JP4663503B2 - Fall determination method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は転倒を判定する転倒判定方法及びその装置に関するものである。   The present invention relates to a fall judging method and apparatus for judging fall.

近年、一人暮らしや老人福祉施設で暮らす高齢者は年々増加する傾向にある。高齢者の転倒は、放置されると命にかかわることであり、早期発見と緊急連絡が必要である。このため、高齢者の転倒を確実に検出し、通報するシステムが求められている。このようなシステムとしては、傾き、振動および衝撃の少なくともいずれか一つを検出する検出手段と、検出手段の検出出力に基づいて、予め定めたレベル以上の傾き、振動および衝撃の少なくともいずれか一つが検出されたときに、転倒を判定するものが知られている(特許文献1)。   In recent years, the number of elderly people living alone or living in welfare facilities for the elderly has been increasing year by year. The fall of the elderly is life-threatening if left unattended and requires early detection and emergency contact. For this reason, there is a need for a system that reliably detects and reports the fall of the elderly. Such a system includes a detection unit that detects at least one of tilt, vibration, and impact, and at least one of tilt, vibration, and impact that is equal to or higher than a predetermined level based on the detection output of the detection unit. A device that determines a fall when one of them is detected is known (Patent Document 1).

転倒を判定する場合、傾き、振動および衝撃のみを指標として検出する場合には、例えば、転倒時に手をついたり、しりもちをついたりして衝撃が緩和された場合や、高齢者が起き上がったり、寝転んだりした場合などに、誤った判定がなされる場合が多い。また、判定に用いる閾値を高く設定すると転倒を判定できない場合が生じてしまい、閾値を低く設定すると転倒している場合でも検知できない場合が生じる。   When judging fall, when detecting only tilt, vibration, and shock as an index, for example, when a hand is touched or falls and the shock is alleviated, or an elderly person gets up In many cases, an erroneous determination is made when lying down. Further, if the threshold value used for determination is set high, a case where the fall cannot be determined occurs, and if the threshold value is set low, a case where the fall is not detected may occur.

上記の手法に代わる方法として、本発明者らは、被験者の体幹に取り付けた互いに直交する3軸方向の加速度、及び、3軸周りの角速度を検知するセンサに基づいて、被験者の体幹の鉛直変位を算出し、算出した被験者の体幹の鉛直変位に基づいて被験者の転倒を判定する新たな方法を検討している(例えば、特開2005−237576号公報)。3軸方向の加速度、及び、3軸周りの角速度を検知するセンサに基づいて、被験者の体幹の鉛直変位を算出する際は、例えば、体幹の鉛直加速度を求め、これを2回時間積分することにより、被験者の体幹の鉛直変位を算出することができる。   As an alternative to the above method, the present inventors have determined that the subject's trunk is based on sensors that detect accelerations in three axial directions and angular velocities around the three axes that are attached to the subject's trunk. A new method for calculating the vertical displacement and determining the subject's fall based on the calculated vertical displacement of the trunk of the subject is being studied (for example, JP-A-2005-237576). When calculating the vertical displacement of the trunk of the subject based on the sensor that detects the acceleration in the three-axis direction and the angular velocity around the three axes, for example, the vertical acceleration of the trunk is obtained, and this is integrated twice over time. By doing so, the vertical displacement of the trunk of the subject can be calculated.

この方法によれば、理論的には、被験者の鉛直方向の絶対的な変位を算出することができ、これに基づいて転倒を判定するので、転倒時に手をついたり、しりもちをついたりして衝撃が緩和された場合や、高齢者が起き上がったり、寝転んだりした場合などでも、誤った判定を少なくできることが期待できる。
特開平9−305875号公報 特開2005−237576号公報
According to this method, theoretically, the absolute displacement of the subject in the vertical direction can be calculated, and a fall is determined based on this. Therefore, it can be expected that erroneous determination can be reduced even when the impact is alleviated, or when an elderly person gets up or lies down.
JP-A-9-305875 JP 2005-237576 A

しかし、実験を進めたところ、3軸方向の加速度、及び、3軸周りの角速度を検知するセンサに基づいて、被験者の体幹の鉛直変位を算出した結果は、被験者に生じた転倒事象のうち、転倒の仕方によっては、実際の転倒事象から乖離した結果が出る場合もあった。例えば、被験者が躓いてから数歩足をもつれさせながら転倒するような場合、最初に躓いたときの衝撃や数歩足をもつれさせているときの衝撃を捕らえて、鉛直変位を算出する演算が重畳的に起動することがある。このような場合、算出される鉛直変位は実際の値に比べて小さい値が算出される場合があり、実際に被験者が転倒した場合でも転倒と判定されない場合が生じ得る。従って、転倒判定の精度を向上させるため、転倒事象をどのように捕らえ、どのように鉛直変位を算出するかについて、改良の余地があった。   However, as a result of the experiment, the result of calculating the vertical displacement of the subject's trunk based on the sensor that detects the acceleration in the three-axis direction and the angular velocity around the three axes is the result of the fall event that occurred in the subject. Depending on the way of falling, there may be results that deviate from the actual falling event. For example, when the subject falls and tumbles while tangling several steps, the calculation to calculate the vertical displacement by capturing the impact when first crawling or tangling several steps It may be activated in a superimposed manner. In such a case, the calculated vertical displacement may be calculated to be smaller than the actual value, and even if the subject actually falls, there may be cases where it is not determined that the fall has occurred. Therefore, in order to improve the accuracy of the fall determination, there is room for improvement in how the fall event is captured and how the vertical displacement is calculated.

本発明に係る転倒判定方法は、被験者の体幹に取り付けた、互いに直交する3軸方向の加速度、及び、3軸周りの角速度を検知するセンサから得られる3軸方向の加速度のデータから躍度を算出する躍度算出工程と、躍度算出工程で算出した躍度に基づいて、転倒の疑いがある事象か否かを判定する転倒疑い判定工程と、転倒疑い判定工程で転倒の疑いがあると判定した事象について、センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出する鉛直変位算出工程と、鉛直変位算出工程で算出した被験者の体幹の鉛直方向の変位に基づいて被験者が転倒したか否かを判定する転倒判定工程とを備えている。   The fall determination method according to the present invention is based on triaxial acceleration data that are attached to a subject's trunk and that are obtained from sensors that detect angular velocity around the three axes and triaxial acceleration data. The step of calculating the suspicion of falling, the step of determining whether the event is suspected of falling based on the rate of jerk calculated in the step of calculating the degree of jerk, and the step of suspected to fall The vertical displacement calculation step of calculating the vertical displacement of the subject's trunk based on the acceleration and angular velocity data obtained from the sensor, and the vertical of the subject's trunk calculated in the vertical displacement calculation step And a fall determination step for determining whether or not the subject has fallen based on the displacement in the direction.

本発明に係る転倒判定方法によれば、センサから得られる3軸方向の加速度のデータから算出した躍度に基づいて、転倒の疑いがある事象か否かを判定するようにした。躍度は、歩行や転倒に至らない程度の躓きなどの軽微な衝撃に対しては大きな変化がないが、転倒時に尻餅をついたり、手を付いたりした場合の衝撃に対しては大きな変化が生じる。このため、転倒の疑いがある事象か否かを判定する物理量として躍度を用いることにより、転倒事象をより適切に捕らえることができ、鉛直変位の算出の精度を向上させることができる。   According to the fall determination method according to the present invention, based on the jerk calculated from the acceleration data in the three-axis directions obtained from the sensor, it is determined whether or not there is a suspected fall event. The degree of jerk does not change significantly for minor impacts such as walking or whispering that does not cause a fall, but there is a significant change for the impact when a hip is attached or a hand is attached during a fall. Arise. For this reason, by using the jerk as a physical quantity for determining whether or not the event is suspected of falling, the falling event can be captured more appropriately, and the accuracy of calculating the vertical displacement can be improved.

以下、本発明に係る転倒判定方法を具現化した転倒判定装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of a fall determination device embodying a fall determination method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

転倒判定装置10は、被験者の転倒を判定する装置であり、この実施形態では、図1に示すように、被験者の身体に取り付ける携帯装置11で構成しており、転倒の疑いが判定された場合に、その情報が携帯電話網やインターネットなどの通信ネットワーク50を介して所定の連絡先に連絡されるように構成している。   The fall determination device 10 is a device that determines a subject's fall. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the fall determination device 10 includes a portable device 11 that is attached to the subject's body, and a fall is suspected. In addition, the information is communicated to a predetermined contact via a communication network 50 such as a cellular phone network or the Internet.

携帯装置11は、図1に示すように、加速度センサ21と、角速度センサ22と、A/D変換部23(アンプ)と、内部クロック24と、CPU25(演算部)と、メモリ26(記憶部)と、電源27(充電池)と、躍度算出部28と、転倒疑い判定部29と、鉛直変位算出部30と、転倒判定部31を備えている。   As shown in FIG. 1, the portable device 11 includes an acceleration sensor 21, an angular velocity sensor 22, an A / D conversion unit 23 (amplifier), an internal clock 24, a CPU 25 (calculation unit), and a memory 26 (storage unit). ), A power source 27 (rechargeable battery), a jerk calculation unit 28, a fall suspect determination unit 29, a vertical displacement calculation unit 30, and a fall determination unit 31.

加速度センサ21は、互いに直交する3軸方向の加速度を検知するセンサで構成している。角速度センサ22は、加速度センサ21と同じ3軸に対し、軸周りの角速度を検知するセンサで構成している。この実施形態では、加速度センサ21と、角速度センサ22は、それぞれ電気信号で加速度と角速度を検知し、検知した電気信号をA/D変換部23で、加速度、角速度を示す信号に変換して、メモリ26に記憶させている。   The acceleration sensor 21 is configured by a sensor that detects acceleration in three axial directions orthogonal to each other. The angular velocity sensor 22 is configured by a sensor that detects an angular velocity around the axis with respect to the same three axes as the acceleration sensor 21. In this embodiment, the acceleration sensor 21 and the angular velocity sensor 22 detect acceleration and angular velocity with electric signals, respectively, and the detected electric signals are converted into signals indicating acceleration and angular velocity by the A / D conversion unit 23. It is stored in the memory 26.

加速度センサ21には、例えば、日立金属株式会社製 H48Aを用い、角速度センサ22には、例えば、株式会社村田製作所製 ENC−03Mを用いるとよい。なお、加速度センサ21と角速度センサ22は、これに限定されない。また、加速度センサ21は重力加速度を検知するものがあり、この場合には、体幹の各軸方向の加速度を得るためには、加速度センサ21で得られた検知量から、重力加速度を割り引いて加速度を求めるとよい。   For example, H48A manufactured by Hitachi Metals, Ltd. may be used for the acceleration sensor 21, and ENC-03M manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd. may be used for the angular velocity sensor 22, for example. The acceleration sensor 21 and the angular velocity sensor 22 are not limited to this. Some acceleration sensors 21 detect gravitational acceleration. In this case, in order to obtain acceleration in each axial direction of the trunk, the gravitational acceleration is discounted from the detection amount obtained by the acceleration sensor 21. Find the acceleration.

また、この実施形態では、互いに直交する3軸方向の加速度、及び、3軸周りの角速度を検知するセンサを、上述した加速度センサ21と角速度センサ22で構成し、被験者の体幹に取り付ける携帯装置に内蔵させている。   Moreover, in this embodiment, the sensor which detects the acceleration of the triaxial direction orthogonal to each other and the angular velocity around the three axes is composed of the acceleration sensor 21 and the angular velocity sensor 22 described above, and is attached to the trunk of the subject. Built in.

加速度センサ21と角速度センサ22は、それぞれ個別のセンサを組み合わせた構成にしても良いが、加速度センサ21と角速度センサ22を一体的に構成した、所謂、直交3軸加速度/角速度センサを用いても良い。   The acceleration sensor 21 and the angular velocity sensor 22 may be configured by combining individual sensors, but a so-called orthogonal three-axis acceleration / angular velocity sensor in which the acceleration sensor 21 and the angular velocity sensor 22 are integrally configured may be used. good.

携帯装置11は、互いに直交する3軸のセンサが、それぞれ被験者の正面(z)、被験者の体軸(y)、被験者の左右(x)に向くように、例えば、被験者の体幹(例えば、胸部、腹部、腰)に取り付けるとよい。転倒時の鉛直変位を算出するので、被験者が立っている状態から転倒すると仮定すると、センサを取り付けた位置により、胸部>腹部>腰の順でより大きな変位が得られることが期待できる。   For example, the portable device 11 is configured so that the three-axis sensors orthogonal to each other face the subject's front (z), the subject's body axis (y), and the subject's left and right (x), respectively. (Chest, abdomen, waist) Since the vertical displacement at the time of the fall is calculated, if it is assumed that the subject falls from a standing state, it can be expected that a larger displacement is obtained in the order of chest> abdomen> waist depending on the position where the sensor is attached.

内部クロック24は携帯装置11に備え付けられた時計である。メモリ26は、携帯装置11の各種情報を記憶する記憶部として機能するものである。特に重要な機能として、メモリ26は常時、加速度センサ21により測定された加速度、角速度センサ22により測定された角速度、内部クロック24の時刻を関連付けて記憶している。なお、この実施形態では、メモリ26には、これらのデータを所定時間(例えば、1分間)、随時上書きしながら記録するものを用いている。これにより必要なメモリ容量を小さくすることができる。CPU25は、演算手段として機能するものであり、メモリ26へのデータの書き込みデータ処理やデータ送受信など、所定のプログラムに従って携帯装置11の種々の演算処理を行う。また、躍度算出部28、転倒疑い判定部29、鉛直変位算出部30及び転倒判定部31は、それぞれ所定のプログラムに従って、CPU25やメモリ26を機能させ、それぞれの機能を実現させるものである。   The internal clock 24 is a clock provided in the portable device 11. The memory 26 functions as a storage unit that stores various information of the mobile device 11. As a particularly important function, the memory 26 always stores the acceleration measured by the acceleration sensor 21, the angular velocity measured by the angular velocity sensor 22, and the time of the internal clock 24 in association with each other. In this embodiment, the memory 26 is used for recording these data while overwriting them for a predetermined time (for example, 1 minute). As a result, the required memory capacity can be reduced. The CPU 25 functions as a calculation means, and performs various calculation processes of the portable device 11 according to a predetermined program such as data writing data processing to the memory 26 and data transmission / reception. Further, the jerk calculation unit 28, the fall suspect determination unit 29, the vertical displacement calculation unit 30, and the fall determination unit 31 function the CPU 25 and the memory 26 according to predetermined programs, respectively, to realize their functions.

躍度算出部28は、躍度算出工程を実行するものであり、加速度センサ21から得られる3軸方向の加速度のデータから、躍度をそれぞれ算出するとよい。躍度は、加速度を時間で微分したものであり、例えば、加速度センサ21から得られる3軸方向の加速度のデータから、それぞれ加速度を時間で微分することにより、各軸方向の躍度をそれぞれ算出するとよい。   The jerk calculation unit 28 executes the jerk calculation process, and may calculate the jerk from the acceleration data in the three-axis directions obtained from the acceleration sensor 21. The jerk is obtained by differentiating acceleration with respect to time. For example, the jerk in each axial direction is calculated by differentiating the acceleration with respect to time from the acceleration data in three axes obtained from the acceleration sensor 21. Good.

躍度は加速度を時間微分したものであり、被験者に生じた加速度の変化の度合いを知ることができる。躍度は、加速度の変化の度合いであるから、図2に示すように、歩行時や歩行時の軽微な躓きに対しては比較的変化が小さく、これらの事象に比べて、被験者が転倒した際には顕著な変化が生じる。従って、躍度に対して適切な閾値を設定することにより、転倒の疑いがある事象を、より的確に捕らえ易い。躍度算出部28で算出された躍度は、メモリ26に記憶される。   The jerk is obtained by time-differentiating acceleration, and the degree of change in acceleration generated in the subject can be known. Since the jerk is the degree of change in acceleration, as shown in FIG. 2, the change is relatively small for slight whispering during walking and walking, and the subject fell compared to these events In some cases, significant changes occur. Therefore, by setting an appropriate threshold value for the jerk, an event that is suspected of falling can be captured more accurately. The jerk calculated by the jerk calculator 28 is stored in the memory 26.

転倒疑い判定部29は、転倒疑い判定工程を実行するものであり、躍度算出部28で算出した躍度に基づいて、転倒の疑いがある事象か否かを判定する。この実施形態では、転倒疑いを判定するための閾値を設定する閾値設定部29aを備えている。   The fall suspect determination unit 29 executes a fall suspect determination step, and determines whether or not there is a suspected fall based on the jerk calculated by the jerk calculation unit 28. In this embodiment, a threshold setting unit 29a that sets a threshold for determining suspected fall is provided.

閾値設定部29aは、図2に示すように、躍度算出部28で算出した躍度に対して、転倒の疑いを判定するのに適切な閾値qを設定するものである。これにより、躍度算出部28で算出された躍度が閾値設定部29aで設定した閾値qを超えたときに、転倒の疑いありと判定することができる。   As illustrated in FIG. 2, the threshold setting unit 29 a sets an appropriate threshold q for determining the suspected fall for the jerk calculated by the jerk calculating unit 28. Thereby, when the jerk calculated by the jerk calculating unit 28 exceeds the threshold q set by the threshold setting unit 29a, it can be determined that there is a possibility of falling.

このように、躍度に基づいて転倒の疑いがある事象か否かを判定し、転倒の疑いがあると判定した事象について、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出するようにすることにより、加速度に基づいて転倒の疑いがある事象か否かを判定する場合に比べて、鉛直変位算出部の起動回数を少なくすることができ、演算負荷を軽減することができる。   In this way, by determining whether or not there is a suspicion of falling based on the jerk, by calculating the vertical displacement of the subject's trunk for the event determined to be suspicious of falling Compared with the case where it is determined whether or not there is a suspicion of a fall based on the acceleration, the number of activations of the vertical displacement calculation unit can be reduced, and the calculation load can be reduced.

なお、閾値設定部29aに設定した閾値を高くし過ぎると、転倒が生じた事象において、躍度が閾値qを超えない場合が生じる。従って、閾値設定部29aに設定する閾値qは、転倒が生じた事象については、これを検知できるように高くし過ぎない程度に設定するとよい。   If the threshold set in the threshold setting unit 29a is too high, the jerk may not exceed the threshold q in the event of a fall. Therefore, the threshold value q set in the threshold setting unit 29a is preferably set to an extent that is not too high so that an event in which a fall has occurred can be detected.

次に、鉛直変位算出部30は、鉛直変位算出工程を実行するものであり、センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出する。この実施形態では、転倒疑い判定部29で転倒の疑いがあると判定した場合に起動し、斯かる事象について、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出するようになっている。鉛直変位の算出は、例えば、加速度センサおよび角速度センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の加速度を算出し、かつ、時間で2回積分するとよい。   Next, the vertical displacement calculation unit 30 executes a vertical displacement calculation step, and calculates the vertical displacement of the subject's trunk based on acceleration and angular velocity data obtained from the sensor. In this embodiment, the system is activated when the fall suspect determination unit 29 determines that a fall is suspected, and the vertical displacement of the subject's trunk is calculated for such an event. The vertical displacement may be calculated, for example, by calculating the acceleration in the vertical direction of the subject's trunk based on the acceleration and angular velocity data obtained from the acceleration sensor and the angular velocity sensor, and integrating twice in time.

この実施形態では、鉛直変位算出部30は、最大躍度探索部30aと、最大躍度探索時間設定部30bと、最大躍度時点記憶部30cと、鉛直加速度算出部30dと、転倒所要時間設定部30eと、重積分演算部30fを備えている。   In this embodiment, the vertical displacement calculation unit 30 includes a maximum jerk search unit 30a, a maximum jerk search time setting unit 30b, a maximum jerk time storage unit 30c, a vertical acceleration calculation unit 30d, and a fall required time setting. A unit 30e and a multiple integral calculation unit 30f are provided.

最大躍度探索部30aは、図2に示すように、最大躍度探索工程を実行するものであり、躍度算出部28で算出した躍度が、転倒疑い判定部29の閾値設定部29aに設定された閾値qを超えた時点から、予め定めた最大躍度探索時間ta内で、最大の躍度が記録された最大躍度時点tbを探索するものである。最大躍度時点tbを探索する最大躍度探索時間taは最大躍度探索時間設定部30bで設定する。最大躍度時点tbは、転倒の終了時と仮定される時点であり、以下、斯かる最大躍度時点を説明する。   As shown in FIG. 2, the maximum jerk search unit 30 a executes a maximum jerk search process, and the jerk calculated by the jerk calculation unit 28 is stored in the threshold setting unit 29 a of the fall suspect determination unit 29. The maximum jerk time tb at which the maximum jerk is recorded is searched for within a predetermined max jerk search time ta from the time when the set threshold value q is exceeded. The maximum jerk search time ta for searching for the maximum jerk time tb is set by the maximum jerk search time setting unit 30b. The maximum jerk time tb is a time that is assumed to be the end of the overturn, and the maximum jerk time will be described below.

1回の転倒疑い事象の中では、複数回閾値qを越えるような躍度の変化が観測される場合がある。このような場合に躍度が閾値qを超える度に、転倒の疑いとして判定してもよいが、このようにすると演算が煩雑になる場合があるし、また、その都度、鉛直方向の変位を算出するのは、演算量が多くなる。   In one suspicious fall event, a change in jerk that exceeds the threshold value q may be observed several times. In such a case, every time the jerk exceeds the threshold value q, it may be determined as a suspicion of falling, but in this case, the calculation may be complicated, and in each case, the displacement in the vertical direction is changed. The amount of calculation increases.

本発明者らが実験から得た知見によれば、様々なパターンの転倒事象について躍度の変化を検討したところ、1回の転倒事象の中では、被験者が尻餅をついたり、手を付いたり、受身を取ったりする際に、最も躍度が大きくなることが分かった。例えば、被験者が、転倒のきっかけとなる躓きを生じ、その後、足をもつらせながら数歩進んで転倒した場合には、図2に示すように、最初の躓き後、数回、躍度が顕著に変化するが、被験者が手を付いたり、尻餅をついたりしたときに最も大きな躍度の変化が現れる。このように、他の転倒事象においても、被験者が手を付いたり、尻餅をついたりしたときに最も大きな躍度の変化が現れる。最も大きな躍度が観測された時点(最大躍度時点)は、被験者が転倒した際に、手を付いたり、尻餅をついたりした時点であり、被験者の体幹の鉛直方向の変位に基づいて被験者の転倒を判定する本転倒判定装置10によれば、転倒の終点と仮定することができる。   According to the knowledge obtained from the experiments by the present inventors, the change in the jerk of various patterns of fall events was examined, and in one fall event, the subject put on a buttocks or a hand. , I found that when taking a passive, the greatest achievement. For example, if a subject has a whip that triggers a fall, and then falls a few steps while holding the foot, as shown in FIG. Although it changes markedly, the greatest change in jerk appears when the subject touches the hand or puts on the buttocks. In this way, even in other fall events, the greatest change in jerk appears when the subject touches his hand or puts his buttocks on. The point at which the greatest jerk is observed (maximum jerk) is the point when the subject falls and puts his hand or buttock on the basis of the vertical displacement of the subject's trunk According to the fall determination device 10 for determining a subject's fall, it can be assumed that the end point of the fall.

最大躍度探索時間設定部30bに設定される最大躍度探索時間taは、転倒に必要な時間を想定して設定するとよい。例えば、通常の転倒では、転倒のきっかけとなる躓きを生じてから手を付いたり、尻餅をついたりするまでは、1秒以内の時間で起こるので、本発明者らの知見では、最大躍度探索時間taは0.7秒程度に設定してもよい。ただし、被験者が、転倒のきっかけとなる躓きを生じ、その後、足をもつらせながら数歩進んで転倒するような場合では、転倒のきっかけとなる躓きで、躍度が閾値設定部29aで設定した閾値qを超えた場合には、最大躍度探索時間taを0.7秒程度にすると不十分な場合がある。そこで、斯かる場合を想定して、最大躍度探索時間taを少し長めに設定してもよい。   The maximum jerk search time ta set in the maximum jerk search time setting unit 30b may be set assuming a time required for a fall. For example, in a normal fall, since it takes less than 1 second from the occurrence of a whip that triggers a fall, until it touches or puts on the buttocks, according to the knowledge of the present inventors, the maximum jerk The search time ta may be set to about 0.7 seconds. However, in the case where the subject generates a beating that triggers a fall, and then falls a few steps while holding his / her foot, the threshold is set by the threshold setting unit 29a. When the threshold value q is exceeded, it may be insufficient if the maximum jerk search time ta is set to about 0.7 seconds. Therefore, assuming such a case, the maximum jerk search time ta may be set slightly longer.

最大躍度探索部30aは、躍度が転倒疑い判定部29の閾値設定部29aで設定した閾値qを超えたときに起動し、起動してから最大躍度探索時間設定部30bに設定された最大躍度探索時間ta内に記録された躍度のうち、最も大きな躍度(最大躍度)が観測された時点tbを探索する。最大躍度時点記憶部30cは、斯かる最大躍度時点tbを記録する。この実施形態では、上述したように、斯かる最大躍度時点tbを転倒と疑われる動作の終了時刻と仮定する。   The maximum jerk search unit 30a is activated when the jerk exceeds the threshold q set by the threshold setting unit 29a of the suspected fall determination unit 29, and is set in the maximum jerk search time setting unit 30b after being activated. A search is made for a time point tb at which the greatest jerk (maximum jerk) is observed among the jerk recorded within the maximum jerk search time ta. The maximum jerk time storage unit 30c records the maximum jerk time tb. In this embodiment, as described above, it is assumed that such maximum jerk time tb is the end time of the operation suspected of falling.

次に、鉛直変位算出部30は、鉛直加速度算出部30dにおいて、被験者の体幹に取り付けたセンサで検知された加速度及び角速度に基づいて、被験者の体幹の鉛直加速度Aoを算出する。   Next, the vertical displacement calculation unit 30 calculates the vertical acceleration Ao of the subject's trunk based on the acceleration and the angular velocity detected by the sensor attached to the subject's trunk in the vertical acceleration calculation unit 30d.

鉛直加速度算出部30dは、鉛直加速度算出工程を実行するものであり、被験者の体幹に取り付けたセンサで検知された加速度及び角速度に基づいて、被験者の体幹の鉛直加速度Aoを算出するものであり、この実施形態では、被験者に装着された携帯装置11から受信した3軸方向(x、y、z)の加速度(Ax、Ay、Az)及び角速度(dθ/dt、dψ/dt、dφ/dt)のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直加速度Aoを算出する。   The vertical acceleration calculation unit 30d performs a vertical acceleration calculation step, and calculates the vertical acceleration Ao of the subject's trunk based on the acceleration and angular velocity detected by the sensor attached to the subject's trunk. In this embodiment, accelerations (Ax, Ay, Az) and angular velocities (dθ / dt, dψ / dt, dφ /) in three axial directions (x, y, z) received from the portable device 11 worn by the subject. Based on the data of dt), the vertical acceleration Ao of the trunk of the subject is calculated.

以下に、鉛直加速度Aoを求める演算例を説明する。   Below, the example of a calculation which calculates | requires the vertical acceleration Ao is demonstrated.

なお、図3中、X,Y,Zは絶対座標系であり、zは被験者の正面、yは被験者の体軸、xは被験者の左右のそれぞれの軸方向を示している。絶対座標系O−XYZは、図3のように、t=0における人間の進行方向がX軸の正方向となるように設定する。また、図3中、θはx軸周りの変位角(ピッチ角)を、ψはy軸周りの変位角(ヨー角)を、φはz軸周りの変位角(ロール角)をそれぞれ示している。θ、ψ、φは、それぞれx軸、y軸、z軸周りの角速度を時間積分することにより求めることができる。   In FIG. 3, X, Y, and Z are absolute coordinate systems, z is the front of the subject, y is the body axis of the subject, and x is the left and right axial directions of the subject. As shown in FIG. 3, the absolute coordinate system O-XYZ is set so that the human traveling direction at t = 0 is the positive direction of the X axis. In FIG. 3, θ represents the displacement angle (pitch angle) around the x axis, ψ represents the displacement angle (yaw angle) around the y axis, and φ represents the displacement angle (roll angle) around the z axis. Yes. θ, ψ, and φ can be obtained by time-integrating angular velocities around the x-axis, y-axis, and z-axis, respectively.

なお、メモリ26には、所定時間のセンサ出力履歴を、所定間隔Tでサンプリングして記録するとよい。例えば、7秒間のセンサ出力履歴を、10msの間隔ごとにサンプリングした場合、メモリ23には1回の転倒と疑わしき運動について、それぞれ7秒間を700分割したデータ構造で記録するとよい。時刻はt=kT(k=0,1,・・・,N=699)で規定することができる。メモリ23から抽出された最初の時刻はt=0(k=0)で表される。例えば、上述した最大躍度時点を中心として、その前3秒、および、その後1秒程度の時間をメモリ23から抽出するとよい。   In the memory 26, sensor output history for a predetermined time may be sampled and recorded at a predetermined interval T. For example, when the sensor output history for 7 seconds is sampled at intervals of 10 ms, the memory 23 may be recorded with a data structure in which 7 seconds are divided into 700 for each fall and suspicious motion. The time can be defined by t = kT (k = 0, 1,..., N = 699). The first time extracted from the memory 23 is represented by t = 0 (k = 0). For example, a time of about 3 seconds before and about 1 second thereafter may be extracted from the memory 23 with the maximum jerk time point as the center.

xyz座標軸で時刻t=kT(k=0,1,・・・,N=699)に観測された加速度は順に、Ax[k],Ay[k],Az[k]で表される。Axはx軸方向の加速度を、Ayはy軸方向の加速度を、Azはz軸方向の加速度をそれぞれ示している。また、各軸周りの角速度は同様にdθ/dt[k],dψ/dt[k],dφ/dt[k]で記述される。   The accelerations observed at the time t = kT (k = 0, 1,..., N = 699) on the xyz coordinate axes are sequentially expressed as Ax [k], Ay [k], and Az [k]. Ax represents the acceleration in the x-axis direction, Ay represents the acceleration in the y-axis direction, and Az represents the acceleration in the z-axis direction. Similarly, the angular velocities around each axis are described by dθ / dt [k], dψ / dt [k], dφ / dt [k].

また、絶対座標系の各座標軸を軸として正方向回転して得られる新座標軸上で表現されたベクトルを絶対座標で表現するために必要な回転変換行列はそれぞれ数1で与えられる。

Figure 0004663503
In addition, the rotation transformation matrix necessary for expressing the vector expressed on the new coordinate axis obtained by rotating in the positive direction about each coordinate axis of the absolute coordinate system as an absolute coordinate is given by Equation 1.
Figure 0004663503

また、時刻kTにおけるセンサ座標系のベクトルを絶対座標系で表現するための座標変換行列は数2の漸化式で与えられる。

Figure 0004663503
Further, a coordinate transformation matrix for expressing the sensor coordinate system vector at time kT in the absolute coordinate system is given by the recurrence formula of Formula 2.
Figure 0004663503

時刻kTにおけるセンサ座標での加速度ベクトルをAs[k]=[Ax[k],Ay[k],Az[k]],As[k]を絶対座標において表現したベクトルをA[k]=[Ax[k],Ay[k],Az[k]]と記述すれば、数3となる。この数3から鉛直方向加速度Az[k]を算出することができるので、数値積分により鉛直方向変位を算出することが可能となる。

Figure 0004663503
An acceleration vector in sensor coordinates at time kT is represented by As [k] = [Ax [k], Ay [k], Az [k]] T , As [k] in absolute coordinates, and A [k] = If [Ax [k], Ay [k], Az [k]] T is described, Equation 3 is obtained. Since the vertical acceleration Az [k] can be calculated from Equation 3, the vertical displacement can be calculated by numerical integration.
Figure 0004663503

なお、利用するセンサが加速度のDC成分を検出可能である場合、数3により得られた鉛直方向加速度には運動に寄与しない重力加速度が重畳するため、数4により補正を行う必要がある。

Figure 0004663503
If the sensor to be used is capable of detecting the DC component of acceleration, gravity acceleration that does not contribute to motion is superimposed on the vertical acceleration obtained by Equation 3, and therefore correction must be performed by Equation 4.
Figure 0004663503

この実施形態では、上述した最大躍度時点を、転倒と疑われる動作の終了時刻tbと仮定するので、鉛直加速度の演算は、斯かる最大躍度時点tbの前後それぞれ数秒間の時間帯の加速度及び角速度のデータを用いて、被験者の鉛直方向の加速度を演算するとよい。   In this embodiment, since the above-described maximum jerk time is assumed to be the end time tb of the motion suspected of falling, the vertical acceleration is calculated in several seconds before and after the maximum jerk time tb. The acceleration in the vertical direction of the subject may be calculated using the data on the angular velocity.

次に、鉛直変位算出部30は、最大躍度探索部30aで探索された最大躍度時点tbから、予め定めた転倒所要時間tcを遡った時間について、算出した被験者の体幹の鉛直方向の加速度を、最大躍度時点tbから転倒所要時間tcを遡った時間で2回積分することにより被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出する。   Next, the vertical displacement calculation unit 30 calculates the vertical direction of the subject's trunk in relation to the time after the predetermined fall required time tc from the maximum jerk time tb searched by the maximum jerk search unit 30a. The vertical displacement of the subject's trunk is calculated by integrating the acceleration twice with the time required for the fall required time tc from the maximum jerk time tb.

転倒所要時間設定部30eは、斯かる転倒所要時間tcを設定するものであり、重積分演算部30fは、算出した被験者の体幹の鉛直方向の加速度を、最大躍度時点tbから転倒所要時間tcを遡った時間で2回積分するものである。   The fall required time setting unit 30e sets such a fall required time tc, and the multiple integral calculation unit 30f calculates the calculated vertical acceleration of the subject's trunk from the maximum jerk time tb. Integrate twice at a time that goes back tc.

すなわち、被験者の体幹の鉛直変位ΔZは、理論的には被験者の体幹の鉛直加速度を2回時間積分することにより求めることができ、ΔZ=∫∫(Ao)dtをt=0〜tbで2回時間積分することにより求めることができる。すなわち、鉛直変位ΔZは、例えば、鉛直変位ΔZ=∫(鉛直速度)dt=∫(∫(鉛直加速度)dt)dtの式で求めることができる。   That is, the vertical displacement ΔZ of the subject's trunk can theoretically be obtained by time-integrating the vertical acceleration of the subject's trunk twice, and ΔZ = ∫∫ (Ao) dt is set to t = 0 to tb. Can be obtained by time integration twice. That is, the vertical displacement ΔZ can be obtained by, for example, an expression of vertical displacement ΔZ = ∫ (vertical velocity) dt = ∫ (∫ (vertical acceleration) dt) dt.

この実施形態では、最大躍度探索部30aで探索された最大躍度時点tbを転倒終了時刻tbと仮定し、斯かる転倒終了時刻tbから、転倒所要時間設定部30eに予め設定した転倒所要時間tcを遡った時間について、算出した被験者の体幹の鉛直方向の加速度を、最大躍度時点tbから転倒所要時間tcを遡った時間で2回積分することにより被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出する。   In this embodiment, the maximum jerk time tb searched by the maximum jerk search unit 30a is assumed to be the fall end time tb, and the fall required time set in advance in the fall required time setting unit 30e from the fall end time tb. The vertical displacement of the subject's trunk is integrated by integrating the calculated vertical acceleration of the subject's trunk twice in the time required for the fall required time tc from the maximum jerk time tb. Is calculated.

なお、転倒時の被験者の鉛直変位ΔZ(t)は、図4に示すグラフのようなパターンになると想定されている。この際、鉛直変位ΔZの計算を容易にするために、図5に示すように、鉛直加速度Ao(t)について時間軸を逆転させた時間軸τ(τ=tc−t)をとり、Ao(τ)を2回、時間積分して算出してもよい。   Note that the vertical displacement ΔZ (t) of the subject at the time of the fall is assumed to be a pattern like the graph shown in FIG. At this time, in order to facilitate the calculation of the vertical displacement ΔZ, as shown in FIG. 5, a time axis τ (τ = tc−t) obtained by reversing the time axis with respect to the vertical acceleration Ao (t) is taken, and Ao ( τ) may be calculated by time integration twice.

転倒判定部31は、転倒判定工程を実行するものであり、鉛直変位算出部30で算出した被験者の体幹の鉛直方向の変位に基づいて被験者の転倒を判定する。この実施形態では、図1に示すように、閾値設定部31aを設け、図6に示すように、予め鉛直変位ΔZに対して閾値rを設定し、鉛直変位ΔZが所定の閾値rよりも大きいか否かを判定して行う。なお、閾値rは、被験者の身長や、センサを取り付ける被験者の体幹の位置(例えば、胸部、腹部、腰)などを考慮して適切な値に設定するとよい。   The fall determination unit 31 performs a fall determination step, and determines the fall of the subject based on the vertical displacement of the subject's trunk calculated by the vertical displacement calculation unit 30. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a threshold setting unit 31a is provided, and as shown in FIG. 6, a threshold r is set in advance for the vertical displacement ΔZ, and the vertical displacement ΔZ is larger than a predetermined threshold r. This is done by determining whether or not. The threshold value r may be set to an appropriate value in consideration of the height of the subject and the position of the trunk of the subject to which the sensor is attached (for example, the chest, abdomen, and waist).

この転倒判定装置10は、被験者の体幹の鉛直変位ΔZに基づいて、被験者の転倒を判定するので、転倒時に手をついたり、しりもちをついたりして衝撃が緩和された場合でも転倒の疑いがある場合を確実に検知することができる。また、高齢者が起き上がったり、寝転んだりして加速度センサが反応した場合でも、躍度に基づいて、鉛直変位算出部30が起動するようになっているので、転倒を伴わないような躍度が小さい動作では軌道せず、それが転倒によるものか否かを精度よく判定することができる。これにより、誤判定を減少させ、より正確な判定が可能になる。   Since the fall determination device 10 determines the fall of the subject based on the vertical displacement ΔZ of the trunk of the subject, even if the impact is alleviated by touching or holding hands at the fall, When there is a suspicion, it can be detected reliably. Further, even when an elderly person gets up or lies down and the acceleration sensor reacts, the vertical displacement calculation unit 30 is activated based on the jerk, so that the jerk is not accompanied by a fall. It is possible to accurately determine whether or not it is caused by a fall without trajectory in a small motion. Thereby, erroneous determination is reduced, and more accurate determination is possible.

なお、転倒判定部31は、体幹の鉛直変位ΔZで被験者の転倒を判定するだけでなく、例えば、転倒の前後における体幹に対する重力加速度の向きの変化や、ピッチ角やヨー角の変位や、転倒の始めから転倒の終わりまでの時間(tb)などの他の指標も併せて考慮して被験者の転倒を判定することにより、転倒判定の確実性をさらに向上させることができる。   The fall determination unit 31 not only determines the subject's fall based on the vertical displacement ΔZ of the trunk, but includes, for example, a change in the direction of gravity acceleration relative to the trunk before and after the fall, a displacement of the pitch angle and the yaw angle, The reliability of the fall determination can be further improved by determining the fall of the subject in consideration of other indicators such as the time (tb) from the start of the fall to the end of the fall.

転倒の前後において体幹に対する重力加速度の向きの変化は、携帯装置11に重力加速度の方向を検知できる機能を備えたセンサを装備して検知すればよい。例えば、加速度センサ21は、重力加速度を検知することができるので、携帯装置11に取り付けた3軸加速度センサを総合的に勘案すれば、重力加速度を算出することができる。転倒の前後での重力加速度の向きに変化があるか否かを判定することにより、転倒判定の確実性を補うことができる。具体的には、t=0のときと、t=tbのときで重力加速度を検知する軸に、一定以上の変化があるか否かを判定するとよい。これにより、例えば、転倒後にうつぶせや仰向けの姿勢になっていれば、体幹に対する重力加速度の向きが変化するので、これを利用して、転倒判定の確実性を補うことができる。   The change in the direction of the gravitational acceleration relative to the trunk before and after the fall may be detected by installing a sensor having a function capable of detecting the direction of the gravitational acceleration in the portable device 11. For example, since the acceleration sensor 21 can detect the gravitational acceleration, the gravitational acceleration can be calculated by comprehensively considering the triaxial acceleration sensor attached to the portable device 11. By determining whether or not there is a change in the direction of gravity acceleration before and after the fall, the certainty of the fall determination can be compensated. Specifically, it is preferable to determine whether or not there is a certain change in the axis for detecting gravitational acceleration when t = 0 and when t = tb. Thereby, for example, if the posture is lying on its back or lying on its back after falling, the direction of gravity acceleration with respect to the trunk changes, and this can be used to supplement the certainty of the fall determination.

また、角速度センサを時間積分して、t=0〜tbの時間のピッチ角やヨー角の変位を見ることにより、判定の確実性を補うようにしてもよい。また、転倒の始めから転倒の終わりまでの時間(tb)が小さければ小さいほど、短時間で鉛直変位が生じたことになるので、被験者が転倒したのか被験者が意図的に姿勢を変えたのかを判定する指標になる。   Alternatively, the angular velocity sensor may be integrated over time to observe the pitch angle or yaw angle displacement during the time t = 0 to tb, thereby supplementing the certainty of determination. Also, the smaller the time (tb) from the start of the fall to the end of the fall, the shorter the vertical displacement occurred, so whether the subject fell or the subject intentionally changed their posture. It becomes an index to judge.

ピッチ角θやヨー角φの変位、転倒の始めから転倒の終わりまでの時間(tb)の判定は、これらに対して閾値を設定して、これらの指標を合わせて被験者の転倒の判定に用いてもよい。   To determine the displacement of the pitch angle θ and the yaw angle φ and the time (tb) from the beginning of the fall to the end of the fall (tb), a threshold is set for these, and these indicators are used together to determine the fall of the subject. May be.

また、転倒と判定された後の加速度センサのデータや、ピッチ角やヨー角の変位を考慮すれば、転倒後の被験者の姿勢や、体動可能な状態であるかなど、被験者の怪我の状況などを把握する判断材料を得ることができる。   In addition, taking into account the acceleration sensor data after it was determined to fall and the displacement of the pitch angle and yaw angle, the subject's injury status, such as the posture of the subject after the fall and whether the body is movable It is possible to obtain judgment materials for grasping the above.

この転倒判定装置10は、上述の転倒判定処理により、被験者が転倒したと判定した場合には、被験者が転倒したと判断した場合に連絡するメモリに記憶された所定の連絡先に、被験者が転倒したと判定された旨を連絡するようになっている。   In the fall determination device 10, when it is determined that the subject has fallen by the fall determination process described above, the subject falls to a predetermined contact stored in a memory that is contacted when the subject determines to have fallen. It is informed that it has been determined that it has been done.

この実施形態では、斯かる通信手段として、GPSモジュール41と、位置検出部42と、変復調回路43と、微弱無線モジュール44と、通信部45とを備えている。また、   In this embodiment, the GPS module 41, the position detection part 42, the modem circuit 43, the weak radio | wireless module 44, and the communication part 45 are provided as such a communication means. Also,

GPSモジュール41は、GPS衛星から受信した信号に基づいて現在位置の測位を行う衛星測位装置である。位置検出部42は、GPSモジュール41で受けた衛星測位信号に基づいて、携帯装置11の位置を検出するものである。変復調回路43は、電波信号を増幅させるものである。   The GPS module 41 is a satellite positioning device that measures the current position based on a signal received from a GPS satellite. The position detection unit 42 detects the position of the mobile device 11 based on the satellite positioning signal received by the GPS module 41. The modem circuit 43 amplifies the radio signal.

微弱無線モジュール44は、所定の微弱電波を受信するものである。この実施形態では、斯かる微弱無線モジュール44により、所定の微弱電波を受信しているときは、GPSモジュール41が起動しないようにしている。すなわち、GPSモジュール41は、電力消費が大きいため、常時、GPSモジュール41が起動するようにすると、携帯装置11の連続使用時間が短くなる。また、被験者が、自宅などの所定の場所にいる間は、GPSモジュール41を起動させる必要もない。従って、例えば、自宅などの所定の場所に微弱電波発信機を設置し、斯かる微弱無線モジュール44で微弱電波発信機が発する電波を受信している間は、GPSモジュール41の起動を制限するとよい。これにより、GPSモジュール41の起動時間を必要な時間だけに短縮できるから、携帯装置11の連続使用時間を向上させることができる。また、自宅などに設置する微弱電波発信機としては、専用の発信機を設置してもよいし、例えば、家庭用の電話機に付属した、無線装置の電波を利用してもよい。   The weak wireless module 44 receives a predetermined weak radio wave. In this embodiment, the weak radio module 44 prevents the GPS module 41 from being activated when a predetermined weak radio wave is received. That is, since the GPS module 41 consumes a large amount of power, if the GPS module 41 is always activated, the continuous use time of the mobile device 11 is shortened. Further, it is not necessary to activate the GPS module 41 while the subject is in a predetermined place such as home. Therefore, for example, a weak radio wave transmitter is installed in a predetermined place such as a home, and while the weak radio module 44 receives radio waves emitted by the weak radio wave transmitter, activation of the GPS module 41 may be limited. . Thereby, since the starting time of the GPS module 41 can be shortened only to required time, the continuous use time of the portable apparatus 11 can be improved. Further, as a weak radio wave transmitter installed at home or the like, a dedicated transmitter may be installed, or for example, radio waves of a wireless device attached to a home phone may be used.

通信部45は、通信を行う機能を奏する部位であり、例えば、携帯電話通信網を利用して通信を行うものを用いるとよい。斯かる通信装置を用いることにより、携帯電話通信網やインターネット等のネットワーク50を介して、所定の連絡先の携帯電話51に所要の情報を発信したり、所定のサーバーコンピュータ52に所要の情報を発信したり、さらに、斯かるサーバーコンピュータ52から所定の連絡先コンピュータ53に所定のメールを送信したりすることができる。発信される情報には、転倒判定の結果およびGPSモジュール41および位置検出部42で検出した位置情報を付加すると良い。   The communication unit 45 is a part that performs a function of performing communication. For example, a unit that performs communication using a mobile phone communication network may be used. By using such a communication device, necessary information is transmitted to the mobile phone 51 of a predetermined contact via the network 50 such as a mobile phone communication network or the Internet, or the required information is transmitted to the predetermined server computer 52. It is possible to make a transmission or to transmit a predetermined mail from the server computer 52 to a predetermined contact computer 53. It is preferable to add the result of the fall determination and the position information detected by the GPS module 41 and the position detection unit 42 to the transmitted information.

この転倒判定装置10によれば、転倒疑い判定部29が、センサから得られる3軸方向の加速度のデータから算出した各軸方向の躍度に基づいて、転倒の疑いがある事象か否かを判定するようにした。躍度は、歩行や転倒に至らない程度の躓きなどの軽微な衝撃に対しては大きな変化がないが、転倒時に尻餅をついたり、手を付いたりした場合の衝撃に対しては大きな変化が生じる。このため、転倒の疑いがある事象か否かを判定する物理量として躍度を用いることにより、転倒事象をより適切に捕らえることができる。そして、加速度を用いて転倒の疑いを判定する場合に比べて、鉛直変位算出部30の起動回数が少なくなり、演算負荷を小さく抑えることができる。   According to the fall determination device 10, the fall suspect determination unit 29 determines whether or not there is a suspicion of the fall based on the jerk in each axis direction calculated from the triaxial acceleration data obtained from the sensor. Judgment was made. The degree of jerk does not change significantly for minor impacts such as walking or whispering that does not cause a fall, but it changes greatly for the impact when a hip is attached or a hand is attached during a fall. Arise. For this reason, the fall event can be captured more appropriately by using the jerk as a physical quantity for determining whether or not the event has a suspected fall. And compared with the case where the suspicion of a fall is determined using acceleration, the frequency | count of starting of the vertical displacement calculation part 30 decreases, and it can hold down calculation load small.

またこの実施形態では、転倒疑い判定部29は、躍度算出部28で算出した躍度が、閾値設定部29aで設定した閾値qを超えた時点から、予め定めた最大躍度探索時間ta内で、最大の躍度が記録された最大躍度時点tbを探索する最大躍度探索部30aを備えている。そして、鉛直変位算出部30は、最大躍度探索部30aで探索された最大躍度時点tbを基準に、被験者の体幹の鉛直方向の変位ΔZを算出するようにした。さらにこの実施形態では、鉛直変位算出部30は、最大躍度探索部30aで探索された最大躍度時点tbから、予め定めた転倒所要時間tcを遡った時間について、センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の加速度を算出し、かつ、算出した被験者の体幹の鉛直方向の加速度を、最大躍度時点tbから転倒所要時間tcを遡った時間で2回積分することにより被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出するようにしたので、被験者の体幹の鉛直方向の変位ΔZをより精度良く算出することができ、より精度のよい判定が行える。   Further, in this embodiment, the fall suspect determination unit 29 determines that the jerk calculated by the jerk calculation unit 28 exceeds the threshold q set by the threshold setting unit 29a within a predetermined maximum jerk search time ta. Thus, a maximum jerk search unit 30a for searching for the maximum jerk time tb at which the maximum jerk is recorded is provided. The vertical displacement calculation unit 30 calculates the vertical displacement ΔZ of the trunk of the subject based on the maximum jerk time tb searched by the maximum jerk search unit 30a. Furthermore, in this embodiment, the vertical displacement calculation unit 30 determines the acceleration and angular velocity obtained from the sensor with respect to a time that goes back a predetermined fall required time tc from the maximum jerk time tb searched by the maximum jerk search unit 30a. Based on the above data, the vertical acceleration of the subject's trunk is calculated, and the calculated vertical acceleration of the subject's trunk is 2 times the time required to fall from the maximum jerk time tb. Since the vertical displacement of the subject's trunk is calculated by integrating the number of times, the vertical displacement ΔZ of the subject's trunk can be calculated with higher accuracy, and determination with higher accuracy can be performed.

以上、本発明の一実施形態に係る転倒判定装置を図面に基づいて説明したが、本発明の転倒判定装置は上記の実施形態に限定されない。   As mentioned above, although the fall determination apparatus concerning one embodiment of the present invention was explained based on a drawing, the fall determination apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

例えば、転倒判定装置の加速度センサや角速度センサは、例えば、ベルトのバッグルなどに装備させることも可能である。   For example, the acceleration sensor and the angular velocity sensor of the fall determination device can be mounted on a belt buckle, for example.

また、本発明に係る転倒判定装置は、人型のロボットなどの転倒判定にも適用することができ、被験者には、人間だけでなく、人型のロボットが含まれる。   In addition, the fall determination device according to the present invention can be applied to fall detection of a humanoid robot or the like, and subjects include not only humans but also humanoid robots.

本発明の一実施形態に係る転倒判定装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the fall determination apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 躍度の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of a jerk. 加速度センサを取り付ける軸方向を示す図。The figure which shows the axial direction which attaches an acceleration sensor. 鉛直変位ΔZと時間軸tとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between vertical displacement (DELTA) Z and the time-axis t. 被験者の体幹の鉛直加速度Aoと時間軸τとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the vertical acceleration Ao of a test subject's trunk, and the time-axis (tau). 鉛直変位ΔZに基づく転倒判定処理を示す図。The figure which shows the fall determination process based on vertical displacement (DELTA) Z.

符号の説明Explanation of symbols

10 転倒判定装置
11 携帯装置
21 加速度センサ
22 角速度センサ
23 メモリ
23 変換部
24 内部クロック
26 メモリ
27 電源
28 躍度算出部
29 判定部
29a 閾値設定部
30a 最大躍度探索部
30c 最大躍度時点記憶部
30b 最大躍度探索時間設定部
30e 転倒所要時間設定部
30f 重積分演算部
30d 鉛直加速度算出部
30 鉛直変位算出部
31 転倒判定部
31a 閾値設定部
41 モジュール
42 位置検出部
43 変復調回路
44 微弱無線モジュール
45 通信部
50 ネットワーク
51 携帯電話
52 サーバーコンピュータ
53 連絡先コンピュータ
ta 最大躍度探索時間
tb 最大躍度時点(転倒終了時刻)
tc 転倒所要時間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fall determination apparatus 11 Portable apparatus 21 Acceleration sensor 22 Angular velocity sensor 23 Memory 23 Conversion part 24 Internal clock 26 Memory 27 Power supply 28 Judgment calculation part 29 Judgment part 29a Threshold setting part 30a Maximum jerk search part 30c Maximum jerk time point memory part 30b Maximum jerk search time setting unit 30e Fall required time setting unit 30f Multiple integral calculation unit 30d Vertical acceleration calculation unit 30 Vertical displacement calculation unit 31 Fall determination unit 31a Threshold setting unit 41 Module 42 Position detection unit 43 Modulation / demodulation circuit 44 Weak wireless module 45 Communication unit 50 Network 51 Mobile phone 52 Server computer 53 Contact computer ta Maximum jerk search time tb Maximum jerk time (falling end time)
tc Fall time required

Claims (7)

被験者の体幹に取り付けた、互いに直交する3軸方向の加速度、及び、前記3軸周りの角速度を検知するセンサから得られる3軸方向の加速度のデータから躍度を算出する躍度算出工程と、
前記躍度算出工程で算出した躍度に基づいて、転倒の疑いがある事象か否かを判定する転倒疑い判定工程と、
前記転倒疑い判定工程で転倒の疑いがあると判定した事象について、前記センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出する鉛直変位算出工程と、
前記鉛直変位算出工程で算出した被験者の体幹の鉛直方向の変位に基づいて被験者が転倒したか否かを判定する転倒判定工程とを備えたことを特徴とする転倒判定方法。
A jerk calculation step of calculating jerk from data of accelerations in three axes orthogonal to each other attached to the subject's trunk, and acceleration in three axes obtained from a sensor that detects angular velocity around the three axes; ,
Based on the jerk calculated in the jerk calculation step, the suspected fall determination step that determines whether or not there is an event of suspected fall, and
A vertical displacement calculating step for calculating a vertical displacement of the trunk of the subject based on acceleration and angular velocity data obtained from the sensor for the event determined to be a suspicion of falling in the suspected falling determination step;
A fall determination method comprising: a fall determination step for determining whether or not a subject has fallen based on the vertical displacement of the trunk of the subject calculated in the vertical displacement calculation step.
前記転倒疑い判定工程は、躍度算出工程で算出した躍度が予め設定した閾値を超えた時点から、予め定めた最大躍度探索時間内で、最大の躍度が記録された最大躍度時点を探索する最大躍度探索工程を備え、
前記鉛直変位算出工程は、前記最大躍度探索工程で探索された最大躍度時点を基準に、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出することを特徴とする請求項1に記載の転倒判定方法。
In the suspected fall determination step, the maximum jerk when the maximum jerk is recorded within the predetermined maximum jerk search time from when the jerk calculated in the jerk calculation step exceeds a preset threshold value It has a maximum jerk search process to search for
The fall determination according to claim 1, wherein the vertical displacement calculating step calculates a vertical displacement of the trunk of the subject based on the maximum jerk time point searched in the maximum jerk searching step. Method.
前記鉛直変位算出工程は、前記最大躍度探索工程で探索された最大躍度時点から、予め定めた転倒所要時間を遡った時間について、前記センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の加速度を算出し、かつ、算出した被験者の体幹の鉛直方向の加速度を、前記最大躍度時点から転倒所要時間を遡った時間で2回積分することにより被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項2に記載の転倒判定方法。   The vertical displacement calculating step is based on acceleration and angular velocity data obtained from the sensor for a time that is a predetermined time required to fall from the maximum jerk searched in the maximum jerk search step. The vertical acceleration of the subject's trunk is calculated, and the subject's body is integrated by integrating the calculated vertical acceleration of the subject's trunk twice in the time required to fall from the maximum jerk time point. The fall determination method according to claim 2, wherein the vertical displacement of the trunk is calculated. 被験者の体幹に取り付けた、互いに直交する3軸方向の加速度、及び、前記3軸周りの角速度を検知するセンサと、
前記センサから得られる3軸方向の加速度のデータから躍度を算出する躍度算出部と、
前記躍度算出部で算出した躍度に基づいて、転倒の疑いがある事象か否かを判定する転倒疑い判定部と、
前記センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出する鉛直変位算出部と、
前記鉛直変位算出部で算出した被験者の体幹の鉛直方向の変位に基づいて被験者の転倒を判定する転倒判定部とを備え、
前記転倒疑い判定部で転倒の疑いがあると判定した事象について、前記鉛直変位算出部で被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出し、前記転倒判定部で被験者が転倒したか否かを判定することを特徴とする転倒判定装置。
A sensor that is attached to the trunk of the subject and detects acceleration in three axial directions orthogonal to each other and angular velocity around the three axes;
A jerk calculator for calculating jerk from acceleration data in the three-axis directions obtained from the sensor;
Based on the jerk calculated by the jerk calculation unit, a fall suspect determination unit that determines whether there is an event of suspected fall, and
Based on acceleration and angular velocity data obtained from the sensor, a vertical displacement calculator that calculates the vertical displacement of the subject's trunk;
A fall determination unit that determines the fall of the subject based on the vertical displacement of the trunk of the subject calculated by the vertical displacement calculation unit;
For the event that the fall suspect determination unit determines that there is a suspected fall, the vertical displacement calculation unit calculates the vertical displacement of the subject's trunk, and the fall determination unit determines whether or not the subject has fallen A fall determination device characterized by:
前記転倒疑い判定部は、躍度算出部で算出した躍度に対して、転倒の疑いを判定するのに適切な閾値を設定する閾値設定部を備えていることを特徴とする請求項4に記載の転倒判定装置。   The said fall suspected determination part is provided with the threshold value setting part which sets an appropriate threshold value for determining the suspected fall to the jerk calculated by the jerk calculation part. The fall judging device described. 前記転倒疑い判定部は、躍度算出部で算出した躍度が、前記閾値設定部で設定した閾値を超えた時点から、予め定めた最大躍度探索時間内で、最大の躍度が記録された最大躍度時点を探索する最大躍度探索部を備え、
前記鉛直変位算出部は、最大躍度探索部で探索された最大躍度時点を基準に、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出することを特徴とする請求項5に記載の転倒判定装置。
The fall suspect determination unit records the maximum jerk within a predetermined maximum jerk search time from when the jerk calculated by the jerk calculator exceeds the threshold set by the threshold setting unit. Equipped with a maximum jerk search unit that searches for the maximum jerk time point,
6. The fall determination device according to claim 5, wherein the vertical displacement calculation unit calculates the vertical displacement of the trunk of the subject based on the maximum jerk point searched by the maximum jerk search unit. .
前記鉛直変位算出部は、前記最大躍度探索部で探索された最大躍度時点から、予め定めた転倒所要時間を遡った時間について、前記センサから得られる加速度及び角速度のデータに基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の加速度を算出し、かつ、算出した被験者の体幹の鉛直方向の加速度を、前記最大躍度時点から転倒所要時間を遡った時間で2回積分することにより被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出するものであることを特徴とする請求項6に記載の転倒判定装置。   The vertical displacement calculation unit is a test subject based on acceleration and angular velocity data obtained from the sensor with respect to a time retroactive to a predetermined fall required time from the maximum jerk point searched by the maximum jerk search unit. The vertical acceleration of the subject's trunk is calculated, and the subject's body is integrated by integrating the calculated vertical acceleration of the subject's trunk twice in the time required to fall from the maximum jerk time point. The fall determination device according to claim 6, wherein the vertical displacement of the trunk is calculated.
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