WO2021029101A1

WO2021029101A1 - 姿勢検知システム

Info

Publication number: WO2021029101A1
Application number: PCT/JP2020/011503
Authority: WO
Inventors: 小林　浩紀; 志浩牛来
Original assignee: アルプスアルパイン株式会社
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-02-18
Also published as: JP2022137318A

Abstract

加速度センサと、生体のヘモグロビン値を測定する生体センサと、制御部と、を有し、前記加速度センサ及び前記生体センサは、作業者に取り付けられており、前記制御部は、前記加速度センサにおいて測定された、及び、前記生体センサにおいて測定されたヘモグロビン値の変化量に基づき、前記作業者の姿勢を判定することを特徴とする姿勢検知システム。

Description

姿勢検知システム

　本発明は、姿勢検知システムに関するものである。

　工事における作業者等が転倒した際の動作を検知するため、加速度・角速度センサが搭載されているヘルメットが開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－２１４６７４号公報

　しかしながら、上記のヘルメットに加速度・角速度センサが搭載されているものでは、作業者等の転倒を必ずしも正確に検知することができず、作業者等が転倒しても、転倒したものと検知されない場合や、作業者等が転倒していなくとも、転倒したものと検知されてしまう場合がある。例えば、階段昇降時において作業者等が転倒した場合には、姿勢の傾きはあまり変化しないため、加速度・角速度センサにおいて検出される変化は小さく、作業者等が転倒したものと判断されない場合がある。尚、地磁気やジャイロ等を併用することも考えられるが、作業者等が転倒したことを正確に検知するには十分ではない。

　このため、作業者等が転倒した際には、作業者等が転倒したことを正確に検知することのできる姿勢検知システムが求められている。

　本実施の形態の一観点によれば、加速度センサと、生体の血量の変化を測定する生体センサと、制御部と、を有し、前記加速度センサ及び前記生体センサは、作業者に取り付けられており、前記制御部は、前記加速度センサにおいて測定された値、及び、前記生体センサにおいて測定された血量の変化量に基づき、前記作業者の姿勢を判定することを特徴とする。血量の変化はヘモグロビン値の変化量等により検出する。

　開示の姿勢検知システムによれば、作業者等が転倒した際に、作業者等が転倒したことを正確に検知することができる。

本実施の形態における姿勢検知システムの構成のブロック図本実施の形態における姿勢検知システムの生体センサの構成図本実施の形態における姿勢検知システムの生体センサの説明図（１）本実施の形態における姿勢検知システムの生体センサの説明図（２）本実施の形態における姿勢検知システムの生体センサの説明図（３）本実施の形態における姿勢検知システムによる姿勢検知のフローチャート本実施の形態における姿勢検知システムを作業者に取り付けら状態を示す図

　実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

　（姿勢検知システムの構成）
　本実施の形態における姿勢検知システムは、作業者等が転倒したことを検知する転倒検知システムである。本実施の形態における姿勢検知システムの構成について、図１に基づき説明する。本実施の形態における姿勢検知システムは、生体のヘモグロビン値を測定する生体センサ１０、加速度センサ２０、気圧センサ３０、制御部４０等を有している。生体センサ１０、加速度センサ２０及び気圧センサ３０と制御部４０とは、情報通信がなされるため、有線により接続されていてもよく、また、無線により通信可能な状態となっていてもよい。

　生体センサ１０は、生体のヘモグロビン値を測定するセンサであり、図２に示されるように、発光素子１１、受光素子１２、血量算出部１３を有している。発光素子１１は、例えば、波長が８５０ｎｍの近赤外光を発するＬＥＤ（light emitting diode）であり、発光素子１１より不図示の生体に向けて照射される。生体に向けて照射された赤外光は、生体の表面より生体内に入射し、生体内において反射される。生体内には、血管が存在しており、生体内に入射した赤外光の一部は、血管を流れる血液のヘモグロビンにより吸収される。生体内において反射されや近赤外光は、生体センサ１０の受光素子１２に入射し、受光素子１２において、入射した赤外光の強度に応じた電気信号が生成される。血量算出部１３では、受光素子１２において生成された電気信号に基づきヘモグロビンの血量を算出する。

　従って、受光素子１２に入射する近赤外光の強度は、血液のヘモグロビンの量、若しくは濃度に応じた値であるため、受光素子１２に入射した近赤外光の強度を検出することにより、生体におけるヘモグロビン量の変化を測定することができる。

　次に、図３及び図４に基づき生体センサ１０について、より詳細に説明する。生体センサ１０は、例えば、図３に示されるように、作業者１００の額に生体センサ１０を取り付けられる。図３に示されるように、作業者１００の額に生体センサ１０が取り付けられた状態で、お辞儀をした場合におけるヘモグロビン量の変化を測定した結果を図４に示す。図４は、最初に作業者１００が起立している状態から、お辞儀をした状態におけるヘモグロビン値の変化量（ΔＨｂ）を測定した結果である。オキシヘモグロビン（酸素化ヘモグロビン）、デオキシヘモグロビン（脱酸素化ヘモグロビン）は、発光素子における発光波長を７６０ｎｍと発光波長を８５０ｎｍを交互に発光させることで測定した。

　この結果、起立した状態からお辞儀をすると、ΔＨｂは大きくなる。従って、ΔＨｂの閾値を設定し、測定されたΔＨｂが、ΔＨｂの閾値を超えた場合には、作業者がお辞儀をしていると判定することができる。ヘモグロビンはオキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンがあり、姿勢変化についての変化量は、デオキシヘモグロビンよりもオキシヘモグロビンは大きく、オキシヘモグロビンの変化量だけでも姿勢変化の検出は可能である。

　更には、図５に示されるように、オキシヘモグロビンのヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）の微分値を算出することにより、お辞儀をしているか否か等をより正確に検知することができる。お辞儀をすることにより、オキシヘモグロビンのヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）は増えるが、作業者がお辞儀をする際には、額の高さ位置等が急激に変化するため、ΔＨｂの微分値は大きくなる。

　具体的には、作業者が起立している状態からお辞儀をする際には、ΔＨｂの微分値は正の側に大きくなり、お辞儀をしている状態から元の起立をしている状態に戻る際には、ΔＨｂは負の側に大きくなる。よって、正の側において微分値の正の側の閾値を設定し、測定されたΔＨｂの微分値が、微分値の正の側の閾値を超えた場合には、作業者が起立している状態からお辞儀をしたものと判定することができる。また、負の側において微分値の負の側の閾値を設定し、測定されたΔＨｂの微分値が、微分値の負の側の閾値を下回った場合には、作業者がお辞儀をしている状態から起立している状態に戻ったものと判定することができる。

　加速度センサ２０は、加速度センサ２０に加わる加速度を測定するセンサであり、作業者等が転倒した場合には、急激な加速度が生じるため、この加速度を測定する。気圧センサ３０は、気圧センサ３０の周囲の気圧を測定するセンサであり、作業者等が転倒した場合には、気圧センサ３０の位置が急激に変化し、これに伴い気圧も変化するため、この気圧の変化を測定する。

　本実施の形態における姿勢検知システムでは、生体センサ１０、加速度センサ２０及び気圧センサ３０において測定された情報に基づき、制御部４０において、作業者等が転倒したか否かを検知する。本実施の形態においては、加速度センサ２０だけではなく、生体センサ１０及び気圧センサ３０を用いて転倒したか否かを判断するため、作業者等が転倒していることの判断の精度を高めることができ、作業者等が転倒したことを正確に検知することができる。

　（転倒の検知）
　次に、本実施の形態における姿勢検知システムによる転倒の検知について、図６に基づき説明する。尚、下記の判定は、姿勢検知システムにおける制御部４０により行われる。

　最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、生体センサ１０によりヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）、加速度センサ２０により加速度、気圧センサ３０により大気圧の変化量（Δ気圧）を測定する。

　次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、加速度センサ２０により測定された加速度の値が、第１の閾値を超えたか否かを判断する。加速度センサ２０により測定された加速度の値が、第１の閾値を超えている場合には、ステップ１０６に移行する。加速度センサ２０により測定された加速度の値が、第１の閾値を超えていない場合には、作業者等は転倒等しておらず、正常な状態にあると判定する。

　次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、生体センサ１０により測定されたヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）が、ΔＨｂの閾値を超えているか否かを判断する。生体センサ１０により測定されたりヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）が、ΔＨｂの閾値を超えている場合には、ステップ１０８に移行する。生体センサ１０により測定されたりヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）が、ΔＨｂの閾値を超えていない場合には、作業者等は転倒等しておらず、正常な状態にあると判定する。

　次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、気圧センサ３０により測定された大気圧の変化量（Δ気圧）が、Δ気圧の閾値を超えているか否かを判断する。気圧センサ３０により測定された大気圧の変化量（Δ気圧）が、Δ気圧の閾値を超えている場合には、作業者等が転倒しているものと判定する。また、気圧センサ３０により測定された大気圧の変化量（Δ気圧）が、Δ気圧の閾値を超えていない場合には、作業者等は転倒等しておらず、正常な状態にあると判定する。

　以上により、作業者等が転倒したか否かを正確に判定することができる。本願においては、ΔＨｂの閾値を所定のへのグロビン値の変化量と記載し、Δ気圧の閾値を所定の大気圧の変化量と記載する場合がある。尚、気圧センサを用いない場合には、ステップ１０６において、生体センサ１０により測定されたりヘモグロビン値の血量の変化量（ΔＨｂ）が、ΔＨｂの閾値を超えている場合には、作業者等が転倒しているものと判定するものであってもよい。

　（作業者への取り付け）
　図７に、本実施の形態における姿勢検知システムを作業者に取り付けた場合を例示する。図７に示されるように、作業者１００は、頭部にヘルメット１１０を被っており、ヘルメット１１０には、本実施の形態における姿勢検知システムの加速度センサ２０及び気圧センサ３０が搭載されている。また、作業者１００の額１０２には、本実施の形態における姿勢検知システムの生体センサ１０が取り付けられている。本実施の形態における姿勢検知システムの制御部４０は、例えば、スマートフォン等の情報端末機器であり、作業者１００の上着のポケット１０３の中に入れられている。生体センサ１０、加速度センサ２０及び気圧センサ３０と制御部４０との情報通信は、無線により行われる。

　本実施の形態における姿勢検知システムの生体センサ１０、加速度センサ２０及び気圧センサ３０は、作業者１００の頭部に設置されていることが好ましい。例えば、生体センサ１０、加速度センサ２０及び気圧センサ３０は、ヘルメット、帽子、ヘアバンドに取り付けられていてもよい。

　以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

　本国際出願は、２０１９年８月９日に出願した日本国特許出願第２０１９－１４８１０４号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１０　　　　生体センサ
１１　　　　発光素子
１２　　　　受光素子
１３　　　　血量算出部
２０　　　　加速度センサ
３０　　　　気圧センサ
４０　　　　制御部
１００　　　作業者
１０１　　　頭部
１０２　　　額
１０３　　　ポケット
１１０　　　ヘルメット

Claims

　加速度センサと、
　生体のヘモグロビン値を測定する生体センサと、
　制御部と、
　を有し、
　前記加速度センサ及び前記生体センサは、作業者に取り付けられており、
　前記制御部は、前記加速度センサにおいて測定された値、及び、前記生体センサにおいて測定されたヘモグロビン値の変化量に基づき、前記作業者の姿勢を判定することを特徴とする姿勢検知システム。
　前記加速度センサ及び前記生体センサは、前記作業者の頭部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の姿勢検知システム。
　前記制御部は、
　前記加速度センサにおいて測定された値が、所定の加速度の値を超えており、
　前記生体センサにおいて測定されたヘモグロビン値の変化量が、所定のヘモグロビン値の変化量を超えている場合には、前記作業者は転倒したものと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の姿勢検知システム。
　大気圧を測定する気圧センサを有し、
　前記制御部は、更に、前記気圧センサにおいて測定された気圧の変化量を加えて、前記作業者の姿勢を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の姿勢検知システム。
　前記気圧センサは、前記作業者の頭部に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の姿勢検知システム。
　前記制御部は、
　前記加速度センサにおいて測定された値が、所定の加速度の値を超えており、
　前記生体センサにおいて測定されたヘモグロビン値の変化量が、所定のヘモグロビン値の変化量を超えており、
　前記気圧センサにおいて測定された気圧の変化量が、所定の気圧の変化量を超えている場合には、前記作業者は転倒していると判定することを特徴とする請求項４または５に記載の姿勢検知システム。