変化との差を算出する、第２の算出器と；
   前記差に基づいて、転倒が発生したか否かを検出する前記転倒検出器の閾値を更新する更新ユニットと；
   を有する装置。
8. 前記第２のユニットによって複数回算出された前記差を平均することにより、平均化された差を記憶するメモリ、
   を有し、
   前記更新ユニットは、前記平均化された差によって前記閾値を更新するように更に構成される、
   請求項７記載の装置。
9. 現在の環境状況を反映する天候パラメータを取得する第２の取得ユニットと；
   天候に、予め定義された範囲を超える変化があるか否かを判定するために、前記取得されたパラメータを、転倒検出器に予め記憶された天候パラメータと比較するよう構成された判断ユニットであって、前記記憶された天候パラメータは、前記転倒検出器の以前のキャリブレーションが実行されたときの環境条件を反映している、判断ユニットと；
   環境の前記変化が前記あらかじめ定義された範囲を超えることを前記比較の前記結果が示す場合、前記転倒検出器をキャリブレートするためのリクエストを生成する生成ユニットと；
   を有する請求項７記載の装置。
10. 前記転倒検出器の自由落下の継続時間を取得する第１の取得ユニットは、ユーザが前記転倒検出器を装着する高さから実行され、かつ、前記自由落下の間の前記転倒検出器の高さの前記変化を算出する第１の算出器は、取得された継続時間からなされ、
    当該装置は、さらに、算出された高さの変化に基づいて、前記閾値を設定する設定ユニットを有する、
    請求項７記載の装置。
11. 請求項７ないし１０のうちいずれか１項記載の装置を有する転倒検出器。

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