JP2013094434A - 不安全動作検出装置及び不安全動作検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不安全動作検出装置は、対向配置され、距離をおいて軸に垂直な面に対して面対称となるように配置された一対の電極と、一対の電極の間の空間内を可動し、一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、を備える複数の、軸が異なり及び軸のうち少なくとも一つは同一平面上にない状態にある、傾斜センサー24と、所定の期間内における導通の状態及び非導通の状態を複数のレベル値で表し、導通の状態及び非導通の状態が複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、複数の傾斜センサーの動き状態を識別する制御部20,28と、を含む。
【選択図】図2
Description
(不安全動作検出装置の構成)
本実施形態に係る不安全動作検出装置は、傾斜センサーとして、最も一般的なボールセンサーを使った例を示す。
図1は、本実施形態に係る不安全動作検出装置の基本構成及び不安全行動を検出するセンサーの配置例を示す図である。本実施形態に係る不安全動作検出装置2は、不安全行動を検出する複数のセンサーユニット10と、複数のセンサーユニット10で捉えた動き情報から不安全行動を知らせる外部端末12と、を備えている。不安全行動を検出するセンサーユニット(ボールセンサー内蔵)10は、動きを検出したい身体の箇所に装着される。例えば、装着箇所は、可撓性チューブが挿入されている部位周囲の他、手首、腕、肘、肩、及び腰などがある。各センサーユニット10で捉えた動き情報は、センサーユニット10より、ナースステーションなどに置いた外部端末12に、無線又は有線で伝わり、不安全行動の場合は、スピーカー14による音声やディスプレイ16で知らせる。知らせを受けて、患者の元に駆けつけ、対応する。又は、不安全行動で危険性が高い場合は、透析を中止する信号を機器に送り、自動停止させてもよい。
図3は、本実施形態に係るボールセンサー24を示す図である。物体の運動状態を検出するには、一般に加速度センサーやジャイロセンサー等が使われる。このような、加速度センサーは、消費電力が大きく(素子あたりmWオーダー)携帯機器など電源の制限(電池容量、供給方法)が厳しい条件で使うことが難しい。また、加速度センサーは多値出力なので、出力結果をCPUで扱うにはAD変換が必要である。本実施形態においては、運動状態を検出する他のセンサーとしてボールセンサー24を用いる。ボールセンサー24は、対向配置され、距離をおいて軸に垂直な面に対して面対称となるように配置された一対の電極32,34と、一対の電極32,34の間の空間内を可動し、一対の電極32,34を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にするボール(導電体)36と、を備える。ボールセンサー24は、図3に示すように、電源+とGNDに設定された2つの電極32,34に接するように導電性のボール36が移動し、2つの電極32,34に接して導通するかどうかで、ボールセンサー24全体が正立しているか、又は転倒したのか、2つの状態を知ることができる。
ボールセンサー24は、複数備えられ、軸が異なり及び軸のうち少なくとも一つは同一平面上にない状態にある。例えば、3つのボールセンサー24を互いに垂直な3軸に配置すると、各ボールセンサー24の時間変化から、センサーユニット10の系の回転方向がわかる。更に6個使えば、より詳しい回転角度がわかる。
図4は、本実施形態に係るセンサーユニット10を示す図である。各センサーユニット10の内部は、図4に示すように、互いに直交する3軸XYZのボールセンサー24と、その信号を検出し、不安全行動か判定し、送信する回路基板(IC)38などと電池40を内蔵する。3軸XYZのボールセンサー24の方向は、センサーユニット10のケースの面と一致させてもよい。これにより、装着時にどれがX軸かなどがわかりやすい。
図7は、本実施形態に係るボールセンサー24の論理変化を示す図である。ボールセンサー24の出力は、ON、OFFの2値である。しかし、動きがあって、ONからOFFに論理変化するとき、単純にONからOFFにはならない。実際には、図7(A)に示すような波形ではなく、図7(B)に示すように、短時間のON/OFFの繰り返し(=チャタリング)を起こして、OFF状態に落ち着くことが多い。これは、動きがあったとき、ボールセンサー24の容器内で、しばらくの間、導電性のボール36が振動して、電極32,34間を行き来するため生ずる現象である。チャタリングは、姿勢の変化が短時間にはっきりと起こる場合、生じている時間、回数(ON/OFF数、パルス数)が少ないが、姿勢が1つの状態になかなか定まらず、あいまいな状態が続いているときは、導電性のボール36が容器内での振動を繰り返すため、チャタリング時間が長く、回数も多くなる。
図9は、本実施形態に係るボールセンサー24の論理変化による運動の強さの識別を時系列で示した表である。図9は、図8の運動の強さ(強度指数)の識別をΔt時間ごとに、腕、腰、及び肩などの各センサーユニット10を装着した箇所ごとに、XYZ軸ごとに行い時系列にまとめたものである。図9の実線円で囲まれた箇所は、強度指数が5,4(第1の閾値)と大きかった箇所である(腕X軸、腰X軸)。これは、運動が大きいので、不安全行動につながる可能性が高いと考え、不安全行動候補とする。
図13は、本実施形態に係るXYZ軸に動きが生じている例を示す図である。運動の強さ、それが生じた場所や箇所などのパラメーターをスコア化して判定する。例えば、手首に付けたセンサーユニット10のXYZ軸の強度指数をSx、Sy、Sz、S=Sx+Sy+Szとする。
図13(A)に示すように、Sx、Sy、Szのどれか1つのみ値があり、その他は0である。単なる平行移動で、それほど危険な行動ではない。可撓性チューブのたるみ、ゆとり内での動きであり、総スコアAS=Sとする。
図13(B)に示すように、Sx、Sy、Szのどれか2つのみ値があり、その他は0である。例えば、xy平面で回転が生じている。少し大きな動きであり多少注意が必要である。よってスコアに重み付けをする。例えば、総スコアAS=S×3とする。
図13(C)に示すように、Sx、Sy、Szの全てに値がある。例えば、X軸方向に回転しながら、ZY平面に移動など複雑な動きになっている。2軸の動きより、更に注意が必要なので、総スコアAS=S×5とする。このように、総スコアASを、装着した箇所ごとに求めておく。例えば、AS(手首)、AS(腕)、及びAS(肩)である。
続いて、第2の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、前述した第1の実施形態が、運動の強さ、それが生じた場所、箇所などのパラメーターをスコア化して判定させていることに対して、不安全な行動様式と運動の強さを予め想定し、その様式と強度に合致するか判定させていることを特徴としている。例えば、可撓性チューブが引っ張られて、穿刺針が抜けそうな動きを定義しておく。よって、第1の実施形態との相違箇所を中心に、第1の実施形態と同じ符号を付して説明する。
(肘を中心に腕が水平から垂直以上に移動する動き)
図17は、本実施形態に係る肘を中心に腕が水平から垂直以上に移動する動きを示す図である。透析中、顔がかゆくなって思わず掻く場合がよくある。このような動きは可撓性チューブを引っ張り最も穿刺針が抜けやすくなる動きである。
先ず、該当する動きか判定する。例えば、手首や肘(腕)などのXYZ軸の論理変化から、上記の動きかわかる腕が水平(例:手首のXY平面が水平、Z軸が鉛直)から垂直以上に移動(例:XY平面が水平ではなく、Z軸が90度以上移動)した。
(寝返り)
腕、肘、及び手首の相対位置は同じで、背骨を中心に回転する。前述のような、腕を大きく振るような動きほどではないが、体が回転するため、人工透析機から可撓性チューブが引っ張られ、穿刺針が抜ける可能性がある動きの1つである。
先ず、該当する動きか判定する。例えば、腕、肘、及び手首をはじめ、肩、腰の論理変化が、1つの軸中心になっている。
(ベッド上で立ち上がる、上体を起こすような動き)
寝返りと同様、腕自体の動きは大きくないが、上体を起こす場合、やはり人工透析機から可撓性チューブが引っ張られ穿刺針が抜ける可能性がある動きの1つである。
先ず、該当する動きか判定する。例えば、腕、肘、及び手首をはじめ、肩、腰の論理変化が、腰を中心に対称的になっている。
Claims (14)
- 対向配置され、距離をおいて軸に垂直な面に対して面対称となるように配置された一対の電極と、該一対の電極の間の空間内を可動し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、を備える複数の、前記軸が異なり及び該軸のうち少なくとも一つは同一平面上にない状態にある、傾斜センサーと、
所定の期間内における前記導通の状態及び前記非導通の状態を複数のレベル値で表し、前記導通の状態及び前記非導通の状態が前記複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、前記複数の傾斜センサーの動き状態を識別する制御部と、
を含むことを特徴とする不安全動作検出装置。 - 請求項1に記載の不安全動作検出装置において、
前記複数のレベル値は、複数の前記傾斜センサーで生じるチャタリングの前後の論理変化から識別することを特徴とする不安全動作検出装置。 - 請求項1又は2に記載の不安全動作検出装置において、
前記複数の傾斜センサーの動き状態の識別は、各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値の時間変化より不安全行動候補を抽出することを特徴とする不安全動作検出装置。 - 請求項3に記載の不安全動作検出装置において、
前記不安全行動候補は、前記レベル値が第1の閾値より大きいときに抽出されることを特徴とする不安全動作検出装置。 - 請求項3に記載の不安全動作検出装置において、
前記不安全行動候補は、前記レベル値が第2の閾値以上を継続し、前記レベル値と時間変化との積分値が第3の閾値を超えるときに抽出されることを特徴とする不安全動作検出装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の不安全動作検出装置において、
前記複数の傾斜センサーの動き状態の識別は、各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値及び前記各箇所のパラメーターをスコア化して、該スコアの大小関係で識別することを特徴とする不安全動作検出装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の不安全動作検出装置において、
前記複数の傾斜センサーの動き状態の識別は、各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値及び不安全な行動様式を予め想定して、前記各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値及び前記不安全な行動様式に合致するかで識別することを特徴とする不安全動作検出装置。 - 対向配置され、距離をおいて軸に垂直な面に対して面対称となるように配置された一対の電極と、該一対の電極の間の空間内を可動し、前記一対の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、を備える複数の傾斜センサーを前記軸が異なり及び該軸のうち少なくとも一つは同一平面上にない状態にすること、
所定の期間内における前記導通の状態及び前記非導通の状態を複数のレベル値で表し、前記導通の状態及び前記非導通の状態が前記複数のレベル値のいずれのレベル値であるかにより、前記複数の傾斜センサーの動き状態を識別すること、
を含むことを特徴とする不安全動作検出方法。 - 請求項8に記載の不安全動作検出方法において、
前記複数のレベル値は、複数の前記傾斜センサーで生じるチャタリングの前後の論理変化から識別することを特徴とする不安全動作検出方法。 - 請求項8又は9に記載の不安全動作検出方法において、
前記複数の傾斜センサーの動き状態の識別は、各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値の時間変化より不安全行動候補を抽出することを特徴とする不安全動作検出方法。 - 請求項10に記載の不安全動作検出方法において、
前記不安全行動候補は、前記レベル値が第1の閾値より大きかときに抽出されることを特徴とする不安全動作検出方法。 - 請求項10に記載の不安全動作検出方法において、
前記不安全行動候補は、前記レベル値が第2の閾値以上を継続し、前記レベル値と時間変化との積分値が第3の閾値を超えるときに抽出されることを特徴とする不安全動作検出方法。 - 請求項8〜12のいずれか一項に記載の不安全動作検出方法において、
前記複数の傾斜センサーの動き状態の識別は、各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値及び前記各箇所のパラメーターをスコア化して、該スコアの大小関係で識別することを特徴とする不安全動作検出方法。 - 請求項8〜12のいずれか一項に記載の不安全動作検出方法において、
前記複数の傾斜センサーの動き状態の識別は、各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値及び不安全な行動様式を予め想定して、前記各箇所の前記傾斜センサーの前記レベル値及び前記不安全な行動様式に合致するかで識別することを特徴とする不安全動作検出方法。
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