JP4565234B2 - How to monitor human movement and posture - Google Patents
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Description
この発明は、人体に加速度計を装着して、その人が静的状態にあるか動的状態にあるか、また危険状態にあるか安定状態にあるかを、さらにそれぞれの具体的状態を、より高精度に自動的に判定するための人の動作および姿勢の監視方法に関するものである。 This invention attaches an accelerometer to a human body, and whether the person is in a static state or a dynamic state, whether it is in a dangerous state or in a stable state, The present invention relates to a method for monitoring a human motion and posture for automatically determining with higher accuracy.
少子高齢化が急速に進み、特に高齢者の介護は社会問題化している。要介護者の中には、外出すると行方不明になったり、急に倒れたりするおそれがあるため、外出時には付添いの必要な人達がいる。また、今は介護不要でも、身体の衰え等により自由な行動に自信が持てず、家に引きこもりがちな人達もいる。後者は要介護予備軍ともいわれ、近い将来、介護負担増大につながる人達である。 With the declining birthrate and aging population, nursing care for elderly people is becoming a social problem. Some care recipients need to be accompanied when they go out because they may go missing or suddenly fall over. In addition, there are people who do not need nursing care, but are not confident in free behavior due to body weakness, etc., and tend to stay at home. The latter, also called the care-reserve reserve army, are people who will increase the burden of care in the near future.
このような人達が一人で外出し自由に行動できるようにして、生きる喜びを持たせ、特に後者の人達が再び社会に貢献できるようにすることは社会的な責務である。そのためには、人の動作状態を、プライバシーを保護しつつ監視し、危険な状態が予測され、あるいは危険な状態になったとき、直ちに救援に駆けつけることのできるシステムが必要である。 It is a social responsibility to allow such people to go out alone and have the joy of living, especially to enable the latter people to contribute to society again. To this end, a system is needed that can monitor a person's operating state while protecting privacy, and can immediately start rescue if a dangerous state is predicted or becomes dangerous.
そのシステムは従来から提案されており、人体に装着してその人の動作状態を監視するためのセンサとしては、加速度計を使用したものが知られており、人体の腰部に2軸加速度計を装着して、人の体軸方向および前後方向の加速度変化から、その人が立っているか、座っているか、臥しているか、歩行しているか、電車、自動車、自転車に乗車しているか等を判定することが示されている(例えば、非特許文献1参照)。
また、3軸加速度計を装着して、上下方向、前後方向、横方向の直交3軸の加速度変化から、歩行、走行、立位静止、転倒の各状態を判定することが示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記公知文献の技術では、人の具体的な動作状態、特に安定状態なのか危険状態なのかの判定精度が十分には得られず、また動的状態および静的状態の具体的な内容についての判定精度も十分には得られず、信頼性に問題が残されていた。
In addition, it is shown that a three-axis accelerometer is attached, and each state of walking, running, standing still, and falling is determined from changes in acceleration in three orthogonal axes in the vertical direction, the front-rear direction, and the horizontal direction ( For example, see Patent Document 1).
However, with the techniques of the above-mentioned known documents, it is not possible to obtain sufficient accuracy for determining whether a person is in a specific operating state, particularly a stable state or a dangerous state, and the specific contents of the dynamic state and the static state As a result, the accuracy of the determination was not sufficiently obtained, and there was a problem in reliability.
本発明が解決しようとする課題は、人体に加速度計を装着して、その人が静的状態にあるか動的状態にあるかを、また安定状態であるか危険状態であるかを判別し、さらには、静的状態のときは立位、座位、臥位の各姿勢の判別をし、動的状態のときは歩行、階段の昇り、階段の降りの各動的状態をも判別することにより、信頼性の高い人の動作および監視方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to wear an accelerometer on a human body and determine whether the person is in a static state or a dynamic state and whether it is a stable state or a dangerous state. In addition, in the static state, determine the postures of standing, sitting, and lying down, and in the dynamic state, also determine the dynamic states of walking, climbing stairs, and descending stairs. Thus, it is to provide a highly reliable operation and monitoring method of a person.
本発明者は、上記課題を解決すべく、人の動作および姿勢の監視方法について数多くの理論検討および実験検討を行なった結果、以下の知見を得た。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has conducted many theoretical and experimental studies on a method for monitoring a person's movement and posture, and as a result, has obtained the following knowledge.
複雑多様に変化する人の動作状態および姿勢をすべて高精度に判別できるのが最も望ましい技術ではあるが、人の行動パターンを(a)立位、座位、臥位の静的状態、(b)歩行、階段の昇り、階段の下りの通常動作、(c)転倒等の危険動作に分類し、これらの基本パターンを判別することができるだけでも、複雑多様に変化する人の動作状態および姿勢の大半をカバーすることができ、上記の社会的要求を満足することができること。 Although it is the most desirable technique to be able to accurately discriminate all the movement states and postures of a person who changes in a complex and diverse manner, (a) a static state of standing, sitting and lying positions, (b) Most of the movement states and postures of people who change in a complex and diverse manner, even if they can be classified into normal movements such as walking, climbing stairs, descending stairs, and dangerous movements such as (c) falling, etc. Can meet the above social demands.
互いに直交する前後方向(X方向)と左右方向(Y方向)と重力方向(Z方向)とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における該各加速度の変化量の大きさから静的状態であるか動的状態であるかを判別することができること。
具体的には、所定時間Δt0=0.5秒と設定し、下記の3条件をすべて満たしたとき、静的状態と、満たさないときは動的状態にあると判別することができること。
ΔX/Δt0 ≦ 0.1G ・・・・・・・・・ (1)
ΔY/Δt0 ≦ 0.1G ・・・・・・・・・ (2)
ΔZ/Δt0 ≦ 0.1G ・・・・・・・・・ (3)
A triaxial accelerometer consisting of a longitudinal direction (X direction), a horizontal direction (Y direction) and a gravitational direction (Z direction) orthogonal to each other is attached to the human body, and the acceleration obtained from each axis is measured for a predetermined time. It is possible to determine whether the state is a static state or a dynamic state from the magnitude of the change amount of each acceleration.
Specifically, the predetermined time Δt0 = 0.5 seconds is set, and when all of the following three conditions are satisfied, it can be determined that the static state is satisfied and when it is not satisfied, the dynamic state is determined.
ΔX / Δt0 ≦ 0.1G (1)
ΔY / Δt0 ≦ 0.1G (2)
ΔZ / Δt0 ≦ 0.1G (3)
そして、静的状態と判定されたときは、前後方向(X方向)と重力方向(Z方向)の加速度の大きさから立位、座位、臥位の各姿勢を判別することができること。
また、動的状態と判定されたときは、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態を判別することができること。
And when it determines with a static state, each position of a standing position, a sitting position, and a supine position can be discriminate | determined from the magnitude | size of the acceleration of the front-back direction (X direction) and a gravitational direction (Z direction).
When the dynamic state is determined, the power spectrum of each acceleration value at a predetermined time is calculated, and the operation states of walking, climbing stairs, and descending stairs are determined from the distribution of the spectrum at a specific frequency. What can be done.
また、所定時間における各加速度の変化量の大きさから、静的状態から動的状態への移行を判別することができること。
具体的には、所定時間Δt1=0.5秒と設定し、下記の3条件をすべて満たしたとき、静的状態から動的状態に移行したことを判別することができること。
ΔX/Δt1 ≧ 0.1G ・・・・・・・・・ (4)
ΔY/Δt1 ≧ 0.1G ・・・・・・・・・ (5)
ΔZ/Δt1 ≧ 0.1G ・・・・・・・・・ (6)
In addition, it is possible to determine the transition from the static state to the dynamic state from the magnitude of the change amount of each acceleration in a predetermined time.
Specifically, when the predetermined time Δt1 = 0.5 seconds is set and all of the following three conditions are satisfied, it can be determined that the state has shifted from the static state to the dynamic state.
ΔX / Δt1 ≧ 0.1G (4)
ΔY / Δt1 ≧ 0.1G (5)
ΔZ / Δt1 ≧ 0.1G (6)
また、所定時間における各加速度の変化量の大きさから、静的状態または動的状態から転倒等の危険な動作状態への移行を判別することができること。
具体的には、所定時間Δt2=0.2秒と設定し、下記の3条件をすべて満たし、かつ、各加速度の変化に周期性がないとき、静的状態または動的状態から転倒等の危険な動作状態に移行したことを判別することができること。
ΔX/Δt2 ≧ 3.0G ・・・・・・・・・ (7)
ΔY/Δt2 ≧ 1.5G ・・・・・・・・・ (8)
ΔZ/Δt2 ≧ 1.0G ・・・・・・・・・ (9)
In addition, it is possible to determine a transition from a static state or a dynamic state to a dangerous operation state such as a fall from the magnitude of the change amount of each acceleration in a predetermined time.
Specifically, when the predetermined time Δt2 = 0.2 seconds is set, all of the following three conditions are satisfied, and there is no periodicity in the change of each acceleration, there is a risk of falling from a static state or a dynamic state. It is possible to determine that it has shifted to a different operating state.
ΔX / Δt2 ≧ 3.0G (7)
ΔY / Δt2 ≧ 1.5G (8)
ΔZ / Δt2 ≧ 1.0G (9)
上記の知見に基づき、本発明者は人が静的状態にあるか動的状態にあるかを、また安定状態であるか危険状態であるかを、さらには、静的状態のときは立位、座位、臥位の各姿勢を、動的状態のときは歩行、階段の昇り、階段の降りの各動的状態を精度よく自動的に判別する方法に想到した。その要旨とするところは以下のとおりである。 Based on the above findings, the present inventor has determined whether a person is in a static state or a dynamic state, whether the person is in a stable state or a dangerous state, and in the static state, We have come up with a method for automatically and accurately discriminating each dynamic state of walking, climbing stairs, and descending stairs when in a dynamic state. The gist is as follows.
(A)人体に加速度計を装着して、該加速度計から得られる加速度を測定し、該加速度の大きさ又は所定時間における加速度の変化量の大きさから、人の動作状態または姿勢を判定する人の動作および姿勢の監視方法において、互いに直交する前後方向と左右方向と重力方向とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における該各加速度の変化量の大きさから静的状態であるか動的状態であるかを判定し、動的状態と判定されたときは、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判別をし、静的状態と判定されたときは、前後方向と重力方向の加速度の大きさから立位、座位、臥位の各姿勢の判別を行うことを特徴とする人の動作および姿勢の監視方法。 (A) A human body is equipped with an accelerometer, the acceleration obtained from the accelerometer is measured, and the human motion state or posture is determined from the magnitude of the acceleration or the amount of change in acceleration over a predetermined time. In the method of monitoring human movement and posture, a triaxial accelerometer consisting of a longitudinal direction, a lateral direction and a gravitational direction orthogonal to each other is attached to the human body, the acceleration obtained from each axis is measured, and the acceleration at a predetermined time is measured. Determine whether it is a static state or a dynamic state from the magnitude of the amount of change in each acceleration, and if it is determined to be a dynamic state, calculate the power spectrum of each acceleration value at a predetermined time and specify From the distribution of the spectrum in frequency, it is possible to distinguish between the walking, climbing stairs, and descending stairs, and when it is determined to be static, standing and sitting from the magnitude of acceleration in the longitudinal and gravitational directions. , 臥Monitoring method of operation and the posture of the person and performs the determination of the orientation of.
(B)人体に加速度計を装着して、該加速度計から得られる加速度を測定し、該加速度の大きさ又は所定時間における加速度の変化量の大きさから、人の動作状態または姿勢を判定する人の動作および姿勢の監視方法において、互いに直交する前後方向と左右方向と重力方向とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における該各加速度の変化量の大きさから静的状態であるか動的状態であるかを判定し、動的状態と判定されたときは、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判別を行うことを特徴とする人の動作および姿勢の監視方法。 (B) An accelerometer is attached to the human body, the acceleration obtained from the accelerometer is measured, and the human motion state or posture is determined from the magnitude of the acceleration or the amount of change in acceleration over a predetermined time. In the monitoring method of human movement and posture, a three-axis accelerometer consisting of a front-rear direction, a left-right direction, and a gravitational direction that are orthogonal to each other is attached to a human body, and the acceleration obtained from each axis is measured. Determine whether it is a static state or a dynamic state from the magnitude of the amount of change in each acceleration, and if it is determined to be a dynamic state, calculate the power spectrum of each acceleration value at a predetermined time and specify A method for monitoring a person's movement and posture, characterized in that each movement state of walking, climbing stairs, and descending stairs is discriminated from the spectrum distribution in frequency.
(C)人体に加速度計を装着して、該加速度計から得られる加速度を測定し、該加速度の大きさ又は所定時間における加速度の変化量の大きさから、人の動作状態または姿勢を判定する人の動作および姿勢の監視方法において、互いに直交する前後方向と左右方向と重力方向とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における各加速度の変化量の大きさから静的状態から動的状態に移行したことの判別を行うとともに、移行後の動的状態の判別については、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判別を行うことを特徴とする人の動作および姿勢の監視方法。 (C) An accelerometer is attached to the human body, the acceleration obtained from the accelerometer is measured, and the human motion state or posture is determined from the magnitude of the acceleration or the amount of change in acceleration over a predetermined time. In a method for monitoring human movement and posture, a human body is equipped with a triaxial accelerometer composed of a longitudinal direction, a lateral direction, and a gravitational direction orthogonal to each other, and the acceleration obtained from each axis is measured. While determining the transition from the static state to the dynamic state from the magnitude of the change in acceleration, for the determination of the dynamic state after the transition, calculate the power spectrum of each acceleration value in a predetermined time, A method for monitoring a person's movement and posture, wherein each of the movement states of walking, climbing stairs, and descending stairs is determined from the distribution of the spectrum at a specific frequency .
本発明によれば、人間の立位、座位、臥位の各姿勢および歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作や転倒等の危険動作を高精度で判別することができる。その結果として高齢者などの弱者が、一人で外出するなど安心して自由に行動することができる。
また、プライバシーも保護され、いざというときには、迅速な救援活動を実施することも可能となる。
したがって要介護者にも生きる喜びが与えられ、ひきこもりがちな要介護予備軍には社会的貢献の機会をもたらすことができ、さらには介護者の負担をも著しく軽減することができる。
According to the present invention, it is possible to discriminate with high accuracy dangerous postures such as standing postures, sitting postures, and lying postures, walking, climbing stairs, descending stairs, and falling. As a result, the weak, such as the elderly, can move freely with peace of mind, such as going out alone.
In addition, privacy is protected, and in the event of an emergency, it is possible to carry out quick relief activities.
Therefore, the care recipient is also given the joy of living, and the care-reserving reserve army who tends to stay behind can be provided with opportunities for social contribution, and the burden on the caregiver can be significantly reduced.
以下、図1〜図6を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1は本発明に係る判定方法を示すフローチャート、図2は各動作状態における加速度を示す図、図3は立位、座位、臥位の判定方法を示す図、図4(a)、(b)は歩行、階段昇り、階段降りの判定方法を示す図、図5は本発明に係る方法を実施する装置の1形態を示す図、図6は本発明に係る方法を実施する装置の他の形態を示す図である。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart illustrating a determination method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating acceleration in each operation state, FIG. 3 is a diagram illustrating a determination method for standing, sitting, and lying, and FIGS. ) Is a diagram showing a method for determining walking, climbing stairs, and descending stairs, FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the present invention, and FIG. It is a figure which shows a form.
本発明は、互いに直交する前後方向(X方向)と左右方向(Y方向)と重力方向(Z方向)とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度の測定値を基に、加速度計を装着した被測定者の動作状態または姿勢を判定するものであり、具体的には、図5または図6に示すように、人体に3軸加速度計2を装着し、各軸の加速度を測定している。
なお、本実施例における加速度計は、XYZ軸が1つにパッケージングされているCrossbow社のCXL04LP3を使用しているが、本発明における加速度計はこれに限定されるものではない。
In the present invention, a triaxial accelerometer composed of a longitudinal direction (X direction), a lateral direction (Y direction), and a gravitational direction (Z direction) orthogonal to each other is attached to a human body, and acceleration obtained from each axis is measured. Based on the value, the operation state or posture of the person wearing the accelerometer is determined. Specifically, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the three-
In addition, although the accelerometer in a present Example uses CXL04LP3 of Crossbow in which the XYZ axis was packaged in one, the accelerometer in the present invention is not limited to this.
図2に各動作状態における加速度の時間的変化を示す。図2(a)は立位(立って静止している)状態、(b)は歩行状態、(c)は転倒時の加速度の時間的変化を表した図であり、各軸の加速度は、動作状態に応じて特有の変化を示すことがわかる。
すなわち、立位のような静的状態では加速度の大きさも時間的変化量も小さく、歩行のような動的状態では大きく、転倒時のような異常時には加速度の大きさも変化量もさらに増大する。
本発明は、このような人の動作状態または姿勢に応じて特有の変化を示す加速度を測定し、これを解析することにより、被測定者の動作状態または姿勢を判別しようとするものである。
FIG. 2 shows the temporal change in acceleration in each operation state. FIG. 2 (a) is a standing position (still standing still), (b) is a walking state, (c) is a diagram showing a temporal change in acceleration at the time of falling, and the acceleration of each axis is It can be seen that the characteristic changes depending on the operating state.
That is, in a static state such as standing, the magnitude of the acceleration and the amount of change over time are small, large in a dynamic state such as walking, and the magnitude and amount of change of the acceleration further increase during an abnormality such as a fall.
The present invention intends to determine the movement state or posture of the person to be measured by measuring the acceleration that shows a specific change according to the movement state or posture of the person and analyzing the acceleration.
静的状態であるか、動的状態であるかの判定は、所定時間Δt0=0.5秒と設定し、下記の3条件をすべて満たしたとき静的状態と、満たさないときは動的状態にあると判定する。ここで、(1)式の左辺は、所定時間Δt0における前後方向(X方向)の加速度の変化量(ΔX)を示したものである。
ΔX/Δt0 ≦ 0.1G ・・・・・・・・・ (1)
ΔY/Δt0 ≦ 0.1G ・・・・・・・・・ (2)
ΔZ/Δt0 ≦ 0.1G ・・・・・・・・・ (3)
Whether it is a static state or a dynamic state is determined by setting a predetermined time Δt0 = 0.5 seconds. When all of the following three conditions are satisfied, the static state is satisfied. It is determined that Here, the left side of the equation (1) indicates the amount of change (ΔX) in the longitudinal direction (X direction) at a predetermined time Δt0.
ΔX / Δt0 ≦ 0.1G (1)
ΔY / Δt0 ≦ 0.1G (2)
ΔZ / Δt0 ≦ 0.1G (3)
そして、静的状態と判定されたときは、前後方向(X方向)と重力方向(Z方向)の加速度の大きさから立位、座位、臥位の各姿勢の判定を行う。
立位、座位、臥位の各姿勢の判定は、XZ座標プロット図において当該測定した加速度がどの領域に位置するかで判定する。これは、本発明者が数多くの理論検討および実験検討を行った結果、図3に示すように各姿勢に応じてプロットが特定領域に集約されることを利用したものである。
すなわち、立位、座位、臥位の各姿勢の判定は、被測定者に装着した3軸加速度計から得られる前後方向(X方向)の加速度と重力方向(Z方向)の加速度をプロットし、これが立位判定領域に位置すれば立位と、座位判定領域に位置すれば座位と、臥位判定領域に位置すれば臥位の姿勢であると判定する。
And when it determines with a static state, each attitude | position of standing position, sitting position, and a supine position is determined from the magnitude | size of the acceleration of the front-back direction (X direction) and a gravitational direction (Z direction).
The postures of the standing position, the sitting position, and the supine position are determined according to which region the measured acceleration is located in the XZ coordinate plot diagram. This utilizes the fact that, as a result of numerous theoretical and experimental studies by the present inventor, plots are aggregated in a specific area according to each posture as shown in FIG.
That is, the postures of standing, sitting, and lying are determined by plotting the acceleration in the front-rear direction (X direction) and the acceleration in the gravitational direction (Z direction) obtained from the triaxial accelerometer attached to the measurement subject. If it is positioned in the standing position determination area, it is determined to be in the standing position, if it is positioned in the sitting position determination area, it is determined to be in the sitting position, and if it is positioned in the lying position determination area, it is determined to be in the lying position.
一方、動的状態と判定されたときは、各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判定を行う。
歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判定は、当該測定した水平方向(Y方向)および重力方向(Z軸)の加速度値のパワースペクトルをFFT(高速フーリエ変換法)によって演算し、該スペクトルをそれぞれプロットし、それがどの領域に位置するかで判定する。これも、本発明者が数多くの理論検討および実験検討を行った結果、図4(a)および(b)に示すように、各動作状態に応じてプロットが特定領域に集約されることを利用したものである。
すなわち、歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判定は、被測定者に装着した3軸加速度計から得られる水平方向(Y方向)の加速度と重力方向(Z方向)の加速度のパワースペクトルを演算し、これをそれぞれプロットし、これが階段の昇り判定領域に位置すれば階段の昇りと、階段の降り判定領域に位置すれば階段の降り状態であると判定し、前記判定領域以外に位置すれば歩行状態であると判定する。
これにより、被測定者の階段昇降を事前に察知することができ、いざというときには、迅速な救援活動を行うことも可能となる。
On the other hand, when the dynamic state is determined, the power spectrum of each acceleration value is calculated, and the respective motion states of walking, climbing stairs, and descending stairs are determined from the distribution of the spectrum at a specific frequency.
The determination of each motion state of walking, climbing stairs, and descending stairs is performed by calculating the power spectrum of the measured acceleration values in the horizontal direction (Y direction) and gravity direction (Z axis) by FFT (Fast Fourier Transform). , Plot each of the spectra and determine in which region it is located. This also utilizes the fact that, as a result of numerous theoretical and experimental studies conducted by the present inventor, plots are aggregated in a specific region according to each operating state, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). It is a thing.
That is, the determination of each motion state of walking, climbing stairs, and descending stairs is based on the acceleration in the horizontal direction (Y direction) and the acceleration in the gravitational direction (Z direction) obtained from a triaxial accelerometer attached to the subject. The power spectrum is calculated and plotted, and if it is located in the stairs climb judgment area, it is judged that the stairs are rising, and if it is located in the stairs climb judgment area, it is judged that the stairs are descending. If it is located, it will determine with it being a walking state.
Thereby, it is possible to detect in advance the ascending / descending of the person to be measured, and in the event of an emergency, it is also possible to perform a quick rescue operation.
以上の方法により、加速度計を装着した被測定者の立位、座位、臥位の静的状態、および歩行、階段の昇り、階段の降りの動作状態を高精度で判別することができるが、所定時間における各加速度の変化量の大きさから、静的状態または動的状態から転倒等の危険な動作状態への移行も判別することができる。
具体的には、所定時間Δt2=0.2秒と設定し、下記の3条件をすべて満たし、かつ、各加速度の変化に周期性がないとき、静的状態または動的状態から転倒等の危険な動作状態に移行したことを判別することができる。
ΔX/Δt2 ≧ 3.0G ・・・・・・・・・ (7)
ΔY/Δt2 ≧ 1.5G ・・・・・・・・・ (8)
ΔZ/Δt2 ≧ 1.0G ・・・・・・・・・ (9)
これにより、被測定者の転倒等の危険状態を察知することができ、いざというときには、迅速な救援活動を行うことも可能となる。
By the above method, the standing, sitting, and standing postures of the subject wearing the accelerometer, and the walking, climbing stairs and descending stairs can be determined with high accuracy. Transition from a static state or a dynamic state to a dangerous operation state such as a fall can also be determined from the magnitude of the change amount of each acceleration in a predetermined time.
Specifically, when the predetermined time Δt2 = 0.2 seconds is set, all of the following three conditions are satisfied, and there is no periodicity in the change of each acceleration, there is a risk of falling from a static state or a dynamic state. It can be determined that the operation state has been changed.
ΔX / Δt2 ≧ 3.0G (7)
ΔY / Δt2 ≧ 1.5G (8)
ΔZ / Δt2 ≧ 1.0G (9)
As a result, it is possible to detect a dangerous state such as a fall of the person being measured, and in the event of an emergency, it is also possible to perform a quick rescue operation.
また、所定時間における各加速度の変化量の大きさから、静的状態から動的状態への移行を判別することができる。
具体的には、所定時間Δt1=0.5秒と設定し、下記の3条件をすべて満たしたとき、静的状態から動的状態に移行したことを判別することができる。
ΔX/Δt1 ≧ 0.1G ・・・・・・・・・ (4)
ΔY/Δt1 ≧ 0.1G ・・・・・・・・・ (5)
ΔZ/Δt1 ≧ 0.1G ・・・・・・・・・ (6)
Further, the transition from the static state to the dynamic state can be determined from the magnitude of the change amount of each acceleration during the predetermined time.
Specifically, when the predetermined time Δt1 = 0.5 seconds is set and all of the following three conditions are satisfied, it can be determined that the state has shifted from the static state to the dynamic state.
ΔX / Δt1 ≧ 0.1G (4)
ΔY / Δt1 ≧ 0.1G (5)
ΔZ / Δt1 ≧ 0.1G (6)
本発明において人体に装着する加速度計の位置は、通常の歩行や走行状態では腰部が好ましいが、個人の事情や特性、行動の特性などによっては、つま先、脚、膝、腕、頭などに装着するのがよい場合もある。それぞれに応じて、最も精度よく判定できる部位に装着するのがよい。 In the present invention, the position of the accelerometer worn on the human body is preferably the waist in normal walking and running conditions, but depending on the individual circumstances, characteristics, behavioral characteristics, etc., it is worn on the toes, legs, knees, arms, heads, etc. Sometimes it is good to do. According to each, it is good to wear on the part which can be determined with the highest accuracy.
なお、本発明に係る方法を実施する装置は、図5に示すように、人体に装着される端末機1と、監視センターに設置される監視機5と、端末機1から監視機5への無線通信手段からなり、端末機1は加速度データを出力する加速度計2と当該データを送信する送信器4を有し、監視機5は端末機1からのデータを受信する受信機6と当該データを処理するホストコンピュータ7を有する。
In addition, as shown in FIG. 5, the apparatus which implements the method based on this invention is the terminal 1 with which a human body is mounted | worn, the
ホストコンピュータ7は、前述のように、所定時間における加速度の変化量の大きさから静的状態であるか動的状態であるかを判定する機構、静的状態と判定されたときは、前後方向と重力方向の加速度の大きさから立位、座位、臥位の各姿勢の判定を行う機構、動作状態と判定されたときは、所定時間における加速度の値のパワースペクトルを演算する機構、および特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態を判定する機構を有している。
また、ホストコンピュータ7は、所定時間における加速度の変化量の大きさから静的状態から動的状態へ移行したことを判定する機構、さらに、静的状態または動作状態から転倒等の危険な動作状態へ移行したことを判定する機構を有している。
図5において入力器8は、判定に際して必要な所定時間、基準となる加速度の変化量の大きさなどについて、各個人の特性に応じた適正値を入力するものである。
As described above, the
In addition, the
In FIG. 5, an
本発明に係る方法を実施する装置は、図6に示すように、端末機1が携帯端末3を有するものとし、上記各判定機構を携帯端末3とホストコンピュータ7とで分担させることもできる。全ての判定を携帯端末3で行い、ホストコンピュータ7では適正値の入力、結果の表示、警報発信のみを行うとすることもできる。
また、危険状態と判定された場合の救援活動11に際して、救援に向かう対象者の所在地は、PHSやGPSによる位置情報を利用して検出することができる。
As shown in FIG. 6, the apparatus for carrying out the method according to the present invention is such that the
Further, when the rescue operation 11 is determined to be in a dangerous state, the location of the target person heading for the rescue can be detected using position information by PHS or GPS.
1 端末機
2 3軸加速度計
3 携帯端末
4 送信器
5 監視機
6 受信器
7 ホストコンピュータ
8 入力器
9 表示器
10 警報器
11 救援活動
DESCRIPTION OF
Claims (3)
互いに直交する前後方向と左右方向と重力方向とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における該各加速度の変化量の大きさから静的状態であるか動的状態であるかを判定し、
動的状態と判定されたときは、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判別をし、
静的状態と判定されたときは、前後方向と重力方向の加速度の大きさから立位、座位、臥位の各姿勢の判別を行うことを特徴とする人の動作および姿勢の監視方法。 A person's movement that wears an accelerometer on a human body, measures the acceleration obtained from the accelerometer, and determines the person's movement state or posture from the magnitude of the acceleration or the amount of change in acceleration at a predetermined time And posture monitoring method,
A triaxial accelerometer consisting of a longitudinal direction, a lateral direction, and a gravitational direction that are orthogonal to each other is attached to a human body, the acceleration obtained from each axis is measured, and the amount of change in each acceleration over a predetermined time is measured statically. To determine whether the state is dynamic or dynamic,
When it is determined as a dynamic state, the power spectrum of each acceleration value at a predetermined time is calculated, and each operating state of walking, climbing stairs, and descending stairs is determined from the distribution of the spectrum at a specific frequency,
A method for monitoring a person's movement and posture, characterized in that when it is determined as a static state, the postures of standing, sitting and lying are determined from the magnitudes of acceleration in the front-rear direction and the gravitational direction.
互いに直交する前後方向と左右方向と重力方向とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における該各加速度の変化量の大きさから静的状態であるか動的状態であるかを判定し、
動的状態と判定されたときは、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判別を行うことを特徴とする人の動作および姿勢の監視方法。 A person's movement that wears an accelerometer on a human body, measures the acceleration obtained from the accelerometer, and determines the person's movement state or posture from the magnitude of the acceleration or the amount of change in acceleration at a predetermined time And posture monitoring method,
A triaxial accelerometer consisting of a longitudinal direction, a lateral direction, and a gravitational direction that are orthogonal to each other is attached to a human body, the acceleration obtained from each axis is measured, and the amount of change in each acceleration over a predetermined time is measured statically. To determine whether the state is dynamic or dynamic,
When the dynamic state is determined, the power spectrum of each acceleration value at a predetermined time is calculated, and the operating states of walking, climbing stairs, and descending stairs are determined from the distribution of the spectrum at a specific frequency. A method for monitoring a person's movement and posture.
互いに直交する前後方向と左右方向と重力方向とからなる3軸方向の加速度計を人体に装着し、各軸から得られる加速度を測定し、所定時間における該各加速度の変化量の大きさから静的状態から動的状態に移行したことの判別を行うとともに、
移行後の動的状態の判別については、所定時間における各加速度の値のパワースペクトルを演算し、特定周波数における該スペクトルの分布から歩行、階段の昇り、階段の降りの各動作状態の判別を行うことを特徴とする人の動作および姿勢の監視方法。 A person's movement that wears an accelerometer on a human body, measures the acceleration obtained from the accelerometer, and determines the person's movement state or posture from the magnitude of the acceleration or the amount of change in acceleration at a predetermined time And posture monitoring method,
A triaxial accelerometer consisting of a longitudinal direction, a lateral direction, and a gravitational direction that are orthogonal to each other is attached to a human body, the acceleration obtained from each axis is measured, and the amount of change in each acceleration over a predetermined time is measured statically. The transition from the dynamic state to the dynamic state ,
Regarding the determination of the dynamic state after the transition, the power spectrum of each acceleration value at a predetermined time is calculated, and the respective operating states of walking, climbing stairs, and descending stairs are determined from the distribution of the spectrum at a specific frequency. A method for monitoring the movement and posture of a person.
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