JP2008032521A - 転倒検出装置、転倒検出方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】正確に転倒を検出し、かつ取り付け方向が自由である転倒検出装置、及び転倒検出方法を提供する。
【解決手段】２軸以上の検出軸を有する加速度センサ２と、加速度センサ２の検出軸のうち、転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定部５と、加速度センサ２の前記転倒検出軸の検出値を算定する転倒検出軸検出値算定部６と、算定された転倒検出軸の検出値を所定のしきい値と比較して転倒していることを判定する転倒判定部７と、を備える。特に、転倒検出軸設定部５は、転倒検出装置１が保持されている姿勢において鉛直線とのなす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸とする。又は、転倒検出装置１が保持されている姿勢において鉛直線の方向を転倒検出軸とし、転倒検出軸検出値算定部６は、加速度センサ２の各検出軸の出力から転倒検出装置１が保持されている姿勢における鉛直線の方向の成分の合計を前記転倒検出軸の検出値とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、携帯電話またはＰＨＳなどの携帯端末を所持する者が自立不能な転倒状態に陥った場合に自動で発報を行うなどの目的で、転倒したことを検出するために無線通信装置などに組み込む転倒検出装置、転倒検出方法及びコンピュータプログラムに関する。

工場内あるいは会社の施設等で、作業者の連絡用として携帯無線機が広く使用されている。一人で作業を行っている作業者が誤って転倒して負傷したとき、又は急な発作等で動けなくなったときなど、自力で無線による連絡が不可能となる場合が起こりうる。このような事態に対処するため、携帯無線機に転倒発報機能を設け、重力を利用したスイッチ等の検知器によって無線機の携帯者が転倒したことを検知し、自動的に他の無線機に対し発報信号を送出し、転倒して通信できなくなったことを知らせるようにしている。

転倒検出では転倒したことを正確に検知し、しかも誤って転倒として検知することを防止することが必要である。携帯無線所持者の転倒検出について、誤報を防止する技術が提案されている。

特許文献１は、無線機の携帯者が倒れたとき転倒発報信号を送出する無線機を、人体から取り外して机や棚などの上に置いたときも転倒発報信号が送出されるという誤報をなくす技術が記載されている。特許文献１の技術は、無線機本体を着装するために設けられたクリップの内側にＬＥＤを設けて光信号を出力させ、その光信号を本体に設けたホトカプラで受光する。人体に着装したとき光信号が遮断されて着装検知信号Ｘが出力される。この信号Ｘと横倒しになったときスイッチがオンになる転倒検知部からの検知信号Ｙとが転倒検知部に入力されたときにのみ転倒検出信号Ｚが出力されて無線部から転倒発報信号が送出される。

また、特許文献２は、携帯端末の所持者が転倒し自分の意思で携帯端末を操作できない場合に、自動で所定の連絡先に緊急信号を送信する携帯端末用緊急発報装置および該装置使用時の誤報の発生を抑える転倒状態認識方法が記載されている。特許文献２の技術は、携帯端末に備えられた拡張コネクタに嵌め合わせて接続を行なう接続手段と、所持者の直立からの傾斜角度を検知する傾斜検知手段と、該傾斜検知手段からの傾斜角度および該傾斜状態の継続時間から所持者が転倒状態であるか否かを判定する判定手段とを備えてなり、該判定手段において所持者が転倒状態であると判定した場合に、接続手段を介して接続された携帯端末から所定の連絡先に緊急信号を送信させる。
特開平６−２７６１１８号公報 特開２００４−３８４３０号公報

転倒したことを検知するには、例えば、周囲に電気接点を備えたケースの中に金属球や水銀をいれ、ケースが傾くと金属球又は水銀がケースの周囲に動いて接点に接触し、接点の間が導通することを利用する。このような重力を利用したスイッチ等では、振動などによって金属球又は水銀が動き、誤って転倒を検出する場合がある。また、転倒を検知するセンサを無線機などに取り付ける方向は、無線機を保持する姿勢において鉛直線とセンサの正立方向を一致させなければならないという制約がある。

特許文献１の技術は、無線機を人体から取り外して机や棚などの上に置いたときに転倒発報信号が送出される誤報をなくす方法であって、無線機を所持した状態で転倒したことを正確に検知することについては記載されていない。また、転倒を検出するためのセンサの取り付け方向の制約を回避することについて記載されていない。

特許文献２の技術は、２軸加速度センサを鉛直においた静止状態を基準に、傾斜したときにかかるチップ水平方向の加速度と重力加速度の関係から傾斜検出を行う、加速度センサを用いる場合の一般的な傾斜検出の方法である。しかし、センサの取り付け方向に関して制約を回避することについて記載されていない。

本発明は、正確に転倒を検出し、かつ取り付け方向が自由である転倒検出装置、及び転倒検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る転倒検出装置は、
２軸以上の検出軸を有する加速度センサと、
前記加速度センサの検出軸のうち、転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定手段と、
前記加速度センサの前記転倒検出軸の検出値を算定する算定手段と、
前記算定手段で算定された前記転倒検出軸の検出値を所定のしきい値と比較して転倒していることを判定する転倒判定手段と、
を備えることを特徴とする。

特に、前記転倒検出軸設定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれかの検出軸に平行である場合は、その鉛直線に平行な検出軸を転倒検出軸とし、
前記算定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線に平行な検出軸の出力を前記転倒検出軸の検出値とする、
ことを特徴とする。

前記転倒検出軸設定手段は、前記加速度センサの検出軸のうち、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線とのなす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸としてもよい。

さらに、前記転倒判定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において、鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記転倒検出装置が保持されている姿勢における前記転倒検出軸と鉛直線とのなす角度に応じて前記所定のしきい値を設定するよう構成してもよい。

好ましくは、前記転倒検出軸設定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とし、
前記算定手段は、前記加速度センサの各検出軸の出力から前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向の成分の合計を前記転倒検出軸の検出値とする、
ことを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る転倒検出方法は、
２軸以上の検出軸を有する加速度センサを備える転倒検出装置における転倒検出方法であって、
前記加速度センサの検出軸のうち転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定ステップと、
前記転倒検出軸の検出値を算定する算定ステップと、
前記算定ステップで算定された前記転倒検出軸の検出値と所定のしきい値を比較して転倒していることを判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする。

特に、前記転倒検出軸設定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれかの検出軸に平行である場合は、その鉛直線に平行な検出軸を転倒検出軸とし、
前記算定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線に平行な検出軸の出力を前記転倒検出軸の検出値としてもよい。

前記転倒検出軸設定ステップは、前記加速度センサの検出軸のうち、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線とのなす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸としてもよい。

さらに、前記判定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記算定ステップで算定された前記転倒検出軸の検出値を、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において前記転倒検出軸と鉛直線とのなす角度に応じて設定されたしきい値と比較してもよい。

好ましくは、前記転倒検出軸設定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とし、
前記算定ステップは、前記加速度センサの各検出軸の出力から前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向の成分の合計を前記転倒検出軸の検出値とする、
ことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係るコンピュータプログラムは、
コンピュータを、
２軸以上の検出軸を有する加速度センサの検出軸のうち、転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定手段と、
前記加速度センサの前記転倒検出軸の検出値を算定する算定手段と、
前記算定手段で算定された前記転倒検出軸の検出値を所定のしきい値と比較して、転倒していることを判定する転倒判定手段と、
して機能させることを特徴とする。

本発明の転倒検出装置によれば、無線機へのセンサの取り付け方向に制約がなくなり、多くの無線機機種において、転倒検出装置の共通化が可能となる。転倒検出装置がどのように無線機に取り付けられても転倒検出の精度は同じであり、転倒検出は組み立て時の取り付け精度に依存しない。
本発明の転倒検出装置は構造スイッチを用いないので、軽微な振動が繰り返されている場合でも転倒検出が可能である。また、検出角度の精度を一様にできる。

本発明に係る転倒検出装置の一実施の形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る携帯無線機の構成例を示す。

携帯無線機２０は、図１に示すように転倒検出装置１を備える。携帯無線機２０は、例えば、胸ポケットやホルダに装着して保持される。図１のような携帯無線機２０の場合、地面に対して直立な向きで保持されることが多い。転倒検出装置１は、傾斜計としての加速度センサを備える。加速度センサは、センサに対する重力の方向を検出する。携帯無線機２０が保持された姿勢から転倒すると、加速度センサに対する重力の方向がおよそ直角に変化する。加速度センサに対する重力の方向が一定以上変化した場合に、転倒したと判定できる。

図２は、本発明の一実施の形態に係る転倒検出装置１の構成例を示す。転倒検出装置１は、加速度センサ２、データ取得部３、データ保持部４、転倒検出軸設定部５、転倒検出軸検出値算定部６、転倒判定部７、転倒報知出力部８から構成される。転倒検出装置１の転倒報知出力は、携帯無線機２０に入力される。携帯無線機２０は、転倒報知出力を受けた場合に、所定の周波数又は所定のチャネルで、予め設定された無線機（固定局又は移動局）に対して発報し、携帯無線機２０の所持者が転倒したと判定されたことを伝える。

加速度センサ２は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて構成される。ＭＥＭＳで構成される加速度センサ２は、例えば、錘がビームで支持された構造である。ビームにはピエゾ抵抗が形成されている。錘が加速度（慣性力）を受けると、錘を支持するビームが変形し、その表面に形成されたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化により加速度を検出する。そしてこのセンサ出力は、加速度センサ２の検出軸それぞれ独立に組込まれたホイートストンブリッジの出力から取り出される。加速度センサ２は、加速度のＤＣ成分も検出することができるため重力加速度を検出する傾斜角センサとして用いることが可能である。

本発明で用いる加速度センサ２は２軸以上の検出軸を備える。ここで検出軸とは、直交する加速度の成分を独立に出力できる方向の数である。１軸の加速度センサでも転倒検出は可能である。しかし、１軸の加速度センサの場合、その軸回りの回転ではその軸方向の重力加速度の成分が変化しないので、加速度センサの検出軸が、携帯無線機が保持されている姿勢で鉛直線方向になるように取り付ける必要がある。従って、１軸の加速度センサは携帯無線機に取り付ける姿勢が限定される。

データ取得部３は、加速度センサ２の出力を一定周期でサンプリングし、データ保持部４に加速度センサデータ４２として記憶する。データ取得部３は、加速度センサ２の出力から転倒検出に不要なノイズや周波数成分を除去する。データ取得部３はまた、加速度センサデータ４２の移動平均処理などを行う。

転倒検出軸設定部５は、加速度センサ２の検出軸のうち転倒を判定するための検出値を算定する方向（転倒検出軸）を設定する。設定した転倒検出軸を示す情報を転倒検出軸データ４１として、データ保持部４に記憶する。転倒検出軸は携帯無線機２０が保持されている姿勢で鉛直線とのなす角度が最も小さい検出軸、又は携帯無線機２０が保持されている姿勢における鉛直線の方向とする。

転倒検出軸データ４１は加速度センサ２の検出軸を指定する情報、又は携帯無線機２０が保持されている姿勢における鉛直線の方向を加速度センサ２の検出軸から見た方向余弦である。携帯無線機２０に転倒検出装置１を組み込む前に、転倒検出装置１が取り付けられる方向と、携帯無線機２０が通常保持される姿勢が分かっている場合は、予め転倒検出軸を設定して、転倒検出軸データ４１をデータ保持部４に記憶させておくことができる。

転倒検出軸検出値算定部６は、加速度センサデータ４２から転倒検出軸方向の加速度を演算し、転倒検出軸検出値４３としてデータ保持部４に記憶する。転倒検出軸が加速度センサ２のある検出軸に一致する場合は、その検出軸の検出値を転倒検出軸の検出値とする。携帯無線機２０が通常保持されている姿勢では、転倒検出軸検出値４３は絶対値が１Ｇ（重力加速度）に近い値となる。転倒検出軸の正の方向が鉛直下方の場合は、転倒検出軸検出値４３が１Ｇに近い値である。転倒検出軸の正の方向が鉛直上方の場合は、転倒検出軸検出値４３が−１Ｇに近い値である。携帯無線機２０が転倒した姿勢では、転倒検出軸検出値４３は０Ｇに近い値となる。

転倒判定部７は、転倒検出軸検出値４３と転倒検出しきい値４４を比較して、携帯無線機２０が転倒しているかどうかを判定する。携帯無線機２０が正常に保持されている姿勢では、転倒検出軸検出値４３は絶対値が１Ｇに近く、転倒した姿勢では転倒検出軸検出値４３が０Ｇに近いので、その間の適当な値に転倒検出しきい値４４を設定し、転倒検出軸検出値４３の絶対値が転倒検出しきい値４４より小さくなった場合に、転倒したと判定する。

転倒報知出力部８は、転倒判定部７が転倒したと判定した場合に、転倒したことを外部に出力する。一般には、転倒検出装置１が組み込まれる携帯無線機２０の制御部に出力する。

転倒検出軸の設定と、転倒検出軸検出値４３の算定について説明する。図３及び図４は、加速度センサ２の検出軸の方向と携帯無線機２０の姿勢を示す。図３及び図４で、加速度センサ２の検出軸の方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の矢印で示す。また、携帯無線機２０が保持されている姿勢における鉛直線の下方を矢印Ｐで示す。図３は、加速度センサ２の検出軸の１つが、携帯無線機２０が保持されている（以下、正立という）姿勢における鉛直線の方向に平行な場合である。図４は、携帯無線機２０が正立姿勢において、鉛直線の方向が加速度センサ２のいずれの検出軸にも平行でない場合である。

図３に示すように、加速度センサ２の検出軸の１つが、携帯無線機２０が正立姿勢における鉛直線の方向に平行な場合、その鉛直線の方向に平行な検出軸を転倒検出軸とする。すなわち、正立姿勢において±１Ｇの検出値を示す検出軸を転倒検出軸とする。正立姿勢であることは、例えば、正立姿勢であることを示す操作を携帯無線機２０の操作部から入力する。あるいは、転倒検出装置１が最初に起動されたときに一定の時間を正立姿勢としてもよい。２軸の加速度センサ２を用いる場合でも、１つの検出軸が正立姿勢の鉛直線の方向に平行であるなら、その検出軸を転倒検出軸とする。

さらに、携帯無線機２０を転倒させたときに、その検出軸の検出値が０Ｇであることを確認する。３軸の加速度センサ２を用いる場合は、携帯無線機２０を転倒させたときに水平（鉛直線と直角）になる軸が２軸存在するが、転倒させた状態で短手方向に転がしたときに常に水平となる軸を転倒検出軸とする。転倒させた状態で短手方向に転がすとは、図３の例では、Ｚ軸が水平に近い状態（転倒させた状態）で、長手方向（Ｚ軸方向）を軸としてＸ軸−Ｙ軸平面内で回転させることを指す。従って、図３の例では、Ｚ軸が転倒検出軸となる。

携帯無線機２０が転倒姿勢であることは、正立姿勢と同様に、携帯無線機２０の操作部から入力する。あるいは、転倒検出装置１が最初に起動されたときに一定の時間を正立姿勢とした後、一定の時間を転倒状態としてもよい。この場合、正立姿勢と転倒姿勢にすべき時間を携帯無線機２０に表示するようにしてもよい。なお、転倒検出装置１を組み込む前に、携帯無線機２０の正立姿勢における鉛直方向に平行な検出軸が分かっていれば、その検出軸を示す情報を転倒検出軸データ４１として予めデータ保持部４に設定してもよい。

加速度センサ２の１つの検出軸を転倒検出軸とした場合、転倒判定のしきい値は、例えば、転倒と判定すべき携帯無線機２０の角度の余弦（cos）を重力加速度（１Ｇ）に乗じた値である。なお、転倒を水平に近い姿勢としているが、正立姿勢の倒立を転倒に含む場合は、転倒検出軸の検出値が正立姿勢の検出値の符号を反転した値であるときも転倒になる。この場合、正立姿勢の検出値が＋１Ｇなら、検出値がしきい値より小さくなったときに転倒と判定し、正立姿勢の検出値が−１Ｇの場合は、検出値の符号を反転した値がしきい値より小さくなったときに転倒と判定する。

図４に示すように、携帯無線機２０の正立姿勢における鉛直線の方向が、加速度センサ２のいずれの検出軸にも平行でない場合、第１の方法として、正立姿勢における鉛直線となす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸とする。すなわち、正立姿勢において検出値の絶対値が最も大きい検出軸を転倒検出軸とする。転倒検出軸検出値４３は、加速度センサ２の検出軸のうち、転倒検出軸として設定した検出軸の検出値である。

さらに、携帯無線機２０を転倒させたときに、転倒検出軸の検出値が０Ｇに最も近いことを確認する。３軸の加速度センサ２を用いる場合は、携帯無線機２０を転倒させたときに水平（鉛直線と直角）に近くなる軸が２軸存在するが、転倒させた状態で短手方向に転がしたときに常に０Ｇに最も近くなる軸を転倒検出軸とする。

携帯無線機２０が正立姿勢又は転倒姿勢であることは、図３の場合と同様、携帯無線機２０の操作部から入力するか、又は最初に起動されたときから一定の時間の範囲とする。なお、転倒検出装置１を組み込む前に、携帯無線機２０の正立姿勢における鉛直線となす角度が最も小さい検出軸が分かっていれば、その検出軸を示す情報を転倒検出軸データ４１として予めデータ保持部４に設定してもよい。

正立姿勢における鉛直線となす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸とした場合、転倒判定のしきい値は、例えば、転倒と判定すべき携帯無線機２０の角度の余弦（cos）を正立姿勢の検出値に乗じた値とする。正立姿勢から直角に倒れたときの転倒検出軸検出値４３は、正立姿勢のときの検出値の符号と正負が反転する場合がある。そこで、正立姿勢の倒立を転倒に含む場合のように、正立姿勢の検出値が正の場合は、検出値がしきい値より小さくなったときに転倒と判定し、正立姿勢の検出値が負の場合は、検出値の符号を判定した値がしきい値より小さくなったときに転倒と判定してもよい。

図４に示すように、携帯無線機２０の正立姿勢における鉛直線の方向が、加速度センサ２のいずれの検出軸にも平行でない場合、第２の方法として、正立姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とすることができる。携帯無線機２０の正立姿勢において、加速度センサ２の各検出軸の検出値から鉛直線の方向を算出して、その鉛直線の方向を転倒検出軸とする。加速度センサ２の各検出軸の検出値は、重力加速度（１Ｇ）に鉛直線の方向を各検出軸から見た方向余弦を乗じた値になっている。各検出軸の検出値から逆に、鉛直線の方向余弦を求めることができる。この方向余弦の組を転倒検出軸データ４１としてデータ保持部４に記憶する。

さらに、携帯無線機２０を転倒させたときに、転倒検出軸方向の加速度成分が０Ｇであることを確認してもよい。転倒検出軸方向の加速度成分は、各検出軸の検出値にそれぞれの方向余弦を乗じて合計した値である。転倒検出軸検出値４３は、加速度センサ２の各検出軸の検出値に転倒検出軸のそれぞれの方向余弦を乗じて合計した値とする。

携帯無線機２０が正立姿勢又は転倒姿勢であることは、図３の場合と同様、携帯無線機２０の操作部から入力するか、又は最初に起動されたときから一定の時間の範囲とする。なお、転倒検出装置１を組み込む前に、携帯無線機２０の正立姿勢における鉛直線と各検出軸のなす角度が分かっていれば、その鉛直線の方向余弦を転倒検出軸データ４１として予めデータ保持部４に設定してもよい。

正立姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とした場合、転倒判定のしきい値は、例えば、転倒と判定すべき携帯無線機２０の角度の余弦（cos）を重力加速度（１Ｇ）に乗じた値である。なお、転倒を水平に近い姿勢としているが、正立姿勢の倒立を転倒に含む場合は、転倒検出軸の検出値が正立姿勢の検出値の符号を反転した値であるときも転倒になる。この場合、正立姿勢の転倒検出軸検出値４３が＋１Ｇなら、検出値がしきい値より小さくなったときに転倒と判定し、正立姿勢の転倒検出軸検出値４３が−１Ｇの場合は、検出値の符号を反転した値がしきい値より小さくなったときに転倒と判定する。正立姿勢の転倒検出軸検出値４３が正になるように、鉛直線の方向余弦の符号を決めておいてもよい。

図３に示す例で、加速度センサ２の検出軸の１つが、携帯無線機２０が正立姿勢における鉛直線の方向に平行な場合、その鉛直線の方向に平行な検出軸を転倒検出軸とすることは、図４の場合の上記説明した２つの方法において、加速度センサ２の検出軸の１つが正立姿勢における鉛直線に平行である特殊な場合になっている。

加速度センサ２の検出軸が２軸であり、２つの検出軸が正立姿勢で水平に近くなる場合に、正立姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とする方法を用いることができる。これは図４において、Ｚ軸に相当する検出軸がない場合である。この場合、正立姿勢と転倒姿勢における加速度センサ２の検出値から、成立姿勢における鉛直線の方向を推定することができる。重力加速度Ｇは一定であるとしてよいので、ピタゴラスの定理を用いてＸ軸とＹ軸の検出値からＺ軸の検出値の推定値（の絶対値）を計算する。その値から、正立姿勢における鉛直線の方向の重力加速度成分（の絶対値）を計算できる。したがって、正立姿勢と倒立姿勢を区別することはできないが、正立姿勢から直角に転倒したことを判定することは可能である。

図５は、本発明の一実施の形態に係る携帯無線機２０と転倒検出装置１の物理的構成を示すブロック図である。

転倒検出装置１は、例えば、加速度センサ２、コントローラ１０、及び計時部１５を備える。コントローラ１０は、転倒検出装置１の動作の制御を行う。コントローラ１０は例えば、マイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ（中央処理装置）１１、Ｉ／Ｏ（入出力装置）１２、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）１４、ＲＡＭ（読み書き可能メモリ）１３、及びそれらを接続する内部バス（図示せず）を備えて構成される。

加速度センサ２から出力される信号がアナログ量である場合、増幅回路で増幅し、さらにＡ／Ｄ変換器によってディジタル量に変換してＣＰＵ１１に入力する。その場合、Ｉ／Ｏ１２は増幅回路及びＡ／Ｄ変換器を含む。又は、増幅回路で増幅した信号をＣＰＵ１１のＡ／Ｄ変換ポートに入力し、ＣＰＵ１１のＡ／Ｄ変換機能を用いてディジタル量に変換した値を検出値としてもよい。

コントローラ１０には、加速度センサ２と、加速度センサ２からデータを入力するタイミングを計るための計時部１５がＩ／Ｏ１２を介して接続されている。また、コントローラ１０は、携帯無線機２０の無線機制御部２１に接続している。コントローラ１０は、無線機制御部２１から転倒検出装置１の動作モードの指令を受信し、無線機制御部２１に転倒判定結果を出力する。

コントローラ１０が転倒検出装置１の動作を制御するための制御プログラムは、ＲＯＭ１４に格納されている。そして、図２に示すデータ取得部３、転倒検出軸設定部５、転倒検出軸検出値算定部６、転倒判定部７、転倒報知出力部８として機能するよう制御する。

コントローラ１０のＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１と制御プログラムの作業領域として用いられる。ＲＡＭ１３には、データ保持部４のデータ、すなわち転倒検出軸データ４１、加速度センサデータ４２、転倒検出軸検出値４３、転倒検出しきい値４４などが記憶される。

計時部１５は、例えば、クロックパルスによってカウンタ値を減算し、カウンタの値が０になったときに割り込み出力を発生する、減算カウンタを用いることができる。カウンタにある値をセットすると、セットした数のクロックパルスをカウントして、ＣＰＵ１１に割り込みをかけることによって、一定の時間を計測することができる。

図５に示す携帯無線機２０は、送信機能を実現するために、アンテナ３０と、送受信切換部３１と、送信部３２と、ベースバンド処理部３３と、増幅及びＡ／Ｄ変換器３４と、マイク３５とを備えている。携帯無線機２０はまた、受信機能を実現するために、受信部３６と、ベースバンド処理部３７と、Ｄ／Ａ変換及び増幅器３８と、スピーカ３９とを備えている。

携帯無線機２０はさらに、各部の制御を行う無線機制御部２１、通信モードなどを表示する表示部２２、及び通信モードなどの設定を入力する操作部２３を備える。

無線機制御部２１は、携帯無線機２０の動作の制御を行う。無線機制御部２１は、転倒検出装置１に動作モードの指令を出力し、転倒検出装置１から転倒判定結果を入力する。転倒検出装置１から転倒報知出力を受けた場合は、所定の周波数又は所定のチャネルで、予め設定された無線機（固定局又は移動局）に対して発報する。

表示部２２は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又はＬＥＤ（Light Emission Diode）などから構成され、転倒検出装置１の動作モードと転倒判定結果、転倒報知出力を受けたときの発報状況、及び携帯無線機２０のその他の情報を表示する。

操作部２３は、携帯無線機２０の動作についての条件情報を入力するための入力手段にあたる。操作部２３には各種の操作キーが設けられている。ユーザが、携帯無線機２０の操作部２３の操作キーを操作して動作条件を入力することにより、その入力に基づく動作を携帯無線機２０に行わせることができる。転倒検出装置１に正立姿勢又は転倒姿勢であることを入力するために用いることもできる。操作部２３から入力された正立姿勢又は転倒姿勢である情報は、動作モードとして無線機制御部２１から転倒検出装置１のコントローラ１０に入力される。

次に、図５に示す転倒検出装置１の動作を、図６乃至図８を参照して説明する。なお、上述のように、転倒検出装置１の動作は、コントローラ１０のＣＰＵ１１が、加速度センサ２、Ｉ／Ｏ１２、ＲＡＭ１３、ＲＯＭ１４、計時部１５と協働して行う。また、動作モードの指令は、無線機制御部２１から入力される。

図６は、本発明の実施の形態に係る転倒検出動作の一例を示すフローチャートである。転倒検出装置１のコントローラ１０は、携帯無線機２０の無線機制御部２１から動作モードの指令を入力する（ステップＡ１）。動作モードが転倒検出軸設定である場合（ステップＡ２；Ｙｅｓ）、図３又は図４について説明した転倒検出軸を設定する処理を行う（ステップＡ３）。予め転倒検出軸データが設定されている場合は、この転倒検出軸設定処理を省略する。

動作モードが転倒検出軸設定以外、又は動作モードの指令が入力されない場合は（ステップＡ２；Ｎｏ）、転倒判定の処理を行う（ステップＡ４）。転倒判定の結果、転倒と判定される場合は（ステップＡ５；Ｙｅｓ）、転倒したことを携帯無線機２０の無線機制御部２１に出力する（ステップＡ６）。転倒判定の結果、転倒と判定されない場合は（ステップＡ５；Ｎｏ）、転倒報知出力を行わない。

図７Ａ及び図７Ｂは、転倒検出軸設定の動作の一例を示すフローチャートである。図７Ａは、正立姿勢で鉛直線となす角度が最小の検出軸を転倒検出軸として設定する場合を示す。正立姿勢で鉛直線となす角度が０度（又は１８０度）、すなわち検出軸が鉛直線に平行である場合を含むものとする。

保持状態（正立姿勢）で加速度センサ２から検出値を入力する（ステップＢ１）。また、転倒状態で加速度センサ２から検出値を入力する（ステップＢ２）。正立姿勢又は転倒姿勢であることは、携帯無線機２０の無線機制御部２１から入力される。

次に、図４で説明した第１の方法で転倒検出軸を設定する（ステップＢ３）。すなわち、正立姿勢で検出値の絶対値が最も１Ｇに近い検出軸を転倒検出軸として設定する。そして、転倒検出軸の検出値が倒立姿勢で０Ｇに近いことを確認する。

図７Ｂは、正立姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸として設定する場合を示す。正立姿勢及び転倒姿勢で加速度センサ２から検出値を入力することは、図７Ａと同様である（ステップＣ１、Ｃ２）。図７Ｂの転倒検出軸設定の場合、図４で説明した第２の方法で転倒検出軸を設定する。すなわち、携帯無線機２０の正立姿勢において、加速度センサ２の各検出軸の検出値から鉛直線の方向を算出して、その鉛直線の方向を転倒検出軸とする。さらに、携帯無線機２０を転倒させたときに、転倒検出軸方向の加速度成分が０Ｇであることを確認してもよい。

図８は、転倒判定の動作の一例を示すフローチャートである。加速度センサ２から検出値を入力し加速度センサデータ４２として記憶する（ステップＤ１）。転倒検出軸データ４１を読み込んで転倒検出軸の検出値を算定する（ステップＤ２）。転倒検出軸が加速度センサ２の検出軸の１つである場合は、その検出軸の検出値である。転倒検出軸が正立姿勢における鉛直線の方向の場合は、転倒検出軸データ４１に設定されている方向余弦から転倒検出軸方向の加速度成分を演算して転倒検出軸検出値４３とする。

転倒検出軸検出値４３の絶対値が所定のしきい値より小さい場合（ステップＤ４；Ｙｅｓ）、転倒と判定する（ステップＤ５）。転倒検出軸検出値４３の絶対値が所定のしきい値より大きい場合（ステップＤ４；Ｎｏ）、転倒でないと判定する（ステップＤ６）。前述のとおり、正立姿勢の倒立を転倒に含む場合は、正立姿勢における転倒検出軸の検出値が正の場合は符号反転せずしきい値と比較し、正立姿勢における転倒検出軸の検出値が負の場合は符号反転してしきい値と比較する。

なお、瞬間的に転倒状態になったような場合に報知出力して頻繁に発報することを回避するために、所定の時間、例えば３秒以上連続して転倒状態である場合に報知出力するようにしてもよい。また、転倒検出軸に設定された検出軸の加速度（例えば変動成分）を検出することによって、携帯無線機２０の使用者が移動状態であるか停止状態であるかの判別が可能となるので、これらの状態と転倒状態（転倒検出軸の検出値による転倒判定）の組み合わせで報知出力条件を設定してもよい。例えば、転倒状態でかつ停止状態の場合に報知出力し、転倒状態で移動状態の場合は警告表示のみ行うなどとしてもよい。

以上、説明したとおり、本発明の転倒検出装置１によれば、転倒検出装置１がどのように携帯無線機２０に取り付けられても転倒検出の精度は同じであり、転倒検出は組み立て時の取り付け精度に依存しない。その結果、携帯無線機２０への転倒検出装置の取り付け方向に制約がなくなり、多くの無線機機種において、転倒検出装置の共通化が可能となる。

また、本発明の転倒検出装置１は構造スイッチを用いないので、軽微な振動が繰り返されている場合でも転倒検出が可能である。また、正立姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とすることにより、検出角度の精度を一様にできる。

本発明の転倒検出装置１によれば、携帯無線機２０が保持される姿勢が異なっても、その姿勢に合わせて転倒検出軸を設定すれば、正確に転倒検出を行うことができる。すなわち、同じ携帯無線機２０の機種において、保持される姿勢に応じて転倒検出軸を変更することも可能である。

その他、前記のハードウエア構成やシーケンス図は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。

ＣＰＵ１１、Ｉ／Ｏ１２、ＲＡＭ１３、ＲＯＭ１４などから構成される転倒検出装置１のコントローラ１０は、専用のシステムによらず、携帯無線機２０の無線機制御部２１を用いて実現してもよい。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムを無線機制御部２１のコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する転倒検出装置１を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで転倒検出装置１を構成してもよい。

また、転倒検出装置１の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明の一実施の形態に係る携帯無線機の構成例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る転倒検出装置の構成例を示す図である。 加速度センサの検出軸の方向と携帯無線機の姿勢を示す図である。 加速度センサの検出軸の方向と携帯無線機の姿勢を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る携帯無線機と転倒検出装置の物理的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る転倒検出動作の一例を示すフローチャートである。 転倒検出軸設定の動作の一例を示すフローチャートである。 転倒検出軸設定の動作の一例を示すフローチャートである。 転倒判定の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 転倒検出装置
２ 加速度センサ
３ データ取得部
４ データ保持部
５ 転倒検出軸設定部
６ 転倒検出軸検出値算定部
７ 転倒判定部
８ 転倒報知出力部
１０ コントローラ
１１ ＣＰＵ
１２ Ｉ／Ｏ
１３ ＲＡＭ
１４ ＲＯＭ
１５ 計時部
２０ 携帯無線機
２１ 無線機制御部
２３ 操作部
４１ 転倒検出軸データ
４２ 加速度センサデータ
４３ 転倒検出軸検出値
４４ 転倒検出しきい値

Claims (11)

1. ２軸以上の検出軸を有する加速度センサと、
   前記加速度センサの検出軸のうち、転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定手段と、
   前記加速度センサの前記転倒検出軸の検出値を算定する算定手段と、
   前記算定手段で算定された前記転倒検出軸の検出値を所定のしきい値と比較して転倒していることを判定する転倒判定手段と、
   を備えることを特徴とする転倒検出装置。
2. 前記転倒検出軸設定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれかの検出軸に平行である場合は、その鉛直線に平行な検出軸を転倒検出軸とし、
   前記算定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線に平行な検出軸の出力を前記転倒検出軸の検出値とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の転倒検出装置。
3. 前記転倒検出軸設定手段は、前記加速度センサの検出軸のうち、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線とのなす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸とする、ことを特徴とする請求項１に記載の転倒検出装置。
4. 前記転倒判定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において、鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記転倒検出装置が保持されている姿勢における前記転倒検出軸と鉛直線とのなす角度に応じて前記所定のしきい値を設定する、ことを特徴とする請求項３に記載の転倒検出装置。
5. 前記転倒検出軸設定手段は、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とし、
   前記算定手段は、前記加速度センサの各検出軸の出力から前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向の成分の合計を前記転倒検出軸の検出値とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の転倒検出装置。
6. ２軸以上の検出軸を有する加速度センサを備える転倒検出装置における転倒検出方法であって、
   前記加速度センサの検出軸のうち転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定ステップと、
   前記転倒検出軸の検出値を算定する算定ステップと、
   前記算定ステップで算定された前記転倒検出軸の検出値と所定のしきい値を比較して転倒していることを判定する判定ステップと、
   を備えることを特徴とする転倒検出方法。
7. 前記転倒検出軸設定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれかの検出軸に平行である場合は、その鉛直線に平行な検出軸を転倒検出軸とし、
   前記算定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線に平行な検出軸の出力を前記転倒検出軸の検出値とする、
   ことを特徴とする請求項６に記載の転倒検出方法。
8. 前記転倒検出軸設定ステップは、前記加速度センサの検出軸のうち、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線とのなす角度が最も小さい検出軸を転倒検出軸とする、ことを特徴とする請求項６に記載の転倒検出方法。
9. 前記判定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記算定ステップで算定された前記転倒検出軸の検出値を、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において前記転倒検出軸と鉛直線とのなす角度に応じて設定されたしきい値と比較する、ことを特徴とする請求項８に記載の転倒検出方法。
10. 前記転倒検出軸設定ステップは、前記転倒検出装置が保持されている姿勢において鉛直線が前記加速度センサのいずれの検出軸にも平行でない場合に、前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向を転倒検出軸とし、
    前記算定ステップは、前記加速度センサの各検出軸の出力から前記転倒検出装置が保持されている姿勢における鉛直線の方向の成分の合計を前記転倒検出軸の検出値とする、
    ことを特徴とする請求項６に記載の転倒検出方法。
11. コンピュータを、
    ２軸以上の検出軸を有する加速度センサの検出軸のうち、転倒を検出する転倒検出軸を設定する転倒検出軸設定手段と、
    前記加速度センサの前記転倒検出軸の検出値を算定する算定手段と、
    前記算定手段で算定された前記転倒検出軸の検出値を所定のしきい値と比較して、転倒していることを判定する転倒判定手段と、
    して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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