JP3704215B2 - 高齢者の歩行観察方法及び高齢者用歩行観察装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は高齢者の呆けや足腰の弱り等の異常兆候を早期に発見するための高齢者の歩行観察方法及び高齢者用歩行観察装置に関する。
【0002】
【背景及び課題】
一般に、高齢者の場合、呆けや足腰の弱り等により事故に遭遇することも少なくない。
【0003】
しかし、このような呆けや足腰の弱り等の高齢者特有の症状については、外的に捕らえることができる明確な兆候がないとともに、高齢者自身もほとんど自覚していないため、医師の診察や問診によっては正確な情報を得にくく、結局、高齢者が事故により骨折等の怪我を負ってはじめて、その兆候に気が付くことも多い。このように、高齢者の呆けや足腰の弱り等を早期に発見することが極めて重要であるにも拘わらず、発見が困難な状況にあるのが実情であり、従来から高齢者特有の異常兆候を早期かつ正確に把握することができる有効な対策が要請されていた。
【0004】
本発明はかかる背景に基づく従来の要請に応えたものであり、高齢者特有の異常兆候を早期かつ正確に把握し、呆けや足腰の弱り等を事前に予知することにより、高齢者に対して的確な処方を施すことができるとともに、高齢者を事故から未然に守ることができる高齢者の歩行観察方法及び高齢者用歩行観察装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
上記目的を達成するため、本発明に係る高齢者の歩行観察方法は、高齢者に装着した加速度センサ2により、歩行中の加速度を検出するとともに、加速度センサ2に備えるX方向加速度検出部2x,Y方向加速度検出部2y及びZ方向加速度検出部2zの一又は二以上から出力する出力信号Ssx…を変換した処理データDsを微分し、かつ微分して得る微分データDdの極性変換点Cuにおける処理データDsのピーク値Puを検出し、このピーク値Puがしきい値Euを所定時間以上越えること,ピーク値Puの最大値と最小値の差ΔEpが所定の大きさ以上であること,ピーク値Puの検出後の所定時間以内に当該ピーク値Puが所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値Pusが検出されること,の全てを充足したなら動揺(つまずき)として判定するようにしたことを特徴とする。
【0006】
また、本発明に係る高齢者用歩行観察装置1は、X方向加速度検出部2x,Y方向加速度検出部2y及びZ方向加速度検出部2zの一又は二以上を有することにより加速度を検出する加速度センサ2と、X方向加速度検出部2x,Y方向加速度検出部2y及びZ方向加速度検出部2zの一又は二以上から出力する出力信号Ssx…を変換した処理データDsを微分し、かつ微分して得る微分データDdの極性変換点Cuにおける処理データDsのピーク値Puを検出し、このピーク値Puがしきい値Euを所定時間以上越えること,ピーク値Puの最大値と最小値の差ΔEpが所定の大きさ以上であること,ピーク値Puの検出後の所定時間以内に当該ピーク値Puが所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値Pusが検出されること,の全てを充足したなら動揺(つまずき)として検出する異常歩行検出機能部3と、異常歩行検出機能部3の検出結果を記憶する記憶機能部4と、電源用電池5とを備え、高齢者に対して装着可能に構成したことを特徴とする。
【0007】
この場合、好適な実施の形態により、記憶機能部4は、内部メモリ4i及び/又は外部メモリ4oを利用できる。また、記憶機能部4に記憶する検出結果は、異常歩行の発生回数,異常歩行時における所定期間の処理データDs,時計機能部6から得る異常歩行の発生時刻の一又は二以上を含ませることができる。
【0008】
これにより、高齢者用歩行観察装置1を高齢者に装着すれば、高齢者の歩行中の加速度は加速度センサ2により検出される。そして、加速度センサ2におけるX方向加速度検出部2x,Y方向加速度検出部2y及びZ方向加速度検出部2zの一又は二以上から出力する加速度に応じた出力信号Ssx…は異常歩行検出機能部3に付与される。異常歩行検出機能部3では出力信号Ssx…が処理データDsに変換されるとともに、この処理データDsが予め設定した判別条件により判別される。この判別条件は、検出する動揺(つまずき)に対応して設定される。この際、X方向加速度検出部2x,Y方向加速度検出部2y及びZ方向加速度検出部2zから得る複数の出力信号Ssx…を利用する場合には、各判別結果を総合して異常歩行を検出することにより、検出精度がより高められる。
【0009】
また、判別処理は次のように行われる。まず、処理データDsからピーク値Puが検出される。このピーク値Puは処理データDsを微分して得られる微分データDdの極性変換点Cuにおける処理データDsの値から検出される。そして、このピーク値Puが一定のしきい値以上であれば、このピーク値Puを含む前後のデータに対して、動揺を判別するための判別条件、即ち、ピーク値Puがしきい値Euを所定時間以上越えること,ピーク値Puの最大値と最小値の差ΔEpが所定の大きさ以上であること,ピーク値Puの検出後の所定時間以内に当該ピーク値Puが所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値Pusが検出されること,の三つ判別条件が充足するか否かを判別し、全てを充足する場合には、動揺として判定(検出)する。
【0010】
一方、異常歩行検出機能部3の検出結果、即ち、異常歩行の発生回数は記憶機能部4を構成する内部メモリ4i及び/又は外部メモリ4oに記憶される。これにより、記憶機能部4に記憶された検出結果を読出せば、異常歩行の種別に対応した発生回数,異常歩行時における所定期間の処理データDs,時計機能部6から得る異常歩行の発生時刻の一又は二以上を知ることができる。
【0011】
よって、例えば、発生回数の絶対値が大きくて異常な状況にあるか、或いは発生回数が相対的に増加傾向にあるか等により、高齢者特有の異常兆候を早期かつ正確に把握し、呆けや足腰の弱り等を事前に予知することができるとともに、高齢者に対して的確な処方を施すことが可能となり、さらに、高齢者を事故から未然に守ることができる。
【0012】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【0013】
まず、本実施例に係る高齢者用歩行観察装置1の構成について、図1及び図5を参照して説明する。
【0014】
図5は歩行観察装置1の外観構成を示す。30はケーシングであり、裏面には高齢者に装着するベルト等の装着具31を有する。また、ケーシング30の前面部には操作部32を、側面部にはメモリカードのカード装填部33をそれぞれ設ける。なお、操作部32において、34は動揺/転倒表示切換キー,35は時計表示切換キー,36は液晶表示パネルを利用したデジタル表示部,37は電源キー,38はリセットキーをそれぞれ示す。
【0015】
一方、図1には歩行観察装置1における信号処理系のブロック図を示す。2は加速度を検出する加速度センサであり、X方向(前後方向)の加速度を検出するX方向加速度検出部2x,Y方向(上下方向)の加速度を検出するY方向加速度検出部2y及びZ方向(左右方向)の加速度を検出するZ方向加速度検出部2zを備える。なお、各検出部2x,2y,2zは感度として1〔G〕当たり1〔V〕を出力する。
【0016】
また、加速度センサ2の出力部はマルチプレクサ11の入力側に接続するとともに、マルチプレクサ11の出力側はアナログ−ディジタルコンバータ12の入力側に接続する。13はマイクロコンピュータであり、アナログ−ディジタルコンバータ12の出力側は当該マイクロコンピュータ13に接続する。このマイクロコンピュータ13には、さらに、RAM或いは書込自在の不揮発性メモリ等を用いた内部メモリ4i,メモリカード用のインタフェース14及び前記デジタル表示部36をそれぞれ接続する。これにより、前記カード装填部33に装填したメモリカード4ocはインタフェース14を介してマイクロコンピュータ13に接続される。この場合、メモリカード4ocは外部メモリ4oを構成するとともに、内部メモリ4iと外部メモリ4oは記憶機能部4を構成する。また、マルチプレクサ11,アナログ−ディジタルコンバータ12及びマイクロコンピュータ13は異常歩行検出機能部3として機能する。さらに、5は各部に給電を行う電池であり、一次電池又は二次電池(バッテリ)を利用できる。一方、マイクロコンピュータ13には時計機能部6を含む。
【0017】
次に、本実施例に係る歩行観察方法を含む歩行観察装置1の全体動作及び各部の機能について、図1〜図9を参照して説明する。
【0018】
まず、図5に示した歩行観察装置1に備えるベルト等の装着具31を高齢者の腰に巻くなどにより、当該歩行観察装置1を高齢者に装着する。そして、電源キー37をONにする。
【0019】
今、高齢者が歩行すれば、その際に生ずるX方向,Y方向及びZ方向の加速度は、加速度センサ2におけるX方向加速度検出部2x,Y方向加速度検出部2y及びZ方向加速度検出部2zによりそれぞれ検出され、各検出部2x,2y及び2zから出力する各出力信号Ssx,Ssy及びSszはマルチプレクサ11に付与される。この場合、各出力信号Ssx,Ssy及びSszを図3,図4及び図6〜図9に示す。図3は動揺(つまずき)時の信号波形、図6は転倒時の信号波形、図7は正常歩行時の信号波形、図8は階段下り時の信号波形、図9は腰下ろし時の信号波形をそれぞれ示す。このうち図3及び図6は本実施例に係る歩行観察装置1によって検出する異常歩行から得られる信号波形であり、図7〜図9に示す他の正常な信号波形とは明確に相違する。
【0020】
一方、加速度センサ2から出力する各出力信号Ssx,Ssy及びSszはアナログ信号であり、各出力信号Ssx…はマルチプレクサ11により20m秒間隔で各出力信号Ssx…の順番にサンプリングされる。そして、得られたサンプリング信号は順次アナログ−ディジタルコンバータ12に付与され、デジタル信号に変換される。このデジタル信号は処理データDsとなり、マイクロコンピュータ13に付与されるとともに、内部メモリ4iに書込まれる。なお、処理データDsはデータ化されているが、基本的に前記各出力信号Ssx,Ssy及びSszに対応する。
【0021】
また、マイクロコンピュータ13は内部メモリ4iに書込まれた処理データDsを監視し、判別処理を実行することにより、異常歩行の有無を検出する。即ち、一定時間、例えば、4秒間に検出された処理データDsに対する判別処理を2秒毎に順次行う。具体的には、0〜4秒の間,2〜6秒の間,4〜8秒の間…の各時間に対して順次判別処理が行われる。したがって、各判別処理工程において後半の2秒間に異常歩行が検出されなくても次の処理工程の前半で検出されることになる。
【0022】
次に、判別処理方法について、図2に示すフローチャートに従って順次説明する。なお、実施例の判別処理はX方向の加速度データのみを使用した。まず、内部メモリ4iから読出されたX方向の処理データDsは、フィルタリング処理されてノイズ成分が除去される(ステップS1)。次いで、処理データDsに対する微分処理が行われる(ステップS2)。これにより得られる微分データDdを図4(b)に示す。そして、微分データDdにおける極性変換点Cuを検出したなら、この極性変換点Cuにおける処理データDsの値をピーク値Puとして検出する(ステップS3,S4)。この場合、正から負への極性変換点は正のピーク値となり、負から正への極性変換点は負のピーク値となるため、正から負への極性変換点Cuにおけるピーク値Puを検出する。
【0023】
これにより、ピーク値Puの大きさが予め設定したしきい値Eu〔V〕(実施例は3〔V〕)以上の場合には、候補データとし、この候補データに基づいて判別処理を開始する(ステップS5,S6)。図4(a)は動揺(つまずき)時の出力信号Ssxを原理的に示す。まず、候補データに対して異なる複数の判別条件を予め設定し、この判別条件により判別を行う。動揺に対する判別条件は、▲1▼しきい値Eu〔V〕を越えた時間Tiが100〔ms〕以上であること、▲2▼ピーク値Puの最大値と最小値Pudの差ΔEpが1〔V〕以上であること、▲3▼候補データの検出後、1.5秒以内に2〔V〕以下となり、次に3〔V〕以上のピーク値Pusが検出されること、の三点である(ステップS7)。このような判別条件は、動揺の場合、急激な変動が数回繰り返されることに基づく。
【0024】
以上の判別条件に基づいて候補データ及びその前後データを判別し、判別の結果、全ての判別条件を充足したなら、動揺が一回発生したと判定する(ステップS9,S10)。そして、既に検出されている動揺回数に1を加算して記憶する(ステップS11)。この際、動揺/転倒表示切換キー34を動揺表示側に切換えておけば、動揺の回数が表示部36に表示される(ステップS11)。他方、判別条件を一つでも充足しない場合には候補データとしてのポジションはキャンセルされる(ステップS12)。
【0025】
一方、転倒の場合も同様である。転倒の場合の判別条件は、▲1▼しきい値Eu〔V〕を越えた時間Tiが100〔ms〕以上であること、▲2▼ピーク値Puの最大値と最小値Pudの差ΔEpが1〔V〕以上であること、▲3▼候補データの検出後、1.5秒以内に2〔V〕以下にならないこと、の三点である(ステップS13)。このような判別条件は、転倒の場合、暫く横たわった状態が継続するため、その間、出力信号の大きさがオフセットすることに基づく(図6参照)。
【0026】
以上の判別条件に基づいて候補データを判別し、判別の結果、全ての判別条件を充足したなら、転倒したと判定する(ステップS14,S15)。そして、既に検出されている転倒回数に1を加算して記憶する(ステップS16)。この際、動揺/転倒表示切換キー34を転倒表示側に切換えておけば、転倒の回数が表示部36に表示される(ステップS16)。他方、判別条件を一つでも充足しない場合には、候補データとしてのポジションはキャンセルされる(ステップS12)。
【0027】
また、いずれの場合にも、異常歩行が検出されたなら、異常歩行時における所定期間(具体的には、4秒間分)の処理データDsを記憶するとともに、時計機能部6から得る異常歩行の発生時刻を一緒に記憶する。なお、時計表示切換キー35を切換えれば、リアルタイムの時刻を表示部36に表示できる。
【0028】
さらに、メモリカード4ocが装填されている場合には、当該メモリカード4ocにも同様の検出結果が書き込まれる。したがって、メモリカード4ocを取出し、記憶されているデータをコンピュータに転送すれば、統計処理や解析処理を行うことができるとともに、必要によりプリントアウトすることもできる。よって、発生回数の絶対値が大きくて異常な状況にあるか、或いは発生回数が相対的に増加傾向にあるか等により、高齢者特有の異常兆候を早期かつ正確に把握し、呆けや足腰の弱り等を事前に予知することができるとともに、高齢者に対して的確な処方を施すことが可能となり、さらに、高齢者を事故から未然に守ることができる。
【0029】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成,手法,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更できる。
【0030】
例えば、実施例はX方向,Y方向及びZ方向の三方向の加速度を検出できる加速度センサ2を例示したが、一方向又は二方向のみの加速度を検出できる加速度センサであってもよい。また、実施例では、X方向の加速度のみを利用した場合を例示したが、Y方向又はZ方向に対してもX方向と同様に判別を行い、X方向とY方向の組合わせ、X方向とZ方向の組合わせ、さらにX方向,Y方向及びZ方向の三方向の組合わせにより検出してもよい。これらの場合には判別結果を総合して判定(検出)する。なお、判別条件は各方向において異ならせる。
【0031】
また、加速度センサの出力信号Ssx…を処理データDsに変換し、この処理データDsを判別したが、出力信号Ssx…を直接判別してもよい。さらに、本発明において記憶とは記録を含む概念である。なお、表示部は無くてもよい。
【0032】
一方、他の各種センサを付加し、多様性及び多機能性を高めてもよい。具体的には、温度センサを付加し、異常歩行の発生時毎に気温を一緒に記憶させてもよいし、万歩計を付加し、異常歩行が何歩数目に発生したかなどを一緒に記憶させてもよい。
【0033】
【発明の効果】
このように、本発明に係る高齢者の歩行観察方法は、高齢者に装着した加速度センサにより、歩行中の加速度を検出するとともに、前記加速度センサに備えるX方向加速度検出部,Y方向加速度検出部及びZ方向加速度検出部の一又は二以上から出力する出力信号を変換した処理データを微分し、かつ微分して得る微分データの極性変換点における前記処理データのピーク値を検出し、このピーク値がしきい値を所定時間以上越えること,前記ピーク値の最大値と最小値の差が所定の大きさ以上であること,前記ピーク値の検出後の所定時間以内に当該ピーク値が所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値が検出されること,の全てを充足したなら動揺(つまずき)として判定し、また、本発明に係る高齢者用歩行観察装置は、X方向加速度検出部,Y方向加速度検出部及びZ方向加速度検出部の一又は二以上を有することにより加速度を検出する加速度センサと、前記X方向加速度検出部,前記Y方向加速度検出部及び前記Z方向加速度検出部の一又は二以上から出力する出力信号を変換した処理データを微分し、かつ微分して得る微分データの極性変換点における前記処理データのピーク値を検出し、このピーク値がしきい値を所定時間以上越えること,前記ピーク値の最大値と最小値の差が所定の大きさ以上であること,前記ピーク値の検出後の所定時間以内に当該ピーク値が所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値が検出されること,の全てを充足したなら動揺(つまずき)として検出する異常歩行検出機能部と、前記異常歩行検出機能部の検出結果を記憶する記憶機能部と、電源用電池とを備え、高齢者に対して装着可能に構成したため、高齢者特有の異常兆候を早期かつ正確に把握し、呆けや足腰の弱り等を事前に予知することにより、高齢者に対して的確な処方を施すことができるとともに、高齢者を事故から未然に守ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る高齢者用歩行観察装置の信号処理系のブロック図、
【図2】同高齢者用歩行観察装置の判別処理手順を示すフローチャート、
【図3】同高齢者用歩行観察装置を使用した動揺時における加速度センサの出力信号の波形図、
【図4】同高齢者用歩行観察装置における判別処理の説明図、
【図5】同高齢者用歩行観察装置の外観斜視図、
【図6】同高齢者用歩行観察装置を使用した転倒時における加速度センサの出力信号の波形図、
【図7】同高齢者用歩行観察装置を使用した正常歩行時における加速度センサの出力信号の波形図、
【図8】同高齢者用歩行観察装置を使用した階段下り時における加速度センサの出力信号の波形図、
【図9】同高齢者用歩行観察装置を使用した腰下ろし時における加速度センサの出力信号の波形図、
【符号の説明】
1 高齢者用歩行観察装置
2 加速度センサ
2x X方向加速度検出部
2y Y方向加速度検出部
2z Z方向加速度検出部
3 異常歩行検出機能部
4 記憶機能部
4i 内部メモリ
4o 外部メモリ
4oc メモリカード
5 電源用電池
6 時計機能部
Ssx 出力信号
Ssy 出力信号
Ssz 出力信号
Ds 処理データ
Pu ピーク値
Pus ピーク値
Dd 微分データ
Cu 極性変換点
Eu しきい値
ΔEp ピーク値の最大値と最小値の差
Claims (6)
- 高齢者に装着した加速度センサにより、歩行中の加速度を検出するとともに、前記加速度センサに備えるX方向加速度検出部,Y方向加速度検出部及びZ方向加速度検出部の一又は二以上から出力する出力信号を変換した処理データを微分し、かつ微分して得る微分データの極性変換点における前記処理データのピーク値を検出し、このピーク値がしきい値を所定時間以上越えること,前記ピーク値の最大値と最小値の差が所定の大きさ以上であること,前記ピーク値の検出後の所定時間以内に当該ピーク値が所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値が検出されること,の全てを充足したなら動揺(つまずき)として判定することを特徴とする高齢者の歩行観察方法。
- X方向加速度検出部,Y方向加速度検出部及びZ方向加速度検出部の一又は二以上を有することにより加速度を検出する加速度センサと、前記X方向加速度検出部,前記Y方向加速度検出部及び前記Z方向加速度検出部の一又は二以上から出力する出力信号を変換した処理データを微分し、かつ微分して得る微分データの極性変換点における前記処理データのピーク値を検出し、このピーク値がしきい値を所定時間以上越えること,前記ピーク値の最大値と最小値の差が所定の大きさ以上であること,前記ピーク値の検出後の所定時間以内に当該ピーク値が所定の大きさ以下となり、かつこの後に所定の大きさ以上のピーク値が検出されること,の全てを充足したなら動揺(つまずき)として検出する異常歩行検出機能部と、前記異常歩行検出機能部の検出結果を記憶する記憶機能部と、電源用電池とを備え、高齢者に対して装着可能に構成したことを特徴とする高齢者用歩行観察装置。
- 前記記憶機能部は、内部メモリ及び/又は外部メモリであることを特徴とする請求項2記載の高齢者用歩行観察装置。
- 前記記憶機能部に記憶する検出結果は、動揺の発生回数であることを特徴とする請求項2又は3記載の高齢者用歩行観察装置。
- 前記記憶機能部に記憶する検出結果は、動揺時における所定期間の前記処理データであることを特徴とする請求項2又は3記載の高齢者用歩行観察装置。
- 前記検出結果には、時計機能部から得る動揺の発生時刻を含むことを特徴とする請求項2又は5記載の高齢者用歩行観察装置。
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JPH10165395A (ja) | 1998-06-23 |
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