(57)【要約】      （修正有）【課題】人が転倒する場合を検出するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】  被監視人は、その人自身の垂直方向に配向された少なくとも一つの加速度計３１と磁力計４１とを有するセンサを身に付けている。加速度信号の大きい且つ高速の振動が、周囲磁場における二つのレベルの間（ｔ＝４０００とｔ＝５０００との間）のシフトと一致する場合、転倒イベントは検出される。磁力計４１を更に利用した追加的な判断基準は、診断を行うことを可能とし、該磁力計４１を利用した追加的な判断基準では、加速度計３１のみの場合よりも前記診断を容易且つ安全に行うことを可能とする。【選択図】  図３
2006341099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・  人（１）に少なくとも一つの加速度計と少なくとも一つの磁力計を有するセンサ（２）を取り付け、
・  センサにより提供された加速度信号と周囲磁場信号を連続的にモニターし、且つそれらの変化を分析し、
・  多くの判断基準がすでに満たされた場合に、転倒したことを示す工程からなる人の転倒を検出するための方法であって、該多くの判断基準は
ａ）その後に加速度信号が安定となる加速度信号が不安定な期間、と
ｂ）加速度信号の不安定期間中に、加速度信号の不安定期間の前後に測定された周囲磁場信号の二つの異なるレベル間で、周囲磁場信号が漸次変化しているかどうかを含むことを特徴とする人の転倒を検出するための方法。
【請求項２】
前記加速度信号が人に関連する垂直方向（ＶＴ）に沿う少なくとも一つの垂直加速度成分からなることを特徴とする請求項１に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項３】
前記周囲磁場信号は人に関連する垂直方向（ＶＴ）に沿う周囲磁場の垂直方向の成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項４】
前記判断基準は、ｃ）人に関連する垂直軸（ＶＴ）に沿う測定値が事実上ゼロであることにより加速度信号が安定している場合に横臥位置にあることを検出することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項５】
前記判断基準は、ｄ）転倒と混同される可能性のある通常のイベントを識別することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項６】
前記識別は人の方位角を測定することを含むことを特徴とする請求項５に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項７】
前記識別は、加速度信号の不安定期間の間に、少なくとも一つの信号と事前に記録され通常のイベントの一つと対応する同等の信号との間で比較することを含むことを特徴とする請求項５に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項８】
通常のイベントは就寝することを含むことを特徴とする請求項４に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項９】
閾値（Ｓ）を判断基準の加重数値の組合せが超えた後、転倒したことが示されることを特徴とする請求項１に記載の人の転倒を検出するための方法。
【請求項１０】
センサ（２）の方位に基づいて示度が変換されて、縦軸と前後方向軸と横方向軸からなる人に関連する軸のフレームにおいて示度を表し、且つ
前記方位を確定するため前記センサの校正を含むことを特徴とする請求項１に記載の人の転倒を検出するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が転倒する場合を検出するための方法及びシステムに関する。本発明は、年寄りを介護する医学機関において特に役に立つ。
【背景技術】
【０００２】
人の行動をモニターし、また介入が必要である危機的な状態をも検出する広範囲のシステム及び方法がすでに存在している(参考文献１〜５を参照)。一般的に、一個あるいは二個以上のセンサが人に取り付けられ、これらのセンサがその人の物理的な行動に関する信号を継続的に伝送する。このような信号は典型的に、一つあるいは二つ以上の方向における加速度を測定する。従って、転倒は、急な変化として現れ、一般に複数の加速度信号のうち少なくとも一つの加速度信号において短期間の一連の振動を含む。これの例は特許US-B2-6 703 939である(参考文献６を参照)。
（参考文献１）  EP 1 493 385 A
（参考文献２）  US 2002/103610 A1
（参考文献３）  「体位は、小型加速度計及び地磁界センサを用いてモニターできる。」(ELECTRONCEPHA. CLINICAL NEUROPHYSIOLOGY, vol. 109, decembre 1998 (1998-12),484-488頁)
（参考文献４）  FR 2 829 862 A
（参考文献５）  US 2002/008630 A1
（参考文献６）  US-B2-6 703 939
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種類のシステムが頻繁にぶつかる一つの落とし穴は、センサを身につけている人にどんな種類のことに起こったかを、センサが伝送する信号から確定することが難しいことである。転倒が、垂直方向における加速度により特徴付けられる場合、屈曲あるいは座ることにかかわる行動は、同様なリスポンスを生じさせる。横になるとき、着用者は当然転倒と似ている動作を再現する。偶発的な転倒と通常の行動を区別する一定の判断基準はすでに確認されているが、それらは不十分である。従って、専門家は改良を待望している。
【０００４】
この発明はこのような改良を提供する。転倒を検出する方法において、加速度信号の測定値は、異なる種類の信号を測定することにより補完され、前記信号の組合せはより信頼できる転倒の指摘となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、人によって身につけられたセンサに、加速度計に加え、少なくとも一つの磁力計を利用することを含む。該磁力計は周囲磁場を測定し、よって、着用者の行動を記録する加速度計の示度と完全に異なる示度を示す。
【０００６】
磁力計によりえられた測定値は、センサによって経験された加速度により影響を受けず、方位における変化だけに影響を受ける。磁力計によりえられた測定値は、空間におけるセンサの方位に依存し、例えば、磁気擾乱がない場合、例えば人の付近に強磁性体が存在しない場合、センサにより記録された各軸における地磁界の突出が測定される。特に、すでに留意されたように、人間の転倒といくつかの通常の行動とを特徴付ける加速度信号の不安定期間中、磁場信号のある成分の測定値は、転倒が実際発生した場合、不安定期間の前後で安定した、磁場測定値の二つの異なるレベル間で漸次変化を示す。また不安定期間の前後での加速度信号の測定と磁場測定値の差とが一緒になって、通常転倒と混同される多くのイベントを排除することにより、転倒を正確に示す十分な可能性を提供した。
【０００７】
この発明は様々な形で適用できる。特に、更なる判断基準は、評価転倒イベントを補完するため追加でき、従って更に信頼できる指示を生じさせる。
【０００８】
連続的に測定され且つモニターされる信号に対し、特定時間において、例えば、信号強度あるいはエネルギーに関して、信号の変化が閾値を超える場合、一般にこれらの判断基準は役に立つ可能性がある。
【０００９】
有効に測定できる信号は、加速度の垂直方向の成分と周囲磁場の垂直方向の成分であり、これらの成分は地球に対して測定されるではなく、人の頭部から脚までに関連するフレームにて測定される。直立姿勢から転倒するのはいつもこのような垂直加速度に伴われ、周囲磁場の垂直方向の成分の測定値は、立ち姿勢の安定な値から転倒後の通常異なる値まで変化し、よって、人に関連する垂直方向の成分が水平接地示度の一部になる。
【００１０】
理解されたように、上記の及び他の判断基準が信頼できるものとするには、加速度信号の不安定期間の後に、十分な持続時間安定な信号が続かなければならない。それが意識消失を意味する可能性がある。そうでなければ、不安定性に関連するイベントは、本質が何であったとしても、方法によって深刻であると考慮されず、方法では無視される。
【００１１】
転倒を検出するためのほかの判断基準は、例えば、重力による加速度が人の垂直方向において事実上ゼロである測定されることにより、加速度信号が安定であるとき水平位置を検出することを含んでもよい。
【００１２】
また、この判断基準は、転倒と混同される可能性のある一定の通常のイベントの認識を含んでもよい。このタイプが一般的に発生するのは人が就寝するときである。この場合と他の場合において、認識判断基準は、人の方位角、すなわち、水平面における人の方位を測定することを含むことができる。本発明が通常に使用される状況において、着用者は、横たわる場所の数は少ししかない、これらは予め容易に位置決めできる。転倒は、人の方位が既知の方位角によって特徴付けられる通常の横臥と違って、いかなる任意の方位をも生じさせる。
【００１３】
例えば就寝などのイベントは、電子キャラクタ、即ち電子署名を信号へ付与する通常の行動を伴うため、最終的な状態を測定するだけではなく、信号の大部分も調べることにより、通常なイベントかどうかを識別することが達成できる。
【００１４】
一般論として、転倒は、展開させた判断基準により加重させた数値の組み合わせによって、指示することもできる。数値的な閾値がこの組合せにより超えられる場合、転倒が示され、且つ警報が与えられる。
【発明の効果】
【００１５】
従って、この発明は、より信頼が高く人の転倒を指示することができ、また様々な形で適用できる。本発明は年寄りを介護する医学機関などにおいて特に役に立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明を実施するための最適形態を説明する。
【００１７】
この発明は、図１から５に示す方法を実行できる他のシステムを含む。
【００１８】
図１は、この方法により監視される人１を示す。該人１は、人間の頭部から脚まで延伸する縦軸ＶＴと、前方へ突き出す前後方向軸ＡＰと、側方へ突き出す横方向（medio-lateral）軸ＭＬとからなるフレームによりマークされる。軸の原点は、人１の人体上にあると推定され、例えばセンサ２が取り付けられる胸部あるいは腰部上である。その配置は図２においてより詳細に示されている。
【００１９】
センサ２は三つの加速度計３１、３２及び３３と、三つの磁力計４１、４２及び４３とを備える。この三つの加速度計３１、３２及び３３は、フレームの三つの直交軸に沿って、重力を含み、それらが受ける加速度を測定する。この三つの磁力計４１、４２及び４３は、フレームの三つの直交軸に沿って、周囲磁場の成分、本質的に地球の自然磁場を測定する。センサ２を人１に正しく取り付けることが重要であり、従って、加速度計３１、３２及び３３と磁力計４１，４２及び４３との測定軸は、人１のフレームにおける方向と一致する。
【００２０】
また、センサ２は任意の方向で配置できるが、校正方法（人１を地面に対して固定した位置に位置させ、且つこの位置でセンサ２の測定値を利用することによる方法）を使用することにより測定されるべきであり、そして次に、センサの示度は、フレームの三つの軸と一致するように調整されるであろう。加速度計３１、３２及び３３と磁力計４１，４２及び４３の調整されたあるいは調整されていない示度は、トランシーバにより検査ステーション７に転送される。該検査ステーション７は、特別の転倒検出処理装置８を有しており、該転倒検出処理装置８の動作は以下で説明される。
【００２１】
最初、転倒が検出されるとき、警報を発生するために、それはローカルディスプレイ装置９に転送され、またライト１１とサイレンなどとボタン１２とを有することが可能である警報装置１０に転送される。警報装置１０は、人１が見える位置に設置され、人１がボタン１２を押すことにより誤った警報をキャンセルする選択の自由を有する。この基本形式において、警報は遠隔医療支援部署にリンクされ、該医療支援部署が人１の救助を始動できる。より先進的また実用的なバージョンにおいて、処理は、警報コントロール装置は患者の体上に位置されることによって行う。
【００２２】
加速度計、特に垂直加速度計により測定された持続期間かそれとも周波数の振幅における強い変化は、センサに衝撃を与える動き(転倒、歩み、跳躍など)に関連する。センサの軸に沿う磁場突起の値の変化は、人の方位の変化、例えば転倒、就寝、あるいは屈曲動作などに関連する。
【００２３】
数秒単位の短期間、例えば２秒において、二つのイベントの発生は転倒の強力な印である。
【００２４】
センサの測定値は図３に示されている。図３において、ダイアグラム（Ａ）は、縦軸ＶＴにおける加速度計３１と磁力計４１の示度を示しており、ダイアグラム（Ｂ）は、横方向軸ＭＬにおける加速度計３２と磁力計４２の示度を示しており、ダイアグラム（Ｃ）は、前後方向軸ＡＰにおける加速度計３３と磁力計４３の示度を示している。センサの測定値の範囲は、加速度計について約±５ｇであり、磁力計について約５０マイクロテスラである。
【００２５】
市販の検出器が特別な困難なしで使用できる。例としてＳＴマイクロエレクトロニクスの三軸のＬＩＳ３Ｌ０２ＡＱ加速度計を挙げる。この例において、加速度計の示度は、より短い不安定期で中断される安定期を主に示す。不安定期において、加速度が短いしかしその一方では大きな振動を引き起こす。ここに、これらの不安定期の数は２で、二つの異なるイベントに対応する。すなわち、約時間ｔ＝１０００で記録された第一イベントは、人１による跳躍である。他の約ｔ＝４０００とｔ＝５０００の間に記録されたのは転倒である。これらの二つのイベントは、特に正確に最も容易に転倒を特定する縦軸ＶＴにおいて、加速度示度についてかなり不明瞭である。しかし、磁力計４１、４２と４３からの示度は、ほぼ跳躍を無視するが、一方、転倒の場合において大きな変化を示すことに留意する。転倒が図３のダイアグラム（Ａ）の垂直成分において特に明らかである。もっと正確に言えば、縦軸ＶＴの磁力計４１からの示度は、転倒前後の異なるレベルでの二つの台形面を示し、またこれは加速度計信号の不安定示度における漸次のしかもほぼ規則的な変化に関連付けられる。
【００２６】
図３のダイアグラム（Ｂ）と（Ｃ）は、縦軸ＶＴ以外の軸に沿って設置された磁力計４２と４３を使用することにより、転倒の発生に関する同様の結論に、同様の方法で一般に達することができることを明らかにする。しかし、転倒には縦軸と周囲磁場の方向により構成された角度の変化を伴わない時、例外が現れる。このことは、より大きい信頼度を得るためには、異なる方向に配置される少なくとも二つの磁力計を用いて磁場を測定することを意味することもある。横方向軸ＭＬの磁力計４２による測定値の強度の変化が左程大きくはないことに留意することが可能であるが、このことは、この横方向軸ＭＬに関連する測定値のみが考慮される場合、転倒に気付かずに済ましてしまうことを意味するかもしれない。
【００２７】
転送信号で偶然の転倒と、転倒と似ている他のイベントとの間の区別をするための努力が行われている。この点で展開するのに興味深い追加の判断基準は、人１が転倒の後に横になっていることを確かめることである。通常これには２〜３の例外のみがある状態である。
【００２８】
転倒と仮定されるイベントの後に、縦軸ＶＴの加速度計３１が事実上のゼロ示度を示す場合、水平位置は確認できるが、これは重力の方向に垂直であることを意味する。ここで約時間ｔ＝５０００以降この確認がされている。
【００２９】
横になる、特に寝るときの人１の下方への運動を識別するための努力を行うことができる。人１が通常寝ている時、人１の方位角あるいは地面に対する人１の水平方向の向きが数度内で一定になるため、ここに磁気測定による測定値も有用である。縦軸ＶＴと横方向軸ＭＴに沿って設置された磁力計４１と４２からの結果の示度は、約ｔ＝５０００である同一の時間でとられて、人１の方位角を推定する。人が通常寝ているときの方位角と異なる場合、転倒と推測してもよい。
【００３０】
最終の方位角からの示度が欠けている場合、ほぼ同じくらい興味深い判断基準が、最初と最終位置の間の方位角における変化を比較することにより得ることが可能である。
【００３１】
センサ２を使用して通常の就寝が行われたことを認識することも可能である。図４のダイアグラム（Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）は、人１が就寝するときの一連の段階に対する、縦軸ＶＴ、横方向軸ＭＬと前後方向軸ＡＰに沿う磁力計４１、４２と４３からの結果をそれぞれ示す。
【００３２】
人１が常にほぼ同じ動きを実行するため、同一の行動について異なる時間で記録された信号は、非常に類似であり、また動作に関する電子信号を得る可能性があることに留意する。時間ｔ＝０と約ｔ＝７００(図４のダイアグラム（Ａ）)の間人が座わり、ｔ＝１７００(図４のダイアグラム（Ａ）と（Ｃ）)までに向きを再び変える前に、向きを変え（図４のダイアグラム（Ｂ））と前かがみになる(図４のダイアグラム（Ｃ）において、約ｔ＝５００)工程を検出することが可能である。事前の校正により記録された署名は、上述のイベントの二つの部分とも含んでも良いし、あるいはより特徴的な第二部分のみを含んでも良い。これらの信号は、その後、同一の環境において同一の検出器を用いて同様に得られた同等の信号のうちの興味深い部分と、信号を関連付けるための伝統的な技術を利用することにより、比較できる。
【００３３】
図５は該方法がどのように作動するかを示す。工程５０における初期設定の後、テスト５１は定期的に行われてセンサ２が正しく身に付けられたか否かをチェックする。正しくつけられたのであれば、センサ２からの示度を工程５２に移す。結果が処理装置８の循環メモリーに約５分間保存される。次の工程５３にイベントが記録されない場合、システムは工程５１に戻り且つループ状に実施される。しかし工程５３においてイベントが記録されるとき、例えば加速度計の信号のシャープな変化、磁力計あるいは水平姿勢の検出からの信号の大きい変化などが記録されるとき、以前に示された判断基準あるいはそれらのいくつかに基づいて循環メモリーにより分析５４が行われる。本事例において、これらの判断基準は、工程５５において算出された四つのデジタル判断基準Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とＣ４に低減され、且つそれらが欠如しているあるいは存在していると見なされるか否かにより値０あるいは１をとる。ファジー理論分析に対応する中間値は、不確かなケースにおいて示唆される可能性がある。
【００３４】
使用された判断基準の数は、望ましい結果の信頼性と、処理品質及び能力に依存する。判断基準が多ければ多いほど、信頼性がより高い。
【００３５】
判断基準Ｃ１は、垂直加速度信号を検査することにより、人が横になっているか否かを検出する。横になっているか否かが定められた期間で確認された場合、Ｃ１は１に設定される。水平姿勢がすでに確認された場合、この判断基準は、この状態を得た期間がどれくらいか関係なく、有効にされなければならない。
【００３６】
判断基準Ｃ２は、人１により行われた精力的な活動が弱い活動状態に変化する期間に対応する。これは信号における振動あるいは大きい変化に変換される。弱い活動が特定の期間にわたって維持される場合、この判断基準は１に設定される。縦軸ＶＴの加速度信号が使用されている。他の信号も使用できる。
【００３７】
判断基準Ｃ３は、イベント後の人の方位角と通常の横臥位置の方位角との比較に対応する。これらの方位角が許容範囲の一定度数を超えて異なる場合、判断基準は１に設定される。磁力計４１と４２が使用されていることが見て取られよう。
【００３８】
最後に、図４に示されている説明によれば、判断基準Ｃ４は、イベントにおけて固有の動きと一定の典型的なしかも通常の動きにおいてすでに記録された署名との比較に対応する。これらの動きが一定の閾値を超えて異なる場合、判断基準は１に設定される。
【００３９】
次の工程５６は、式  Ｓ＝ｗ１Ｃ１ + ｗ２Ｃ２  + ｗ２Ｃ２ + ｗ３Ｃ３ ＝ｗ３Ｃ３ + ｗ４Ｃ４によれば、判断基準Ｃ１からＣ４の加重和である。ここに重み係数ｗ１からｗ４までの和が１に等しい。和Ｓが一定の閾値と比べより大きい場合、これを０.５にすることができるが、人１の必要とされる感度と監視度により選択されても良い。転倒検出工程５７の後、警報が鳴らされ始める。システムは工程５１に戻り、どのような診断をする場合にも、示度をとり続ける。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】はセンサの使用を示す。
【図２】はシステムの概要である。
【図３】はダイアグラム（Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）を含んでおり、検出の基本例を示す。
【図４】はダイアグラム（Ａ）、（Ｂ）と（Ｃ）を含んでおり、方法における検出の特定の例を示す。
【図５】は方法を要約するダイアグラムである。
【符号の説明】
【００４１】
２     センサ
３１    加速度計
４１    磁力計
ＶＴ    縦軸
ＭＬ    横方向軸
ＡＰ    前後方向軸
【図１】
2006341099.tif 000003
【図２】
2006341099.tif 000004
【図３】
2006341099.tif 000005
【図４】
2006341099.tif 000006
【図５】
2006341099.tif 000007
【外国語明細書】
TITLE OF THE INVENTION
PROCEDURE AND SYSTEM FOR DETECTING A PERSON'S FALL                
TECHNICAL FIELD
【0001】
The invention relates to a procedure and system for detecting when a person falls. It will be especially useful in medical institutions taking care of elderly people.
BACKGROUND ART
【0002】
There already exists a wide range of systems and procedures that monitor a person's activity and even detect a critical state requiring intervention. (See reference documents 1 to 5). In general, one or more sensors are placed on the person and these continually transmit signals about his/her physical activity. Such signals typically take measurements of acceleration in one or more directions: hence a fall appears as a sharp change, generally involving a series of oscillations of short duration in at least one of the acceleration signals. An example of this is patent US-B2-6 703 939 (See reference document 6). 
【Reference document 1】EP 1 493 385 A
【Reference document 2】US 2002/103610 A1
【Reference document 3】”Body position can be monitored using miniature accelerometers and earth magnetic field sensors” (ELECTRONCEPHA. CLINICAL NEUROPHYSIOLOGY, vol. 109, decembre 1998 (1998-12), pages 484-488)
【Reference document 4】FR 2 829 862 A
【Reference document 5】US 2002/008630 A1
【Reference document 6】US-B2-6 703 939
DISCLOSURE OF INVENTION
PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION
【0003】
One pitfall frequently encountered with systems of this kind is that it is difficult to determine what kinds of things have happened to the person wearing the sensor from the signals that it transmits. If a fall is characterized by an acceleration in the vertical direction, then actions involving bending or sitting give a similar response. When lying down the wearer naturally reproduces a movement that resembles a fall. Certain criteria distinguishing between an accidental fall and normal activities have been identified, but they are inadequate. Hence improvements are eagerly awaited by specialists. 
【0004】
The invention represents such an improvement. In the procedure detecting a fall, measurement of the acceleration signal is supplemented by measuring signals of a different kind, whose combination gives a more reliable indication of the fall.
MEANS FOR SOLVING THE PROBLEM
【0005】
The invention involves using at least one magnetometer in the sensor worn by the person, in addition to the accelerometer. The magnetometer measures the ambient magnetic field and hence gives a reading which is completely different from that of the accelerometer recording the activity of the wearer. 
【0006】
The measurements yielded by the magnetometer are not sensitive to accelerations experienced by the sensor but only to changes in orientation. The measurements yielded by the magnetometer depend on the sensor's orientation in space: for example, when there is no magnetic disturbance, such as the presence of a ferromagnetic object in the person's vicinity, the projection of the Earth's magnetic field on each of the axes recorded by the sensor is measured. In particular, it has been noted that, during the instability period of the acceleration signal which characterizes a fall and some normal activities of the person, measurement of certain components of the magnetic-field signal showed a gradual transition between two different levels of magnetic field measurement, stable before and after the instability period when a fall actually occurred, and measurement of the acceleration signal and the difference in the magnetic-field measurement both before and after the instability together offered a good chance of pinpointing the fall by eliminating a significant number of events normally confused with it.
【0007】
The invention can be applied in many ways. In particular, further criteria can be added to supplement the appraisal fall events and so give an even more reliable indication.
【0008】
For signals measured and monitored continuously, these criteria may generally be useful if changes in the signals exceed a threshold for a particular period of time, for example in terms of signal strength or energy.
【0009】
Signals that can be usefully measured are the vertical component of acceleration and the vertical component of the ambient magnetic field, measured in a frame associated with the person - from head to foot - and not measured with respect to the Earth. Falling from an upright pose is always accompanied by such a vertical acceleration, and measurement of the vertical component of the ambient magnetic field changes from a stable value in the standing position to a value that is usually different after a fall, the vertical component associated with the person then being part of the horizontal ground reading.
【0010】
It is understood that, in order for the above and other criteria to be reliable, the instability period of the acceleration signal must be followed by a stable signal of sufficient duration, which may imply a loss of consciousness; if not, the event associated with the instability, whatever its nature, is not considered serious and is ignored by the procedure.
【0011】
Other criteria for detecting a fall may include detecting a horizontal position when the acceleration signal is stable, for example by measuring the acceleration due to gravity as being effectively zero in the person's vertical direction.
【0012】
The criteria may also include recognizing certain normal events that are likely to be confused with a fall. A common occurrence of this type is when the person goes to bed. In this instance and in others, the recognition criterion can include measuring a person's azimuth, that is, his/her orientation in the horizontal plane. In the circumstances in which the invention is usually used the wearer has only a small number of places in which to lie down, and these can easily be located previously. A fall will produce any azimuth whatsoever unlike normal reclining where the person's orientation is characterized by a known azimuth.
【0013】
Discriminating normal events can be achieved not only by measuring the final state but also by examining an entire section of a signal, as events such as going to bed are generally accompanied by regular actions which impart an electronic character, that is, an electronic signature to the signals.
【0014】
In general terms, a fall may be indicated by a numerical combination weighted by the criteria deployed. If the numerical threshold is exceeded by this combination, a fall will be signalled and the alert given.
EFFECT OF THE INVENTION
【0015】
Therefore, the invention can give a more reliable indication of the fall and be applied in many ways. It is especially useful in medical institutions or the like taking care of elderly people.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
【0016】
Hereinafter, a best mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings.
EMBODIMENT
【0017】
The invention involves another system capable of implementing the procedure shown in Fig. 1 to Fig. 5.        
【0018】
Figure 1 represents a person 1 to be supervised according to the procedure and marked with a frame consisting of a vertical axis VT extended from head to foot, an antero-posterior axis AP projecting forward and medio-lateral axis ML projecting sideways. The origin of the axes is presumed to be on the body of person 1, for example on the chest or hip where there is a sensor 2, the arrangement of which is given in greater detail in figure 2. 
【0019】
It contains three accelerometers 31, 32 and 33 which measure the accelerations they undergo, including gravity, along the three orthogonal axes of the frame, and three magnetometers 41, 42 and 43 which measure the components of the ambient magnetic field, essentially the Earth's natural magnetic field, along the three orthogonal axes of the frame. It is important to orient sensor 2 correctly on person 1, so that the measurement axes of accelerometers 31, 32 and 33 and of magnetometers 41, 42 and 43 coincide with the directions in the frame of person 1. 
【0020】
Alternatively, sensor 2 can be placed in any orientation but should be measured using a calibration method (by placing the person 1 in a ixed position with respect to the ground and by using the measurements of the sensor 2 in this position), and the readings of the sensors would then be adjusted to align with the three axes of the frame. The readings, adjusted or not, of accelerometers 31, 32 and 33 and of magnetometers 41, 42 and 43 are transmitted by a transceiver to an examination station 7 which contains a special fall-detection processor 8 whose operation will be described below. 
【0021】
Initially, when a fall is detected, it is transmitted to a local display device 9 to raise the alarm and to an alarm device 10 which may include lights 11, sirens etc. and a button 12. The alarm device 10 is located in a place visible by person 1 who has the option of cancelling a false alarm by pressing button 12. In its basic form, the alarm is linked to a remote medical assistance unit which can activate the rescue of person 1. In a more advanced and useful version, processing is engaged: the alarm-control device is situated on the patient's body.
【0022】
A strong variation in amplitude, either of duration or frequency, measured by the accelerometers and especially the vertical accelerometer, is associated with a movement inflicting an impact on the sensor (fall, step, jump, etc.). A change in the value of the magnetic-field projection along the sensor's axes is associated with a change in the person's orientation, such as in a fall, going to bed, or the action of bending down.
【0023】
The occurrence of the two events in a short space of time, of the order of a few seconds, for example 2 seconds, is a strong indication of a fall.
【0024】
The sensor measurements may be those given in figure 3 in which the first diagram 3A shows the readings of accelerometer 31 and of magnetometer 41 in the vertical axis VT, diagram 3B shows the readings of accelerometer 32 and of magnetometer 42 in the medio-lateral axis ML, and diagram 3C shows the readings of accelerometer 33 and of magnetometer 43 in the antero-posterior axis AP. The sensor's range of measurements is about ±5g for the accelerometers and about 50 micro-Teslas for the magnetometers. 
【0025】
There are detectors on the market which can be used without any particular difficulty. An example is the tri-axial LIS3L02AQ accelerometer from ST Micro Electronics. In this example the accelerometer readings yield mainly periods of stability punctuated by shorter periods of instability in which an acceleration causes short but significant oscillations. These periods of instability number two here and correspond to two different events: the first, recorded at about time t=1000, is a leap taken by person 1; the other, recorded between about t=4000 and 5000 is a fall. These two events are rather indistinct in terms of acceleration readings, especially in the vertical axis VT which is precisely the one which most easily identifies a fall; but it is noted that the readings from magnetometers 41, 42 and 43 almost ignore the jump, whereas they show a significant change in the case of the fall which is particularly visible in the vertical component of diagram 3A. More precisely, the reading from magnetometer 41 in the vertical axis VT shows two plateaux at different levels before and after the fall, and this is linked to a gradual and fairly regular change in the instability readings of the acceleration signal. 
【0026】
Diagrams 3B and 3C reveal that a similar conclusion about the occurrence of a fall can generally be reached in the same way by using magnetometers 42 and 43 placed along axes other than the vertical VT; however, there appears to be an exception when the fall does not involve a change in the angle made by the vertical axis with the direction of the ambient magnetic field, and this may mean measuring the magnetic field with at least two magnetometers oriented in different directions for greater reliability; it may be noted here that the change in the strength of the measurement made by magnetometer 42 in the medio-lateral axis ML is not very significant, and this may mean that the fall goes unnoticed if only the measurements associated with this axis are taken into account.
【0027】
Efforts are being made to obtain a good discrimination between an accidental fall and other events resembling it in the signals transmitted. An additional criterion which it is interesting to deploy in this respect is to verify that person 1 is lying flat after the fall - and this is usually the case with only a few exceptions.
【0028】
A horizontal position can be verified if accelerometer 31 in the vertical axis VT gives an effectively zero reading after the event assumed to be a fall, which means that it is perpendicular to the direction of gravity. This verification is made here after about time t=5000.
【0029】
An effort can be made to differentiate the downward motion of person 1 who lies down, particularly when going to bed. Magnetometric measurements are useful here too, as the azimuth of person 1 or his horizontal orientation with respect to the ground will be uniform to within a few degrees when he is normally in bed. A reading of the results from magnetometers 41 and 42 arranged along the vertical axis VT and the medio-lateral axis MT is taken at the same time, approx. t = 5000, to deduce the azimuth of person 1. If it differs from that of a person lying normally, a fall may be presumed.
【0030】
If the reading from the final azimuth is lacking, a criterion that is almost as interesting may be obtained by comparing the changes in azimuth between the initial and final positions.
【0031】
It is also possible to use sensor 2 to recognize the normal occurrence of going to bed. Diagrams 4A, 4B and 4C of figure 4 illustrate, respectively, the results from magnetometers 41, 42 and 43 along the vertical axes VT, the medio-lateral axis ML and the antero-posterior axis AP for a series of instances when person 1 went to bed. 
【0032】
It is noted that the signals recorded at different times for the same action are very similar and may yield an electronic signal for the action, as person 1 always executes more or less the same motions. It is possible to detect a stage when he sits down between time t = 0 and approx. t = 700 (in diagram 4A), whilst turning (in diagram 4B) and leaning forward (at approx. t = 500 in diagram C), before turning again until t = 1700 (in diagrams 4A and 4C). The signature recorded by preliminary calibrations may involve both parts of the event, as distinguished above, or only the second which is more characteristic. These signals can then be compared with the interesting parts of equivalent signals obtained similarly with the same detectors and in the same environment, by using classical techniques for correlating signals.
【0033】
Figure 5 illustrates how the procedure works. After initialisation at stage 50, a test 51 is carried out periodically to check whether sensor 2 is worn regularly. If so, the readings from sensor 2 pass to stage 52. The results are stored in the circulating memory of a processor 8 for about five minutes. If no event is recorded in the following stage 53, the system returns to stage 51 and runs in a loop. But when an event is recorded at stage 53, such as a sharp change in the accelerometer's signal, a significant change in the signals from the magnetometers or the detection of a horizontal posture, an analysis 54 is made by the circulating memory according to the criteria previously indicated or some of them. In the present case these criteria may be reduced to four digital criteria C1, C2, C3 and C4 calculated at stage 55 and taking the value 0 or 1 according to whether they are deemed absent or present; intermediate values, corresponding to a fuzzy-logic analysis, may be suggested in doubtful cases.
【0034】
The number of criteria used depends on the reliability of the desired result and on processing quality and power. The more criteria there are, the greater the reliability.
【0035】
Criterion C1 detects whether the person is lying down by examining the vertical-acceleration signal. It is set at 1 if it is verified for a defined period of time. If a horizontal posture has already been verified, this criterion must be validated irrespective of how long the situation has obtained.
【0036】
Criterion 2 corresponds to a period of vigorous activity undertaken by person 1 changing to a state of weak activity, and this is translated into oscillations or significant variations in the signals. If the weak activity is maintained for a specific period, this criterion is set at 1. The acceleration signal in the vertical axis VT is used. Other signals can be used.
【0037】
Criterion 3 corresponds to a comparison of the person's azimuth after the event with the azimuth of the normal reclining position. If these azimuths differ beyond a certain degree of tolerance, the criterion is set at 1. It can be seen that magnetometers 41 and 42 were used.
【0038】
Lastly, criterion C4 corresponds to a comparison of the movement inherent in the event with the signatures already recorded in certain typical and normal movements, according to the explanations given in figure 4. If these movements differ beyond a certain threshold, the criterion is set at 1.
【0039】
The following stage, 56, is a weighted sum of criteria C1 to C4, according to the formula:
S= w1C1+w2C2+w2C2+w3C3=w3C4+w3C4, where the sum of the weighting factors w1 to w4 is equal to 1. If the sum S is greater than a certain threshold - this can be 0.5 but may be selected according to the sensitivity required and the degree of supervision of person 1 - the alarm is triggered after the fall-detection stage 57. The system returns to stage 51 and continues to take readings whatever the diagnosis.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【0040】
【Fig.1】Figure 1 illustrates use of the sensor.
【Fig.2】Figure 2 is an overview of the system.
【Fig.3】Figure 3, consisting of diagrams 3A, 3B and 3C, illustrates a basic instance of detection.
【Fig.4】Figure 4, consisting of diagrams 4A, 4B and 4C, illustrates a special instance of detection in the procedure.
【Fig.5】Figure 5 is a diagram summarizing the procedure.
DESCRIPTION OF NUMERALS
【0041】
2  sensor
31  accelerometer
41  magnetometer
VT   vertical axis
ML   medio-lateral axis
AP   antero-posterior axis
【CLAIM 1】
Procedure for detecting the fall of a person, consisting of the following stages:
- place on person (1) a sensor (2) comprising at least one accelerometer and at least one magnetometer, 
- continuously monitor the acceleration signal and the ambient magnetic-field signal provided by the sensor, and analyse their changes, 
- indicate a fall when a number of criteria have been met, such criteria including:
a) a period of instability in the acceleration signal, followed by stability in the acceleration signal; 
b) a gradual change in the ambient magnetic-field signal during the instability period of the acceleration signal, between two different levels of the ambient magnetic-field signal measured before and after the instability period of the acceleration signal.
【CLAIM 2】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 1, characterized by the acceleration signal consisting of at least one vertical acceleration component along a vertical direction (VT) associated with the person.
【CLAIM 3】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 1, characterized by the ambient magnetic-field signal including a vertical component of the field along a vertical direction (VT) associated with the person.
【CLAIM 4】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 1, characterized by the fact that the criteria also include: 
c) detection of the recumbent position in the stability of the acceleration signal by an effectively zero measurement along the vertical axis (VT) associated with the person.
【CLAIM 5】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 1, characterized by the fact that the criteria also include:
d) recognition of normal events likely to be confused with a fall.
【CLAIM 6】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 5, characterized by the fact that such recognition includes a measurement of the person's azimuth.
【CLAIM 7】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 5, characterized by the fact that such recognition includes a comparison between at least one of the signals with an equivalent signal recorded previously and corresponding to one of the normal events, for the instability period of the acceleration signal.
【CLAIM 8】
Procedure for detecting the fall of a person according to claim 4, characterized by the fact normal events include going to bed.
【CLAIM 9】
Procedure for detecting a fall according to claim 1, characterized by the fact that the fall is indicated after a threshold (S) is crossed by a weighted numerical combination of criteria.
【CLAIM 10】
Procedure for detecting a fall according to claim 1, characterized by the fact that readings are converted according to the orientation of sensor (2) to express readings in a frame of axes associated with the person and consisting of a vertical axis, an antero-posterior axis and a medio-lateral axis, and including calibration of the sensor to determine the afore-mentioned orientation.
SUMMARY
OBJECT
The invention is to provide a procedure and system for detecting when a person falls.
MEANS FOR SOLVING
A person under supervision wears a sensor consisting of at least one accelerometer (31) and a magnetometer (41), oriented in his vertical direction. A fall event is picked up when a significant and rapid oscillation of the acceleration signal coincides with a shift in the ambient magnetic field between two levels (between t = 4000 and t = 5000). Additional criteria that may also make use of the magnetometer enable the diagnosis to be made, and it is easier and safer to establish this than with accelerometers alone.
SELECTEDDRAWING FIG.3.
【Fig.1】
2006341099.tif 000008
【Fig.2】
2006341099.tif 000009
【Fig.3】
2006341099.tif 000010
【Fig.4】
2006341099.tif 000011
【Fig.5】
2006341099.tif 000012