JP2018515863A - 転倒検出器および警報システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】 検出および警報システムおよび関連する方法について説明する。 システムは、足の圧力センサ、圧力センサからの足の圧力信号をスマートフォンのようなモバイル機器、および電源に伝達するように構成された通信回路をそれぞれ含む右足用品および左足用品を含む。システムはまた、モバイルデバイスに、履物の通信回路からの送信された足圧力信号を受信させ、足圧力信号を分析して履物アイテムの着用者が落ちたかどうかを判定し、 靴の着用者が転倒していると判断し、警告をキャンセルするオプションを表示し、所定時間内に警告が解除されていない場合には、看護師に信号を送信する。【選択図】 図１

Description

関連出願との相互参照
本出願は、２０１５年３月５日に出願された「Ｆａｌｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ」と題された米国仮特許出願第６２／１２８，５８２号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示の実施形態は、一般に、転倒を検出し、人が倒れたことを介護者に警告するためのシステムに関する。より具体的には、本開示は、転倒を検出し、転倒が発生した場合に介護者と無線通信するために、中敷または他の履物に配置された圧力センサを使用することに関する。

世界中の先進国の人口は急速に高齢化している。例えば、米国では、人口統計によると、現在、（２０１６年現在）、全人口の約１５％を占める約４９００万人の６５歳以上の人がいることが示されています。 ６５歳以上の人口は米国で年間約１８０万人の割合で増加すると予測されているため、１０年以内には約６７００万人（総人口の約１９％）になると見込まれています。 ６５歳以上の人口の割合は、多くのヨーロッパ諸国や日本を含む多くの先進国でさらに急速に増加すると予想されています。

高齢者の人口が増加するにつれて、それらを守る必要性がますます重要になってきている。医学統計によると、毎月約１００万人の高齢者が転倒しており、そのうちの約４５％が気絶したか、そうでなければすぐに転倒を報告することができず、ヘルプをリクエストできません。

上記に基づいて、検出の必要性が高まっている。従来の転倒検出器は、転倒を検出するために３軸加速度計とジャイロスコープを使用することがよくあります。典型的には、これらのセンサは、使用者が首の周りのストラップ上に着用するか、またはベルトに取り付けられた小さな容器の内部に取り付けられる。これらの方法は間接的な測定のみを提供し、しばしば「偽陽性」および「偽陰性」の両方の結果を生み出しやすい。偽陽性とは、デバイスがユーザが転倒なかったときに発生したことを報告し、より憂慮すべきことは、ユーザが実際に転倒したときにデバイスが転倒を報告しないことを意味する。いずれにせよ、このタイプの報告におけるエラーは、ユーザによるシステムへの信頼を著しく低下させ、しばしばそのようなシステムを使用不能にする。

本開示の実施形態は、転倒を検出するために、異なる、より直接的なアプローチを適用する。「転倒」とは、足の底部（靴の中敷に接触する人、または他の履物）の人の圧力または体重がゼロまたはほぼゼロに低下したことを意味する。したがって、中足または他の履物に配置された圧力センサを使用して、ユーザの足の底の圧力のゼロまたはほぼゼロへの低下を検出することによって、ユーザが倒れたときを判定することができる。

１つの一般的な態様では、転倒検出システムは、右履物アイテムと左履物アイテムとを含む。左右の履物品のそれぞれは、少なくとも２つの足圧力センサ、足圧力信号を少なくとも２つの圧力センサから移動装置に送信するように構成された通信回路、および通信回路に電力を供給するように構成された電力を含む。システムはまた、モバイルデバイスに、履物の通信回路からの送信された足圧力信号を受信させ、足圧力信号倒と判断し、警告をキャンセルするオプションを表示し、所定時間内に警告が解除されていない場合には、看護師に信号を送信する。

いくつかの実施形態では、アプリケーションは、右側の履物アイテムおよび左側の履物アイテムの両方からの足圧力信号が低下を示す場合、履物アイテムの着用者が倒たと判定することによって、移動デバイスに足圧力信号を分析させるゼロまたはほぼゼロの圧力。いくつかの実施形態では、アプリケーションは、さらに、履物アイテムから受け取った足圧力信号に基づいて、モバイルデバイスに、履物アイテムの着用者のための正常な足圧力パターンを決定し記憶させる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、アプリケーションは、警告をキャンセルするオプションと共に、履物アイテムの着用者のための通常の足圧力パターンからの突然のずれがある場合に、モバイルデバイスにさらに警告を表示させる。

いくつかの実施形態では、少なくとも２つの足の圧力センサは、着用者の足のボールのほぼ真下に位置するように構成された前足の足の圧力センサと、足の踵のほぼ下に位置するように構成される後足の足の圧力センサとを含む。着用者の足。いくつかの実施形態では、右履物アイテムおよび左履物アイテムはインソールであってもよい。いくつかの実施形態では、履物品は、靴、靴下、スリッパ、またはブーツであってもよい。いくつかの実施形態では、右履物アイテムおよび左履物アイテムのうちの少なくとも１つは、補綴デバイスまたは歩行補助デバイスに組み込まれるか、または装着される。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの圧力センサ、通信回路、および電源は、液体を通さない柔軟な筐体内に収容される。

いくつかの実施形態では、電源は、再充電可能な電源を含む。いくつかの実施形態では、右履物アイテムおよび左履物アイテムのそれぞれは、再充電可能な電源を再充電する誘導充電器をさらに含む。いくつかの実施形態では、右履物アイテムおよび左履物アイテムのそれぞれは、再充電可能な電源を再充電するための電力を生成する複数のピエゾ素子をさらに含む。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの足の圧力センサは、足の圧力を感知し、充電式電源を再充電するための電力を生成する圧電素子を含む。

いくつかの実施形態では、右履物アイテムおよび左履物アイテムのそれぞれは、再充電可能な電源を再充電するための電力を生成する運動発生器を含む。運動発生器は、磁性部分を有する振り子振り子と、コイルとを含むことができる。スイング振り子は、履物の着用者が歩いているときにスイング振り子の磁性部分がコイルを横切って動力を生成するように構成することができる。動力発生装置は、揺動振り子がその揺動運動の各端部のストッパの１つに当たるように配置された２つのストッパをさらに備え、ストッパの少なくとも１つは、再充電のための動力を生成するピエゾ素子を含む。

いくつかの実施形態では、右履物アイテムおよび左履物アイテムのそれぞれは、コントローラをさらに含む。いくつかの実施形態では、通信回路は、ワイヤレスボディエリアネットワークまたはワイヤレスパーソナルエリアネットワークを介して通信するための回路を含む。いくつかの実施形態では、通信回路はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）回路を含む。いくつかの実施形態では、モバイルデバイスはスマートフォンである。

別の一般的な態様では、転倒を検出する方法は、右履物アイテムおよび左履物アイテムのそれぞれに配置された少なくとも２つの圧力センサから送信された足圧力信号を受信するステップと、履物アイテムの着用者が転倒た右側の履物アイテムと左側の履物アイテムの両方からの足圧力信号が０またはほぼゼロの圧力まで低下したことを示す場合、履物アイテムの着用者が転倒たと判定された場合警告を表示し、所定の期間内に警告がキャンセルされていない場合には、警告を送信し、介護者に信号を送信する。いくつかの実施形態では、本方法は、履物アイテムから受け取った足圧力信号に基づいて履物アイテムの着用者のための通常の足圧力パターンを記憶するステップと、通常の足圧力パターンから突然の偏差の着用者に警告をキャンセルするオプションが表示されます。この態様の他の実施形態は、それぞれが方法の動作を実行するように構成された、１つまたは複数のコンピュータ記憶装置に記録された、対応するコンピュータシステム、装置、およびコンピュータプログラムを含むことができる。

別の一般的な態様では、転倒検出用履物品は、少なくとも２つの足圧力センサと、少なくとも２つの圧力センサからの足圧信号をモバイルデバイスに送信するように構成された通信回路と、前記通信回路に電力を供給する電源と、を備えることを特徴とする装置。少なくとも２つの圧力センサ、通信回路、および再充電可能な電源は、液体を通さない柔軟な筐体内に収容される。

本発明は、図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、その代わりに一般的に開示の原理を説明することに重点が置かれている。以下の説明では、本開示の様々な実施形態を、以下の図面を参照して説明する。
本開示の一実施形態による落下検出システムの概要を示す図である。 本開示の一実施形態による転倒検知フットウェアのそれぞれ上面図および側面図である。 本開示の一実施形態による転倒検知フットウェアのそれぞれ上面図および側面図である。 図３は、本開示の一実施形態による落下を検出する方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態による転倒検知靴を示す図である。 本開示の一実施形態による転倒検知靴を示す図である。 本開示の一実施形態による、再充電可能な電源の直接充電を有する検出フットウェアを示す図である。 本開示の一実施形態による、再充電可能な電源の直接充電を有する検出フットウェアを示す図である。 本開示の一実施形態による、再充電可能な電源の誘導充電を有する落下検出フットウェアおよび誘導充電器を示す図である。 本開示の一実施形態による、再充電可能な電源の誘導充電を有する落下検出フットウェアおよび誘導充電器を示す図である。 図７Ａおよび図７Ｂは、本開示の一実施形態による、再充電可能な電源を充電するためのピエゾ素子を有する落下検出フットウェアを示す。 図７Ａおよび図７Ｂは、本開示の一実施形態による、再充電可能な電源を充電するためのピエゾ素子を有する落下検出フットウェアを示す。 図８は、本開示の実施形態による、再充電可能電源の電気機械的充電を有する落下検出フットウェアを示す図である。 図９Ａおよび図９Ｂは、本開示の一実施形態による、組み合わせ再充電システムを備えた転倒検知靴を示す。 図９Ａおよび図９Ｂは、本開示の一実施形態による、組み合わせ再充電システムを備えた転倒検知靴を示す。

上記のように、従来の転倒検出システムは、通常、転倒を検出するために加速度計およびジャイロスコープを使用する。これらの方法は間接的な測定を提供し、偽陽性および偽陰性の両方の結果を生じやすい。さらに、狭い場所の外で使用される転倒検知システムは、複雑で高価な通信システムを必要とする，転倒時に介護者に警報を発することができる。

本開示の実施形態は、靴、スリッパ、または靴下などの中敷または他の履物の圧力センサを使用して落下を検出することにより、転倒を検出するためのより直接的なアプローチを適用する。圧力センサがセンサ上の足からゼロまたはほぼゼロまでの圧力の低下を検出した場合、転倒が発生している可能性がある。

本開示の様々な実施形態によるセンサは、インソールまたは他の履物に組み込まれてもよいため、センサおよび他の電子機器が比較的堅牢であり、システムが実質的に防水、汗と洗濯の両方を処理する。ほとんどの履物は比較的頻繁に交換されなければならないので、交換可能な部分が比較的安価であり、高コスト部品、例えば、セルラーまたはワイドエリア通信を維持しながら、そして相互作用するためのディスプレイ使用者はインソールまたは他の履物から分離している。最後に、インソールまたは他の履物は電子部品のためのスペースをほとんど有さないので、使用される電源は限られた容量しか持たない。したがって、いくつかの実施形態では、再充電可能または容易に交換可能な電源を有することが望ましい場合がある。

図１は、本開示の様々な実施形態によるシステム１００の概要を示す。このシステムは、靴、靴下、スリッパ、ブーツなどであってもよい履物アイテム１０４ａおよび１０４ｂを含むことができる。いくつかの実施形態では、履物アイテム１０４ａおよび１０４ｂは、ユーザ１０２によって着用される靴または他の履物に配置されるインソールまたはインソールインサートであり得る。履物アイテム１０４ａおよび１０４ｂは、一般に、ユーザ１０２が右足及び左足でそれぞれ着用する履物アイテム１０４ｂ（まとめて、「履物アイテム」又は「履物」）を含む。一部のユーザは１フィート（または場合によっては、なし）を有することができ、その場合、右側の履物アイテム１０４ａおよび／または左側の履物アイテム１０４ｂの少なくとも１つは、義足または脚などの人工器官、または杖、松葉杖、または他の援助装置に一体化されるか、またはそれらに取り付けられ得る。

各履物品１０４ａおよび１０４ｂは、ユーザ１０２の足の下にあるソールまたはインソールなどのベース１０６を含むことができる。各ベース１０６は、２つの圧力センサを含む。足のボールの下に前部圧力センサ１０８を配置し、かかとの下に後部圧力センサ１１０を配置することができる。圧力センサ１０８および１１０は、力に敏感な抵抗または圧電力センサのような任意の種類の圧力または力センサとすることができる。

また、いくつかの実施形態では、足のボールのような足の前部の下、およびかかとのような足の後部の下に少なくとも圧力を検出することができるが他のセンサー配置も可能である。加えて、様々な実施形態は、３つ以上のセンサを用いて、または例えば、実質的に足全体の下の圧力を検出するセンサを使用して機能することもできる。

ベース１０６は、近距離通信（ＮＦＣ）、無線ボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）、無線パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を介して、または他の比較的短距離および低電力の無線通信チャネル１１４を介して通信することができるいくつかの実施形態では、ベース１０６は、ブルートゥース（登録商標）通信回路（図示せず）を含むことができるので、ユーザ１０２によって携帯され得る携帯電話または他のモバイルデバイスなどのモバイルデバイス１１２と（有線通信も可能であるが）通信チャネル１１４はブルートゥース（登録商標）を使用してデータを転送する。いくつかの実施形態では、ベース１０６はＮＦＣ通信回路（図示せず）を含むことができるので、通信チャネル１１４はＮＦＣを使用してデータを転送する。いくつかの実施形態では、ベース１０６は、ＩＥＥＥ８０２．１５．６標準で使用することができるトランシーバなどのＢＡＮ回路を含むことができるので、通信チャネル１１４はＢＡＮを介してデータを転送する。通信回路に加えて、ベース１０６の各々は、通信チャネル１１４を確立するために使用され得る通信プロトコルを取り扱う他のタスクの中で処理することができるコントローラまたは他の処理回路（図示せず）を含むことができる。通信チャネル１１４を介してモバイルデバイス１１２とベース１０６との間でデータを転送する。ベース１０６のそれぞれは、バッテリまたは他の電源（図示せず）を含むことができ、以下でさらに詳細に説明するように、バッテリまたは他の電源は充電式電源を含む。

いくつかの実施形態では、モバイルデバイス１１２は、携帯電話、例えば、カリフォルニア州クパチーノのアップル社によって製造されたＩＰＨＯＮＥ（登録商標）スマートフォンのようなスマートフォン、またはアンドロイドモバイルオペレーティングシステムの下で動作するスマートフォンマイクロソフト社、ワシントン州レドモンドまたは他のスマートフォンによって開発されたＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）モバイルオペレーティングシステムで動作するスマートフォン、カリフォルニア州マウンテンビューのＧｏｏｇｌｅ Ｉｎｃ．によって開発されたものです。そのようなスマートフォンは、通常、重要な処理能力を有し、第三者アプリケーションまたは「アプリ」を実行することができるモバイルオペレーティングシステムの下で動作する携帯電話である。スマートフォンは、典型的には、プロセッサ、メモリ、通信回路、および、スマートフォンがユーザと対話することができるディスプレイ、通常はタッチスクリーンディスプレイを含む。ほとんどのスマートフォンは、インターネットにワイヤレスでアクセスしたり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信技術を使用してワイヤレスで通信したり、携帯電話やその他の広域通信機能に加えて、ワイヤレスローカルエリアネットワークにアクセスすることができます。多くのスマートフォンには、ＧＰＳ（全地球測位システム）回路も含まれており、ＧＰＳを使用してスマートフォンの位置を特定することができます。スマートフォンは、デジタルカメラ、オーディオ回路、指紋スキャナ、および他の入力または出力デバイスおよびそれらに関連する回路などの様々な他の回路も含むことができる。

いくつかの実施形態では、モバイルデバイス１１２は、無線ローカルエリアネットワーク上での広域通信または通信などの機能、ロケーション決定、重要な処理機能、およびユーザ１０２とのやりとりを処理するため、比較的高価で複雑なハードウェアこれらの機能を履物に存在させる必要はない。これは、履物のコストを下げる可能性があるため、履物が摩耗したときに交換するのが高価でなく、何度も洗濯されているか、そうでなければ交換すべきである。

ユーザ１０２が歩いている間の使用において、図１の右側部分に示されるように、モバイルデバイス１１２は、通信チャネル１１４を介して、履物アイテム１０４ａおよび１０４ｂのそれぞれのベース１０６内のセンサ１０８および１１０から情報を受信することができる。モバイルデバイス１１２は、広域通信チャネルセルラーネットワーク１２０または他の広域通信ネットワークを介したチャネルのような無線通信ネットワーク１１６に接続される。いくつかの実施形態では、モバイルデバイス１１２は、広域ネットワークを介した通信に加えて、またはその代わりに、無線ローカルエリアネットワークを介してデータ１１８を通信することができる。

データ１１８は、状態更新、位置情報、または他の情報を含むことができる。モバイルデバイス１１２内のプロセッサ上で動作するアプリケーションは、歩行テンポ、歩容、体重および体重分布、およびユーザ１０２の世話を助けることができる他の情報を決定するために履物アイテム１０４ａおよび１０４ｂからのデータを使用することができる。いくつかの実施形態では、アプリは、フットウェアアイテム１０４ａおよび１０４ｂによって提供される情報を使用して、左右の足の両方のフロントセンサ１０８とリアセンサ１１０との間の時間間隔の規則性および不規則性を解釈することができる。アプリは、このデータ分析を使用して、落下を検出する以外の異常やその他の条件を判断できます。このような異常に関する情報またはモバイルデバイス１１２上で実行される他のデータ分析の結果は、データ１１８に含まれてもよい。

データ１１８は、医療提供者、指定された家族または親戚、友人または友人のネットワーク、緊急サービス、または他のサービスまたは監視を担当するか、またはその責任を負う者などの介護者に伝達することができるデータ１１８を受信する介護者は、所定の介護者であってもよく、転倒検出信号１２２を受信した介護者とは異なる者であってもよい（以下参照）。いくつかの実施形態では、データ１１８を複数の介護者に送ることができ、またはデータ１１８の一部を複数のおよび／または異なる介護者に送ることができる。いくつかの実施形態では、データ１１８の通信は任意であり、他の実施形態では、履物アイテム１０４ａおよび１０４ｂから収集されたデータに関して転倒検出信号１２２のみが送信されるので、システム１００によってデータ１１８は通信されない。

いくつかの実施形態では、図１の左側に示すように、ユーザ１０２が転倒ると、あるいは、いくつかの実施形態では、モバイルデバイス１１２は、チャネル１１４を介して信号を受信することを停止することができ、チャネル１１４を介して信号を受信することを停止することができる。ユーザ１０２が倒れるとベース１０６に圧力がかかる。モバイルデバイス１１２は、任意選択で、ユーザに収集された他の情報および／またはユーザの個人情報と組み合わせて、この情報を分析して、転倒を検出することができる。移動装置１１２が転倒を検出すると、転倒検出信号の送信をキャンセルするために、一般に約１０秒?約２分の間の警告および警告期間をユーザ１０２に与えることができる。警告期間の後、ユーザ１０２が転倒検出信号の送信を取り消さなかった場合、移動体装置１１２は、広域通信チャネル１１６および／または無線通信チャネル１１６を介して転倒検出信号１２２を介護者（図示せず）に送信することができる。無線ローカルエリアネットワーク（図示せず）に接続される。

いくつかの実施形態では、移動装置１１２のＧＰＳ機能は、転倒検出信号１２２とともに、ユーザ１０２上の位置情報を送信するために使用される。いくつかの実施形態では、位置情報は、ユーザ１０２が家から離れていることを示す。いくつかの実施形態では、ＧＰＳが利用可能でない場合、モバイル機器１１２の位置を特定するために、セルベースロケーションシステムなどの他の技術、またはＷｉ−Ｆｉまたは他のワイヤレストランシーバに近接したロケーションシステムを使用することができる。そのようなシステムはまた、ＧＰＳがモバイルデバイス１１２上で利用可能であるときに位置情報を強化するために使用され得る。

上述したように、介護者は、緊急サービス、医療提供者、指定された家族または親戚、友人または友人のネットワーク、またはユーザ１０２を監視する責任を負っているかまたは責任を負う別のサービスまたは人物であってもよい。転倒検出信号１２２を受信した介護者は、所定の介護者であってもよく、データ１１８を受信した介護者とは異なる者であってもよい。

ベース１０６にゼロまたはゼロに近い圧力が転倒を示さない場合がある。例えば、ユーザ１０２は、両足が床と接触していない位置に着座することができる。このような場合には、ユーザは、警告中に転倒検出信号の送信をキャンセルすることにより、モバイル機器１１２上の警告に応答して、偽陽性（転倒検出信号を実際に転倒していない場合に送信する）を回避することができる期間。いくつかの実施形態では、転倒検出信号の送信が一旦取り消されると、基部１０６への圧力が少なくとも所定の時間にわたって再び検出されるまで、さらなる転倒検出信号は送信されない。

転倒検出システム１００は、より直接的でない測定に頼るのではなく、ユーザ１０２の足圧を監視するので、転倒検出における偽陰性の発生および偽陽性の発生を低減することができる。転倒検出の決定は、加速度計またはジャイロスコープからのデータなどの間接データを含めることなく、直接またはパターンとして送信または格納される足圧データに基づいて行うことができる。

次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、実施形態の構成要素について説明する。実施形態はインソールに関して記載されているが、靴、靴下、スリッパ、ブーツなどの他の履物、または人工装具においても、同様の構成が、必要な変更を加えて、義足、脚、または杖、松葉杖、または他の援助装置の中に取り付けられているか、または取り付けられている。

例示的な目的のためにインソールとして示され、左足または右足のいずれかと共に使用するように構成され、様々な足のサイズに構成され得る履物２００は、前部圧力センサ２０２および後部上述したように、前部圧力センサ２０２および後部圧力センサ２０４は、それぞれ足および踵のボールの下に位置するように配置されてもよいが、追加の圧力センサ実質的に足全体の下で圧力を検出するセンサを含む。上記のように、圧力センサ２０２および２０４は、力に敏感な抵抗器または圧電力センサのような任意の種類の圧力または力センサとすることができる。

前部圧力センサ２０２および後部圧力センサ２０４は、通信回路２０６に電気的に接続されている。通信回路２０６は、Ｎｏｒｄｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ製のｎＲＦ５１８２２マイクロコントローラなどのマイクロコントローラであってもよいコントローラの一部であってもよいＡＳＡ、オスロ、ノルウェー、マイクロコントローラとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信回路を統合しています。通信回路２０６は、短距離通信回路であってもよく、フットウェア２００に組み込まれてもよいアンテナ２０８に電気的に接続されてもよい。別ウィンドウ（タブ）の大きな表示で見るさらに、通信回路２０６およびコントローラ（通信回路２０６とは別個であるかまたは通信回路２０６と一体化されているかを問わない）は、バッテリ２１０に電気的に接続される。コントローラ（圧力センサ２０２および２０４からのデータの収集を制御する）通信回路２０６を介したデータの送信、履物２００内の他の制御機能を実行することができる。

本発明は、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、通信回路２０６およびバッテリ２１０を含む回路は、履物２００の後部に埋め込まれているように示されている。この位置は、バッテリ２１０を交換する必要がある場合除去された。履物２００の中央部分の位置を含むが、これに限定されない履物２００内の通信回路２０６およびバッテリ２１０の他の位置も可能である。さらに、通信回路２０６は、いくつかの実施形態では、バッテリ２１０は、バッテリ２１０へのアクセスを許可しない位置で履物に埋め込むことができ、バッテリ２１０は、充電式または交換不可能であり得る。

図３は、本開示の転倒検出システムの実施形態を使用してを転倒検出する方法を示す。方法３００は、左履物および右履物が実質的にリアルタイムで、または短い間隔（一般に約数ミリ秒?約１分の範囲）でバーストで圧力情報を送信する履物の実施形態と共に使用される。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信プロトコルのような短距離通信プロトコルを介して、スマートフォンなどのモバイルデバイスに送信することができる。モバイルデバイスのメモリにインストールされたアプリケーションを実行するプロセッサは、方法３００のアクティビティを処理する。

３０２において、アプリケーションは、両方の履物品から前部および後部センサから足踏み圧力およびタイミングデータを受け取る。これらのデータは、所定の時間のデータが受信されるまでモバイルデバイスに記憶される。

３０４において、データが解析されて、倒れ または他の異常事象が発生したかどうかが判定される。両足からの突然の圧力の不在は、一般的に転倒を示す。高齢者が落ちると、時にはペースとスピードがかなり遅くて穏やかであるかもしれませんが、転倒には依然として重大な外傷を引き起こす可能性があることに注意してください。したがって、両足からの突然の圧力の不在以上のものを探すことが望ましいことがある。足圧の時間間隔の規則性に基づく他のパターン、および左右両足の前部センサと後部センサとの間の不規則性を使用して、歩行の不規則性、跛行または前進予測を含む転倒以外の異常を検出することもできる。さらに、ユーザが片足しか持たない場合や、通常は車椅子に乗って、時折しか歩行するのが難しい場合、歩行のパターンや行動は他のユーザとは大きく異なる可能性があります。したがって、個別化されたパターンを使用して、落下または他の異常を検出することができる。いくつかの実施形態では、異常は、個々のユーザに関連付けられた正常なパターンから突然の偏差があるときに検出されてもよい。

いくつかの実施形態では、データの分析は、圧力センサパターンにおける個々の変動を考慮し、個々の歩行パターンおよび行動を決定するために個人化されてもよい。これらのパーソナライズされたパターンおよび個々のデータは記憶することができるので、より多くのデータが収集されるので、パーソナライズされた分析を時間の経過と共に調整することができる。

３０６において、転倒が検出されたかどうかが判定される。いくつかの実施形態では、システムは、転倒または他の異常が検出されたかどうかを判定して、警告または警報を発生すべきかどうかを決定する。転倒が検出されなかった場合、監視は３０８で継続される。

３１０において、転倒または他の異常が検出された場合、オンスクリーン警告がモバイルデバイス上に表示される。この警告は、オプションで、ユーザーに警告を警告するための音を伴ってもよい。警告が表示されると、ユーザには、約１０秒から約２分の間の所定の時間が与えられ、その間に警告がキャンセルされる。いくつかの実施形態では、警告は、他の緊急事態によってトリガされてもよい。例えば、モバイルデバイスが、例えば、ペースメーカと通信している場合、ペースメーカから受信したデータに基づいて、警告または即時イベント信号をトリガすることができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、支援の必要性を示すために、警告または即時イベント信号を手動でトリガすることもできる。

３１２において、警告がキャンセルされたかどうかが判定され、３１４において、警告がキャンセルされなかった場合（すなわち、ユーザからの警告に応答しなかった場合）、落下検出信号または他のイベント信号は、モバイルデバイスによって１人または複数の介護者に送信される。モバイルデバイスがＧＰＳまたは他のロケーション機能を有する場合、フォールス検出またはイベント信号は、ユーザの位置を含むことができる。いくつかの実施形態では、この位置情報は、ユーザが帰宅していないと判定された場合にのみ送信される。さもなければ、信号は単にユーザーが帰宅していることを示します。いくつかの実施形態では、介護者は、緊急サービス、医療提供者、指定された家族または親戚、友人または友人のネットワーク、またはユーザを監視し、介護を提供するかまたは監視する他のサービスまたは人物であってもよい。転倒検出信号または事象信号を受信する介護者は、所定の介護者であってもよく、ユーザによって、または医療提供者などのユーザ以外の誰かによって指定されてもよい。いくつかの実施形態では、信号をトリガしたイベント、信号の時間および／または日付、および／またはユーザの位置に応じて、転倒検出またはイベント信号を複数の介護者または異なる介護者に送ることができる。

警告がキャンセルされた場合、モバイルデバイスはさらにインシデントを報告せず、３１６でモニタリングが再開する。いくつかの実施形態では、警告の解除に続いて、定期的な足圧力が検出されると、監視が再開される。

図４Ａおよび図４Ｂは、別の実施形態の構成要素を示す。実施形態はインソールに関して記載されているが、靴、靴下、スリッパ、ブーツなどの他の履物、または人工装具においても、同様の構成が、必要な変更を加えて、義足、脚、または杖、松葉杖、または他の援助装置の中に取り付けられているか、または取り付けられている。

図４Ａに示すように、例示的な目的のためにインソールとして示されている履物４００は、前部圧力センサ４０２、後部圧力センサ４０４、および電子機器パッケージ４０６を含む。前部圧力センサ４０２および後部圧力センサ４０４は、上述したように、前部圧力センサ４０２および後部圧力センサ４０４は、それぞれ足および踵のボールの下に位置するように配置することができるが、追加の圧力センサ、または実質的に足全体の下の圧力を検出するセンサである。上記のように、圧力センサ４０２および４０４は、力に敏感な抵抗器または圧電力センサなどの任意の種類の圧力または力センサとすることができる。

電子回路パッケージ４０６は、ブルートゥース（登録商標）回路、ＮＦＣ回路、または回路をサポートする短距離通信回路（長距離または広域通信回路も可能であるが）であってもよい通信回路（別個に図示せず）を含む。身体区域または個人区域ネットワーク。電子パッケージ４０６は、マイクロコントローラであってもよく、いくつかの実施形態では、通信回路と一体化されたコントローラ（別個に図示せず）を含んでもよい。コントローラは、圧力センサからのデータ収集を制御し、通信回路を介してデータの送信を制御し、フットウェア４００内の他の制御機能を実行することができる。電子機器パッケージ４０６はまた、電源（図示せず）充電池であってもよい電池としてのものであってもよい。電子機器パッケージ４０６はまた、フットウェア４００内に配置され、通信回路に電気的に接続されたアンテナ（図示せず）を含むことができる。

電子機器パッケージ４０６は、履物４００内の中心位置に配置されているように示されているが、電子機器パッケージ４０６または履物４００の動作に実質的に影響を及ぼすことなく、履物４００内の他の場所も可能である。

図４Ｂに示すように、前部圧力センサ４０２および後部圧力センサ４０４ならびに電子パッケージ４０６を含むセンサは、可撓性エンクロージャ４０８内に封入することができる。可撓性エンクロージャ４０８は、液体に対して不浸透性であってもよい。なぜなら、汗、水、および洗浄のために、湿った状態または湿った状態にさらされた。いくつかの実施形態では、可撓性筐体４０８および電子機器パッケージ４０６は、高温での機械洗浄に耐えるように耐熱性であってもよい。いくつかの実施形態では、可撓性エンクロージャは、圧力センサ４０２および４０４ならびに履物４００の内部の電子パッケージ４０６を包む合成ゴム化合物であってもよい。いくつかの実施形態では、可撓性エンクロージャ４０８は、センサ４０２および４０４ならびに電子機器パッケージ４０６を包む成型ゴム製品であってもよい。いくつかの実施形態では、履物４００全体が水で洗濯可能であってもよい。

履物４００の電源（ならびに図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明された履物２００）は、交換可能な電池、非充電式電池、または再充電可能な電池であってもよく、一般にこの電源は、履物４００の全ての電子構成要素に電力を供給する。電力供給源は、可能な限り電力を供給して、バッテリ交換の頻度を低減すること、および／または再充電。電源が履物４００の電子構成要素に十分な電力を提供する時間を長くする１つの方法は、それらの電子構成要素が低電力構成要素であることである。電源が十分な電力を提供する時間を長くする別の方法は、電子構成要素が動作する時間を制限することである。例えば、電子機器パッケージ４０６内の通信回路を使用して、モバイル機器との連続的な接続（すなわち、連続的に電力を使用する）の代わりに、通信回路は、そのデータをバーストで送信し、通信回路をシャットダウンし、バースト間の「スリープ」モードなどの低電力モードに移行する。同様に、エレクトロニクスパッケージ４０６内のコントローラは、必要に応じて、短時間の活動バースト間で低電力モードまたは「スリープ」モードに切り替えるバーストで動作することができる。これらの電力節約の方法は、図１および図２の履物に適用することができることが理解されよう。図２Ａおよび図２Ｂの履物だけでなく、本開示による履物の他の実施形態と同様に、図４Ａおよび図４Ｂに示されている。

図５〜９は、図１〜図３の履物２００のような履物に含まれる電源を再充電する様々な方法を示す。図２Ａおよび図２Ｂの履物４００、図４Ａおよび４Ｂ。図１及び図２を参照して以下に説明する再充電システムは、本開示によるフットウェアの様々な実施形態において、再充電可能なバッテリまたは他の再充電可能な電源を再充電するために使用され得る。さらに、図１および図２の再充電システムは、図５〜図８は、２つ以上が組み合わされて、充電式バッテリまたは他の充電式電源を充電するための電力を提供し得るように、互いに組み合わせて使用され得る。

図５Ａおよび５Ｂは、本開示による履物の充電式電源を再充電するための直接充電システムを示す。履物５００は、履物５００の外部の使用者がアクセス可能な部分への電気的接続５０４を有する充電式電池のような再充電可能な電源５０２を含む。外部電源（図示せず）は、電気的接続５０４外部ケーブル５０６を使用して、再充電可能な電源５０２を再充電することができる。外部ケーブル５０６は、電気接続５０４に接続され得る様々なコネクタのいずれかを有する従来の電力ケーブルであり得る。例えば、外部ケーブル５０６は、電源付きＵＳＢソースを介して履物５００に電力を供給するためのＵＳＢケーブルである。いくつかの実施形態では、電源は直流（ＤＣ）を供給することができる。いくつかの実施形態では、電源は交流（ＡＣ）を供給することができる。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明による履物の充電式電源を再充電するための誘導充電器を示す。履物６００は、履物６００内に位置し、履物６００の外面の近くに配置された内部誘導コイル６０４に電気的に接続された再充電可能な電源などの再充電可能な電源６０２を含む。外部誘導コイル６０６は、 （ＡＣ電源であってもよい）より永久的な電源６０８によって電力が供給され、内部誘導コイル６０４に誘導結合され、再充電可能電源６０２を充電するための電力を供給する。いくつかの実施形態において、外部誘導コイル６０６は、充電中に履物６００を収容するように適合された外部充電スタンドに埋め込まれている。

図７Ａおよび図７Ｂは、本開示による履物の充電式電源を再充電するための圧電充電器を示す。履物７００は、前面ピエゾ素子７０４および後部ピエゾ素子７０６に電気的に接続された再充電可能な電池のような再充電可能な電源７０２を含む。前面ピエゾ素子７０４および後部ピエゾ素子例えば、歩行中に、再充電可能な電源７０２を再充電するために使用できるピエゾ素子によって電力が生成される。ピエゾ素子も圧力センサとして使用することができるので、いくつかの実施形態では、フロントピエゾ素子７０４および後方ピエゾ素子７０６は、本開示による転倒靴の様々な実施形態で使用される前部および後部圧力センサと同じであってもよい。いくつかの実施形態では、２つ以上のピエゾ素子を使用して電力を生成し、圧力を検出することができる。

図８は、本発明による履物の充電式電源を再充電するための電気機械チャージャを示す。履物８００は、ユーザーの動きから再充電可能な電源８０２を再充電するための電力を生成する動力発生器８０４に電気的に接続された再充電可能な電源などの再充電可能な電源８０２を含む。

別ウィンドウ（タブ）の大きな表示で見る図８に示すように、運動発生器８０４は、揺動振り子８０６、コイル８０８、および停止部８１０ａおよび８１０ｂを含む。揺動振り子８０６は磁気であり、歩行からの運動は揺動振り子８０６の磁気部分をコイル８０８を横切って掃引させ、再充電可能電源８０２を再充電するために使用できる電流を生成する。停止部８１０ａおよび８１０ｂは、スイング振り子であるが、いくつかの実施形態では、ストッパ８１０ａおよび８１０ｂの一方または両方は、ストッパ８１０ａおよび８１０ｂに対するスイング振り子８０６の衝撃力からさらなる力を生成することができるピエゾ素子であってもよい。再充電可能な電源８０２を充電するために、動力発生器のための他の設計を採用することもできることは理解されよう。

別ウィンドウ（タブ）の大きな表示で見る図１ ０００６図８に示すように、運動発生器８０４は、水平方向に向けられ、履物８００の水平運動から動力を生成する。このような水平運動は、高齢者に共通するシャッフル歩行に対応する。したがって、運動発生器８０４の水平方向は、例えば、使用者の足の垂直運動から動力を生成する運動発生器の向きよりも、高齢者が使用するときにより多くの動力を発生させることができる。動力発生装置の他の向きも使用できることは理解されよう。

図９Ａおよび図９Ｂは、充電式電源を再充電するための電力を供給するために複数の充電システムが組み合わされた落下検出フットウェアの実施形態を示す。履物９００は、誘導充電、圧電充電、および電気機械充電を有するものとして示されているが、図６、図７、および図８に示すように、充電システムの他の組み合わせを使用することもできることが理解されよう。

履物９００は、インソールとして例示的目的のために示されているが、靴、靴下、スリッパ、ブーツ、または他の履物であってもよく、またはプロテーゼフィートなどのプロテーゼデバイスに組み込まれてもよく、または杖、松葉杖、または他の援助装置に組み込まれているか、または取り付けられている。履物９００は、前部圧力センサ９０２、後部圧力センサ９０４、および電子機器パッケージ９０６を含む。電子機器パッケージ９０６は、２つの層を含む。底部層９１０とを含む。

最下層９１０は、再充電可能なバッテリのような再充電可能な電源９１２と、通信回路（別個に図示せず）を含むコントローラ９１４と、外部誘導によって誘導されたエネルギーを受け取る内部誘導コイル９１６とを含む。いくつかの実施形態では、通信回路（別々に示されていない）は、コントローラから分離していてもよい。フットウェア９００内に埋め込まれたアンテナ（図示せず）は、通信回路に電気的に接続することができる。

最上層９０８は、図１および図２を参照して上述したような運動発生器９１８を含む。図８Ａおよび図８Ｂ。説明のために、運動発生器９１８は、振り振り子９２０、コイル９２２、および停止部９２４ａおよび９２４ｂを含む。振り子振り子９２０は磁気的であり、歩行からの運動は振り振り子９２０の磁気部分をコイル９２２に掃引させて、充電式電源９１２を再充電するために使用できる電流を発生させる。停止子９２４ａおよび９２４ｂはピエゾ素子これは、スイング振り子９２０の衝撃力からストップ９２４ａおよび９２４ｂに対するさらなる力を生成し得る。動力発生器のための他の設計を採用することもできることは理解されよう。

前部圧力センサ９０２および後部圧力センサ９０４は、電子パッケージ９０６に電気的に接続される。前部圧力センサ９０２および後部圧力センサ９０４は、それらが足のボールおよびかかとの下になるように配置されてもよい追加の圧力センサと同様に、他の位置決めも可能である。圧力センサ９０２および９０４は、再充電可能な電源９１２を再充電するための電力を生成するピエゾ素子を含むこともできる。いくつかの実施形態では、圧力センサ９０２および９０４は、圧力を検出し、いくつかの実施形態では、圧力センサ９０２および９０４は、充電式電源９１２を再充電するために、ピエゾ素子と結合された、または結合された、力に敏感な抵抗または他の力または圧力センサであってもよい。

エレクトロニクスパッケージ９０６は、履物９００内の中心位置に配置されているように示されているが、電子パッケージ９０６または履物９００の動作に実質的に影響を及ぼすことなく、履物９００内の他の位置も可能である。

図９Ｂを参照すると、それが使用されていないとき、履物９００は、履物９００を収容するように適合され得る履物レスト９２６上に配置され、例えば電源コード９３０を介してより永久的な電源に接続される。履物レスト９２６は、履物９００が履物レスト９２６上に置かれたときに、充電式電源９１２を再充電するために内部誘導コイル９１６に誘導結合された誘導コイル９２８を含む。

本発明は、特定の実施形態を参照して示され説明されたが、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更がなされ得ることを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の均等物の意味および範囲内に入るすべての変更は、包含されることが意図されている。

Claims (20)

1. 転倒検出システムであって、
   右履物アイテムおよび左履物アイテムを含み、前記左右の履物アイテムの各々は、
   少なくとも２つの足の圧力センサと、
   前記少なくとも２つの圧力センサからの足の圧力信号を移動装置に送信するように構成された通信回路と、そして
   前記通信回路に接続され、前記通信回路に電力を供給する電源と、そして
   モバイルデバイスに、アプリケーションを実行して、モバイルデバイスに、
   履物の通信回路から送信された足の圧力信号を受信し、
   足の圧力信号を分析して、履物の着用者が倒れているかどうかを判定し、
   靴の着用者が倒れたと判断された場合に警告を表示し、警告をキャンセルするオプションを表示する。そして
   警告が所定の期間内にキャンセルされていない場合には、介護者に信号を送信する。
2. 前記アプリケーションは、前記右側の履物アイテムおよび前記左側の履物アイテムの両方からの前記足圧信号が前記第１および第２の足部圧力信号の両方に対応する場合に、前記履物アイテムの着用者が転倒したと判断することによって、０またはほぼゼロの圧力への低下を示す。
3. 前記アプリケーションは、さらに、前記履物品から受け取った前記足圧信号に基づいて、前記携帯機器に、前記履物品目の着用者のための正常な足圧力パターンを決定し記憶させる、請求項１に記載の落下検出システム。
4. 前記アプリケーションは、さらに、前記履物アイテムの着用者に対する前記正常な足の圧力パターンからの突然の偏差がある場合に前記警告をキャンセルするための選択肢とともに、前記モバイルデバイスに警告を表示させる、請求項３に記載の落下検出システム。
5. 前記少なくとも２つの足圧力センサは、着用者の足のボールのほぼ真下に位置するように構成された前足の足の圧力センサと、前記足の近くに位置するように構成された後足の足の圧力センサとを含む、請求項１に記載の落下検出システム。
6. 前記右履物アイテムおよび前記左履物アイテムは、インソールを含む、請求項１に記載の落下検出システム。
7. 前記右履物アイテムおよび前記左履物アイテムは、靴、靴下、スリッパまたはブーツを含む、請求項１に記載の落下検出システム。
8. 前記右履物アイテムおよび前記左履物アイテムのうちの少なくとも１つが、補綴デバイスまたは歩行補助デバイス内に組み込まれている、または装着されている、請求項１に記載の落下検出システム。
9. 前記少なくとも２つの圧力センサ、前記通信回路、および前記電源は、液体を通さない可撓性の囲い内に収容される、請求項１に記載の落下検出システム。
10. 前記電源は、再充電可能な電源を含む、請求項１に記載の落下検出システム。
11. 前記右履物アイテムおよび前記左履物アイテムのそれぞれは、前記再充電可能な電源を再充電する誘導充電器をさらに備える、請求項１０に記載の落下検出システム。
12. 前記右履物アイテムおよび前記左履物アイテムのそれぞれは、前記再充電可能な電源を再充電するための電力を生成する複数のピエゾ素子をさらに備える、請求項１０に記載の落下検出システム。
13. 前記少なくとも２つの足の圧力センサは、足の圧力を感知し、前記再充電可能な電源を再充電するための電力を生成するピエゾ素子を備える、請求項１０に記載の落下検出システム。
14. 前記右履物アイテムおよび前記左履物アイテムのそれぞれは、前記再充電可能な電源を再充電するための電力を生成する運動発生器を含む、請求項１０に記載の落下検出システム。
15. 前記運動発生器は、磁性部分を有する振り子振り子と、コイルとを含み、前記振り子振り子は、前記履物の着用者が歩いているときに、前記振り子振り子の磁性部分が掃引するように構成されている、請求項１４に記載の落下検出システム。コイルを横切って電力を発生させる。
16. 前記運動発生器は、揺動振り子がその揺動運動の各端部のストッパの１つに当たるように配置された２つのストッパをさらに備え、前記ストッパの少なくとも１つは、充電式電源を再充電するための電力を生成する。
17. 前記モバイルデバイスは、スマートフォンを備える、請求項１に記載の落下検出システム。
18. 転倒を検出する方法であって、
    右履物アイテムおよび左履物アイテムのそれぞれに配置された少なくとも２つの圧力センサから送信された足圧力信号を受信するステップと、
    右履物アイテムおよび左履物アイテムの両方からの足圧力信号がゼロまたはほぼゼロの圧力まで低下したことを示す場合、履物アイテムの着用者が落ちたと判定するステップと、
    靴の着用者が転倒したと判断された場合に警告を表示し、警告をキャンセルするオプションを表示するステップと、そして
    警告が所定の期間内にキャンセルされなかった場合に、介護者に信号を送信するステップと、を含む方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、
    履物アイテムから受け取った足圧信号に基づいて、履物アイテムの着用者のための正常な足圧力パターンを記憶するステップと、そして
    履物アイテムの着用者のための通常の足圧力パターンから突然の偏差がある場合に警告を表示するステップと、警告をキャンセルするオプションとを含む。
20. 転倒検出用履物品であって、
    少なくとも２つの足の圧力センサと、
    前記少なくとも２つの圧力センサからの足の圧力信号を移動装置に送信するように構成された通信回路と、そして
    前記通信回路に接続され、前記通信回路に電力を供給する充電式電源と、
    前記少なくとも２つの圧力センサ、前記通信回路、および前記再充電可能な電源は、液体を通さない可撓性の囲いの中に収容される。

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