(57)【要約】人間の身体の転倒事象の検出用のシステム及び方法を提供する。転倒検出システム（１００，２００）は、監視装置（１０２，２０２）を含む。監視装置（１０２，２０２）は、複数の加速度計（１０６，０６）、プロセッサ（１０８，２０８）、及び無線送信機（１１０，２１０）を備える。複数の加速度計（１０６，２０６）は、プロセッサ（１０８，２０８）に加速度測定値を提供する。この加速度測定値は、監視装置（１０２，２０２）を装着する人の全方向における現在の加速度を記述する。プロセッサ（１０８，２０８）は加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、現在、装着者が転倒事象を経験しているか否かを判定する。プロセッサ（１０８，２０８）は転倒事象の検出に応答して信号を生成し、送信機（１１０，２１０）はリモート信号受信機（１０４，２０４）に信号を送信する。このシステム及び方法は、転倒事象に続き、監視装置（１０２，２０２）の装着者に運動のないことをさらに検出し、意識を失っている装着者を検出することが可能である。
2008535055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体が転倒したか否かを判定するためのシステムであって、
身体の加速度を表す信号を生成するために身体に取付けられた加速度計アセンブリを備えるローカル監視装置と、
前記信号を受信し、前記信号が転倒を表す加速度パターンに対応するか否かを判定するように構成されたリモート信号受信機と、からなるシステム。
【請求項２】
加速度計アセンブリは複数の加速度計を備えることと、同複数の加速度計は複数の方向における身体の加速度を測定し、複数の加速度測定値を生成することと、を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ローカル監視装置はさらにプロセッサを備えることと、同プロセッサは複数の加速度計から複数の加速度測定値を受信し、複数の加速度測定値を範囲値と比較し、複数の加速度測定値が転倒事象の発生したことを示す範囲値内にある場合、転倒検出信号を生成することと、を含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
ローカル監視装置はリモート信号受信機に転倒検出信号を送信するための無線送信機をさらに備える請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
リモート信号受信機は中央監視場所又は携帯電子機器のうちの１つである請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
プロセッサは、複数の加速度測定値が指定範囲の平滑性を有するか否かを判定することによって、非直線的転倒が発生しているか否かを判定することを含む請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
複数の加速度計は、第１の加速度測定値ｘを提供する第１の加速度計、第２の加速度測定値ｙを提供する第２の加速度計、及び第３の加速度測定値ｚを提供する第３の加速度計を含み、プロセッサは、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の変化が選択された数の連続する加速度測定値のしきい値増分値未満であるか否かを判定することによって、複数の加速度測定値の平滑性が指定範囲内であるか否かを判定することを含む請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
複数の加速度計は、Ｘ方向の加速度を測定する第１の加速度計、Ｙ方向の加速度を測定する第２の加速度計、及びＺ方向の加速度を測定する第３の加速度計を含むことと、Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに垂直であることと、を含む請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
プロセッサは、検出された転倒事象より前の時間に加速度測定値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出された転倒事象に外力が伴っていたか否かを判定することを含む請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
身体が転倒しているか否かを判定するためのシステムであって、
ローカル監視装置と、同ローカル監視装置は、
身体の加速度を表す信号を生成するために身体に取付けられた加速度計アセンブリと、同加速度計アセンブリは１つ以上の方向における身体の加速度を測定する１つ以上の加速度計を含むことと、
身体の加速度を表す信号を生成するためのプロセッサと、
検出された転倒事象に応答して生成される信号を送信するための無線送信機と、を含むことと、
中央監視場所又は携帯電子機器のうちの１つを含むリモート信号受信機と、同リモート信号受信機は転倒事象に応答してプロセッサによって生成される信号を受信することと、を含むシステム。
【請求項１１】
ローカル監視装置は、第１の加速度測定値ｘを提供する第１の加速度計、第２の加速度測定値ｙを提供する第２の加速度計、及び第３の加速度測定値ｚを提供する第３の加速度計を備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
プロセッサは、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを範囲値と比較し、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚが、各々、第１の選択された数の測定値標本の範囲値内にある場合、転倒事象が発生しているか否かを判定することと、プロセッサは検出された転倒事象に応答して信号を生成することと、を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
ローカル監視装置によって生成される無線信号を受信し、同信号をリモート信号受信機に送信するためのローカル信号送受信機を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
身体が転倒しているか否かを判定するための方法であって、
監視装置を装着している人間の身体の加速度を複数の方向において測定し、複数の加速度測定値を生成する工程と、
同複数の加速度測定値を範囲値と比較して、同複数の加速度測定値が転倒事象の発生したことを示す範囲値内にあるか否かを判定する工程と、
転倒事象に応答して信号を生成する工程と、
リモート信号受信機に信号を送信する工程と、からなる方法。
【請求項１５】
複数の加速度測定値は、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数の加速度測定値はマイクロマシン化された加速度計を含む複数の加速度計から受信される請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
複数の加速度測定値は、Ｘ方向の加速度を測定する第１の加速度計、Ｙ方向の加速度を測定する第２の加速度計、及びＺ方向の加速度を測定する第３の加速度計を含む複数の加速度計から受信されることと、Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに垂直であることと、を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを範囲値と比較する工程と、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚが、各々、第１の選択された数の測定値の範囲値内にある場合、転倒が発生していると判定されることと、を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚをｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせへと組み合わせる工程と、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせを第２の範囲値と比較する工程と、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせの変化の量が第２の選択された数の測定値の増分しきい値未満であるか否かを判定する工程と、を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
検出された転倒より前の時間に加速度測定値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出された転倒に外力が伴っていたか否かを判定する工程を含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人間の監視装置の分野に関する。より詳細には、本発明は人間の身体の転倒及び転倒に続く人間の身体の運動を検出する、改良された監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
個体の転倒は、高齢者、衰弱した者、又は障害者や、消防士、警察官など地域の救助者に関する大きな健康福祉問題として認識される。高齢者における転倒の監視は、部分的には我々の高齢化人口のため、成長中の問題として認識されている。多くの場合、必要なときに補助を提供し、転倒に起因するさらなる大きな健康問題を防止するには、これらの個体の連続監視が必要である。研究によると、大きな健康問題と、個体が転倒姿勢のままでいる時間の量との間には、直接的な相関が存在する。高齢者、衰弱した者、又は障害者用の現行の監視装置は、通常、転倒事象又は他の緊急事態が発生したことを監視者に通報するために、押しボタン作動などユーザ入力を必要とする装置の形態である。この種類の監視装置に関する問題は、転倒が発生し、個体が意識を失っているときなど、多くの場合、監視されている個体が制御を作動させる状態にないことである。
【０００３】
また、危険な状況に突入するときの警察官及び消防士の監視が必要である。高齢者、衰弱した者、又は障害者における転倒と同様に、危険にあるときの消防士及び警察官による転倒には、ユーザ入力を用いずに警報を作動させる監視が必要とされる。例えば、消防士の転倒の多くの例は建物に突入するときに発生し、消防士は意識喪失を生じる煙の吸入のため、煙に苦しめられる。落下する瓦礫によって衝突されたとき、消防士が転倒する場合がある。加えて、転倒時に他に誰も居ない場合、はしごなどからの転倒と続く負傷が発生する場合がある。上述のように、ボタンを押下することなど、監視装置の作動は、転倒した個体に意識があることを必要とする。上述の場合のように、転倒した個体が意識を失っていたり、その他デバイスを作動させることが不可能であるとき、この必要により問題が提示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
正確かつ便利な装置において、転倒の発生及び個体の転倒後の状態の検出が必要である。残念なことに、転倒を検出する従来の方法では、救助を求める個体は、監視する人又はエンティティに通報する制御を作動させることが必要である。したがって、高信頼性かつ効率的であるとともに、ユーザ作動を必要とせず、人が転倒するときを検出するための改良されたシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、転倒の形跡の認識による人間の身体の転倒検出のためのシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法は、転倒や続く人の運動を高信頼性に検出し、転倒後の状態を判定する性能を提供する。人間の身体の転倒の形跡は、本質的に、直線的又は非直線的として分類することが可能である。有意な運動又は加えられる外荷重なしで転倒が生じるとき、直線的な転倒の形跡が発生する。例えば、床が下に崩れるときなど、個体が空所又はくぼみを通じて落下するときや、或いは火事のときの警察官又は消防士による状況においてなど、真下に卒倒する場合、直線的転倒の形跡が発生し得る。個体が身体の有意な回転とともに転倒するときや、或いは物体に衝突されることの結果として転倒する場合など、転倒に追加の外力が伴うとき、非直線的転倒の形跡が発生し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ここで図面を参照する。図１には、本発明の第１の実施形態による転倒検出システム１００を概略図により示す。転倒検出システム１００は、ローカル監視装置１０２及びリモート信号受信機１０４を含む。ローカル監視装置１０２は、複数の加速度計１０６と、加速度計１０６に接続された入力を有するプロセッサ１０８と、プロセッサ１０８に接続された無線送信機１１０など、リモート信号受信機１０４に信号を無線送信するための送信機とを備える。複数の加速度計１０６は、ローカル監視装置１０２を装着している人の全方向における現在の加速度を表す加速度測定値をプロセッサ１０８に提供する。
【０００７】
転倒の検出を提供するために、転倒事象中に装着者の加速度を感知することが可能である場所に加速度計１０６が装着される。本明細書において用いられる用語「転倒事象」は、地面又は他のより低い高さに意図的でなく留まる人を生じる事象として定義される。直線的転倒の形跡を検出するために、プロセッサ１０８は加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較する。非直線的な転倒の形跡を検出するために、プロセッサ１０８は加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較し、さらに加速度測定値の組み合わせの平滑性を判定する。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、かつ、平滑性の範囲値内にない場合、非直線的な転倒事象が発生している。
【０００８】
転倒が検出されるとき、プロセッサ１０８はリモート信号受信機１０４に転倒検出信号を提供する。リモート信号受信機１０４は、離れて位置する中央監視場所（ｃｅｎｔｒａｌ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｉｔｅ）１１２か、又は携帯受信装置１１４である。中央監視場所１１２は、ローカル監視装置１０２から無線で送信された転倒検出信号を受信するように構成されている離れた場所を含む。携帯受信装置１１４、より詳細には電話機又はページング装置は、ローカル監視装置１０２から無線送信された転倒検出信号を受信するように構成され、転倒事象が発生する場合に警告される人によって装着されるように設計されている。
【０００９】
上述のように、システム１００は、直線的転倒を、或いはより一般的には、装着者の転倒に回転が伴うとき又は装着者の転倒が追加の外力によって開始されるときなど、非直線的転倒を高信頼性に検出することが可能である。動作中、プロセッサ１０８は加速度計１０６から加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、人が転倒事象を経験しているか否かを判定する。転倒事象の検出に続いて、プロセッサ１０８はさらなる加速度測定値をプロセッサ１０８に記憶されている範囲値と比較し、加速度測定値が転倒事象に続く装着者の追加の運動を識別しない又は最小限の運動しか識別しない範囲値内にあるか否かを判定する。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、運動が検出されない又は最小限の運動しか検出されない場合、装着者が意識を失っている恐れがあり、緊急措置が開始され得る。加速度測定値の組み合わせが範囲値内になく、運動が検出される場合、監視サービス又は個体は、転倒事象が発生したことと、緊急援助が派遣され得ることを通知される。これに代えて、装着者がリモート信号受信機１０４に連絡すること、特に、緊急の場合、又はリモート信号受信機１０４を欠く場合には、監視サービスに連絡に連絡し、適切な手段を取ることが可能である。
【００１０】
転倒事象が検出されるとき、プロセッサ１０８は無線送信機１１０に転倒検出信号を提供する。この第１の実施形態では、次いで、無線送信機１１０が直接的にリモート信号受信機１０４へ、より詳細には中央監視場所１１２、携帯受信装置１１４、又はその両方へ、信号を送信する。
【００１１】
図２には、本発明の第２の実施形態による転倒検出システム２００を概略図により示す。転倒検出システム２００は、ローカル監視装置２０２、ローカル信号送受信機２０３、及びリモート信号受信機２０４を含む。転倒検出システム２００、より詳細には、ローカル監視装置２０２は、ローカル信号送受信機２０３に転倒検出信号を送信するために、複数の加速度計２０６と、加速度計２０６に接続された入力を有するプロセッサ２０８と、プロセッサ２０８に接続された無線送信機２１０とを備える。ローカル信号送受信機２０３は転倒検出信号を受信し、さらにリモート信号受信機２０４への送信のための警告信号を生成する。ローカル信号送受信機２０３は、ローカル監視装置２０２の高齢の装着者の家においてなど、ローカル監視装置２０２と同じ一般領域に配置されることが意図される。ローカル信号送受信機２０３は、ローカル監視装置２０２から無線送信を受信するための受信機２１１と、警告信号を生成するためのプロセッサ２１３と、送信機２１５とを備える。第１の実施形態とは対照的に、この実施形態は、送信機２１５を介してリモート信号受信機２０４への警告信号の有線又は無線伝送を提供する。
【００１２】
リモート信号受信機２０４は、離れて位置する中央監視場所２１２と、電話機若しくはページング装置などの携帯受信装置２１４とのうちの一方又は両方を備える。中央監視場所２１２は、ローカル信号送受信機２０３から送信された信号を受信するように構成される。同様に、携帯受信装置２１４は、ローカル信号送受信機２０３から送信された信号を受信するように構成されており、潜在的な転倒事象を監視する人によって装着され得る。この実施形態では、転倒検出信号はプロセッサ２０８によって生成され、送信機２１５によってローカル信号送受信機２０３に無線送信される。今度は、ローカル信号送受信機２０３が転倒検出装置信号を受信して処理し、続いて有線又は無線送信によってリモート信号受信機２０４に警告信号を送信する。
【００１３】
動作中、複数の加速度計２０６はプロセッサ２０８に加速度測定値を提供する。これらの測定値によって、監視装置２０２を装着する人の全方向における現在の加速度が記述される。転倒検出を提供するために、転倒事象中に装着者の加速度を感知することが可能であるように、装着者上に加速度計１０６が構成される。プロセッサ２０８は加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、人が転倒事象を経験しているか否かを判定する。
【００１４】
システム２００は直線的転倒の形跡又は非直線的転倒の形跡を高信頼性に検出することが可能である。動作中、プロセッサ２０８は加速度測定値を受信し、加速度測定値を範囲値と比較して、人が転倒事象を経験しているか否かを判定する。転倒事象の検出に続いて、プロセッサ２０８はさらなる加速度測定値をプロセッサ２０８に記憶されている範囲値と比較し、加速度測定値が転倒事象に続く運動を識別しない又は最小限の運動しか識別しない範囲値内にあるか否かを判定する。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、運動が検出されない又は限定的な運動しか検出されない場合、装着者が意識を失っている恐れがあり、緊急措置が取られ得る。
【００１５】
転倒事象が検出されるとき、プロセッサ２０８は無線送信構成要素など、送信装置２１０に転倒検出信号を提供する。この第２の実施形態では、送信デバイス２１０はローカル信号送受信機２０３に信号を無線送信し、最終的に、ローカル信号送受信機２０３は、中央監視場所２１２又は携帯電話機若しくはページング装置２１４に警告信号を送信する。
【００１６】
本発明は、種々の場合において転倒を検出するために用いられ得る。例えば、本発明は高齢者、衰弱した者、又は障害者の転倒を検出するために用いられ得る。転倒事象を検出すると、中央監視装置は補助を送るように警告される。加えて、装着者が意識を失っており、中央監視システムに応答することが不可能である場合、運動のないことが検出され得る。また、本発明は、消防士、警察官、又は危険な箇所に配置される他の個体など、地域の救助者の転倒を検出するために用いられ得る。より詳細には、転倒事象が発生するときを判定するために、装置は燃えている建物に突入する人達に用いられ、外部に残る個体によって監視され得る。これらの全ての事象において、本発明は、転倒を検出し、装着者の運動を介して現在の意識状態を判定し、検出された事象に関して中央監視装置又は携帯機器に信号を提供するように適合され得る。
【００１７】
本発明のシステム及び方法では、様々な異なる種類の加速度計が用いられ得る。用いられ得る１つの特定の種類の加速度計は、マイクロマシン化された加速度計である。例えば、マイクロマシン化された加速度計は、静電容量の変化を用いて正確に加速度を測定するために用いられ得る。静電容量式のマイクロマシン化された加速度計は、低騒音及び低電力消費と共に高感度を提供するため、多くの用途に対して理想的である。これらの加速度計は、通常、半導体材料から形成される、表面のマイクロマシン化された静電容量式の感知セルを用いる。各セルは、２つの外板とその間の中央板とを備える２つのバックツーバック（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）キャパシタを含む。中央板は、板に垂直な加速度に応じてわずかに動く。中央板の運動によって、板間の距離に変化が生じる。静電容量は板間の距離に比例するので、この板間の距離の変化によって２つのキャパシタの静電容量が変化する。この２つのキャパシタの静電容量の変化は測定され、板に垂直な方向への加速度を判定するために用いられる。ここで、この板に垂直な方向は、一般に、加速度計の軸と呼ばれる。
【００１８】
通常、マイクロマシン化された加速度計は、静電容量を測定し、セルの２つのキャパシタ間の差異から加速度データを抽出し、加速度に比例する信号を提供する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と共にパッケージ化される。幾つかの実施形態では、１つのパッケージには、１より多くの加速度計が一体に組み合わされる。例えば、幾つかの実施形態は、異なる直交軸における加速度を測定するように構成されている３つの加速度計を含む。この３つの加速度計は、３つの方向全ての加速信号を測定し提供するように設計されており、そのために用いられるＡＳＩＣと共にパッケージ化される。他の実施形態は、１つのデバイス当たり１つの加速度計とパッケージ化されるか、又は１つのデバイス当たり２つの加速度計とパッケージ化される。これらの実施形態の全ては、転倒検出のシステム及び方法における使用に適合され得る。
【００１９】
本発明のシステム及び方法における使用に適合され得る１つの適切な加速度計は、フリースケールセミコンダクター社より入手可能な３軸加速度計ＭＭＡ７２６０Ｑである。この加速度計は、単一のパッケージにより３つの方向全てへの加速度を測定するという利点を備える。他の適切な加速度計には、２軸加速度計ＭＭＡ６２６０Ｑ及び単軸加速度計ＭＭＡ１２６０Ｄが含まれる。他の用いられ得る種類の加速度計は、ＭＭＡ６１６１Ｑ，ＭＭＡ６２６２Ｑ，ＭＭＡ６２６３Ｑ，ＭＭＡ２２６０Ｄと、ＭＭＡ１２６０Ｄとの組み合わせ、又はデバイスをその側面に取り付けて３軸感知を行うことによる加速度計が含まれる。当然のことながら、これらは、転倒検出のシステム及び方法において用いられ得る加速度計の種類の幾つかの例に過ぎない。
【００２０】
図３には、本発明による転倒検出の方法３００を示す。方法３００は、図１，２に記載のように、監視装置の装着者によって転倒事象を検出する性能を提供する。方法３００は、直線的転倒の形跡及び非直線的転倒の形跡の両方の試験を行う。非直線的転倒の形跡の検出は、転倒中にデバイスに働く他の作用のため、一般に、より複雑である。したがって、方法３００は、非直線的転倒の形跡をサーチする前に、最初に直線的転倒の形跡をサーチする。
【００２１】
最初に、加速度計測定値信号が受信される（３０２）。通常、加速度計測定値信号は、３つの直交軸における加速度を測定するように構成されている３つ以上の加速度計によって提供される。したがって、Ｘ軸における加速度を測定する１つ以上の加速度計、Ｙ軸における加速度を測定する１つ以上の加速度計、及びＺ軸における加速度を測定する１つ以上の加速度計が存在する。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは直交軸である。当然のことながら、幾つかの実施形態においては、異なる構成の加速度計が用いられ得る。
【００２２】
受信した加速度計測定値信号を用いて、次の工程（３０４）では、直線的転倒の形跡が発生しているか否かを判定する。以下でより詳細に説明するように、直線的転倒が発生しているか否かを判定する１つの方法は、測定値信号を範囲値と比較することである。各軸に対する測定値信号が各々指定された数の測定値における指定された範囲値内にある場合、直線的転倒が発生していると判定される。
【００２３】
転倒が直線的転倒であると判定されるとき、次いで、転倒事象に続く運動が存在するか否かを判定する（３０６）。この判定を行う１つの方法は、追加の測定信号を範囲値と比較することによる。各軸に対する測定値信号が各々指定された数の測定値における指定された範囲値内にある場合、転倒に続く運動が検出され、次の工程３０８では、監視装置の装着者が転倒事象を経験したが、意識はあるようである、というリモート信号受信機への信号を提出する。続く運動が検出されない場合、転倒検出信号はリモート信号受信機に送信される（工程３１０）。次いで、監視装置を装着する人を補助するために。適切な処置が取られ得る（工程３１２）。
【００２４】
転倒が直線的でない場合、次の工程３１４では、転倒の形跡が非直線的転倒であるか否かを判定する。以下で詳細に説明するように、転倒が非直線的転倒であるか否かを判定する１つの方法は、加速度測定値の組み合わせを範囲値と比較することによる。また、転倒の平滑性も判定される。加速度測定値の組み合わせが範囲値内にあり、かつ、平滑でない場合、非直線的転倒の状態が発生している。以下で説明するように、用いられ得る測定値の１つの代表的な組み合わせは、測定値の２乗の和である。
【００２５】
非直線的転倒が発生していると判定された後、次いで、転倒が回転転倒、又は、外力による転倒であるか否かが判定される（工程３１６）。例えば、システム及び方法は、転倒が落下する瓦礫によって衝突されたことによる結果であったか否かを判定するように適合され得る。転倒が外力によって開始されたか否かを判定するために、事前にサンプル取得され、転倒の発生する前に読取られたデータ点は、装置が１つ以上の方向への高い加速度を経験したか否かを判定するために解析される。転倒の前の所定時間にそうした加速度が存在した場合、転倒は外力によって、例えば、落下する瓦礫に衝突されることによって開始されたと仮定され得る。
【００２６】
非直線的転倒が発生したと判定されたとき、次いで、上述のように、転倒に続く何らかの運動が存在するか否かを判定する必要がある（工程３０６）。運動が検出されない場合、転倒検出信号はリモート信号受信機に送信される（工程３１０）。
【００２７】
次いで、方法は工程３０２に戻り、データが連続的に受信され、転倒事象が発生しているか否かを判定するために評価される。なお、方法３００の工程は単なる例であり、転倒の検出を提供するために他の工程の組み合わせや工程の順序が用いられ得る。例えば、転倒事象に続く運動が検出されるか否かを表す転倒検出信号が、リモート信号受信機に送信され得る。
【００２８】
図４には、直線的転倒の形跡を検出するための方法４００を示す。方法４００は、方法３００の工程３０４（図３）を実装するために用いられ得る。方法４００は、直線的転倒の形跡を有する身体は全方向にゼロｇ加速度に相当する値となる加速度測定値を有するという観察に基づく。したがって、方法４００は、各加速度計からの測定値を選択された範囲値と比較する。この範囲値は、ゼロｇ近くの１組の加速度値を規定している。用いられる範囲値は様々な要因に応じて異なる。通常、範囲値が大きくなると、転倒の生じるときに転倒が検出される可能性は高くなる。しかしながら、範囲値が大きくなると、非転倒状態を誤って転倒であると判定する可能性も増大する。なお、この方法は加速度をゼロｇ近くの範囲値と比較するので、加速度測定値を提供するために有効測定範囲の小さい比較的安価な加速度計が用いられ、また、高価な較正も回避され得る。
【００２９】
最初の工程４０２では、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交方向における測定値に対応する、加速度計測定値信号ｘ，ｙ，ｚが受信される。通常、測定値信号のフォーマットは、用いられる加速度計や、加速度計の出力がどのように処理されるかに応じて異なる。通常の加速度計は、加速度に比例する電圧を出力として提供する。次いで、この出力電圧は、適切なアナログ−デジタル変換器を用いてデジタル表現に変換され得る。この変換は、プロセッサによって、加速度計に関連するＡＳＩＣによって、又は独立した変換器によって実行され得る。出力を表現するために用いられるビットの数は、通常、所望の分解能及びコンポーネントのコストなど、様々な要因に応じて異なる。一例として、２５６の可能な加速度値の範囲を提供する、８ビットのソリューションが用いられ得る。ここで、１２８の値がゼロｇに相当する。この公称のオフセット電圧により、加速度計が正・負の加速度の両方を検出するために提供する。これに加えて、アナログ−デジタル変換の実行される速度は、様々なコンポーネントの速度に応じて異なる。例えば、通常の適切な変換器は、２００Ｈｚの速度にてアナログ信号からデジタル値を提供する。
【００３０】
次の工程（４０４）では、測定値信号ｘが範囲値内にあるか否かを判定する。上述のように、範囲値はゼロｇ近くの加速度値のマージンを規定する。代表的な１つの範囲値は、ゼロｇの±４パーセント以内を含む範囲を覆っている。８ビットのソリューションでは、これは、１２８±５ビット以内の加速度値に相当する。当然のことながら、これは用いられ得る範囲値の一例に過ぎない。
【００３１】
同様に、次いで測定値信号ｙが範囲値内にあるか否かが判定され（工程４０６）、測定値信号ｚが範囲値内にあるか否かが判定される（工程４０８）。
通常、工程４０４，４０６，４０８は、選択された時間において測定値信号ｘ，ｙ，ｚが範囲値内にあると判定されるときにのみ、非直線的転倒の形跡が検出されるように実装される。各信号ｘ，ｙ，ｚが所定時間において範囲値内にあることを要求することによって、ほぼゼロｇの測定値信号を生じる無作為の運動が転倒事象を表すものとして誤って解釈される確率を低下させる。一例として、工程４０４，４０６，４０８は、信号が少なくとも１／２０秒の範囲値内にあるとき、信号が範囲値内にあると判定されるように実装され得る。したがって、デジタル測定値信号が２００Ｈｚで提供されるシステムでは、同時に１０個の連続した測定値が各軸の範囲値内にあるとき、転倒状態が判定される。そうした実装によって、誤った転倒検出の可能性を低下させるとともに、比較的高速な転倒検出が行われる。
【００３２】
方法４００の工程４０２〜４０８は、実時間で実行され、プロセッサは連続的に測定値信号を受信し、測定値信号の過去の組が所定時間における範囲値内にあったか否かを判定する。これは、適切なＦＩＦＯバッファへ連続的に測定値をロードし、バッファの内容を評価して測定値信号の各組において基準が満たされるか否かを判定すること、次いで、測定値の次の組をロードし、測定値のうちの最も古い組を除去することによって実行され得る。
【００３３】
ここで図５を参照する。図５には、非直線的転倒の形跡を検出するための方法５００を示す。方法５００は、方法３００の工程３０６（図３）を実装するために用いられ得る。方法５００は、非直線的に転倒する身体の形跡はゼロｇ加速度に相当する値となる加速度測定値の組み合わせを有するという観察に基づく。したがって、方法５００は、各加速度計からの測定値の組み合わせを選択された範囲値と比較する。この範囲値は、ゼロｇ近くの加速度値の組み合わせを規定している。次いで、方法５００は、本明細書において一般にＳｆａｃｔｏｒ値と呼ばれる加速度値の組み合わせの平滑性を判定し、それらが範囲値内であるか否かを判定する。
【００３４】
最初の工程では、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交方向における測定値に対応する、加速度計測定値信号ｘ，ｙ，ｚが受信される（工程）。この場合にも、通常、測定値信号のフォーマットは、用いられる加速度計や、加速度計の出力がどのように処理されるかに応じて異なる。例えば、２００Ｈｚの速度でデジタル測定値を提供する、８ビットのソリューションが再び用いられ得る。
【００３５】
次の工程（５０４）では、測定値信号からＳｆａｃｔｏｒ値を算出する。一般には、Ｓｆａｃｔｏｒは、非直線的に転倒する身体の良い指標、即ち、落下する瓦礫など身体に対して作用する外部の影響の程度などである測定値の組み合わせを提供するために、定義され、算出される。様々な種類の組み合わせが用いられ得る。１つの代表的なＳｆａｃｔｏｒの組み合わせは、
ＳＦａｃｔｏｒ  ＝  ｘ２＋ｙ２＋ｚ２
のように定義される。ここで、ｘ，ｙ，ｚは加速度測定値信号である。この式では、組み合わせＳｆａｃｔｏｒは測定値信号の２乗の和として定義される。ここで、測定値信号はｇ単位である（例えば、ｘ＝（ｘ１−ｘｏｆｆｓｅｔ）÷感度）。当然のことながら、Ｓｆａｃｔｏｒを定義し、算出するために、他の方程式及び計算が用いられ得る。したがって、工程５０４では、非直線的転倒の形跡が存在するか否かを、又は身体の転倒に対し作用する外部の影響の程度などを判定するために用いられ得る、Ｓｆａｃｔｏｒ値と呼ばれる測定値の組み合わせが算出される。
【００３６】
次の工程（５０６）では、測定値信号の組み合わせＳｆａｃｔｏｒが指定の範囲値内にあるか否かが判定される。この場合にも、範囲値はゼロｇ近くのＳｆａｃｔｏｒの値のマージンを規定する。代表的な１つの範囲値は、ゼロｇの±３〜１２パーセント以内を含む範囲を選択する。代表的な８ビットのソリューションでは、これは、１２８±２〜７ビット以内のＳｆａｃｔｏｒの値に相当する。当然のことながら、これは用いられ得る範囲値の一例に過ぎない。
【００３７】
次いで、測定値信号Ｓｆａｃｔｏｒの組み合わせが平滑であるか否かを判定する（工程５０８）。Ｓｆａｃｔｏｒ値の平滑性は、連続するＳｆａｃｔｏｒ値の間の変化の量を判定し、変化の量を増分しきい値と比較することによって算出され得る。この場合にも、用いられる増分しきい値は様々な要因に応じて異なる。８ビットのソリューションでは、増分しきい値は±２〜７ビットであり得る。したがって、連続するＳｆａｃｔｏｒ値が±２〜７ビット以内である場合、その時間におけるＳｆａｃｔｏｒは平滑である。
【００３８】
通常、工程５０６，５０８は、選択された時間においてＳｆａｃｔｏｒ値が範囲値内にあり平滑であると判定されるときにのみ、非直線的転倒の形跡が判定されるように実装される。Ｓｆａｃｔｏｒ値が所定時間において範囲値内にあり平滑であることを要求することによって、無作為の運動が非直線的転倒の状態を表すものとして誤って解釈される確率を低下させる。一例として、工程５０６，５０８は、Ｓｆａｃｔｏｒ値が少なくとも５０〜１５０ミリ秒において範囲値内にあり、平滑であるとき、Ｓｆａｃｔｏｒ値が非直線的転倒を表すものとして判定されるように実行され得る。したがって、デジタル測定値信号が２００Ｈｚで提供されるシステムでは、１０個の連続した測定値が範囲値内にあり平滑であるＳｆａｃｔｏｒ値を生じるとき、非直線的転倒の状態が判定される。そうした実装によって、誤った転倒検出の可能性を低下させるとともに、比較的高速な転倒検出が行われる。
【００３９】
方法５００の工程５０２〜５０８は、実時間で実行され、プロセッサは連続的に測定値信号を受信し、測定値信号の過去の組が範囲値内にあり、平滑なＳｆａｃｔｏｒ値を有するか否かを判定する。これは、適切なＦＩＦＯバッファへ測定値を連続的にロードし、バッファの内容を評価して得られるＳｆａｃｔｏｒの値において基準が満たされるか否かを判定すること、次いで、測定値の次の組をロードし、測定値のうちの最も古い組を除去することによって実行され得る。
【００４０】
図６は、転倒事象の発生する時間を通じて得られる代表的な加速度計測定値信号ｘ，ｙ，ｚを示す、グラフ６００である。グラフ６００には、時間Ｔ１に発生する転倒の状態を示す。グラフ６００に示すように、時間Ｔ１では、全ての測定信号ｘ，ｙ，ｚがゼロｇの範囲値内にある。このように、信号ｘ，ｙ，ｚが同時に所定時間において範囲値内にあるとき、転倒事象が検出される。時間Ｔ２では、信号が範囲値を外れ、このため得られる衝撃のショックの発生を示す。Ｔ１とＴ２との間の時間の量が、ほぼ転倒時間である。必要な場合、この転倒時間は転倒距離を算出するために用いられ得る。詳細には、転倒距離は、個体の装着する監視装置の自由落下中の時間セグメントの総数に、サンプル時間としても知られている時間セグメント当たりの秒を乗じたものとほぼ等しい。例えば、２００Ｈｚでは、この乗算因子は時間セグメント当たり６０／２００＝０．３秒となる。Ｔ１とＴ３との間で得られた測定値は装着者の運動を示さないため、監視装置の装着者が意識を失っていることを示す。
【００４１】
転倒検出システムは、様々な異なる種類及び構成の装置を用いて実装され得る。上述のように、このシステムは、転倒検出装置の計算・制御機能を実行するプロセッサによって実装される。プロセッサは、マイクロプロセッサなど単一の集積回路を含む任意の適切な種類の処理装置、又は協調して動作し処理ユニットの機能を実行する装置の組み合わせを含み得る。また、プロセッサは電子機器のコアシステムの一部であってもよく、コアシステムから独立した機器であってもよい。さらにまた、幾つかの場合には、プロセッサ機能を加速度計に組み込むことが所望される。例えば、加速度計に組み込まれている適切な状態機械又は他の制御回路は、複数の加速度計と、単一の装置ソリューションによるプロセッサとを実装することが可能である。そうしたシステムにおいて、回路は加速度計の板がゼロ点に近いか否かを直接判定し、装置に警告を提供するために用いられ得る。
【００４２】
プロセッサは、故障検出用に構成された特殊目的のハードウェアを含むことが可能である。これに代えて、プロセッサは、適切なメモリに記憶された、故障検出を提供するように構成されたプログラムを実行する、プログラマブルプロセッサを含むことが可能である。したがって、本発明の機構が様々な形態のプログラム製品として配布され得ること、本発明が配布を実行するために用いられる特定の種類の信号搬送媒体によらず同様に適用されることが、当業者には認識される。信号搬送媒体の例には、フロッピーディスク（登録商標）、ハードディスク、メモリーカード及び光ディスクなどの記録可能媒体、並びに無線通信リンクを含むデジタル通信リンク及びアナログ通信リンクなどの伝送媒体が含まれる。
【００４３】
したがって、本発明は、人間の身体が転倒したか否かを判定するためのシステムを提供する。このシステムは、ローカル監視装置と、中央監視場所又は携帯電子機器のうちの１つを含むリモート信号受信機とからなる。ローカル監視装置は、複数の加速度計、プロセッサ、及び無線送信機を備える。複数の加速度計はマイクロマシン化された加速度計であり得る。複数の加速度計は複数の方向における人間の身体の加速度を測定し、複数の加速度測定値を生成する。プロセッサは複数の加速度計から複数の加速度測定値を受信し、それらを範囲値と比較し、複数の加速度測定値が転倒事象の発生したことを示す範囲値内にある場合、信号を生成する。無線送信機はリモート信号受信機に信号を送信する。プロセッサは、複数の加速度測定値が所定数の連続した加速度測定値において範囲値内にあるか否かを判定し得る。選択された数の連続した加速度測定値の各々の変化がしきい値増分値未満であるか否かを判定することによって、複数の加速度測定値の平滑性が指定範囲内であるか否かを判定することにより、さらにプロセッサは非直線的転倒が発生しているか否かを判定し得る。
【００４４】
複数の加速度計は、第１の加速度測定値ｘを提供する第１の加速度計、第２の加速度測定値ｙを提供する第２の加速度計、及び第３の加速度測定値ｚを提供する第３の加速度計を含む。動作中、プロセッサは、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の変化が選択された数の連続する加速度測定値のしきい値増分値未満であるか否かを判定することによって、複数の加速度測定値の平滑性が指定範囲内であるか否かを判定する。さらに、プロセッサは、検出された転倒事象より前の時間に加速度測定値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出された転倒事象に外力が伴っていたか否かを判定する。
【００４５】
さらに、本発明は身体が転倒しているか否かを判定するためのシステムを提供する。このシステムは、第１の加速度測定値ｘを提供する第１の加速度計、第２の加速度測定値ｙを提供する第２の加速度計、及び第３の加速度測定値ｚを提供する第３の加速度計を備えるローカル監視装置を含む。さらに、ローカル監視装置は、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを受信するためのプロセッサを備える。プロセッサは測定値を範囲値と比較し、転倒事象が発生しているか否かを判定し、検出された転倒事象に応答して、リモート信号受信機に無線送信される信号を生成する。さらに、このシステムは、ローカル監視装置によって生成される無線信号を受信し、その信号をリモート信号受信機に送信するためのローカル信号送受信機を含む。このシステムは、転倒事象に続き複数の加速度計から複数の加速度測定値を受信することによって、転倒事象に続く運動が存在するか否かを判定することが可能である。このシステムは複数の加速度測定値を範囲値と比較し、複数の加速度測定値が転倒事象に続く運動を示す範囲値内にある場合、信号を生成する。
【００４６】
さらに、本発明は、人間の身体が転倒しているか否かを判定するための方法を提供する。この方法は、監視装置を装着している人間の身体の加速度を複数の方向において測定し、複数の加速度測定値を生成する工程を含む。複数の加速度測定値を範囲値と比較して、それらが複数の加速度測定値が転倒事象の発生したことを示す範囲値内にあるか否かを判定する。
【００４７】
複数の加速度測定値は、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを含む。加速度計はマイクロマシン化された加速度計を含む。複数の加速度測定値は、Ｘ方向の加速度を測定する第１の加速度計、Ｙ方向の加速度を測定する第２の加速度計、及びＺ方向の加速度を測定する第３の加速度計を含む複数の加速度計から受信される。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに垂直である。
【００４８】
プロセッサは、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを範囲値と比較する。第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚが、各々、第１の選択された数の測定値の範囲値内にある場合、プロセッサは転倒が発生していると判定する。さらに、プロセッサは、第１の加速度測定値ｘ、第２の加速度測定値ｙ、及び第３の加速度測定値ｚを、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせへと組み合わせ、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせを第２の範囲値と比較し、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２の値の組み合わせの変化の量が第２の選択された数の測定値の増分しきい値未満であるか否かを判定することが可能である。この測定は、検出された転倒より前の時間に加速度測定値の組み合わせがしきい値を超えたか否かを判定することによって、検出された転倒に外力が伴っていたか否かを判定する工程を補助する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態による転倒検出システムの概略図。
【図２】本発明の第２の実施形態による転倒検出システムの概略図。
【図３】本発明の一実施形態による転倒検出方法のフローチャート。
【図４】本発明の一実施形態による直線的転倒の検出方法のフローチャート。
【図５】本発明の一実施形態による非直線的転倒の検出方法のフローチャート。
【図６】本発明の一実施形態による転倒状態中の代表的な加速度測定値のグラフ。
【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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【国際調査報告】
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