JP5938214B2 - 転倒検出システム - Google Patents

Description

本発明は、転倒検出システムに関し、特にユーザの身体的特徴に合わせて設定または適応できる転倒検出システムに関する。

毎年数百万人が転倒し大けがをしている。これは特に高齢者に多い。実際、転倒は高齢者の死因のトップ３に入ると推定されている。

転倒は急激で制御不能な故意でない、地表への身体の下降である。現在、転倒検出システムが入手可能である。これらは、転倒を検出して、転倒したときにはユーザが手動で、または自動で援助を得られるようにするものである。例えば、転倒検出システムは、パーソナルヘルプボタン（ＰＨＢ）や、身につけたり、あるいは環境ベースの自動検出システムである。

自動転倒検出システムは、継続的にユーザの動きを測定する一組のセンサと、転倒を検出するために、測定または処理した信号を所定の閾値と比較するプロセッサとを有する。特に、自動転倒検出システムは、一組の所定の閾値及び／または分類パターン（以下、パラメータセットと呼ぶ）を記憶している。システムを起動すると、センサから得られた動きデータが継続的に転送され、処理され、パラメータセットと比較されて、転倒イベントが発生したか判断される。

また、多くの転倒検出システムは、その転倒検出システム（及びユーザ）の向きの変化を計算し、転倒イベントにおける地面による衝撃を検出する。

しかし、これらのシステムには限界がある。衝撃と転倒パターンはユーザの体重と密接に関係しており、体重が７５ｋｇの高齢男性が受ける衝撃は、体重が４５ｋｇの高齢女性が受ける衝撃とはまったく異なるからである。それゆえ、転倒検出システムは、身体の大きさ及び／または重さに適応するものでなければならない。

転倒検出システムは高齢ユーザが操作しやすいように設計されていることが多く、そのためＰＨＢは使いやすいように大きなボタンが１つだけある設計となっている。しかし、この単一ボタンを用いてシステムをユーザに合わせてカスタマイズすること（例えば、転倒検出システムに個人的な身体パラメータを入力すること）は困難である。しかし、複数のボタンと光るライトやディスプレイを設けたシステムは高齢者には使いづらいだろう。

それゆえ、本発明の一目的は、異なる使用条件（すなわち、異なるユーザ）に合った、所望の検出精度レベルを維持するために所定の閾値を適当に選択する転倒検出システムを提供することである。パラメータセットを適当に選択し、ユーザに対してカスタマイズすることにより、検出精度を高め、転倒したのに転倒してないと判定したり、転倒してないのに転倒したと判定する間違いを無くす転倒検出システムの信頼性を向上できる。

別の目的は、この転倒検出システムを高齢ユーザにとって簡単で使いやすいものにすることである。

本発明の第１の態様では、転倒検出システムを提供する。該システムは、ユーザの動きを検出し、ユーザが転倒したか、または転倒しそうか検出する転倒検出器と、ユーザの１つ以上の身体的特徴の測定値を収集する１つ以上のセンサと、を有し、転倒検出器は測定値を用いて、転倒検出をユーザの身体的特徴に合わせる。

本発明の第２の態様では、転倒防止システムの動作方法を提供する。該方法は、転倒検出システムの１つ以上の身体的特徴の測定値を収集する段階と、測定値を用いて、転倒したことの検出、または転倒しそうなことの検出をユーザの身体的特徴に合わせる段階と、を有する。

添付した図面を参照して、一例としてここに本発明を説明する。
ユーザに取り付けられた転倒検出器を示す図である。 本発明の第１の実施形態による転倒検出システムを示す図である。 本発明の第１の実施形態による転倒検出システムを示す図である。 本発明の第１の実施形態による方法を示す図である。 本発明の第２の実施形態による転倒検出システムを示す図である。 本発明の第２の実施形態による転倒検出システムを示す図である。 本発明の第２の実施形態による方法を示す図である。 本発明の第３の実施形態による転倒検出システムを示す図である。

図１は、バンドその他の取り付け手段６によりユーザ４に取り付けた転倒検出器２を示す。転倒検出器２は、好ましくは、ウエストや手首や（ペンダントとして）首など、ユーザの身体４の上部に取り付けられる。

本実施形態では、転倒検出器２はボタン８を含み、ユーザ４は、転倒して支援を必要とするとき、そのボタンを操作して、コールセンターその他の支援ユニットに警報信号を送れる。このように、転倒検出器２は上記のパーソナルヘルプボタン（ＰＨＢ）タイプのものである。

転倒検出器２は、ユーザ４の動きをモニタする１つ以上のセンサと、そのセンサからの信号を分析して、ユーザ４が転倒しそうか、またはユーザ４が転倒したか判断するプロセッサとを有する。センサは、一般的に、転倒検出器２にかかった加速を測定する加速度計を含む。方向の変化は重力加速度の方向の変化により加速度計で検出できるが、転倒検出器２によっては、検出器２の方向の変化（この変化は、例えばユーザ４が直立ポジションから地面で水平ポジションになった時に生じる）を測定する別のセンサを含む。このように、加速度計のｚ軸が地面に対して垂直に上方向を向いているとき、直立ポジションから水平ポジションへの変化は、ｚ軸方向での１ｇから０ｇへの変化として測定される。

プロセッサは、センサからの信号を、転倒の特徴であるパターンや閾値と比較し、信号が転倒の発生を示す場合、警報信号を発生する。

上記の通り、ユーザ４の転倒のしかた（例えば、地面にぶつかった時の衝撃の強さ）は、ユーザ４身体的特徴（例えば、身長、体重、年齢、体調など）にある程度依存するので、転倒検出器２をキャリブレーション（calibrate）して、ユーザ４のこうした身体的特徴を考慮することが好ましい。また、このキャリブレーション（calibration）は、ユーザ４の観点から簡単かつ容易に行えることが好ましい。

それゆえ、転倒検出器２をキャリブレーションモードに切り替え、ユーザ４の身体的特徴に関するデータを収集する手段を有する転倒検出システムを提供する。転倒検出器２がキャリブレーションモードであるとき、ユーザ４の身体的特徴に関して収集したデータを用いて、転倒検出をユーザ４に適応（adapt）させる。

例えば、転倒検出器２は、異なるタイプのユーザ４に対する複数のパラメータセット（parameter set）を記憶し（そのため、さまざまな身長、体重、年齢、体調をカバーする異なるパラメータセットがあり）、測定した身体的特徴を用いて、ユーザ４の転倒を検出するにあたり適当なパラメータセットを選択することができる。

図２ａと図２ｂは、本発明の第１の実施形態を示す。本実施形態では、転倒検出システム１は、上記の転倒検出器２と、転倒検出器２をキャリブレーションユニット１０に接続した時、転倒検出器２をキャリブレーションモードに設定する手段を含むキャリブレーションユニット１０と、ユーザ４の身体的特徴を測定するセンサとを含む。

特に、転倒検出器２は、プロセッサ１２、加速度計（及び必要に応じてその他のセンサ）１４、メモリ１６、及びパーソナルヘルプボタン８を有する。加速度計１４は、転倒検出器２（及び、そのためにユーザ４）にかかる加速度を測定し、適当な信号をプロセッサ１２に供給する。メモリ１６は、複数のパラメータセット、及びその他の関連データ（事前に測定したユーザ４の身体的特徴データなど）を記憶する。プロセッサ１２は、加速度計１４（及び、もしあればその他のセンサ）からの信号と、メモリ１６からのパラメータセットとを用いて、ユーザ４が転倒したか、または転倒しそうか判断する。また、転倒検出器２は、転倒検出器２がキャリブレーションユニット１０と通信できるように（または単にキャリブレーションユニット１０から情報を受け取れるように）するインタフェース１８も含む。

本実施形態では、キャリブレーションユニット１０はプレート形状であり、転倒検出器２のハウジングの一部を受ける形状の凹部２０を有する。これにより、高齢ユーザ４には、キャリブレーションユニット１０のどこに転倒検出器２を置くべきか明らかである。

キャリブレーションユニット１０は、ユーザ４の身体的特徴を測定するセンサ２２、２４（及び、特に圧力センサ２２とバイオセンサ２４）と、測定値を収集して、インタフェース２８を介して転倒検出器２にその測定値を供給するプロセッサ２６とを有する。インタフェース２８は、転倒検出器２のインタフェース１８とつながる（cooperate）ように構成されている。プロセッサ２６は、転倒検出器２をキャリブレーションモードに切り替える信号を、インタフェース２８、１８を介して転倒検出器２に供給する。あるいは、転倒検出器２は、キャリブレーションユニット１０に接続されるとすぐにキャリブレーションモードに切り替わってもよい（例えば、キャリブレーションユニット１０と接続されると、転倒検出器２に簡単な回路ができる）。

キャリブレーションユニット１０は、ユーザ４がキャリブレーションユニット１０上に立つか座ると、圧力センサ２２がユーザ４の体重を測定するように構成されている。キャリブレーションユニット１０は、さらに、ユーザ４がキャリブレーションユニット１０上に立つか座ると、またはキャリブレーションユニット１０に触る（例えば、握る）と、バイオセンサ２４がユーザ４のその他の身体的または生理的特徴を測定するように構成されている。身体的または生理的特徴には、例えば、心拍数／脈拍、血圧、心電図（ＥＣＧ）信号、その他の生物学的信号が含まれる。キャリブレーションユニット１０はプラスチックその他の適当な材料で構成できる。

図３は、本発明の第１の実施形態による転倒検出器のキャリブレーション方法を示す。転倒検出器は、キャリブレーションユニットと接続されると(ステップ１０１)、キャリブレーションモードになる(ステップ１０３)。

次に、キャリブレーションユニットと転倒検出器を、ユーザがキャリブレーションユニット上に立てるように地面に置くか、ユーザがキャリブレーションユニット上に座れるように椅子上などに置く(ステップ１０５)。

次に、キャリブレーションユニット中の圧力センサが、ユーザの体重、またはユーザがキャリブレーションプレート状に座っていれば、ユーザの胴体重を測定する(ステップ１０７)。この体重測定値は転倒検出器に送られる(ステップ１０９)。

転倒検出器中のプロセッサは、測定された体重（または胴体重）を用いて、その後の転倒検出に用いる適当なパラメータセットをメモリから選択する(ステップ１１１)。

転倒検出器がキャリブレーションユニットから取り外されると、キャリブレーション方法は終了する(ステップ１１３)。これにより、転倒検出器は転倒検出モードに戻る（または切り替わる）。

上記の通り、より高い信頼性で転倒検出をするために、機械的測定以外の測定も導入する。それは、血圧（ＢＰ）、心拍（ＨＲ）、ＥＣＧなどの生理的測定である。機械的データと生理的データとの相関を見つけて検出精度を高めることができる。例えば、失神とＢＰ／ＨＲの変化との関係が分かっている。すなわち、適当な生理的パラメータセットを決定してメモリに記憶し、身体的特徴の測定によりＢＰまたはＨＲのある変化が示された場合に使える。この場合、バイオセンサ２４は、近赤外（ＮＩＲ）心拍センサ、及び／またはカフレス（cuffless）ＢＰセンサを含んでいてもよい。

これらの信号は、ユーザが転倒検出器を装着する前で快適な（すなわち、ユーザがキャリブレーションユニット上に立っているか座っている）一定の期間に一度だけ測定され、転倒検出において用いるアルゴリズムの初期パラメータとして扱われる。

これにより、インストールやキャリブレーションの手順が簡単になり、高齢ユーザでも行える。さらに、転倒検出器の使用中に、転倒検出器中のバイオセンサがユーザの皮膚に（電極等を介して）接触している必要はないことも意味する。

さらに別の実施形態では、転倒検出器２またはキャリブレーションユニット１０には、キャリブレーションが完了したことをユーザ４に通知するビジュアルインジケータまたはオーディオインジケータを設けることができる。

別の実施形態では、キャリブレーションユニット１０は、転倒検出器２をキャリブレーションモードに切り替える信号を供給するスイッチを含む。そのため、転倒検出器２をキャリブレーションユニット１０上に置けば、スイッチが押されて、転倒検出器がキャリブレーションモードになる。

本発明の第２の実施形態を図４ａと図４ｂに示した。本実施形態では、転倒検出システム１は、転倒検出器２を有するが、キャリブレーションユニットは有さない。そのため、ユーザ４の身体的特徴に関するデータ収集手段もまた転倒検出器２の一部である。

図４ａに示すように、転倒検出器２は、パーソナルヘルプボタン８と圧力プレート３０とを有する。転倒検出器２は、プロセッサ３２、加速度計（及び必要に応じてその他のセンサ）３４、メモリ３６、及びパーソナルヘルプボタン８も有する。第１の実施形態のように、加速度計３４は、転倒検出器２（及び、そのためにユーザ４）にかかる加速度を測定し、適当な信号をプロセッサ３２に供給する。メモリ３６は、複数のパラメータセット、及びその他の関連データ（事前に測定したユーザ４の身体的特徴データなど）を記憶する。プロセッサ３２は、加速度計３４（及び、もしあればその他のセンサ）からの信号と、メモリ３６からのパラメータセットとを用いて、ユーザ４が転倒したか、または転倒しそうか判断する。

しかし、本実施形態では、転倒検出器２は、転倒検出器２をキャリブレーションモードにして、ユーザ４の身体的特徴を測定するために用いる圧力プレート３０を含む。特に、圧力プレート３０は、ユーザ４により圧力プレート３０にかかる圧力や力を測定する圧力センサ３８と、ユーザ４のその他の身体的または生理的な特徴（心拍／脈拍、血圧、心電図信号などを含む）を測定する１つ以上のバイオセンサ４０とを有する。

圧力センサ３８が所定の閾値を超える圧力を示すとき、プロセッサ３２は転倒検出器２をキャリブレーションモードに切り替える。このように、圧力センサ３８とバイオセンサ４０は、ユーザ４が圧力プレート３０を持つか、圧迫しているときに、そのユーザ４の身体的特徴を測定する。

特に、圧力センサ３８にかかる圧力の大きさによって、ユーザ４の倒れにくさ、または倒れやすさの度合を検出できる。一方、バイオセンサ４０は、心拍、血圧、ＥＣＧ等のその他の身体的特徴を測定するものである。

図５は、本発明の第２の実施形態による転倒検出器のキャリブレーション方法を示している。ユーザが、圧力プレートを指で押して、または転倒検出器を握りしめて、転倒検出器の圧力プレートに圧力をかける(ステップ１５１)。この圧力が所定の閾値より大きいと、プロセッサは転倒検出器をキャリブレーションモード(ステップ１５３)に切り替える。

すると、転倒検出器は、圧力センサを用いて圧力プレートにかかる圧力を検出し、バイオセンサを用いてユーザのその他の身体的特徴を検出する(ステップ１５５)。

次に、プロセッサは、これらの複数の測定値（または単に圧力の測定値）を用いて、ユーザの転倒しやすさ（degree of frailty）を決定する(ステップ１５７)。例えば、倒れやすさはユーザが圧力センサにかけた最大圧力（これはユーザの手の強さの最大値を示す）、及びその強さの最大値をかけた時間的長さに関係する。

プロセッサは、ステップ１５７の結果を用いて、転倒検出用の適当なパラメータセットを選択する(ステップ１５９)。

プロセッサは、転倒検出器を転倒検出モードに戻す(ステップ１６１)。これは、ユーザが圧力プレートをもう押していないことを検出することにより、またはユーザが圧力プレートを再び押すことにより、またはユーザがパーソナルヘルプボタンを押すことにより行う。

図６は、本発明の第２の実施形態の変形例である。これにより、転倒検出器２はユーザ４の体重を測定できる。

この変形例では、ユーザが立ったり座ったりして、ユーザの体重を圧力プレート３０に伝えることができるキャリブレーションユニット４２,４６を提供する。キャリブレーションユニットは、２つのプレート４２、４６を有する。これらのプレートは、キャリブレーションユニット上に立っているユーザの体重を、または座っているユーザの胴体重を、圧力プレート３０に伝えるように、転倒検出器２と、特に圧力プレート３０と協働するように構成されている。本実施形態では、２つのプレート４２、４６は、転倒検出器２の一部分を受け入れる凹部４４、４８をそれぞれ有する。上部プレート４６の凹部４８には突起５０があり、ユーザが上部プレート４６上に立つか座ると、圧力プレート３０を押すような大きさと配置になっている。

この変形例の替わりに、ユーザの体重を圧力プレート３０に伝えるために単一のプレートをキャリブレーションユニットに設けることもできる。

本発明の別の実施形態では、転倒検出システム１は、最初にキャリブレーションモードに設定し、初期のキャリブレーションを実行してから初めて転倒検出モードに切り替える。ユーザが、ある時間経過後、再度キャリブレーションモードに入って、初期測定値を更新することも可能である。

このようにして、異なる使用条件（すなわち、異なるユーザ）に合わせた転倒検出システムを提供することができる。これにより、検出精度を高め、転倒しているのに転倒してないと判定したり、転倒していないのに転倒したと判定したりする間違いを無くして、転倒検出システムの信頼性を向上することができる。転倒検出システムは高齢のユーザにとっても簡単で使いやすい。

本発明を、図面と上記の説明に詳しく示し説明したが、かかる例示と説明は例であり限定ではなく、本発明は開示した実施形態には限定されない。

請求項に記載した発明を実施する際、図面、本開示、及び添付した特許請求の範囲を研究して、開示した実施形態のバリエーションを、当業者は理解して実施することができるであろう。

請求項において、「有する（comprising）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（"a" or "an"）」という表現は複数ある場合を排除するものではない。単一のプロセッサまたはその他のアイテムが請求項に記載した複数のユニットの機能を満たすこともできる。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。コンピュータプログラムは、光記憶媒体や他のハードウェアとともに、またはその一部として供給される固体媒体などの適切な媒体に記憶／配布することができ、インターネットや有線または無線の電気通信システムなどを介して他の形式で配信することもできる。請求項に含まれる参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解してはならない。

Claims (11)

1. 転倒検出システムであって、
   ユーザの動きを検出し、前記ユーザが転倒したか、または転倒しそうか検出する転倒検出器と、
   前記ユーザの体重の測定値を収集する圧力センサとを有し、
   前記転倒検出器は、前記転倒検出器を転倒検出モードで使用する前に、キャリブレーションモードにおいて、前記測定値を用いて、転倒検出に関わるパラメータを前記ユーザの体重に合わせ、
   前記転倒検出器とは別のキャリブレーションユニットに前記圧力センサを設け、
   前記キャリブレーションユニットは、前記体重の測定値を前記転倒検出器に提供するように構成され、
   前記キャリブレーションユニットは、前記転倒検出器のハウジングの少なくとも一部を受け入れるように構成された凹部を有する、
   転倒検出システム。
2. 前記転倒検出器は、前記ユーザの動きを１つ以上の閾値またはパターンを含むパラメータセットと比較して、前記ユーザが転倒したか、または転倒しそうか検出する、請求項１に記載の転倒検出システム。
3. 前記転倒検出器は、複数のパラメータセットから前記体重の測定値に対して適当なパラメータセットを選択することにより、前記転倒検出を前記ユーザの体重に合わせる、請求項２に記載の転倒検出システム。
4. 前記圧力センサは、前記ユーザが前記キャリブレーションユニット上に立つか座ったときに、前記ユーザの体重または胴体重を測定する、請求項１ないし３いずれか一項に記載の転倒検出システム。
5. 前記キャリブレーションユニットは、前記転倒検出器とキャリブレーションユニットが互いに接触している時に、前記転倒検出器が前記測定値を用いて前記転倒検出を前記ユーザの体重に合わせるキャリブレーションモードに、前記転倒検出器を切り替えるように構成された、
   請求項１ないし４いずれか一項に記載の転倒検出システム。
6. 転倒検出システムであって、
   ユーザの動きを検出し、前記ユーザが転倒したか、または転倒しそうか検出する転倒検出器と、
   前記ユーザの体重の測定値を収集する圧力センサとを有し、
   前記転倒検出器は、前記転倒検出器を転倒検出モードで使用する前に、キャリブレーションモードにおいて、前記測定値を用いて、転倒検出に関わるパラメータを前記ユーザの体重に合わせ、
   前記転倒検出器は前記圧力センサを有する、転倒検出システム。
7. 前記圧力センサは圧力プレートを有する、請求項６に記載の転倒検出システム。
8. 前記転倒検出器は、前記ユーザが前記圧力プレートを押した時、前記ユーザの身体的特徴を測定する、請求項７に記載の転倒検出システム。
9. 前記転倒検出器は、前記ユーザが前記圧力プレートにかける最大圧力、及び／または前記ユーザが前記圧力プレートに一定時間にわたりかける平均圧力に基づいて、前記身体的特徴を測定する、請求項８に記載の転倒検出システム。
10. 前記転倒検出器は、前記圧力プレートにかかる圧力が閾値を越えるとき、前記転倒検出器が前記体重の測定値を用いて前記転倒検出を前記ユーザの体重に合わせるキャリブレーションモードに切り替わるように構成された、
    請求項７ないし９いずれか一項に記載の転倒検出システム。
11. 前記転倒検出システムは、前記ユーザがキャリブレーションユニット上に立つか座っているとき、前記圧力センサが前記ユーザの体重または胴体重を測定するように、前記転倒検出器の圧力プレートと協働するように構成されたキャリブレーションユニットをさらに有する、
    請求項７ないし１０いずれか一項に記載の転倒検出システム。

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