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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023163810
(43)【公開日】2023-11-10
(54)【発明の名称】杖、杖用プログラム及び報知ユニット
(51)【国際特許分類】
A61H 3/00 20060101AFI20231102BHJP
A61H 3/06 20060101ALI20231102BHJP
【ＦＩ】
A61H3/00 A
A61H3/06 A
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022074961
(22)【出願日】2022-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】513059825
【氏名又は名称】インタアクト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000718
【氏名又は名称】弁理士法人中川国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】下田 修
【テーマコード（参考）】
4C046
【Ｆターム（参考）】
4C046AA23
4C046BB07
4C046BB12
4C046CC01
4C046DD44
4C046DD45
4C046EE04
4C046EE15
4C046EE26
4C046EE32
4C046EE33
4C046FF02
4C046FF12
(57)【要約】
【課題】屋外空間において、見守り対象者が杖を使用して歩行する際に、衝撃や転倒などの突発的な異常事態が生じた際に、その旨を速やかに見守り者に報知する。
【解決手段】本発明に係る杖は、長尺状の杖本体１と、杖本体１が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、杖本体が停止していることを検出する停止検出手段と、倒れ検出手段が杖本体１が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、停止検出手段が杖本体１が所定時間以上停止していることを検出することによって杖本体１の転倒状態を判別する転倒判別手段と、転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、を有する。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明に係る杖は、長尺状の杖本体１と、杖本体１が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、杖本体が停止していることを検出する停止検出手段と、倒れ検出手段が杖本体１が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、停止検出手段が杖本体１が所定時間以上停止していることを検出することによって杖本体１の転倒状態を判別する転倒判別手段と、転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、を有する。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺状の杖本体と、
前記杖本体が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、
前記杖本体が停止していることを検出する停止検出手段と、
前記倒れ検出手段が前記杖本体が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする杖。
前記杖本体が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、
前記杖本体が停止していることを検出する停止検出手段と、
前記倒れ検出手段が前記杖本体が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする杖。
【請求項2】
長尺状の杖本体と、
前記杖本体の長手方向をＸ軸、前記Ｘ軸と直交する方向をＹ軸、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸としたとき、前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、
前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を検出する３軸角速度センサと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする杖。
前記杖本体の長手方向をＸ軸、前記Ｘ軸と直交する方向をＹ軸、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸としたとき、前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、
前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を検出する３軸角速度センサと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする杖。
【請求項3】
Ｘ軸方向の加速度が第１閾値以下である状態を倒れ状態とし、
前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向のそれぞれの加速度の絶対値の総和が重力加速度の絶対値と略等しく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のそれぞれの回転角速度の絶対値の総和が第２閾値以下である状態を停止状態としたとき、
前記転倒判別手段は、倒れ状態、かつ、停止状態が所定時間以上継続したときに前記転倒状態と判別することを特徴とする請求項２記載の杖。
前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向のそれぞれの加速度の絶対値の総和が重力加速度の絶対値と略等しく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のそれぞれの回転角速度の絶対値の総和が第２閾値以下である状態を停止状態としたとき、
前記転倒判別手段は、倒れ状態、かつ、停止状態が所定時間以上継続したときに前記転倒状態と判別することを特徴とする請求項２記載の杖。
【請求項4】
前記杖本体は発光する発光部材を備え、
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記発光部材を発光させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記発光部材を発光させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
【請求項5】
前記杖本体は外部からの信号を受信する受信手段を備え、
前記受信手段からの受信信号により前記報知手段を動作させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
前記受信手段からの受信信号により前記報知手段を動作させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
【請求項6】
前記杖本体は外部へ信号を送信する送信手段を備え、
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記送信手段により所定の信号を発信することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記送信手段により所定の信号を発信することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
【請求項7】
前記杖本体に着脱可能な撮像手段を備え、
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記撮像手段により撮影した画像を所定の受像装置に送信することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記撮像手段により撮影した画像を所定の受像装置に送信することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の杖。
【請求項8】
前記撮像手段により撮影した画像を所定の受像装置に送信するスイッチを有することを特徴とする請求項７記載の杖。
【請求項9】
３軸加速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度と、３軸角速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を取得するステップと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別ステップと、
前記転倒判別ステップによる判別結果に応じて所定の報知を行う報知ステップと、
を有することを特徴とする杖用転倒判別プログラム。
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別ステップと、
前記転倒判別ステップによる判別結果に応じて所定の報知を行う報知ステップと、
を有することを特徴とする杖用転倒判別プログラム。
【請求項10】
歩行補助具の長尺体に固定する取付け部と、
前記歩行補助具が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、
前記歩行補助具が停止していることを検出する停止検出手段と、
前記倒れ検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上停止していることを検出することによって前記歩行補助具の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする報知ユニット。
前記歩行補助具が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、
前記歩行補助具が停止していることを検出する停止検出手段と、
前記倒れ検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上停止していることを検出することによって前記歩行補助具の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする報知ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、使用者の異常発生等を報知可能な杖、その杖用プログラム及び報知ユニットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
視覚障害者や高齢者などのいわゆる交通弱者は、外出時、白杖やステッキなど歩行を補助する器具を使用して歩行することが多い。しかし、健常者に比べて、周囲の視認が困難を伴うことで、交通事故や転落など突発的な事故を咄嗟に回避することが難しいため、事故に巻き込まれたり、急病によって転倒することがあった。
【0003】
視覚障害者や高齢者にとって、異常事態が発生したことを監督者に適時に報知することは容易ではない。見守り者にとっては見守り対象者を常時監督することは困難であるが、衝撃や転倒などの突発的な異常事態が生じた際に、その旨を速やかに報知される手段が求められていた。
【0004】
また、異常事態の当事者となった視覚障害者や高齢者などの見守り対象者にとって、その具体的な状況を説明することは困難が伴うことが多い。したがって、異常が生じた際の状況を映像に記録して、事故発生時や急病時の状況理解や証拠収集の補助となる手段が望まれていた。
【0005】
特許文献１には、視覚障害者や高齢者などが事故に遭遇した際、周囲の状況を把握するために、その状況を録画することが可能な監視用レコーダが記載されている。この技術では、所定の大きさ以上の衝撃が加えられたとき、被看視者が事故に巻き込まれたと検知し、事故前後の映像を別途記憶する点が開示されている。
【0006】
また、特許文献２には、入院患者の姿勢をセンサで検出することができる携帯型発信機を装着し、加速度が所定の閾値を超える場合、ベッドから転落する等、患者の身体に過度の衝撃が発生したと判断して異常検出信号を発出してナースステーションに報知するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１９－０８３４２３
【特許文献2】特開２００８－０４７０９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１の技術では、人により様々な行動パターンが考えられる屋外空間において、所定の大きさ以上の衝撃が加えられたことをもって当事者が事故に巻き込まれたと判別しているが、いかなる衝撃を検出するのか明らかではなかった。また、異常事態は、単に衝撃が加えられるのみならず、転倒などによっても生じ得るが、所定の大きさ以上の衝撃を判別することによって、見守り対象者の転倒を検出するのか不明であった。
【0009】
また、特許文献２の技術では、入院患者など通常は静穏にしている者に加速度センサで検出された過度の衝撃によって異常検出する物であって、屋外空間を自由に歩行する者の事故、転倒等の異常事態を検知するものではなかった。
【0010】
本発明は、このような従来の構成が有していた課題を解決しようとするものであり、様々な行動パターンが想定される屋外空間において、見守り対象者が杖を使用して歩行する際に、衝撃や転倒などの突発的な異常事態が生じた際に、その旨を速やかに見守り者に報知するとともに、異常が生じた際の状況を映像に記録して、事故発生時や急病時の状況理解や証拠収集の補助となる杖を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決する杖は、長尺状の杖本体と、前記杖本体が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、前記杖本体が停止していることを検出する停止検出手段と、前記倒れ検出手段が前記杖本体が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、杖は、杖が倒れた状態と、杖が停止した状態とを検出することができ、かつ、倒れた状態及び停止した状態が所定時間継続することを転倒判別手段によって判別することができるので、杖使用者が杖を使用しているとすれば入力されている力が存在しないことをもって、杖の動作の異常から杖使用者に異常事態が生じたことを推測し、見守り者に杖使用者の異常発生情報を報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第１実施形態に係る杖本体を説明する図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る杖のシステム全体の概念図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係る杖装着ユニットを説明する図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る杖本体及び杖装着ユニットの構成を説明するブロック図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る携帯型情報通信端末の構成を説明するブロック図である。
【図6】本発明の第１実施形態に係る管理サーバの構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第１実施形態に係る３軸加速度センサ及び３軸角速度センサの各軸を示す説明図である。
【図8】本発明の第１実施形態に係る転倒判別プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】本発明の第２実施形態に係る杖の構成を説明する図である。
【図10】本発明の第２実施形態に係る転倒判別プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
〔第１実施形態〕
＜全体構成＞
以下、本発明に係る杖の好ましい第１実施形態について図を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る杖は、杖本体１と、杖装着ユニット２とからなり、杖装着ユニット２は杖本体１に固定されるように構成されている。図２に示すように、杖装着ユニット２は、携帯型情報通信端末４と近距離無線通信で接続可能に構成されている。携帯型情報通信端末４は、ネットワークを介して管理サーバ６と接続され、見守り者用端末７もまた、ネットワークを介して管理サーバ６と接続されている。
＜全体構成＞
以下、本発明に係る杖の好ましい第１実施形態について図を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る杖は、杖本体１と、杖装着ユニット２とからなり、杖装着ユニット２は杖本体１に固定されるように構成されている。図２に示すように、杖装着ユニット２は、携帯型情報通信端末４と近距離無線通信で接続可能に構成されている。携帯型情報通信端末４は、ネットワークを介して管理サーバ６と接続され、見守り者用端末７もまた、ネットワークを介して管理サーバ６と接続されている。
【0015】
杖本体１は、例えば、視覚障害者用の白杖、高齢者や脚に障害を有する人が使用する歩行の補助用杖、登山用のステッキなど、杖の使用者が手で握る持ち手部１１と、長尺の支柱部１２を有し、およそ杖として機能するものであればどのようなものでもよい。
【0016】
杖装着ユニット（報知ユニット）２は、取付け部３を介して杖本体１に取り付けられる。図３に示すように、杖本体１を杖装着ユニット２の裏面３１に設けた第１杖受け部３３と、第１杖受け部３３に対向する位置になるように杖本体取り付け部３の蓋部３２に設けた第２杖受け部３４とで、杖本体１の支柱部１２を挟み込み、蓋部３２に設けた係合部３５を、杖装着ユニット２本体側に設けた被係合部３７に係止し、ロック機構３６によって杖本体１の支柱部１２と、第１杖受け部３３及び第２杖受け部３４とを緊密に締め付けることによって、これらの間に強い摩擦力を生じ、上下にずれることなく所望の位置に着脱可能に固定される。なお、杖装着ユニット２を杖本体１に固定する方法は実施形態１のように係止する方法に限られず、後述するように、杖装着ユニットに杖本体１の頭部端を差し込むように固定してもよい。
【0017】
杖装着ユニット２内部は、図４に示すように、撮像手段としてのビデオカメラ２１、倒れ検出手段としての３軸加速度センサ２２ａ、停止検出手段としての３軸加速度センサ２２ａ及び３軸角速度センサ２２ｂ、転倒判別手段を構成する制御装置２３、転倒判別プログラム２４ａ及びタイマー２９、メモリ２４、報知手段としての近距離無線通信モジュール２５、振動モータ２６または発光装置（発光部材）２７を有し、それぞれが電子回路で制御装置２３と接続されている。転倒判別プログラム２４ａはメモリ２４に記憶されている。また、杖装着ユニット２を起動する電源ボタン２０、作動させる電源装置２８も備えている。なお、電源ボタン２０は物理ボタンに代えて、図示しないディスプレイに表示させたボタンや、接触式センサをタッチする方式とすることもできる。
【0018】
撮像手段は、周囲の状況を動画または静止画によって撮影し、記録することができるカメラであり、特に、ビデオカメラが好ましい。図１に示すように、第１実施形態においては、ビデオカメラ２１は杖装着ユニット２に内蔵されるが、ビデオカメラ２１を杖装着ユニット２から分離して、杖使用者の被服・所持物品にクリップやピンなどの固定具によって固定し、有線または無線で杖装着ユニット２に接続するよう構成することもできる。ビデオカメラ２１は、動画または静止画の撮影と同時に、音声、位置情報などを併せて記録するものであってもよい。
【0019】
また、図１においては、ビデオカメラ２１は、杖装着ユニット２において杖使用者の進行方向に向くように１つのレンズを配置しているが、杖使用者の進行方向の左右に向くように２以上の複数のレンズを配置してもよい。ビデオカメラ２１が撮影する範囲は、杖装着ユニット２を中心に全方位の状況を撮影する全天球カメラを用いて記録することが好ましいが、撮影に伴うデータ量及びメモリ２４の容量を考慮し、杖装着ユニット２から固定された特定方向にレンズを向けるよう設定し、その方向のみ撮影するビデオカメラを採用してもよい。
【0020】
ビデオカメラ２１は、杖装着ユニット２を起動することにより、自動的に作動し、常時撮影を継続する。撮影する画像のフレームレートは３～５ｆｐｓ程度で足りる。杖装着ユニット２は近距離無線通信モジュール２５を介して、図２に示す携帯型情報通信端末４と接続されている。携帯型情報通信端末４には、後述するように、メモリ４２が内蔵されている。ビデオカメラ２１によって撮影された連続画像は、常に携帯型情報通信端末４に常に送信され続け、メモリ４２に一時的に保存され、所定の時間経過後、古いものから順次メモリ４２から消去されていく。
【0021】
杖装着ユニット２に内蔵されるセンサ２２は、少なくとも、３軸加速度センサ２２ａと３軸角速度センサ（ジャイロセンサ）２２ｂとを含むものである。例えば、３軸加速度センサ２２ａ、３軸角速度センサ２２ｂ及び３軸磁力センサ２２ｃを内蔵する９軸センサモジュールが好ましい。例えば、ＴＤＫ株式会社製センサユニットであるICM-20948は好適である。杖装着ユニット２が杖本体１に装着されることにより、杖使用者が杖を使用する際の杖本体１の速度変化や回転速度をセンサによって常時検出して監視するとともに、検出結果を制御装置２３に出力している。
【0022】
３軸加速度センサ２２ａは、倒れ検知手段を構成する。３軸加速度センサとして、静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式、熱検知方式などを採用することができる。静電容量検出方式の３軸加速度センサは、運動物体に生じた加速度と重力加速度とを合計した値を検出する。図７に示すように、杖本体１の長手方向に平行な軸をＸ軸、Ｘ軸に直交する方向の仮想軸をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向の仮想軸をＺ軸とする３軸を想定するように、３軸が設定されている。杖使用者が杖を使用して歩行するとき、杖先端部１３は地面を突き、その後杖先端部１３が地面を離れ、杖使用者の前進または後退に沿って杖の先端が空中で孤を描くように移動し、再び地面を突くという上下運動を繰り返すから、杖本体１の長手方向であるにＸ軸に沿って正負の速度変化が加わっている。
【0023】
３軸加速度センサ２２ａは、また、停止検知手段をも構成する。杖本体１に加わる速度変化が存在しないとき、３軸加速度センサ２２ａは重力加速度のみを検出するから、停止状態にあるとき、各軸に入力される正負の加速度の値の絶対値の総和は標準重力9.8と略等しくなる。
【0024】
３軸角速度センサ２２ｂもまた、停止検知手段を構成する。杖使用者が杖を使用して歩行するとき、杖は上下・前後・左右に振られるため、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一つの軸において回転運動が生じている。杖が停止状態にあるとき、各軸に入力される正負の回転角速度の値の絶対値の総和は０に略等しくなる。
【0025】
制御装置２３は、ＣＰＵ、信号処理回路等を備える。メモリ２４は、制御装置２３を駆動する制御プログラムである転倒判別プログラム２４ａを格納し、また、撮像手段が撮像した画像・映像を携帯型情報通信端末４に転送する際に一時的に保存する。制御装置２３は、杖装着ユニット２に内蔵された各センサからの入力、撮像手段からの画像・音声データの入力、振動モータ２６及び発光装置２７などの出力装置への出力を制御し、近距離無線通信モジュール２５を介して携帯型情報通信端末４と送受信するデータを変換するための計算機能を有する。
【0026】
制御装置２３は、３軸加速度センサ２２ａおよび３軸角速度センサ２２ｂが取得した値に基づいて、転倒判別手段が後述する転倒検出手順によって、杖使用者が杖を使用しているとすれば入力が継続されているはずの力及び回転運動が入力されない状態となる異常状態が生じたと判断したときに、報知手段として、振動モータ２６を振動させ、または、発光装置２７を発光させることができる。発光装置２７としてはＬＥＤや小型の電球が好適である。予め定めた条件に基づいて杖使用者である視覚障害者や高齢者が転倒判別手段によって事故・転倒などに起因する異常事態が生じたと推測し得るとき、杖装着ユニット２の振動モータ２６が振動し、または発光装置２７が発光することによって、異常が生じていること、救助を求めていることを周囲に報知する。
【0027】
近距離無線通信モジュール２５は、杖装着ユニット２が装着された杖本体１と、携帯型情報通信端末４を含む外部との間で信号及びデータを送受信するための装置であって、近距離無線通信によって、リアルタイムで両者間の双方向通信を行う。通信方式としては、Bluetooth（登録商標）や無線ＬＡＮが好適である。
【0028】
電源装置２８は、杖装着ユニット２を動作させるための電力を供給する。乾電池を挿入し、または内部の充電池に充電する方法によってもよい。
【0029】
杖装着ユニット２に内蔵されるタイマー２９は、基準時からの経過時間を計測し、その経過時間を制御装置２３に受け渡す。タイマー２９がカウントする、基準時から所定時間（本実施形態では２秒）が経過するまでの時間において、３軸加速度センサ２２ａ及び３軸角速度センサ２２ｂが検出した値に基づいて、転倒判別手段が杖使用者が持つ杖の状態が正常か否か判断する。
【0030】
＜携帯型情報通信端末＞
次に、図５を用いて、携帯型情報通信端末４について説明する。携帯型情報通信端末４は、制御部４１と、記憶装置（メモリ）４２と、ディスプレイ４３と、スピーカ４４と、近距離無線通信モジュール４５と、ＧＰＳ４６と、タイマー４７と、移動通信用モジュール４８とを備え、かつ、ウェブブラウザ５１とウェブアプリケーション５２を含む杖用アプリケーション５を備える。なお、杖用アプリケーション５は、ウェブアプリケーションではなく携帯型情報通信端末４にインストールして使用されるプログラムとして構成してもよい。
次に、図５を用いて、携帯型情報通信端末４について説明する。携帯型情報通信端末４は、制御部４１と、記憶装置（メモリ）４２と、ディスプレイ４３と、スピーカ４４と、近距離無線通信モジュール４５と、ＧＰＳ４６と、タイマー４７と、移動通信用モジュール４８とを備え、かつ、ウェブブラウザ５１とウェブアプリケーション５２を含む杖用アプリケーション５を備える。なお、杖用アプリケーション５は、ウェブアプリケーションではなく携帯型情報通信端末４にインストールして使用されるプログラムとして構成してもよい。
【0031】
携帯型情報通信端末４は、いわゆるスマートフォンやスマートウォッチ、ＰＤＡなどと呼ばれる、通信機能を備える小型で携帯性を有する電子計算機である。
【0032】
携帯型情報通信端末４の制御部４１は、ＣＰＵ、信号処理回路等を備えるものであり、記憶装置（メモリ）４２に格納されたウェブアプリケーション５２の処理によって、杖装着ユニット２との間で近距離無線通信モジュール４５を介して行われるデータの送受信を制御する。また、杖装着ユニット２から送信された連続画像を記憶装置（メモリ）４２に一時的に記憶し、ＧＰＳ４６によって位置情報を取得し、ディスプレイ４３及びスピーカ４４への出力を制御する。また、移動通信用モジュール４８を通じて、ネットワークを経由して管理サーバ６とのデータの送受信を制御する機能を有する。
【0033】
記憶装置（メモリ）４２は、杖装着ユニット２のビデオカメラ２１が常時撮影している連続画像を携帯型情報通信端末４が受信したときに、一時的に記憶する。携帯型情報通信端末４に内蔵されるタイマー４７は、保存時間を計測し、予め定めた時間内に後述する転倒検出手順によって画像が管理サーバ６に送信される指令がない場合、記憶された連続画像は、古いものから順次消去されていく。また、後述する転倒検出手順において、経過時間も計測する。
【0034】
ディスプレイ４３は、報知情報、見守り者からのメッセージその他杖使用者に伝達すべき事項を画像または映像によって出力し、スピーカ４４は、これらの事項を音声によって出力する。
【0035】
近距離無線通信モジュール４５は、前述した近距離無線通信モジュール２５と相互に通信を行うことができ、通信方式としては、Bluetooth（登録商標）や無線LANが好適である。携帯型情報通信端末４が有するテザリング機能によって、携帯型情報通信端末４を中継して杖装着ユニット２をインターネットに接続する構成とすることもできる。
【0036】
ＧＰＳ４６は、後述する転倒検出手順によって、杖使用者に異常が発生したと推測し得る状況と判断されたときに、杖用アプリケーション５によって、当該地点の位置情報を取得するように制御される。なお、常時位置情報を取得するように構成してもよい。
【0037】
移動通信用モジュール４８は、ＬＴＥや５Ｇなどに代表される移動通信システムが構成する通信ネットワークに接続するための装置であり、一般に、携帯型情報通信端末４に搭載されている。
【0038】
＜管理サーバ＞
次に、図６を用いて管理サーバ６の構成について説明する。図６に示すように、管理サーバ６は、制御部６１がメモリ６２に格納されるオペレーティングシステムによって制御され、メモリ６２に格納されたデータベース６３からデータを呼び出し、書き込みを行う。データベース６３において、杖使用者及び見守り者のアカウント名・識別情報、杖使用者から送信された位置情報、画像などのデータが管理される。
次に、図６を用いて管理サーバ６の構成について説明する。図６に示すように、管理サーバ６は、制御部６１がメモリ６２に格納されるオペレーティングシステムによって制御され、メモリ６２に格納されたデータベース６３からデータを呼び出し、書き込みを行う。データベース６３において、杖使用者及び見守り者のアカウント名・識別情報、杖使用者から送信された位置情報、画像などのデータが管理される。
【0039】
データベース６３において、杖使用者の識別情報と、見守り者の識別情報とが紐づけられて登録されている。管理サーバ６が杖使用者の識別情報とともに杖使用者の異常情報、位置情報、画像情報などのデータを取得したとき、制御部６１が杖使用者に紐づけられた見守り者用端末７に、杖使用者の異常情報、位置情報、画像情報などをプッシュ送信するように構成されている。
【0040】
＜見守り者用端末＞
見守り者用端末７は、携帯型情報通信端末４と同様に、通信機能を備える小型で携帯性を有する電子計算機であり、杖使用者と見守り者との間で文字・画像情報や音声情報を送受信可能にする見守り者用アプリケーションが見守り者用端末７に内蔵される記憶部に記憶されている。見守り者用端末７は、杖装着ユニット２のビデオカメラ２１によって撮像された画像の受像装置として機能する。
見守り者用端末７は、携帯型情報通信端末４と同様に、通信機能を備える小型で携帯性を有する電子計算機であり、杖使用者と見守り者との間で文字・画像情報や音声情報を送受信可能にする見守り者用アプリケーションが見守り者用端末７に内蔵される記憶部に記憶されている。見守り者用端末７は、杖装着ユニット２のビデオカメラ２１によって撮像された画像の受像装置として機能する。
【0041】
＜転倒検出手順＞
まず、図７を用いて３軸加速度センサおよび３軸角速度センサの各軸について説明する。３軸加速度センサ２２ａにおいては、図７（ａ）に示すように、杖本体１の長手方向にＸ軸を設定し、Ｘ軸に直交する方向にＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向にＺ軸を設定する。Ｘ軸方向に加えられた単位時間あたりの速度変化αｘ、Ｙ軸方向に加えられた単位時間あたりの速度変化αｙ、Ｚ軸方向に加えられた単位時間あたりの速度変化αｚを測定する。
まず、図７を用いて３軸加速度センサおよび３軸角速度センサの各軸について説明する。３軸加速度センサ２２ａにおいては、図７（ａ）に示すように、杖本体１の長手方向にＸ軸を設定し、Ｘ軸に直交する方向にＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向にＺ軸を設定する。Ｘ軸方向に加えられた単位時間あたりの速度変化αｘ、Ｙ軸方向に加えられた単位時間あたりの速度変化αｙ、Ｚ軸方向に加えられた単位時間あたりの速度変化αｚを測定する。
【0042】
３軸角速度センサ２２ｂにおいては、図７（ｂ）に示すように、３軸加速度センサと同様に設定されたＸ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の各軸において、Ｘ軸における単位時間あたりの回転角βｘ、Ｙ軸における単位時間あたりの回転角βｙ、Ｚ軸における単位時間あたりの回転角βｚを測定する。
【0043】
次に、本実施形態に係る転倒判別プログラム２４ａの処理による転倒検出手順について図８のフローチャートを用いて説明する。まず、杖装着ユニット２の電源がＯＮになると転倒判別プログラム２４ａが呼び出されるとともに、杖装着ユニット２に内蔵されるビデオカメラ２１は、常時、視覚障害者や高齢者などの杖使用者が保持する杖の周囲の画像を撮影し始める（ステップＳ１）。同時に、杖装着ユニット２と携帯型情報通信端末４とは、近距離無線通信モジュール２５，４５で常時接続されているため、杖装着ユニット２の制御装置２３の制御によって、常時、撮影した画像データが携帯型情報通信端末４に転送されている。
【0044】
次に、転倒判別プログラム２４ａによって、制御装置２３から杖装着ユニット２に内蔵されるタイマー２９に信号を送信し、ビデオカメラ２１が画像の撮影を開始した時点を基準時として、基準時からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ２）。杖装着ユニット２に内蔵された制御装置２３は、３軸加速度センサ２２ａから単位時間あたりの加速度αｘ・αｙおよびαｚと、３軸角速度センサ２２ｂから、単位時間あたりの角速度βｘ・βｙ及びβｚをの値を取得する（ステップＳ３）。
【0045】
ところで、杖使用者が杖本体１を通常どおり使用しているとき、杖本体１は前述のとおり静止せずに上下運動を繰り返すから、杖本体１の長手方向であるＸ軸方向に繰り返し速度変化が生じている。つまり、通常の杖使用時においては、単位時間において計測したＸ軸方向の加速度αｘは、杖本体１の引き上げ、引き下げに応じて常時変化する。例えば、引き上げる際には正の値を取ることが多いが、重力加速度のｘ軸方向成分よりも小さい加速度で杖が動けば、負の値となる。また、下ろす際には負の値を取る。他方、杖本体１が倒れているとき、杖本体１の長手方向（Ｘ軸方向）には、速度変化が生じず、また、地面に略水平方向となるため標準重力が加わらない。その結果、加速度αｘの絶対値は０または０の近似値となる。なお、杖本体１が倒れているときに０の近似値となる場合があるのは、杖本体１が地面の小さな段差上に傾斜して倒れることがあり、杖本体１の長手方向（Ｘ軸方向）にもわずかに標準重力が加わるためである。例えば、杖装着ユニット２を装着した視覚障害者用白杖が、車道と歩道の境界部にある２センチ程度の段差上で倒れたとき、加速度αｘの絶対値はおよそ１程度の値をとる。そこで、杖装着ユニット２が装着された杖本体１がおよそ転倒していると推定可能な加速度αｘの絶対値をとった値を、杖本体１の倒れを判別して検知する閾値ａ（第１閾値）とする。
【0046】
なお、閾値ａは、杖本体１の使用場面に応じて好ましい値を設定する。例えば、杖本体１が視覚障害者用白杖や歩行用の杖のときは、街路上の段差２センチ程度を考慮した値が好ましく、山岳用のステッキのときは、杖本体１が山岳の傾斜に沿って傾斜した状態で倒れることを考慮して値を設定すると良い。
【0047】
杖装着ユニット２の制御装置２３に記憶される転倒判別プログラム２４ａは、転倒を判別するステップにおいて、まず、加速度αｘの絶対値を制御装置２３に演算させ、予め定めた閾値ａの値と比較し、次のように判断をする（ステップＳ４）。
｜αｘ｜＞ａのとき、杖本体１の長手方向（Ｘ軸方向）に力が加わっている状態を示す。このとき、杖本体１は転倒することなく、通常の歩行時に検出される杖の上下動が生じていると推定できると判断する。そこで、転倒判別プログラム２４ａは、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ４，ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
他方、｜αｘ｜≦ａのとき、杖本体１の長手方向（Ｘ軸方向）に力が加わらずに倒れていることを示すから、杖本体１が転倒している状態と推定できると判断する（ステップＳ４，ＹＥＳ）。つまり、杖使用者が杖本体１を転倒させたまま動かせていない状態に陥っている可能性があることを意味するため、次のステップに進む。
｜αｘ｜＞ａのとき、杖本体１の長手方向（Ｘ軸方向）に力が加わっている状態を示す。このとき、杖本体１は転倒することなく、通常の歩行時に検出される杖の上下動が生じていると推定できると判断する。そこで、転倒判別プログラム２４ａは、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ４，ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
他方、｜αｘ｜≦ａのとき、杖本体１の長手方向（Ｘ軸方向）に力が加わらずに倒れていることを示すから、杖本体１が転倒している状態と推定できると判断する（ステップＳ４，ＹＥＳ）。つまり、杖使用者が杖本体１を転倒させたまま動かせていない状態に陥っている可能性があることを意味するため、次のステップに進む。
【0048】
次に、転倒判別プログラム２４ａは、加速度αｘ・αｙおよびαｚそれぞれの絶対値の総和Ｐを制御装置２３に演算させ、その総和Ｐが標準重力9.8と略同じ値を示すか否かを判断する（ステップＳ５）。３軸加速度センサ２２ａが静電容量検出方式のとき、杖本体１が杖使用者の手から離れて略停止状態であれば、杖本体１にかかる力は標準重力と略同一となる。すなわち、
Ｐ＝｜αｘ｜+｜αｙ｜+｜αｚ｜≒9.8ｍ／ｓ２（標準重力）となる。
なお、屋外で転倒した杖本体１が完全な停止状態になるとは限らず、衝撃や風など周囲の環境要因によって受ける外力でわずかに揺らぐことがあり、必ずしも標準重力9.8ｍ／ｓ２と同一になるとは限らないため、一定程度の誤差を考慮してもよい。転倒判別プログラム２４ａは、Ｐ≠9.8ｍ／ｓ２、つまり総和Ｐが標準重力と同一または予め設定した誤差の範囲内にあるとはいえないとき、杖本体１は略停止状態にないと判断する。このとき、杖使用者は正常に杖を動かしている可能性があるため、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ５，ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
他方、Ｐ≒9.8ｍ／ｓ２のとき、杖本体１は転倒後、略停止状態にあることを示す。つまり、杖使用者の手から杖本体１が離れて倒れた状態で、停止状態にある可能性があると判断し（ステップＳ５，ＹＥＳ）、次のステップに進む。
Ｐ＝｜αｘ｜+｜αｙ｜+｜αｚ｜≒9.8ｍ／ｓ２（標準重力）となる。
なお、屋外で転倒した杖本体１が完全な停止状態になるとは限らず、衝撃や風など周囲の環境要因によって受ける外力でわずかに揺らぐことがあり、必ずしも標準重力9.8ｍ／ｓ２と同一になるとは限らないため、一定程度の誤差を考慮してもよい。転倒判別プログラム２４ａは、Ｐ≠9.8ｍ／ｓ２、つまり総和Ｐが標準重力と同一または予め設定した誤差の範囲内にあるとはいえないとき、杖本体１は略停止状態にないと判断する。このとき、杖使用者は正常に杖を動かしている可能性があるため、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ５，ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
他方、Ｐ≒9.8ｍ／ｓ２のとき、杖本体１は転倒後、略停止状態にあることを示す。つまり、杖使用者の手から杖本体１が離れて倒れた状態で、停止状態にある可能性があると判断し（ステップＳ５，ＹＥＳ）、次のステップに進む。
【0049】
次に、転倒判別プログラム２４ａは、角速度βｘ・βｙおよびβｚそれぞれの絶対値の総和Ｑを制御部４１に演算させ、その総和Ｑと所定の閾値ｂとを比較する（ステップＳ６）。視覚障害者用白杖の通常の使用時は、進行方向に障害物がないか確認するように、杖使用者の手首の回転に従って杖本体１が上下・前後・左右に振られる。また、その他の杖の使用時においても、歩行時の四肢の連動によって、杖本体１を所持する腕の振りつられて杖本体１が回転を伴って動かされる。つまり、角速度センサは、通常どおりの杖使用時においては、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の少なくとも一つの軸において回転運動が生じていることを計測している。また、杖本体１が杖使用者の手を離れて転がり続けているときにも杖本体１に回転運動が生じている。他方、杖本体１が略停止状態にあるときは、杖本体１に回転運動が生じていないため、角速度は０または０に近い値となる。なお、杖本体１が略停止状態のときに０の近似値となる場合があるのは、屋外環境で衝撃や風など周囲の環境要因によって受ける外力でわずかに揺らぐことがあるためである。そこで、杖装着ユニット２が装着された杖本体１がおよそ静止していると推定可能な角速度βｘ・βｙおよびβｚそれぞれの絶対値の総和の値を、杖本体１の停止を判別して検知する閾値ｂ（第２閾値）とし、閾値ｂは０または０に近い値をとる。
【0050】
転倒判別プログラム２４ａは、
Ｑ＝｜βｘ｜+｜βｙ｜+｜βｚ｜＞ｂ（ただし、ｂ≒０で、かつ、正の数）のとき、杖本体１は何らかの回転運動が生じていると判断し、杖使用者が正常に杖を動かしている可能性があるため、制御装置２３からタイマー２９に向けてを時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ６、ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
Ｑ＝｜βｘ｜+｜βｙ｜+｜βｚ｜≦ｂ（ただし、ｂ≒０で、かつ、正の数）のとき、
杖本体１に回転運動が生じず略停止状態にあると判断し（ステップＳ６、ＹＥＳ）、杖本体１が杖使用者の手から離れて略停止状態にあることを意味するため、次のステップに進む。
Ｑ＝｜βｘ｜+｜βｙ｜+｜βｚ｜＞ｂ（ただし、ｂ≒０で、かつ、正の数）のとき、杖本体１は何らかの回転運動が生じていると判断し、杖使用者が正常に杖を動かしている可能性があるため、制御装置２３からタイマー２９に向けてを時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ６、ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
Ｑ＝｜βｘ｜+｜βｙ｜+｜βｚ｜≦ｂ（ただし、ｂ≒０で、かつ、正の数）のとき、
杖本体１に回転運動が生じず略停止状態にあると判断し（ステップＳ６、ＹＥＳ）、杖本体１が杖使用者の手から離れて略停止状態にあることを意味するため、次のステップに進む。
【0051】
次に、転倒判別プログラム２４ａは、タイマー２９で予め定めた所定時間（本実施形態では２秒）の経過の有無を判断する（ステップＳ７）。所定時間が経過するまで（ステップＳ７、ＮＯ）、ステップ３に戻り、杖装着ユニット２に内蔵された制御装置２３は、３軸加速度センサ２２ａから加速度αｘ・αｙおよびαｚと、３軸角速度センサ２２ｂから角速度βｘ・βｙ及びβｚをの値を取得し、取得した値を前述の転倒判別プログラム２４ａの手順に従って演算し、さらにＳ４，Ｓ５，Ｓ６の判断を繰り返す。
【0052】
所定時間継続後（ステップＳ７、ＹＥＳ）も、Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の判断に基づき杖の倒れ及び停止状態が継続しているとき、杖本体１が杖使用者の手を離れたまま、拾われることもない状態にあること、すなわち、杖使用者が転倒・事故等の異常が発生したことを意味する。そこで、転倒を判別した結果を報知するステップとして、転倒判別プログラム２４ａは、異常を検出したと判別したことを意味する信号（以下、異常信号という）を制御装置２３から近距離無線通信モジュール２５・４５を介して携帯型情報通信端末４に送信する。そして、異常信号を受信した携帯型情報通信端末４において実行される杖用アプリケーション５は、杖本体１の倒れ及び停止状態が所定時間経過したことをトリガーとして、制御部４１に、この所定時間経過時点ｔ１を基準時として、ｔ１より前の所定時間（本実施形態では２０秒）前に遡った時点ｔ０を始点とし、ｔ１より後の所定時間（本実施形態では２０秒）経過した時点ｔ２までの連続画像（動画）を携帯型情報通信端末４のメモリ４２から呼び出させ、その連続画像（動画）データと、杖使用者に異常が発生したことを通知する信号（異常発生情報）と、携帯型情報通信端末４から通信ネットワークを介して管理サーバ６に対して送信させる（ステップＳ８）。なお、所定時間が経過する前に倒れ及び停止状態でなくなったときは、杖使用者の杖は既に正常な使用状態に回復している可能性があるため、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ７、ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。
【0053】
杖用アプリケーション５は、制御部４１に、生成した連続画像（動画）データと異常発生情報との送信に併せて、杖使用者の識別情報、アカウント名、連続画像の開始及び終了時刻データ、異常発生情報が生成された地点における携帯型情報通信端末４の位置情報データをＧＰＳ４６から取得させ、杖使用者の所有する携帯型情報通信端末４から通信ネットワークを介して管理サーバ６に対して送信させる。
【0054】
また、転倒判別プログラム２４ａは、異常信号発生時に制御装置２３から振動モータ２６または発光装置２７に向けて信号を送信させ、振動モータ２６を振動させたり、発光装置２７を発光させることで、周囲に対して杖使用者に異常が発生したことを報知する。
【0055】
また、杖用アプリケーション５は、制御部４１に、異常が生じた旨をウェブブラウザ５１上で表示させ、周囲に対して杖使用者に異常が発生したことを報知する。
【0056】
管理サーバ６は、携帯型情報通信端末４から杖使用者の識別情報、アカウント名、連続画像（動画）データ、異常発生情報、時刻データ、位置情報などのデータを受信する。管理サーバ６のオペレーティングシステムは、これらのデータを受信後、データベース６３に予め登録された杖使用者情報とを突合し、受信した連続画像（動画）データ、異常発生情報、時刻データ、位置情報等をデータベース６３に格納する。さらに、予め登録しておいた杖使用者の見守り者用端末７に向けて、異常発生情報、時刻データ、位置情報をプッシュ送信で報知し、連続画像（動画）データへのリンクを送信し、見守り者が同データにアクセス可能にする。
【0057】
見守り者は、見守り者用端末７に組み込まれた見守り者用アプリケーションを通じて、杖使用者の杖装着ユニット２によって撮影された連続画像（動画）データ、異常発生情報、時刻データ、位置情報を確認することができる。
【0058】
また、図２に示すように、見守り者用端末７からネットワークを介して、管理サーバ６を経由して杖使用者の携帯型情報通信端末４に任意の情報または信号を送信することもできる。杖使用者の携帯型情報通信端末４が見守り者用端末７から情報または信号を受信したことを通知するために、携帯型情報通信端末４の制御部４１は、振動モータ２６を振動させ、発光装置２７を発光させる信号を杖装着ユニット２に送信し、またはウェブブラウザ５１に受信内容を表示させる。
【0059】
なお、本実施形態に係る杖本体１において、転倒判別手段による判断に基づいて杖使用者の状態を見守り者に通知する構成としているが、さらに、杖使用者の任意のタイミングで見守り者に対して自身の状態を通知することが可能なように、杖装着ユニット２において図示しない通知ボタンまたはスイッチを含めたり、ウェブブラウザ５１上にタップ可能な通知ボタンを含めた構成としてもよいことはもちろんである。
【0060】
〔第２実施形態〕
次に、図９を使用して本発明に係る第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、図９に記載のない、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。図９に示すように、杖装着ユニット８２は、杖本体１の頭部端１４を杖装着ユニット８２の差込口８３に差し込むように着脱可能に固定し、持ち手部１１のカバーのように構成させてもよい。このように杖装着ユニット８２を配置することにより、特に、杖本体１の持ち手部１１が湾曲せずに支柱部１２と直線状に構成された視覚障害者用白杖においては、図１に示すように支柱部１２上に杖装着ユニット２が配置される場合よりも杖本体１における重心が偏心しないため、杖使用時の使用感が向上する。杖装着ユニット８２の内部機構において、撮像手段（ビデオカメラ８２１）、倒れ検出手段、停止検出手段、転倒判別手段、報知手段を有し、それぞれが電子回路で制御装置２３と接続されていること、電源装置８２８を備えていることは第１実施形態と同様であるから、ここでは詳述しない。
次に、図９を使用して本発明に係る第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、図９に記載のない、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。図９に示すように、杖装着ユニット８２は、杖本体１の頭部端１４を杖装着ユニット８２の差込口８３に差し込むように着脱可能に固定し、持ち手部１１のカバーのように構成させてもよい。このように杖装着ユニット８２を配置することにより、特に、杖本体１の持ち手部１１が湾曲せずに支柱部１２と直線状に構成された視覚障害者用白杖においては、図１に示すように支柱部１２上に杖装着ユニット２が配置される場合よりも杖本体１における重心が偏心しないため、杖使用時の使用感が向上する。杖装着ユニット８２の内部機構において、撮像手段（ビデオカメラ８２１）、倒れ検出手段、停止検出手段、転倒判別手段、報知手段を有し、それぞれが電子回路で制御装置２３と接続されていること、電源装置８２８を備えていることは第１実施形態と同様であるから、ここでは詳述しない。
【0061】
第２実施形態においては、杖本体１に異常な回転が生じ、その後停止した場合に杖の転倒を検知する。図１０の転倒判別プログラム２４ａの流れを示すフローチャートに示すように、杖装着ユニット８２の電源がＯＮになると転倒判別プログラム２４ａが呼び出されるとともに、杖装着ユニット８２に内蔵されるビデオカメラ８２１は、常時、杖使用者が保持する杖の周囲の画像を撮影し始める（ステップＳ１１）。同時に、杖装着ユニット８２と携帯型情報通信端末４とは、近距離無線通信モジュール２５・４５で常時接続されているため、杖装着ユニット８２の制御手段２３の制御によって、撮影した画像データが携帯型情報通信端末４に転送される。
【0062】
次に、転倒判別プログラム２４ａによって、制御装置２３から杖装着ユニット８２に内蔵されるタイマー２９に信号を送信し、ビデオカメラ８２１が画像の撮影を開始した時点を基準時として、基準時からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。次に、杖装着ユニット８２に内蔵された制御装置２３が、３軸角速度センサ２２ｂから、単位時間あたりの角速度βｘ・βｙ及びβｚの値を取得する（ステップＳ１３）。
【0063】
次に、転倒判別プログラム２４ａは、角速度βｘ・βｙおよびβｚそれぞれの絶対値の総和Ｒを制御装置２３に演算させ、その総和Ｒと所定の閾値ｃとを比較する（ステップＳ１４）。本ステップにおいて、杖本体１に異常な回転が生じたか否か検知する。ここで、所定の閾値ｃは、通常の杖使用者の動作では生じ得ない高速での角速度の値を設定する。
Ｒ＝｜βｘ｜+｜βｙ｜+｜βｚ｜≧ｃのとき、杖本体１に速い速度の回転が生じたこと、すなわち、杖使用者が意図せずに杖本体１が倒れ、地面上を転がりＸ軸を囲む周方向に回転が生じたり、杖本体１が跳ね上げられ宙を舞うことで各軸の周方向にランダムな回転が生じるなどが想定される。Ｒ＜ｃのとき、転倒判別プログラム２４ａは、杖本体１が通常の使用状態にあるか、使用者がゆっくりと杖を横たえて置くなど、事故発生を示す異常状態ではないと判断し、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ１４、ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。Ｓ１２に戻る。
Ｒ≧ｃのとき、杖本体１が何らかの異常状態にあると判断し（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、さらに次のステップに進む。
Ｒ＝｜βｘ｜+｜βｙ｜+｜βｚ｜≧ｃのとき、杖本体１に速い速度の回転が生じたこと、すなわち、杖使用者が意図せずに杖本体１が倒れ、地面上を転がりＸ軸を囲む周方向に回転が生じたり、杖本体１が跳ね上げられ宙を舞うことで各軸の周方向にランダムな回転が生じるなどが想定される。Ｒ＜ｃのとき、転倒判別プログラム２４ａは、杖本体１が通常の使用状態にあるか、使用者がゆっくりと杖を横たえて置くなど、事故発生を示す異常状態ではないと判断し、制御装置２３からタイマー２９に向けて時間の計測をリセットする信号を送信してタイマーカウントを０に戻し（ステップＳ１４、ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、新たにその時点を基準時としてタイマーカウントを開始する。Ｓ１２に戻る。
Ｒ≧ｃのとき、杖本体１が何らかの異常状態にあると判断し（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、さらに次のステップに進む。
【0064】
次に、転倒判別プログラム２４ａは、タイマー２９で予め定めた所定時間（本実施形態では１秒）の経過の有無を判断する（ステップＳ１５）。所定時間が経過するまで（ステップＳ１５、ＮＯ）、ステップ１３に戻り、杖装着ユニット８２に内蔵された制御装置２３は、３軸角速度センサ２２ｂから角速度βｘ・βｙ及びβｚをの値を取得し、それぞれの絶対値の総和Ｒを演算し、Ｓ１４の判断を繰り返す。
【0065】
ステップＳ１３及びステップＳ１４において杖本体１が異常な回転状態にあるとの判断が所定時間継続後（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、転倒判別プログラム２４ａはタイマー２９に信号を送信し、予め定めた時間を計測（例えば３秒）する（ステップＳ１６）。例えば、120ｃｍ前後の白杖が杖使用者の手を離れ、地面に倒れて停止する程度の時間（例えば３秒）をおくことで、ステップＳ１３及びステップＳ１４と、次に実行される杖の転倒を判別するステップとのタイミングをずらす。
【0066】
この後のステップは、図８のフローチャートにおけるステップＳ２以降と同様の流れとなるが、ステップＳ４，Ｓ５またはＳ６でＮＯと判断されたときは、杖使用者が正常に杖を動かしている可能性があると判断して、ステップＳ１２に戻るように設定する。第２実施形態においては、タイマーカウント開始から間もなく（本実施形態では１秒）杖が低速で回転したときは、杖使用者が杖本体１を横に向けるよう回転させて置くなどし、通常の使用状態にあり事故ではないと判別する。他方、杖本体１に異常な回転が生じたときに、それを契機として、その後、杖本体１が倒れたこと、停止したことを転倒判別プログラム２４ａが判断し、管理サーバ６を経由して見守り者用端末７に異常発生情報等が送信される。
【0067】
なお、本実施形態では歩行補助具である杖本体１に報知ユニットたる杖装着ユニット２を取り付けた杖を説明したが、この報知ユニットは高齢者が歩行補助具として使用して転倒の可能性のある、買い物カートや電動カートなどのカート類の長尺部分に取り付けてもよく、同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0068】
この発明によれば、高齢者や視覚障害者などの交通弱者が、街路上などで生じた異常を見守り者が即座に知り得、かつ、状況を確認することができる。
【符号の説明】
【0069】
１ 杖本体
１１ 持ち手部
１２ 支柱部
１３ 杖先端部
２ 杖装着ユニット（報知ユニット）
２１ ビデオカメラ
２２ センサ
２２ａ ３軸加速度センサ
２２ｂ ３軸角速度センサ
２３ 制御装置
２４ メモリ
２４ａ 転倒判別プログラム
２５ 近距離無線通信モジュール（報知手段）
２９ タイマー
３ 取付け部
４ 携帯情報通信端末
４１ 制御部
４２ 記憶装置（メモリ）
４５ 近距離無線通信モジュール（報知手段）
４７ タイマー
４８ 移動通信用モジュール
５ 杖用アプリケーション
５２ ウェブアプリケーション
６ 管理サーバ
６３ データベース
７ 見守り者用端末
１１ 持ち手部
１２ 支柱部
１３ 杖先端部
２ 杖装着ユニット（報知ユニット）
２１ ビデオカメラ
２２ センサ
２２ａ ３軸加速度センサ
２２ｂ ３軸角速度センサ
２３ 制御装置
２４ メモリ
２４ａ 転倒判別プログラム
２５ 近距離無線通信モジュール（報知手段）
２９ タイマー
３ 取付け部
４ 携帯情報通信端末
４１ 制御部
４２ 記憶装置（メモリ）
４５ 近距離無線通信モジュール（報知手段）
４７ タイマー
４８ 移動通信用モジュール
５ 杖用アプリケーション
５２ ウェブアプリケーション
６ 管理サーバ
６３ データベース
７ 見守り者用端末
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-31
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺状の杖本体と、
前記杖本体の長手方向をＸ軸、前記Ｘ軸と直交する方向をＹ軸、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸としたとき、前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、
前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を検出する３軸角速度センサと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、を有し、
前記Ｘ軸方向の加速度が第１閾値以下である状態を倒れ状態とし、
前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向のそれぞれの加速度の絶対値の総和が重力加速度の絶対値と略等しく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のそれぞれの回転角速度の絶対値の総和が第２閾値以下である状態を停止状態、第３閾値以上である状態を異常回転状態としたとき、
前記転倒判別手段は、異常回転状態を検出し所定時間経過後に、倒れ状態、かつ、停止状態が所定時間以上継続したときに前記転倒状態と判別することを特徴とする杖。
前記杖本体の長手方向をＸ軸、前記Ｘ軸と直交する方向をＹ軸、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸としたとき、前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、
前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を検出する３軸角速度センサと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、を有し、
前記Ｘ軸方向の加速度が第１閾値以下である状態を倒れ状態とし、
前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向のそれぞれの加速度の絶対値の総和が重力加速度の絶対値と略等しく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のそれぞれの回転角速度の絶対値の総和が第２閾値以下である状態を停止状態、第３閾値以上である状態を異常回転状態としたとき、
前記転倒判別手段は、異常回転状態を検出し所定時間経過後に、倒れ状態、かつ、停止状態が所定時間以上継続したときに前記転倒状態と判別することを特徴とする杖。
【請求項2】
前記杖本体は発光する発光部材を備え、
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記発光部材を発光させることを特徴とする請求項１記載の杖。
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記発光部材を発光させることを特徴とする請求項１記載の杖。
【請求項3】
前記杖本体は外部からの信号を受信する受信手段を備え、
前記受信手段からの受信信号により前記報知手段を動作させることを特徴とする請求項１記載の杖。
前記受信手段からの受信信号により前記報知手段を動作させることを特徴とする請求項１記載の杖。
【請求項4】
前記杖本体は外部へ信号を送信する送信手段を備え、
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記送信手段により所定の信号を発信することを特徴とする請求項１記載の杖。
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記送信手段により所定の信号を発信することを特徴とする請求項１記載の杖。
【請求項5】
前記杖本体に着脱可能な撮像手段を備え、
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記撮像手段により撮影した画像を所定の受像装置に送信することを特徴とする請求項１記載の杖。
前記報知手段は、前記転倒判別手段が前記転倒状態と判別したときに、前記撮像手段により撮影した画像を所定の受像装置に送信することを特徴とする請求項１記載の杖。
【請求項6】
前記撮像手段により撮影した画像を所定の受像装置に送信するスイッチを有することを特徴とする請求項５記載の杖。
【請求項7】
３軸角速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を取得する第１ステップと、
第１ステップの次に所定時間経過後に、３軸加速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度と、３軸角速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を取得する第２ステップと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別ステップと、
前記転倒判別ステップによる判別結果に応じて所定の報知を行う報知ステップと、
を有することを特徴とする杖用転倒判別プログラム。
第１ステップの次に所定時間経過後に、３軸加速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度と、３軸角速度センサが検出した杖本体におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を取得する第２ステップと、
前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別ステップと、
前記転倒判別ステップによる判別結果に応じて所定の報知を行う報知ステップと、
を有することを特徴とする杖用転倒判別プログラム。
【請求項8】
歩行補助具の長尺体に固定する取付け部と、
前記歩行補助具が異常回転状態を検出する異常回転検出手段と、
前記歩行補助具が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、
前記歩行補助具が停止していることを検出する停止検出手段と、
前記異常回転検出手段が異常回転状態を検出し、所定時間経過後に、前記倒れ検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上停止していることを検出することによって前記歩行補助具の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする報知ユニット。
前記歩行補助具が異常回転状態を検出する異常回転検出手段と、
前記歩行補助具が倒れていることを検出する倒れ検出手段と、
前記歩行補助具が停止していることを検出する停止検出手段と、
前記異常回転検出手段が異常回転状態を検出し、所定時間経過後に、前記倒れ検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上倒れた状態を検出し、かつ、前記停止検出手段が前記歩行補助具が所定時間以上停止していることを検出することによって前記歩行補助具の転倒状態を判別する転倒判別手段と、
前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、
を有することを特徴とする報知ユニット。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
上記課題を解決する杖は、長尺状の杖本体と、前記杖本体の長手方向をＸ軸、前記Ｘ軸と直交する方向をＹ軸、前記Ｘ軸及びＹ軸と直交する方向をＺ軸としたとき、前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサと、前記杖本体における前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の角速度を検出する３軸角速度センサと、前記３軸加速度センサによる前記杖本体の３軸方向のそれぞれの加速度と、前記３軸角速度センサによる前記杖本体の３軸のそれぞれの回転角速度から前記杖本体が所定時間以上倒れた状態であり、かつ、前記杖本体が所定時間以上停止していることを検出することによって前記杖本体の転倒状態を判別する転倒判別手段と、前記転倒判別手段による判別結果に応じて所定の報知を行う報知手段と、を有し、前記Ｘ軸方向の加速度が第１閾値以下である状態を倒れ状態とし、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向のそれぞれの加速度の絶対値の総和が重力加速度の絶対値と略等しく、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のそれぞれの回転角速度の絶対値の総和が第２閾値以下である状態を停止状態、第３閾値以上である状態を異常回転状態としたとき、前記転倒判別手段は、異常回転状態を検出し所定時間経過後に、倒れ状態、かつ、停止状態が所定時間以上継続したときに前記転倒状態と判別することを特徴とする。