(57)【要約】  ユーザの運動を電圧に変換するデバイス１０が、首コード２０と、圧電センサ３０と、印刷回路基板４０とを有する。首コードは、圧電センサに結合されて、使用の際、圧電センサ上で作用する牽引力を第１の方向に提供する。印刷回路基板は、圧電センサに対して電気的及び機械的に結合される。印刷回路基板の重量は、使用の際、重力が、第１の方向と異なる第２の方向において圧電センサ上で作用することをもたらす。その結果、首コードを着用するユーザ５の運動が、圧電センサの形における変化をもたらし、これに基づき、電圧が生成される。この電圧は、ＰＣＢに載置される電気的要素４１に関する供給源として使用されることができ、又は、例えばプロセッサ４１若しくは加速度計といった電気的要素に関するウェイクアップ信号として使用されることができる。
2016536056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの運動を電圧に変換するデバイスであって、
首コードと、
圧電センサと
印刷回路基板とを有し、
前記首コードが、圧電センサに結合され、使用の際、前記圧電センサ上で作用する牽引力を第１の方向に提供するよう構成され、
前記印刷回路基板は、前記圧電センサに結合され、
前記印刷回路基板の重量が、使用の際、重力が、前記第１の方向と異なる第２の方向において前記圧電センサ上で作用することをもたらし、
前記首コードを着用する前記ユーザの運動は、前記圧電センサの形における変化を生じさせ、
前記圧電センサが、前記形状における変化に基づき前記電圧を生成する、デバイス。
【請求項２】
前記圧電センサが、２つの末端部分及び中間部分を持つ矩形の要素として形成され、
前記要素は、前記末端部分と交差する平面に対して屈曲可能であり、
前記首コードが、前記要素の前記末端部分に結合され、
前記印刷回路基板は、前記要素の前記中間部分に対して機械的に結合される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記圧電センサが、２つの末端部分及び中間部分を持つ矩形の要素として形成され、
前記要素は、前記末端部分と交差する平面に対して屈曲可能であり、
前記首コードが、前記要素の前記中間部分に結合されて、
前記印刷回路基板は、前記要素の前記末端部分に対して機械的に結合される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記圧電センサが、２つの矩形の形状の要素を有し、
各要素は、第１及び第２の末端部分を持ち、
各要素が、前記末端部分と交差する平面に対して屈曲可能であり、
前記首コードは、前記第１の末端部分に結合され、
前記印刷回路基板が、前記第２の末端部分に対して機械的に結合される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記印刷回路基板が、前記平面に対して垂直に位置する、請求項２、３又は４に記載のデバイス。
【請求項６】
ユーザをモニタするデバイスであって、
請求項１乃至５の任意の一項に記載のデバイスを有し、
前記デバイスが更に、前記生成された電圧をフィルタリングするフィルタを有し、前記デバイスは更に、前記フィルタリングされた生成された電圧が閾値を超えることに基づき、スタンバイ状態から動作状態へと切り替えるよう構成される電子要素を有する、デバイス。
【請求項７】
前記デバイスが、前記電子要素が前記スタンバイ状態から前記動作状態へと切り替わることに基づき、制御信号を送信するように更に構成される、請求項６に記載のユーザをモニタするデバイス。
【請求項８】
前記電子要素が、前記ユーザの運動を測定するプロセッサ及び／又は運動センサである、請求項６又は７に記載のユーザをモニタするデバイス。
【請求項９】
前記電子要素が、前記電圧が更なる閾値未満になった後所定時間して、前記動作状態から前記スタンバイ状態へと切り替えるように更に構成される、請求項６又は７に記載のユーザをモニタするデバイス。
【請求項１０】
転倒検出器であって、
請求項６又は７に記載のユーザをモニタするデバイスを有し、
前記電子要素が、前記ユーザの運動を測定する運動センサであり、
前記デバイスは、プロセッサを更に有し、
前記プロセッサが、前記運動センサから受信されるウェイクアップ信号に基づき、スタンバイ状態から動作状態へと切り替えるよう構成され、
前記プロセッサは、前記ユーザの潜在的転倒を検出するため、前記運動センサからの前記測定を処理するように更に構成され、
前記転倒検出器が、起こりうる転倒を前記プロセッサが検出したことに基づき、アラーム信号を送るように更に構成される、転倒検出器。
【請求項１１】
ユーザをモニタするシステムであって、
請求項９に記載のユーザをモニタするデバイス又は請求項１０に記載の転倒検出器により送信される制御信号を受信するよう構成される基地局を有し、
前記基地局が、制御信号が所定の時間期間受信されなかったとき、警告信号を送信するよう更に構成される、システム。
【請求項１２】
ユーザの運動を電圧に変換する方法において、
首コードを用いて、牽引力が、第１の方向において圧電センサ上で作用することをもたらすステップと、
印刷回路基板の重量を用いて、重力が、前記第１の方向とは異なる第２の方向において前記圧電センサ上で作用することをもたらすステップとを有し、
使用の際、前記圧電センサ上で作用する前記印刷回路基板の重量及び前記首コードにより前記圧電センサにかけられる前記牽引力が、前記圧電センサの形における変化をもたらし、前記電圧が生成される、方法。
【請求項１３】
ユーザをモニタする方法において、
請求項１２に記載のユーザの運動を電圧に変換する方法と、
前記生成された電圧をフィルタリングするステップと、
前記圧電センサにより生成される前記フィルタリングされた電圧を閾値と比較するステップと、
前記フィルタリングされた電圧が前記閾値を超えるときスタンバイから動作状態へと電子要素を切り替えるステップとを有する、方法。
【請求項１４】
電子要素が前記スタンバイ状態から前記動作状態へと切り替わることに基づき制御信号を送信するステップを更に有する、請求項１３に記載のユーザをモニタする方法。
【請求項１５】
潜在的転倒を検出する方法において、
請求項１３又は１４に記載のユーザをモニタする方法と、
前記電子要素が動作状態に切り替えられた後、更に、
運動センサを用いて前記ユーザの運動をモニタするステップと、
前記ユーザの潜在的転倒を検出するため、プロセッサを用いて前記運動センサからの測定を処理するステップとを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの運動を電圧に変換するデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの運動を電圧に変換するデバイスは、エネルギ収穫に使用されることができる。エネルギ収穫は、エネルギが外部ソースから得られて、電気エネルギに変換される処理である。外部ソースの例は、運動する人の運動エネルギである。圧電材料は、機械的歪みエネルギを電気的電荷分布に変換する能力を持ち、人体からの運動を電気エネルギへと変換するのに用いられる。例えば、Nathan S. Shenck及びJoseph A. Paradisoによる「Energy Scavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics」、MIT Media Laboratory、Responsive Environments Group、http://www.rst2.edu/njheps/resources/energy__scavenging.pdfは、靴に取り付けられた圧電材料を用いるエネルギ抽出を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、デバイスを着用するユーザの運動を電圧に変える代替的なウエアラブルデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このデバイスの目的は、請求項１に記載されるデバイスで実現される。首コードは、ユーザがその首周りにデバイスを着用することを可能にする。歩行といったユーザの運動は、圧電センサにおける牽引力の変動をもたらすことになる。印刷回路基板（ＰＣＢ）の重量は、重力が、同様に圧電センサ上で作用することをもたらす。牽引力及び重力は、圧電センサの異なる部分又は位置に作用し、異なる方向において作用する。これが、歪みの変動をもたらす。外部力が圧電センサを機械的にゆがませるとき、その物質における分極化された単位格子は、シフトし、物質の結晶格子における規則的なパターンにおいて整列配置する。結果として、別々の双極子効果が蓄積する。これは、静電ポテンシャル又は電圧を高める。
【０００５】
ある実施形態において、圧電センサは、矩形の要素として形成される。矩形の要素は、異なる方向において作用する牽引力及び重力の結果として、曲がる。首コードによりかけられる牽引力は、矩形の形状の要素の末端部分に作用することができ、一方、ＰＣＢの重量によりもたらされる重力は、中間部分に作用する。更なる実施形態において、牽引力は中間部分に作用し、重力は要素の末端部分に作用する。この実施形態において、ＰＣＢは末端部分に結合され、首コードは矩形の要素の中間部分に結合される。両方の実施形態において、ユーザの運動は、圧電センサにおけるゆがみの変動をもたらす。その結果、ユーザの運動が電圧に変換される。
【０００６】
圧電センサは、複数の矩形の要素を有することができる。各要素は、前述の実施形態にて説明したのと同様、首コード及びＰＣＢに結合される。矩形の形状の要素の各々は、ユーザの運動に基づき電圧を提供する。これは、運動エネルギの電気エネルギへの拡張されたエネルギ転換を生じさせる。
【０００７】
快適さのため、デバイスは、比較的平面でなければならず、ペンダントとして着用されるとき、それほど突出しないものであるべきである。従って、ある実施形態において、ＰＣＢは、首コードと同じ平面に配置される。この平面は、牽引力及び重力が矩形の形状の要素が曲がることをもたらす曲げ平面に対して垂直である。
【０００８】
本発明の更なる側面によれば、ユーザをモニタするデバイスが提供される。このデバイスは、ユーザの運動を電圧に変換するデバイスを有する。運動エネルギは、電気エネルギに変換される。その結果、圧電センサが、電気的要素に対する供給源として使用されることができる。圧電センサにより生成される電圧は、フィルタリング及び例えばコンデンサでバッファリングされることができ、フィルタリング及びバッファリングされた電圧が、電圧源として使用されることができる。
【０００９】
ユーザをモニタするデバイスの更なる実施形態において、圧電センサにより生成される電圧は、スタンバイから動作状態へと電子要素を起動させるのに用いられる。デバイスは、それが動作状態にあるとき、電子要素に対してエネルギを供給する電池を有することができる。これは、電子要素によるエネルギ消費が、ユーザが動いている時間期間に制限されるという利点を提供する。ユーザが動いていない時間期間では、エネルギ消費は、スタンバイ出力に制限される。こうして、圧電センサは、エネルギ収穫に関して使用されるのではなく、むしろ運動センサとして使用される。これは、供給電流を引き出さず、一旦ユーザの運動が検出されると電子要素を起動させる。
【００１０】
更なる実施形態において、ユーザをモニタするデバイスは、起動すると制御信号を送信する。制御信号は、ユーザ及びデバイスがアクティブであることを示す。所定の時間期間制御信号がないことは、電池減少又はユーザの静止を示すことができる。
【００１１】
本発明の更なる側面によれば、ユーザをモニタするデバイスを有する転倒検出器が提供される。転倒検出器は、ユーザの運動を測定する運動センサと、ユーザの潜在的転倒を検出するため、運動センサからの測定を分析及び解釈するプロセッサとを含む。圧電センサにより生成される電圧は、運動センサ及びプロセッサを起動させるために用いられる。
【００１２】
更なる実施形態において、生成された電圧は、運動センサを起動させるために用いられる。これは、次に、所定の基準を満たす運動が測定されると、プロセッサを起動させることができる。プロセッサは、検出された運動を解釈し、ユーザの起こりうる転倒が検出されるとき、アラーム信号の送信がもたらされることができる。ある実施形態において、運動センサは、加速度計である。
【００１３】
本発明の更なる側面によれば、ユーザをモニタするシステムが提供される。このシステムは、ユーザをモニタするデバイス又は転倒検出器と、モニタリングデバイス又は転倒検出器により送られることができる制御信号に関する基地局とを有する。制御信号が所定の時間期間受信されないとき、監視デバイス又は転倒検出器がサービスを必要とするか、又は、ユーザがアクティブでないことを示すため、基地局は介護者に対して警告信号を送信する。
【００１４】
本発明の更なる側面によれば、ユーザの運動を電圧に変換する方法が提供される。この方法は、首コードを用いて圧電センサ上に牽引力をもたらすステップと、印刷回路基板の重量を用いて圧電センサ上で作用する重力をもたらすステップとを有する。首コードは、圧電センサに対してユーザの運動を渡し、印刷回路基板の重みによりもたらされる重力が、首コードにより提供される牽引力に反対に作用する。これは、圧電センサにおける歪みをもたらす。使用の際、ユーザの運動は、圧電センサの形における変化を引き起こす。これは、エネルギ変換及び電圧の生成をもたらす。
【００１５】
本発明の更なる態様によれば、ユーザをモニタする方法が提供される。この方法は、ユーザの運動を電圧に変換する方法のステップに加えて、上記生成された電圧をフィルタリングするステップと、上記フィルタリングされた生成された電圧を閾値と比較するステップと、上記生成された電圧が上記閾値を超えるときスタンバイから動作状態へと電子要素を切り替えるステップとを含む。この方法において、ユーザの検出された運動から生じる生成された電圧は、電子要素に対するウェイクアップ信号として使用される。電子要素は、ユーザの活動をモニタするために用いられることができる。この方法は、ユーザがアクティブでない、又はしばらくの間アクティブでなかったとき、電池供給からの電力消費を減らすという利点を提供する。
【００１６】
ある実施形態において、この方法は、ウェイクアップ信号を受信した後、電子要素が上記スタンバイ状態から上記動作状態へと切り替わるとき、制御信号を送信するステップを更に含むことができる。制御信号は、電子要素がアクティブであることを示す。制御信号がしばらくの間送信されなかったとき、これは、電池供給が減少した、又はユーザがアクティブでなかったことを示すことができる。
【００１７】
本発明の更なる側面によれば、ユーザの潜在的転倒を検出する方法が提供される。この方法は、ユーザをモニタする方法と、運動センサを用いてユーザの運動をモニタするステップと、ユーザの潜在的転倒を検出するため、プロセッサを用いて運動センサからの測定を分析するステップとを含む。ユーザが動くとき、転倒の危険がある。従って、ユーザの運動が圧電センサで検出されるとき、運動センサ及びプロセッサといった電子要素が、モニタされた運動を分析し始めるため起動する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ユーザをモニタするデバイスを着用するユーザを示す図である。
【図２】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図３ａ】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図３ｂ】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図４ａ】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図４ｂ】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図５ａ】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図５ｂ】ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態を示す図である。
【図６】電圧を生成するデバイスにおいて使用される回路の実施形態を示す図である。
【図７】本発明のある実施形態によるシステムの実施形態を示す図である。
【図８】本発明のある実施形態による転倒検出器の実施形態のブロック図である。
【図９】本発明の実施形態の処理を示す機能的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の例示的な実施形態が、以下の図面を参照し、例示に過ぎないものを用いて説明される。
【００２０】
図１は、ユーザの運動を電圧に変換するデバイス１０を着用するユーザ５を示す。デバイスは、首コード２０を持つペンダントとして首周りに着用される。ユーザがアクティブであるとき、体の運動によってデバイスの運動が生じる。これらの運動は、デバイスに含まれる圧電センサ３０における機械的ひずみをもたらす。図２を参照されたい。機械的ひずみが原因で、圧電センサ３０は、デバイスにおいて使用される電圧を生成する。生成された電圧は、デバイスにおける（低電力）電子要素に供給するために用いられることができる。
【００２１】
ユーザの運動を電圧に変換するデバイスの実施形態において、生成された電圧は、電子要素に対するウェイクアップ信号として使用される。ウェイクアップ信号は、電力消費が最小限であるスタンバイ又はスリープ状態から、電子要素がアクティブである動作状態へと電子要素が切り替わることをもたらす。電子要素は例えば、ユーザの運動における加速を測定する加速度計又はユーザの運動における高さ変化を測定する気圧センサといった運動センサである。
【００２２】
図２は、ユーザの運動を電圧に変換するデバイス１０の更なる詳細を示す。デバイスは、例えばポリビニリデンジフルオリド（ＰＶＤＦ）又はポリオレフィン物質といった圧電材料の屈曲可能なストリップ３０のエンドポイントにハウジング５１及び接続要素２１を介して結合される（又は着脱可能に結合される）首コード２０を含む。ストリップは、矩形に成形されることができるが、他の形状を持つこともできる。その上に取り付けられる１つ又は複数の電子要素を持つ印刷回路基板（ＰＣＢとも呼ばれる）４０が、更なる接続要素２２を用いてストリップの中間部分に接続される。圧電センサ３０の形状は、ユーザの運動に基づき変化する。ユーザ５が、動く（例えば、椅子から立ち上がる）とき、首コード２０は、ストリップにおける上方への牽引力をもたらす。ＰＣＢの重みにより生じる下方への重力により、ストリップは、平面３１に対して曲がる。ＰＣＢは、圧電センサに電気的に結合される電子要素４１を搬送する。デバイス１０を着用するユーザ５が動くとき、電子要素４１は電圧を受信する。それが電子要素４１に供給される前、又は図６及び図７でより詳しく後述するように供給信号若しくはウェイクアップ信号として使用される前に、圧電センサ３０により提供される電圧は、整流、フィルタリング及び／又はバッファリングされる必要がある場合がある。
【００２３】
図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、図５ａ及び図５ｂは、ユーザの運動を電圧に変えるデバイス１０の更なる実施形態を示す。ハウジング及び首コードは、これらの図面に示されない。
【００２４】
更に首コード２０が圧電センサ３０又は圧電材料のストリップに結合されると述べられるとき、首コードは、圧電センサ又は圧電材料のストリップに対して直接又は間接的に接続されることができる。間接的に接続されるとは、首コードが、ハウジングに接続されることができることを意味し、このハウジングは、圧電センサ又は圧電材料のストリップに接続要素を介して接続されることができ、その結果、図２の議論において説明されるように、首コードの牽引力が、ハウジング５１及び接続要素を介して圧電センサ又は圧電材料のストリップに移される。
【００２５】
図３ａ及び図３ｂに示される実施形態において、圧電センサ３０は、末端部分３０ａ、３０ｂ及び中間部分３０ｃを持つ圧電矩形ストリップ３０を有する。ストリップは、平面３１に対して屈曲可能である。この平面は、ストリップの「休止位置」と平行である。「休止位置」は、それ上に作用する機械的ひずみがないとき、牽引力Ｆｐ及び重力Ｆｍがない場合のストリップの位置を表す。使用中、機械的ひずみは、ＰＣＢの重量によりもたらされ、このＰＣＢは、更なる接続要素２２を介してストリップに接続される。これは、図３ａに示されるように、中間部分３０ｃ上に、又は、図３ｂに示されるように末端部分３０ａ、３０ｂ上に重力Ｆｍが作用することを生じさせる。牽引力及び重力は、異なる方向を持つ。図３ａ及び図３ｂに示される実施形態は、反対の方向を示す。首コードは、ハウジング及び接続要素２１を介して牽引力が圧電センサ上に作用することを提供する。図３ａの実施形態において、末端部分３０ａ、３０ｂは、接続要素２１を介して首コードに結合され、図３ｂに示される実施形態において、中間部分３０ｃは、接続要素２１を介して首コードに結合される。ユーザの運動は、圧電センサ上に作用する牽引力Ｆｐにおける変化をもたらす。一方、ＰＣＢの質量ｍから生じる重力は、機械的ひずみの変化を生じさせる反作用力Ｆｍを提供する。機械的ひずみにおける変化は、その休止位置３１に対する圧電ストリップの曲げにおける変化をもたらし、電圧生成を生じさせる。
【００２６】
図４ａ及び図４ｂに示される実施形態において、圧電センサは、２つの圧電矩形ストリップ３０、３５を有する。各ストリップは、末端部分３０ａ、３０ｂ、３５ａ、３５ｂを持つ。両方の実施形態において、各ストリップは、更なる接続要素２２を用いてＰＣＢ４０に結合されるエンドポイント３０ｂ、３５ｂと、接続要素２１を用いて首コード２０に結合される各ストリップの他のエンドポイント３０ａ、３５ａとを持つ。これらの実施形態においてユーザの運動を電圧に変換するデバイスの動作は、図３ａ及び図３ｂで述べられたものと類似する。デバイス１０を着用するユーザ５の運動が原因で、圧電ストリップ３０、３５は、ライン３１で図示されるようそれらの休止位置に対して曲がることになる。両方の圧電ストリップ３０、３５は、曲げが原因で電圧を生成し、生成された電圧は、ＰＣＢ上に載置される（少なくとも１つの）電子要素４１に結合される。
【００２７】
ストリップのエンドポイントは、接続要素及び更なる接続要素を介して異なる構成においてＰＣＢ及び首コードに接続されることができる。別の構成が、図５ａ及び図５ｂに示される。図５ａ及び図５ｂの実施形態において、圧電ストリップのペアの最も反対のエンドポイント３０ａ、３５ａは、更なる接続要素２２を介してＰＣＢに結合され、互いに最も近いペアのエンドポイント３０ｂ、３５ｂは、接続要素２１を介して首コードに結合される。デバイス１０は、ペンダントとして着用され、快適さのため好ましくは平坦でなければならない。従って、デバイスにおいて、ＰＣＢは、ストリップの曲げ平面３１に対して垂直に配置される。その結果、使用中、ユーザが立つとき、ＰＣＢが垂直に配置される。
【００２８】
図４ａ、図４ｂ、図５ａ及び図５ｂに示される実施形態において、屈曲可能な圧電矩形ストリップの各々は、例えばＰＶＤＦで作られ、１５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の長さを持ち、０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲の幅を持ち、４０μｍ〜６０μｍの範囲の厚みを持つ。その上に取り付けられる電子デバイスを持つＰＣＢは、５〜１５グラムの範囲の重みを持つことができる。
【００２９】
図６は、電圧を生成するデバイスに用いられるフィルタ５９の実施形態を示す。フィルタは、圧電センサに対してその入力を用いて電気的に結合される。これは例えば、少なくとも１つの矩形の形状の圧電ストリップを有することができる。各ストリップは、ＰＣＢに結合される部分と、ハウジングを介して首コードに結合される別の部分とを持つ。圧電センサ３６により生成されるユーザ運動誘導電圧は、少なくとも１つのダイオードを有する要素６０により整流される。整流された電圧は、フィルタリングされて、コンデンサ６２でバッファリングされ、例えばツェナーダイオードといったクランピング要素６４でクランプされる。これは、回路の出力６６での出力電圧を生じさせる。ＰＣＢ４０に載置される低電力電子要素４１に対する供給電圧として、出力電圧６６が使用されることができる。ユーザが動く限り、牽引力Ｆｐが圧電センサ上で行使され、これは、コンデンサ６２の充電をもたらす。こうして、ユーザの運動エネルギは、ＰＣＢ上の電子要素により使用される電気エネルギへと圧電センサにより変換される。
【００３０】
ユーザの運動を電圧に変換するデバイス（図７及び図８において符号３６で示される）は、ユーザをモニタするデバイス９０に含まれることができる。ユーザをモニタするデバイスの例は、活動量メータ及び転倒検出器２である。これは、図８について述べるとき、更に詳細に説明される。図７に示されるモニタリングシステム１００は、ユーザをモニタするデバイス９０を有することができる。ユーザをモニタするデバイスは更に、例えばプロセッサ７２及びセンサ７８（例えば加速度計）といった電子要素を有する。プロセッサは、例えば電池といった供給源７４、送信機８０、及びフィルタ５９に結合される。フィルタの出力電圧６６は、プロセッサに関するウェイクアップ信号６８として使用される。ウェイクアップ信号が「低」（ユーザ運動がないことを示し、及び従って圧電センサにより生成される電圧がない）から「高」（圧電センサによる電圧生成を生じさせるユーザ運動があることを示す）まで変化することに基づき、プロセッサは、スタンバイ又はスリープ状態（供給源から引き出されるその供給電流が最小である）から動作状態（プロセッサが、そのプログラムされた機能に基づき作動する）へと切り替わる。ユーザが動くとき、圧電センサはプロセッサがアクティブになることをもたらす。プロセッサ７２は、センサ７８のような他の電子要素が活性化されることをもたらす。センサの測定データは、プロセッサにより分析及び解釈される。監視システム１００は更に、基地局１１０を有する。プロセッサが、ウェイクアップ信号６８により作動されるとき、それは、送信機が基地局に対して制御信号８２を送信することをもたらす。制御信号は、ユーザをモニタするデバイス、例えば転倒検出器が、動作可能なことを示す。制御信号が所定の時間期間に受信されないとき、ユーザをモニタするデバイスは、例えばバッテリ切れにより機能していない場合がある。送信機は更に、重要なセンサデータ及び／又はアラーム信号を基地局に送信するために用いられることができる。
【００３１】
ある実施形態において、ユーザをモニタするデバイスは、トランシーバ８０を形成するため送信機と結合されることができる受信機も有する。基地局は、公衆交換電話網及び／若しくはモバイル通信ネットワークを介してユーザ及び遠隔コールセンタ（例えば救急隊）の間の通信を可能にする回路を有することができて、並びに／又はインターネットに対する接続を提供することができる。
【００３２】
オプションで、ユーザをモニタするデバイスは、ユーザに情報を提供し、及び／又はユーザが、ユーザをモニタするデバイスと相互作用する若しくはこれを制御することを可能にするユーザインタフェース１６を含むことができる。ユーザインタフェース１６は、例えばボタン、キー、スイッチ、トラックボール、タッチスクリーン若しくはマイクロホンといったユーザ入力要素；及び／又は、例えばスピーカ、ライト、ＬＥＤ、ディスプレイ若しくは（ユーザに対して触知的フィードバックを提供する）振動デバイスといったユーザフィードバック要素を有することができる。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェース１６は、緊急時に支援を要請するためユーザが押す専用のボタンを少なくとも有する（このボタンは、個人ヘルプボタンとして知られる）。
【００３３】
いくつかの実施形態では、リモートに位置する臨床医又は他の健康プロバイダが、ユーザをモニタするデバイス９０を介して、ユーザと相互作用することができる。例えば、臨床医又は健康プロバイダは、ユーザをモニタするデバイス９０におけるトランシーバ回路８０を介してユーザと連絡をとることができ、転倒危険度評価を実行すべき又は薬を飲むべきことをユーザにアドバイスすることができる。
【００３４】
ある実施形態において、ユーザをモニタするデバイスは転倒検出器である。図８は、本発明のある実施形態による転倒検出器２の実施形態のブロック図を示す。本発明のこの実施形態において、転倒検出器２は、ユーザにより着用されるか又は搬送されるよう設計される。転倒検出器２は好ましくは、ユーザの首周りのコード又はチェーン上に着用されるペンダントの形である。転倒検出器２は、電圧を生成するデバイス（符号３６）、フィルタ５９、及びユーザの運動の測定を得る１つ又は複数の運動センサを有する。１つ又は複数の運動センサ６、８は概して、ユーザにより経験される加速度を測定する少なくとも加速度計６を含み、この例示的な実施形態では、転倒検出器２は、高さ（高度）又はユーザの高さにおける変化を決定するよう処理されることができる空気圧の測定を得る空気圧センサ８も有する。１つ又は複数の運動センサ６、８は、フィルタ５９を介して圧電センサからウェイクアップ信号を受信する処理ユニット１０に接続される。処理ユニット１０は、運動センサ６、８から測定を受信し、転倒検出システム２のユーザが転倒に苦しんだかどうかを決定するために、測定を処理する。処理ユニット１０は、転倒検出器２の処理も制御する。加速度計６が、転倒検出器２により経験される加速度を測定すること、及び処理ユニット１０は、加速度を分析して、衝撃を特定し、転倒検出器２の速度、方向における変化、及び／又は、位置若しくは高さにおける変化を決定する点を理解されたい。空気圧センサからの信号は、転倒検出器２の高さ及び／又は高さにおける変化を決定するために、処理ユニット１０により分析されることができる。本実施形態において２つの運動センサが示されるが、代替的な実施形態による転倒検出システムは、ただ１つの運動センサを有することができる点を理解されたい（例えば、加速度計６だけで、空気圧センサ８は省略される）。更に他の実施形態において、転倒検出器２は、空気圧センサ８に対して、追加的に又は代替的に、ジャイロスコープ及び／又は磁場センサを有することができる。転倒検出器２は、送信機又はトランシーバ回路１２も有する。これは、転倒が検出されるイベントにおいて、転倒検出器２が、遠隔コールセンタ又は救急隊に対してアラーム信号を送ることを可能にする。送信機又はトランシーバ回路１２は、転倒検出器２（これは、その後警報を出す、又は健康プロバイダ又は救急隊からの支援を要請することができる）と関連付けられる基地局１１０と通信する、又は、公衆電話網（例えばモバイル通信網）を介して、リモート局（例えば、健康プロバイダのコールセンタに配置される）と通信するよう構成されることができる。送信機又はトランシーバ回路１２が、基地局と通信するよう構成される場合、回路１２は、任意の既知の無線技術、例えばＷｉ―Ｆｉ、ブルートゥース、Ｚｉｇｂｅｅ、ニアフィールド通信（ＮＦＣ）などに基づき構成されることができる。例えばモバイル電話網といった公衆電話網との通信を可能にするため、送信機又はトランシーバ回路１２が、追加的又は代替的に提供される場合、回路１２は、追加的又は代替的に、ＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＬＴＥ等を含む第二世代、第三世代又は第四世代通信の任意の適切なタイプを用いるよう構成されることもできる。また、図８に示されていないが、転倒検出器２は、健康プロバイダ又は救急隊とユーザが会話することを可能にするラウドスピーカ及び／又はマイクロホンを有することができる。転倒検出器２は、処理ユニット１０に接続され、運動センサ６、８からの測定データ及び／又は処理ユニット１０により用いられるコンピュータ可読コードを格納することができるメモリモジュール１４も有する。メモリモジュール１４は、最新の測定データだけを格納する、又は所定の時間期間測定データを格納することができる点を理解されたい。転倒検出器２は、例えば転倒検出器２の要素に対してパワーを提供する電池といった電源１８も有する。転倒検出器２のいくつかの実施態様において、本発明による処理及び動作は、転倒検出器２における処理ユニット１０により実行されることができる。ここで、ベースユニットは、遠隔コールセンタ／救急隊／インターネットとの通信を容易にするためだけに提供される。代替的な実施態様において、転倒検出器２は、運動センサ６、８により得られた測定をベースユニット１１０に通信することができ、ベースユニットにおける処理ユニットは、この測定を用いて処理及び動作を実行することができる。この後者の実施形態は、転倒検出器２の電力消費が実質的に減らされることができるという利点を持つ。
【００３５】
いくつかの実施態様において、転倒検出器２における処理ユニット１０は、運動センサ測定から転倒に関連付けられる特徴又はさまざまな特徴に関する値を抽出することで、転倒検出アルゴリズムを用いて、ユーザが転倒で苦しんだかどうかを決定する。例えば、転倒検出器２により経験される加速度及び空気圧変化が、加速度計６及び空気圧センサ８を用いて測定され、これらの測定は、ユーザが転倒で苦しんだかどうか決定するため処理ユニット１０により分析される。
【００３６】
例えば、転倒は、かなりの衝撃に達する、約０．５〜１．５のメートル（この範囲は、転倒検出器２が着用される体の部分及びユーザの身長に基づき異なる場合がある）の高度における変化と、その後に続くユーザがあまり動かない期間により広く特徴付けられる。こうして、転倒が発生したかどうか決定するため、処理ユニット１０は、高度（これは、空気圧センサ８からの測定から得られることができるが、追加的又は代替的に、例えば空気圧センサ８が存在しない場合、加速度計６からの測定から得られることができる）における変化、高度における変化が発生する時間周辺の最大活動レベル（即ち衝撃）（これは、加速度計６からの測定から典型的に得られる）、及び衝撃の後、ユーザが比較的不活発である期間（これも、加速度計６からの測定から典型的に得られる）の１つ又は複数を含む特徴に関する値を抽出するためセンサ測定を処理することができる。上記の特徴のサブセット又は全てが測定において特定される場合、ユーザによる転倒が特定されることができる。言い換えると、必要とされる高さ変化、衝撃及び不活性期間のいずれか１つ又は複数が測定において検出される場合、転倒が特定されることができる。
【００３７】
図９は、本発明の実施形態の動作を示す機能的なフローチャートである。ユーザの運動を電圧に変換する方法は、首コードを用いて、圧電センサ上に牽引力をもたらすステップ２１０と、ＰＣＢの重量を用いて、圧電センサに作用する重力をもたらすステップ２２０とを有する。ＰＣＢにおいて作用する重力及び牽引力が反対方向を持つとき、圧電センサの形状は変化し、電圧が生成される。上述され、図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、図５ａ及び図５ｂに示されるように、圧電センサが、１つ又は複数のストリップを有するとき、これらのストリップは、ユーザが動くとき、例えばユーザが椅子から立ち上がる、又はユーザが歩くとき、曲がる。この方法は更に、生成された電圧がフィルタリング及び／又はバッファリングされるフィルタリングステップ２３０を有することができる。ＰＣＢに載置される電子要素に関する供給源として、バッファリングされた電圧が使用されることができる。フィルタリングされた電圧は、更なるステップ２４０において所定の閾値電圧と比較されてもよい。閾値電圧を上回るフィルタリングされた電圧は、ユーザが動いていることを示す。更なるステップ２５０において、フィルタリングされた出力電圧が所定の閾値電圧より大きいとき、プロセッサ及び／又は加速度計のような電子要素は、スタンバイ又はスリープ状態からアクティブ又は動作状態に置かれる。
【００３８】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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