加速度センサーを使用しての人が寝ているかの推測

質問

加速度センサーを使用して、人が寝ているとか寝返りを打ったなどの検出を行いたいのですが、今ひとつ方法がわかりません。
　もし、いい方法あるいはどこかいいサイトがあれば教えていただければと思います。
　また、加速度センサー以外のを使用すれば簡単にできるといったものがあればご教授願えないでしょうか。
　よろしくお願いします。

回答No.8

P-mann · ベストアンサー

ANo.5です。

CPUが非力ということですが、20MHz駆動の8bit PICマイコン（PICマイコンは
この場合、5Mサイクル/秒）で十分に処理できるはずです。もちろん工夫は必
要になりますが。
# 一般的な手法でFFTを実装したらまず無理でしょうね。

実際、3軸加速度センサを用いて姿勢を推定する研究がなされています。
20MHz駆動の8bit PICマイコンで工夫した演算をすることによって実現してい
ます。
「資源制約 3軸加速度センサ」などで検索すれば出てくるのではないでしょう
か。内容をここに書くのは論文を出している方に失礼ですので、申し訳ありま
せんがご自身でお探し下さい。

# さすがに4bitマイコンでは厳しいでしょうね。

とはいえ、実現に向けての大きな問題は消費電力なんですが。

お礼

ご回答ありがとうございます。消費電力が少ないのをひとつの売りにしようとしているので、２０Ｍの１／５あるいは１／１０程度のクロック動作になります。（４ＢＩＴマイコンではありませんが。）姿勢推定の他にもやらないといけない仕事があるので、ＦＦＴ等は厳しいと思います。（データ量にもよると思いますが。。。）
　今のところは、静的加速度を計測しての傾き検出のみで姿勢の推定を行おうと思っています。
　姿勢推定の研究は、ネットで調べて見ます。ありがとうございます。

回答No.7

nanashisan_

加速度センサか感圧シートセンサを使用した居眠り運転防止装置が既に開発されているのではないでしょうか。どちらにしても、起きているときと眠っているときを区別するために膨大なデータ取り～特徴抽出が必要です。

お礼

ご返事遅くなって申し訳ございません。回答者様に言われるとおり膨大なデータ取りを行わないといけません。今後試作品を身に着けて眠る毎日がきそうです。

回答No.6

noname#65504

＃２，３です。

身体に直接つけるというのにこだわるのなら、加速度計の他にワイヤー式の変位計や、うまくつけられるかわかりませんが、ひずみゲージ式のひずみ計、圧力計などの利用も考えられます。

お礼

度々のご回答ありがとうございます。今のところコスト、サイズの面から加速度センサーの傾き検出のみで、姿勢を判別することになりそうです。

回答No.5

P-mann

大学院生です。
加速度センサによるコンテキスト取得系の研究でしょうかね。

加速度にこだわらなくていいのであれば、圧力センサを用いた睡眠センサの開発が進んでいます。

Tech-On!の記事
　http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20070705/135439/

当たり前ですが、寝返りの状態も観測できます。
ただ、これだけで本当に寝ているかどうかを判断するのは難しいでしょうね。

ベッドに取り付けるのは想定外のようですので、もう一つ。
腕時計型睡眠センサです。脈波と加速度センサを用いているようです。
Tech-On!の記事
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20061003/121832/

すでに回答にありますが、傾斜角は重力加速度の方向から求めることができますので、寝返りの状態は加速度センサで取れます。
が、眠っているかどうかはそれだけでは難しいのではないでしょうか。
信頼性を求めるのであれば脈波センサのような生体センサが必要になるかと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。大変参考になります。
現在、某機器の開発を行っていて、加速度センサ（＋生体センサ）で寝返りの判定ができるかの判断を行いたいと思っていました。今までのご回答で、ハード的には加速度センサ（＋生体センサ）あるいは、複合のセンサ等で可能かと思いますが、なんせＣＰＵが非力でソフト的に可能かという問題があります。（精度にもよるかと思いますが、そこまで難しくはないのでしょうか？）

回答No.4

phobos

ANo.1です。先に紹介した３Ｄセンサモジュールですが、姿勢の記録には使えそうですよ。

調べてみたら、このモジュールで傾斜角も求められることが判りました。
回路の動作テスト画像（↓）をごらんください。ＸＹＺ３軸の傾斜角をリアルタイムで計測しています。
http://video.nifty.com/cs/catalog/video_metadata/catalog_080114055043_1.htm

これを被験者の腹巻の中にでもセットしてもらってＰＣでモニタすれば、少なくとも睡眠中の上体の姿勢は記録できそうに思えますが、いかがでしょう。

私も（質問者さんとは別の用途でですが）今度これを仕事に使ってみようと思います。値段も手頃だし、いいものを見つけました。

なお３ＤセンサモジュールTDS01Vそのものの詳細は下記をご覧ください。
http://www.vitec.co.jp/pdf/20060125_TD%83Z%83%93%83T_%8AT%97v%20%8Ed%97l.pdf

参考URL：

http://video.nifty.com/cs/catalog/video_metadata/catalog_080114055043_1.htm

お礼

度々のご回答ありがとうございます。確かに臥床の判定には使えそうです。実験的に購入してみようと思います。
　少し気になるのが、消費電流とコスト、その他IC以外の必要な部品です。（いろいろ制約が多くて大変困っています。）
　詳しいデータシートを見つけきれなかったので、メーカーへの問い合わせも必要かと思います。ありがとうございました。

回答No.3

noname#65504

＃２ですが、加速度計で行うのは難しいように思います。

まず地上にいる限り重力加速度がかかっていますので、ちょっとでも傾きが生じればその影響を受けてしまいます。わずかな傾きと動作自体の分離をするのは難しいように思います。

また身体に取り付けるとなるとかなり小型の加速度センサーを使用することになると思いますが、その種の加速度計は低周波の測定が行えないことがあります（低周波をとるにはセンサーサイズが大きくなる）。
人間の動作のような動きに対応しているような周波数範囲までとれるかどうかはかなり怪しいように思います。

あと、＃１さんが紹介しているものは２G計ですが、人体に取り付けてとなると重力加速度で既に１G使ってしまいますので、余裕は１Gしかありません。寝返りなどでどれくらいの加速度が発生するのかよくわかりませんが、瞬間的には多分振り切れると思います。

まずは発生する加速度のオーダーと対象とする周波数をを把握してからでないと、加速度計の選定は出来ません。

＃２であげたほかに
ベッドに取り付けられないのなら、レーザーや音波を用いた距離を測定する装置を天井などに設置し、反射物との距離を測ることによりある程度は測定できるのではないでしょうか？

お礼

度々のご回答ありがとうございす。加速度センサーについては現状３ｇ、帯域は、ＸＹで0.5～1600Hz　Ｚで0.5～550Hzのものがすでに実装されています。しかしながら回答者様のご指摘どおり、睡眠状態また寝返りなどでどれくらいの加速度が発生するのか見えていません。
（本来ならここが見えてからセンサーを決定するべきなのですが、順序が逆ですね。）
　また、被験者に取り付けたセットでの寝返り等の推測にこだわっていますので、天井等に装置を設置することは厳しい状況です。
（しかし、参考になります。ありがとうございます。）

回答No.2

noname#65504

寝ている問いのは２つの解釈が出来ますが、
１）横になっている状態を指す
２）睡眠状態になっている

２の場合加速度センサーなどでははかれません。脳波の測定などによりはかることは出来るようですが

１の場合加速度センサーは点の振動しか測定できませんので、寝返りのようなものは判断できるかもしれませんが、ベッドに座ったのか横たわっているか等までは検出は困難だと思います。

１の場合一番簡単なのはビデオによる撮影でしょう。
画像処理により動きがあったか、等検出することは可能です。

あとはベッドに圧力センサーを多数組み込めば、圧力分布により人の姿勢や移動などは検出できると思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。参考になります。ベストは２）の状態ですが、回答者様の言われるとおり、脳波の測定を行わない限りは難しいと理解しています。
　加速度センサー入りの機器を体につけて１）の状態を推測できればと考えているので、ビデオによる撮影やベッドなどにセンサーを取り付けるのはちょっと厳しいです。（説明不足で申し訳ございませんでした。）

回答No.1

phobos

「３Ｄセンサー（ＴＤＳ０１Ｖ）モジュール」という名の、３軸(±2G)加速度（ついでに３軸地磁気，絶対気圧も）測定できる回路キットを見つけました（組立済み、USB接続、計測ソフト付き、\6,800）。
ご希望の用途に使えるのではないでしょうか？

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22K-01756%22&s=popularity&p=1&r=1&page=0&cl=1

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22K-01756%22&s=popularity&p=1&r=1&page=0&cl=1

お礼

ご回答ありがとうございます。寝ているかの推測を３軸の加速度センサーだけでできたらと思っているのですが、難しいのでしょうか？