一种跌倒检测方法及相应的可穿戴监护装置及监护方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种跌倒检测方法，包括下列步骤：1)接收固定在人体胸前位置的三轴加速度传感器所采集的数据，根据三轴加速度值判断人体是否由直立状态向水平状态转变；2)在判定人体由直立状态变为水平状态时，根据后续一段时间的Z轴加速度值判断人体是否较长时间处于接近水平状态；3)在判定人体较长时间处于接近水平状态时，根据Z轴加速度差分值判断人体是否跌倒。本发明专利技术还提供了相应的可穿戴监护装置。本发明专利技术的跌倒判别方案特别适合于胸前佩戴的装置，其计算复杂度较低，实时性强且判定准确度较高。本发明专利技术的可穿戴监护装置融合了心电检测和跌倒检测功能，有助于在更好地进行个人健康监护的同时，减小产品的体积和成本，装置简单，便于穿戴。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及个人健康监护及医疗保健设备
，具体地说，本专利技术涉及一种跌倒检测方法及相应的可穿戴监护装置及监护方法。
技术介绍
随着人们保健意识的增强以及现代医疗模式的转变，医疗体系逐渐向以家庭为中心倾斜，人们也更加重视对疾病的预防。这些变化直接驱使医疗设备向“微型化、智能化、个性化、网络化”的方向发展。在这种情形下，可穿戴式监护设备应运而生。可穿戴式监护设备具有不受时间和地点限制等优势,而且在不妨碍日常工作和生活的情况下随时随地的监测生理状况,能实现疾病的及早发现、及早诊断和及早治疗。可穿戴式心电监护设备就是其中的代表。目前市场上有内含有多条微细金属编织网接触于皮肤传感心电数据的心电监护衬衫，苏州吉量的五导联同步蓝牙技术的手持式远程监护系统等。然而，目前市场上的这些心电监护设备功能单一，只具有心电检测一项功能，并且由于这些设备采用的是多导联形式，设备比较复杂，不便于穿戴。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种多功能且穿戴方便的个人健康监护解决方案。本专利技术提供了一种跌倒检测方法，包括下列步骤：1)接收固定在人体胸前位置的三轴加速度传感器所采集的数据，根据三轴加速度值判断人体是否由直立状态向水平状态转变；2)在判定人体由直立状态变为水平状态时，根据后续一段时间的Z轴加速度值判断人体是否较长时间处于接近水平状态；3)在判定人体较长时间处于接近水平状态时，根据Z轴加速度差分值判断人体是否跌倒。其中，所述步骤1)包括下列子步骤：11)检测Z轴加速度值是否低于阈值的Z轴阈值，如果是则进入步骤2)，否则重新执行步骤11)；12)判断当前时刻X、Y轴加速度值是否满足任一跌倒方向的X轴阈值和Y轴阈值的组合所限定的区间，如果是，则判定人体由直立状态变为水平状态，如果否，重新执行步骤11。其中，所述跌倒方向包括：通过实验测出人体向正前，左前，右前，左，右，左后，正后，右后，每个跌倒方向对应的X轴阈值和Y轴阈值均根据该方向上的跌倒实验所测的加速度变化曲线获得。其中，所述步骤3)还包括，回检判定人体由直立状态变为水平状态时刻前后一段时间的Z轴加速度值，计算Z轴加速度差分值，如果其中任一时刻的Z轴加速度差分值大于预设的Z轴加速度差分阈值，则判定人体跌倒，否则，不判定人体跌倒。本专利技术还提供了一种可穿戴监护装置，包括数据采集盒和穿戴组件，所述穿戴组件是任何能将数据采集盒固定在人体胸前部位的穿戴结构，所述数据采集盒包括状态检测模块，所述状态检测模块包括三轴加速度传感器和判别模块，所述判别模块用于根据所述三轴加速度传感器所采集的数据，利用前述的跌倒检测方法，检测可穿戴监护装置的佩戴者是否跌倒。其中，所述数据采集盒还包括：心电数据采集模块，电源模块，微控制单元以及射频天线。其中，所述状态检测模块还用于，根据三轴加速度传感器所采集的三轴加速度数据判断当前是否处于静坐状态或平躺状态，所述心电数据采集模块负责采集人体心电模拟信号，所述微控制单元根据状态检测模块的检测结果直接舍弃心电数据，或者处理心电数据的数字信号并通过所述射频天线将其发送到移动终端设备。其中，所述微控制单元还用于在所述判别单元判定跌倒时，发送报警信号至智能移动终端设备。本专利技术还提供了一种基于前述可穿戴监护装置的监护方法，包括下列步骤：a)利用所述可穿戴监护装置检测其佩戴者是否跌倒，当判定跌倒时，发送报警信号至智能移动终端设备；b)智能移动终端设备自动拨打应急联系人电话并同时进行定位，将GPS信息发送给应急联系人。与现有技术相比，本专利技术具有下列技术效果：1、本专利技术的跌倒检测方法特别适合用于穿戴在胸前的个人健康监护装置，可以与心电检测装置集成在一起，有助于在更好地进行个人健康监护的同时，减小产品的体积和成本。2、本专利技术的个人健康监护装置简单，便于穿戴。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中：图1示出了本专利技术一个实施例的个人健康监护系统的整体框架示意图；图2示出了本专利技术一个实施例的数据采集装置的电学结构示意图。图3示出了本专利技术一个实施例中位于移动终端设备上的个人健康监护软件模块的结构图；图4示出了本专利技术一个实施例的云端子系统的结构图；图5示出了本专利技术一个实施例中位于移动终端设备上的个人健康监护软件模块的数据处理流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。图1示出了本专利技术一个实施例所提供的个人健康监护系统的整体框架示意图，它包括互联的客户端子系统和云端子系统。客户端子系统包括可穿戴监护装置和智能移动终端设备(例如智能手机等)，其中，可穿戴监护装置用于佩戴在人体的胸前部位，以单导联方式采集人体心电数据，并通过蓝牙技术将所采集的心电数据实时发送给智能移动终端设备。智能移动终端上安装有配套的个人健康监护软件模块，该个人健康监护软件模块用于对心电数据进行处理，显示出相应的心电图以及心电监测结果，同时还为用户提供向云端子系统上传心电数据的接口。云端子系统用于接收用户上传的心电数据，并为医生提供将心电监测结果返回给用户的接口。在一个实施例中，可穿戴监护装置包括数据采集盒和穿戴组件，穿戴组件可以是任何能将数据采集盒固定在人体胸前部位的穿戴结构。数据采集盒包括外壳和安装外壳内的数据采集装置，图2示出了该数据采集装置的电学结构示意图，它包括心电数据采集模块、电源模块、状态检测模块、微控制单元(MCU)、状态提示模块以及射频(Radio Frequency,RF)天线。其中，心电数据采集模块采用单导联测量，模拟胸导联。心电数据采集模块负责采集人体心电模拟信号，通过高精度的模拟前端、后置增益滤波器、输入驱动、基准和模数转换调节电路等高精度组件，把所采集的人体心电 模拟信号转化成数字信号，然后传输给MCU；状态检测模块负责检测佩戴者在测量过程中是否处于静止状态；微控制单元(MCU)是集中央处理及无线传输功能于一体的蓝牙4.0片载系统芯片，根据状态检测模块的检测结果直接舍弃心电数据，或者处理心电数据的数字信号并将其发送到移动终端设备；状态提示模块负责工作状态以及充电提醒；RF天线负责发送心电数据；电源模块采用可充电锂电池，负责为其它各个模块进行供电。根据本专利技术的一个实施例，状态检测模块包括三轴加速度传感器和判别模块，判别模块根据三轴加速度传感器所采集的三轴加速度数据判断当前是否处于静止状态(包括静坐状态和平躺状态)。处于静止状态下所采集的心电数据被判定为有效数据。三轴加速度传感器直接测量出来的三个方向的加速度数据合成为加速度矢量。人体在静止状态下加速度矢量大小通常介于1加减0.15g范围内，即0.85g至1.15g范围内，其中g表示重力加速度，因此，可根据实时合成的加速度矢量的幅度值是否处于上述范围来判断是否处于静止状态。在一个实施例中，状态检测模块还用于跌倒检测，即通过实时采集的三轴加速度数据来判断穿戴者是否跌倒。这样，在跌倒时，MCU发送报警信号至智能移动终端设备，智能移动终端设备自动拨打应急联系人电话并同时进行定位，将GPS信息发送给应急联系人。更进一步地，状态检测模块还可以用于检测穿戴者的睡眠状态，从而提供更加完善的个人健康监护功能。在一个实施例中，通过实时采集的三轴加速度数据来判断穿戴者是否跌倒的方法如下：建立XYZ直角坐标系，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跌倒检测方法，包括下列步骤：1)接收三轴加速度传感器所采集的数据，根据三轴加速度值判断人体是否由直立状态向水平状态转变；2)在判定人体由直立状态变为水平状态时，根据后续一段时间的Z轴加速度值判断人体是否较长时间处于接近水平状态；3)在判定人体较长时间处于接近水平状态时，根据Z轴加速度差分值判断人体是否跌倒。

【技术特征摘要】
1.一种跌倒检测方法，包括下列步骤：1)接收三轴加速度传感器所采集的数据，根据三轴加速度值判断人体是否由直立状态向水平状态转变；2)在判定人体由直立状态变为水平状态时，根据后续一段时间的Z轴加速度值判断人体是否较长时间处于接近水平状态；3)在判定人体较长时间处于接近水平状态时，根据Z轴加速度差分值判断人体是否跌倒。2.根据权利要求1所述的跌倒检测方法，其特征在于，所述步骤1)包括下列子步骤：11)检测Z轴加速度值是否低于阈值的Z轴阈值，如果是则进入步骤2)，否则重新执行步骤11)；12)判断当前时刻X、Y轴加速度值是否满足任一跌倒方向的X轴阈值和Y轴阈值的组合所限定的区间，如果是，则判定人体由直立状态变为水平状态，如果否，重新执行步骤11。3.根据权利要求2所述的跌倒检测方法，其特征在于，所述跌倒方向包括：通过实验测出人体向正前，左前，右前，左，右，左后，正后，右后，每个跌倒方向对应的X轴阈值和Y轴阈值均根据该方向上的跌倒实验所测的加速度变化曲线获得。4.根据权利要求3所述的跌倒检测方法，其特征在于，所述步骤3)还包括，回检判定人体由直立状态变为水平状态时刻前后一段时间的Z轴加速度值，计算Z轴加速度差分值，如果其中任一时刻的Z轴加速度差分值大于预设的Z轴加速度差分阈值，则判定人体跌倒，否则，不判定人体跌倒。5.一种可穿戴监护装置，包括数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈援非，寻建晖，颜井赞，彭琛，
申请(专利权)人：济宁智城中科信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37