JP3855875B2

JP3855875B2 - 浴室内人体異常検知装置

Info

Publication number: JP3855875B2
Application number: JP2002223644A
Authority: JP
Inventors: 常雄川▲崎▼; 一雄 ▲徳▼島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004062791A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴室内の音を検出して被検知者の異常動作状態を検出する人体異常検知装置に関するものであり、特に異常動作状態を判定するための音情報のデータ変換処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の浴室内人体異常検知装置として、例えば特開２００１−２７２１０３号公報に開示したものが知られている。この公報では、人工網膜を利用した低解像度の撮像手段と、赤外線センサとを有し、撮像手段からの出力と赤外線センサからの出力とに基づいて検知対象の動きを検知する制御手段とを備えたものである。
【０００３】
つまり、低解像度の撮像手段は、視野範囲内が暗くなればなるほど検知感度が低下し、また明るさが急激に変化した場合にも検知感度が低下し易いが、このような状況では赤外線センサが検知能力を発揮する。また、赤外線センサでは、浴槽内に浸かっている入浴者や浴槽から出た直後の入浴者を検知することは困難であるが、このような状況では撮像手段が検知能力を発揮する。これにより、低解像度の撮像手段と赤外線センサを併用し、両者の検知出力に基づいて検知対象の動きを検知することにより検知確度を向上させることができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の撮像手段、赤外線センサの他にＣＣＤカメラなど目視的な検出手段を用いたこの種の人体異常検知装置によれば、被検知者を直接的に捉えるために、上記検出手段の設置位置を限定させるか、または、検出手段の検知範囲が調整できる調整機構を装置に付加するなどの機構を設けて専門業者による施工を必要としている。
【０００５】
また、撮像手段やＣＣＤカメラなどを用いて検出された画像は、プライバシ保護のために複雑な画像処理が必要となることにより、検出手段および画像処理装置が高価となってしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、検出した音情報を変換処理させて被検知者の異常動作状態を検知する制御手段を配設させることで、検出手段の設置位置の制限がなく、しかも安価で小型化が可能となる浴室内人体異常検知装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、浴室内の音を検出する検出手段（３ａ）と、その検出された音情報に基づいて浴室内にいる被検知者の異常動作状態を検知する制御手段（３ｂ）とを備える浴室内人体異常検知装置において、
制御手段（３ｂ）は、検出手段（３ａ）により検出された音を特定周波数成分のみ抽出するフィルター手段（１２０）と、このフィルター手段（１２０）により抽出された特定周波数成分を第１時定数によってＡＣ、ＤＣ変換させて得られる断続的な動作音を判定するための第１音響信号（１４０ａ）、および第１時定数よりも長い第２時定数によってＡＣ、ＤＣ変換させて得られる連続的な非動作音を判定するための第２音響信号（１４０ｂ）に変換する変換手段（１４０）とを有し、第１音響信号（１４０ａ）および第２音響信号（１４０ｂ）に基づいて、被検知者の異常動作状態を検知することを特徴としている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、発明者らの研究によると、浴室内で聞こえる音は比較的狭い空間内であるため反射、共鳴による複数の１次共鳴周波数が存在し、その高次成分が合成された高周波成分が強調される。一方、浴室外から侵入する音は空気中の伝播や壁面透過で減衰しやすいため浴室内では高周波成分が減衰し易い。しかも、浴室内で発生する音は被検知者の動作の動きにより発生する断続的な動作音とシャワーや水栓からお湯を流すなどの比較的連続的な非動作音とに分類できる。従って、この動作音と非動作音を見極めることで被検知者の異常動作状態の判定が容易にできることを見出した。
【０００９】
そこで、本発明では、検出手段（３ａ）で検出された音をフィルター手段（１２０）で特定周波数成分を抽出し、その成分を変換手段（１４０）によって時定数の異なるＡＣ、ＤＣ変換によって得られる第１音響信号（１４０ａ）と第２音響信号（１４０ｂ）とに分けることで被検知者の動作の動きにより発生する断続的な動作音の有無を判定することができるとともに、浴室内で発生するシャワーや水栓からお湯を流すなどの比較的連続的な非動作音の有無を判定することができる。従って、非動作音が所定値以上あっても浴槽内で身体を動かした際にお湯が動いて「チャプン」と発した音を検出することができる。
また、これら音響信号（１４０ａ、１４０ｂ）は、特定周波数成分を異なる時定数のＡＣ、ＤＣ変換で二つに分けて得られることで、簡単な処理で変換できるため変換手段（１４０）が安価にできる。しかも、異なる時定数のＡＣ、ＤＣ変換において、浴室内の音が断続的な動作音と連続的な非動作音とに精度良く変換することができる。
【００１０】
従って、撮像手段やＣＣＤカメラなどを用いて検出された画像処理する従来の方式と比べて、音を検出する検出手段（３ａ）と、検出された音を音響信号に変換しその音響信号に基づいて異常動作状態の検知する制御手段（３ｂ）とで構成できるため、検出手段（３ａ）の設置位置の制限がなく、しかも安価で小型化とすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、制御手段（３ｂ）は、第１音響信号（１４０ａ）によって被検知者の動作音が無しという状態が所定時間以上継続したときに、異常動作状態であると検知することを特徴としている。
請求項２に記載の発明によれば、シャワーや水栓の開いたまま放置された状態で被検知者が浴室内で気を失ったときでも異常動作状態であると検知することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御手段（３ｂ）は、第１音響信号（１４０ａ）によって被検知者の動作音が有りであると判定され、かつ第２音響信号（１４０ｂ）が所定値を超えたときに、異常動作状態であると検知することを特徴としている。
請求項３に記載の発明によれば、被検知者の動作音があっても、シャワーや水栓の開いたまま放置していることに気づかない異常動作状態であると検知することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、浴室内と浴室外とを対話する通話手段（３１０）が設けられ、第１音響信号（１４０ａ）および第２音響信号（１４０ｂ）により被検知者の異常動作状態が検知されたときに、通話手段（３１０）は、浴室内の被検知者に向けて安否の問い掛けするように構成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、通話手段（３１０）が設けられことにより、被検知者との相互確認を行うことができ、かつ被検知者との対話のある段階的な人体異常検知装置が可能となる。また、上述した請求項３のように、シャワーや水栓の開いたまま放置されているときなどの異常動作状態のときには、浴室外から「水が出しっぱなしですよ」と被検知者に問い掛けができる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は本実施形態の浴室内人体異常検知装置１の全体構成を示す模式図である。この浴室内人体異常検知装置１は浴室２内の壁面に設置されるリモコンパネル３と、浴室２外の図示しない居間や台所などの人が常に存在する居室に設置された操作パネル４から構成されている。
【００１７】
そして、リモコンパネル３には、浴室２内の音を検出するための検出手段であるマイクロフォン３ａ、集音された音を変換処理するとともに、変換された音響信号に基づいて異常動作状態の検知する制御手段である制御装置３ｂ、および被検知者である入浴者に安否を問い掛けるための報知器３ｃが設けられている。
【００１８】
このマイクロフォン３ａは、被検知者である入浴者の動作の動きを間接的にモニターする検出手段であって、ここではリモコンパネル３に配設したが、これに限らず、入浴者の動作の動きによって発する動作音を集音できる浴室２内の天井、壁面などの位置に設置しても良い。
【００１９】
制御装置３ｂは、内部にマイクロコンピュータなどを備え、そのマイクロコンピュータには図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有する周知のものであり、詳しくは後述するがマイクロフォン３ａから入力された音情報に基づいて、入浴者の異常動作状態を検知する制御プログラムである異常状態判定手段が設けられている。しかも、報知器３ｃおよび拡声器４ｂ（後述する）は制御装置３ｂにより制御されるように電気的に接続されている。
【００２０】
報知器３ｃは、ここでは「大丈夫ですか」、「水が出しっぱなしですよ」などの安否を問い掛けるための音声信号により、浴室２外から入浴者に向けて語りかけるためのスピーカーである。操作パネル４は、浴室内人体異常検出装置１を作動させる運転スイッチ４ａと、浴室２内の被検知者に異常が起きたときに異常を外部に警報する警報手段である拡声器４ｂと、この拡声器４ｂの警報手段を解除するための解除スイッチ４ｃとが設けられている。なお、ここでは、操作パネル４とリモコンパネル３とは電気的に接続させているが、これに限らず、それぞれに受信部、発信部を設けて通信させも良い。
【００２１】
次に、本発明の要部である浴室２内で入浴者が、例えば心臓停止により身体の動きが停止したときに異常動作状態を検知する制御処理について、図２に示す異常状態判定手段の制御フローチャートに基づいて説明する。この異常状態判定手段は、ステップ１００に示す音処理ブロック、ステップ２００に示す音判定ブロック、およびステップ３００に示す警報処理ブロックから構成されている。
【００２２】
まず、入浴者が浴室２内に入室する前に予め運転スイッチ４ａをオンさせて制御装置３ｂに電源を供給すると、図２に示すメインルーチンがスタートするとともに、データ処理用メモリー（ＲＡＭ）の記憶内容などの初期化を行う。そして、ステップ１００の音処理ブロックを開始する。ステップ１１０においてマイクロフォン３ａから検出された音を読み込む。次のステップ１２０は、本発明のフィルター手段であって、バンドパスフィルター（図示しない）によって特定周波数成分（例えば、高周波成分の４０００〜６０００Ｈ_Ｚ）を抽出するものである。
【００２３】
これは、浴室２内で発生する音が、概して狭い空間による反射や共鳴によって複数の１次共鳴周波数が存在し、その高次成分が合成されて高周波成分が強調される傾向と、浴室外で発生し浴室内に侵入する浴室外発生音は、空気を伝播して壁や窓を透過してから浴室内に侵入されるため浴室内では高周波成分が減衰されやすい傾向との理由から高周波成分を抽出した。
【００２４】
そして、次のステップ１３０において、抽出された特定周波数成分の音響を全波または半波のいずれかに整流をする。そして、次のステップ１４０は、本発明である変換手段であって、整流された音響からＡＣ、ＤＣインバータ（図示しない）によって交流成分から直流成分の音響信号に変換する。
【００２５】
なお、本実施形態では、このＡＣ、ＤＣ変換の際に、時定数が短い第１時定数（例えば、約１ｍｓ程度）を用いて変換させて得られる第１音響信号１４０ａと、第１時定数よりも長い第２時定数（例えば、約１ｓ程度）を用いて変換させて得られる第２音響信号１４０ｂとの２種類の音響信号に変換される。つまり、ステップ１１０で読み込まれた音が、ステップ１４０において、全波または半波の交流成分の音響から、時定数を短くして変換させた直流成分の第１音響信号１４０ａと、時定数を第１音響信号１４０ａより長くして変換させた直流成分の第２音響信号１４０ｂに変換処理されたものである。
【００２６】
ところで、発明者らの研究によると浴室２内で発生する音は、概して動作音と非動作連続音とに分類できることを見出した。すなわち、動作音は入浴者の動作の動きに伴って発生する浴室ドアの開け閉めの音、浴槽への出入の音、およびシャワーや水栓を使用して体にお湯を流す音などであり断続的、かつ不定期に発生する。一方の非動作連続音はシャワーや水栓からお湯を出し放しにする音、浴槽からお湯が洗い場に溢れる音などであり、比較的周期的で連続していることが分かった。
【００２７】
そこで、本発明では、次に、ステップ２００の音判定ブロックにおいて、入浴者の動作の動きに伴って発生する動作音の有無を上記第１音響信号１４０ａおよび第２音響信号１４０ｂに基づいて入浴者の異常動作状態を判定されるように制御したものである。まず、制御処理はステップ２１０において、第１音響信号１４０ａの有無を判定する。この判定は第１音響信号１４０ａの音響レベルが所定値を第１所定時間Ｔ１（例えば、１０ｍｓ程度）を連続して超えているときに有りと判定されるものである。
【００２８】
ここで、有りと判定されると、ステップ２２０に移行し、無しと判定されるとステップ２３０に移行し、第１音響信号１４０ａの音響レベルが第２所定時間Ｔ２（例えば、１分程度）を超えたか否かを判定する。ここで、第２所定時間Ｔ２を超えていないときにはステップ２２０に移行し、超えるとステップ３００の警報処理ブロックに移行するようにしている。
【００２９】
ここで、ステップ２１０では、第１音響信号１４０ａに動作音が有るか否かを判定させたものであって、図３に示す具体例に基づいて説明する。図３（ａ）は浴槽内で身体を動かした際にお湯が動いてチャプンと発した音のマイクロフォン３ａにて検出した経過時間（秒）に対する振動変動の特性である。図３（ｂ）はマイクロフォン３ａにて検出した音をバンドパスフィルターにて特定周波数成分を抽出した経過時間（秒）に対する振動変動の特性である。
【００３０】
図３（ｃ）は、（ｂ）における楕円で示した部分を拡大した振動変動の特性である。図３（ｄ）は、（ｃ）に示す波型の＋側を半波整流して第１時定数である約１ｍｓ程度で、ＡＣ、ＤＣ変換した直流成分と、予め設定した所定値を示した特性であって、チャプン音の直流成分の音響レベルが所定値を超える第１所定時間Ｔ１を超えている特性を示している。ところで、図３（ｄ）に示すチャプン音の直流成分は、断続的な瞬間音であるが時定数を短くして変換させたため、チャプン音が下降し出すと緩やかに下降する特性を示す。この特性により、入浴者が動作していることを容易に判別できる。従って、このときに動作音がなかったときには、ステップ２３０において、第２所定時間Ｔ２を超えたか否かを判定させるようにしている。
【００３１】
次に、ステップ２２０では、第２音響信号１４０ｂの音響レベルを判定するものであって、具体的には、ステップ２１０にて検知された音が断続的な動作音であるか、連続的な非動作連続音であるかを判別するものである。すなわち、マイクロフォン３ａで検出された音を第１時定数（例えば、約１ｍｓ程度）よりも長い第２時定数（例えば、約１ｓ程度）によりＡＣ、ＤＣ変換させた第２音響信号１４０ｂの音響レベルが所定値を第３所定時間Ｔ３（例えば、２分程度）を連続して超えているか否かを判定する。
【００３２】
これにより、断続的に発生する動作音よりも、例えばシャワーや水栓を開いたままの状態で放置されたままの非動作連続音を検出できる。従って、有りと判定されるとステップ３００の警報処理ブロックに移行し、無しと判定されるとステップ１００の音処理ブロックに移行する。
【００３３】
従って、ステップ２２０にて第２音響信号１４０ｂがあるときと、ステップ２３０にて動作音の無しが第２所定時間Ｔ２を超えたときにステップ３１０において、安否の問い掛けを行なうものである。本実施形態では、「大丈夫ですか」または「水が出しっぱなしですよ」などの音声信号を報知器３ｃに出力させて、入浴者に問い掛けたが、操作パネル４にマイクロフォンを別に設けて浴室２内の入浴者に呼びかけても良い。これにより、入浴者と浴室２外からの通話が可能となる。従って、入浴者との相互確認を行うことができ、かつ入浴者との対話のある段階的な人体異常検知装置が可能となる。
【００３４】
そして、次のステップ３２０にて入浴者からの応答の有無を判定するものであり、応答がなければ実質無音状態であると判定してステップ３３０にて操作パネル４の拡声器４ｂにより警報を発する。応答があれば継続してモニターを継続するようにステップ１００にリターンする。なお、解除スイッチ４ｃを操作することで拡声器４ｂからの警報を停止できるようにしてある。
【００３５】
以上の一実施形態の浴室内人体異常検知装置によれば、マイクロフォン３ａにより検出された音を所定の第１時定数によってＡＣ、ＤＣ変換させて得られる第１音響信号１４０ａと、第１時定数よりも長い第２時定数によってＡＣ、ＤＣ変換させて得られる第２音響信号１４０ｂとに変換する変換手段１４０を有し、第１音響信号１４０ａおよび第２音響信号１４０ｂに基づいて、被検知者である入浴者の異常動作状態が判定されるようにしたことにより、例えば、第１音響信号１４０ａによって上述の断続的な動作音の有無を判定し、かつ第２音響信号１４０ｂによって連続的な非動作音の有無を判定させることで、被検知者の動作の動きにより発生する動作音が判定できるとともに、浴室内で発生するシャワーや水栓からお湯を流すなどの比較的連続的な非動作音も判定できる。
【００３６】
これにより、被検知者から発する動作音が浴室内で気を失ったなどの実質無音状態、およびシャワーや水栓の開いたまま放置されているなどの異常動作状態の検知が容易にできる。従って、撮像手段やＣＣＤカメラなどを用いて検出された画像処理する従来の方式と比べて、浴室２内に音を検出するマイクロフォン３ａと、検出された音を音響信号に変換し、その音響信号に基づいて異常動作状態の検知する制御装置３ｂとで構成できるため、マイクロフォン３ａの設置位置の制限がなく、しかも安価で小型化とすることができる。
【００３７】
また、被検知者の動作状態の有無の判定を第１音響信号１４０ａと第２音響信号１４０ｂとを併用させて異常動作状態を判定し安否を問い掛けることにより、異常動作状態を確実に検出できる。
【００３８】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、マイクロフォン３ａ、および報知器３ｃをリモコンパネル３内に配設したが、洗い場や浴槽に給湯を行う給湯装置などのリモコンパネルなどに内蔵させても良い。これにより、給湯装置の付加機能が向上する。
【００３９】
以上の実施形態では、制御装置３ｂをリモコンパネル３の構成としたが、操作パネル４に構成させても良い。
【００４０】
なお、本実施形態に示した具体的な数値はあくまでも一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における浴室内人体異常検知装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置３ｂの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】浴室２内で発するチャプン音を（ａ）はマイクロフォン３ａにて検出した経過時間（秒）に対する振幅変動の特性図、（ｂ）はマイクロフォン３ａにて検出した音をバンドパスフィルターにより特定周波数成分を抽出した経過時間（秒）に対する振幅変動の特性図、（ｃ）は（ｂ）における楕円で示した部分を拡大した特性図、（ｄ）は（ｃ）の＋側を半波整流してＡＣ、ＤＣ変換したときの直流成分が所定値を超えている範囲を示す特性図である。
【符号の説明】
３ａ…マイクロフォン（検出手段）
３ｂ…制御装置（制御手段）
３ａ…マイクロフォン（検出手段）
１２０…フィルター手段
１４０…変換手段
１４０ａ…第１音響信号
１４０ｂ…第２音響信号
３１０…通話手段

Claims

浴室内の音を検出する検出手段（３ａ）と、その検出された音情報に基づいて浴室内にいる被検知者の異常動作状態を検知する制御手段（３ｂ）とを備える浴室内人体異常検知装置において、
前記制御手段（３ｂ）は、前記検出手段（３ａ）により検出された音を特定周波数成分のみ抽出するフィルター手段（１２０）と、
前記フィルター手段（１２０）により抽出された特定周波数成分を第１時定数によってＡＣ、ＤＣ変換させて得られる断続的な動作音を判定するための第１音響信号（１４０ａ）、および前記第１時定数よりも長い第２時定数によってＡＣ、ＤＣ変換させて得られる連続的な非動作音を判定するための第２音響信号（１４０ｂ）に変換する変換手段（１４０）とを有し、
前記第１音響信号（１４０ａ）および前記第２音響信号（１４０ｂ）に基づいて、被検知者の異常動作状態を検知することを特徴とする浴室内人体異常検知装置。
前記制御手段（３ｂ）は、前記第１音響信号（１４０ａ）によって被検知者の動作音が無しという状態が所定時間以上継続したときに、異常動作状態であると検知することを特徴とする請求項１に記載の浴室内人体異常検知装置。
前記制御手段（３ｂ）は、前記第１音響信号（１４０ａ）によって被検知者の動作音が有りであると判定され、かつ前記第２音響信号（１４０ｂ）が所定値を超えたときに、異常動作状態であると検知することを特徴とする請求項１に記載の浴室内人体異常検知装置。
浴室内と浴室外とを対話する通話手段（３１０）が設けられ、
前記第１音響信号（１４０ａ）および前記第２音響信号（１４０ｂ）により被検知者の異常動作状態が検知されたときに、前記通話手段（３１０）は、浴室内の被検知者に向けて安否の問い掛けするように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の浴室内人体異常検知装置。