JP5407915B2 - 運動状態検出方法及び運動状態検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば人などの運動状態を把握するために用いられる運動状態検出方法及び運動状態検出装置に関するものである。

従来、人などの動物を含む物体の動き、所謂運動状態を検出して、その検出結果を観察に用いたり、機器の制御に用いたりすることが行われている。制御に用いられる機器には、自動車、航空機、船舶及び産業用ロボットなどがあり、多岐に渉る。一般的に、運動状態の検出には加速度センサーや角速度センサーが用いられることが多い。これは、機器の制御などに用いるためには検出の正確さが求められることからである。このため、使用される環境が継続的に電力供給がなされる環境であることもあって、センサー自体の消費電力の問題は後回しとなることが多い。

また、従来、複数の電極で囲われた空間に可動する導電球を配置したボールセンサーと呼ばれるセンサーが存在する。該導電球は、基本的に該空間内の重力方向に位置することから、ボールセンサーを取り付けた物体の傾き方や動きに応じて複数の電極に対しての接し方が異なり、これにより複数の電極の間の各々が導通の状態又は非導通の状態となる。従ってボールセンサーを取り付けた物体の傾き方や動きを、複数の電極間の導通の状態及び非導通の状態を測定することにより検出することができる。ボールセンサーは、導通の状態となるときに電力を消費するものであるから消費電力は小さい。しかしながら、検出精度が導電球の大きさや複数の電極の各々の形状により決まることから、上述した加速度センサーや角速度センサーに比べて検出精度が劣る。

上述したように検出精度と消費電力は相反する場合があるが、これを解決するひとつの方法として、検出精度は高いが消費電力の大きいセンサー部と検出精度は低いが消費電力のより小さなセンサー部とを組み合わせたセンサー装置が存在する。例えば、特許文献１には、各々の間が絶縁された３つの電極で囲った空間に導電性の球体を入れ、振動などにより導電性の球体が可動して接触する電極が変化することにより電気的振動検出手段を起動することで、該電気的振動検出手段を常時起動しておくことに比べて消費電力の小さな振動検出装置を実現することが提案されている。

特開平１１−１１８５８７号公報

しかしながら、特許文献１は、導電性の球体が可動し電極間の導通状態を変化させない限り電気的振動検出手段の起動がなされないことは省電力につながっているものの、計測は電気的振動検出手段により行われることから計測時は省電力とはなっておらず、また、電気的振動検出手段が起動する前の振動の計測はできないという問題がある。

本発明は、上述の課題の少なくともひとつを解決するためになされたものであり、以下の運動状態検出方法及び運動状態検出装置の適用例又は実施形態として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係るひとつの運動状態検出方法は、物体の動きに応じて導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態を検出する検出器を用い、単位時間当たりの前記導通の状態から前記非導通の状態への変化の回数である第１の回数、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の回数である第２の回数のいずれかの計測を行う第１の処理と、前記第１の回数、又は、前記第２の回数のいずれかを変更判断値とし、前記変更判断値を基にして前記単位時間の長さの変更を行う第２の処理と、を含み、前記単位時間の長さを変えることによって、前記単位時間当たりの前記導通の状態の時間の割合、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態の時間の割合を変えることを特徴とする。

この方法によれば、導通の状態から非導通の状態への変化の回数である第１の回数又は非導通の状態から導通の状態への変化の回数である第２の回数のいずれかを計測し、第１の回数又は第２の回数のいずれかを変更判断値として単位時間の長さを変更することにより、単位時間当たりの導通の状態の時間の割合又は単位時間当たりの非導通の状態の時間の割合を変えることができ、検出器を取り付けた対象物の運動状態をより適正に検出することができる。

導通の状態又は非導通の状態を検出する検出器のひとつに、第１の電極、第２の電極及び第１の電極と第２の電極との間を可動する球状の導電体を有するボールセンサーと呼ばれる検出器がある。このような検出器の場合、第１の電極及び第２の電極間の導通の状態及び非導通の状態は球状の導電体の可動状態で決まる。しかしながら、対象物の運動状態によっては、静止しているときと静止していないときとの区別がつかないことがある。例えば、検出器が激しく傾斜しているときに球状の導電体が第１の電極又は第２の電極のいずれかに張り付いたようになる状態が発生する場合があるが、このときの検出器の出力は、第１の電極又は第２の電極のいずれかに接して静止しているときの検出器の出力と同じとなる。

しかしながら、このような検出器が激しく動いた後に停止した場合、第１の電極及び第２の電極間で可動する導電体は即座に停止することができず、暫くの間、第１の電極及び第２の電極の間を激しく動き回ることになる。この間、第１の電極と第２の電極との間が導通の状態と非導通の状態とが激しく入れ替わる。すなわち、検出器の出力が導通の状態と非導通の状態とが激しく入れ替わる期間があるときは、直前の導通の状態または非導通の状態は検出器が運動状態にあると判断できることとなる。この場合、球状の導電体の可動状態を反映した第１の回数又は第２の回数のいずれかを変更判断値とし、変更判断値を判断材料として単位時間の長さを変更し、単位時間当たりの導通の状態となる時間の割合又は単位時間当たりの非導通の状態の時間の割合を変化させることにより、より実際の動きに近い運動状態の検出を、単位時間当たりの導通の状態の時間の占める割合又は単位時間当たりの非導通の状態の時間の占める割合を用いて行うことが可能となる。

［適用例２］
上記の適用例に係る運動状態検出方法において、前記第２の処理において、前記変更判断値と第１の基準値とが比較され、前記変更判断値が前記第１の基準値を上回った場合に、前記単位時間の長さが長くされることが好ましい。

この方法によれば、変更判断値が第１の基準値を上回った場合に単位時間の長さを行うことで、運動状態の検出のための処理を簡単化することができる。変更判断値が第１の基準値以下の場合、運動状態のレベルの設定の仕方にもよるが、単位時間の長さの変更を行っても運動状態のレベルが変わらない場合がある。このような場合、単位時間の長さの変更の処理は不要となることから、この分の処理の簡略化が可能である。運動状態のレベルの設定の仕方や第１の基準値は、検出する対象物により異なってくるものと考えられる。したがって、運動状態のレベルの設定の仕方や第１の基準値は、予め実験などを行うことにより定めておくことができる。

［適用例３］
上記の適用例に係る運動状態検出方法において、前記第２の処理は、前記単位時間における前記導通の状態の占める時間の割合が、第１境界条件の値よりも小さく、かつ、前記第１境界条件よりも小さい値の第２境界条件の値よりも大きい場合に、行われることが好ましい。

この方法によれば、単位時間当たりの導通の状態の割合又は単位時間当たりの非導通の状態の割合が、第１境界条件よりも小さく、かつ、第２境界条件によりも大きい場合に単位時間の長さの変更を行うことにより、運動状態の検出のための処理を簡単化することができる。単位時間当たりの導通の状態の割合が所定の値以上である場合や他の所定の値以下であった場合は、単位時間の長さの変更を行っても運動状態のレベルが変わらない場合がある。このため、予め実験などにより所定の値である第１境界条件及び他の所定の値である第２境界条件を定めておくことにより、単位時間の長さを行わなくてもよい場合を設定することができる。これにより、運動状態のレベルの検出のために必要な処理を軽減することができる。

［適用例４］
本適用例に係るひとつの運動状態検出装置は、第１の電極と、前記第１の電極と対向配置された第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極の間に存在し、前記第１の電極及び前記第２の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、演算処理部と、を含み、前記演算処理部は、単位時間当たりの前記導通の状態から前記非導通の状態への変化の回数である第１の回数、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の回数である第２の回数のいずれかを算出して変更判断値とし、前記変更判断値を基にして前記単位時間の長さの変更を行い、前記単位時間の長さを変えることによって、前記単位時間当たりの前記導通の状態の時間の割合、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態の時間の割合を変えることを特徴とする。

この構成によれば、導通の状態から非導通の状態への変化の回数である第１の回数又は非導通の状態から導通の状態への変化の回数である第２の回数のいずれかを計測し、第１の回数又は第２の回数のいずれかを変更判断値として単位時間の長さを変更することにより、単位時間当たりの導通の状態の時間の割合又は単位時間当たりの非導通の状態の時間の割合を変えることができ、より実際の動きに近い運動状態の検出を、単位時間当たりの導通の状態の時間の占める割合又は単位時間当たりの非導通の状態の時間の占める割合を用いて行うことが可能となる。

第１実施形態及び第２実施形態におけるブロック図の１例を示す図。 第１実施形態におけるメインフローチャートの１例を示す図。 第２実施形態におけるメインフローチャートの１例を示す図。 第１実施形態及び第２実施形態における信号処理のフローチャートの１例を示す図。 第１実施形態及び第２実施形態におけるレベル値算出処理のフローチャートの１例を示す図。 実施例１におけるレベル値の変化を示す図。 実施例２におけるレベル値の変化を示す図。 実施例３におけるレベル値の変化を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。

図１に運動状態検出装置１０の構成要素の一部を示す。運動状態検出装置１０は、センサー部１の特定の時間間隔における運動状態を、複数のレベルのいずれかのレベルにあるかを判定し、判定した結果として得たレベルの値を出力するものである。

図１に示した運動状態検出装置１０の構成要素は、センサー部１、センサー部１の出力信号を検出する検出部２、検出部２からの出力信号（以下、検出信号と呼ぶ）に対して処理を行いセンサー部１の運動状態がいずれのレベルにあるかを判定する演算処理部３、及び演算処理部３の判定結果を出力する出力部４である。

演算処理部３は、入力信号処理部５、レベル値算出部６、及び処理制御部７を含む。尚、図１に示す運動状態検出装置１０は、ひとつのパッケージに収められてもよいし、複数のパッケージに分割し実装されてもかまわない。図１に示す運動状態検出装置１０の構成要素の形態は、後述するすべての実施形態において同じである。また、以降、センサー１における一対の電極の導通の状態をオン、非導通の状態をオフ、と記載することがある。例えば、「センサー部１がオン」と記載した場合は、センサー部１における一対の電極が導通の状態にあることを示す。

（第１実施形態）
本実施形態は、センサー部１の出力信号から判定されるセンサー部１の単位時間当たりの運動状態の補正を単位時間の長さを変更することで行うもので、単位時間の長さの変更を行うかどうかの判断にセンサー部１のオフからオンの回数を用いるものである。センサー１におけるオン、オフの変化は検出信号として演算処理部３に伝えられるが、演算処理部３内部ではひとつの割込み信号の変化として認識され、その割込み処理の中で変化の回数が計測される。

単位時間の長さの変更を行うかどうかを判断する基準となる回数を判断基準Ｓ０で表すことにする。また、本実施形態において、変更前の単位時間の長さをｔ０で表し、変更後の単位時間の長さをｔ１で表すことにする。

図２に本実施形態における処理のメインルーチン１００を示す。メインルーチン１００は、演算処理部３の制御プログラムの一部であり、処理制御部７が実行する。図４に入力信号処理３００を示す。入力信号処理３００は、入力信号処理部５が実行する処理の一部を示すものである。図５にレベル値算出処理４００を示す。レベル値算出処理４００は、レベル値算出部６が実行する処理の一部を示すものである。メインルーチン１００、入力信号処理３００及びレベル値算出処理４００は並列動作（同時実行）が可能である。また、入力信号処理３００及びレベル値算出処理４００はソフトウエアで構成してもハードウエアで構成してもかまわない。

まず、図２、図４及び図５を用いて運動状態検出装置１０の動作の説明を行う。

運動状態検出装置１０の電源投入後、検出部２、演算処理部３及び出力部４のパワーオンリセットが実行され、メインルーチン１００が起動する。メインルーチン１００が起動し検出部２及び演算処理部３の動作に必要なレジスター類及び動作モードなどの初期設定が行われる（図２・処理１０１）。処理１０１に記載はないが、出力先に応じたデータ出力形式等の設定などが必要な場合は出力部４に対しての設定も処理１０１において行われる。また、図示はないが運動状態検出装置１０のホスト装置が存在する場合、ホスト装置からの制御のための入力部を設け、ホスト装置が運動状態検出装置１０のパワーオンリセットの終了を検出し、その後入力部を介してメインルーチン１００を起動するようにしてもよい。また、ホスト装置自体が入力部を介して処理１０１を実行するような仕組みを有していてもかまわない。また、演算処理部３への割込み信号は、パワーオンリセットにおいてマスクされる。本実施形態において、割込み信号がマスクされることを割込みマスク・オン、割込み信号のマスクが解除されることを割込みマスク・オフと記載することがある。割り込み信号は、割り込みマスク・オフの場合に有効となる。

各部の初期設定が終わると処理制御部７は、検出部２に対して検出信号の出力の開始を指示する（図２・処理１０２）。本実施形態においては、検出部２に対しての検出信号の出力の指示は一度しか行われず、以降、検出信号は演算処理部３に対して常に出し続ける状態となる。これは必要な動作の説明を簡単化して行うためであるが、決められた時間内しか使用しないなど用途に限定がある場合は、使用しない時間帯において、センサー部１、検出部２、出力部４及び演算処理部３の時間監視に必要な一部回路を残して動作を停止させるのもひとつの方法である。図２・処理１０２により検出部２が検出信号の出力を開始しているが、演算処理部３への割込み信号がマスクされているため、検出部２からの検出信号の変化に対しての演算処理部３の処理はまだ行われない。

次に、処理制御部７により動作パラメーターの設定が行われる（図２・処理１０３）。図２・処理１０３には、本実施形態の説明で用いるパラメーターを表記した。表記したパラメーターは、ＴＣ（単位時間内の経過時間）、ＴＳ（単位時間の長さ）、ＵＣ（オフからオンの回数）、ＤＣ（オンからオフの回数）、ＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）及びＯｆＴ（センサー部１がオフからオンに変化したときの単位時間内における経過時間）である。動作パラメーターの設定後、処理制御部７により割込みマスクが解除（割込みマスク・オフ）され（図２・処理１０４）、単位時間の経過時間の長さ計測のためＴＣ（単位時間内の経過時間）のカウントをスタートさせる（図２・処理１０５）。割込みマスク・オフ（図２・処理１０４）により入力信号処理部５が検出部２からの検出信号に応じた動作を開始する。

図４に示すのは入力信号処理部５の処理の一部である入力信号処理３００のフローチャートである。割込み信号検出（図４・処理３０１）により検出された信号が、センサー部１がオンからオフに変化したことを示すものかどうかを判断し（図４・処理３０２）、ＹＥＳであればＤＣ（オンからオフの回数）に１を加え（図４・処理３０３）、ＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）に導通の状態であった時間を累積し（図４・処理３０４）、割込み信号の検出待ちの状態に移行する。

図４・処理３０２でＮＯと判断された場合、検出された信号が、センサー部１がオフからオンに変化したことを示すかどうか判断され（図４・処理３０５）、ＹＥＳならばＵＣ（オフからオンの回数）に１を加え（図４・処理３０６）、ＯｆＴ（センサー部１がオフからオンに変化したときの単位時間内における経過時間）にＴＣ（単位時間内の経過時間）の値が保存され（図４・処理３０７）、割込み信号検出待ちの状態に移行する。図４・処理３０５でＮＯであった場合には割込み信号は検出信号以外のものとみなされ、割込み信号検出待ちの状態に移行する。

図２・処理１０４実行後は、メインルーチン１００と入力信号処理３００は並列に動作を行うことになる。上記のパラメーターの記憶部分は特に図１において図示しないが、メインルーチン１００と入力信号処理３００が並列に動作させることは、処理制御部７内に入力信号処理部５がアクセス可能なレジスターまたはメモリーを有することで可能となる。或いは、演算処理部３内に入力信号処理部５、レベル値算出部６及び処理制御部７などが使用できる共有メモリー部を新たな構成要素として設け、共有メモリー部に必要な情報を保存するようにしてもよい。

処理制御部７は、単位時間の計測をスタートした後はＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）を超えないかどうかを監視する（図２・処理１０６）。ＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）以上の長さになったと判断すると割込み信号のマスクをオンとして単位時間内のＵＣ（オフからオンの回数）、ＤＣ（オンからオフの回数）及びＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）を確定させる（図２・処理１０９）。その後、図５に示すレベル値算出処理４００を起動する（図２・処理１１０）。図２には記載はないが、レベル値算出処理４００で用いる第１境界条件Ｓ２及びＳ２よりも小さな値を有する第２境界条件Ｓ１は予め実験などにより所定の値に決定されており、レベル値算出処理４００が起動される以前に設定がされていることが好ましい。例えば、図２・処理１０１において設定されるようにしてもよい。また、メインルーチン１００内で設定を行わない場合は、レベル値算出処理４００の処理４０１の前に設定を行えばよい。

その後、処理制御部７は、レベル値算出処理４００で算出した結果を出力し（図２・処理１１１）、運動状態検出処理の終了が例えばホスト装置などから指示されているかどうかを確認し（図２・処理１１２）、終了の指示がない場合は次の単位時間の計測のために動作パラメーターの設定（図２・処理１０３）の処理に戻る。この際、上述したパラメーターを２セット用意し、交互に使用することによりレベル値算出処理４００の進捗に関係なく図２・処理１０３の実行を行えるようにするのは常套手段であるが、この場合は、例えば、図２・処理１１１で行う処理が、レベル値算出処理４００の中で行われるようにする必要がある。

図２・処理１０６においてＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）を超えない場合は、処理制御部７はＵＣ（オフからオンの回数）と上述の判断基準Ｓ０との比較を行い（図２・処理１０７）、ＵＣ（オフからオンの回数）がＳ０を超えた場合には単位時間間隔を決定するＴＳ（単位時間の長さ）にｔ１をセットし（図２・処理１０８）、処理１０６に戻る。

次に、図５に示すレベル値算出処理４００について説明する。レベル値算出処理４００は、メインルーチン１００内において処理制御部７により起動される（図２・処理１１０）。レベル値算出処理４００は、処理制御部７において算出されたＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）の単位時間に占める割合がどの範囲に入るかにより複数のレベル値のいずれのレベルになるかを決定する処理である。第１境界条件Ｓ２及び第２境界条件Ｓ１によりレベル値ＴＬが決定される（図５・処理４０１及び図５・処理４０３）。（ＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）／ＴＣ（単位時間内の経過時間））＜Ｓ１ならばレベル１（ＴＬ＝１）となる（図５・処理４０２）。（ＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）／ＴＣ（単位時間内の経過時間））＞Ｓ２ならばレベル３（ＴＬ＝３）となる（図５・処理４０４）。Ｓ１≦（ＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）／ＴＣ（単位時間内の経過時間））≦Ｓ２ならばレベル２（ＴＬ＝２）となる（図５・処理４０５）。

レベル値算出処理４００においてＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）の単位時間に占める割合を算出するのにＴＣ（単位時間内の経過時間）を用いたが、本実施形態ではＴＣ（単位時間内の経過時間）の代わりにＴＳ（単位時間の長さ）を使用してもかまわない。また、ＴＬに格納するレベルの数やＳ０、Ｓ１及びＳ２などの判断基準は測定対象によって変わってくると考えられることから、実験などにより適切なレベル数及び判断基準を設定するのが好ましい。

本実施形態の処理フロー及び装置構成について上記説明したが、次に本実施形態の装置による測定の実施例について説明する。

本実施例は、人が正立した状態でセンサー部１がオンとなるように人に取り付け、人が正立歩行していた状態から倒れた状態になった場合のものである。本実施例においては、単位時間において人が正立した状態の時間の占める割合が多ければレベル３となり、人が倒れた状態（正立以外の状態）の時間の占める割合が多ければレベル１となる。

図６・（ａ）は、本実施例における入力信号処理部５が検出したセンサー部１の状態を示すチャート図である。図６・（ａ）は、センサー部１がオンであるときが矩形となるように示してある。図６中、予め定められた時間間隔による単位時間の範囲をｔ０で示している。また、複数の連続する単位時間の境界を（１）〜（９）で示している。本実施例の説明において、例えば｛単位時間（１）−（２）｝と表記した場合、単位時間の境界（１）と（２）で範囲が規定される単位時間を示すものとする。

また、視覚的及び論理解釈が容易になるように、本実施例を含め以降の実施例の説明で使用する図６、図７及び図８に表記したチャート図はデフォルメしており、パラメーターの値は、このデフォルメに合わせた値を設定値として記載しており、Ｓ０、Ｓ１及びＳ２を、Ｓ０＝１５、Ｓ１＝０．２５及びＳ２＝０．７５とした。また、ｔ１＝ｔ０×１．５に設定した。

図６・（ｂ）は、図６・（ａ）のチャートにおいて、単位時間の長さがすべてｔ０であった場合、すなわち単位時間の長さの変更が行われなかった場合の運動状態検出装置１０の出力結果（レベル値）を示す。図６・（ｃ）は、｛単位時間（３）−（４）｝の計測中に単位時間を決める所定の時間間隔がｔ０からｔ１に変更され、｛単位時間（３）−（４）｝が｛単位時間（３）−（７）｝に置き換わった場合、すなわち単位時間の長さの変更が行われた場合の運動状態検出装置１０の出力結果（レベル値）を示す。

図６・（ａ）は、センサー部１を取り付けた人がほぼ一定のリズムで動いていたが急に倒れ、倒れたままとなった場合のものである。｛単位時間（１）−（２）｝の前半部分のセンサー部１のオン、オフの状態からほぼ一定のリズムで人が動いていたことが推測できる。また、｛単位時間（１）−（２）｝の終わり部分から｛単位時間（２）−（３）｝にかけてセンサー部１のオンが続いていることから、この期間の間はセンサー部１内の球状の導電体が、センサー部１がオンとなるように一対の電極に接する状態にあることが判る。これは、この期間においてはセンサー部１を取り付けた人が正立した状態でほぼ静止している可能性があることを示している。その後、｛単位時間（３）−（４）｝においてはセンサー部１のオン、オフの変化の回数が多くなっていることが計測されており、｛単位時間（４）−（５）｝及び｛単位時間（５）−（６）｝と進む中でセンサー部１のオン、オフの変化の回数が序所に少なくなるとともに、センサー部１のオフの時間が長くなることが計測されている。これは、｛単位時間（４）−（５）｝及び｛単位時間（５）−（６）｝において、センサー部１を取り付けた人が正立していない状態、すなわち倒れた状態になった可能性があることを示している。

センサー部１のオン、オフの変化の回数が多くなるのは、センサー部１を取り付けた人が動作の状態から停止の状態に移行したときに起こる現象である。｛単位時間（３）−（４）｝においてセンサー部１のオン、オフの変化の回数が多くなっていたことから、｛単位時間（１）−（２）｝の終わり部分から｛単位時間（２）−（３）｝にかけて続いていたセンサー部１のオンは、センサー部１を取り付けた人が正立した状態で静止していることによるものではなく、倒れる動きをしていた状態にあったと判断することができる。センサー部１を取り付けた人が倒れる動きをしていたことから、球状の導電体がセンサー部１の一対の電極に張り付いたような状態にあったのであり、｛単位時間（３）−（４）｝においてはほぼ倒れた状態にあったと考えることができる。

しかしながら、｛単位時間（３）−（４）｝にかけては倒れた状態と判断できるにもかかわらず、単位時間の変更を行っていない図６・（ｂ）ではレベル２（センサー部１がオンの割合が０．２８）であり、一定のリズムで動いていた｛単位時間（１）−（２）｝と同じレベル２（センサー部１がオンの割合が０．４１）値であった。このことにより、単位時間の変更がない場合においては、運動状態検出装置１０の出力であるレベル値だけでは人の状態の区別がつかないことが判る。

図６・（ｃ）は、｛単位時間（３）−（４）｝においてＵＣ（オフからオンの回数）がＳ０を上回ったことでＴＳ（単位時間の長さ）の値がｔ１に変更された場合を示している。これにより｛単位時間（２）−（３）｝直後の単位時間が｛単位時間（３）−（４）｝から｛単位時間（３）−（７）｝に変わっている。この変更により｛単位時間（３）−（７）｝のレベル値がレベル１（センサー部１がオンの割合が０．２１）となり、人が正立していない状態、すなわち人が倒れた状態にあると推測できることを示すものとなった。これにより、｛単位時間（３）−（７）｝のレベル値が｛単位時間（１）−（２）｝のレベル値と異なった値となり、運動状態検出装置１０の出力（レベル値）が実際の人の動きに合ったものとなっていることが判る。よって、センサー部１のオン、オフの変化の回数により単位時間の長さを変更することで、より実際の動きに近い運動状態の検出が行えることがわかる。

本実施例は、人が正立した状態でセンサー部１がオフとなるように人に取り付け、人が正立歩行していた状態から倒れた状態になった場合のものである。本実施例においては、単位時間において正立した状態の時間の占める割合が多ければレベル１となり、倒れた状態の時間の占める割合が多ければレベル３となる。この状態を図６と同様の記載方法で図７に示す。

図７・（ｂ）は、図７・（ａ）のチャートにおいて、単位時間の長さがすべてｔ０であった場合、すなわち単位時間の長さの補正が行われなかった場合の運動状態検出装置１０の出力結果（レベル値）を示す。図７・（ｃ）は、｛単位時間（３）−（４）｝の計測中に単位時間を決める所定の時間間隔がｔ０からｔ１に変更された場合、すなわち単位時間の長さの変更が行われ、｛単位時間（３）−（４）｝が｛単位時間（３）−（７）｝に置き換わった場合の運動状態検出装置１０の出力結果（レベル値）を示す。

図６・（ａ）と同様に、図７・（ａ）は、センサー部１を取り付けた人がほぼ一定のリズムで動いていたが急に倒れ、倒れたままとなった場合のものである。｛単位時間（１）−（２）｝の前半過ぎあたりのオン、オフの状態からほぼ一定のリズムで人が動いていたことが推測できる。また、｛単位時間（１）−（２）｝の終わり部分から｛単位時間（２）−（３）｝にかけてオフが続いていることから、センサー部１の球状の導電体が一対の電極のいずれか一方に接した状態にあることが判る。これは、この期間においてはセンサー部１を取り付けた人が正立した状態でほぼ静止している可能性があることを示している。その後、｛単位時間（３）−（４）｝においてはセンサー部１のオン、オフの変化の回数が多くなっていることが計測され、｛単位時間（４）−（５）｝及び｛単位時間（５）−（６）｝ではほぼセンサー部１がオンの状態にある。これは、｛単位時間（４）−（５）｝及び｛単位時間（５）−（６）｝においては、センサー部１を取り付けた人が正立していない状態、すなわち倒れた状態になった可能性があることを示している。

上述したように、センサー部１のオン、オフの変化の回数が多くなるのは、センサー部１を取り付けた人が動作の状態から停止の状態に移行したときに起こる現象である。｛単位時間（３）−（４）｝においてセンサー部１のオン、オフの変化の回数が多くなっていたことから、｛単位時間（１）−（２）｝の終わり部分から｛単位時間（２）−（３）｝にかけて続いていたセンサー部１のオフは、センサー部１を取り付けた人が正立で静止していたからではなく、倒れる動きをしていたことによるものと考えられ、｛単位時間（３）−（４）｝においてはほぼ倒れた状態にあったと考えることができる。

しかしながら、｛単位時間（３）−（４）｝においてはほぼ倒れた状態にあると判断できるにもかかわらず、単位時間の変更を行っていない図７・（ｂ）ではレベル２（センサー部１がオンの割合が０．６３）であり、一定のリズムで動いていた｛単位時間（１）−（２）｝と同じレベル２（センサー部１がオンの割合が０．４４）となっている。運動状態検出装置１０の出力であるレベル値だけでは人の状態の区別がつかないのは実施例１のケースと同様である。

図７・（ｃ）は、｛単位時間（３）−（４）｝においてＵＣ（オフからオンの回数）がＳ０を上回ったことで、ＴＳ（単位時間の長さ）がｔ１に変更され、これにより｛単位時間（２）−（３）｝直後の単位時間が｛単位時間（３）−（４）｝から｛単位時間（３）−（７）｝に変わっている。この変更により｛単位時間（３）−（７）｝のレベル値がレベル３（センサー部１がオンの割合が０．８７）となり、人が倒れた状態にあることを示すものとなった。｛単位時間（３）−（７）｝のレベル値が｛単位時間（１）−（２）｝のレベル値と異なった値となり、運動状態検出装置１０の出力（レベル値）が実際の人の動きに合ったものとなっている。これからオン、オフの回数により単位時間の長さを変更することで、より実際の動きに近い運動状態の検出が行えることが分かる。

上述した実施例１及び実施例２ではＳ１及びＳ２の値の変更は行わなかったが、ＴＳ（単位時間の長さ）が変更となった場合はＳ１及びＳ２を変更した場合が好ましい結果となる場合があることも考えられる。もうひとつの判断の基準となるＳ０も含めて、これら基準となる値の決定は運動状態検出装置１０の使用状況を想定して実験を繰り返し行い決定することが好ましい。

（第２実施形態）
本実施形態は、センサー部１の出力信号から判定されるセンサー部１の運動状態の補正を単位時間の長さを変更することで行うもので、変更を行うかどうかの判断に、予め決められた単位時間が経過した時点でのセンサー部１のオフからオンの変化の回数及びレベル値を用いる形態である。本実施形態における、処理制御部７で実行される制御プログラム（メインルーチン２００）のフローチャートを図３に示す。本実施形態で使用するパラメーターは第１実施形態で用いたものと同じである。また、入力信号処理３００及びレベル値算出処理４００は第１実施形態と同じである。ただし、第１実施形態ではレベル値算出処理４００においてＴＣ（単位時間内の経過時間）の代わりにＴＳ（単位時間の長さ）を使用することが可能であるが、本実施形態ではＴＳ（単位時間の長さ）を使用することはできない。

まず、メインルーチン２００についての説明を行う。運動状態検出装置１０の電源投入後、検出部２、演算処理部３及び出力部４のパワーオンリセットが実行され、処理制御部７においてメインルーチン２００が起動する。初期設定を行う図３・処理２０１は基本的に第１実施形態で示したメインルーチン１００の図２・処理１０１と同じである。これにより検出部２及び演算処理部３の動作に必要なレジスターなどの初期設定が行われる。基本的な処理は図２・処理１０１と同じであるが、メインルーチン２００の中でレベル値が使用されることからレベル値を格納しておく変数ＴＬの初期値の設定が必要となる。ＴＬの初期値はレベル値に設定のない値であれば何でもよい。本実施形態ではＴＬ＝０としている。パワーオンリセット又は処理２０１により演算処理部３への割込み信号はマスクされた状態（割込みマスク・オン）にあるのはメインルーチン１００と同じである。また、図３に記載はないが、出力部４に対して設定が必要となる場合、ホスト装置が存在する場合の実施形態の変形については、第１実施形態と同じである。

各部の初期設定が終わると処理制御部７は、検出部２に対して検出信号の出力の開始を指示する（図３・処理２０２）。本実施形態においても、検出部２に対しての検出信号の出力の指示は一度しか行わない。以降、検出信号は演算処理部３に対して常に出力され続ける状態となるのは第１実施形態と同様である。図３・処理２０２により検出部２が検出信号の出力を開始しているが、演算処理部３への割込み信号がマスク状態にあるため、検出部２からの検出信号の変化に対しての処理はまだ行われない。

次に、処理制御部７により動作パラメーターの設定が行われる（図３・処理２０３）。図３においては、使用するパラメーターは第１実施形態と同じであることから記載は省略した。動作パラメーターの設定後、処理制御部７によりレベル値算出処理４００の開始が指示される（図３・処理２０４）。Ｓ１及びＳ２の値は、レベル値算出処理４００の処理４０１の前に設定されていればよい。その後、処理制御部７により割込みマスクが解除（割込みマスク・オフ）され（図３・処理２０５）、単位時間の経過計測のためＴＣ（単位時間内の経過時間）のカウントをスタートさせる（図３・処理２０６）。

本実施形態においては、メインルーチン２００、入力信号処理３００及びレベル値算出処理４００が並列して動作することになり、第１実施形態と同様に各種パラメーターを格納する共有メモリーまたは共有レジスターが必要となる。

割込みマスク・オフ（図３・処理２０５）により入力信号処理部５が検出部２からの検出信号に応じた動作（図４・入力信号処理３００）を行うようになる。

図３・処理２０７は、ＴＣ（単位時間内の経過時間）が単位時間として予め決められた所定の時間であるｔ０となったことを判断する処理である。処理制御部７は、処理時間がｔ０となった時点でのセンサー部１のＵＣ（オフからオンの回数）がＳ０を超えているかどうかを判断し（図３・処理２１４）、Ｓ０を超えている場合はレベル値が中間レベルであるレベル２（ＴＬ＝２）かどうかを判断し（図３・処理２０８）、中間レベルであれば単位時間の長さの変更を行い（図３・処理２０９）、図３・処理２０７に進む。中間レベルでない場合は、単位時間の長さの変更はなされず、処理制御部７は割込みマスク・オンとしてＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）を確定させ（図３処理２１１）、レベル値を出力させる（図３・処理２１２）。

単位時間の長さが変更された場合は、図３・処理２１０においてＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）に達したかどうかが監視される。ＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）に達したと判断されると割込み信号のマスクをオンとしてＯｎＴ（単位時間内でセンサー部１がオンであるときの時間の累積）を確定させ（図３・処理２１１）、レベル値を出力させる（図３・処理２１２）。上述したが、単位時間の長さに変更がない場合は、ＴＣ（単位時間の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）に達したかどうかの判断は図３・処理２０７においてなされている。この場合、図３・処理２１０においては必ずＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）よりも小さくなり、図３・処理２１０から図３・処理２１１に進むことはない。このため、図３・処理２１０においては、ＴＳ（単位時間の長さ）の代わりに変更後の単位時間の長さであるｔ１を用いてもよい。しかしながら、図３・処理２０７においてｔ０の代わりにＴＳ（単位時間の長さ）を用いることはできない。なぜならば、単位時間の長さの変更が行われた後では、ＴＣ（単位時間内の経過時間）がＴＳ（単位時間の長さ）となったときに運動状態がレベル２であると、その後は図３・処理２０７及び図３・処理２１０の処理を繰り返すだけで、図３・処理２１１に進むことが無いからである。

図３・処理２１２の後、処理制御部７は運動状態検出処理の終了が、例えばホスト装置などから指示されているかどうかを確認し（図３・処理２１３）、終了の指示がない場合は次の単位時間の計測のために動作パラメーターの設定（図３・処理２０３）の処理に戻る。上述したように、図３・処理２０７及び図３・処理２１０は、単位時間の経過を判断するためのものであり、ＴＣ（単位時間内の経過時間）が設定されている単位時間の長さと等しくない場合は、図３・処理２０７及び図３・処理２１０の処理で構成されるループを繰り返すことになる。

本実施例は、センサー部１を人が正立した状態でオンとなるように人に取り付け、人が正立歩行していた状態から倒れた状態になった場合のもので、上述した実施例１よりも倒れ方がより激しいものである。実施例１と同じように、本実施例においても単位時間において正立した状態の時間の占める割合が多ければ運動状態のレベルはレベル３となり、倒れた状態の時間の占める割合が多ければ運動状態のレベルはレベル１となる。

本実施形態の実施例について、図８を用いて説明する。図８・（ａ）は、図６・（ａ）及び図７・（ａ）と同じセンサー部１がオンである時間間隔を矩形で示したチャート図である。Ｓ０、Ｓ１及びＳ２の設定値（Ｓ０＝１５、Ｓ１＝０．２５及びＳ２＝０．７５）は第１実施例及び第２実施例と同じである。また、ｔ１＝ｔ０×１．５であることも第１実施例及び第２実施例と同じである。

図８から分かるように、｛単位時間（１）−（２）｝及び｛単位時間（２）−（３）｝は、単位時間であるｔ０が経過した時点でＵＣ（オフからオンの回数）がＳ０に達しないが、｛単位時間（３）−（４）｝ではｔ０が経過した時点でセンサー部１のＵＣ（オフからオンの回数）がＳ０を超えていることから、ｔ０が経過した時点でのレベル値がＳ１及びＳ２と比較されている。

図８・（ｂ）に示すように｛単位時間（３）−（４）｝におけるレベル値はレベル２（センサー部１のオンの時間の割合が０．３０）であることから単位時間の長さの変更がなされ、｛単位時間（３）−（４）｝は、｛単位時間（３）−（７）｝に置き換わる。単位時間の長さが変更され、図８・（ｃ）に示すように｛単位時間（３）−（７）｝におけるレベル値はレベル１（センサー部１のオンの時間の割合が０．２４）に補正された。

｛単位時間（３）−（７）｝の次の｛単位時間（７）−（８）｝の単位時間の長さは、図３・処理２０３よりｔ０に戻される。｛単位時間（７）−（８）｝はｔ０経過後のＵＣ（オフからオンの回数）の値がＳ０を越えているがレベル値はレベル１（センサー部１のオンの割合が０．１３）である。従って単位時間の長さの変更は行われず｛単位時間（８）−（９）｝の計測に入っている。

一般的に、センサー部１の移動が激しいほどセンサー部１の移動停止後のセンサー部１内の球状の導電体の振動数は多くなるが、振動数は無限に多くなるわけではなく、センサー部１の内部形状及び球状の導電体の大きさ・質量で決まる上限値を持ち、上限値に達した以降は球状の導電体の振動時間が長くなることで現れる。このため、センサー部１の動きが激しければ激しいほど球状の導電体の動きが治まるまでの時間が長くなり、センサー部１の動きとセンサー部１から検出される信号とのズレが大きくなる傾向にあるが、上記実施形態を例として説明をしたように、本発明を適用することにより、センサー部１の動きとセンサー部１から検出される信号とのズレを補正することが可能となり、より実際の動きに近い運動状態の検出が行えることがわかる。

以上説明をしてきたように、本発明を適用することにより、加速度センサーや角速度センサーの代わりに運動状態検出センサーを使用することができ、加速度センサーや角速度センサーを用いた装置よりも安価で消費電力が小さい運動状態検出装置を提供することが可能となる。

１…センサー部、２…検出部、３…演算処理部、４…出力部、５…入力信号処理部、６…レベル値算出部、７…処理制御部、１０…運動状態検出装置。

Claims (4)

1. 物体の動きに応じて導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態を検出する検出器を用い、
   単位時間当たりの前記導通の状態から前記非導通の状態への変化の回数である第１の回数、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の回数である第２の回数のいずれかの計測を行う第１の処理と、
   前記第１の回数、又は、前記第２の回数のいずれかを変更判断値とし、前記変更判断値を基にして前記単位時間の長さの変更を行う第２の処理と、を含み、
   前記単位時間の長さを変えることによって、前記単位時間当たりの前記導通の状態の時間の割合、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態の時間の割合を変えることを特徴とする運動状態検出方法。
2. 前記第２の処理において、
   前記変更判断値と第１の基準値とが比較され、前記変更判断値が前記第１の基準値を上回った場合に、前記単位時間の長さが長くされることを特徴とする請求項１に記載の運動状態検出方法。
3. 前記第２の処理は、
   前記単位時間における前記導通の状態の占める時間の割合が、第１境界条件の値よりも小さく、かつ、前記第１境界条件よりも小さい値の第２境界条件の値よりも大きい場合に、行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動状態検出方法。
4. 第１の電極と、
   前記第１の電極と対向配置された第２の電極と、
   前記第１の電極及び前記第２の電極の間に存在し、前記第１の電極及び前記第２の電極を導通の状態又は非導通の状態のいずれかの状態にする導電体と、
   演算処理部と、を含み、
   前記演算処理部は、
   単位時間当たりの前記導通の状態から前記非導通の状態への変化の回数である第１の回数、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態から前記導通の状態への変化の回数である第２の回数のいずれかを算出して変更判断値とし、
   前記変更判断値を基にして前記単位時間の長さの変更を行い、
   前記単位時間の長さを変えることによって、前記単位時間当たりの前記導通の状態の時間の割合、又は、前記単位時間当たりの前記非導通の状態の時間の割合を変えることを特徴とする運動状態検出装置。

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