JP2013034763A - 溺水判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】入浴者が溺水状態にあることを瞬時に判定することができ、溺水状態を検知するために入浴する方向や深さに制限を受けることがなく、且つ取り付けるセンサの数も少ない溺水判定システムを提供する。
【解決手段】浴室内の浴槽１の上部に位置する天井３に配置され、浴槽１内に入浴者５が入浴中であることを検出する入浴者検出装置１１と、天井３に配置され、浴槽１に向けて超音波を発信し、その発信した超音波の反射波を受信する超音波発受信装置１２と、入浴者検出装置１１により入浴者５が入浴中であることが検出されたときに、受信した反射波に基づいて入浴者５の頭頂部から浴槽１内の水面６までの距離Ｌを算出し、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌに基づいて入浴者５が溺水状態か否かを判定する溺水判定装置１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽に入浴中に一過性や急性疾患による意識喪失などにより頭部が水没し溺水した状態を直ちに発見し、早期の救命を可能にするための溺水判定システムに関する。

家庭内における事故死として多いものに浴槽内での溺死があげられている。浴槽で溺れる要因として寒い時期に熱いお湯に接することによる急激な血圧上昇や心臓への負担による脳や心臓などの急性疾患や、入浴中に湯に浸かった状態では血行がよくなり血圧も低下するが、その状態から立ち上がることによって重力により脳や心臓が虚血状態になることによる急性疾患や意識喪失により、浴槽内での転倒や脱力することにより浴槽内で身体を支えることができずに水没し、溺水してしまう場合が多く、洗い場における事故に比較して浴槽内での事故が非常に多いことが知られている。

また、家族が同一屋内に居た場合においても浴槽内で溺水状態にあることを早期に発見することができず、結果として命を失うことが多い。それを裏付けるデータとして公衆浴場では入浴事故による死亡例は家庭の場合と比較して非常に少なく、公衆浴場は周囲に人目があり異常発見が早いためと考えられている。

また、浴室の異常を連絡するために給湯装置のリモコン等に他の部屋とのインターホン機能を備えたものもあるが、入浴者が意識喪失状態の場合は当然連絡することができない。

このように浴室内は家庭内においても危険な場所であるが、近年高齢化が進むにつれて浴室内の事故を早期に発見し処置を行うことにより救命に繋げることが重要となっており、浴室内の異常検知装置の提案がなされている。

例えば、特許文献１では、浴槽上部に取り付けられた人体検出センサの動きが所定時間変化なかった場合に意識喪失と判断したり、複数のセンサが遮られた状態が継続した場合に倒れている状態と判断したりすることが述べられている。しかしながら、最も緊急を要する溺水状態を判断できず、検出についても即時性がないとともに、多くの人体検出センサが必要である。

また、特許文献２では、浴槽の水位計と浴槽内に光遮断センサを多数設置し入浴者の体の位置を検出することにより溺水状態を判断している。しかしながら、入浴者が湯に浸かる高さはまちまちであり、溺水状態を判断するには浴槽内に多数の光遮断センサが必要となるうえに、入浴者の頭部の幅は人体に比べて狭く、センサで把握するためには浴槽の水平方向にも多数の光遮断センサが必要となる。

一方、特許文献３では、浴槽内の超音波センサにより入浴状態であることを判断して、入浴者に対面した超音波センサにより入浴者の頭部が浴槽外に出ていることを検知している。しかしながら、対面した超音波センサでは頭部の位置検出精度を得ることができず、呼吸ができない状態であるかを精度よく把握できないうえに、入浴する方向等が制約される。

特開平８−５０６９３号公報 特開平８−６６３２３号公報 特開２０００−２１７７２８号公報

上記問題点を鑑み、本発明の目的は、入浴者が溺水状態にあることを瞬時に判定することができ、溺水状態を検知するために入浴する方向や深さに制限を受けることがなく、且つ取り付けるセンサの数も少ない溺水判定システムを提供することである。

本発明の一態様によれば、浴室内の浴槽（１）の上部に位置する天井（３）に配置され、浴槽（１）内に入浴者（５）が入浴中であることを検出する入浴者検出装置（１１）と、天井（３）に配置され、浴槽（１）に向けて超音波を発信し、その発信した超音波の反射波を受信する超音波発受信装置（１１）と、入浴者検出装置（１１）により入浴者が入浴中であることが検出されたときに、受信した反射波に基づいて入浴者（５）の頭頂部から浴槽（１）内の水面（６）までの距離（Ｌ）を算出し、入浴者（５）の頭頂部から水面（６）までの距離（Ｌ）に基づいて入浴者（５）が溺水状態か否かを判定する溺水判定装置（１３）とを備える溺水判定システム（１０）が提供される。

本発明の一態様において、溺水判定装置（１３）は、受信した反射波から入浴者（５）で反射した反射波を抽出する入浴者反射波抽出部（１０９）と、受信した反射波から水面（６）で反射した反射波を抽出する水面反射波抽出部（１１０）と、抽出した水面（６）で反射した反射波及び入浴者（５）で反射した反射波に基づいて、入浴者（５）の頭頂部から水面（６）までの距離（Ｌ）を算出する距離算出部（１１１）と、入浴者（５）の頭頂部から水面（６）までの距離（Ｌ）に基づいて入浴者（５）が溺水状態か否かを判定する溺水判定部（１１２）とを備えていても良い。

本発明の一態様において、入浴者検出装置（１１）により入浴者（５）が検出され、且つ入浴者反射波抽出部（１０９）により入浴者（５）で反射した反射波が抽出されない場合に、溺水判定部（１１２）が、入浴者（５）が溺水状態であると判定しても良い。

本発明の一態様において、入浴者反射波抽出部（１０９）が、受信した反射波の波形の先鋭度に基づいて、入浴者（５）で反射した反射波を抽出しても良い。

本発明の一態様において、水面反射波抽出部（１１０）が、反射波の波形の先鋭度、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間、及び反射波の経時的な振幅の変動に基づいて水面（６）で反射した反射波を抽出しても良い。

本発明の一態様において、距離算出部（１１１）が、超音波を発信してから水面（６）で反射した反射波を受信するまでの第１の遅延時間（ｔ３）を算出し、超音波を発信してから入浴者（５）の頭頂部で反射した反射波を受信するまでの第２の遅延時間（ｔ１，ｔ２）を算出し、第１及び第２の遅延時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３）に基づいて入浴者（５）の頭頂部から水面（６）までの距離（Ｌ）を算出しても良い。

本発明の一態様において、入浴者検出装置（１１）が、映像情報により浴槽（１）内の入浴者（５）を検出する撮像素子であっても良い。

本発明の一態様において、溺水状態であると判定されたときに、警報を発する警報装置（１４）を更に備えていても良い。

本発明の一態様において、溺水判定装置（１３）が、受信した反射波の波形とともに、受信した反射波のエンベロープ検波波形及びそのエンベロープ検波波形の微分波形を出力する波形分析回路（１０８）を更に備え、入浴者反射波抽出部（１０９）が、エンベロープ検波波形及び微分波形に基づいて入浴者（５）で反射した反射波を抽出し、水面反射波抽出部（１１０）が、エンベロープ検波波形及び微分波形に基づいて水面（６）で反射した反射波を抽出しても良い。

本発明によれば、入浴者が溺水状態にあることを瞬時に判定することができ、溺水状態を検知するために入浴する方向や深さに制限を受けることがなく、且つ取り付けるセンサの数も少ない溺水判定システムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る溺水判定システムの一例を示す概略図である。 家庭用浴室を上面から見た俯瞰図である。 入浴時の家庭用浴室を上面から見た俯瞰図である。 図４（ａ）は、正常な入浴状態を示す概略図である。図４（ｂ）は、頭部が水没した溺水状態を示す概略図である。図４（ｃ）は、全身が水没した溺水状態を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る溺水判定装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る反射波の波形を示す波形図である。 本発明の実施の形態に係る反射波のエンベロープ検波波形及び微分波形を示す波形図である。 本発明の実施の形態に係る溺水検知方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明のその他の実施の形態に係る溺水判定システムの一例を示す概略図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚み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、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、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もちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（溺水判定システム）
本発明の実施の形態に係る溺水判定システム１０は、図１に示すように、浴室内の浴槽１の上部に位置する天井３に配置され、浴槽１内に入浴者５が入浴中であることを検出する入浴者検出装置１１と、天井３に配置され、浴槽１に向けて超音波を発信し、その発信した超音波の反射波を受信する超音波発受信装置１２と、入浴者検出装置１１により入浴者５が入浴中であることが検出されたときに、受信した反射波に基づいて入浴者５の頭頂部から浴槽１内の水面６までの距離Ｌを算出し、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌに基づいて入浴者５が溺水状態か否かを判定する溺水判定装置１３とを備える。

溺水判定装置１３には警報装置１４が接続されている。溺水判定装置１３及び警報装置１４は、浴室内外の任意の場所に設置可能であり、入浴者検出装置１１又は超音波発受信装置１２に内蔵されていても良い。入浴者検出装置１１、超音波発受信装置１２、溺水判定装置１３及び警報装置１４は、互いに有線で接続されていても良いし、無線で信号を送受信しても良く、インターネットを介して接続されていても良い。

図２は家庭用浴室を天井３から見た俯瞰図である。図２に示すように一般に天井３からは浴槽１内を一望できる。浴室には洗い場７及び浴槽１が設けられている。浴槽１には、入浴するための湯２が張られている。浴槽１には排水栓４が設けられている。

図３は浴槽１内に人間（入浴者）５が入浴している状態を示す。浴室内における溺死は、浴槽１の湯２に浸かった状態の時に何らかの理由で意識喪失状態になったり、浴槽１から出ようと立ち上がった時に血圧の急速な低下により脳もしくは心臓が虚血状態になったりして浴槽１の湯２に沈水し、鼻や口などの呼吸器官を浴槽１の湯２がふさぐことにより発生する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）に入浴者５の浴槽１内における入浴状態を示す。図４（ａ）に示す入浴状態は、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌが十分にあり、入浴者５の鼻及び口の呼吸器は水面６より上にあるので呼吸が正常にできる状態である。

図４（ｂ）に示す入浴状態は、入浴者５が意識喪失とともに脱力し、自らを支えられなくなり浴槽１内の湯２に沈水した状態である。入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌが小さく、頭部５１の一部は水面６より上にあるものの、あごの位置よりも水位が高く、呼吸器は水面６下にあるため、呼吸を維持する上で危険な溺水状態である。このように、たとえ頭部５１が水面６上に露出していたとしても、呼吸器まで水面６が到達していれば呼吸困難又は呼吸器に水が進入する状態となり、溺水状態である。

図４（ｃ）に示す入浴状態は、図４（ｂ）に示した入浴状態が進行し、入浴者５の身体全部が水面６下となり、頭部５１も水没しており明らかな溺水状態である。

図１に示した入浴者検出装置１１としては、撮像素子（撮像用カメラ）が使用可能である。入浴者検出装置１１は、浴槽１を撮影視野Ｆに納め、映像情報に基づいて浴槽１内に入浴者５が存在することを検出する。一般に浴槽１は単色の色彩のものが多く、また入浴者５は衣服を身につけていないことから、入浴者５の画像の大半は肌色を中心とした色彩で占められている。このため、図２に示した入浴者がいない状態での浴槽１全体の画像から浴槽１の色彩と範囲を記憶しておき、図３に示した入浴者５が浴槽１に入った状態の画像と比較して浴槽１の色彩と異なり肌色を中心とした色彩の範囲が一定割合を上回ったときに、浴槽１内に入浴者５が存在すると判断する。

図１に示した超音波発受信装置１２は、浴槽１全体に向けて短時間の超音波を間欠的に発信する。更に、超音波発受信装置１２は、発信した超音波が入浴者５、水面６、浴槽縁部８、又は浴槽１の付属品等で反射した反射波（エコー波）を受信する。

溺水判定装置１３は、図５に示すように、パルス発生回路１０１、発振回路１０５、断続回路１０４、送信用増幅回路１０３、発受信切替回路１０２、受信用増幅回路１０６、フィルタ回路１０７、波形分析回路１０８、入浴者反射波抽出部１０９、水面反射波抽出部１１０、距離算出部１１１及び溺水判定部１１２を備える。入浴者反射波抽出部１０９、水面反射波抽出部１１０、距離算出部１１１及び溺水判定部１１２は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）の論理回路により構成される。

発振回路１０５は、超音波帯域の交流信号を発生させる。パルス発生回路１０１は、超音波の発受信時間を決定するためのパルスを発生し、発受信切替回路１０２、断続回路１０４及び波形分析回路１０８に出力する。断続回路１０４は、パルス発生回路１０１からのパルスにより制御され、発振回路１０５からの交流信号を、パルス状の振幅を持った交流波形とする。送信用増幅回路１０３は、断続回路１０４からの交流信号を増幅する。

発受信切替回路１０２は、パルス発生回路１０１からのパルスにより制御され、超音波発受信装置１２の発受信を切り替える。超音波発受信装置１２により、継続時間幅が短いパルス状の超音波が浴槽１に向けて発射される。超音波が入浴者５や水面６、浴槽１周辺部分に反射し再び超音波発受信装置１２に到達する。反射波が到達する時点において、発受信切替回路１０２は、超音波発受信装置１２の接続先を受信用増幅回路１０６に切り替える。

受信用増幅回路１０６は、超音波発受信装置１２により受信された反射波を増幅する。フィルタ回路１０７は、発信した超音波以外の周波数成分を除去する。フィルタ回路１０７からの出力は波形分析回路１０８に入力される。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した各入浴状態において、波形分析回路１０８に入力される受信波形を示す。図６（ｔｘ）は距離測定の基準となる送信波形を示す。

図４（ａ）に示すように入浴者５の頭部５１と水面６との距離が十分ある場合には、図６（ａ）に示すように、超音波発受信装置１２から最も近い位置にある入浴者５の頭部５１で反射した受信波形Ｗ１１が観測される。その後、身体各部の乱反射が観測され、浴槽縁部８で反射した受信波形Ｗ１２が固定した位置に観測される。それから水面６で反射した受信波形Ｗ１３が観測され、それ以降は明確な波形は観測されない。

また、図４（ｂ）に示すように入浴者５の頭部５１と水面６との距離が近い場合には、図６（ｂ）に示すように、まず浴槽縁部８で反射した受信波形Ｗ１２が固定した位置に観測される。そして、入浴者５の頭部５１で反射した受信波形Ｗ１１が観測される。その後、それから水面６で反射した受信波形Ｗ１３が観測され、それ以降は明確な波形は観測されない。

また、図４（ｃ）に示すように入浴者５の頭部５１が水没している場合には、図６（ｃ）に示すように、浴槽縁部８で反射した受信波形Ｗ１２が固定した位置に観測され、水面６で反射した受信波形Ｗ１３が観測され、それ以降は明確な波形は観測されない。

ここで、各反射波の特徴として、浴槽縁部８で反射した受信波形Ｗ１２、水面６で反射した受信波形Ｗ１３や、浴槽１の付属品等の固定物での受信波形（図示省略）は、超音波の進行方向に対して垂直に近く空気に対して密度が高いために反射率が高く、急峻（先鋭）な波形として観測される。一方、入浴者５で反射した受信波形Ｗ１１は、人体表面が複雑な凹凸形状をしていることや、頭髪などの存在等のために急峻（先鋭）な波形とならず、距離により振幅が変化する時間幅を持った波形となる。よって、固定物での受信波形Ｗ１２，Ｗ１３と、入浴者５の受信波形Ｗ１１とは、その波形の先鋭度（プロファイル）に基づいて明確に区別することができる。

また、水面６で反射した反射波は、入浴者５の湯２に浸かっている状態により水面６の面積が変化することから、図６（ｃ）が最も振幅（反射強度）が大きく、図６（ｂ）、図６（ａ）の順に小さくなるとともに、水面６の波による反射面の変化から、経時的に振幅が微少変動する。一方、浴槽縁部８での反射波や浴槽１の付属品等の固定物での反射波の振幅は経時的に変動しない。更に、浴槽１の周辺において、水面６の水平レベルが最も低い場合には、急峻な受信波形のうち超音波を発信してから受信するまでの遅延時間が最も長いものを、水面６で反射した反射波と特定することができる。よって、水面６で反射した受信波形Ｗ１３と、浴槽縁部８での受信波形Ｗ１２や浴槽１の付属品等の固定物での受信波形とは、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間、及び反射波の経時的な振幅（反射強度）の変動のいずれか又はその組み合わせに基づいて明確に区別することができる。

また、超音波の反射波のうち浴槽縁部８で反射した受信波形Ｗ１２は、超音波発受信装置１２に対して距離が固定された部分に対する反射である。このため、超音波発受信装置１２から浴槽縁部８までの距離を予め計測しておくことにより、入浴中の距離測定結果を補正し、受信波形の区別の精度を向上することも可能である。

図５に示した波形分析回路１０８は、フィルタ回路１０７から入力した受信波形に対して、エンベロープ検波を行い、エンベロープ検波波形を出力する。更に、波形分析回路１０８は、エンベロープ検波波形を微分した微分波形を出力する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した受信波形のエンベロープ波形を図７（ａ）〜図７（ｃ）に示し、そのエンベロープ波形の微分波形を図７（ａ’）〜図７（ｃ’）に示す。ここで、水面６で反射した受信波形の検波波形Ｗ２３及び浴槽縁部８で反射した受信波形の検波波形Ｗ２２は、超音波の進行方向に対して垂直かつ平面に近い物体による反射波のために先鋭（急峻）な立ち上がりを持つ波形となり、それぞれの微分波形Ｗ３３，Ｗ３２はパルス状の波形となる。一方、人体は表面が複雑な微少凹凸を持ち、超音波の進行方向に対し垂直な面も少ないため、入浴者５での受信波形の検波波形Ｗ２１はなだらかに変化する波形となり、その微分波形Ｗ３１も水面６で反射した受信波形の微分波形Ｗ３３及び浴槽縁部８で反射した受信波形の微分波形Ｗ３２と比較してレベルも低くなだらかである。図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した受信波形に加えて、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示したエンベロープ検波波形及び図７（ａ’）〜図７（ｃ’）に示した微分波形を用いれば、受信波形をより高精度に区別することができる。

図５に示した入浴者反射波抽出部１０９は、波形分析回路１０８から出力された受信波形、そのエンベロープ検波波形、及びその微分波形のいずれか又はそれらの２つ以上の組み合わせに基づいて、受信した反射波から入浴者５での反射波を抽出（区別）する。入浴者反射波抽出部１０９は、例えば図６（ａ）に示した受信した受信波形Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３のうち、相対的になだらかな波形の受信波形Ｗ１１を入浴者５での反射波として抽出する。

図５に示した水面反射波抽出部１１０は、波形分析回路１０８から出力された反射波の波形、エンベロープ検波波形、及び微分波形のいずれか又はそれらの２つ以上の組み合わせに基づいて、受信した反射波から水面６で反射した反射波を抽出（区別）する。水面反射波抽出部１１０は、例えば図６（ａ）に示した受信した受信波形Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３のうち、急峻な受信波形Ｗ１２，Ｗ１３となだらかな受信波形Ｗ１１とを先鋭度に基づいて区別する。更に、水面反射波抽出部１１０は、急峻な受信波形Ｗ１２，Ｗ１３のうち、経時的に振幅（反射強度）が変動し、且つ超音波を発信してから受信するまでの遅延時間ｔ３が最も長い受信波形Ｗ１３を、水面６で反射した反射波として抽出する。

図５に示した距離算出部１１１は、入浴者反射波抽出部１０９により抽出された入浴者５での反射波及び水面反射波抽出部１１０により抽出された水面６で反射した反射波に基づいて、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを算出する。距離算出部１１１は、例えば入浴者反射波抽出部１０９により抽出された入浴者５での反射波について、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間を算出する。更に、距離算出部１１１は、水面反射波抽出部１１０により抽出された水面６で反射した反射波について、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間を算出する。更に、距離算出部１１１は、それらの遅延時間に基づいて、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを算出する。

図４（ａ）に示す入浴状態の場合、図６及び図７において、超音波を発信してから入浴者５の頭頂部で反射した反射波を受信するまでの遅延時間をｔ１（秒）、超音波を発信してから水面で反射した反射波を受信するまでの遅延時間をｔ３（秒）とすると、１気圧における音波の乾燥空気中での伝搬速度ｖ（メートル毎秒）は気温を摂氏Ｔ度とすると一般に以下の式（１）で表すことができる。

ｖ＝３３１．５＋０．６１Ｔ …（１）

従って、距離算出部１１１は、以下の式（２）を用いて入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌ（メートル）を算出することができる。

Ｌ＝（ｔ３−ｔ１）×（３３１．５ + ０．６１Ｔ）／２ …（２）

距離算出部１１１は、図４（ｂ）に示す入浴状態の場合でも同様に、入浴者反射波抽出部１０９により抽出された入浴者５での反射波に基づいて、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間ｔ２を算出し、水面反射波抽出部１１０により抽出された水面６で反射した反射波に基づいて、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間ｔ３を算出し、遅延時間ｔ２，ｔ３に基づいて入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを算出する。

また、距離算出部１１１は、図４（ｃ）に示す入浴状態であるため、反射波抽出部により図６（ｃ）に示すように水面６で反射した受信波形Ｗ１３は得られたが、入浴者５での反射波が抽出されていない場合には処理を行わない。

溺水判定部１１２は、距離算出部１１１により算出された入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌに基づいて、入浴者５が溺水状態であるか否かを判定する。溺水判定部１１２は、頭頂部から水面６までの距離Ｌと閾値（例えば２０ｃｍ）とを比較して、頭頂部から水面６までの距離Ｌが閾値（例えば２０ｃｍ）未満の場合、溺水状態と判断する。閾値は例えば１０ｃｍ〜２０ｃｍの範囲内で設定されるが特に限定されず、浴室を使用する入浴者５の頭部５１の大きさ、呼吸器の位置及び入浴姿勢等に応じて適宜設定可能である。閾値は図示を省略した記憶装置等に予め記憶させておいて良い。

ここで、式（１）に示すように空気中の音波の伝搬速度は気温に大きく影響を受けるが、気温が±１５℃変化したと仮定したときの速度変化は±３％弱であり、溺水状態を判断する距離である２０ｃｍに対し一般的な入浴時の浴室内気温を約３０℃として±０．６ｃｍ前後の誤差であり、水位と頭部５１の距離を個別に測定する方法と比較して温度補正が特段必要はないという利点がある。

更に、溺水判定部１１２は、図４（ｃ）に示すような溺水状態にあるために、入浴者検出装置１１により入浴者５が入浴中であることが検出されており、且つ入浴者反射波抽出部１０９により図６（ｃ）に示すように入浴者５での反射波が抽出されない場合、入浴者５が溺水状態であると判断する。

警報装置１４は、溺水判定部１１２により入浴者５が溺水状態であると判定された場合に警報を発する。警報装置１４は、警報を発してから警報の解除動作がなされないまま一定時間経過した場合には、浴室外部又は予め設定した通報先に入浴者５が溺水状態であることを通知する。

（溺水検知方法）
次に、本発明の実施の形態に係る溺水判定システム１０を用いた溺水検知方法の一例を、図８のフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）ステップＳ１において、入浴者検出装置１１が、浴槽１内に入浴者５が存在するか随時監視する。入浴者５を検出した場合にステップＳ２に進む。

（ロ）ステップＳ２において、超音波発受信装置１２が、浴槽１へ向けて超音波を発信する。発信した超音波は入浴者５や水面６、浴槽縁部８等で反射し、反射波が超音波発受信装置１２により受信される。

（ハ）ステップＳ３において、波形分析回路１０８が、超音波発受信装置１２により受信した反射波の波形、そのエンベロープ検波波形及びその微分波形を出力する。

（ニ）ステップＳ４において、入浴者反射波抽出部１０９が、波形分析回路１０８からの出力された受信波形、そのエンベロープ検波波形及びその微分波形の先鋭度に基づいて、受信した反射波のうち入浴者５での反射波を抽出する。

（ホ）ステップＳ５において、水面反射波抽出部１１０が、波形分析回路１０８からの出力された受信波形、そのエンベロープ検波波形及びその微分波形の先鋭度、超音波を発信してから受信するまでの遅延時間、及び反射波の経時的な振幅の変動に基づいて、水面６で反射した反射波を抽出する。

（ヘ）ステップＳ６において、距離算出部１１１が、入浴者反射波抽出部１０９により抽出された入浴者５の反射波、及び水面反射波抽出部１１０により抽出された水面６で反射した反射波に基づいて、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを算出する。

（ト）ステップＳ７において、溺水判定部１１２が、距離算出部１１１により算出された入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを閾値（例えば２０ｃｍ）と比較することにより、入浴者５が溺水状態であるか否かを判定する。入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌが閾値以上であり、入浴者５が溺水状態でないと判定した場合、処理を完了する。一方、ステップＳ７において入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌが閾値未満であり、溺水状態と判定された場合、ステップＳ８に進む。

（チ）ステップＳ８において、警報装置１４が警報を発するとともに、警報を発している時間を計測する。

（リ）ステップＳ９において、警報装置１４が、一定時間以内に警報が解除されたか判定する。一定時間以内に警報が解除されたと判定された場合、処理を完了する。一方、一定時間以内に警報が解除されないと判定された場合にはステップＳ１０に進む。

（ヌ）ステップＳ１０において、警報装置１４による外部への通報、及び排水栓４による浴槽１内の湯２の緊急排水等の緊急措置を行う。

なお、図８に示した一連の手順は、図８と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した溺水判定システム１０を制御して実行できる。このプログラムは、図示を省略した記憶装置等に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を記憶装置に読み込ませることにより、本発明の実施の形態の一連の手順を実行することができる。

このように、本発明の実施の形態に係る溺水判定システム１０によれば、入浴者検出装置１１を用いて映像情報により入浴中であることを判断し、超音波発受信装置１２を用いた測距により入浴者５の頭頂部と水面６の相対的な距離Ｌを計測することにより、浴槽１内の湯２の水位や入浴者５の入浴姿勢に影響を受けることなく、呼吸器官が水没した溺水状態を瞬時に判定できる。この結果、自動的に外部通報を行ったり、自動で排水栓４を開き水位を下げるなどの処置を行うことにより、早期の救命処置を施すことが可能となり、入浴事故において多くの割合を占める溺死に至る事態を未然に防ぐことができる。

また、従来から浴槽１の溺水検出について提案がなされているが、浴槽１内にセンサを多数用いたり、検出用ペンダントを装着したり、センサの取付位置により入浴の方向や深さに制限がある場合など、通常の入浴と比較して不便な点が多かった。これに対して、本発明の実施の形態によれば、浴槽１や浴室壁面に装置を取り付ける必要が無いため、入浴者５に威圧感を与えることがなく、入浴者５は入浴する方向や深さに制限を受けることなく入浴することができる。

また、従来の提案では浴槽１内や壁面にセンサを取り付ける場合が多く、浴室の構造に制約があったり、すでにある浴室に取り付けることが困難であった。これに対して、本発明の実施の形態によれば、浴槽１の上部に位置する天井３に入浴者検出装置１１及び超音波発受信装置１２を取り付けるのみでよいため、取付制約が少なく、すでに設置済みの浴室にも取り付けが容易であり、取り付けるセンサの数も少なくてよい。

更に、浴槽１の上部に位置する天井３から入浴者検出装置１１による画像認識及び超音波発受信装置１２による距離測定を行うため、障害物が無く、画像認識及び距離測定を容易に行うことができる。

更に、天井３から入浴者５までの距離（反射波の遅延時間）と、天井３から水面６までの距離（反射波の遅延時間）を同一の反射波で判定するため、相対的な誤差が少なく、温度による超音波伝搬速度の補正も不要であり、入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを正確に算出することができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

また、本発明の実施の形態において、超音波発受信装置１２を１個使用した場合を説明したが、図９に示すように複数個の超音波発受信装置１２ａ，１２ｂを使用しても良い。複数個の超音波発受信装置１２ａ，１２ｂを用いて、一般的な長方形の浴槽１に対して入浴者５の頭部領域と脚部領域を分割して検知することにより、溺水判定の精度を向上させることが可能である。

また、図５に示すように発受信切替回路１０２を有し、超音波の発受信を兼ねる１つの超音波発受信装置１２を有する場合を説明したが、超音波を発信する発信装置と、発信した超音波の反射波を受信する受信装置とを個別に有していても良い。

また、本発明の実施の形態において、距離算出部１１１が、超音波を発信してから入浴者５の頭頂部で反射した反射波を受信するまでの遅延時間、及び超音波を発信してから水面６で反射した反射波を受信するまでの遅延時間から、式（２）を用いて入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを算出する場合を説明したが、入浴者５の頭頂部から超音波発受信装置１２までの距離及び水面６から超音波発受信装置１２までの距離を算出して、それらの距離の差分から入浴者５の頭頂部から水面６までの距離Ｌを算出しても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明抽出事項によってのみ定められるものである。

１…浴槽
２…湯
３…天井
４…排水栓
５…入浴者
６…水面
７…洗い場
８…浴槽縁部
１０…溺水判定システム
１１…入浴者検出装置
１２，１２ａ，１２ｂ…超音波発受信装置
１３…溺水判定装置
１４…警報装置
５１…頭部
１０１…パルス発生回路
１０２…発受信切替回路
１０３…送信用増幅回路
１０４…断続回路
１０５…発振回路
１０６…受信用増幅回路
１０７…フィルタ回路
１０８…波形分析回路
１０９…入浴者反射波抽出部
１１０…水面反射波抽出部
１１１…距離算出部
１１２…溺水判定部

Claims (9)

1. 浴室内の浴槽の上部に位置する天井に配置され、前記浴槽内に入浴者が入浴中であることを検出する入浴者検出装置と、
   前記天井に配置され、前記浴槽に向けて超音波を発信し、該発信した超音波の反射波を受信する超音波発受信装置と、
   前記入浴者検出装置により入浴者が入浴中であることが検出されたときに、前記受信した反射波に基づいて前記入浴者の頭頂部から前記浴槽内の水面までの距離を算出し、前記入浴者の頭頂部から前記水面までの前記距離に基づいて前記入浴者が溺水状態か否かを判定する溺水判定装置
   とを備えることを特徴とする溺水判定システム。
2. 前記溺水判定装置は、
   前記受信した反射波から前記入浴者で反射した反射波を抽出する入浴者反射波抽出部と、
   前記受信した反射波から前記水面で反射した反射波を抽出する水面反射波抽出部と、
   前記抽出した前記水面で反射した反射波及び前記入浴者で反射した反射波に基づいて、前記入浴者の頭頂部から前記水面までの距離を算出する距離算出部と、
   前記入浴者の頭頂部から前記水面までの距離に基づいて前記入浴者が溺水状態か否かを判定する溺水判定部
   とを備えることを特徴とする請求項１に記載の溺水判定システム。
3. 前記入浴者検出装置により前記入浴者が検出され、且つ前記入浴者反射波抽出部により前記入浴者で反射した反射波が抽出されない場合に、前記溺水判定部が、前記入浴者が溺水状態であると判定することを特徴とする請求項２に記載の溺水判定システム。
4. 前記入浴者反射波抽出部が、前記受信した反射波の波形の先鋭度に基づいて前記入浴者で反射した反射波を抽出することを特徴とする請求項２又は３に記載の溺水判定システム。
5. 前記水面反射波抽出部が、
   前記反射波の波形の先鋭度、前記超音波を発信してから受信するまでの遅延時間、及び前記反射波の経時的な振幅の変動に基づいて、前記水面で反射した反射波を抽出することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の溺水判定システム。
6. 前記距離算出部が、
   前記超音波を発信してから前記水面で反射した前記反射波を受信するまでの第１の遅延時間を算出し、
   前記超音波を発信してから前記入浴者の頭頂部で反射した前記反射波を受信するまでの第２の遅延時間を算出し、
   前記第１及び第２の遅延時間に基づいて前記入浴者の頭頂部から前記水面までの距離を算出する
   ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の溺水判定システム。
7. 前記入浴者検出装置が、映像情報により前記浴槽内の前記入浴者を検出する撮像素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の溺水判定システム。
8. 前記溺水状態であると判定されたときに、警報を発する警報装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の溺水判定システム。
9. 前記溺水判定装置が、前記受信した反射波の波形とともに、前記受信した反射波のエンベロープ検波波形及び該エンベロープ検波波形の微分波形を出力する波形分析回路を更に備え、
   前記入浴者反射波抽出部が、前記エンベロープ検波波形及び前記微分波形に基づいて前記入浴者で反射した反射波を抽出し、
   前記水面反射波抽出部が、前記エンベロープ検波波形及び前記微分波形に基づいて前記水面で反射した反射波を抽出する
   ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の溺水判定システム。

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