(57)【要約】【課題】動物、特に単身高齢者等の詳細な生活状況について、複雑な設備を設けることなく把握できるセンサ装置及びセンサ装置ユニットを提供する。【解決手段】基材１０と、該基材１０に設けられた圧電素子１１と、動物が前記基材１０上で動くことによって生じた前記圧電素子１１からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、該基材に設けられた圧電素子と、動物が前記基材上で動くことによって生じた前記圧電素子からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記圧電センサからの電気信号の大きさ及び／又は間隔の長さに基づいて前記動物の運動の状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記圧電素子が、チタン酸バリウム、PZT系のセラミック材料、水晶、PZN-PT、ポリフッ化ビニリデン及びその共重合体、ポリシアン化ビニリデン、シアン化ビニリデン−ビニルアセテート共重合体、奇数ナイロン、並びに、生体高分子のうちの少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記基材が、カーペット、ラグ、マット、絨毯又は床材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記基材は、JIS K 7125の摩擦係数試験に基づき、すべり片としてゴムを用いた場合の動摩擦係数が0.4以上及び／又は静摩擦係数が0.6以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記基材は、JIS A 6519の床の硬さ試験に基づいて算出された硬さが、60以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記圧電素子は、前記基材中に1〜100個／m2設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記判定手段は、タイマー機能を有し、前記電気信号が一定期間生じない場合に、前記判定手段が異常事態と判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記判定手段による判定結果を出力するための出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記動物が単身高齢者であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
基材に設けられる圧電素子と、動物が前記基材上で動くことによって生じた前記圧電素子からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とするセンサ装置ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物、特に単身高齢者等の詳細な生活状況について、複雑な設備を設けることなく把握できるセンサ装置及びセンサ装置ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高齢者人口は約3000万人に達しており、総人口に占める割合で23％程度である。厚生労働省の平成18年度国民生活基礎調査の概況を見ると、「高齢者世帯数」は約840万世帯で、全世帯の約17.8％を占めるようになった。また、高齢者の中でも一人で暮らす単身高齢者の世帯が、2035年には全世帯の15.3％に達すると推計されている（厚生労働省）。
【０００３】
それに伴って、近年、高齢独居者の状態確認の不十分に起因する介護の遅れや生死の確認漏れ等の事件が発生している。そのため、単身高齢者をはじめ、単身ではない高齢者、要介護者、障害者、病人、子供等の生活状態を監視し、異常時には外部へ連絡できるようなシステムについての必要性が増している。
【０００４】
しかしながら、政府や各自治体で検討され、講じられている対策だけでは、未だに十分な効果を発揮できていないのが現実である。
そのため、警備会社の高度な監視システム等が提案されてきたが、いずれも大掛かりで、設置工事が、複雑で時間がかかり、高額な設置費を必要としていた。
【０００５】
そのため、比較的低コストで、単身高齢者の生活状態の異常を監視し、連絡できる装置を提供することを目的として、種々の技術が開発されている。
例えば、特許文献１には、人体センサを備え、所定時間に渡って前記人体センサに人体検知信号が発生しなかった場合に、通信回線を介して外部の通信端末へ通報する安否確認装置であって、前記人体センサの非検知継続時間を外部の通信端末から確認可能とした安否確認装置、が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、独居者等の居室等には、援助コントローラが設置されており、独居者等の近傍の各室には、監視センサが設けられており、この監視センサからの信号が、援助コントローラに伝達され、異常状態と判断された時は、援助コントローラ内の自動通報システムのオートダイヤラー機能により、異常通報通信を独居者等の携帯電話、及び／又は固定電話に伝達し、異常通報通信を自動発信して特定の通報先に通報を行う独居者等の監視警備連絡装置、が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４８３１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−８９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、一定時間人体センサに信号が発生しなかった場合に外部へ通報するというものであるため、対象人物の生活状態を詳細に把握することは困難であった。また、センサの位置や数等によって人間の動きを感知できないことも考えられ、設置後もセンサのメンテナンスや調整が必要とされるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２の技術では、人間の生活状態の把握が可能となるものの、多種のセンサが使用されていることから、人体センサの設置に要するコストは依然として高いという問題があった。また、光、赤外線、加速度計、火災報知機、煙感知器等の数多くのセンサから生活状態を把握することとなるため、異常事態を判断するための制御が複雑化しており、機器の買い替え等に伴ってシステム全体のメンテナンスが必要になると考えられ、より低コストで且つメンテナンスが容易な設備の実現が望まれていた。
【００１０】
上記課題を鑑みて、本発明の目的は、動物の詳細な生活状況について、複雑な設備を設けることなく高精度に把握が可能なセンサ装置及びセンサ装置ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、基材に圧電素子を配設し、動物が基材上で動くことによって生じた圧電素子からの信号によって、動物の生活状態を判定することで、高精度に動物の生活状態を監視できるとともに、従来の技術に比べて低コストで且つメンテナンスが容易になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）基材と、該基材に設けられた圧電素子と、動物が前記基材上で動くことによって生じた前記圧電素子からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とするセンサ装置。
【００１３】
（２）前記判定手段は、前記圧電センサからの電気信号の大きさ及び／又は間隔の長さに基づいて前記動物の運動の状態を判定することを特徴とする上記（１）に記載のセンサ装置。
【００１４】
（３）前記圧電素子が、チタン酸バリウム、PZT系のセラミック材料、水晶、PZN-PT、ポリフッ化ビニリデン及びその共重合体、ポリシアン化ビニリデン、シアン化ビニリデン−ビニルアセテート共重合体、奇数ナイロン、並びに、生体高分子のうちの少なくとも一種を含むことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のセンサ装置。
【００１５】
（４）前記基材が、カーペット、ラグ、マット、絨毯又は床材であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００１６】
（５）前記基材は、JIS K 7125の摩擦係数試験に基づき、すべり片としてゴムを用いた場合の動摩擦係数が0.4以上及び／又は静摩擦係数が0.6以上であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００１７】
（６）前記基材は、JIS A 6519の床の硬さ試験に基づいて算出された硬さが、60以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００１８】
（７）前記圧電素子は、前記基材中に1〜100個／m2設けられることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００１９】
（８）前記判定手段は、タイマー機能を有し、前記電気信号が一定期間生じない場合に、前記判定手段が異常事態と判定することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００２０】
（９）前記判定手段による判定結果を出力するための出力手段をさらに備えることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００２１】
（１０）前記動物が単身高齢者であることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載のセンサ装置。
【００２２】
（１１）基材に設けられる圧電素子と、動物が前記基材上で動くことによって生じた前記圧電素子からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とするセンサ装置ユニット。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、動物の詳細な生活状況について、複雑な設備を設けることなく高精度に把握が可能なセンサ装置及びセンサ装置ユニットを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に従うセンサ装置の一実施形態について模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明に従うセンサ装置の動きを説明するための模式断面図である。
【図３】本発明に従うセンサ装置の動きを説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に従うセンサ装置について、必要に応じて図面を用いて説明する。
本発明によるセンサ装置は、図１に示すように、基材１０と、該基材に設けられた圧電素子１１と、動物が前記基材上で動くことによって生じた前記圧電素子からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段（図示せず）とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明によるセンサ装置１は、前記圧電素子１１から発生した電気信号からの情報（例えば、信号の大きさ、信号の長さ等）に基づいて解析を行うことで、正確な動物の生活状態を把握することが可能となる。また、前記圧電素子１１は、比較的安価に入手が可能であり、コンデンサや光等のセンサを用いる場合とは異なり、電源を必要とせず、長期間使用することが可能であることから、設置及びメンテナンスのコストを低減することができる。
【００２７】
ここで、本発明によるセンサ装置の監視対象となる動物については、特に限定されず、人間でも良いし、人間以外の動物でも構わないが、監視の必要性が高いという点からは、幼児、病人又は高齢者であることが好ましく、単身高齢者であることがより好ましい。なお、本発明によるセンサ装置は、圧電素子によって自動的に動物の活動によって生じた電気信号が送られるため、特に電源や設定の操作を行うことなく使用できる点からも、高齢者や幼児の監視に向いているといえる。
【００２８】
また、本発明によるセンサ装置で把握する動物の「生活状態」とは、動物による種々の状態、運動停止状態のことを示し、例えば、動物による、歩行、跳躍、走行、転倒、這いずり、転動、休止、睡眠等のことを示す。
【００２９】
（基材）
前記センサ装置１の基材１０は、図１に示すように、該センサ装置１の本体となる部材のことである。前記基材の具体例としては、カーペット、ラグ、マット、絨毯又は床材等が挙げられる。
【００３０】
また、前記基材は、JIS K 7125の摩擦係数試験に基づき、すべり片としてゴムを用いた場合の動摩擦係数が0.4以上及び／又は静摩擦係数が0.6以上であることが好ましい。該動摩擦係数を0.4以上、該静摩擦係数を0.6以上とすることで、動物、特に高齢者が滑って転倒する危険性を低減することができるためであり、より高い効果を得る点からは該動摩擦係数が0.4以上で、且つ静摩擦係数が0.6以上であることがより好ましい。
一方、上述の摩擦係数が大きくなりすぎると、前記基材の摩擦力によってスムーズな歩行が困難になる等の問題が考えられるため、前記動摩擦係数の上限を3.0、前記静摩擦係数の上限を4.5とすることが好ましい。
【００３１】
さらに、前記基材は、JIS A 6519の床の硬さ試験に基づいて算出された硬さが、60以下であることが好ましい。該基材の硬さが60以下の場合、高齢者等の動物が転倒した場合であっても、ある程度衝撃を吸収でき、大怪我になることを防止できるためである。また、前記基材の硬さが60を超えると、基材の剛性が大きくなりすぎるため、動物が前記基材上で動く際、該基材と接している全ての圧電素子が反応して信号を送る可能性も考えられ、動物の生活状態を詳細に把握することが困難となるおそれがあることからも、硬さは60以下とすることが好ましい。
なお、上述の硬さが小さくなりすぎると、前記基材が撓み、スムーズな歩行が困難になる等の問題が考えられるため、前記硬さの下限を20とすることが好ましい。
【００３２】
なお、前記基材の素材については、特に限定はされず、例えば、木材、コルク、畳、繊維（綿、麻、ウール、レーヨン、ナイロン、アクリル）、石、タイル、合成樹脂からなるクッションフロア、ゴム、リノリウム等を用いることができる。
【００３３】
（圧電素子）
本発明のセンサ装置は、図１に示すように、前記基材１０に設けられた圧電素子１１を備える。該圧電素子によって、前記基材１０上での前記動物の動きを電気信号として感知することができる。
ここで、前記圧電素子１１の設けられた状態については、図１に示すように、前記基材１０に内蔵されても良いし、前記基材の上又は下に、直接若しくは介在物を介して接触した状態でも良いし、一定距離離れた状態で設置されても良い。
【００３４】
また、前記圧電素子とは、素子の表面に応力を加えると素子の表面に正負の電荷を生じる現象（圧電特性）を呈する物質のことをいい、当該特性を有するものであれば特に限定はされない。例えば、前記電気信号をより制度よく発生させることができる点からは、前記圧電素子は、チタン酸バリウム、PZT系のセラミック材料、水晶、PZN-PT、ポリフッ化ビニリデン及びその共重合体、ポリシアン化ビニリデン、シアン化ビニリデン−ビニルアセテート共重合体、奇数ナイロン、並びに、生体高分子のうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。ここで、PZT系のセラミック材料とは、PZT（PbZrO3及びPbTiO3の固溶体）単体か、使用目的に応じてドーパントとして微量成分（Pb,MnやNbなどの酸化物）や少量の複合ペロブスカイト型化合物が加えられたものをいう。また、PZN-PTとは、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3及びPbTiO3の固溶体のことをいう。さらに、生体高分子とは、生体内に存在する高分子有機化合物のことをいう。
【００３５】
なお、前記圧電素子の材料を成型する際に、助剤（バインダ）を用いることもできる。該バインダは、前記圧電素子材用を焼結する際に形が崩れないようにつなぎの役目を果たしたり、衝撃から圧電材料を保護するための緩衝材としての役目を果たしたり、緻密な成型体を形成できるようにするためのものであり、その種類は特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、圧電素子の形状や設置状態によって、押出用、ドクターブレード用、焼結用（乾式成型、湿式成型）等を適宜選択することができる。具体的には、ゴムや樹脂、紙、繊維、ガラス、セメント等が挙げられる。
【００３６】
さらに、前記圧電素子は、前記基材中に1〜100個／m2設けられることが好ましい。該圧電素子の数が1個／m2未満の場合、圧電素子の数が少なすぎるため前記動物の生活状態を十分に把握できないおそれがあり、一方、該圧電素子の数が100個／m2を超えると、前記判定手段による処理量が大きくなることに加え、設置コストが増加するため好ましくないからである。
【００３７】
（判定手段）
本発明のセンサ装置は、図２に示すように、前記動物２が前記基材１０上で動くことによって生じた前記圧電素子１１からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定するための判定手段１２を備える。該判定手段１２によって、前記動物２がどのような生活状態であるのかを把握することが可能となる。
ここで、前記判定手段１２の設置位置については、図２に示すように、各圧電素子１１と接続された状態で、前記基材１０とは分離して設けることもできるが、該基材１０中に内蔵させることもできる。また、前記判定手段１２と前記各圧電素子１１との接続については、図２に示すように直接接続することもできるが、一旦、信号増幅器やノイズ除去手段等の調整手段を介して接続することもできる。
【００３８】
ここで、前記生活状態の判定は、前記圧電センサからの電気信号の大きさ及び／又は間隔の長さに基づいて行うことが好ましい。
【００３９】
前記信号の大きさからは、前記基材に生じた衝撃を算出することが可能である。これによって、前記動物が転倒した場合や、何か物を落とした場合、寝ている場合等の状態を把握することができる。
【００４０】
また、前記信号の間隔の長さからは、前記動物の動きを算出することができる。これによって、前記動物が歩いているか、走っているか、寝ているか、座っているか等の生活状態を把握することができる。ここで、前記信号の間隔とは、１つの信号と次の信号との間の間隔のことをいう。
【００４１】
さらに、前記信号の大きさ及び間隔の長さの他にも、信号のリズムや、信号の長さ、信号が長時間発生しない等の情報からも、前記動物の生活状態を把握することが可能である。
【００４２】
また、前記判定手段は、タイマー機能をさらに有し、前記電気信号が一定期間生じない場合に、前記判定手段が異常事態と判定することが好ましい。信号が長時間発生しない場合、すなわち生活活動が長時間行われない場合には、前記動物又は装置自体に何らかの重大な問題が発生している可能性が高く、異常事態と判定して問題の解決を図る必要があるためである。
【００４３】
さらにまた、前記判定手段は、生活パターン記憶機能を有し、日常生活のパターンを記憶することができることが好ましい。通常の生活パターンとリアルタイムで採取した生活パターンとを比較して大きな違いがある場合には、その情報を出力することができるためである。加えて、前記判定手段は、日常生活のパターンを曜日ごとに記憶する機能を有することが、さらに精密な生活状態の比較が可能となる点でより好ましい。
【００４４】
（その他）
また、本発明のセンサ装置は、前記判定手段による判定結果を出力するための出力手段をさらに備えることが好ましい。生活している本人又は監視者が生活状況を把握するためである。
なお、前記出力手段による出力方法については、特に限定はされない。例えば、画面による出力、印刷による出力、音声による出力、光や熱を発生することによる出力等が挙げられる。
【００４５】
さらに、前記出力手段は、通信機能をさらに有し、前記判定手段によって判定された生活状態を外部へと出力することが好ましい。これによって、何らかの異常があった場合には迅速に外部へ通報できるためである。
なお、前記通信機能については、外部へと連絡できれば特に限定はされず、例えば、優先又は無線による電気通信、電話・電信による通信、インターネット・パソコンによる通信等が挙げられる。
【００４６】
次に、本発明によるセンサ装置ユニットについて説明する。
本発明のセンサ装置ユニットは、基材に設けられる圧電素子と、動物が前記基材上で動くことによって生じた前記圧電素子からの電気信号に基づいて動物の生活状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【００４７】
上記構成を具備することで、上述した装置の発明と同様に、前記圧電素子１１から発生した電気信号からの情報（例えば、信号の大きさ、信号の長さ等）に基づいて解析を行うことで、正確な動物の生活状態を把握することが可能となる。また、前記圧電素子１１は、比較的安価に入手が可能であり、コンデンサや光等のセンサを用いる場合とは異なり、電源を必要とせず、長期間使用することが可能であることから、設置及びメンテナンスのコストを低減することができる。
ここで、本発明におけるセンサ装置ユニットとは、圧電素子と判定手段との組み合わせを具備するものであり、基材の種類によらないサービスを提供できる、いわばセンサ装置の枠組みのことを示している。
【実施例】
【００４８】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４９】
（実施例）
図２に示すように、基材１０と、該基材１０に設けられた圧電素子１１と、高齢者が前記基材１０上で動くことによって生じた前記圧電素子１１からの電気信号に基づいて高齢者の生活状態を判定する判定手段１２とを備え、さらに、タイマー手段及び出力手段を具えるセンサ装置を作製した。
なお、前記圧電素子１１は、PZT系のセラミック材料とゴムとを混合し、フィルム状にしたもの（サイズ：3cm×3cm）を床材に組み込むによって製造されたものであり、該圧電素子１１は、基材中に9個／m2設けられている。また、前記基材１０は、木材からなる床材である。
【００５０】
（評価）
独居老人に、該センサ装置を設けて部屋で24時間生活を行ってもらい、実施例のセンサ装置の精度を評価した。
実際の生活の状況を把握するため、監視カメラで生活を24時間監視し、本発明によるセンサ装置によって得られた情報と、監視カメラによって確認した情報との対比を行った。
【００５１】
その結果、監視カメラによって得られた生活状態と、本発明によるセンサ装置から得られた生活状態について大きな差異はなく、高齢者の生活状態を精度良く把握できていることがわかった。
また、異常事態をあえて発生させるべく、床に大きな衝撃を与えた場合や、長時間動きがないように手を加えた場合には、判定手段によって異常事態が判定されるとともに、出力手段によって、外部へと異常が通報されたことから、正しく動いていることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、動物、特に単身高齢者等の詳細な生活状況について、複雑な設備を設けることなく把握できるセンサ装置及びセンサ装置ユニットを提供できる。その結果、単身高齢者の支援や介護を高精度且つ低コストに提供することが可能となり、産業上有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１    センサ装置
２    動物（高齢者）
１０  基材
１１  圧電素子
１２  判定手段
【図１】
2015005055.tif 000003
【図２】
2015005055.tif 000004
【図３】
2015005055.tif 000005