特開 2024-29616 人体形状判定方法

(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】P2024029616

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】人体形状判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/89 20200101AFI20240228BHJP

   G01V 3/12 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01S17/89

G01V3/12 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131968

(22)【出願日】2022-08-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】591212132

【氏名又は名称】美藤 均

(72)【発明者】

【氏名】美藤 均

【テーマコード（参考）】

2G105

5J084

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB11

2G105CC01

2G105DD02

2G105EE01

2G105HH01

5J084AA13

5J084AB07

5J084BA11

5J084EA29

(57)【要約】

【課題】被介護者の離床および転倒を検出する装置を提供する。
【解決手段】床上に設置した反射体までの水平距離と単位掃引角θごとに加算していく掃引角を連続回転測定できるレーダースキャナーに於いて、
無人の部屋の単位掃引角θごとに測定した距離を掃引角ごとの最大距離とし、
時間経過後に掃引角の距離が最大距離より短くなった場合は人体の検出とし、
人体の検出部の掃引角については、距離にtanθを乗じた値を部分長とし、
部分長を合計した合計部分長が、転倒か足かを判定する閾値より大きい場合は転倒とし、
合計部分長が閾値より小さい場合は足と判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

床上に設置した反射体までの水平距離と単位掃引角θごとに加算していく掃引角を連続回転測定できるレーダースキャナーに於いて、
無人の部屋の単位掃引角θごとに測定した距離を掃引角ごとの最大距離とし、
時間経過後に掃引角の距離が最大距離より短くなった場合は人体の検出とし、
人体の検出部の掃引角については、距離にtanθを乗じた値を部分長とし、
部分長を合計した合計部分長が、転倒か足かを判定する閾値より大きい場合は転倒とし、
合計部分長が閾値より小さい場合は足と判定する論理を特徴とする人体形状判定方法。

【請求項2】

請求項１に記載の人体形状判定方法であって、
人体の出現部の掃引角の中心角度を計算し、
中心角度が時間経過で変化する事で人体の移動を判断する事を特徴とする人体形状判定方法。

【請求項3】

請求項１に記載の人体形状判定方法であって、レーダースキャナーを離床位置に近いベッドの下に設置した事を特徴とする人体形状判定方法。

【請求項4】

請求項３に記載の人体形状判定方法であって、新たに出現した人体の最小距離がベッド横と判断される閾値（概ね１ｍ）より大きい場合は、室外から介護者の入室と判断し、人体が検出されなくなるまで、離床と転倒の判断を停止する事を特徴とする人体形状判定方法。

【請求項5】

請求項４記載の人体形状判定方法であって、ベッド横に新たに出現した人体が、
その後ベッド横から移動し、人体が検出できなくなった場合は退室後に徘徊したと判定する事を特徴とする人体形状判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は室内の被介護者の動向を見守り、転倒や離床などの危機的状況を検出する。

【背景技術】

【0002】

高齢者人口の増加と介護者の減少のため介護者の負担は益々増加して行く傾向があり、情報化技術を活用して介護者の負担の軽減を図り、介護品質を高めることができる製品が求められている。

【0003】

介護施設において非介護者が室内で転倒し、骨折や出血があった場合は迅速に手当をしないと大事になる恐れがある。
また夜間に被介護者がベッドから離床した場合は転倒や徘徊する可能性もある。転倒や徘徊のいずれの場合も介護者に迅速に知らせ適切な介助を行う必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００６－５２２９５６

【特許文献2】特開２０２２－７２７６５

【特許文献3】特開２０１４－１４９７３１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１は高所に設置したカメラの画像により直立か、床上に横たわっているかをは判断する方法である。
特許文献２は高所に設置したカメラの画像処理でベッド領域を抽出し、離床、転落および転倒といった行動を検知する方法である。
いずれの方法も画像を処理する方法であり、画像では距離的要素が加味されないため、発生した位置によっては誤判定となる場合がある。
また画像は被介護者のプライバシーを守るためのボカシ等の処理が必要となる。
特許文書３は高所に設置した3次元の赤外線レーザーとカメラの画像でベッド上の被介護者の体位を推察するシステムであって、特許文献１、２と同じように高所に機材を設置しなければいけない点や、画像と3次元の赤外線レーザーをするため複雑な機器構成となりシステム価格が高価となる問題点がある。

【0006】

上記の従来の技術ではカメラを使うため、カメラを高所に設置しなければいけない事や、プライバシーの確保保のためのボカシ等の加工処置などが必要となる事や、距離情報がない事で誤判定を生じる恐れがある等の問題点がある。

【0007】

本発明では、従来技術におけるこのような課題の解決を目的とするものであって、設置が簡単で非接触で部屋全体を監視し、転倒や離床を確実に検出できる方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

床上に設置した反射体までの水平距離と掃引角を連続回転測定できるレーダースキャナーに於いて、
無人の部屋の単位掃引角θごとに測定した距離を掃引角ごとの最大距離とし、
時間経過後に掃引角の距離が最大距離より短くなった場合は人体の検出とし、
人体の検出の掃引角については、距離にtanθを乗じた値を部分長とし、
部分長を合計した合計部分長が、転倒か足かを判断する閾値より大きい場合は転倒とし、
合計部分長が閾値より小さい場合は足と判断する。

【発明の効果】

【0009】

本発明は機材の設置が簡単でプライバシーも確保でき、被介護者の部屋の中での転倒や離床を正確に検出でき迅速な介助が可能となるため被介護者の安全性を高め、その上介護者の労働負担を低減させる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】部屋の中央付近で人体が転倒した場合のレーザースキャナーの掃引状況を表す平面図

【図2】部屋の入口付近で人体が転倒した場合のレーザースキャナーの掃引状況を表す平面図

【図3】部屋のベッド付近で足を検知した場合のレーザースキャナーの掃引状況を表す平面図

【図4】部屋のベッドから離れた位置で足を検知した場合のレーザースキャナーの掃引状況を表す平面図

【図5】無人の部屋のレーザースキャナーの掃引状況を表す平面図

【図6】図1から図５までのレーダースキャナーの掃引角度と距離を集計し、人体と足を検出する計算表

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明で用いるレーザースキャナーはLiDAR（Light Detection and Ranging）とも呼ばれ、レーザー光線を2次元で回転させ反射光が戻ってくる時間から掃引角度の距離を測定する。

【0012】

床上に設置した反射体までの水平距離を測定できるレーダースキャナーの掃引高さは、人体の手や足の一番細い部分は概ね5ｃｍ位であるため、人体が転倒した場合に全身をくまなく計測するためには床上5ｃｍ以下であることが望ましい。
また正確に５ｃｍ以下をスキャンするためにはレーダースキャナーの水平度は正確にする必要がある。
床上5ｃｍ以下で掃引するためレーザー光は目に入り難いが、レーザークラス１の本格的に安全なレベルのレーザースキャナーを使うことが望ましい。

【0013】

床上に設置した反射体までの水平距離と単位掃引角θごとに加算していく掃引角を連続回転測定できるレーダースキャナーに於いて、
無人の部屋の単位掃引角θごとに測定した距離を掃引角ごとの最大距離とし、
時間経過後に掃引角の距離が最大距離より短くなった場合は人体の検出とし、
人体の検出部の掃引角については、距離にtanθを乗じた値を部分長とし、
部分長を合計した合計部分長が、転倒か足かを判定する閾値より大きい場合は転倒とし、
合計部分長が閾値より小さい場合は足と判定する。

【0014】

人体の検出部の掃引角の中心角度を計算し、中心角度が時間経過で変化する事で人体の移動を判断する。

【0015】

レーダースキャナーを部屋の任意の位置に設置しても人体の転倒を検知する事は可能であるが、離床を検知する場合は距離と掃引角を設置場所に応じた値を指定しなければいけないが、レーダースキャナーを離床位置に近いベッドの下に設置した場合は掃引角と距離の指定が不要となる。

【0016】

新たに出現した人体の最小距離がベッド横と判断される閾値（概ね１ｍ）より大きい場合は、
室外から介護者の入室と判断し、介護者が退室したと判断されるまで、
即ち人体が検出されなくなるまで、離床と転倒の判断を停止する。

【0017】

ベッド横で新たに出現した人体が、その後ベッド横から移動し、人体が検出できなくなった場合は退室後に徘徊したと判断する。

【実施例0018】

図５は無人の部屋のレーザースキャナー１の掃引状況を表す平面図であり、放射状に広がる線はレーザースキャナー１と反射物との掃引角と距離２を表し、部屋の壁以外の反射物はベッド足３と家具４がある。ベッドは図１から図５には、描かれていないが4個のベッド足３の上に存在する。
実施例のレーザースキャナー１は連続的に基準角度０度から反時計回りに単位掃引角θ（５度）毎に部屋を連続的に掃引するが、人体５の形状をより正確に把握するには単位掃引角θは小さい方が良い。
無人の部屋の掃引角ごとの距離は最大距離とし、図６の図５列の最大距離列に記載し、図１から図４までの実施例で最大距離として共有する。

【0019】

図１は部屋の中央付近で人体５が転倒した場合のレーザースキャナー１の掃引状況を表す平面図であり、放射状に広がる線はレーザースキャナー１と反射物との掃引角と距離２を表す。
人体５を検知した掃引角の距離、部分長（距離に単位掃引角θのtanθを乗じた値）、掃引角は、図６の図１列の距離列、部分長列、掃引角列に記載する。

【0020】

図２は部屋の入口付近で人体５が転倒した場合のレーザースキャナー１の掃引状況を表す平面図であり、放射状に広がる線はレーザースキャナー１と反射物との掃引角と距離２を表す。
人体５を検知した掃引角の距離、部分長（距離に単位掃引角θのtanθを乗じた値）、掃引角は、図６の図２列の距離列、部分長列、掃引角列に記載する。

【0021】

図３は部屋のベッド付近で足６を検知した場合のレーザースキャナー１の掃引状況を表す平面図であり、放射状に広がる線はレーザースキャナー１と反射物との掃引角と距離２を表す。
人体５を検知した掃引角の距離、部分長（距離に単位掃引角θのtanθを乗じた値）、掃引角は、図６の図３列の距離列、部分長列、掃引角列に記載する。

【0022】

図４は部屋のベッドから離れた位置で足６を検知した場合のレーザースキャナー１の掃引状況を表す平面図であり、放射状に広がる線はレーザースキャナー１と反射物との掃引角と距離２を表す。
人体５を検知した掃引角の距離、部分長（距離に単位掃引角θのtanθを乗じた値）、掃引角は、図６の図４列の距離列、部分長列、掃引角列に記載する。

【0023】

図６は図１から図5までのデーターを表にまとめたものである。ただし図６の走査角度１０５度から３４５度までの最大値は実施例で人体５の検出に影響がないので省略する。
表の最下段には図１から図４までの最小距離、部分長合計、中心角を記載している。
最小距離はレーザースキャナー１から人体５の一番近い距離を算出し、その距離がベッド近傍かそれともベッドから離れた位置かを判断するために用いる。
人体５が最初に出現した位置がベッド近傍であれば、非介護者がベッドから離床や転落をしたと判断し、ベッド近傍でない場合は介護者が入り口から入ってきたものと判断し、介護者が退去するまでは、被介護者の転倒と離床の検出を停止する事で、離床や転倒の誤検知を防止する事が出来る。
レーザースキャナー１で検出した人体５の部分長合計が、転倒した人体５の長さと足６の長さと判別する閾値より大きい場合は転倒と判断し、小さい場合は足６と判断する。
図１と図２の転倒の場合の部分長合計は約７０ｃｍで図３と図４の足６の場合の部分長は約４０ｃｍで明確な違いが出ている。転倒と足６の判断する閾値は５０ｃｍであれば、確実に転倒と足６を判断することが出来る。
角度は集合の中心の角度を算定し、この角度が時間と共に変化する場合は人体５が移動していることが判断できる。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本発明は被介護者の安全性を向上させる上に介護者の労働負荷を減少させるため病院や介護施設で利用される。

【符号の説明】

【0025】

１ レーザースキャナー
２ レーザースキャナーの掃引角と距離
３ ベッドの足
４ 家具
５ 人体
６ 足

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】