(57)【要約】【課題】  本発明は、被介護人が転倒したことを精度よく検知することができる転倒検知システムを提供する。【解決手段】  本発明の転倒検知システムは、複数個の圧電センサが配設されてなる圧電センサシートと、上記圧電センサにて発生した電位を電気信号として受信し、各圧電センサにて発生した電位が予め設定された電位閾値を超えているか否かを判断し、予め設定された電位閾値を超える電位を発生した圧電センサを抽出した後、抽出された圧電センサにおいて、圧電センサが予め設定された個数閾値以上の個数でもって互いに連続してなる連続圧電センサ群が形成されているか否かを判断し、上記連続圧電センサ群が形成されている場合には、被介護者の転倒を報告する転倒検知部とを備えていることを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の圧電センサが配設されてなる圧電センサシートと、上記圧電センサにて発生した電位を電気信号として受信し、各圧電センサにて発生した電位が予め設定された電位閾値を超えているか否かを判断し、予め設定された電位閾値を超える電位を発生した圧電センサを抽出した後、抽出された圧電センサにおいて、圧電センサが予め設定された個数閾値以上の個数でもって互いに連続してなる連続圧電センサ群が形成されているか否かを判断し、上記連続圧電センサ群が形成されている場合には、被介護者の転倒を報告する転倒検知部とを備えていることを特徴とする転倒検知システム。
【請求項２】
圧電センサは、縦横方向に所定間隔ごとに碁盤目状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の転倒検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転倒検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
病院や老人ホームなどでは患者又は入居者（以下「被介護人」という）が危険な状態とならないように十分な監視を行う必要があり、被介護人が安全な状態にいるか否かを介護人が定期的に見回りを行っている。
【０００３】
被介護人を絶え間なく見回ることは介護人にとって大変な労力を要することから、非介護人が離床したか否かを検知するシステムが提案されている。具体的に、特許文献１には、ベッドに設けられたピエゾケーブルと、前記ピエゾケーブルが収納されたボルト形状またはノックピン形状の柔軟性の中空パイプと、前記ピエゾケーブルの出力電圧及び周波数応答により前記ベッドの使用者の離床及び離床予測を判断する判断手段と、を備えている知能化離床・離床予測センサシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３１７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、知能化離床・離床予測センサシステムは、被介護人が離床した場合と、被介護人がベッドなどから転落するなどして転倒した場合とを区別することができず、被介護人の状態を正確に把握することができないという問題点を有する。
【０００６】
本発明は、被介護人が転倒したことを精度よく検知することができる転倒検知システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の転倒検知システムは、複数個の圧電センサが配設されてなる圧電センサシートと、上記圧電センサにて発生した電位を電気信号として受信し、各圧電センサにて発生した電位が予め設定された電位閾値を超えているか否かを判断し、予め設定された電位閾値を超える電位を発生した圧電センサを抽出した後、抽出された圧電センサにおいて、圧電センサが予め設定された個数閾値以上の個数でもって互いに連続してなる連続圧電センサ群が形成されているか否かを判断し、上記連続圧電センサ群が形成されている場合には、被介護者の転倒を報告する転倒検知部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
上記転倒検知システムにおいて、圧電センサは、縦横方向に所定間隔ごとに碁盤目状に配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転倒検知システムは、上述の如き構成を有していることから、被介護人が転倒した場合と、圧電センサシート上に介護人又は被介護人が起立状態で存在している場合とを精度よく区別することができ、被介護人が転倒した場合には直ちに介護人に報告し、被介護人の迅速な介護を確保することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧電センサシートを示した模式平面図である。
【図２】転倒検知システムの機能構成を示した図である。
【図３】転倒検知システムのハードウエア構成を示した図である。
【図４】転倒検知システムの動作を示したフローチャートである。
【図５】連続圧電センサ群の特定要領を示した模式図である。
【図６】就寝判定システムの機能構成を示した図である。
【図７】就寝判定システムのハードウエア構成を示した図である。
【図８】転倒検知システム及び就寝判定システムの動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の転倒検知システムの一例を図面を参照しながら説明する。本発明の転倒検知システムＡは、複数個の圧電センサＢが配設されてなる圧電センサシート１と、圧電センサシート１の圧電センサＢで発生した電位に基づいて介護人が転倒した状態か否かを判断する転倒検知部２とを備えている。
【００１２】
転倒検知システムＡは、複数個の圧電センサＢが配設されてなる圧電センサシート１を有している。複数個の圧電センサＢは、図１に示したように、縦横方向に所定間隔ごとに碁盤目状に配設されている。各圧電センサＢの平面面積は、被介護人が転倒した状態か否かをより精度良く検知することができるので、０．１〜１０ｃｍ2が好ましい。縦横方向に隣接する圧電センサＢ、Ｂ同士の間隔は、被介護人が転倒した状態か否かをより精度良く検知することができるので、０．１〜３０ｍｍが好ましい。
【００１３】
圧電センサＢは圧電シートを有している。圧電シートは、外力が加えられることによって表面に電荷を発生させることができるシート（圧電現象を有するシート）であり、公知の圧電シートを用いることができる。圧電センサＢは、例えば、圧電シートの一面にシグナル電極が積層され且つ圧電シートの他面にグランド電極が積層されることによって構成される。圧電センサは、これに外力が加えられることによって表面に電荷が発生し、この電荷の発生により生じた電位を、グランド電極を基準電極として、シグナル電極を通じて測定することができる。被介護人の体重によって、圧電センサＢの圧電シートに押圧力が加わると、この押圧力によって圧電シートが圧縮され、圧縮によって圧電シートに電位が発生する。圧電シートに発生する電位は、圧電シートが受けた押圧力が大きくなればなるほど大きくなる。
【００１４】
圧電センサシート１に配設された圧電センサＢの電位はそれぞれ独立して測定され、予め設定された電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサの分布状態から被介護人が転倒したか否かを判断する。
【００１５】
転倒検知システムＡは、機能的には、図２に示したように、圧電センサシート１と、転倒検知部２と、記憶部３を有している。又、転倒検知システムＡは、物理的には、図３に示したように、圧電センサシート１と、ＣＰＵ(Central Processing Unit)41と、ＲＯＭ(Read Only Memory)42と、ＲＡＭ(Random Access Memory)43と、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの補助記憶装置44と、測定モジュール45と、ディスプレイやスピーカなどの出力モジュール46とを有している。測定モジュール45としては、公知の電位計を用いることができる。
【００１６】
図２において説明した転倒検知システムＡは、図３に示したＣＰＵ41やＲＡＭ43上に所定のプログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵ41の制御のもとで測定モジュール45及び出力モジュール46を作動させると共に、ＲＡＭ43や補助記憶装置44におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００１７】
転倒検知システムＡの転倒検知部２は、ＣＰＵ41を備えたものであってＲＯＭ42などに記憶されているプログラムを実行することで所定の機能を発揮する。
【００１８】
圧電センサシート１の各圧電センサＢのシグナル電極及びグランド電極はそれぞれ独立して測定モジュール45に導電線を介して電気的に接続されており、グランド電極を基準電位とし、シグナル電極の電位を測定モジュール45によって測定可能に構成されている。
【００１９】
転倒検知システムＡの動作について図４を参照しながら説明する。圧電センサシート１は、病室や居室などの室内の床面上に配設される。転倒検知部２は、圧電センサシート１の全ての圧電センサＢの電位を互いに独立した状態で常時、測定モジュール45によって測定している（ステップ１（Ｓ１））。
【００２０】
圧電センサシート１の圧電センサＢは縦横に碁盤目状に配設されており、図１において、最も上の行に配列された圧電センサを順次、Ｂ11、Ｂ12・・・Ｂ1nとし、次の行（２行目）に配列された圧電センサを順次、Ｂ21、Ｂ22・・・Ｂ2nとし、ｍ行目に配列された圧電センサを順次、Ｂm1、Ｂm2・・・Ｂmnとすることによって、各圧電センサは区別されている。
【００２１】
圧電センサシート１上に、介護人や被介護人などがのると、圧電センサシート１の圧電センサＢのうち、人がのられた圧電センサＢにおいては、人の重量によって圧電シートが圧縮されて圧電シートに電位が発生する。各圧電センサＢにおいて発生した電位は、測定モジュール45によって測定されており、測定された圧電センサＢの電位はそれぞれ、独立して転倒検知部２に電気信号として送信される。
【００２２】
ＲＡＭ43や補助記憶装置44などから構成される記憶部３には、圧電センサにて発生した電位が被介護人の転倒によるものであるか否かを判定するための電位閾値が介護人ごとに予め記憶されている。電位閾値は、被介護人の体重や身長に基づいて設定される。電位閾値としては、被介護人が横臥した時に圧電センサにて生じる電位を目安として設定されればよい。従って、被介護人を成人男性として電位閾値を設定した場合、子供や成人女性が被介護人となった場合には後述する動作において、被介護人が転倒したと判断されない可能性があるため、電位閾値は、被介護人の体重や身長を考慮して設定される必要がある。
【００２３】
転倒検知部２は、何れかの圧電センサＢにおいて電位の発生がないか否かを検知する（ステップ２（Ｓ２））。全ての圧電センサＢにおいて電位の発生がない場合には、転倒検知部２は、各圧電センサＢの電位を測定モジュール45によって検知し続ける。
【００２４】
一方、転倒検知部２は、少なくとも１個の圧電センサＢにおいて電位の発生を確認した場合には、圧電センサＢにおいて測定された電位と、記憶部３に記憶された電位閾値とを比較し、圧電センサＢで発生した電位が電位閾値を超えているか否かを圧電センサＢごとに判断する（ステップ３（Ｓ３））。
【００２５】
転倒検知部２は、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサＢが存在しないと判断した場合には、圧電センサシート１の各圧電センサＢの電位を測定モジュール45によって継続して測定する。
【００２６】
一方、転倒検知部２は、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサＢが存在した場合には、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサＢを抽出する（ステップ４（Ｓ４））。
【００２７】
次に、転倒検知部２は、抽出された圧電センサＢにおいて、圧電センサＢが予め設定された個数閾値以上の個数でもって互いに連続して連続圧電センサ群を形成しているか否かを判断する（ステップ５（Ｓ５））。なお、記憶部３には、圧電センサにて発生した電位が被介護人の転倒によるものであるか否かを判定するための個数閾値が被介護人ごとに予め記憶されている。互いに連続して存在する圧電センサとは、任意の２個の圧電センサを抽出したとき、この２個の圧電センサ間に別の圧電センサが存在していないとき、これらの圧電センサは互いに連続するものとする。例えば、図１において、Ｂ12とＢ22、Ｂ22とＢ23、Ｂ22とＢ33は、互いに連続する圧電センサである。
【００２８】
そして、圧電センサＢが予め設定された個数閾値以上の個数でもって互いに連続して連続圧電センサ群を形成しているか否かは下記の要領で判断される。先ず、任意の圧電センサを中心圧電センサと定める。この中心圧電センサに対して連続した関係にある圧電センサを特定する。次に、中心圧電センサに対して連続した関係にある圧電センサを新たに中心圧電センサとし、この中心圧電センサに対して連続した関係にある圧電センサを特定する。更に、新しい中心圧電センサに対して連続した関係にある圧電センサを新たな中心圧電センサとし、この中心圧電センサに対して連続した関係にある圧電センサを特定する。この要領を繰り返し行い、全ての中心圧電センサとされた圧電センサ及びこれらの圧電センサに対して連続した関係にある圧電センサの合計数が個数閾値以上となるとき、これら全ての圧電センサは連続圧電センサ群を形成しているとする。
【００２９】
例えば、図５において、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサＢを実線で示し、電位閾値以下の電位を発生した圧電センサＢを点線で示している。なお、以下の説明では、図５の左上の圧電センサをＢ11とし、個数閾値を４個としている。実線で示された圧電センサにおいて、圧電センサＢ22を中心圧電センサとしたとき、圧電センサＢ32及びＢ33は、圧電センサＢ22に対して連続した関係にある。次に、圧電センサＢ22に対して連続した関係にある圧電センサＢ33を中心圧電センサとしたとき、圧電センサＢ44は、圧電センサＢ33に対して連続した関係にある。更に、圧電センサＢ44を中心圧電センサとしたとき、圧電センサＢ45は、圧電センサＢ44に対して連続した関係にある。そして、圧電センサＢ22、Ｂ32、Ｂ33及びＢ45は、その合計個数が４個（個数閾値以上）であることから、連続圧電センサ群を形成する。
【００３０】
更に、圧電センサＢ51を中心圧電センサとしたとき、圧電センサＢ52、Ｂ61及びＢ62は、圧電センサＢ51に対して連続した関係にある。そして、圧電センサＢ51、Ｂ52、Ｂ61及びＢ62は、その合計個数が４個（個数閾値以上）であることから、連続圧電センサ群を形成する。
【００３１】
一方、圧電センサＢ25を中心圧電センサとしたとき、圧電センサＢ26は、圧電センサＢ25に対して連続した関係にある。しかしながら、これら圧電センサＢ25及びＢ26は、その合計個数が２個と４個未満（個数閾値未満）であることから、連続圧電センサ群は形成しない。なお、圧電センサＢ25の近傍には圧電センサＢ33があるが、圧電センサＢ25と圧電センサＢ33とは互いに連続する関係にないことから、圧電センサＢ22、Ｂ32、Ｂ33、Ｂ44及びＢ45を含む連続圧電センサ群に、圧電センサＢ25及びＢ26は含まれない。
【００３２】
上述のようにして転倒検知部２は連続圧電センサ群の存在の有無を判断する。被介護人が圧電センサシート１上に転倒した場合、転倒した被介護人によって圧電センサシート１の複数の圧電センサＢが押圧力を受ける。このとき、転倒した被介護人による圧電センサＢに対する押圧は、一定以上の連続した押圧面でもって行われる。そこで、転倒検知部２は、上述の要領で連続圧電センサ群の存在の有無を判断することによって、被介護人が転倒したか否かを判定する。
【００３３】
圧電センサＢの個数閾値は、被介護人が圧電センサシート１上に転倒したときに、被介護人が圧電センサを押圧する、連続した一つの押圧面積と、１個の圧電センサの平面面積（シグナル電極の平面面積）に基づいて決定される。「連続した一つの押圧面積」は、被介護人ごとに設定され、被介護人が圧電センサシート１上に横向きに横臥したときに、被介護人の脚部が圧電センサシート１を押圧する面積を目安として設定されればよい。これは、被介護人が圧電センサシート１上に転倒して、横向き、うつ伏せ又は仰向け状態の何れの状態で横臥状態となっても、被介護人の脚部が圧電センサシート１を押圧する面積はそれほど変化がないためである。「連続した一つの押圧面積」は、被介護人が転倒したか否かをより精度良く検知することができるので、被介護人における片足の足の裏の面積よりも大きい面積にすることが好ましい。
【００３４】
転倒検知部２は、連続圧電センサ群の存在を確認したときは、被介護人が転倒したことを意味する警告信号をディスプレイやスピーカなどの出力モジュール46に出力する（ステップ６（Ｓ６））。この出力モジュール46からの警告信号の出力によって介護人は被介護人が転倒したことを認識し、被介護人の介護を直ちに行うことができる。
【００３５】
一方、転倒検知部２は、連続圧電センサ群の存在が確認されなかったときは、被介護人が転倒したことに起因したものではないと判断し、圧電センサシート１上に、人及び物を含む何らかの物体がのっていることを意味する載置信号を出力モジュール46に出力して介護人に報告し、介護人は必要に応じて被介護人の様子を確認するなどして必要な対応を採ることができる（ステップ７（Ｓ７））。
【００３６】
転倒検知システムＡの圧電センサシート１は、病室や居室などの室内の床面上に配設されるが、被介護人がベッドや布団の寝具上の就寝状態から起き上がって最初に起立状態となる位置に圧電センサシート１を配設すると共に、ベッドや布団などの寝具上にて被介護人が就寝しているか否かを検出する就寝判定システムＣを転倒検知システムＡと連動させることによって被介護人の状態をより正確に検知することができる。
【００３７】
具体的には、就寝判定システムＣは、機能的には、図６に示したように、計測部５と、就寝判定部６と記憶部８を有している。
【００３８】
就寝判定システムＣは、物理的には、図７に示したように、計測モジュール71、ＣＰＵ(Central Processing Unit)72と、ＲＯＭ(Read Only Memory)73と、ＲＡＭ(Random Access Memory)74と、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの補助記憶装置75とを有している。
【００３９】
計測モジュール71は、寝具上に配設されて、寝具上にいる被介護人の体動、脈拍数又は心拍数を計測することができれば、特に限定されず、公知の計測モジュールを用いることができる。このような計測モジュールとしては、圧電センサ、心電計、光電脈波計、電磁波型脈拍計、マイクロフォン、静電容量型脈拍計が好ましい。
【００４０】
圧電センサは圧電シートを有している。圧電シートは、外力が加えられることによって表面に電荷を発生させることができるシート（圧電現象を有するシート）であり、公知の圧電シートを用いることができる。圧電センサは、例えば、圧電シートの一面にシグナル電極が積層され且つ圧電シートの他面にグランド電極が積層されることによって構成される。圧電センサは、これに外力が加えられることによって表面に電荷が発生し、この電荷の発生により生じた電位を、グランド電極を基準電極として、シグナル電極を通じて測定することができる。圧電センサは、被介護人の体動、脈拍（脈波）又は心拍によって圧電シートが押圧力を受けると、この押圧力によって圧電シートが圧縮され、この圧縮によって圧電シートに電位が発生する。圧電シートに生じた電位の変化を測定することによって被介護人の体動、脈拍数又は心拍数を計測することができる。
【００４１】
図６において説明した就寝判定システムＣは、図７に示したＣＰＵ72やＲＡＭ74上に所定のプログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵ72の制御のもとで計測モジュール71を作動させると共に、ＲＡＭ74や補助記憶装置75におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００４２】
就寝判定システムＣの就寝判定部６は、ＣＰＵ72を備えたものであってＲＯＭ73などに記憶されているプログラムを実行することで、計測部５で計測された単位時間当たりの体動数、脈拍数又は心拍数と、記憶部８に記憶されている体動就寝閾値、脈拍就寝閾値又は心拍就寝閾値とをそれぞれ比較することによって、被介護人が寝具上にて就寝しているか否かを判定する。
【００４３】
就寝判定部６は、例えば、単位時間当たりの体動数、脈拍数又は心拍数の一又は二個以上が、それぞれの就寝閾値に対して予め設定された就寝閾値未満であるとき、被介護人は就寝していると判断する一方、単位時間当たりの体動数、脈拍数又は心拍数の全てが、それぞれに対して予め設定された就寝閾値以上であるとき、被介護人は就寝していないと判断する。
【００４４】
単位時間当たりの体動数、脈拍数及び心拍数は、起きているときよりも就寝時の方が低くなる。そこで、被介護人の就寝時における単位時間当たりの体動数、脈拍数及び心拍数のそれぞれの最大値を予め測定しておき、この最大値をそれぞれ体動就寝閾値、脈拍就寝閾値及び心拍就寝閾値とすればよい。
【００４５】
就寝時の単位時間当たりの体動数、脈拍数及び心拍数のそれぞれの最大値は下記の要領で測定された値をいう。就寝時の単位時間当たりの体動数の最大値の測定要領を説明する。被介護人の就寝中に、体動数を３時間に亘って測定する。測定開始時から１分経過までを第１測定期間、測定開始時から１〜２分経過までを第２測定期間、測定開始時から２〜３分経過までを第三測定期間とする要領で、測定開始時から３時間経過までの時間を第１〜１７９測定期間に区分し、それぞれの測定期間ごとに１分間単位の体動数を算出し、測定期間ごとに算出された、１分間単位の体動数のうちの最大値を、就寝時の単位時間当たりの体動数の最大値とする。就寝時の単位時間当たりの体動数の最大値の測定と同様の要領で、就寝時の単位時間当たりの脈拍数及び心拍数の最大値を測定すればよい。体動就寝閾値、脈拍就寝閾値及び心拍就寝閾値は、ＲＡＭ74や補助記憶装置75などから構成される記憶部８に記憶されており、被介護人ごとに予め設定される。
【００４６】
就寝判定システムＣの就寝判定部６は、転倒検知システムＡの転倒検知部２と電気的に接続されている。就寝判定システムＣの就寝判定部６は、寝具上において被介護人が就寝しているか否かを判定し、転倒検知システムＡの転倒検知部２からの要求により、被介護人が寝具上にて就寝しているか否かを電気信号として、転倒検知システムＡの転倒検知部２に送信するように構成されている。
【００４７】
転倒検知システムＡ及び就寝判定システムＣの動作について図８を参照しながら説明する。図８のフローにおいて、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサがなかった場合のフロー以外は、図４のフローと同様であるので、図４のフローと図８のフローとが相違する動作についてのみ説明する。
【００４８】
転倒検知部２は、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサＢが存在しないと判断した場合には、就寝判定システムＣの就寝判定部６に、被介護人が寝具上にて就寝しているか否かを電気信号として転倒検知システムＡの転倒検知部２に送信するように命令する（ステップ８（Ｓ８））。
【００４９】
転倒検知部２は、就寝判定部６から、被介護人が就寝しているという情報を受信した場合には、被介護人は転倒するなどの不測の事態を生じることなく寝具上にて就寝していると判断し、被介護人が就寝していることを出力モジュール46に出力した（ステップ９（Ｓ９））後、圧電センサシート１の各圧電センサＢの電位を測定モジュール45によって継続して測定する。
【００５０】
一方、転倒検知部２は、就寝判定部６から、被介護人が就寝していないという情報を受信した場合には、被介護人は離床していることを出力モジュール46に出力した（ステップ１０（Ｓ１０））後、圧電センサシート１の各圧電センサＢの電位を測定モジュール45によって継続して測定する。転倒検知システムＡは、自力で歩行することができる被介護人を対象としている。従って、被介護人は、寝具上にて就寝していないときは通常、離床することから、転倒検知部２は、就寝判定部６から受信した、被介護人が就寝していないという情報に基づいて、被介護人は離床したと判断する。なお、転倒検知部２は、電位閾値を超えた電位を発生した圧電センサは存在していないことから、被介護人は転倒することなく離床していると判断しており、緊急事態は発生していないとして警告信号は発しない。
【００５１】
このように、転倒検知システムＡと就寝判定システムＣとを連動させることによって、被介護人の状況をより正確に検知することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１     圧電センサシート
２     転倒検知部
Ａ     転倒検知システム
Ｂ     圧電センサ
Ｃ     就寝判定システム
【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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【図７】
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【図８】
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