JP5884623B2 - 転倒予知プログラム、携帯電子機器及び転倒予知方法 - Google Patents

転倒予知プログラム、携帯電子機器及び転倒予知方法 Download PDF

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Description

本発明は、転倒予知プログラム、携帯電子機器及び転倒予知方法に関する。
近年、例えば、高齢者の転倒による事故が年々増加している。そこで、遠隔地から対象者の転倒を予防するための支援システムが広く知られている。支援システムでは、床に圧力センサを敷き詰め、圧力センサを通じて対象者の床の上の歩行時の足圧を測定する。そして、対象者の歩行時の足圧に応じて、対象者の転倒の危険度が判定できる。
特開2003−216743号公報
しかしながら、上記支援システムでは、対象者の転倒の危険度を判定するためには、床下に圧力センサを敷き詰めなければならず、大掛かりな仕組みが必要となる。
一つの側面では、対象者が転倒発生を事前に認識できる転倒予知プログラム、携帯電子機器及び転倒予知方法等を提供することを目的とする。
一つの案では、携帯電子機器のプロセッサに、前記携帯電子機器の重力加速度方向の加速度を検出し、前記重力加速度方向の加速度が、判定閾値テーブルに格納されている閾値以下であるか否かを判定し、前記重力加速度方向の加速度が前記閾値以下の場合に、対象者の転倒発生の予知を報知出力する各処理を実行させる。
開示の態様では、対象者が転倒発生を事前に認識できる。
図1は、本実施例の携帯端末の一例を示す説明図である。 図2は、アプリCPU及びサブプロセッサ内の機能構成の一例を示す説明図である。 図3は、加速度テーブルの一例を示す説明図である。 図4は、判定閾値テーブルの一例を示す説明図である。 図5は、報知内容の一例を示す説明図である。 図6は、転倒予知処理に関わる携帯端末のサブプロセッサ側の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図7は、加速度格納処理に関わる携帯端末のサブプロセッサ側の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図8は、転倒予知プログラムを実行する電子機器を示す説明図である。
以下、図面に基づいて、本願の開示する携帯電子機器、転倒予知プログラム及び転倒予知方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。
図1は、本実施例の携帯端末1の一例を示す説明図である。図1に示す携帯端末1は、例えば、スマートフォン等の携帯電話端末である。携帯端末1は、スピーカ11と、マイク12と、LCD(Liquid Crystal Display)13と、タッチパネル14と、カメラ15と、短距離無線インタフェース(以下、単にI/Fと称する)16と、GPS(Global Position System)17とを有する。更に、携帯端末1は、無線LANI/F18と、通信CPU(Central Processing Unit)19と、ISP(Imaging Signal Processor)20と、音声DSP(Digital Signal Processor)21と、サブプロセッサ22とを有する。更に、携帯端末1は、地磁気センサ23と、加速度センサ24と、ジャイロセンサ25と、RAM(Random Access Memory)26と、不揮発性メモリ27と、アプリCPU28とを有する。
LCD13は、各種情報を画面表示する。タッチパネル14は、LCD13の画面上のタッチ操作を検出する。短距離無線I/F16は、短距離無線通信機能を司るインタフェースである。GPS17は、GPS衛星を使用して携帯端末1の現在位置を測定するシステムである。無線LANI/F18は、無線LAN機能を司るインタフェースである。通信CPU19は、携帯電話通信機能等の各種通信機能を司るCPUである。ISP20は、画像信号処理を司るプロセッサである。音声DSP21は、音声信号処理を司るプロセッサである。サブプロセッサ22は、例えば、転倒予知プログラムを実行する外付けのプロセッサである。地磁気センサ23は、例えば、携帯端末1の方位を検出するセンサである。
加速度センサ24は、携帯端末1自体の例えば、x軸、y軸及びz軸の3軸の加速度を検出するセンサである。ジャイロセンサ25は、例えば、3軸の角速度を検出するセンサである。不揮発性メモリ27は、例えば、転倒予知プログラム等の各種プログラムを記憶するものである。RAM26は、各種情報を記憶するものである。アプリCPU28は、携帯端末1全体を制御するものである。バス29は、携帯端末1内部のアプリCPU28やRAM26等の各種機器を相互に接続するものである。
図2は、サブプロセッサ22及びアプリCPU28の機能構成の一例を示す説明図である。尚、サブプロセッサ22及びアプリCPU28は、不揮発性メモリ27に記憶された転倒予知プログラムを読み出し、読み出された転倒予知プログラムに基づき各種プロセスを機能として構成するものである。図2に示すサブプロセッサ22は、転倒予知処理部22Aを機能として動作する。また、アプリCPU28は、報知処理部28Aを機能として動作する。
RAM26には、図3に示す加速度テーブルが格納してある。図3は、加速度テーブルの一例を示す説明図である。図3に示す加速度テーブル40は、x軸の加速度40Aと、y軸の加速度40Bと、z軸の加速度40Cと、重力加速度方向の加速度40Dとをサンプリング周期毎に順次格納する。転倒予知処理部22Aは、加速度センサ24を通じてサンプリング周期、例えば、20m秒周期でx軸の加速度、y軸の加速度及びz軸の加速度を検出し、これら3軸の加速度及び重力加速度方向の加速度を加速度テーブル40内に20m秒毎に格納する。加速度テーブル40は、例えば、1行目から50行目までの行毎にサンプリングデータを順次格納するバッファ方式を採用する。つまり、加速度テーブル40は、20m秒周期で50個分の加速度、すなわち10秒分の加速度を格納できる。
転倒予知処理部22Aは、20m秒周期毎に検出された加速度を1行目から50行目まで順次格納する。そして、転倒予知処理部22Aは、加速度テーブル40内の50行目に加速度を格納後、次の加速度が検出されると、最古である1行目に格納した加速度を削除して各行の加速度を前詰めにして50行目を空け、空きの50行目に新たな加速度を格納する。このように転倒予知処理部22Aは、1行目の加速度を削除して50行目を空け、空きの50行目に加速度を順次格納する動作を繰り返し実行するものである。
更に、転倒予知処理部22Aは、サンプリング周期毎のx軸の加速度、y軸の加速度及びz軸の加速度に基づき、重力加速度方向の加速度を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、サンプリング周期毎に重力加速度方向の加速度を加速度テーブル40に順次格納する。また、転倒予知処理部22Aは、過去1分間の歩数を計測し、過去1分間の歩数を60で除算することで歩行振動数(Hz)を算出する。尚、歩行振動数は、対象者の歩行ピッチに対応した指標である。
また、不揮発性メモリ27には、図4に示す判定閾値テーブルが格納してある。図4は、判定閾値テーブルの一例を示す説明図である。図4に示す判定閾値テーブル50は、歩行振動数50Aに応じた判定閾値50Bが格納してある。判定閾値は、対象者の歩行時の転倒を事前予知できる重力加速度方向の加速度を判定する閾値である。尚、歩行者の転倒は、歩行中のつまずきが原因となる場合が多く、しかも、つまずきは、歩行者の足が十分に高く上がっていないことで生じる。そこで、対象者の足が十分に高く上がっているか否かを検知するために、対象者の着地の衝撃、すなわち対象者が携帯した携帯端末1の重力加速度方向の加速度の大きさで判定する。そこで、対象者の重力加速度方向の加速度が、対象者の歩行が転倒しそうな加速度であるか否かを判定する閾値を予め設定した。例えば、通常歩行時の重力加速度方向の加速度を歩行基準値とした場合、転倒の危険度が高いと判定するための判定閾値は歩行基準値よりも小さくなる。
しかも、判定閾値は、対象者の歩行ピッチ、すなわち歩行振動数に比例して大きくなる。そこで、転倒予知処理部22Aは、対象者の歩行振動数を算出し、算出された歩行振動数50Aに応じて判定閾値50Bを判定閾値テーブル50から決定する。そして、転倒予知処理部22Aは、重力加速度方向の加速度が判定閾値以下の状態が5秒以上継続した場合に、対象者の現在の歩行が転倒の危険度が高レベルの歩行と判定する。
また、アプリCPU28内の報知処理部28Aは、対象者の現在の歩行が転倒の危険度が高レベルの歩行と判定されると、転倒の危険度が高レベルを示す警告を、スピーカ11やLCD13を通じて報知出力する。図5は、報知内容の一例を示す説明図である。報知処理部28Aは、図5に示すように「転倒する可能性が高いので、足をしっかりと上げて歩いてください。」等の報知内容の警告をLCD13に画面表示する。また、報知処理部28Aは、転倒の危険度が高レベルの警告を、例えば、警告音でスピーカ11から音響出力する。
次に本実施例の携帯端末1の動作について説明する。図6は、転倒予知処理に関わる携帯端末1のサブプロセッサ22側の処理動作の一例を示すフローチャートである。図6に示す転倒予知処理は、対象者が携帯する携帯端末1の重力加速度方向の加速度に応じて対象者の転倒発生の予知を報知出力する処理である。
図6においてサブプロセッサ22は、加速度センサ24及び転倒予知処理部22Aを起動する(ステップS11)。転倒予知処理部22Aは、対象者が装着して携帯端末1の静止状態でのx軸の加速度X0、y軸の加速度Y0及びz軸の加速度Z0を、加速度センサ24を通じて取得する(ステップS12)。転倒予知処理部22Aは、静止状態でのx軸の加速度X0と、y軸の加速度Y0と、z軸の加速度Z0とを加算し、G=(X0+Y0+Z0)を算出する(ステップS13)。
転倒予知処理部22Aは、静止状態でのx軸の加速度、y軸の加速度及びz軸の加速度に対する重力加速度方向の成分の割合(X0/G,Y0/G,Z0/G)を算出する(ステップS14)。尚、転倒予知処理部22Aは、重力加速度方向の成分の割合(X0/G,Y0/G,Z0/G)をRAM26に格納しておく。転倒予知処理部22Aは、転倒予知処理の停止要求が検出されたか否かを判定する(ステップS15)。
転倒予知処理部22Aは、転倒予知処理の停止要求が検出されなかった場合に(ステップS15否定)、現在歩行中の対象者の歩行振動数を算出する(ステップS16)。尚、転倒予知処理部22Aは、歩行中の対象者の直近過去1分間の歩数を計測し、歩数を60で除算することで歩行振動数(Hz)を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、歩行振動数50Aに対応する判定閾値50Bを判定閾値テーブル50から決定する(ステップS17)。その結果、転倒予知処理部22Aは、現在歩行中の歩行ピッチに対応した判定閾値を設定できる。
転倒予知処理部22Aは、図7に示す加速度格納処理を実行する(ステップS18)。転倒予知処理部22Aは、加速度格納処理を実行後、加速度テーブル40内の重力加速度方向の加速度の直近過去10秒間の平均値を算出する(ステップS19)。転倒予知処理部22Aは、算出された重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下であるか否かを判定する(ステップS20)。転倒予知処理部22Aは、重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下でない場合に(ステップS20否定)、カウンタ値をリセットし(ステップS21)、停止要求が検出されたか否かを判定すべく、ステップS15に移行する。尚、カウンタ値は、サンプリングデータである3軸の加速度に基づき重力加速度方向の加速度が順次格納される20秒毎に+1インクリメントされる。また、転倒の危険度が高レベルであると判定するカウンタ値は、例えば250(例えば5秒)を一例とする。
転倒予知処理部22Aは、重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下の場合(ステップS20肯定)、対象者の歩行は転倒の危険度が高い歩行と判定し、カウンタ値を+1インクリメントする(ステップS22)。そして、転倒予知処理部22Aは、カウンタ値が250以上であるか否かを判定する(ステップS23)。転倒予知処理部22Aは、カウンタ値が250以上の場合に(ステップS23肯定)、転倒の危険度が高い状態を5秒以上継続したものと判定し、対象者の歩行は転倒の危険度が高レベルの歩行と判定する(ステップS24)。
転倒予知処理部22Aは、対象者の歩行は転倒の危険度が高レベルの歩行と判定し、転倒危険度の高レベルを報知出力し(ステップS25)、停止要求が検出されたか否かを判定すべく、ステップS15に移行する。尚、報知出力としては、LCD13やスピーカ11等を使用しても良い。転倒予知処理部22Aは、停止要求が検出された場合に(ステップS15肯定)、図6に示す処理動作を終了する。また、転倒予知処理部22Aは、カウンタ値が250以上でない場合に(ステップS23否定)、停止要求が検出されたか否かを判定すべく、ステップS15に移行する。
図6の転倒予知処理の転倒予知処理部22Aは、20m秒周期毎に検出された、対象者の3軸の加速度に基づき、対象者の重力加速度方向の加速度を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、20m秒毎の重力加速度方向の加速度を加速度テーブル40に順次格納する。そして、転倒予知処理部22Aは、加速度テーブル40に格納された10秒分の重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下であるか否かを判定する。転倒予知処理部22Aは、重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下の状態が5秒以上継続した場合に、対象者の歩行が転倒の危険度が高レベルの歩行と判定し、転倒の危険度が高レベルと報知出力する。その結果、対象者は、報知出力に基づき、現在の歩行が転倒の危険度が高い歩行であると事前に認識できる。
転倒予知処理部22Aは、対象者の直近過去1分間の歩数を計測し、歩数を60で除算して歩行振動数を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、歩行振動数に応じて判定閾値を判定閾値テーブル50から決定する。その結果、対象者は、現在の歩行振動数に応じて判定閾値を変更するため、現在の歩行ピッチに応じた判定閾値を設定できる。
図7は、加速度格納処理に関わる携帯端末1のサブプロセッサ22側の処理動作の一例を示すフローチャートである。図7に示す加速度格納処理では、20m秒周期毎にx軸、y軸及びz軸の加速度及び重力加速度方向の加速度を加速度テーブル40に順次格納する処理である。
転倒予知処理部22Aは、停止要求が検出されたか否かを判定する(ステップS31)。転倒予知処理部22Aは、停止要求が検出されなかった場合に(ステップS31否定)、加速度テーブル40内の最終行に値があるか否かを判定する(ステップS32)。転倒予知処理部22Aは、加速度テーブル40内の最終行に値がある場合に(ステップS32肯定)、加速度テーブル40内の1行目の値を削除する(ステップS33)。そして、転倒予知処理部22Aは、加速度センサ24を通じて現時点nでのx軸の加速度Xn、y軸の加速度Yn、z軸の加速度Znを検出する(ステップS34)。
転倒予知処理部22Aは、x軸の加速度Xn、y軸の加速度Yn及びz軸の加速度Znを加速度テーブル40内に格納する(ステップS35)。そして、転倒予知処理部22Aは、x軸の加速度Xn、y軸の加速度Yn及びz軸の加速度Znと、静止状態の重力加速度方向の各軸の割合(X0/G,Y0/G,Z0/G)とに基づき重力加速度方向の加速度を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、算出された重力加速度方向の加速度を、3軸の加速度Xn,Yn,Znに対応付けて加速度テーブル40内に格納する(ステップS36)。尚、転倒予知処理部22Aは、(Xn*X0/G)+(Yn*Y0/G)+(Zn*Z0/G)に基づき重力加速度方向の加速度を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、算出された加速度を加速度テーブル40内に格納した後、停止要求が検出されたか否かを判定すべく、ステップS31に移行する。
また、転倒予知処理部22Aは、加速度テーブル40内の最終行に値がない場合(ステップS32否定)、3軸の加速度を検出すべく、ステップS34に移行する。
図7に示す加速度格納処理の転倒予知処理部22Aは、20m秒周期毎に検出された3軸の加速度に基づき重力加速度方向の加速度を算出し、算出した重力加速度方向の加速度を加速度テーブル40に順次格納する。その結果、直近10秒分の対象者に関わる重力加速度方向の加速度を加速度テーブル40内に格納できる。
実施例の転倒予知処理部22Aは、加速度テーブル40に格納された直近10秒分の重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下であるか否かを判定する。転倒予知処理部22Aは、重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下の状態が5秒以上継続した場合に、対象者の歩行が転倒の危険度が高レベルの歩行と判定し、転倒の危険度が高レベルと報知出力する。その結果、対象者は、報知出力に基づき、現在の歩行が転倒の危険度が高い歩行であると事前に認識できる。従って、対象者は、注意を促されることで、転倒の発生を事前に防止できる。また、従来のような大規模なシステムを使用しなくても、携帯端末1のようなローリソース環境下で転倒の発生を予知できる。
転倒予知処理部22Aは、対象者の直近過去1分間の歩数を計測し、歩数を60で除算して歩行振動数を算出する。そして、転倒予知処理部22Aは、歩行振動数が大きくなるに連れて加速度も大きくなるため、歩行振動数に応じて判定閾値を決定する。その結果、対象者は、現在の歩行ピッチに判定閾値を設定できる。
尚、上記実施例では、スマートフォン等の携帯端末1を例示したが、例えば、携帯電話機、携帯用ゲーム端末、タブレット端末や、通信機能を備えていない携帯端末等であっても良い。
また、上記実施例では、20m秒周期に対象者の3軸の加速度を検出したが、20m秒周期に限定されるものではなく、その加速度の検出周期は適宜設定変更可能である。
また、上記実施例では、加速度テーブル40内に直近10秒分の重力加速度方向の加速度を格納し、10秒分の重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下であるか否かを判定したが、20m秒周期毎に平均値と判定閾値との判定動作を実行した。しかしながら、平均値と判定閾値との判定動作の周期を20m秒に限定するものではなく、判定動作の周期を短くすることで高精度な判定動作が実現できる。また、判定動作の周期を長くすることで、判定動作に要する消費電力量を抑制できる。
また、上記実施例では、カウンタ値が連続して250になるまでに1回でも重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値を超えた場合にカウンタ値をリセットしたが、例えば、平均値が連続して判定閾値を超えた場合にリセットしても良い。
また、上記実施例では、カウンタ値を使用して、重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下の状態が所定時間継続したか否かを判定したが、カウンタ値に限定されるものではなく、タイマを使用して時間を計測しても良い。
また、上記実施例では、重力加速度方向の加速度の平均値が判定閾値以下の状態が5秒以上継続した場合に、対象者の歩行が転倒の危険度が高レベルの歩行と判定したが、5秒に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
また、上記実施例では、携帯端末1に内蔵の加速度センサ24で得た3軸の加速度に基づき重力加速度方向の加速度を算出した。しかしながら、携帯端末1に加速度センサが内蔵していなくても、携帯端末が外部の加速度センサから対象者に関わる3軸の加速度を収集し、収集された3軸の加速度に基づき重力加速度方向の加速度を算出しても良い。
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
更に、各装置で行われる各種処理機能は、CPU(Central Processing Unit)(又はMPU(Micro Processing Unit)、MCU(Micro Controller Unit)等のマイクロ・コンピュータ)上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、CPU(又はMPU、MCU等のマイクロ・コンピュータ)で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。
ところで、本実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムを電子機器で実行することで実現できる。そこで、以下では、上記実施例と同様の機能を有するプログラムを実行する電子機器の一例を説明する。図8は、転倒予知プログラムを実行する電子機器を示す説明図である。
図8に示す転倒予知プログラムを実行する電子機器100では、ROM110、RAM120、プロセッサ130、操作部140及び表示部150を有する。
そして、ROM110には、上記実施例と同様の機能を発揮する転倒予知プログラムが予め記憶されている。尚、ROM110ではなく、図示せぬドライブで読取可能な記録媒体に転倒予知プログラムが記録されていても良い。また、記録媒体としては、例えば、CD−ROM、DVDディスク、USBメモリ、SDカード等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等でも良い。転倒予知プログラムとしては、図8に示すように、検出プログラム110A、判定プログラム110B及び報知プログラム110Cである。尚、プログラム110A、110B及び110Cについては、適宜統合又は分散しても良い。
そして、プロセッサ130は、これらのプログラム110A、110B及び110CをROM110から読み出し、これら読み出された各プログラムを実行する。そして、プロセッサ130は、図8に示すように、各プログラム110A、110B及び110Cを、検出プロセス130A、判定プロセス130B及び報知プロセス130Cとして機能する。
プロセッサ130は、電子機器の重力加速度方向の加速度を検出する。プロセッサ130は、重力加速度方向の加速度がRAM120に格納されている閾値以下であるか否かを判定する。プロセッサ130は、重力加速度方向の加速度が閾値以下の場合に、対象者の転倒発生の予知を報知出力する。その結果、対象者は、転倒発生の予知の報知出力に基づき、転倒発生を事前に認識できる。
1 携帯端末
22 サブプロセッサ
22A 転倒予知処理部
24 加速度センサ
26 RAM
27 不揮発性メモリ
28 アプリCPU

Claims (5)

  1. 携帯電子機器のプロセッサに、
    前記携帯電子機器の重力加速度方向の加速度を検出し、
    前記重力加速度方向の加速度が、判定閾値テーブルに格納されている閾値以下であるか否かを判定し、
    前記重力加速度方向の加速度が前記閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に、対象者の転倒発生の予知を報知出力する
    各処理を実行させることを特徴とする転倒予知プログラム。
  2. 前記対象者の歩行振動数を検出し、
    検出された歩行振動数に基づき前記閾値を設定変更する
    各処理を実行させることを特徴とする請求項1に記載の転倒予知プログラム。
  3. 前記重力加速度方向の加速度を検出する処理は、
    前記携帯電子機器の加速度センサで検出した前記対象者の静止状態の各座標軸の加速度の全座標軸に対する割合を算出し、
    前記携帯電子機器の加速度センサで検出した座標軸毎の加速度と、前記座標軸毎の割合とに基づき、前記携帯電子機器の重力加速度方向の加速度を算出する
    各処理を実行させることを特徴とする請求項1又は2に記載の転倒予知プログラム。
  4. プロセッサを有する携帯電子機器であって、
    前記プロセッサが、
    重力加速度方向の加速度を検出し、
    前記重力加速度方向の加速度が、判定閾値テーブルに格納されている閾値以下であるか否かを判定し、
    前記重力加速度方向の加速度が前記閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に、対象者の転倒発生の予知を報知出力することを特徴とする携帯電子機器。
  5. 携帯電子機器の転倒予知方法であって、
    前記携帯電子機器は、
    前記携帯電子機器の重力加速度方向の加速度を検出し、
    前記重力加速度方向の加速度が、判定閾値テーブルに格納されている閾値以下であるか否かを判定し、
    前記重力加速度方向の加速度が前記閾値以下の状態が所定時間以上継続した場合に、対象者の転倒発生の予知を報知出力する
    各処理を実行することを特徴とする転倒予知方法。
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