JP5207040B2

JP5207040B2 - 転倒検知システム

Info

Publication number: JP5207040B2
Application number: JP2008124429A
Authority: JP
Inventors: 啓五竹内; 裕治平林
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-05-12
Also published as: JP2009268854A

Description

本発明は、高齢者が居住する住宅や高齢者介護施設、医療施設などで利用され得る転倒検知システムに関する。

今後予想される高齢化社会において、健康で安心して生活できる環境整備には、高い要望がある。例えば、高齢者の場合、ちょっとした怪我や、病気が後の生活に重大な影響を及ぼすため、そのような怪我や病気の可能性がある場合には、可及的速やかに対応・処置することが望ましい。転倒検知システムが対象とする“転倒”については、特に外科的には骨折や内出血にいたる場合が考えられ、また病的要因による転倒、昏睡の場合はすばやく処置しなければならない。

高齢者が転倒したような場合にそのことを然るべき関係者に報知する必要がある。この報知を行う方法として、現状では、ナースコールを細かく配置する方法が最も廉価であるが、実際に転倒された高齢者が自分の力で、ナースコールの呼び出しボタンを押しに行けるかは不確定な部分である。実際には、ボタンを押しに行くことは困難である、という見解もある。

そこで、高齢者の転倒を検知する様々な方法が提案されている。転倒状態を自動的に検知する方法としては、画像を用いる方法などが提案されている（例えば、特許文献１（特開２０００−２８５２２３号公報）の「転倒検知装置」など）。また、別の方法として、例えば、特許文献２（特開２００７−１５１９４８号公報）の「転倒判定方法及びその装置」などに開示されるような装着型の加速度センサを高齢者が身につけるようにする方法がある。
特開２０００−２８５２２３号公報特開２００７−１５１９４８号公報

しかしながら特許文献１に記載されているカメラのみによる検知方法では、人とそれ以外の対象（台車や飾り）の動きを区別することが困難で、誤報の原因となりやすい、という問題がある。誤報が多いことは、結局そのシステムの信頼が疑われ使われなくなってしまう。

また、特許文献２に記載の方法では、センサーを常に携帯することは実運用上難しい、という問題がある。すなわち、いつ効果が発揮されるか分からないものを常に持ち歩くための動機付けが弱いため、ついつい忘れられてしまう結果となる。

以上を考慮すると、空間側が何らかの方法で自動的に検知する方法の方がより適当であると思われるが、そのためにはセンサを複合して利用することが考えられるが、一般に高価になる傾向がある、という問題もあった。

この発明は、上記のような種々の課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、所定の空間の天井部に設けられ前記空間を撮影する撮像部と、所定位置の温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーを所定の方向に向ける駆動機構と、前記撮像部で取得される画像データ、前記温度センサーで検出される検出温度が入力されると共に、前記駆動機構を制御する主制御部と、前記主制御部の制御に基づいて所定の通信を行う通信部とから、なることを特徴とする転倒検知システムである。

また、請求項２に係る発明は、所定の空間の天井部に設けられ前記空間を撮影する撮像部と、所定位置との間の距離を検出する距離センサーと、前記距離センサーを所定の方向に向ける駆動機構と、前記撮像部で取得される画像データ、前記距離センサーで検出される検出距離が入力されると共に、前記駆動機構を制御する主制御部と、前記主制御部の制御に基づいて所定の通信を行う通信部とから、なることを特徴とする転倒検知システムである。

本発明の転倒検知システムによれば、メインセンサーとなる撮像部による情報の他にサブセンサーで検出される情報が利用されて転倒の判断が行われるので、転倒検知の信頼性が高まり、誤報の少ないシステムを構築することが可能となる。

また、本発明の転倒検知システムによれば、比較的安価なサブセンサーを、サブセンサー駆動機構で駆動するようにして転倒検知を行うので、安価にシステムを組むことができる。

また、本発明の転倒検知システムによれば、高齢者などに所定のセンサーなどを携行することを要求するようなものではないので、非常に運用しやすいシステムである。

また、以上のような効果による副次的な効果として、システム構築により、高齢者が居住する住宅や高齢者介護施設、医療施設などの、安心度、信頼度が高まる、というメリットがある。

また、このようなシステムによれば、高齢者が安心して生活できる住居、施設を提供することができる。そして、今後、増加が予測されている独居老人が安心して生活でき、家族への連絡も迅速にできるシステムを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの運用形態例を示す図であり、図２は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムのブロック構成を示す図である。図１及び図２において、１００は主制御部、２００は撮像部、３００はサブセンサー部、３１０はサブセンサー駆動機構、４００はレイアウトデータベース、５００は通信部、６００は救急センター、７００、７００’は携帯通信端末をそれぞれ示している。

図１は本発明の転倒検知システムを高齢者が居住する住宅などの空間Ａに適用した場合を示す図である。本実施形態に係る転倒検知システムにおいては、メインのセンサーとして撮像装置と、サブセンサーとして温度センサーとを用いた例につき説明する。なお、本実施形態では撮像装置（メインセンサー）と温度センサー（サブセンサー）とがそれぞれ１つずつ設けられる構成に基づいて説明するが、いずれか一方のセンサーを複数設けるようにして構成しても良いし、また両方のセンサーを複数設けるようにして構成しても良い。

本実施形態に係る転倒検知システムでは、空間Ａに対して、メインセンサーとしての撮像部２００と、メインセンサーで取得される情報を補うための情報を取得するサブセンサー部３００とが設けられ、これらのセンサーからの情報を複合的に利用することによって高齢者などの転倒の検知を行う。サブセンサー部３００としては、本実施形態では温度センサーが用いられ、この温度センサーによって温度が検出されるが、後述するように他の種類のセンサーを用いることも可能である。

サブセンサー部３００には、温度センサー（サブセンサー）を検出対象に指向させるためにサブセンサーを可動するサブセンサー駆動機構３１０が設けられており、このサブセンサー駆動機構３１０によって、図１に示すように温度センサー（サブセンサー）がＸ方向及びＹ方向に駆動されるようになっている。

主制御部１００は、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭやＨＤＤ、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ、他の機器と接続するためのインターフェイス手段などからなる汎用の情報処理機構であり、例えばパーソナルコンピュータなどを用いることもできる。

撮像部２００で撮像された画像や、サブセンサー部３００で検出された情報は主制御部１００で処理される。また、主制御部１００は、サブセンサー部３００におけるサブセンサー駆動機構３１０を制御して、サブセンサーを所定方向に指向させるための制御信号を出力する。

主制御部１００は、通信部５００と接続されており、当該通信部５００からは高齢者などが転倒したという情報を、周知の通信手段によって、救急センター６００や、高齢者の近親者が所有する携帯通信端末７００、７００’などに報知する。周知の通信手段としては、公衆電話回線網やインターネット通信網などを適宜用いることができるし、また、携帯通信端末７００、７００’としては、携帯電話やＰＨＳ電話などを適宜用いることができる。

レイアウトデータベース４００は、空間Ａにおける備品Ｂや備品Ｃの配置状態を記憶しておくものであり、主制御部１００は、このレイアウトデータベース４００を適宜参照すると共に、所定のアルゴリズムに基づいてレイアウトデータベース４００を適宜最新の状態に更新する。

撮像部２００による転倒検知は、一般に良く用いられる検知方法で行うことができる。空間Ａの天井部に取り付けられた撮像部２００で取得された画像データをいわゆる背景差分方式により解析することで、高齢者（移動体）を検知し、その移動体が一定期間同じ場所に留まる場合に転倒検知の可能性あり、と判断することができる。また、撮像部２００の設置を天井から真下を見るトップビューの方法にすることで、立っているか転倒かについては、ある程度区別することができる。トップビューの場合、立っている人の写り方は、ほぼ同一のパターンで写ることが期待できるためである。

しかしこの段階では、本当に“人”の転倒なのか、又は、物が置かれたのかを、システムが区別することは困難である。形状によって区別する提案などがあるが、人が画像に写る様子は多様なため、ある画像パターンを持って完全に区別することは、現状では現実的ではない。そこで、本発明に係るサブセンサーの情報を利用することによって、上記のような区別を正確に行うようにするものである。

そこで、メインセンサーである撮像部２００による検知の次にはサブセンサーによる確認検知を行う。一般に温度センサー、形状センサーは非常に高価なものである。面的に赤外線を検知するサーマルイメージセンサなどの製品は数百万円のオーダーであり、また、レーザースキャナといわれる形状計測装置もそれ以上の価格帯である。よって、本実施形態では、サブセンサーである温度センサーとしては１点計測型の放射温度計を用いる。この場合、センサー単体は数千円のオーダーのため格段のコスト削減を図ることができる。この温度センサーによって人の検知が疑われる場所にのみ集中的に探索を行い、人の体温に近い熱源（例えば、３０℃±３℃：体表面はやや低い）を検知した場合に、人の転倒を判断する。この場合、放射温度計は向きを自在に変える機構が必要であるが、このサブセンサー駆動機構３１０としては、一般的なパンチルト機構を用いることで十分であり、これらもまた安価な構築が可能である。

以上のように構成される本実施形態の転倒検知システムにおける制御・処理について説明する。図３は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムのメインルーチンのフローチャートを示す図である。

図３において、ステップＳ１００で本実施形態の転倒検知システムのシステムが起動されると、続いてステップＳ１０１では、撮像部２００により撮像が行われ、画像データ取得処理が行われる。次のステップＳ１０２では、画像解析処理のサブルーチンが実行され、ステップＳ１０３では、転倒判定処理のサブルーチンが実行される。これらのサブルーチンについては後に説明する。

ステップＳ１０４では、システムのメンテナンスなどのために、転倒検知システムの終了の要求があったか否かが判定される。ステップＳ１０４における判定結果がＹＥＳであるときには、ステップＳ１０５に進み、転倒検知システムを終了し、判定結果がＮＯであるときには、ステップＳ１０１に進みループする。

次に、メインルーチン中の各サブルーチンについて説明する。図４は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの画像解析処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。また、図７は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムで撮像される画像例を示す図である。
図７（Ａ）は高齢者などの対象人物が普通に移動しているときの撮像部２００による撮影画像データであり、図７（Ｂ）は高齢者などの対象人物が転倒したときの撮像部２００による撮影画像データである。

図４において、ステップＳ２００で画像解析処理のサブルーチンが開始されると、続いてステップＳ２０１に進み、バッファ（不図示）などに蓄えられている直前の画像データと、撮像部２００によって現在撮影されている画像データとの差分が演算される。

ステップＳ２０２では、直前画像データと現在画像データとの間で、所定以上の差分があるか否かが判定される。ステップＳ２０２における判定の結果がＹＥＳであるときにはステップＳ２０６に進み、リターンする。また、ステップＳ２０２における判定の結果がＮＯであるときにはステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、現在画像データとレイアウトデータベース４００に記憶されていると、備品などのレイアウト状況との比較が行われる。

ステップＳ２０４では、現在画像データと備品などのレイアウト状況との間に、所定以上の差分があるか否かが判定される。ステップＳ２０４における判定結果がＮＯであるときにはステップＳ２０６に進みリターンする。また、ステップＳ２０４における判定結果がＹＥＳであるときには、ステップＳ２０５に進み、高齢者などの人物が「転倒の可能性あり」と判断する。ステップＳ２０６でリターンする。

次に、メインルーチン中の転倒判定処理のサブルーチンについて説明する。図５は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの転倒判定処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。図５において、ステップＳ３００で転倒判定処理のサブルーチンが開始されると、次にステップＳ３０１に進み、「転倒の可能性あり」と判断されているか否かが判定される。ステップＳ３０１の判定結果がＮＯであるときにはステップＳ３０６に進みリターンする。ステップＳ３０１の判定結果がＹＥＳであるときには、ステップＳ３０２に進み、通信部５００を介して第１段階の報知を行う。このような第１段階の報知では、例えば近親者の携帯電話に対する報知を行う。図８は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの処理で用いる報知先管理テーブルの一例を示す図である。図８に示すように、第１段階の報知では、報知先管理テーブルに登録してある「ｘｙｚ＠ｐｑｒ．ｍａｉｌ．ｎｅ．ｊｐ」及び「ａｂｃ＠ｄｅｆ．ｃｏ．ｊｐ」に対して、「転倒の可能性あり」との情報を報知する。なお、報知先管理テーブルは主制御部１００の記憶手段などに記憶させておくとよい。

ステップＳ３０３では、サブセンサー検出処理のサブルーチンを実行する。このサブルーチンについては後ほど説明する。

ステップＳ３０４では、転倒として判断されているか否かが判定される。ステップＳ３０４の判定結果がＹＥＳであるときにはステップＳ３０５に進み、ステップＳ３０４の判定結果がＮＯであるときにはステップＳ３０６に進む。
ステップＳ３０５では、通信部５００を介して第２段階の報知を行う。このような第２段階の報知では、より事態が深刻であるので、例えばあらかじめ登録してある救急センターなどに対する報知を行う。図８の例では、「ｉｒｙｏｕ−ｃｅｎｔｅｒ＠ｈｏｓｐ．ｏｒ．ｊｐ」に対して、「転倒」との情報を報知する。

ステップＳ３０６ではリターンし、メインルーチンに戻る。

次に、転倒判定処理のサブルーチン中のサブセンサー検出処理のサブルーチンについて説明する。図６は本発明の実施の形態に係る転倒検知システムのサブセンサー検出処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。

図６において、ステップＳ４００でサブセンサー検出処理のサブルーチンが開始されると、続いてステップＳ４０１に進み、撮像部２００で取得された画像データが画像解析されて、転倒が発生した可能性のある検出位置が演算される。

ステップＳ４０２では、サブセンサー駆動機構３１０が制御され、サブセンサー（本実施形態の例では、温度センサー）を検出位置方向に向け、ステップＳ４０３では、サブセンサー（温度センサー）によって検出位置のセンシングを実行する。

ステップＳ４０４では、サブセンサーによるセンシングの結果、所定範囲内の温度が検出された否かが判定される。ステップＳ４０４の判定結果がＹＥＳであるときにはステップＳ４０５に進み、人物の「転倒」と判断する。また、ステップＳ４０４の判定結果がＮＯであるときには、ステップＳ４０６に進み、リターンする。

以上のような、本実施形態の転倒検知システムの構成によれば、メインセンサーとなる撮像部２００による情報の他に温度センサーで検出される情報が利用されて転倒の判断が行われるので、転倒検知の信頼性が高まり、誤報の少ないシステムを構築することが可能となる。

また、本実施形態の転倒検知システムの構成によれば、比較的安価な温度センサーを、サブセンサー駆動機構３１０で駆動するようにして転倒検知を行うので、安価にシステムを組むことができる。また、本発明の転倒検知システムでは、高齢者などに所定のセンサーなどを携行することを強いるものではないので、非常に運用しやすいシステムである。

次に本発明の他の実施形態に係る転倒検知システムについて説明する。他の実施形態では、サブセンサーとして、温度センサーの代わりに形状センサーが用いられる。

形状センサーを用いる場合も、ほぼ温度センサーの場合と同じである。この場合は、サブセンサー部３００には、１点計測型の距離センサーをパンチルト機構などのサブセンサー駆動機構３１０と併用して用いる。形状センサーを用いる場合は、あらかじめ人のいない状態の形状を計測しておき、参照用のデータとしてレイアウトデータベース４００に保存しておく。撮像部２００で撮影された画像により人の転倒が疑われた場合、形状センサーにより、その場所を集中的に形状の計測を行い、参照データとの比較において、床よりも高く、立っている人や一般的なワゴンなど備品の台車よりも低い（例えば５０ｃｍ）以下の対象が検出された場合は、人物の転倒の検知を判断する。このようなサブセンサー部３００に距離センサーを用いて、対象位置との間の距離を検出するようにした構成によっても、先の実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に本発明の他の実施形態に係る転倒検知システムについて説明する。他の実施形態では、サブセンサーとして、撮像部２００とは異なる、別の撮像装置が用いられる。すなわち、この実施形態では、ステレオカメラによる転倒検出が行われることとなる。ステレオカメラによる方法は、形状を計測する方法としてよく用いられる方法である。

このようなステレオカメラ（複眼）による実施形態では、あらかじめ人のいない状態の形状をレイアウトデータベース４００に保存しておき、人の転倒を単眼のイメージセンサーで検知した場合に、その付近の形状を映像情報のみから計測する。先の形状（距離センサー）の場合と同様に、５０ｃｍ以下の対象の場合は転倒と判断することになる。この方法はひとつのセンサー系で済むが、カメラ間の位置関係が計測精度に大きくかかわるため設置・調整に手間がかかるが、先の実施形態と同様の効果を奏するものである。なお、この実施形態では、サブセンサー駆動機構３１０は不要であり、撮像部２００ともう一つの撮像部とで取得された画像データから、主制御部１００が、対象位置との間の距離を演算することとなる。

次に本発明の他の実施形態に係る転倒検知システムについて説明する。他の実施形態では、サブセンサーとして、床センサーが用いられる。

床センサーを用いる場合は、圧力センサーとしての特性を利用し、画像で特定した検出位置を中心に、振動の有無を確認する。人の場合、呼吸、心拍などの振動があるため、家具や台車などとは区別ができる。これによって振動の検知をした場合は、転倒の可能性ありと判断する。

図９は本発明の他の実施の形態に係る転倒検知システムの運用形態例を示す図であり、図１０は本発明の他の実施の形態に係る転倒検知システムのブロック構成を示す図である。先の実施形態と異なる点は、サブセンサー部３００の代わり、床面内の任意位置での圧力を検出することが可能な床センサー３５０が設けられている点である。

以上のように構成される他の実施形態におけるフローを説明する。ここでは、先に説明したフローと異なる、サブセンサー検出処理のフローのみを説明する。図１１は本発明の他の実施の形態に係る転倒検知システムのサブセンサー検出処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。

図６において、ステップＳ５００でサブセンサー検出処理のサブルーチンが開始されると、続いてステップＳ５０１に進み、撮像部２００で取得された画像データが画像解析されて、転倒が発生した可能性のある検出位置が演算される。

ステップＳ５０２では、サブセンサー（床センサー）によって検出位置のセンシングが実施される。ステップＳ５０３では、サブセンサー（床センサー）によるセンシングの結果、所定の呼吸、心拍などの振動が検出された否かが判定される。ステップＳ５０３の判定結果がＹＥＳであるときにはステップＳ５０４に進み、人物の「転倒」と判断する。また、ステップＳ５０３の判定結果がＮＯであるときには、ステップＳ５０５に進み、リターンする。以上のように、サブセンサーとして床センサー３５０を用いた実施形態でも、先の実施形態と同様の効果を得ることができる。以上、本発明の転倒検知システムによれば、メインセンサーとなる撮像部による情報の他にサブセンサーで検出される情報が利用されて転倒の判断が行われるので、転倒検知の信頼性が高まり、誤報の少ないシステムを構築することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの運用形態例を示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムのブロック構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムのメインルーチンのフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの画像解析処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの転倒判定処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムのサブセンサー検出処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムで撮像される画像例を示す図である。本発明の実施の形態に係る転倒検知システムの処理で用いる報知先管理テーブルの一例を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る転倒検知システムの運用形態例を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る転倒検知システムのブロック構成を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る転倒検知システムのサブセンサー検出処理のサブルーチンのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１００・・・主制御部、２００・・・撮像部、３００・・・サブセンサー部、３１０・・・サブセンサー駆動機構、３５０・・・床センサー、４００・・・レイアウトデータベース、５００・・・通信部、６００・・・救急センター、７００、７００’・・・携帯通信端末

Claims

所定の空間の天井部に設けられ前記空間を撮影する撮像部と、
所定位置の温度を検出する温度センサーと、
前記温度センサーを所定の方向に向ける駆動機構と、
前記撮像部で取得される画像データ、前記温度センサーで検出される検出温度が入力されると共に、前記駆動機構を制御する主制御部と、
前記主制御部の制御に基づいて所定の通信を行う通信部とから、なることを特徴とする転倒検知システム。
所定の空間の天井部に設けられ前記空間を撮影する撮像部と、
所定位置との間の距離を検出する距離センサーと、
前記距離センサーを所定の方向に向ける駆動機構と、
前記撮像部で取得される画像データ、前記距離センサーで検出される検出距離が入力されると共に、前記駆動機構を制御する主制御部と、
前記主制御部の制御に基づいて所定の通信を行う通信部とから、なることを特徴とする転倒検知システム。