WO2016068513A1 - 낙상 감지방법 - Google Patents

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WO2016068513A1
WO2016068513A1 PCT/KR2015/010655 KR2015010655W WO2016068513A1 WO 2016068513 A1 WO2016068513 A1 WO 2016068513A1 KR 2015010655 W KR2015010655 W KR 2015010655W WO 2016068513 A1 WO2016068513 A1 WO 2016068513A1
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WO
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measured
fall
value
specific variable
user
Prior art date
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PCT/KR2015/010655
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홍재수
전경진
고철웅
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한국생산기술연구원
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems

Definitions

  • the present invention relates to a fall detection method, and more particularly, to a fall detection method that is worn on the user's body to detect it before colliding with the floor in the case of fall and allow additional protective equipment to operate.
  • Health care services are emerging to help people live in their lives.
  • the proportion of the elderly and the elderly who are inconvenient to move is increasing, complementing the manpower and systems that can care for and manage them. This is required.
  • the existing fall detection method it can be classified into three types that fall into the image-based fall detection method, the fall detection method by the combination of the sensor installed at the point where the fall of the patient occurs.
  • An image-based fall detection method is a method of obtaining image data through an imaging device and processing the signal using a signal processing technique to find out whether a fall has occurred. It is sensitive to lighting, and when the patient is covered by an external material such as a blanket, it is difficult to determine the exact position of the patient, and precise detection is difficult because it detects the fall in an indirect manner through signal processing.
  • the method of detecting the fall of the patient by using a combination of sensors installed at the point where the fall of the patient occurs there is a disadvantage that it is difficult to implement the accuracy of the fall detection is vulnerable to disturbance factors due to the external material around the bed.
  • the existing fall detection system is used as a system for notifying a nurse by text message when a sick old person falls in a bed in some hospitals, but a camera and its attached control device, or a plurality of sensors and its attached parts. Since installation and professional management of special devices including control devices are required, there is a limitation that it is difficult to use them in a general home.
  • the fall detection method has a problem of not only protecting the user by fundamentally detecting the fall of the user and operating a protective device before the collision with the floor, but only having a function of informing the fall after the fall accident.
  • the present invention is to solve the conventional problems, through the inertial sensor mounted on the user's body to set the threshold value of a specific variable measured when the user falls and compare it with the measured value continuously measured in the inertial sensor This is to provide a fall detection method that detects the fall of the user before colliding with the floor.
  • the present invention relates to a fall detection method for detecting the fall before the collision with the user when the user falls, collision with the floor using the first measurement value measured by the inertial sensor worn by the tester
  • Comparing step of continuously comparing the second measurement value of the specific variable measured by the inertial sensor, if the second measurement value measured in the comparison step is greater than the threshold value by using a separate control unit the user collided with the floor A judgment step for determining a fall previously.
  • the setting step is a first step of deriving a specific variable by using a value that changes depending on whether the fall of the first measurement value measured by the inertial sensor worn by the investigator of the specific variable derived in the first step And a second step of deriving a threshold value of the specific variable capable of determining whether or not a fall occurs using the first measured value.
  • the first step may be characterized by deriving a correlation coefficient of the first measured value, which varies according to the fall of the tester, to a value that is greater than or equal to a preset allowable range as the specific variable.
  • the specific variable may be at least one of a sum of accelerations, an acceleration according to a change in an up and down direction, an angle change, and an average angular velocity among values measured by the inertial sensor.
  • the second measurement value may compare the specific variable independently with each of the threshold values, and when the value of at least one or more of the specific variables is greater than or equal to the threshold value, the controller may determine that a fall occurs. .
  • the threshold value may be specified as a range between the first measurement value of the specific variable measured during the normal exercise of the tester and the first measurement value of the specific variable measured when the tester falls. .
  • the method may further include a section derivation step of deriving a separate measurement section which is a section before the collision with the floor from the start of the fall, and measuring the first measurement value and the second measurement value in the measurement section. Can be.
  • the measurement section may be a section in which the acceleration measured by the inertial sensor decreases.
  • the universally applicable fall detection method according to the present invention has the following effects.
  • the user measures the measured values of the user's normal exercise state and the falling state through the inertial sensor, and compares each measured value with the preset threshold value from the start of the fall before the collision with the floor.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which the protective device is operated before the user hits the floor by the fall detection method according to the present invention
  • FIG. 2 is a view illustrating a change in acceleration detected by an inertial sensor during a fall in the fall detection method of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view illustrating a process of detecting the fall according to whether a user falls by the fall detection method of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific variable derived from first measured values detected by an inertial sensor in the fall detection method of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a threshold value of a specific variable measured according to whether or not a fall occurs in the fall detection method of FIG. 1.
  • the present invention is a method for preventing injuries by protecting the buttocks of the user by being worn on the user's body in advance before the collision with the floor when falling, and by operating a separate protective device through this.
  • FIG. 1 is a view illustrating a state in which a protective device is operated before a user collides with a floor by a fall detection method according to the present invention
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a specific variable derived from first measured values detected by the inertial sensor in the fall detection method of FIG. 1
  • FIG. 5 is a threshold of a specific variable measured according to the fall in the fall detection method of FIG. 1.
  • the fall detection method according to the present invention includes a setting step, a comparison step and a determination step.
  • the setting step derives a specific variable that changes before impact with the floor using the first measurement value measured by the inertial sensor worn by the tester.
  • a threshold value for determining whether a user falls is set by using the derived specific variable.
  • the inertial sensor is attached to the body of the user or the tester and configured to continuously measure the first and second measured values, which are exercise information, and is preferably located at the center of the lower abdomen of the user.
  • the setting step is a first step of deriving a specific variable by using a value that changes depending on whether the fall of the first measurement value measured by the inertial sensor worn by the tester.
  • the inertial sensor measures the first measured value including variables such as acceleration, tilt angle change, and angular velocity of each of the X, Y, and Z axes during the tester's movement.
  • the first measurement value is measured even in the normal movement of the user, and when the user falls, the first measurement value for some of the above-described variables is changed.
  • the inertial sensor continuously measures the first measurement value in both the normal movement of the user and the movement of the user when the user falls.
  • the specific variable is derived by using a value that changes according to whether a user falls among the first measured values measured by the inertial sensor measured as described above.
  • the specific variable is derived as values having a relatively high correlation coefficient among various variables measured by the inertial sensor.
  • a value having a correlation coefficient of 0.7 or more among values repeatedly measured by the inertial sensor is derived as the specific variable.
  • the specific variable may be derived based on a coefficient higher or lower than 0.7, and as the correlation coefficient is higher, the deviation of the first measured value repeatedly measured by the inertial sensor decreases, thereby increasing reliability. It means higher.
  • the specific variables derived as described above may be the sum of the accelerations, the acceleration according to the change in the vertical direction, the angular change, and the average angular velocity among the values measured by the inertial sensor, using at least one of the specific variables. In the comparison step to be described later can determine whether the user falls
  • the specific variables derived from the first measured values measured by the inertial sensors are variables that show a linearly larger change than other variables during the fall in the stationary state, and their correlation coefficient is also very high. appear.
  • the setting step includes a second step of deriving the threshold value of the specific variable from which the user can determine whether the user falls using the specific variable in the first measurement value derived in the first step. .
  • the threshold value derived in the second step is prepared by the investigator wearing the inertial sensor and using the specific variable of the first measured value measured in the normal exercise state and the fall state, respectively.
  • the first measured value of the specific variable is derived.
  • FIG 5 illustrates an example of the first measured value (not shown) measured by the inertial sensor, respectively, when the tester falls among the specific variables and when normal exercise such as walking and running is performed. In this case, the sum of the accelerations in the first measured value is shown.
  • the first measurement value indicates a value measured according to various exercise cases by a separate tester other than the user wearing the inertial sensor, and the same as the second measurement value described later in the first measurement value Variables can be derived.
  • the threshold may be set for each of the specific variables derived from the first measured value.
  • the sum of accelerations among the specific variables derived from the first measurement value is measured in a state such as Free Fall, Slider Fall, Walking, Running, Lean, and the like.
  • the minimum value of the first measured value measured at the time of falling with respect to the specific variable of the first measured value measured as described above is set as the threshold value.
  • the threshold value derived as described above is input to a separate controller as a preset value, and serves as a reference for comparing the second measured value continuously measured for a user's exercise later.
  • the threshold value may be specified as a range between the first measured value of the specific variable measured during the normal exercise of the tester and the first measured value of the specific variable measured when the tester falls. It may be specified based on the minimum value of the first measured value of the specific variable measured at the fall of.
  • the specific variable is derived from the first measured value measured by a tester, and the first measured value for each specific variable is measured according to whether the user falls. To derive.
  • the comparing step continuously compares the threshold value derived in the setting step with the second measurement value of the specific variable measured by the inertial sensor worn on the user's body.
  • the specific variables derived from the second measured values are respectively compared corresponding to the specific variables of the threshold value.
  • the comparing step derives the specific variable using the second measured value measured by the inertial sensor, and compares each specific variable with the specific variable of the preset threshold.
  • the second measured value compares the specific variable independently with each of the threshold values, and if the value of at least one or more of the specific variables is greater than or equal to the threshold value, the second controller determines that a fall occurs.
  • the specific variable may be composed of a plurality of variables and is preferably configured to correspond to the threshold value.
  • the determination step determines whether the fall before the user collides with the floor through a separate control unit.
  • the determining may include receiving a result of comparing the preset threshold value and the second measurement value measured by the inertial sensor for each specific variable and receiving at least one of the specific variable of the second measurement value. If the threshold value is exceeded, the user recognizes that he is falling and delivers it to a separate protective device for driving.
  • the detection method according to the present invention sets the threshold value for each of the specific variables by using the first measured value collected through a repetitive experiment of a tester, and the second measured value is measured by a user's exercise later. By comparing the two measured values and the specific variable for the threshold value, the fall of the user can be detected before the user collides with the floor.
  • the user can be protected by interlocking with a separate protective device according to the detection of the fall of the user.
  • the user and the tester may be the same person or may be different people.
  • the present invention may further include a section derivation step of deriving a separate measurement section that is a section before the collision with the floor from the start of the fall of the user and the first measurement value and the second measurement value in the measurement section Can be derived.
  • FIG. 2 it is a graph showing a change in acceleration among the specific variables measured by the inertial sensor when the user falls, and it can be seen that the acceleration decreases before the collision with the floor from the start point of falling.
  • the measurement section is a section in which the acceleration measured by the inertial sensor decreases and is a section between point A and point C in the graph of FIG. 3.
  • the measurement section is derived from the section derivation step, and the controller determines whether the user falls by using a value corresponding to the measurement section among the first and second measurement values measured by the inertial sensor. You can judge.
  • the controller detects a fall from the start point A to the point C which is the time when the collision with the floor occurs.
  • the value is set to the value corresponding to point B.
  • the controller detects the fall and determines the fall and transmits it to the external device.
  • the fall detection method according to the present invention is attached to the user's body and detects the fall of the user through the change of the second measurement value measured by the inertial sensor, and a separate protective device before colliding with the floor during the fall Can be deployed to protect the user's body.
  • the fall detection method of the present invention configured as described above may detect the fall of the user before the collision with the floor, and may be applied to a separate fall protection device having the above-described protective equipment.
  • the configuration of the fall protection device is briefly described.
  • the inertial sensor and the controller are included in a case configured to be directly worn by a user.
  • Protective equipment is provided.
  • the inertial sensor detects this, and the protective device 200 accommodated by the controller expands to cover the buttocks of the user.
  • the case 100 is formed in the form of a belt as shown, so that it can be worn on the user's waist, the inertial sensor, the control unit and the protective device 200 is accommodated therein.
  • the fall protection device configured as described above may detect the user's fall from the inertial sensor by the fall detection method according to the present invention and prevent the injury of the user by operating the protective device 200 through the control unit.
  • the protective device 200 is formed in the form of an air bag to protect the user's body by inflating when detecting the fall of the user.
  • the operation process of the fall detection method according to the present invention is shown.
  • the inertial sensor is attached to a separate tester to measure the first measured value in the fall motion and the normal motion, respectively.
  • the specific variable is derived from the first measured value (S01).
  • each threshold value is derived from the measured value of the specific variable (S02), and the derived threshold value is input to the controller (S03).
  • the tester and the user may be the same person or different people
  • the threshold value input to the control unit by the first measurement value is the second measurement value measured according to the user's normal movement It may be configured to enable continuous feedback using.
  • the inertial sensor and the protective device according to the present invention are mounted on the user's body while the threshold value is input to the controller as described above (S04).
  • the second measurement value for the user's movement is continuously measured by the inertial sensor installed in the user's body (S05).
  • the second measured value continuously measured by the inertial sensor is independently compared with the threshold value preset in the comparing step according to each specific variable (S06).
  • the controller determines whether at least one particular variable of the second measured values compared in the comparison step is equal to or greater than the threshold value (S07).
  • the controller determines that the user is falling and drives the built-in protective device 200 before the collision with the floor ( S08).
  • the controller continuously measures the second measured value by the inertial sensor without any other operation.
  • control unit is configured to determine that the user is in a fall if at least one or more of the specific variable of the second measured value is larger than the specific variable of the threshold value. It may be configured to determine a fall only when the plurality of specific variables is not one but more than the threshold value.

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Abstract

본 발명은 사용자의 낙상 시 바닥과 충돌하기 전에 이를 감지하는 낙상 감지 방법에 관한 것으로, 시험자가 착용한 관성센서에서 측정되는 제1측정값을 이용하여 바닥과의 충돌 전에 변화하는 특정변수를 도출하고, 상기 특정변수를 이용하여 상기 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있는 임계값을 도출하는 설정단계, 상기 설정단계에서 도출된 상기 임계값과 사용자의 신체에 착용된 상기 관성센서에서 측정되는 상기 특정변수의 제2측정값을 지속적으로 비교하는 비교단계, 상기 비교단계에서 측정된 상기 제2측정값이 상기 임계값 이상인 경우 별도의 제어부를 이용하여 사용자가 바닥과 충돌하기 이전에 낙상을 판단하는 판단단계를 포함하는 낙상 감지방법이 개시된다.

Description

낙상 감지방법
본 발명은 낙상 감지방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 사용자의 신체에 착용되어 낙상 시 바닥과 충돌하기 전에 이를 감지하고 추가적인 보호구가 작동할 수 있도록 하는 낙상 감지방법에 관한 것이다.
의료 기술의 발달과 함께, 노인 분들이나 거동이 불편한 보행자 등을 대상으로 안심하고 일상생활
을 영위할 수 있도록 도와주는 건강관리(healthcare) 서비스들이 등장하고 있으나, 고령화 사회가 진행됨에 따라 나이가 많아 거동이 불편한 병노약자들의 비중이 증가하고 있어, 이들을 돌보고 관리할 수 있는 인력이나 시스템의 보완이 요구되고 있다.
부족한 인력으로, 점점 불어나는 병노약자들을 24시간 내내 지켜보며 보살피는 것은 사실상 불가능하여, 지능형 케어 시스템의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히, 독거노인들이나 혼자 생활하는 시간이 많은 노인들 등을 대상으로 하여, 낙상으로 인해 발생하는 불미스러운 사고를 대비하기 위한 낙상 구조 서비스가 각광을 받고 있다.
특히, 거동이 불편한 사람이나 노약자들의 경우 낙상사고가 쉽게 발생할 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 낙상 감지방법이 많이 개발되어 왔다.
기존의 낙상 감지 방법에 대해 살펴보면, 크게 영상 기반의 낙상 감지 방법, 환자의 낙상이 발생하는 지점에 설치된 센서의 조합으로 낙상을 감지하는 방법에 해당되는 세 가지로 분류할 수 있다.
영상 기반의 낙상 감지 방법은, 영상 장치를 통한 이미지 데이터를 얻고 이를 신호 처리 기법으로 처리하여 환자의 낙상 여부를 알아내는 방법이나, 환자를 구속하는 장치가 없는 반면에 환자의 의복 색깔, 무늬 및 주변 조명에 민감하며, 이불 등의 외부 물질로 환자가 가려져 있을 때에는 환자의 정확한 위치를 파악하기 어려우며, 신호 처리를 통해 간접적인 방법으로 낙상 감지를 하기 때문에 정밀한 감지가 어렵다는 단점이 있다.
또한, 환자의 낙상이 발생하는 지점에 설치된 센서의 조합으로 환자의 낙상 여부를 감지하는 방법은, 침상 주변의 외부 물질로 인해 외란 요소에 취약하여 낙상 감지 여부의 정밀성을 구현하기 어렵다는 단점이 있다.
또한, 이러한 기존의 낙상 감지 시스템은, 일부 병원에서 병노약자가 침대에서 낙상한 경우, 간호사에게 문자메시지 등으로 알려주는 시스템으로 이용되고 있으나, 카메라 및 그 부속 제어장치, 또는 다수의 센서 및 그 부속 제어장치 등을 포함한 특수 장치의 설치 및 전문적인 관리가 요구되므로, 일반 가정에서는 이를 이용하기 어렵다는 한계가 있다.
뿐만 아니라 이러한 낙상 감지 방법은 근본적으로 낙상 사고 발생 후 이를 알리는 정도의 기능만을 가질 뿐 사용자의 낙상 시 이를 감지하고 바닥과의 충돌 이전에 보호구를 동작시켜 사용자를 보호할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 신체에 장착하는 별도의 관성센서를 통해 사용자가 낙상 시 측정되는 특정변수의 임계값을 설정하고 이를 관성센서에서 지속적으로 측정되는 측정값과 비교하여 사용자의 낙상 시 바닥과 충돌하기 전에 이를 감지하는 낙상 감지방법을 제공하기 위함이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 사용자의 낙상 시 바닥과 충돌하기 전에 이를 감지하는 낙상 감지 방법에 관한 것으로, 시험자가 착용한 관성센서에서 측정되는 제1측정값을 이용하여 바닥과의 충돌 전에 변화하는 특정변수를 도출하고, 상기 특정변수를 이용하여 상기 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있는 임계값을 도출하는 설정단계, 상기 설정단계에서 도출된 상기 임계값과 사용자의 신체에 착용된 상기 관성센서에서 측정되는 상기 특정변수의 제2측정값을 지속적으로 비교하는 비교단계, 상기 비교단계에서 측정된 상기 제2측정값이 상기 임계값 이상인 경우 별도의 제어부를 이용하여 사용자가 바닥과 충돌하기 이전에 낙상을 판단하는 판단단계를 포함한다.
또한, 상기 설정단계는 시험자가 착용한 관성센서에서 측정되는 제1측정값 중 낙상 여부에 따라 변화하는 값을 이용하여 특정변수를 도출하는 제1단계 및 상기 제1단계에서 도출된 상기 특정변수의 제1측정값을 이용하여 낙상 여부를 판단할 수 있는 상기 특정변수의 임계값을 도출하는 제2단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1단계는 상기 시험자의 낙상 여부에 따라 변화하는 상기 제1측정값의 상관계수를 도출하여 기 설정된 허용범위 이상인 값을 상기 특정변수로 도출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 특정변수는 상기 관성센서에서 측정되는 값 중에서 가속도의 합, 상하방향에 변화에 따른 가속도, 각도변화 및 평균 각속도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2측정값은 상기 특정변수를 각각의 상기 임계값과 독립적으로 비교하며, 적어도 하나 이상의 상기 특정변수의 값이 상기 임계값 이상인 경우 상기 제어부에서 낙상으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 임계값은 시험자의 정상 운동 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값과 시험자의 낙상 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값 사이의 범위로 지정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 낙상 개시 시점부터 바닥과의 충돌 이전 구간인 별도의 측정구간을 도출하는 구간도출단계를 더 포함하며, 상기 측정구간에서 상기 제1측정값 및 상기 제2측정값을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 측정구간은 상기 관성센서에서 측정되는 가속도가 감소하는 구간인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 범용적 적용 가능한 낙상 감지방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 관성센서를 통해 사용자의 정상 운동상태와 낙상상태 각각에 대한 측정값을 측정하고, 사용자의 낙상 시작지점부터 바닥과의 충돌 이전시점에서 각각의 측정값을 기 설정된 임계값과 비교함으로써 사용자의 낙상 여부를 바닥과 충돌 이전에 미리 알 수 있는 이점이 있다.
둘째, 사용자의 신체에 부착되는 별도의 관성센서를 통해 사용자의 낙상 시 바닥과 충돌 이전에 이를 판단하고 추가적인 보호구와 연동하여 동작시킴으로써, 사용자의 부상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 낙상 감지방법에 의해 사용자가 바닥과 충돌 전에 보호구가 동작하는 상태에 대해서 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 낙상 감지방법에서 낙상 시 관성센서에서 감지되는 가속도의 변화를 나타낸 도면;
도 3은 도 1의 낙상 감지방법에 의해 사용자의 낙상여부에 따라 이를 감지하는 과정을 나타낸 도면;
도 4는 도 1의 낙상 감지방법에서 관성센서에서 감지된 제1측정값 중 도출된 특정변수를 나타낸 도면;
도 5는 도 1의 낙상 감지방법에서 낙상 여부에 따라 측정되는 특정 변수의 임계값의 일 예를 나타낸 도면.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 사용자의 신체에 착용되어 낙상 시 바닥과의 충돌 이전에 미리 감지하고, 이를 통해서 별도의 보호구 동작함으로써 사용자의 둔부를 보호하여 부상을 방지하기 위한 방법이다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 낙상 감지방법에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 낙상 감지방법에 의해 사용자가 바닥과 충돌 전에 보호구가 동작하는 상태에 대해서 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 낙상 감지방법에서 낙상 시 관성센서에서 감지되는 가속도의 변화를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 낙상 감지방법에 의해 사용자의 낙상여부에 따라 이를 감지하는 과정을 나타낸 도면이다.
그리고 도 4는 도 1의 낙상 감지방법에서 관성센서에서 감지된 제1측정값 중 도출된 특정변수를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1의 낙상 감지방법에서 낙상 여부에 따라 측정되는 특정 변수의 임계값의 일 예를 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 낙상 감지방법은 크게 설정단계, 비교단계 및 판단단계를 포함한다.
상기 설정단계는 시험자가 착용한 관성센서에서 측정되는 제1측정값을 이용하여 바닥과 충돌 전에 변화하는 특정변수를 도출한다. 그리고 도출된 상기 특정변수를 이용하여 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있는 임계값을 설정한다.
여기서, 상기 관성센서는 사용자 또는 시험자의 신체에 부착되어 운동정보인 상기 제1측정값 및 제2측정값을 지속적으로 측정하는 구성으로써, 사용자의 하복부 후방 중앙에 위치하는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기 설정단계는 먼저 시험자가 착용한 상기 관성센서에서 측정되는 상기 제1측정값 중 낙상 여부에 따라 변화하는 값을 이용하여 특정 변수를 도출하는 제1단계를 거친다.
구체적으로 상기 관성센서는 시험자의 운동 시 X, Y, Z축으로 변화하는 가속도, 틸팅 각도변화 및 X, Y, Z축 각각의 각속도 등의 변수들을 포함하는 상기 제1측정값을 측정한다.
일반적으로 사용자의 정상적인 움직임에서도 상기 제1측정값이 측정되며, 사용자의 낙상 시 상술한 변수들 중 일부 변수에 대한 상기 제1측정값이 변화하게 된다.
이에 따라, 상기 관성센서는 사용자의 정상적인 움직임과 사용자의 낙상 시 움직임 모두에서 지속적으로 상기 제1측정값을 측정한다.
그리고 이와 같이 측정된 상기 관성센서에서 측정된 상기 제1측정값 중 사용자의 낙상 여부에 따라 변화하는 값을 이용하여 상기 특정변수를 도출한다.
여기서, 상기 특정변수는 상기 관성센서에서 측정되는 다양한 변수 중에서 상관계수가 상대적으로 높은 변수를 가지는 값들로 도출한다.
본 실시예에서 상기 특정변수는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 관성센서에서 반복적으로 측정되는 값들 중에서 상관계수가 0.7 이상인 값을 상기 특정변수로 도출한다.
물론 이와 달리 상관계수가 0.7 보다 높거나 낮은 계수를 기준으로 하여 상기 특정변수를 도출할 수 있으며, 상관계수가 높을수록 상기 관성센서에서 반복하여 측정되는 상기 제1측정값의 편차가 감소하여 신뢰성이 높아지는 것을 의미한다.
이와 같이 도출된 상기 특정변수들은 상기 관성센서에서 측정되는 값 중에서 가속도의 합, 상하방향에 변화에 따른 가속도, 각도변화 및 평균 각속도 등이 될 수 있으며, 각각의 상기 특정변수 중 적어도 어느 하나를 이용하여 후술하는 상기 비교단계에서 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있다
여기서, 상기 관성센서에서 측정된 상기 제1측정값 중에서 도출된 상기 특정변수들은 정지상태에서 낙상이 일어나는 동안 다른 변수들에 비해 선형적으로 더 큰 변화를 보이는 변수들이며 이들의 상관계수 역시 매우 높은 것으로 나타난다.
이는 별도의 시험자가 신체에 상기 관성센서를 부착한 상태에서 여러 번 실험을 반복하여 상관계수를 측정한 결과이다.
이와 같은 제1단계를 통해 상기 관성센서에서 측정된 상기 제1측정값의 여러 변수들 중에서 시험자의 낙상 여부에 따라 변화하는 특정 변수를 도출한다.
그리고 상기 설정단계는 상기 제1단계에서 도출된 상기 제1측정값에서 각각의 상기 특정변수를 이용하여 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있는 상기 특정변수의 상기 임계값을 도출하는 제2단계를 가진다.
상기 제2단계에서 도출되는 상기 임계값은 시험자가 상기 관성센서를 착용하고 정상운동 상태와 낙상 상태에서 각각 측정되는 상기 제1측정값의 상기 특정변수를 이용하여 시험자의 낙상 여부에 따라 대비되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값을 도출한다.
구체적으로 도 5를 살펴보면 같이 상기 특정변수 중 시험자가 낙상하는 경우와 일반적인 워킹 및 런닝 같은 정상운동을 하는 경우에서 각각 상기 관성센서에서 측정되는 상기 제1측정값(미도시)의 일 예를 나타낸 것으로써, 상기 제1측정값 중에서 가속도의 합계를 나타낸 것이다.
여기서, 도 5에 나타난 바와 같이 시험자가 낙상하는 경우와 정상운동 상태의 경우가 서로 다른 값을 나타낸다.
이때, 상기 제1측정값은 사용자가 아닌 별도의 시험자가 상기 관성센서를 장착하여 다양한 운동 경우에 따라 측정되는 값을 나타낸 것으로, 상기 제1측정값에서 후술하는 상기 제2측정값과 동일한 상기 특정변수를 도출할 수 있다.
그리고 이와 같이 상기 제1측정값에서 도출된 상기 특정변수들을 각각에 대해 상기 임계값을 설정할 수 있다.
본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1측정값에서 도출된 상기 특정변수 중에서 가속도의 합을 나타낸 것으로 Free Fall, Slider Fall, Walking, Running, Lean 등과 같은 상태에서 각각 측정하였다.
그리고 이와 같이 측정된 상기 제1측정값의 상기 특정변수에 대해 낙상 시 측정되는 상기 제1측정값의 최소값을 상기 임계값으로 설정한다.
이와 같이 도출된 상기 임계값은 별도의 제어부에 기 설정된 값으로 입력되며, 추후 사용자의 운동에 대해 지속적으로 측정되는 상기 제2측정값과 비교하기 위한 기준이 된다.
이때, 상기 임계값은 시험자의 정상운동 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값과 시험자의 낙상 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값 사이의 범위로 지정될 수 있으며, 이와 달리 시험자의 낙상 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값 중 최소값을 기준으로 지정될 수도 있다.
이와 같이 상기 설정단계는 시험자에 의해 측정된 상기 제1측정값 중에서 상기 특정변수를 도출하고, 각각의 상기 특정변수에 대한 상기 제1측정값을 사용자의 낙상 여부에 따라 각각 측정하여 상기 임계값을 도출한다.
한편, 상기 비교단계는 상기 설정단계에서 도출된 상기 임계값과 사용자의 신체에 착용된 상기 관성센서에서 측정되는 상기 특정변수의 상기 제2측정값을 지속적으로 비교한다.
구체적으로 상기 제2측정값 중에서 도출된 상기 특정변수를 각각 상기 임계값의 상기 특정변수에 대응하여 각각 비교한다.
즉, 상기 비교단계는 상기 관성센서에서 측정된 상기 제2측정값을 이용하여 상기 특정변수를 도출하고, 각각의 상기 특정변수를 기 설정된 상기 임계값의 상기 특정변수와 비교한다.
이에 따라 상기 비교단계에 의해 상기 임계값과 상기 제2측정값 각각의 상기 특정변수를 비교함으로써 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있다.
이때, 상기 제2측정값은 상기 특정변수를 각각의 상기 임계값과 독립적으로 비교하며, 적어도 하나 이상의 상기 특정변수의 값이 상기 임계값 이상인 경우 별도의 제어부에서 낙상으로 판단한다.
여기서, 상기 특정변수는 복수 개의 변수로 구성될 수 있으며 상기 임계값에 대응하도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 판단단계는 상기 비교단계에서 측정된 상기 제2측정값이 상기 임계값 이상인 경우 별도의 제어부를 통하여 사용자가 바닥과 충돌하기 이전에 낙상여부를 판단한다..
구체적으로 상기 판단단계는 기 설정된 상기 임계값 과 상기 관성센서에서 측정된 상기 제2측정값을 상기 특정변수 별로 각각 비교한 결과를 전달받아 상기 제2측정값의 상기 특정변수 중 적어도 어느 하나가 상기 임계값을 초과한 경우 사용자가 낙상중임을 인식하고, 이를 별도의 보호구로 전달하여 구동시킨다.
이와 같이 본 발명에 따른 상기 감지방법은 시험자의 반복적인 실험을 통해 수집된 상기 제1측정값을 이용하여 상기 특정변수 각각에 대한 상기 임계값을 설정하고, 추후 사용자의 운동에 의해 측정되는 상기 제2측정값과 상기 임계값에 대한 상기 특정변수를 각각 비교함으로써, 사용자의 낙상여부를 사용자가 바닥과 충돌하기 전에 감지할 수 있다.
그리고 이와 같이 사용자의 낙상 여부 감지에 따라 별도의 보호구와 연동하여 사용자를 보호할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 사용자와 상기 시험자는 동일한 사람일 수도 있고 각각 다른 사람일 수도 있다.
한편, 본 발명은 사용자의 낙상 개시 시점부터 바닥과의 충돌 이전 구간인 별도의 측정구간을 도출하는 구간도출단계를 더 포함할 수 있으며 상기 측정구간에서 상기 제1측정값과 상기 제2측정값을 도출할 수 있다.
도 2를 살펴보면 사용자의 낙상 시 상기 관성센서에서 측정된 상기 특정변수 중에서 가속도의 변화를 나타낸 그래프로서, 낙상 개시 시점인 A에서부터 바닥과의 충돌 이전에 가속도가 감소하는 것을 알 수 있다.
그리고, 사용자가 바닥과 충돌하는 경우 가속도의 변화가 없는 지점이 되며 도 3에서 C지점이 된다.
이에 따라, 상기 측정구간은 상기 관성센서에서 측정되는 가속도가 감소하는 구간으로 도 3의 그래프에서는 A지점부터 C지점사이의 구간이 된다.
이와 같이 상기 구간도출단계에서 상기 측정구간을 도출하고, 상기 제어부는 상기 관성센서에서 측정된 상기 제1측정값 및 상기 제2측정값 중 상기 측정구간에 해당하는 값을 이용하여 사용자의 낙상여부를 판단할 수 있다.
구체적으로 사용자가 바닥과 충돌하기 전에 상기 제어부에서 낙상 여부를 감지하기 위에서는 개시 시점인 A에서 바닥과의 충돌하는 시점인 C지점 사이에서 감지해야 하며, 상술한 시험자에 의해 도출되어 기 설정된 상기 임계값은 B지점에 해당하는 값이 설정된다.
그리고 이와 같이 상기 임계값이 B지점에 해당하도록 설정됨으로써 상기 관성센서에서 측정되는 상기 제2측정값이 B지점에 해당하는 경우 상기 제어부는 이를 감지하여 낙상을 판단하여 이를 외부 장치로 전달하게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 낙상 감지방법은 사용자의 신체에 부착되어 상기 관성센서에서 측정되는 상기 제2측정값의 변화를 통해 사용자의 낙상여부를 감지하고, 낙상 시 바닥과 충돌하기 이전에 별도의 보호구를 전개하여 사용자의 신체를 보호할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 낙상 감지방법을 통해 사용자의 낙상 시 이를 바닥과의 충돌 이전에 이를 감지할 수 있으며, 상술한 보호구를 가지는 별도의 낙상 보호장치에 적용될 수 있다.
구체적으로 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 낙상 감지방법이 적용된 일 예로 낙상 보호장치의 구성에 대해서 개략적으로 살펴보면 사용자가 직접 착용할 수 있도록 구성된 케이스 내부에 상기 관성센서와 상기 제어부를 포함하며 별도의 보호구가 구비된다.
그리고 사용자의 낙상 시 상기 관성센서가 이를 감지하여 상기 제어부에 의해 수용된 상기 보호구(200)가 팽창하며 사용자의 둔부를 감싸도록 구성된다.
본 실시예에서 상기 케이스(100)는 도시된 바와 같이 벨트 형태로 형성되어 사용자의 허리에 착용할 수 있도록 구성되며, 내부에 상기 관성센서, 상기 제어부 및 상기 보호구(200)가 수용된다.
이와 같이 구성된 낙상 보호장치는 본 발명에 따른 낙상 감지방법에 의해 상기 관성센서에서 사용자의 낙상 여부를 감지하고 상기 제어부가 이를 통해 상기 보호구(200)를 동작시킴으로써 사용자의 부상을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 보호구(200)는 에어백 형태로 형성되어 사용자의 낙상을 감지하는 경우 팽창함으로써 사용자의 신체를 보호한다.
이어서, 도 3을 살펴보면 본 발명에 따른 낙상 감지방법의 동작 과정에 대해서 나타낸 것으로, 먼저 별도의 시험자에 상기 관성센서를 부착하여 낙상운동과 정상운동에서 각각 상기 제1측정값을 측정하고, 측정된 상기 제1측정값에서 상기 특정변수를 도출한다(S01)
그리고 상기 특정변수의 측정값에서 각각의 상기 임계값을 도출하여(S02) 도출된 상기 임계값을 상기 제어부에 입력하는 과정을 거친다(S03)
이와 같이 상기 제어부에 시험자에 의해 측정된 상기 제1측정값 중 상기 특정변수 각각에 대해 낙상여부에 따른 상기 임계값을 설정함으로써, 추후 사용자에 의해 측정되는 상기 제2측정값과 비교할 수 있다.
여기서, 상기 시험자와 상기 사용자는 동일인이 될 수도 있고 서로 다른 사람이 될 수도 있으며, 상기 제1측정값에 의해 상기 제어부에 입력된 상기 임계값은 사용자의 정상운동에 따라 측정되는 상기 제2측정값을 이용하여 지속적으로 피드백 가능하도록 구성될 수도 있다.
한편 이와 같이 상기 제어부에 상기 임계값이 입력된 상태로 본 발명에 따른 관성센서 및 보호구를 사용자의 신체에 장착한다(S04).
그리고 이와 같이 사용자의 신체에 설치된 상기 관성센서에서 지속적으로 사용자의 움직임에 대한 상기 제2측정값을 측정한다(S05).
이와 같이 상기 관성센서에서 지속적으로 측정되는 상기 제2측정값은 상기 비교단계에서 기 설정된 상기 임계값과 각각의 상기 특정변수에 따라 독립적으로 비교한다(S06).
그리고 상기 제어부는 상기 비교단계에서 비교된 상기 제2측정값 중 적어도 어느 하나의 상기 특정변수가 상기 임계값 이상인지를 판단한다(S07).
만약 상기 제2측정값의 상기 특정변수 중 적어도 하나가 상기 임계값의 상기 특정변수보다 큰 경우 상기 제어부는 사용자가 낙상중임을 판단하고 바닥과 충돌 이전에 내장된 상기 보호구(200)를 구동시킨다(S08).
그리고 상기 제2측정값이 상기 특정변수보다 상대적으로 작은 경우 상기 제어부는 별다른 동작을 하지 않고 지속적으로 상기 관성센서에서 상기 제2측정값을 측정하도록 한다.
물론, 본 실시예에서 상기 제어부는 상기 제2측정값의 상기 특정변수 중 적어도 하나 이상이 상기 임계값의 상기 특정변수보다 큰 경우 사용자가 낙상 중으로 판단하도록 구성하였지만, 이와 달리 상기 제2측정값의 상기 특정변수가 하나가 아니라 복수 개가 상기 임계값 이상인 경우에만 낙상으로 판단하도록 구성될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
(부호의 설명)
100: 케이스
200: 보호구

Claims (8)

  1. 사용자의 낙상 시 바닥과 충돌하기 전에 이를 감지하는 낙상 감지 방법에 관한 것으로,
    시험자가 착용한 관성센서에서 측정되는 제1측정값을 이용하여 바닥과의 충돌 전에 변화하는 특정변수를 도출하고, 상기 특정변수를 이용하여 상기 사용자의 낙상 여부를 판단할 수 있는 임계값을 도출하는 설정단계;
    상기 설정단계에서 도출된 상기 임계값과 사용자의 신체에 착용된 상기 관성센서에서 측정되는 상기 특정변수의 제2측정값을 지속적으로 비교하는 비교단계; 및
    상기 비교단계에서 측정된 상기 제2측정값이 상기 임계값 이상인 경우 별도의 제어부를 이용하여 사용자가 바닥과 충돌하기 이전에 낙상을 판단하는 판단단계;
    를 포함하는 낙상 감지방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정단계는,
    시험자가 착용한 관성센서에서 측정되는 제1측정값 중 낙상 여부에 따라 변화하는 값을 이용하여 특정변수를 도출하는 제1단계; 및
    상기 제1단계에서 도출된 상기 특정변수의 제1측정값을 이용하여 낙상 여부를 판단할 수 있는 상기 특정변수의 임계값을 도출하는 제2단계;
    를 포함하는 낙상 감지방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    상기 시험자의 낙상 여부에 따라 변화하는 상기 제1측정값의 상관계수를 도출하여 기 설정된 허용범위 이상인 값을 상기 특정변수로 도출하는 것을 특징으로 하는 낙상 감지방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 특정변수는,
    상기 관성센서에서 측정되는 값 중에서 가속도의 합, 상하방향에 변화에 따른 가속도, 각도변화 및 평균 각속도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 낙상 감지방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2측정값은,
    상기 특정변수를 각각의 상기 임계값과 독립적으로 비교하며,
    적어도 하나 이상의 상기 특정변수의 값이 상기 임계값 이상인 경우 상기 제어부에서 낙상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 낙상 감지방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 임계값은,
    시험자의 정상 운동 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값과 시험자의 낙상 시 측정되는 상기 특정변수의 상기 제1측정값 사이의 범위로 지정되는 것을 특징으로 하는 낙상 감지방법.
  7. 제2항에 있어서,
    낙상 개시 시점부터 바닥과의 충돌 이전 구간인 별도의 측정구간을 도출하는 구간도출단계를 더 포함하며,
    상기 측정구간에서 상기 제1측정값 및 상기 제2측정값을 측정하는 것을 특징으로 하는 낙상 감지방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정구간은,
    상기 관성센서에서 측정되는 가속도가 감소하는 구간인 것을 특징으로 하는 낙상 감지방법.
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