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JP2005237576A - Tumble judgment device - Google Patents

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JP2005237576A
JP2005237576A JP2004050237A JP2004050237A JP2005237576A JP 2005237576 A JP2005237576 A JP 2005237576A JP 2004050237 A JP2004050237 A JP 2004050237A JP 2004050237 A JP2004050237 A JP 2004050237A JP 2005237576 A JP2005237576 A JP 2005237576A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
subject
fall
acceleration
trunk
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004050237A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Shimizu
雅年 清水
Mikiya Tanaka
幹也 田中
Fumitake Fujii
文武 藤井
Yoshiki Mizukami
嘉樹 水上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP2004050237A priority Critical patent/JP2005237576A/en
Publication of JP2005237576A publication Critical patent/JP2005237576A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tumble judgment device enhancing the precision of tumble judgment. <P>SOLUTION: The tumble judgment device calculates the displacement of the body trunk of the subject in a vertical direction based on a sensor attaching to the body trunk of the subject for detecting acceleration of three axial directions perpendicular relative to each other and angular velocity around the three axes, and judges the tumble of the subject based on the displacement the calculated displacement of the body trunk of the subject in the vertical direction. It becomes possible to precisely judge because sure displacement can be obtained regardress of the manner of the tumble in the displacement of the body trunk of the subject in the vertical direction and the falling can be detected enabling to reduce the misjudgment of the tumble of the subject. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

転倒を判定する転倒判定装置に関するものである。   The present invention relates to a fall determination device for determining 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)。
特開平9−305875号公報
In recent years, the number of elderly 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 is detected is known (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-305875

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、判定のしきい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、また判定のしきい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。本発明は、転倒の判定精度を向上させる転倒判定装置を提供することを目的としている。   When judging a fall, when detecting only tilt, vibration and shock as an index, for example, when the fall is eased by touching or holding hands during a fall, or elderly people get up In many cases, an erroneous determination is made when lying down. Further, if the determination threshold value is set high, a fall may not be determined, and if the determination threshold value is set low, a fall may not be detected. An object of the present invention is to provide a fall determination device that improves the fall determination accuracy.

本発明に係る転倒判定装置は、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方向の変位を算出し、算出した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ものである。なお、本発明に係る転倒判定装置はコンピュータにより実現されるものであれば良く。本発明に係る転倒判定装置の各種機能は、コンピュータに実現させるプログラム、斯かるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び、斯かるプログラムが組み込まれたコンピュータなどにより実現されるように構成するとよい。   The fall determination device according to the present invention detects the vertical displacement of the subject's trunk based on the sensors that detect the accelerations in the three axes orthogonal to each other and the angular velocities around the three axes attached to the subject's trunk. The fall of the subject is determined based on the calculated vertical displacement of the trunk. The fall determination device according to the present invention may be realized by a computer. The various functions of the fall determination device according to the present invention are configured to be realized by a program that is realized by a computer, a computer-readable recording medium that records such a program, and a computer that incorporates such a program. Good.

鉛直方向変位の算出は、例えば、鉛直方向変位ΔZ=∫(鉛直方向の速度)dt=∫(∫(鉛直方向の加速度)dt)dtの式で求めることができる。また、鉛直方向の加速度Aoは、例えば、数式1で求めることができ、鉛直方向変位ΔZは、Aoを2回、時間積分することにより求めることができる。
The vertical displacement can be calculated, for example, by the following equation: vertical displacement ΔZ = ∫ (vertical speed) dt = ∫ (∫ (vertical acceleration) dt) dt. Further, the vertical acceleration Ao can be obtained by, for example, Equation 1, and the vertical displacement ΔZ can be obtained by time-integrating Ao twice.

この数式1中、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。また、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おり、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 Equation 1, z indicates the front of the subject, y indicates the body axis of the subject, and x indicates the left and right axial directions of the subject. Ax represents the acceleration in the x-axis direction, Ay represents the acceleration in the y-axis direction, Az represents the acceleration in the z-axis direction, θ represents the displacement angle (pitch angle) around the x-axis, and ψ represents y A displacement angle (yaw angle) around the axis and φ represents a displacement angle (roll angle) around the z-axis, respectively. θ, ψ, and φ can be obtained by time-integrating angular velocities around the x-axis, y-axis, and z-axis, respectively.

本発明に係る転倒判定装置は、被験者の体幹の鉛直方向の変位は、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など、転倒の仕方によらず、確実な変位が得られ、転倒を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、それが転倒によるものか否かを判定することができる。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とにより、誤判定を減少させることができ、より正確な判定が可能になる。   The fall determination device according to the present invention ensures that the vertical displacement of the subject's trunk is reliable regardless of the manner of the fall, such as when the shock is eased by touching or holding the hand when falling. Can be detected and a fall can be detected. Further, even when an elderly person gets up or lies down and the acceleration sensor reacts, it can be determined whether or not it is due to a fall. By determining the subject's fall based on the vertical displacement of the subject's trunk, misjudgments can be reduced and more accurate determination is possible.

以下、本発明に係る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 according to the present invention will be described with reference to the drawings.

この実施形態に係る転倒判定装置1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2と、携帯装置2から加速度、角速度などのデータを受信し、鉛直方向の変位を演算して、被験者の転倒を判定する据置装置3とを備えている。   As shown in FIG. 1, the fall determination device 1 according to this embodiment receives data such as acceleration and angular velocity from the portable device 2 attached to the body of the subject and the portable device 2, and calculates the displacement in the vertical direction. And a stationary apparatus 3 for determining the fall of the subject.

携帯装置2は、図1に示すように、加速度センサ11と、角速度センサ12と、A/D変換部13(アンプ)と、内部クロック14と、CPU15(演算部)と、転倒疑い判定処理部16と、メモリ17(記憶部)と、データ送受信部18と、電源19(充電池)を備えている。   As shown in FIG. 1, the portable device 2 includes an acceleration sensor 11, an angular velocity sensor 12, an A / D conversion unit 13 (amplifier), an internal clock 14, a CPU 15 (calculation unit), and a fall suspect determination processing unit. 16, a memory 17 (storage unit), a data transmission / reception unit 18, and a power source 19 (rechargeable battery).

加速度センサ11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されており、図2に示すように、被験者の正面(z)、被験者の体軸(y)、被験者の左右(x)のそれぞれの軸方向で加速度を検知するようになっている。角速度センサ12は、加速度センサ11と同軸周りの角速度を検知するようになっている。この実施形態では、加速度センサ11と、角速度センサ12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13で加速度、角速度に変換して、メモリ17に記憶させるようになっている。   The acceleration sensor 11 is composed of sensors that detect accelerations in three axial directions orthogonal to each other. As shown in FIG. 2, the front surface (z) of the subject, the body axis (y) of the subject, and the left and right (x ) To detect acceleration in each axial direction. The angular velocity sensor 12 detects an angular velocity around the same axis as the acceleration sensor 11. In this embodiment, the acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 detect acceleration and angular velocity with electric signals, respectively, convert the detected electric signals into acceleration and angular velocity with the A / D converter 13, and store them in the memory 17. It is supposed to let you.

加速度センサ11には、例えば、日立金属株式会社製 H48Aを用い、角速度センサ12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11と加速度センサ12はこれに限定されない。また、加速度センサ11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11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 11, and ENC-03M manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd. may be used for the angular velocity sensor 12, for example. The acceleration sensor 11 and the acceleration sensor 12 are not limited to this. In addition, there is an acceleration sensor 11 that detects 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 11. Find the acceleration.

また、加速度センサ11と角速度センサ12は、それぞれ個別のセンサを組み合わせて構成しても良いが、加速度センサ11と角速度センサ12が一体的に構成された、所謂、直交3軸加速度/角速度センサを用いても良い。   Further, the acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 may be configured by combining individual sensors, but a so-called orthogonal three-axis acceleration / angular velocity sensor in which the acceleration sensor 11 and the angular velocity sensor 12 are integrally configured. It may be used.

携帯装置2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。なお、転倒時の鉛直方向の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。   The mobile device 2 is configured so that, for example, the subject's trunk (e.g., the subject's trunk (e.g., the subject's front (z), subject's body axis (y), and subject's left / right (x)) faces each other (Chest, abdomen, waist) Since the vertical displacement at the time of the fall is calculated, assuming that the subject falls from a standing state, 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14は携帯装置2に備え付けられた時計である。   The internal clock 14 is a clock provided in the portable device 2.

メモリ17は、携帯装置2の各種情報を記憶する機能を備えている。特に重要な機能として、メモリ17は常時、加速度センサ11により測定された加速度、角速度センサ12により測定された角速度、内部クロック14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17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。   The memory 17 has a function of storing various information of the mobile device 2. As a particularly important function, the memory 17 always stores the acceleration measured by the acceleration sensor 11, the angular velocity measured by the angular velocity sensor 12, and the time of the internal clock 14 in association with each other. In this embodiment, the memory 17 uses a memory that records these data while overwriting at any time for a predetermined time (for example, 1 minute). As a result, the required memory capacity can be reduced.

CPU15は、メモリ17へのデータの書き込みデータ処理や据置装置3とのデータ送受信など、所定のプログラムに従って携帯装置2の種々の演算を行う機能を備えている。   The CPU 15 has a function of performing various operations of the portable device 2 according to a predetermined program, such as data writing to the memory 17 and data transmission / reception with the stationary device 3.

転倒疑い判定処理部16は、しきい値設定部16aと、判定部16bとを備えている。   The fall suspected determination processing unit 16 includes a threshold setting unit 16a and a determination unit 16b.

しきい値設定部16aは、加速度センサ11で検知された加速度に対して、転倒の疑いがある加速度の変化を判定するしきい値p(図3参照)を設定するものである。このしきい値は任意に設定できる。このしきい値pは、転倒を判定するものではなく、転倒の可能性があるような異常を検出するものである。このため、例えば、通常の歩行による軽微の振動では反応しないようにし、転倒が疑われる比較的大きな振動を広く検出するように設定すれば良い。   The threshold value setting unit 16a sets a threshold value p (see FIG. 3) for determining a change in acceleration that is suspected of falling with respect to the acceleration detected by the acceleration sensor 11. This threshold can be set arbitrarily. This threshold value p is not used for determining a fall, but for detecting an abnormality that may cause a fall. For this reason, for example, it may be set so as not to react with slight vibrations caused by normal walking and to detect relatively large vibrations suspected of falling.

また判定部16bは、加速度センサ11で検知された加速度が、しきい値設定部16aに設定されたしきい値pを越えたか否かを判定するものであり、所定の判定プログラムで構成されている。なお、転倒疑い判定処理部16の演算はCPU15で演算されるようになっている。   The determination unit 16b determines whether or not the acceleration detected by the acceleration sensor 11 exceeds the threshold value p set in the threshold value setting unit 16a, and is configured by a predetermined determination program. Yes. In addition, the calculation of the suspected fall determination processing unit 16 is calculated by the CPU 15.

データ送受信部18は、据置装置3との通信機能を備えている。この実施形態では、データ送受信部18は、転倒疑い判定処理部16にて加速度センサ11で検知された加速度が、転倒疑い判定処理部16のしきい値設定部16aに設定されたしきい値を越えたとの判定が行われた場合に起動するようになっている。例えば、図3に示すように、加速度センサ11で検知した体軸y方向の加速度Ayが、転倒疑い判定処理部16で設定されたしきい値pを越えたことを検知したときに起動するようにするとよい。なお、実際には、転倒疑い判定処理部16は、他の加速度センサ及び角速度センサを含めて総合的に、転倒の疑いを判定するとよい。具体的には、つまずいて転倒する人体の重心位置の運動を観察すると、その絶対座標における加速度の鉛直方向成分は単調に減少するため、加速度変化の大きさに関する閾値を設けることで検出が可能である。また、貧血や失神などに起因する転倒の場合は、重力のみにより落下するため、転倒中の加速度変化は小さいが、この場合でも体が地面に衝突する場合には大きな衝撃力が人体と加速度センサに作用する。ゆえに、いずれの場合においても加速度の変化の大きさに関して適当なしきい値を設定して観測することにより、転倒の疑いがある運動を検出することが可能である。   The data transmission / reception unit 18 has a communication function with the stationary apparatus 3. In this embodiment, the data transmission / reception unit 18 uses the threshold set in the threshold setting unit 16a of the fall suspect determination processing unit 16 based on the acceleration detected by the acceleration sensor 11 in the fall suspect determination determination unit 16. It is activated when it is determined that it has been exceeded. For example, as shown in FIG. 3, it is activated when it is detected that the acceleration Ay in the body axis y direction detected by the acceleration sensor 11 exceeds the threshold value p set by the suspected fall determination processing unit 16. It is good to. In practice, the fall suspect determination determination unit 16 may comprehensively determine the suspected fall including other acceleration sensors and angular velocity sensors. Specifically, when observing the movement of the center of gravity of a human body that falls over, the vertical component of acceleration in its absolute coordinates decreases monotonously, so it can be detected by setting a threshold for the magnitude of acceleration change. is there. In addition, in the case of a fall due to anemia or fainting, the fall of acceleration is small because it falls only by gravity, but even in this case, if the body collides with the ground, a large impact force is applied to the human body and the acceleration sensor. Act on. Therefore, in any case, it is possible to detect a motion suspected of falling by setting an appropriate threshold for the magnitude of change in acceleration and observing.

そして、転倒疑い判定処理部16が起動した前後の所定時間に、メモリ17に記録された加速度、角速度、時刻などのデータを据置装置3に送信する。メモリ17に記録されたデータの送信は、例えば、転倒疑い判定処理部16で加速度Ayがしきい値pを越えたとの判定が行われた時刻の前後1〜2秒分程度でよい。前後何秒間のデータを送信するかは、任意に設定することができる。   Then, data such as acceleration, angular velocity, and time recorded in the memory 17 is transmitted to the stationary device 3 at a predetermined time before and after the suspected fall determination processing unit 16 is activated. The data recorded in the memory 17 may be transmitted, for example, for about 1 to 2 seconds before and after the time when the suspected fall determination processing unit 16 determines that the acceleration Ay exceeds the threshold value p. The number of seconds before and after the data transmission can be arbitrarily set.

このように、データ送受信部18の起動時間及びデータ送信量を、転倒判定に必要な最低量に抑えることにより、携帯装置2の消費電力を少なくすることができ、携帯装置2の小型化及び軽量化を図ることができる。   As described above, by suppressing the activation time and the data transmission amount of the data transmission / reception unit 18 to the minimum amount necessary for the fall determination, the power consumption of the portable device 2 can be reduced, and the portable device 2 can be reduced in size and weight. Can be achieved.

なお、データ送受信部18には、上述した加速度と角速度のデータ送信の他、据置装置3やその他の装置との通信機能を備えておくとよい。   In addition to the above-described data transmission of acceleration and angular velocity, the data transmission / reception unit 18 may have a communication function with the stationary apparatus 3 and other apparatuses.

次に、据置装置3を説明する。   Next, the stationary apparatus 3 will be described.

据置装置3は、データ送受信部21、メモリ22(記憶部)、CPU23、転倒判定処理部24、鉛直変位演算部25、内部クロック26、表示部27、通信部28、電源29(AC電源)を備えている。   The stationary apparatus 3 includes a data transmission / reception unit 21, a memory 22 (storage unit), a CPU 23, a fall determination processing unit 24, a vertical displacement calculation unit 25, an internal clock 26, a display unit 27, a communication unit 28, and a power source 29 (AC power source). I have.

データ送受信部21は、携帯装置2のデータ送受信部21と各種データを送受信する機能を備えている。なお、携帯装置2とのデータの送受信は、無線やPHSなどの各種通信方式を採用することができるが、携帯装置2の消費電力を抑える方式を選択することが好ましい。   The data transmission / reception unit 21 has a function of transmitting / receiving various data to / from the data transmission / reception unit 21 of the mobile device 2. In addition, although various communication systems, such as radio | wireless and PHS, can be employ | adopted for transmission / reception of the data with the portable apparatus 2, it is preferable to select the system which suppresses the power consumption of the portable apparatus 2. FIG.

内部クロック26は時計の機能を備えている。   The internal clock 26 has a clock function.

メモリ22は、据置装置3の各種情報を記憶する機能を備えている。特に重要な機能として、メモリ22は、常時、データ送受信部21に被験者の携帯装置2から加速度等のデータが送られたときには、このデータを記憶する。また、メモリ22は、被験者が転倒したと判断した場合に連絡する連絡先(例えば、被験者を担当する看護士の携帯電話番号、被験者の保護者の携帯電話番号など)を記憶している。   The memory 22 has a function of storing various information of the stationary apparatus 3. As a particularly important function, the memory 22 always stores this data when data such as acceleration is sent from the subject portable device 2 to the data transmitting / receiving unit 21. In addition, the memory 22 stores contact information (for example, a mobile phone number of a nurse in charge of the subject, a mobile phone number of the subject's guardian, etc.) to be contacted when it is determined that the subject has fallen.

CPU23は、加速度等のデータに基づく転倒判定処理、メモリへのデータの書き込みデータ処理、被験者や保護者への通信処理など、それぞれ所定のプログラムに従って据置装置3の種々の演算を行う機能を備えている。   The CPU 23 has functions for performing various calculations of the stationary apparatus 3 according to predetermined programs, such as a fall determination process based on data such as acceleration, a data write process for data to a memory, and a communication process for a subject or a guardian. Yes.

鉛直変位演算部25は、被験者に装着された携帯装置2から送られた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、鉛直方向の変位Zを算出する。   The vertical displacement calculation unit 25 receives accelerations (Ax, Ay, Az) and angular velocities (dθ / dt, dψ / dt, dφ) in three axial directions (x, y, z) sent from the portable device 2 attached to the subject. / dt), the vertical displacement Z is calculated.

鉛直変位演算部25は、携帯装置2から送られてきた加速度のデータから、転倒と疑われる動作の始めと終わりの時間を割り出す。   The vertical displacement calculation unit 25 calculates the start and end times of the operation suspected of falling from the acceleration data sent from the portable device 2.

この実施形態では、転倒と疑われる動作の始めの時刻は、例えば、被験者の体幹に取り付けた携帯装置の各加速度センサが、転倒と疑われる変化をし始めた時刻を転倒と疑われる動作の始めの時刻とする。転倒と疑われる動作の終わりの時刻tbは、図3に示す被験者の体幹に取り付けた携帯装置の各加速度センサから、被験者が転倒の衝撃を受けた時刻を割り出すことにより求めることができる。また、加速度データのうち、通常の歩行時における足の着地などの「確実に転倒していない」と判定できる時間帯を除去する。「確実に転倒していない」と判定できる時間帯を除去すると、転倒時の鉛直方向の変位Z(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る。   In this embodiment, the start time of the motion suspected of falling is, for example, the time when each acceleration sensor of the mobile device attached to the trunk of the subject starts making a change suspected of falling. Start time. The time tb at the end of the operation suspected of falling can be obtained by determining the time when the subject received the impact of the fall from each acceleration sensor of the portable device attached to the trunk of the subject shown in FIG. In addition, a time zone in which it can be determined that the vehicle has not fallen reliably, such as a foot landing during normal walking, is removed from the acceleration data. When the time zone in which it can be determined that “the vehicle has not fallen reliably” is removed, the vertical displacement Z (t) at the time of the fall is assumed to have a pattern like the graph shown in FIG.

転倒による鉛直方向変位の算出は、例えば、鉛直方向変位ΔZ=∫(鉛直方向の速度)dt=∫(∫(鉛直方向の加速度)dt)dtの式で求めることができる。鉛直方向の加速度Aoは、数式1で求めることができ、鉛直方向の変位ΔZは、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。
The calculation of the vertical displacement due to the overturn can be obtained, for example, by the following equation: vertical displacement ΔZ = ∫ (vertical speed) dt = ∫ (∫ (vertical acceleration) dt) dt. The vertical acceleration Ao can be obtained by Equation 1, and the vertical displacement ΔZ can be obtained by time-integrating ΔZ = ∫∫ (Ao) dt twice at t = 0 to tb. .

なお、鉛直方向の変位ΔZの計算を容易にするために、時間軸を逆転させた時間軸τ(τ=tb−t)をとり、Ao(τ)を2回、時間積分して算出してもよい。なお、時間軸τでは、転倒時の鉛直方向の加速度Ao(τ)は、図5に示すグラフのようなパターンになる。   In order to facilitate the calculation of the displacement ΔZ in the vertical direction, the time axis τ (τ = tb−t) with the time axis reversed is taken, and Ao (τ) is calculated by time integration twice. Also good. On the time axis τ, the vertical acceleration Ao (τ) at the time of the fall has a pattern like the graph shown in FIG.

鉛直方向の変位ΔZは、こけ方に依存せず、70cm〜110cm程度の確実な変位が得られるので、転倒判定処理部24は、鉛直変位演算部25で求めたΔZを転倒判定の最も重要な指標として被験者の転倒を判定する。   The displacement ΔZ in the vertical direction does not depend on the dandruff, and a certain displacement of about 70 cm to 110 cm can be obtained. Therefore, the fall determination processing unit 24 determines ΔZ obtained by the vertical displacement calculation unit 25 as the most important in the fall determination. The subject's fall is determined as an index.

転倒判定処理部24の転倒判定は、鉛直変位演算部25で算出される鉛直方向の変位ΔZに対してしきい値を設定し、鉛直変位演算部25で算出された鉛直方向の変位ΔZが所定のしきい値よりも大きいか否かを判定して行う。なお、しきい値は、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。   In the fall determination of the fall determination processing unit 24, a threshold value is set for the vertical displacement ΔZ calculated by the vertical displacement calculation unit 25, and the vertical displacement ΔZ calculated by the vertical displacement calculation unit 25 is predetermined. It is determined by determining whether or not it is larger than the threshold value. The threshold value 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1は、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、それが転倒によるものか否かを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 1 determines the fall of the subject based on the vertical displacement of the trunk of the subject, even if the impact is alleviated by touching or holding hands at the fall Can be reliably detected. Further, even when an elderly person gets up or lies down and the acceleration sensor reacts, it can be determined whether or not it is due to a fall. Thereby, erroneous determination is reduced, and more accurate determination is possible.

なお、転倒判定処理部24は、鉛直方向の変位ΔZのみで転倒の有無を判定してもよいが、鉛直方向の変位ΔZでの判定と、他の指標の判定を考慮して総合的に判定してもよい。例えば、体幹の鉛直方向の変位ΔZの判定で「転倒有り」と判定だけでなく、さらに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 processing unit 24 may determine the presence or absence of a fall only with the vertical displacement ΔZ, but comprehensively considering the determination with the vertical displacement ΔZ and the determination of other indicators. May be. For example, the determination of the vertical displacement ΔZ of the trunk not only determines that there is a fall, but also changes in the direction of gravity acceleration relative to the trunk before and after the fall, displacement of the pitch angle and 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 beginning 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2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、加速度センサは、重力加速度を検知することができるので、携帯装置2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 equipping the portable device 2 with a sensor having a function capable of detecting the direction of the gravitational acceleration. For example, since the acceleration sensor can detect the gravitational acceleration, the gravitational acceleration can be calculated by comprehensively considering the triaxial acceleration sensor attached to the portable device 2. 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、短時間で鉛直方向の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 the subject intentionally changed his / her posture as to whether the subject fell It becomes an index to determine whether or not.

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、これらに対してしきい値を設定して、これらの指標を被験者の転倒の判定に用いるとよい。   In determining 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, a threshold is set for these, and these indices are used to judge the fall of the subject. Good.

この転倒判定装置1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、据置装置3の表示部27に被験者の転倒を表示させ、オペレータに被験者の転倒を知らせるものである。また据置装置3の通信部28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ものである。   When the fall determination device 1 determines that the subject has fallen by the fall determination process described above, the fall determination device 1 displays the fall of the subject on the display unit 27 of the stationary device 3 and notifies the operator of the fall of the subject. . Further, the communication unit 28 of the stationary apparatus 3 notifies a predetermined contact stored in a memory to be contacted when it is determined that the subject has fallen to the effect that the subject has been determined to have fallen.

表示部27は、オペレータに被験者の転倒を知らせるものであればよく。例えば、ディスプレイへの表示や、警告音を鳴らすことなどで行うとよい。また、通信部28は、無線、電話回線、インターネットなどの通信網を利用して、所定の連絡先(携帯電話やPHS)などに被験者が転倒したと判定した旨を連絡するようにするとよい。   The display part 27 should just notify an operator of a test subject's fall. For example, it may be performed by displaying on a display or sounding a warning sound. The communication unit 28 may use a communication network such as a radio, a telephone line, and the Internet to notify a predetermined contact (such as a mobile phone or PHS) that the subject has fallen.

以上、本発明の転倒判定装置の一実施形態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 one Embodiment of the fall determination apparatus of this invention was described based on drawing, the fall determination apparatus of this invention is not limited to said embodiment.

例えば、上記の実施形態では、転倒判定装置1は、携帯装置2と据置装置3で構成して、積分演算など大型の演算処理が必要なもの処理を据置装置3で行うようにしている。これは被験者が身に付ける携帯装置2の小型、軽量化を図るためである。しかし、将来、より小型で大容量の演算装置が開発された場合に転倒判定装置1の全ての機能を携帯装置2に持たせることが可能であれば、転倒判定装置1は携帯型の装置にすることができる。   For example, in the above-described embodiment, the fall determination device 1 is configured by the portable device 2 and the stationary device 3, and the stationary device 3 performs a process that requires a large arithmetic process such as an integral calculation. This is to reduce the size and weight of the portable device 2 worn by the subject. However, if a smaller and larger-capacity computing device is developed in the future, if the portable device 2 can have all the functions of the fall determining device 1, the fall determining device 1 is a portable device. can do.

また、上記実施形態において、据置装置3は、複数の被験者の携帯装置2から送信されたデータを一括して処理し、複数の人の転倒判定を一括して行うようにすることも可能である。   Moreover, in the said embodiment, the stationary apparatus 3 can also process the data transmitted from the portable apparatus 2 of a some test subject collectively, and can perform the fall determination of a several person collectively. .

また、転倒判定装置1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。   Further, the acceleration sensor and the angular velocity sensor of the fall determination device 1 can be mounted on, for example, a belt buckle.

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. 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. 体軸方向の加速度Ayと時間軸tとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the acceleration Ay of a body axis direction, and the time axis t. 鉛直方向の変位ΔZと時間軸tとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the displacement (DELTA) Z of a perpendicular direction, and the time-axis t. 被験者の鉛直方向の加速度Aoと時間軸τとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the acceleration Ao of a test subject's vertical direction, and time-axis (tau).

符号の説明Explanation of symbols

1 転倒判定装置
2 携帯装置
3 据置装置
11 加速度センサ
12 角速度センサ
13 変換部
14 内部クロック
16 判定処理部
16a しきい値設定部
16b 判定部
17 メモリ
18 データ送受信部
19 電源
21 データ送受信部
22 メモリ
24 転倒判定処理部
25 鉛直変位演算部
26 内部クロック
27 表示部
28 通信部
29 電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Falling determination apparatus 2 Portable apparatus 3 Stationary apparatus 11 Acceleration sensor 12 Angular velocity sensor 13 Conversion part 14 Internal clock 16 Determination processing part 16a Threshold setting part 16b Determination part 17 Memory 18 Data transmission / reception part 19 Power supply 21 Data transmission / reception part 22 Memory 24 Fall determination processing unit 25 Vertical displacement calculation unit 26 Internal clock 27 Display unit 28 Communication unit 29 Power supply

Claims (4)

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に基づいて、被験者の体幹の鉛直方向の変位を算出し、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装置。   The displacement of the subject's trunk in the vertical direction is calculated based on a sensor that detects the acceleration in the three axial directions orthogonal to each other and the angular velocity around the three axes attached to the subject's trunk. A fall determination device that determines a subject's fall based on the vertical displacement of the trunk. 被験者の体幹に取り付けた、被験者の前後z、体軸y、左右xの直交する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、
前記センサで検知された加速度及び角速度に基づいて、数式1で算出される被験者の体幹の鉛直方向の加速度Aoを2回時間積分することにより、被験者の体幹の鉛直方向の変位ΔZを算出する演算部と、
前記演算部で算出された被験者の体幹の鉛直方向の変位ΔZに基づいて、被験者の転倒を判定する判定部とを備えてい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 the three axial directions orthogonal to the subject's longitudinal z, body axis y, right and left x, and angular velocity around the three axes;
Based on the acceleration and angular velocity detected by the sensor, the vertical acceleration Δo of the subject's trunk calculated by Equation 1 is time-integrated twice to calculate the vertical displacement ΔZ of the subject's trunk. An arithmetic unit to perform,
A fall determination device comprising: a determination unit that determines a fall of the subject based on a vertical displacement ΔZ of the trunk of the subject calculated by the calculation unit.
前記判定部により、被験者が転倒したと判定されたときに、予め設定された連絡先に被験者の転倒を連絡する連絡部を備えていることを特徴とする請求項2に記載の転倒判定装置。   The fall determination device according to claim 2, further comprising a contact unit that notifies the subject of a fall of the subject when the determination unit determines that the subject has fallen. 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方向変位算出工程と、鉛直方向変位算出工程において算出され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工程とを備えた転倒判定方法。

A vertical displacement calculating step for calculating a vertical displacement of the trunk of the subject based on a sensor that detects accelerations in three orthogonal directions attached to the trunk of the subject and an angular velocity around the three axes; A fall determination method comprising: a fall determination step that determines the fall of the subject based on the vertical displacement of the trunk of the subject calculated in the vertical displacement calculation step.

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