(57)【要約】【課題】  ベッドから起き上がった患者などの歩行を容易に検知し、認知症などの病気を抱える患者等を介護する人のストレスを低減することができる歩行検出装置を提供する。【解決手段】  靴下等に圧力センサーと電池セルで駆動する無線モジュール付きのマイクロ無線装置を埋め込んでいる。ユーザーがベッドから起き上がり、床に足が着くと靴下の踵あるいはつま先の裏にあるセンサーが、直ちに圧力を感知し、無線で介護者の手元にある携帯電話、携帯情報端末、スマートホン、パーソナルコンピュータあるいは専用のモニター等に音声や光等を発して知らせる。また、圧力センサーとマイクロ無線装置を一つのアセンブリにおさめて靴下等の装身具に簡易に取り付け、必要により取り外すこともできる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
靴下に装着された圧力センサーと、
前記靴下に装着された、少なくとも電池セル、発信用無線通信モジュール、マイクロコントローラー、しきい値設定手段を含むマイクロ無線装置と、
少なくとも受信用無線通信モジュールと警報装置を内蔵する受信モニター装置と、を備え、
前記マイクロコントローラーが、前記しきい値設定手段で、あらかじめ設定した条件で取り込んだ前記圧力センサーからの検出信号の値を、あらかじめ設定したしきい値と比較し、前記検出信号の値が前記しきい値に達したか、あるいは前記しきい値を超えた場合に、前記無線通信モジュールから、前記受信モニター装置に無線信号を送り、前記警報装置を励起することを特徴とする歩行検出装置。
【請求項２】
前記しきい値設定手段は、前記圧力センサーからの出力信号を、少なくとも所定の時間間隔かつ所定の比較レベルでもって比較する手段を有すること
を特徴とする請求項１に記載の歩行検出装置。
【請求項３】
前記しきい値設定手段は、更に、前記圧力センサーからの出力信号を、少なくとも所定の周波数で、かつ所定の発生数をもって比較する機能を有すること
を特徴とした請求項２に記載の歩行検出装置。
【請求項４】
前記しきい値設定手段は、更に、前記圧力センサーからの出力信号が、複数の圧力センサーのうちのどの圧力センサーのものかを識別する機能を有すること
を特徴とした請求項１に記載の歩行検出装置。
【請求項５】
前記警報装置は、少なくともスピーカー、発光素子、モニター画面により歩行状態を表示する機能を有すること
を特徴とした請求項１〜４のいずれかに記載の歩行検出装置。
【請求項６】
前記圧力センサーと前記マイクロ無線装置を一つのアセンブリとして一体化し、足裏の圧力を測れる場所に自由に取り付ける
ことを特徴とした請求項１に記載の歩行検出装置。
【請求項７】
前記受信モニター装置は、前記受信用無線通信モジュールで検出されたデータを記録するメモリーを有することを特徴とした請求項６に記載の歩行検出装置。
【請求項８】
靴下に装着された圧力センサーと、
該靴下に装着された、少なくとも電池セル、発信用無線通信モジュール、マイクロコントローラー、しきい値設定手段を含むマイクロ無線装置と、を備え、
少なくとも受信用無線通信モジュールと警報装置を内蔵する受信モニター装置に送信するために、前記マイクロコントローラーが、前記しきい値設定手段で、あらかじめ設定した条件で取り込んだ前記圧力センサーからの検出信号の値を、あらかじめ設定したしきい値と比較し、前記検出信号の値が前記しきい値に達したか、あるいは前記しきい値を超えた場合に、前記無線通信モジュールから、前記受信モニター装置に無線信号を送り、前記警報装置を励起する
ことを特徴とする歩行検出用送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者などが、ベッドからの起き上がった後での歩行を容易に検知する歩行検出装置及び歩行検出用送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、認知症の患者が増える傾向で、ベッドから起き上がり徘徊することによる事故やトイレのミスが介護者に大きな精神的、体力的な負担となっている。そこで、患者が起き上がって、歩行をしている状態を簡易に検知し介護者に直ちに知らせる装置が望ましい。また、患者に限らず、幼児が一人で歩行（はいはい）している状況などの検知にも利用できることが望ましい。 
【０００３】
ベッドにロードセルを取り付け、 患者の起き上がりを検知する発明が知られている。特許文献１では、この重さの情報から、 患者がベッドにいるかいないかを判断する技術を開示している。また、特許文献２では、ベッドに４つ足のフレームを載せて、それぞれの足にロードセルを取り付け、上にいる患者の重心の位置を推定し、患者の動きをモニターする技術が開示されている。
【０００４】
今までの起き上がり検知に関する発明は、ベッドにロードセルを取り付けることが必要となり、それにかかる費用や手間、また装置が大型になるため、家、また介護付き住宅や病院などに広く普及することが難しいという問題があった。
また、従来の技術には、靴下等の装身具に簡単に取り付けて、歩行中に足裏の圧力をセンサーで測り、患者の起き後の歩行状態を検知するものがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−２８０７３３号公報
【特許文献２】特許第３３２２６８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ベッドからの起き上がった患者などの歩行を容易に検知して介護者に知らせる簡易で、ローコストにする装置にかかるものであり、認知症などの病気を抱える患者を介護する人のストレスを大幅に低減することができる歩行検出装置及び歩行検出用送信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の歩行検出装置の実施態様は、靴下に埋め込んでおく圧力センサーと電池セルで駆動するマイクロ無線装置、及び離れた受信モニター等を備える。そして、マイクロ無線装置があらかじめ設定された時間間隔で、圧力センサーの出力信号を取り込み、あらかじめ設定された限界値と比べる。ユーザーがベッドから起き上がり、歩行状態に入り床に足が着くと、体の重さで靴下に圧力がかかり、センサーの出力信号がしきい値（限界値）を超えることになる。すると、マイクロ無線装置が直ちに介護者の受信モニターに無線で信号を送り、モニターの音声や光発生素子をトリガーして介護者に知らせる。
【０００８】
受信モニターとしては、携帯電話、携帯情報端末、スマートホン、パーソナルコンピュータあるいは専用のモニター等が用いられる。これら既存の受信モニターを利用するためには、それらの受信モニター機器に本発明に対応するソフトウエアをダウンロードすることが考えられる。
【０００９】
また、その音声や光を発した時刻をモニター側にあるデーターベースに記録し、患者の長期間健康管理にも役立てることもできる。
【００１０】
更に、別の実施態様として、圧力センサーとマイクロ無線装置を一つのアセンブリにおさめて普通の靴下や、患者は幼児の膝あてなどの装身具に簡単に取り付けてもよい。また、そのアッセンブリは、取り外し可能とし、それを直接足の裏に張り付けることができる構造としておくようにしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明は歩行のステップの数と各ステップにかかる時間を正確に計測することもできる。その結果を、マイクロ無線装置に表示し、また、パーソナルコンピュータ等に無線で送り、解析やデーターベースに記録することもできる。それによって、 患者の健康状況が表れる歩行特性を簡易かつ正確に数値化してモニターし、評価することができる。
【発明の効果】
【００１２】
従って、本発明によれば、従来の技術に比べて、以下の利点がある。
（１）ベッドからの起き上がりを簡易でかつ的確に検知し、その状態を介護者に直ちに知らせて介護者の心身両面の負担を低減することができる。
（２）患者のステップの数と各ステップにかかる時間を簡易でかつ的確に計測し、歩行管理をすることができる。
（３）装置のコストを低減できる。
（４）装置を靴下などに簡易に装着でき、また取り外して別の装身具などに設置し操作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明である歩行検知装置の好ましい実施態様を表す概略図である。
【図２】マイクロ無線装置の好ましい実施態様を表す概略図である。
【図３】図２に示すマイクロ無線装置とモニター装置を結合した詳細図である。
【図４】センサーとマイクロ無線装置を万歩計（登録商標）として応用した概略図である。
【図５】歩行中あるいは走っている間にセンサーで測定した足裏の圧力の時間歴を用いて、ステップの数や各ステップにかかる時間を計測する方法を示す概略図である。
【図６】センサーとマイクロ無線装置を一つの単独アセンブリとして使う場合の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の歩行検出装置は主として、三つの部分からなる。すなわち、靴下の踵またはつま先の裏に張り付けあるいは埋め込んである圧力センサー、同じ靴下に装着された電池セルで駆動するマイクロ無線装置、及びこれら靴下とマイクロ無線装置から離れた受信モニターである。マイクロ無線装置から送られた無線信号によって、受信モニターが備えるスピーカーから、耳に聞こえる音声がトリガーされる 。この歩行検出装置の概略を図１に示す。
【００１５】
図１において、１は靴下を、 ２は圧力センサーを、３は導線を、４はマイクロ無線装置を、５は無線信号を示す。受信モニター６は、携帯電話、携帯情報端末、スマートホン、パーソナルコンピュータあるいは専用のモニター等である。その受信モニター６には、無線モジュールとスピーカー、また必要により光警報装置が内蔵されている。受信モニター６からは音声警告音７が発生する。
【００１６】
図２は、マイクロ無線装置４の好ましい実施例を表す概略図である。マイクロ無線装置４は、電池セル８、マイクロコントローラー９、及び無線通信モジュール１０を含む。また、センサーの出力信号は入力ライン１１から入力される。
【００１７】
靴下１の踵に埋め込まれた圧力センサー２は、導線３を通じて、同じ靴下１に装着しているマイクロ無線装置４に接続されている。靴下を履いているユーザーがベッドに入っている間に、図２で示されるマイクロコントローラー９があらかじめ設定された時間間隔で、継続的に圧力センサー２の出力信号を取り込み、あらかじめ設定されたしきい値と比べる。圧力センサー２からの信号の振幅が、そのしきい値に達しない場合は、マイクロコントローラー９は、次のタイミングで、続けてセンサーの出力信号を取り込む。
【００１８】
このしきい値は、圧力センサー２からの出力信号の振幅のみでなく、その信号の発生周期、振幅、周波数、信号幅などを含めたしきい値として、よりノイズや外乱で誤動作をしないようにしてもよい。また、圧力センサー２からの出力信号の振幅を、所定の個数を数えてから、出力を得るようなしきい値を設けて、ノイズや外乱での誤動作対策をしてもよい。
【００１９】
ユーザーがベッドから起き上がり、床に足が着くと体の重さで靴下に圧力を加え、センサーの出力信号がしきい値を超える。すると、マイクロコントローラー９が直ちに無線通信モジュール１０に指令を出し、離れた受信モニター６に無線信号５を送る。無線信号５は、介護者の受信モニターが備える音声発生器をトリガーし、介護者に知らせる。その受信モニターは、携帯電話、携帯情報端末、スマートホン、パーソナルコンピュータあるいは専用のモニター等である。受信モニターには、少なくとも無線通信モジュールとスピーカー等が内蔵されている。
【００２０】
音声や光を発した時刻を受信モニターにあるデーターベースに記録し、患者の長期間健康管理にも役立てることができる。
【００２１】
次に、図３を参照して、図１と図２に示されたマイクロ無線装置４と受信モニター６の具体的な組み合わせの例を更に詳しく説明する。
マイクロ無線装置４は、図２に示した電池セル８、マイクロコントローラー９、無線通信モジュール１０より構成され、更に、送信アンテナ１０１、しきい値をプログラムしたしきい値回路１０２、さらにしきい値を決めるためのタイマー１０３等が含まれる。
【００２２】
このしきい値回路１０２では、先に説明したように、圧力センサー２からの出力信号の振幅のみでなく、その信号の発生周期、周波数、信号幅などを含めたパラメータをしきい値として与え、よりノイズや外乱で誤動作をしないようにすることができる。例えば、圧力センサー２からの出力信号の振幅を、所定の個数を数えてから、マイクロ無線装置４より出力を得るようにしきい値設定をする。また、所謂、ヒステリシス効果（不感帯効果）より、患者の数十歩の範囲内での歩行を無視して、それを超えた歩数をもって最終的な歩行状態があったとして出力を得ることもできる。
【００２３】
しきい値回路１０２は、あらかじめ設定された上記の各パラメータと圧力センサー４からの信号を、マイクロコントローラー９との協働により比較して所定条件を超えたときにマイクロコントローラー９から検出信号を出力するものである。
無線通信モジュール１０では、デジタル機器用の近距離無線通信規格の1つであるBluetooth（ブルートゥース、ブルーツース：登録商標）信号を利用することができる。
【００２４】
一方、受信モニター６には、受信アンテナ１０４、無線受信モジュール１０５、スピーカー１０８、また必要により光警報原１０９が内蔵されている。モニター液晶画面１１０、電池セル１１１が内蔵される。また、必要により、後述する患者などの歩行状態を記憶するためには、メモリー１１２を備えておくことがよい。
【００２５】
また、受信モニター６には、必要により、しきい値回路１０７、タイマー１０６が設けられる。そして、送信側のマイクロ無線装置４で設定、制御しているしきい値機能を、受信モニター６側で持たせてもよい。すなわち、送信側のマイクロ無線装置４からの信号ノイズ、外乱等による誤動作対策を受信側の受信モニター６側で行うことができる。これにより、送信側のマイクロ無線装置４の動作や回路を軽くすることができる。
【００２６】
更に、別の実施例として、図４に示すように、マイクロ無線装置４に液晶表示窓１１３を付け加え、マイクロコントローラー９の中のアルゴリズムを変えるとで、本装置を万歩計（登録商標）として使うことができる。この万歩計（登録商標）はある時間内のステップの数、また各ステップにかかる時間を正確に計り、表示することができる。
【００２７】
更には、マイクロ無線装置４から無線で飛ばした信号５′を、受信モニター６′側で受信してモニター画面１１０′により表示する万歩計（登録商標）としてもよい。
【００２８】
その計測の仕組みを説明するために、歩行中あるいは走っている間にセンサーで測定した片足の足裏圧力の時間歴の概略図を図５に示す。
時間帯Ｐは患者や被検者が歩行をしていない期間で、時間帯Ｄは患者や被検者が歩行や走行をしている状態での圧力センサー２からの出力信号（あるいは、マイクロ無線装置４の出力信号と考えてもよい）である。
【００２９】
図５に示す各サイクルは、片足の各ステップの間に足裏の圧力の変化を表している。最小値は足が地面から離れている間の圧力値であり、最大値は足が地面と接触している間の最大圧力である。ある時刻での圧力を数値の１２で、あらかじめ設定された圧力のしきい値を数値１３で、また、測定した圧力値と設定したしきい値の交差点を数値の１４で表す。すなわち交差点１４は、圧力１２がしきい値１３を超える点である。連続信号のサイクルはタイマーにより決められた周期である。
【００３０】
この図５に示す時間歴は片足の圧力変化であるため、圧力１２がしきい値１３を超える度に、二つのステップとカウントする。その間の時間を２で割ると、一つのステップにかかる時間となる。その各ステップにかかる時間は、一定なモニタリング期間での平均値として計算することもできる。
【００３１】
また、必要に応じて、記録された圧力の時間歴やステップの数、各ステップにかかる時間などをスマートホンやパソコンに無線通信モジュール１０を通じて送り、スマートホン等で解析してデーターベースに記録することもできる。それによって、 患者の健康状況が表れる歩行特性を数値化してモニターし、評価することに役立つ。その評価結果は、メモリー１１２に蓄積することができる。
【００３２】
本発明での圧力センサー２としては、例えば、一般に知られているピエゾ電歪素子でよく、また導電性のゴム圧力センサー、導電性インクセンサーを用いて、その導電インピーダンスが押圧で変化することを利用するようにしてもよい。なお、圧力センサー２は、薄くて柔らかい材質で形成することにより、歩行の際に邪魔にならないようにすることが好ましい。
【００３３】
本発明での受信モニター６には、携帯電話、携帯情報端末、スマートホンなどが用いられるが、携帯電話の無線アドホックネットワーク機能を利用すれば、固定ネットワークがない遠方にいる介護者に対しても、被検者のデータを遠方に送ることが可能である。また、インターネットを利用して、被検者のデータを遠方の病院等に送ることが可能である。
【００３４】
また、本発明を、病院、介護施設で多数の患者に利用する場合には、マイクロ無線装置４や圧力センサー２に、患者毎のＩＤ番号を挿入したり、あるいはしきい値回路１０２等で患者毎に特有の周波数、周期等を決めて変調したりすることにより、患者毎の取得データの区別を行ってもよい。したがって、多数の患者が収容されている施設などで、その患者が歩行したか否かについて容易に区別することができる。
【００３５】
本発明の歩行検出装置及び歩行検出方法は、従来の技術に比べて大きな利点がある。まずは、患者などの歩行状態の検知が簡易でかつ的確である。歩行検出装置のコストは低く、その設置と操作が簡単にできる。また、ステップの数と各ステップにかかる時間を計測する方法も、広く使われている従来の万歩計（登録商標）に比べて、より正確でかつ的確である。従来の万歩計（登録商標）はステップ自身を測る訳ではなく、股関節の動きを加速度計で計測することによってステップをカウントするため、誤差を完全に避けることが難しいが、本発明の歩行検出装置によればこのような誤差を少なくすることができる。
【００３６】
本発明の応用例として、導線３で接続される圧力センサー２とマイクロ無線装置４を一つのアセンブリとして、普通の靴下や足の裏に取り付けることができる。また、ユーザーがそのアッセンブリを好きな場所に簡易に取り付け、そして取り外すことができる。
【００３７】
図６に示すように、靴下から取り外したアセンブリ１１４を、足の裏や、親指の先などに、簡単に取り付けるために、医療用の絆創膏を貼るような構造が考えられる。図６においては、アセンブリ１１４は圧力センサー２とマイクロ無線装置４から構成されている。また、このように形成したアセンブリ１１４を、弾性を有するベルトに取り付けて、圧力センサー２が足裏の最適な位置にくるようにベルトを足に巻き付けるようにすることも考えられる。
【００３８】
本発明の方法と装置は、 一般的な技術を持つ者によって、多様な実施態様への展開が考えられる。 以上の説明はあくまでも、実施態様の例として取り上げ、以下の特許請求範囲を限定するものではない。
【００３９】
従って、以下の特許請求範囲は、本詳細書に説明したもののみならず、概念的に同じく明らかに置き換えられるものや本発明の着想に基づいたものをすべて含むものである。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・靴下、２・・・圧力センサー、３・・・導線、４・・・マイクロ無線装置、５、５′・・・無線信号、６、６′・・・受信モニター、８、１１１・・・電池セル、９・・・マイクロコントローラー、１０・・・無線通信モジュール、１１・・・入力信号、１０１・・・送信アンテナ、１０４・・・受信アンテナ、１０２、１０７・・・しきい値回路、１０３、１０６・・・タイマー、１０５・・・無線受信モジュール、１０８・・・スピーカー、１０９・・・光警報源、１１０、１１０′・・・画面モニター、１１２・・・メモリー、１１３・・・液晶表示窓、１１４・・・アセンブリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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