以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。
<第一実施形態>
図1は、第一実施形態に係るふらつき測定装置10を示す図であり、ふらつき測定装置10は、利用者に装着された状態において利用者に生じたふらつき動作を検出する装置である。
検出対象であるふらつき動作は、人が着座状態から立ち上がった際に生じやすい。本実施形態では、ふらつき測定装置10を利用する利用者が立ち上がった際に、よろめいた動作をふらつき動作とし、その一例としてよろめいて足を付く動作をふらつき動作として説明する。
ふらつき測定装置10は、装置本体10Aと、装置本体10Aを利用者に固定する為のベルト10Bとを備えている。ベルト10Bの基端部は、装置本体10Aに固定されており、先端部は、装置本体10Aに挿入できるように構成されている。
ベルト10Bは、利用者の腰に巻き付け可能な長さを有しており、ベルト10Bが挿入される装置本体10Aは、挿入されたベルト10Bを固定する機能を備えている。これにより、利用者の腰にベルト10Bを巻き付けて装置本体10Aへ挿入するとともに、ベルト10Bの挿入量を調整して固定することで、装置本体10Aを利用者の腰に密着して固定できるように構成されている。
なお、本実施形態では、装置本体10Aを利用者の腰に固定する場合について説明するが、装置本体10Aの固定位置は、これに限定されるものではなく、利用者の躯幹に固定すれば、利用者の動作に合わせて装置本体10Aを移動することが可能となる。また、装置本体10Aの固定位置は、躯幹に限定されるものでなく、手などに固定してもよく、一例として装置本体10Aを手に固定した場合には、利用者の手を躯幹に密着することで、利用者の動作に合わせた装置本体10Aの移動が可能となる。
(ハードウエア構成)
図2は、第一実施形態に係るふらつき測定装置10のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。ふらつき測定装置10は、ふらつき測定装置10が装着された利用者のふらつき動作を検出するためのコンピュータで構成される。
ふらつき測定装置10は、プロセッサ14、記憶部18、入力部20、表示部22、通信部24、及び加速度センサ26を備えており、これらはバスライン12を介して相互に接続されている。
プロセッサ14としては、汎用プロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、又はDSP(digital signal processor)などが挙げられる。また、プロセッサ14としては、専用プロセッサであるGPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、又はFPGA(Field Programmable Gate Array)などが挙げられる。
記憶部18は、記憶手段を構成する。この記憶部18は、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体であり、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び記憶装置を含む。記憶装置は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はフラッシュメモリ等で実現される。
記憶部18を構成する例えばROMには、ふらつき測定装置10の処理手順を示すふらつき測定プログラム、及びふらつき測定プログラムで用いる閾値等を示すデータが記憶されている。プロセッサ14は、記憶部18に記憶されたふらつき測定プログラムに従って各処理を実行する。記憶部18は、本実施形態の情報処理装置の機能を実現するふらつき測定プログラムを格納する記憶媒体として機能する。
また、記憶部18を構成する例えばRAMには、加速度センサ26からの加速度データを一例として十秒間分蓄積するリングバッファが構築されている。リングバッファは、最新の加速度データを、取得した時間に関連付けて逐次記憶する一方、十秒以前の加速度データを逐次削除する。
入力部20は、プロセッサ14への入力機器を構成し、入力機器としては、スイッチなどが挙げられる。
表示部22は、表示装置で構成され、表示装置としては、液晶表示板などが挙げられる。
通信部24は、データを送受信するためのインターフェースを構成し、通信部24は、プロセッサ14と外部装置との間でデータの送受信を可能とする。通信部24としては、例えばUSB(universal serial bus)又はインターネット接続装置などが挙げられる。プロセッサ14は、通信部24を介して、外部装置からふらつき測定プログラム及びふらつき測定プログラムの実行に必要となる必要データを受信したり、測定データや測定結果を外部装置に送信したりすることが可能である。
通信部24がインターネット接続装置で構成される場合、通信部24は、インターネット網及び電話網などのネットワークを通じて、外部装置であるサーバなどからふらつき測定プログラム及びふらつき測定プログラムの実行に必要となる必要データを受信する。また、通信部24は、インターネット網及び電話網などのネットワークを通じて、外部装置であるサーバなどへ測定データや測定結果を送信することが可能である。
加速度センサ26は、ふらつき測定装置10に加えられる加速度を検出して加速度データとして出力する。加速度センサ26は、ふらつき測定装置10を腰に装着した利用者の、左右方向の加速度を検出するX軸センサと、上下方向の加速度を検出するY方向センサと、前後方向の加速度を検出するZ軸センサとを備えている。
これにより、加速度センサ26のX軸センサからの加速度データを取得することで、利用者の左右方向の動き及び動きの大きさを検出することができる。また、加速度センサ26のY軸センサからの加速度データを取得することで、利用者の上下方向の動き及び動きの大きさを検出することができる。そして、加速度センサ26のZ軸センサからの加速度データを取得することで、利用者の前後方向の動き及び動きの大きさを検出することができる。
(機能ブロック図)
図3は、第一実施形態に係るふらつき測定装置10の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。ふらつき測定装置10は、取得部30と、判定部32と、レベル判定部と34と、計数部36と、報知部38と、送信部40とを備える。
判定部32は、ふらつき推定部50と、ふらつき時間推定部52と、想定波形抽出部54と、ふらつき期間推定部56と、複数判定部58と、立上動作推定部60と、推定波形抽出部62と、上限推定部64とを有する。また、判定部32は、立上期間推定部66と、終了値推定部68と、加速度差推定部70と、前波形抽出部72と、立上前推定部74とを有する。
ふらつき測定装置10における各部の機能は、図2に示したように、プロセッサ14が記憶部18から読み出したふらつき測定プログラムを実行することで実現される。代替的に、ASIC等の個別のハードウエアによってふらつき測定装置10の各部の少なくとも1つが実現されてもよい。
取得部30は、ふらつき測定装置10が装着された利用者の動きを示す加速度の時系列データを加速度データとして加速度センサ26(図2参照)から取得する。
判定部32は、取得部30で取得した加速度データが利用者の立上動作を示した場合、立上動作を示した後の加速度データに基づいて利用者のふらつき動作を判定する。
具体的には、判定部32は、ふらつき推定部50を有し、ふらつき推定部50は、取得部30で取得した加速度データが、ふらついた場合に達する第一閾値以上となったか否かを判断する。
この第一閾値は、一例として、よろめいて足を付いたときに達する足付閾値が挙げられ、ふらつき推定部50は、取得部30で取得した加速度データが、よろめいて足を付いたときに達する足付閾値以上となったか否かを判断する。
そして、ふらつき推定部50は、取得部30で取得した加速度データが足付閾値以上となった場合には、利用者にふらつきが生じたと推定し、加速データが足付閾値未満となった場合には、利用者にふらつきが生じていないと推定する。
上述の足付閾値は、人が立上動作をした後に、よろめいて足を付いたときの加速度の変化の基準によって定められる閾値である。例えば、足付閾値は、実験又はシミュレーションの結果に基づいてあらかじめ定められる。
さらに、判定部32は、利用者にふらつきが生じたと推定するふらつき時間推定部52を有する。ふらつき時間推定部52は、立上動作を示した後の加速度データが足付閾値以上となった場合、加速度データが足付閾値よりも小さい所定閾値以下の領域において最初に最小となる最小値から次に最小となる最小値までの期間が第二閾値以下であるか判断する。ふらつき時間推定部52は、最初に最小となる最小値から次に最小となる最小値までの期間が第二閾値以下である場合、利用者にふらつきが生じたと推定する。すなわち、ふらつき時間推定部52は、加速度データが時系列で最初に最小となる最小値及び次に最小となる最小値が所定閾値以下である場合に利用者にふらつきが生じたと推定する、
第二閾値は、一例として、よろめいて足を付いたときの衝撃の強さの基準によって定められた強度閾値が挙げられる。ふらつき時間推定部52は、加速度データが足付閾値よりも小さい所定閾値以下の領域において最初に最小となる最小値から次に最小となる最小値までの期間が、強度閾値以下であるときには、ふらつきが生じたと推定する。所定閾値は、例えば、着座状態での加速度の値から上述の足付閾値までの範囲の値に設定される。
また、判定部32は、想定波形抽出部54とふらつき期間推定部56とを有する。想定波形抽出部54は、取得部30で取得した加速度データの変化波形から、ふらつき動作が生じたと想定される想定波形を抽出する。ふらつき期間推定部56は、取得部30で取得した加速度データの変化からふらつき動作が生じたと想定される期間を予測し、予測した期間がふらつき動作の基準によって定められた基準時間以下である場合、利用者にふらつきが生じたと推定する。すなわち、ふらつき期間推定部56は、想定波形抽出部54で抽出した想定波形の開始点から終了点までの時間が、ふらつき動作の基準により定められた基準時間以下である場合に利用者にふらつきが生じたと推定する。
想定波形抽出部54は、立上動作を示した後に取得部30で取得した加速度データが、足付閾値よりも小さい所定閾値以下の領域において最初に現れる第一の極小値から次に表れる第二の極小値までの範囲を想定波形として抽出する。具体的に想定波形抽出部54は、立上動作を示した後に取得部30で取得した加速度データにおいて時系列で最初に現れる最小値から次に表れる最小値までの範囲を抽出する抽出部を備える。この抽出部で抽出した範囲が、ふらつき動作の基準によって定められた基準時間以下である場合には、推定部において利用者にふらつきが生じたと推定する。
さらに、判定部32は、上述の想定波形において加速度データに示される加速度の極大値が複数存在する場合にふらつきが生じたと判定する複数判定部58を有する。複数判定部58は、想定波形内の複数の極大値のうち隣接する極大値の間の極小値に対する隣接した極大値の割合が、第三閾値以上である場合に、ふらつきが生じたと判定する。具体的に複数判定部58は、ふらつき動作が生じたと想定される期間において加速度データに示される加速度の最大値が複数存在する場合について説明する。この場合、複数の最大値のうち隣接する最大値の間の最小値と隣接した最大値との割合が歩行又は走行動作とふらつき動作とを識別する第三閾値以上であるときにはふらつきが生じたと判定する。
第三閾値は、一例として歩行又は走行動作とふらつき動作とを識別する識別閾値が挙げられる。複数判定部58は、想定波形内の複数の極大値のうち隣接する極大値の間の極小値に対する隣接した極大値の割合が識別閾値以上である場合に、ふらつきが生じたと判定する。
また、判定部32は、立上動作推定部60を有し、立上動作推定部60は、取得部30で取得した加速度データが第四閾値以上となった場合に、立上動作が行われたと推定する。
第四閾値は、一例として立上動作を行った場合に立上動作に伴う加速度の上昇を検出するための上昇閾値が挙げられ、立上動作推定部60は、取得部30で取得した加速度データが、上昇閾値以上となった場合に、立上動作が行われたと推定する。
この上昇閾値は、人が立上動作を行った場合に加速度が上昇する際の上昇量の基準によって定められる閾値であり、例えば、実験又はシミュレーションの結果に基づいてあらかじめ定められる。
さらに、判定部32は、推定波形抽出部62と上限推定部64とを有する。推定波形抽出部62は、取得部30で取得した加速度データの変化波形から、立上動作を行ったと推定される推定波形を抽出する。上限推定部64は、推定波形抽出部62で抽出した推定波形の最大値が立上動作を行った場合に生じ得る最大加速度以下である場合に立上動作が行われたと推定する。すなわち、上限推定部64は、取得部30で取得した加速度データの変化から立上動作を行ったと推定される期間を予測し、予測した期間における最大値が立上動作を行った場合に生じ得る最大加速度以下である場合に立上動作が行われたと推定する。
また、判定部32は、立上期間推定部66を有し、立上期間推定部66は、推定波形の開始点から終了点までの時間が立上動作を示す立上幅時間以内である場合に立上動作が行われたと推定する。立上期間推定部66は、取得部33で取得した加速度データが安定状態より上昇してから元に戻るまでの時間が立上動作を示す立上幅時間以内である場合に立上動作が行われたと推定する。
推定波形抽出部62は、取得部30で取得した加速度データに示される加速度が上昇閾値を上回る直前に極小となる第一極小値から上昇閾値を下回った直後に極小となる第二極小値までの範囲を推定波形として抽出する。つまり、推定波形抽出部62は、立上時間抽出部を備える。立上時間抽出部は、取得部30で取得した加速度データに示される加速度が立上動作に伴う加速度の上昇を検出するための第四閾値を上回る直前に最小となる第一最小値から加速度が第四閾値を下回った直後に最小となる第二最小値までの立上範囲を抽出する。
判定部32は、終了値推定部68を有し、終了値推定部68は、推定波形抽出部62で抽出した推定波形の第二極小値が、立上動作を終了する場合に加速度データに示される加速度の下降を検出するための第五閾値以下である場合に立上動作が行われたと推定する。言い換えると終了値推定部68は、立上時間抽出部によって特定される第二最小値が立上動作を終了する場合に加速度データに示される加速度の下降を検出するための第五閾値以下である場合に立上動作が行われたと推定する。
第五閾値は、一例として、立上動作を終了する場合に加速度データに示される加速度の下降を検出するための下降閾値が挙げられる。終了値推定部68は、推定波形抽出部62で抽出した推定波形の第二極小値が、立上動作を終了する場合に加速度データに示される加速度の下降を検出するための下降閾値以下である場合に立上動作が行われたと推定する。
この下降閾値は、人が立上動作を行った場合に加速度が上昇してから降下する際の降下量の基準によって定められる閾値であり、例えば、実験又はシミュレーションの結果に基づいてあらかじめ定められる。具体例として下降閾値は、着座状態での加速度の値よりも小さな値に設定される
判定部32は、加速度差推定部70を有し、加速度差推定部70は、推定波形の第一極小値が第二極小値より大きい場合に立上動作が行われたと推定する。具体的に加速度差推定部70は、取得部30で取得した加速度データに示される加速度が立上動作に伴う加速度の上昇を検出するための第四閾値を上回る直前に最小となる第一最小値を抽出する。また、加速度差推定部70は、加速度が第四閾値を下回った直後に最小となる第二最小値を抽出する。そして、加速度差推定部70は、第一最小値が第二最小値よりも大きい場合に立上動作が行われたと推定する。
判定部32は、前波形抽出部72と立上前推定部74とを有する。前波形抽出部72は、推定波形よりも前に取得部30で取得された加速度データの変化波形から立上前波形を抽出する。立上前推定部74は、前波形抽出部72で抽出した立上前波形における加速度データに示される加速度の平均値が着座状態の加速度を示す着座状態閾値以下である場合に立上動作が行われたと推定する。すなわち、立上前推定部74は、立上動作を示す前の加速度データに示される加速度の変化量が、着座状態の加速度変化を示す着座状態変化量以下である場合に立上動作が行われたと推定する。
レベル判定部34は、推定波形における加速度データに示される加速度の最大値と想定波形の最大値との関係に基づいてふらつきレベルを判定する。なお、詳細な判定手法については後述する。言い換えるとレベル判定部34は、立上動作を行ったと推定される期間における加速度データに示される加速度の最大値とふらつき動作が生じたと想定される期間における加速度データに示される加速度の最大値との関係に基づいてふらつきレベルを判定する。
計数部36は、ふらつき状態の回数をふらつき回数として計算する。報知部38は、計数部で計算したふらつき回数が予め定めた第六閾値を超えた場合に、ふらつき回数が回数閾値を超えた旨を報知する。
第六閾値は、一例として回数閾値と言い換えることができ、報知部38は、計数部で計算したふらつき回数が予め定めた回数閾値を超えた場合に、ふらつき回数が回数閾値を超えた旨を報知する。
送信部40は、取得部30が取得した加速度データ、及び判定部32による判定内容を外部装置に送信する。
(動作説明)
次に、ふらつき測定装置10の動作を、図4から図6を用いるとともに、プロセッサが実行する処理手順に従って説明する。
図4は、本実施形態に係るふらつき測定装置10の動作を示すフローチャートであり、図5は、本実施形態に係る立上判断処理の一例を示すフローチャートである。
また、図6は、加速度データが示す加速度の変化波形100を示す図であり、立上動作102の後に、ふらつき動作104が表れた場合の波形が示されている。この変化波形100には、立上動作102が推定波形106として示されており、ふらつき動作104が想定波形108として示されている。また、推定波形106前の前動作107には、立上前波形110が示されている。
なお、図5に示す例において記憶部18には、後述する各フラグ及び各カウンタを構成する領域が確保されており、ふらつき測定処理開始直後に実行される初期処理において、各フラグは、「0」にクリアされるとともに、各カウンタには、「0」にリセットされる。また、ふらつき測定装置10は、ベルト10Bによって利用者の腰に巻かれた状態で利用者に装着されており、利用者の動きに応じて加速度センサ26から出力される加速度データが変化する。
まず、プロセッサ14が記憶部18に記憶されたふらつき測定処理を実行すると、プロセッサ14は、立上判定処理を実行する(ステップS1)。
(立上判定)
立上判定処理(ステップS1)は、利用者が立上動作を行ったか否かを判定する処理である。この立上判定処理では、図5に示すように、利用者の動きを示す加速度データを加速度センサ26から取得する(ステップS21)。
ここで、加速度センサ26では、X軸センサからの加速度データと、Y軸センサからの加速度データと、Z軸センサから加速度データとが取得されるので、各軸のセンサからの加速度データを合成した合成値を以降で用いる加速度データとする。
なお、本実施形態では、加速度センサ26を構成する各センサからの加速度データの合成値を、判断処理で用いる加速度データとする場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、各判断処理において、それぞれの判断処理に適したセンサからの加速度データのみを用いてもよい。
取得した加速度データに示される加速度が、立上動作を行った場合に加速度が上昇するときに適用される上昇閾値Ta以上であるか否かを判断する(ステップS22)。ここで、加速度データは、加速度の値を時系列に示すデータである。このため、加速度データ又は加速度を「加速度の値」と置き換える説明は省略する。
ここで、上昇閾値Taは、一例として1.05Gとする。なお、Gは、重力加速度[9.8m/s2]である。
この理由は、静止状態での加速度の変化量(変化量)すなわち誤差は、大きくても0.04G以下であることが実験により分かっており、測定誤差を考慮した場合、上昇閾値Taを、1.05Gとすることが好ましい。そして加速度データが上昇閾値Ta以上の場合、プロセッサ14は、利用者の動きが立上動作であると推定する。
ステップS22で、取得した加速度データが上昇閾値Ta未満の場合には、加速度データが上昇閾値Ta以上となるまでステップS21及びステップS22の処理を繰り返す。また、ステップS22において、取得した加速度データが上昇閾値Ta以上であると判断した場合、利用者が立上動作102を行ったと推定できる。このため、この推定を契機として取得した加速度データの変化波形100から立上動作102を行ったと推定される推定波形106を抽出する(ステップS23)。
図6には、立上動作102の後にふらつき動作104が生じた場合の波形が示されており、この図6を用いて、推定波形106の抽出について説明する。
まず、記憶部18のリングバッファには、十秒間分の加速度データが取得した時間に関連付けて記憶されており、一例として、記憶部18に記憶された加速度データの変化波形100が図6に示されている。
この記憶部18に記憶された加速度データの変化波形100において、取得した加速度データが上昇閾値Taを上回る直前に加速度データが極小値に相当する第一極小値Aとなる点を前極小点120とする。また、取得した加速度データが上昇閾値Taを上回った直後に加速度データが極小値に相当する第二極小値Bとなる点を後極小点122とする。このような場合に、プロセッサ14は、前極小点120から後極小点122までの範囲を推定波形106として抽出する。
抽出した推定波形106において加速度が最大値Cとなる推定波形最大点124での加速度が、立上動作102を行った場合に生じ得る最大加速度Tb以下(図示せず)であるか否かを判断する(ステップS24)。このように利用者の立上動作の速さには限度がある。このため、加速度が最大加速度Tbを超えた場合は、立上動作102以外の動作と判断する。
ここで、最大加速度Tbは、一例として、3.0Gとする。
例えば、加速度センサ26を、物などにぶつけたり落としたりして衝撃が加えられた場合、測定される加速度の最大値は、立上動作102で測定される最大値の3倍以上になることが実験により分かっている。これを考慮して、最大加速度Tbは、ふらつき動作104で測定される加速度の最大値の平均値の約2倍とする。
ステップS24において、推定波形最大点124の加速度が最大加速度Tbを超えている場合、抽出した推定波形106は立上動作102を示す波形でないので、立上動作102は行われていないと判断し、ステップS21へ分岐する。また、ステップS24において、推定波形最大点124の加速度が最大加速度Tb以下の場合、抽出した推定波形106は立上動作102を示す波形であると推定されるので、立上動作102が行われたと推定して、次のステップS25へ移行する。
ステップS25では、抽出した推定波形106における推定波形開始点126から推定波形終了点128までの時間Dが立上動作102を示す立上幅時間閾値Tc 以上であるか否かを判断する(ステップS25)。
推定波形開始点126及び推定波形終了点128を定める際には、推定波形106よりも前に現れた一定期間の波形を立上前波形110とするとともに、立上前波形110における加速度の平均値を求め、この平均値を推定波形終始基準132とする。そして、推定波形106において上昇閾値Taを上回る直前に推定波形終始基準132となる点を推定波形開始点126とする。また、推定波形106において上昇閾値Taを下回る直後に推定波形終始基準132となる点を推定波形終了点128とする。
ここで、立上幅時間閾値Tc は、一例として0.1秒とする。
例えば、加速度センサ26を、物などにぶつけたり落としたりして衝撃が加えられた場合、推定波形106における推定波形開始点126から推定波形終了点128までの時間は、次のようになることが実験により分かっている。すなわち、物などにぶつけたり落としたりして衝撃が加えられた場合における上記時間の実験結果は、立上動作102で測定される時間Dの平均値の1/5倍以下となる。これを考慮して、立上幅時間閾値Tc は、立上動作102で測定される波形上の幅を示す時間の平均値(0.25秒)の1/4倍とする。
ステップS25において、推定波形開始点126から推定波形終了点128までの時間Dが立上幅時間閾値Tcを下回っていると判断した場合には、ステップS21へ分岐する。また、ステップS25において、推定波形開始点126から推定波形終了点128までの時間Dが立上幅時間閾値Tc 以上であると判断した場合、出した推定波形106は立上動作102を示す波形であると推定される。このため、立上動作102が行われたと推定して、次のステップS26へ移行する。
なお、推定波形106の推定波形開始点126から推定波形終了点128までの波形上の幅を示す時間が短い場合は、ふらつき測定装置10を物などにぶつけたと考えられる。また、推定波形106の波形上の幅を示す時間が長い場合は、立上動作102以外の動作と予測される。
ステップS26では、抽出した推定波形106の第二極小値Bが、立上動作102を終了する場合において加速度データに示される加速度が下降するときに適用される下降閾値Td以下であるか否かを判断する。推定波形106の第二極小値Bが下降閾値Td以下であることは、立上動作102を示す波形の特徴として挙げられる。
ここで、下降閾値Tdは、一例として、1.0Gとする。
このようにする理由は、立上動作102を行った場合、推定波形106の第二極小値Bは、1.0Gよりも小さい値になることが実験により分かっているからである。
ステップS26において、第二極小値Bが下降閾値Tdを超える場合には、ステップS21へ分岐する。また、ステップS26において、第二極小値Bが下降閾値Td以下の場合には、抽出した推定波形106は立上動作102を示す波形であると推定されるので、立上動作102が行われたと推定して、次のステップS27へ移行する。
ステップS27では、抽出した推定波形106の前極小点120の第一極小値Aが後極小点122の第二極小値Bより大きいか否かを判断する。この判断により、立上動作102か座り動作かを判断する。
ステップS27において、前極小点120の第一極小値Aが後極小点122の第二極小値B以下の場合には、推定波形106は座り動作を示す波形であると考えられるので、ステップS21へ分岐する。また、ステップS27において、前極小点120の第一極小値Aが後極小点122の第二極小値Bより大きい場合には、抽出した推定波形106は立上動作102を示す波形であると推定されるので、立上動作102が行われたと推定する。
ここで、図7は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として座り動作140を行った場合の座り波形142が示されている。この座り波形142は、立上動作102を行った場合に表れる立上波形と似ている。しかしながら、前極小点120の第一極小値Aが後極小点122の第二極小値B以下である点とで相違する。
このため、前述した各ステップによる判断を行うことで、立上動作102を行った場合に表れる立上波形(推定波形106)と座り波形142とを判別することができる。
そして、図6に示したように、推定波形106よりも前に加速度センサ26で取得した加速度データの変化波形100から立上前波形110を抽出する(ステップS28)。具体的には、立上動作を示す推定波形の前極小点120より前の一定時間の波形を立上前波形110とする。ここで、本実施形態では、一定時間を例えば3秒とし、推定波形開始点126より前の3秒間の波形を立上前波形110として抽出する。
次に、抽出した立上前波形110が一例として歩行波形であるか否かを判断する(ステップS29)。本実施形態では、抽出した立上前波形110が、歩行波形以外の一例である着座状態を示す波形であるか否かを判断することで、立上前波形110が歩行波形であるか否かを判断する。
具体的に説明すると、抽出した立上前波形110における加速度データに示される加速度の変化量146が着座状態での加速度の変化量を示す着座状態変化量Tf以下であるか否かを判断する。
ステップS29において、抽出した立上前波形110の加速度の変化量146が着座状態変化量Tfを超えていた場合には、記憶部18に確保された立上フラグを「0」にクリアして(ステップS30)、立上判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
また、ステップS29において、抽出した立上前波形110の加速度の変化量146が着座状態変化量Tf以下の場合には、抽出した立上前波形110は着座状態を示す波形であると推定される。このため、利用者は立上動作102を行う前に着座していた、つまり歩行していなかったと推定することができる。
ここで、図8は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として歩行動作148を行った場合の歩行波形150が示されている。この歩行波形150は、着座状態で表れる着座波形と似ているが、歩行波形150と着座波形とでは、波形の変化量146が相違する。このため、ステップS29の判断を行うことで、着座状態で表れる着座波形と歩行波形150とを判別することができる。
そして、記憶部18に確保された立上フラグに「1」をセットするとともに(ステップS31)、記憶部18に確保された立上カウンタに記憶された数をカウントアップして(ステップS32)、立上判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
これにより、立上フラグが「1」の場合、ふらつき測定装置10を装着した利用者は、着座状態から立上動作102を行ったと判断することができる。また、立上カウンタに記憶された数によって、着座状態からの立上動作102を行った回数を把握することができる。
ふらつき測定処理では、図4に示したように、立上フラグが「1」か「0」から、着座状態から立上動作が行われた否かを判断する(ステップS2)。ステップS2で、着座状態から立上動作102が行われていない場合には、ふらつき判定処理(ステップS3)を行うことなく、ステップS1へ分岐する。ステップS2で、着座状態から立上動作102が行われたと判断した場合には、ふらつき判定処理を実行する(ステップS3)。
(ふらつき判定)
ふらつき判定処理(ステップS3)は、立上動作102を示した後の加速度データに基づいて利用者のふらつき動作104を判定する処理であり、ふらつき判定処理を、図9及び図10を用いて説明する。なお、図9は、ふらつき判定処理の一例を示すフローチャートである。また、図10は、加速度データの変化波形100を示す図であり、足付動作が二度行われた場合の波形が示されている。
すなわち、ふらつき判定処理では、図9に示すように、加速度センサ26から取得した加速度データが、図10に示すように、利用者がよろめいて足を付いたときに達する第一閾値の一例である足付閾値Tg以上であるか否かを判断する(ステップS51)。ここで、足付閾値Tgは、利用者がよろめいて足を付いたときの加速度の変化の基準である。
ステップS51で、加速度センサ26から取得した加速度データが足付閾値Tg未満の場合には、記憶部18に確保されたふらつきフラグを「0」にクリアして(ステップS52)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。また、ステップS51で、加速度センサ26から取得した加速度データが足付閾値Tg以上の場合には、利用者にふらつきが生じたと推定される。このため、加速度センサ26で取得した加速度データの変化波形100からふらつき動作104が生じたと想定される想定波形108を抽出する(ステップS53)。
なお、足付閾値Tgは、一例として、1.7Gとする。これは実験データより歩行波形の加速度の変化が大きくても0.5Gであるため、測定誤差を考慮しして1.7Gをふらつき判定の閾値とするのが好ましい。
具体的に説明すると、立上動作102を示した後に加速度センサ26から取得した加速度データが、足付閾値Tgよりも小さい所定閾値Th以下の領域において、最初に極小値となる極小点を想定波形開始点164とする。また、加速度データが、足付閾値Tgよりも小さい所定閾値Th以下の領域において、次に極小値となる極小点を想定波形終了点166とし、想定波形開始点164から想定波形終了点166までの範囲を想定波形108として抽出する。
ここで、所定閾値Thは、加速度データに示される波形からふらつき動作104が生じたと想定される想定波形108を抽出するための閾値である。なお、この所定閾値Thは、一例として立上前波形110の平均値を示す推定波形終始基準132とする。
そして、想定波形開始点164から想定波形終了点166までの時間を想定波形幅時間Fとし、想定波形幅時間Fが、ふらつき動作の基準により定められた基準時間Tj以下であるか否かを判断する(ステップS54)。ここで、ふらつき動作104を判断するための足付波形170は、幅狭の波形である。しかし、一回のふらつき動作104で複数回の足付動作が行われた場合には幅広の波形が検出される。
ステップS54で、想定波形幅時間Fが基準時間Tj以下である場合には、想定波形108はふらつき動作104を示す波形であると想定されるので、利用者にふらつきが生じたと推定して、次のステップS55へ移行する。
なお、基準時間Tjは、一例として、0.15とする。
図11は、加速度データの変化波形100を示す図であり、立上動作102からジャンプを行った場合に測定された波形が示されている。立上動作102からジャンプを行った場合、推定波形106の後に表れる想定波形108の想定波形開始点164から想定波形終了点166までの想定波形幅時間Fが基準時間Tjを超える。
また、図12は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として立上動作102から直ぐに走り出した場合に測定された波形が示されている。立上動作102から即座に走った場合、推定波形106の後に表れる想定波形108の想定波形開始点164から想定波形終了点166までの想定波形幅時間Fが基準時間Tjを超える。
このように、想定波形108の想定波形開始点164から想定波形終了点166までの想定波形幅時間Fが基準時間Tj以下であるか否かを判断することで、想定波形108がふらつき動作104を示す波形であるか否かを判断することができる。
次に、想定波形108が最大となる最大点172の加速度を想定波形最大値E1として取得し(ステップS55)、取得した想定波形最大値E1が、よろめいて足を付いたときに達する到達値Tk以上であるか否かを判断する(ステップS56)。取得した想定波形最大値E1が、到達値Tk以上となるのは、ふらつき波形の特徴である。
ここで、想定波形最大値E1の到達値Tkは、一例として、2.0Gとする。
このようにする理由は、歩行状態で測定される加速度の最大値は、平均して1.5Gであることが実験により分かっているからである。これを考慮して、1Gとの差分である0.5Gの二倍の大きさを1Gに加算した値を到達値Tkとする。
ステップS56で、想定波形最大値E1が到達値Tk未満の場合、想定波形108はふらつき動作104を示す波形でないと想定される。このため、ふらつきフラグを「0」にクリアして(ステップS52)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。ステップS56で、想定波形最大値E1が到達値Tk以上の場合には、想定波形108はふらつき動作104を示す波形であり、ふらつきが生じたとしてふらつきフラグに「1」をセットする。
図13は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として立上動作102から静止した場合に測定された波形が示されている。立上動作102からふらつき動作104がなく静止した場合、想定波形108の最大点172の想定波形最大値E1が到達値Tk未満である。
このため、想定波形108の想定波形最大値E1が到達値Tk以上であるか否かを判断することで、想定波形108がふらつき動作104を示す波形であるか否かを判断することができる。
図14は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として立上動作102から前方へ足付動作を行った場合に測定された波形が示されている。また、図15は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として立上動作102から横方向へ足付動作を行った場合に測定された波形が示されている。
立上動作102からふらつきを示す前方への足付動作又は横方向への足付動作が行われた場合には、加速度が足付閾値Tg以上となる。
なお、立上動作102からふらつきを示す前方への足付動作又は横方向への足付動作が行われた場合には、想定波形開始点164から想定波形終了点166までの想定波形幅時間Fが基準時間Tj以下になる。また、立上動作102からふらつきを示す前方への足付動作又は横方向への足付動作が行われた場合には、想定波形最大値E1が到達値Tk以上となることが実験により分かっている。
このため、ステップS51とステップS54とステップS56の条件を満たすか否かを判断することで、想定波形108が、ふらつき動作を示す波形であるか否かを判断することができる。
そして、記憶部18に確保されたふらつきカウンタの数をカウントアップすることで、ふらつき状態の発生回数をふらつき回数として計数して(ステップS58)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
一方、ステップS54で、想定波形幅時間Fが基準時間Tjを超えている場合には、図10に示すように、想定波形108に加速度が極小となる想定波形極小点174があるか否かを判断する(ステップS60)。これにより、想定波形108において足付きが複数回行われているか否かを判断する(ステップS60)。
ステップS60で、想定波形108に想定波形極小点174がない場合、想定波形108は、複数回足付きが行われた場合の波形でない。しかし、想定波形108は、想定波形幅時間Fが基準時間Tjを超えている。このため、ふらつきフラグを「0」にクリアして(ステップS61)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
また、ステップS60で、想定波形108に想定波形極小点174がある場合、想定波形108において加速度データに示される加速度の極大値が複数存在し、想定波形108において足付きが複数回行われたと考えられる。このため、最初の足付動作を示す足付波形170上の幅を示す時間を足付時間Gとして取得する(ステップS70)。
ここで、最初の足付動作を示す足付波形170は、想定波形開始点164を始点とする。また、想定波形108において、最初に表れる想定波形極小点174を足付波形の終了点である足付波形終了点とし、想定波形開始点164から足付波形終了点である想定波形極小点174までを足付時間Gとする。
そして、足付波形170の最大値である想定波形最大値E1が足付閾値Tg以上であるか否かを判断する(ステップS71)。ステップS71で、想定波形最大値E1が足付閾値Tg未満の場合には、足付動作を示す波形でないと考えられるので、ふらつきフラグを「0」にクリアして(ステップS61)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
ステップS71で、想定波形最大値E1が到達値Tk以上の場合、足付動作を示す波形である可能性がある。このため、足付時間Gがよろめいて足を付いたときの衝撃の強さの基準によって定められた強度閾値としての基準時間Tj以下であるか否かを判断する(ステップS72)。想定波形最大値E1が足付閾値Tg以上で、足付時間Gが基準時間Tj以下であることは、ふらつき波形の特徴である。
ここで、基準時間Tjは、前述したように、0.15秒である。
このようにする理由は、歩行状態で測定される歩行波形上の幅を示す時間の最小値は、0.2秒であることが実験により分かっているからである。これを考慮して、0.2秒の3/4倍を基準時間Tjとする。
ここで、図16は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として足付動作が行われた場合の波形が示されている。足付動作が行われた場合に表れる足付波形170の波形幅178は、時間で示され、その最大値が実験により求められており、その実験結果から波形幅を示す基準時間Tjが定められている。
一方、図17は、加速度データの変化波形100を示す図であり、ジャンプ、歩行動作、又は走行動作のうち一例としてジャンプした場合のジャンプ波形180が示されている。このジャンプ波形180の波形幅182が示す時間の最小値は、基準時間Tjより大きいことが実験により求められている。この最小値は、歩行動作で表れる歩行波形、及び走行動作で表れる走行波形でも、同じであることが実験により分かっている。
このため、想定波形108における足付時間Gが基準時間Tj以下である場合、想定波形108は、ふらつき動作104を示すと判断することが可能である。
なお、本実施形態では、足付動作が複数回行われた想定波形108において、最初の足付動作を示す足付波形170上の幅を示す時間に基づいて、ふらつき動作を判断する場合について説明するが、これに限定されるものではない。
例えば、想定波形108での足付動作が一回の場合、想定波形108の開始点である想定波形開始点164から終了点である想定波形終了点166までの想定波形幅時間Fが、基準時間Tj以下であるか否かによってふらつき動作104を判断することができる。ここで、基準時間Tjは、ふらつき動作104の基準により定められた時間を示す。
ステップS72で、足付時間Gが基準時間Tjを超えている場合には、足付動作を示す波形でないと考えられるので、ふらつきフラグを「0」にクリアして(ステップS61)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
ステップS72で、足付時間Gが基準時間Tj以下の場合、想定波形108の想定波形開始点164から想定波形終了点166までの想定波形幅時間Fが基準時間Tjを超えていた場合であっても、想定波形108が足付動作を示す波形である可能性がある。このため、想定波形108において複数の極大値のうち隣接する極大値の間の極小値と隣接した極大値との割合が、歩行又は走行動作とふらつき動作とを識別する識別閾値以上であるか否かを判断する。
具体的には、想定波形108の二番目の極大点184の第二極大値E2を、最大点172と極大点184との間の想定波形極小点174が示す想定波形極小値Hで除算するとともに第二極大値E2で除算して谷深さJを算出する(ステップS73)。式で表すとJ=E2÷H÷E1となる。すなわち、想定波形108の谷が浅い場合は、歩行状態又は走行状態を示し、想定波形108の谷が深い場合は、ふらつき動作104を示す。
そして、谷深さJが、すなわち連続して足付動作が行われた場合に連続する足付波形170の間に表れる谷波形の割合が識別閾値Tm未満であるか否かを判断する(ステップS74)。
ここで、識別閾値Tmは、一例として、0.5とする。
このようにする理由は、走った状態で測定される走り波形では、表れる極小値が小さくなることが実験により分かっているからである。このため、走り波形との比較によって識別閾値を定めた。
図18は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として足付動作が二度行われた場合の波形が示されている。足付動作が複数回行われた場合、想定波形108に極小値188が表れるとともに、極小値188とその両脇の極大値190、192との割合が一定以上であることが実験により分かっている。
一方、図19は、加速度データの変化波形100を示す図であり、一例として歩行動作又は走行動作のうち歩行動作の行われた場合の歩行波形が示されている。この歩行波形では、極小値188とその両脇の極大値190、192との割合が一定未満であることが実験により分かっている。なお、走行動作を示す走行波形でも同様である。
これらの実験結果から、想定波形108における前述した谷深さJが識別閾値Tm以上の場合、想定波形108がふらつき動作104を示すと判断することができる。
ステップS74で、谷深さJが識別閾値Tm未満の場合には、想定波形108が歩行動作又は走行動作を示す波形であると考えられるので、ふらつきフラグを「0」にクリアして(ステップS61)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
また、ステップS74で、谷深さJが識別閾値Tm以上の場合には、想定波形108がふらつき動作104を示すと考えられる。このため、ふらつきが生じたとしてふらつきフラグに「1」をセットするとともに(ステップS57)、ふらつきカウンタの数をカウントアップして(ステップS58)、ふらつき判定処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
なお、ステップS56の判断で用いる比較値とステップS71の判断で用いる比較値とは、同じ値の為、両ステップS56、S71の比較値を到達値Tkとしたが、ステップS56の比較値とステップS71の比較値とを異なる値にしてもよい。
また、ステップS54の判断で用いる比較値とステップS72の判断で用いる比較値とは、同じ値の為、両ステップS54、S72の比較値を基準時間Tjとしたが、ステップS54の比較値とステップS72の比較値とを異なる値にしてもよい。
ふらつき判定処理では、図4に示すように、ふらつきフラグが「1」か否かを判断することで、ふらつきがあったか否かを判断する(ステップS4)。ステップS4で、ふらつきがなかった場合には、ステップS1へ戻る。ステップS4でふらつきがあった場合には、ふらつき大きさ補正処理を実行する(ステップS5)。
(ふらつき大きさ補正処理)
次に、図20及び図21を用いて、ふらつきの大きさを補正するためのふらつき大きさ補正処理を説明する。
図20は、ふらつき大きさ補正処理の一例を示すフローチャートであり、ふらつき大きさ補正処理は、ふらつき動作104を示すふらつき波形の加速度の大きさを、立上動作102を示す立上波形の加速度の大きさに基づいて補正する。また、図21は、加速度データの変化波形100を示す図であり、立上動作102を示す立上波形が推定波形106に表れており、ふらつき動作104を示すふらつき波形が想定波形108に表れている。
まず、図20に示すふらつき大きさ補正処理では、ふらつき大きさを取得する(ステップS100)。具体的には、ふらつき動作104を示す想定波形108における加速度データに示された加速度の最大値である想定波形最大値E1を取得する。
次に、立ち上り大きさを取得する(ステップS101)。具体的には、立上動作102を示す推定波形106の加速度データに示される加速度の最大値Cを取得する。
そして、ふらつき動作104の大きさを示す想定波形最大値E1を立上動作102の大きさを示す推定波形106の最大値Cに基づいて補正することで、ふらつき大きさを立ち上り大きさで補正する(ステップS102)。
具体的には、想定波形最大値E1を推定波形106の最大値Cで除算して、ふらつき大きさを補正した補正値Kを求め(K=E1÷C)、ふらつき大きさ補正処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
そして、ふらつき測定処理において、図4に示すように、報知処理を実行する(ステップS6)。
(報知処理)
図22は、報知処理の一例を示すフローチャートであり、報知処理は、測定結果を表示部22に表示して利用者に報知する。図23は、表示部22での表示例を示す図である。
この報知処理では、図22に示すように、ふらつきカウンタに記憶された数を、回数として表示部22に表示する(ステップS110)。
例えば、ふらつきカウンタに「10」が記憶されていた場合、図23に示すように、表示部22の表示画面300におけるふらつき回数欄302に、ふらつき回数が「10回」と表示する。この表示を見た利用者は、ふらつき測定装置10による測定を開始してからふらつきが10回あったことを知ることができる。
そして、ふらつきカウンタに記憶されたふらつき回数が、予め記憶部18に記憶された回数閾値より大きいか否かを判断する(ステップS111)。ステップS111で、ふらつき回数が回数閾値以下の場合にはステップS113へ分岐し、ふらつき回数が回数閾値を超えた場合には、ふらつき回数が回数閾値を超えた旨を表示部22に表示する(ステップS112)。
例えば、ふらつき回数が「10」であり、回数閾値が「5」として記憶されている場合、表示部22のふらつき回数欄302には、「規定値オーバー」と表示される。この表示を見た利用者は、ふらつきが規定値より多いことを認識することができる。
ステップS113では、ふらつき率を算出し、算出したふらつき率を表示する(ステップS114)。ふらつき率とは、立上動作102に対してふらつき動作104が発生した割合を示し、ふらつき率は、ふらつきカウンタに記憶された数を立上カウンタに記憶された数で除算して求める。
例えば、ふらつきカウンタに「10」が記憶され、立上カウンタに「20」が記憶されている場合、ふらつき率は「50%」となり、図23に示したように、表示部22のふらつき率欄304には、「50%」と表示される。この表示を見た利用者は、立上動作を行うと五割の確立でふらつきが生ずると認識することができる。
そして、ふらつきレベルを算出する(ステップS115)。ふらつきレベルとは、推定波形における加速度データに示される加速度の最大値と想定波形における加速度データに示される加速度の最大値との関係に基づいて算出される値である。
具体的に説明すると、ふらつき状態と判定された各波形における総ての推定波形106の最大値Cを加算してふらつき回数を除算することで、推定波形最大値の平均値を推定波形平均値として求める。また、ふらつき状態と判定された各波形における総ての想定波形最大値E1を加算してふらつき回数を除算することで、想定波形最大値の平均値を想定波形平均値として求める。そして、想定波形平均値を推定波形平均値で除算することでふらつきレベルを算出する。
例えば、想定波形平均値が「2G」であり、推定波形平均値が「2G」の場合、ふらつきレベルは、「1」となる。
なお、各波形における最大値C及び想定波形最大値E1は、随時、記憶部18に記憶されているものとする。
次に、算出したふらつきレベルを判定し(ステップS116)、判定結果を表示して(ステップS117)、報知処理を呼び出したふらつき測定処理へ戻る。
具体的に説明すると、ふらつきレベル判定において、ふらつきレベルが「0.5」未満の場合に判定結果を「小」とし、ふらつきレベルが「0.5」以上「2」以下の場合に判定結果を「中」とする。また、ふらつきレベルが「2」を超えている場合に判定結果を「大」とする。
例えば、想定波形平均値が「2」、推定波形平均値が「2」であり、ふらつきレベルが「1」の場合、判定結果が「中」とされ、表示部22のふらつきレベル欄305には、「中」と表示される。この表示を見た利用者は、ふらつきレベルが「中」であると認識することができる。
(作用・効果)
次に、本実施形態による作用効果について説明する。
本実施形態におけるふらつき測定装置10は、利用者の動きを示す加速度データを取得する取得部30を備える。また、ふらつき測定装置10は、取得部30で取得した加速度データが前記利用者の立上動作102を示した場合、前記立上動作102を示した後の当該加速度データに基づいて前記利用者のふらつき動作104を判定する判定部32を備える。
この構成によれば、取得部30で取得する加速度データが利用者の立上動作102を示した場合、この立上動作102を契機とし、加速度データに基づいて利用者のふらつき動作104が判定される。
このため、操作ボタンを操作して測定を開始する場合と比較して、操作ボタンの削減が可能となるとともに、利用者に測定開始を意識させることなく、ふらつきの測定が可能となる。したがって、日常生活に即したデータ測定が可能となる。
また、一般的な測定装置では、利用者が着座状態から全力で立ち上がる必要があり、全力で立ち上がる動作は高齢者にとって負担となっていた。これに対し、本実施形態のふらつき測定装置10にあっては、測定時に利用者が力を入れたり、素早く立ち上がったりする必要がない。このため、全力による立上動作を行うことなく、低負荷でふらつき等の下肢状態を判定することが可能となる。
さらに、座位または臥位の状態から起き上がる時のふらつきは、転倒リスクと関係があると言われている。このため、ふらつき測定装置10を用いて、日常生活でふらつきが生じているか否かについて、本人または周囲の人が把握することで、転倒の予防を図ることができる。
また、測定開始時に操作する操作ボタンを削減することができるので、ふらつき測定装置10の低コスト化が可能となる。さらに、操作ボタンを削減することで、ふらつき測定装置10の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態において、判定部32は、取得部30で取得した加速度データが、よろめいて足を付いたときに達する足付閾値Tg以上となった場合に利用者にふらつきが生じたと推定するふらつき推定部50を有する。
この構成によれば、加速度データからよろめきによる足付状態が正しく検出されるので、ふらつき動作104を精度よく判定することが可能となる。
さらに、本実施形態において、判定部32は、ふらつき時間推定部52を有する。ふらつき時間推定部52は、加速度データが足付閾値Tg以上となった場合、加速度データが、足付閾値Tgよりも小さい所定閾値Th以下の領域において時系列で最初に最小となる最小値から次に最小となる最小値までの期間を取得する。ふらつき時間推定部52は、この期間が強度閾値以下であるときに、利用者にふらつきが生じたと推定する。
例えば、最初の最小値から次の最小値までの期間が短い場合、利用者がジャンプ、歩行又は走行の動作を行っている場合があり、この期間を求めることにより、これらのふらつき以外の動作とふらつき動作との区別が可能となる。
また、本実施形態において、判定部32は、取得部30で取得した加速度データの変化波形から、ふらつき動作104が生じたと想定される想定波形108を抽出する想定波形抽出部54を有する。また、判定部32は、想定波形抽出部54で抽出した想定波形108の開始点から終了点までの時間が、ふらつき動作104の基準により定められた基準時間以下である場合に利用者にふらつきが生じたと推定するふらつき期間推定部56を有する。
さらに、本実施形態において、想定波形抽出部54は、立上動作102を示した後に取得部30で取得した加速度データが、足付閾値Tgよりも小さい所定閾値Th以下の領域において最初に現れる極小値から次に表れる極小値までの範囲を想定波形108とする。言い換えると、判定部32は、立上動作を示した後に取得部30で取得した加速度データにおいて時系列で最初に現れる最小値から次に表れる最小値までの範囲を抽出する抽出部を有する。また、判定部32は、抽出部で抽出した範囲が、ふらつき動作の基準によって定められた基準時間以下である場合に、利用者にふらつきが生じたと推定する推定部を有する。
この構成によれば、想定波形108を安定的かつ的確に抽出することが可能となる。
また、本実施形態において、判定部32は、想定波形108において加速度データに示される加速度の極大値が複数存在する場合において、ふらつきが生じたと判定する複数判定部58を有する。複数判定部58は、複数の極大値のうち隣接する極大値の間の極小値と隣接した極大値との割合が、歩行又は走行動作とふらつき動作104とを識別する識別閾値以上である場合に、ふらつきが生じたと判定する。
例えば、想定波形108の谷が浅い場合、想定波形108は、利用者による歩行動作又は走行動作を示すと考えられ、利用者による歩行動作又は走行動作を示す波形と、ふらつき動作104を示す波形との区別が可能となる。
また、本実施形態において、判定部32は、取得部30で取得した加速度データが、立上動作に伴う加速度の上昇を検出するための上昇閾値Ta以上となった場合に、立上動作102が行われたと推定する立上動作推定部60を有する。
この構成によれば、加速度データが上昇閾値Ta以上となったことを契機に、立上動作102と推定することが可能となる。このように、立上動作103に伴う加速度の上昇を検出することにより、利用者の立上動作102を精度よく推定することができる。
また、本実施形態において、判定部32は、取得部30で取得した加速度データの変化波形から、立上動作102を行ったと推定される推定波形106を抽出する推定波形抽出部62を有する。また、判定部32は、推定波形抽出部62で抽出した推定波形106の最大値が立上動作102を行った場合に生じ得る最大加速度以下である場合に立上動作102が行われたと推定する上限推定部64を有する。
この構成によれば、利用者の立上動作102を特定するためのパラメータとして推定波形106の最大値を利用することにより、立上動作102以外の動きの誤検知の防止が可能となる。
さらに、本実施形態において、判定部32は、推定波形106の開始点から終了点までの時間Dが立上動作102を示す立上幅時間閾値Tc以内である場合に立上動作102が行われたと推定する立上期間推定部66を有する。
この構成によれば、利用者の立上動作102を特定するためのパラメータとして時間Dを用いることにより、加速度センサ26の接触による誤検知の防止が可能となる。
また、本実施形態において、推定波形抽出部62は、取得部30で取得した加速度データに示される加速度が上昇閾値Taを上回る直前に極小となる値を第一極小値Aとする。また、推定波形抽出部62は、加速度が上昇閾値Taを下回った直後に極小となる値を第二極小値Bとする。そして、推定波形抽出部62は、第一極小値Aから第二極小値Bまでの範囲を推定波形106として抽出する。判定部32は、推定波形抽出部62で抽出した推定波形106の第二極小値Bが、立上動作を終了する場合に加速度データに示される加速度の下降を検出するための下降閾値Td以下である場合に立上動作102が行われたと推定する終了値推定部68を有する。
この構成によれば、立上波形と座り波形との区別が可能となる。
さらに、本実施形態において、判定部32は、推定波形106の第一極小値Aが第二極小値Bより大きい場合に立上動作102が行われたと推定する加速度差推定部70を有する。言い換えると判定部32は、取得部30で取得した加速度データに示される加速度が立上動作に伴う加速度の上昇を検出するための第四閾値を上回る直前に最小となる第一最小値を抽出する。また、判定部32は、加速度が第四閾値を下回った直後に最小となる第二最小値を週出する。そして、判定部32は、第一最小値が第二最小値よりも大きい場合に立上動作が行われたと推定する。
この構成によれば、立上波形と座り波形とを区別する精度の向上が可能となる。
また、本実施形態において、判定部32は、推定波形106よりも前に取得部30で取得された加速度データの変化波形から立上前波形110を抽出する前波形抽出部72を有する。また、判定部32は、前波形抽出部72で抽出した立上前波形110における加速度データに示される加速度の変化量146が着座状態の加速度を示す着座状態変化量以下である場合に立上動作102が行われたと推定する立上前推定部74を有する。
この構成によれば、判定部32は、加速度データに示される加速度の変化量146を特定することにより、着座状態からの立上動作102であるか否かの判断が可能となる。
さらに、本実施形態において、推定波形106における加速度データに示される加速度の最大値Cと想定波形108における加速度データに示される加速度の最大値E1との関係に基づいていふらつきレベルを判定するレベル判定部34をさらに備える。
この構成によれば、ふらつきの大きさを判定することで、転倒につながるリスクを判定することが可能となる。
また、本実施形態において、ふらつき測定装置10は、ふらつき状態の発生回数を、ふらつき回数として計算する計数部36を備える。また、ふらつき測定装置10は、計数部36で計算したふらつき回数が予め定めた回数閾値を超えた場合に、ふらつき回数が回数閾値を超えた旨を報知する報知部38をさらに備える。
この構成によれば、利用者は、ふらつきの回数を感覚的に認識することが可能となる。
なお、本実施形態では、ふらつき回数が回数閾値を超えた旨等の判定内容を表示部22に表示して報知する場合について説明したが、これに限定されるものでない。例えば、判定結果を音声等の音により報知してもよい。
そして、本実施形態では、取得部30が取得した加速度データ、及び判定部32による判定内容を外部装置に送信する送信部40をさらに備える。
このため、加速度センサ26で取得した加速度データ及びふらつき回数が回数閾値を超えた旨などの判定内容を、通信部24を介してスマートフォンなどの外部装置に送信することができる。この場合、ふらつき回数が回数閾値を超えた旨などの判定内容を外部装置で報知することができる。
したがって、加速度データなどを例えば介護者のスマートフォンなどの外部装置に送って加速度データを互いに共有することが可能となる。
<第二実施形態>
次に、図24を用いて、第二実施形態に係るふらつき測定システムについて説明する。
図24は、第二実施形態に係るふらつき測定システム500を示す図であり、第一実施形態と同一又は同等部分については、説明を割愛するとともに、異なる部分についてのみ説明する。
このふらつき測定システム500は、第一装置502と第二装置504とを備えている。
第一装置502は、利用者に装着される装置であり、利用者の動きを示す加速度データを取得する加速度センサ510と、加速度センサ510で取得した加速度データを第二装置504へ送信する送信部512とを備える。
第二装置504は、例えば、スマートフォン等の端末で構成される。この第二装置504は、第一装置502の送信部512から送信された加速度データを受信する受信部514と、第一装置502の加速度センサ510が取得した加速度データを、受信部514を介して取得する取得部516とを備える。
また、第二装置504は、取得部516で取得した加速度データが利用者の立上動作102を示した場合、立上動作102を示した後の加速度データに基づいて利用者のふらつき動作104を判定する判定部518を備えている。さらに第二装置504は、判定部518による判定結果を報知する報知部520を備えている。
このようなふらつき測定システム500においても、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、判定処理を第二装置504で行うことができるので、利用者に装着される第一装置502の処理を複雑化することなく、判定精度の向上が可能となる。
なお、第二実施形態では、第二装置504が各部514、516、518、520を備える場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、第二装置504に、ふらつき測定プログラムを記憶するとともに、第二装置504のコンピュータを構成するプロセッサで測定プログラムを実行することにより、各部514、516、518、520の機能を実現してもよい。
具体的には、測定プログラムを実行することにより、第二装置504のプロセッサを、第一装置502で得た利用者の動きを示す加速度データを第一装置502から取得する取得手段と、取得手段で取得した加速度データが利用者の立上動作を示した後の加速度データに基づいて利用者のふらつき動作を判定する判定手段として機能させてもよい。
なお、本実施形態では、第二装置504をスマートフォン等の端末で構成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第二装置504をサーバで構成してもよい。
また、各実施形態では、着座状態から起立した際のふらつきを判定したが、これに限定されるものでない。例えば、座り時のふらつきを判定してもよい。また、ベッドや床からの起き上がり時のふらつきを判定してもよい。さらに、利用者に生ずるめまいや、起立性低血圧を判定してもよい。
また、各実施形態では、各判断等の処理を、各波形を用いて行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、波形を抽出せずに各判断等の処理を行ってもよい。
また、各実施形態では、各閾値が固定されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、次に示す実施形態のように、各閾値を変更できるように構成してもよい。
第三実施形態では、ふらつき測定装置を使い始める前に、各閾値を設定する設定モードを有する。
このふらつき測定装置では、測定を開始する前に、利用者に立上動作を段階的に行わせるための表示を行う。具体的には、表示部22に「ゆっくり」、「少し早く」、「素早く」と段階に立上動作を行わせるためのアナウンスを表示する。そして、ふらつきの有無と、その加速度に基づいて、各閾値を設定する。
第四実施形態では、ふらつき測定装置を使い始める前に、利用者に何回か素早く椅子から立ち上がってもらい、その時の加速度の最大ピークの平均値を取得し、各最大ピークの平均値から各閾値を設定する。
また、第五実施形態では、ふらつき測定装置を使い始めてからも機械学習によって各閾値をキャリブレーションする。