使用可穿戴传感器来检测对象跌倒的系统和方法技术方案

提供了用于使用可穿戴传感器来执行对对象的身体活动监测和跌倒检测的系统和方法，所述可穿戴传感器包括至少一个音频传感器以及以下各项中的至少一项：加速度计、陀螺仪，以及磁力计。所述方法包括：使用以下各项中的所述至少一项来监测所述对象的活动：所述加速度计、所述陀螺仪，以及所述磁力计，并基于监测到的活动来识别至少一种特性运动模式；基于所识别的至少一种特性运动模式来检测所述对象经历的表观跌倒；在检测到的表观跌倒后监测由所述至少一个音频传感器提供的声音；基于监测到的声音来确定检测到的表观跌倒是否是所述对象经历的实际跌倒；并且将所述实际跌倒的指示传送到监测系统，从而使得能够开始响应动作。从而使得能够开始响应动作。从而使得能够开始响应动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用可穿戴传感器来检测对象跌倒的系统和方法

技术介绍

[0001]老龄化人口跌倒的风险较高，这造成从一般的行走能力衰退到严重的身体残疾的范围广泛的不利状况。常规的加速度测量式跌倒监测已经广泛用于个人应急响应系统(PERS)中的行走跟踪和跌倒检测。尽管加速度测量技术已经取得了技术进步，也还有改进的空间，特别是关于提高PERS的检测与用户跌倒有关的疼痛水平以及减少假阳性的能力。
[0002]更具体地，2014年美国65岁及以上的人口约为4620万，比2004年增加了约28％，并且预计在2040年将增加到约8230万。在这组人口中，85岁及以上的人口在2040年预计将从2014年的约620万增加到约1460万，即，大约增加到三倍。绝大多数老龄人口似乎将就地养老(即，住在他们的家中和社区)。例如，在美国，约93％的年龄在65岁及以上的医疗保健受益者将就地养老，并且在加拿大，约92％的年龄在65岁及以上的人将就地养老。这些迅速增长的老龄人口需要在就地养老时实现独立健康的生活的技术。
[0003]跌倒是在老龄人口中造成不利状况和生活限制的主要病因之一。例如，每年约三分之一的65岁及以上的成年人经历至少一次跌倒，其中，在这些跌倒中最多有约15％会导致严重受伤和死亡。PERS(例如，飞利浦的Lifeline)旨在通过提供对用户移动的持续监测并自动检测跌倒并在需要时提供紧急护理来实现独立且安全的就地养老。PERS通常使用通常包括加速度计、陀螺仪和磁力计的惯性测量单元(IMU)来跟踪用户的活动和移动状态。这些系统总是能够从对非跌倒阳性结果(即，例如坐在较深椅子上之类的虚假事件)鲁棒的更准确的检测模型中受益。除了检测跌倒事件以外，建立用户能感知的PERS(其中能够自动评估用户因跌倒而产生的疼痛水平并相应地分配必要的护理)也很重要。这对于具有认知障碍的老龄人口(其中通常对疼痛处置不足)特别重要。因此，尽管PERS技术取得了进步，在跌倒事件后估计用户疼痛水平和强度通常也不够准确。
[0004]除了跌倒检测以外，PERS还可以用于(例如使用IMU来)测量用户的身体活动。当穿戴IMU来测量身体活动时，有效评估身体活动要求最小量的穿戴时间，因此测量身体活动可能具有挑战性。必须识别用户穿戴时间以区分以下两种情况：当用户穿戴PERS监测器时不进行活动(即，久坐)，以及当用户根本没有穿戴PERS监测器时(例如，在沐浴和睡眠期间)。常规的PERS也可以利用IMU信息来收集关于生命体征(例如，心率和心率变异性)的信息。用于测量心率和心率变异性的典型来源是使用电极和光体积描记(PPG)的被附接到用户胸部的心电图(ECG)监测器。然而，测量ECG对于长期监测是不方便的，并且准确的PPG评估要求光源/探测器与用户的皮肤之间紧密接触，这也会是不方便的。
[0005]因此，需要一种有效的方法来使用可穿戴传感器评价人类身体活动和对象的姿态，以检测何时可穿戴传感器未被穿戴并使用可穿戴传感器来检测和验证跌倒事件。

技术实现思路

[0006]根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于使用可穿戴传感器来执行对对象的身体活动监测和跌倒检测的方法，所述可穿戴传感器包括至少一个音频传感器以及以下各项中的至少一项：加速度计、陀螺仪，以及磁力计。所述方法包括：使用以下各项中的所述至
少一项来监测所述对象的活动：所述加速度计、所述陀螺仪，以及所述磁力计，并基于监测到的活动来识别至少一种特性运动模式；基于所识别的至少一种特性运动模式来检测所述对象经历的表观跌倒；在检测到的表观跌倒后监测由所述至少一个音频传感器提供的声音；基于监测到的声音来确定检测到的表观跌倒是否是所述对象经历的实际跌倒；并且将所述实际跌倒的指示传送到监测系统，从而使得能够开始响应动作。
附图说明
[0007]当结合附图的特征阅读示例实施例时，可以根据以下详细描述来最佳地理解示例实施例。需要强调的是，各种特征并不一定是按比例绘制的。实际上，出于清楚讨论的目的，可以随意增大或减小维度。在适用和实用时，相似的附图标记指代相似的元件。
[0008]图1图示了根据代表性实施例的被配置用于使用可穿戴传感器来进行对对象的活动监测和跌倒检测的系统的简化框图。
[0009]图2图示了根据代表性实施例的用于使用可穿戴传感器来进行对对象的身体活动监测和跌倒检测的过程的简化流程图。
[0010]图3是根据代表性实施例的示出对跌倒确认和疼痛水平估计的分类的功能框图。
[0011]图4图示了根据代表性实施例的用于对象上的身体活动监测和可穿戴传感器在对象上的穿戴检测的过程的简化流程图。
[0012]图5图示了根据代表性实施例的在其上可以实施使用可穿戴传感器进行的对对象的活动监测和跌倒检测的方法的普通计算机系统。
具体实施方式
[0013]在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开特定细节的代表性实施例，以便提供对根据本教导的实施例的透彻理解。可以省去对已知的系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以免模糊对代表性实施例的描述。尽管如此，在本领域普通技术人员的理解范围内的系统、设备、材料和方法都在本教导的范围内，并且可以根据代表性实施例得到使用。应当理解，在本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是进行限制的目的。定义术语的含义与定义术语的通常理解的和在本教导的
中接受的科学技术含义不同。
[0014]应当理解，虽然术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述不同的元件或部件，但是这些元件或部件并不被这些术语所限制。这些术语仅用于区分元件或部件。因此，下面讨论的第一元件或部件也可以被称为第二元件或部件，而不会脱离本专利技术构思的教导。
[0015]在本文中使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，而并不旨在进行限制。如在说明书和权利要求中所使用的单数形式的术语“一”、“一个”和“该”旨在既包括单数形式又包括复数形式，除非上下文另有明确指定。另外，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”和/或类似术语说明存在所述特征、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、部件和/或其组合。如在本文中所使用的术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。
[0016]除非另有说明，否则当元件或部件被说成是“连接到”、“耦合到”或者“邻近”另一
元件或部件时，应当理解的是该元件或部件能够直接连接或耦合到其他元件或部件，或者可以存在中间元件或部件。也就是说，这些术语和类似术语涵盖其中一个或多个中间元件或部件可以被用来连接两个元件或部件的情况。然而，当元件或部件被说成是“直接连接”到另一元件或部件时，这种情况仅包括其中两个元件或部件彼此连接而没有任何中间或中介元件或部件的情况。
[0017]鉴于前述情况，本公开内容因此通过其各个方面、实施例和/或具体特征或子部件中的一项或多项而旨在带来下文专门指出的优点中的一个或多个优点。为了解释而不是限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施例，以便提供对根据本教导的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用可穿戴传感器来执行对对象的身体活动监测和跌倒检测的方法，所述可穿戴传感器包括至少一个音频传感器以及以下各项中的至少一项：加速度计、陀螺仪，以及磁力计，所述方法包括：使用以下各项中的所述至少一项来监测所述对象的活动：所述加速度计、所述陀螺仪，以及所述磁力计，并基于监测到的活动来识别至少一种特性运动模式；基于所识别的至少一种特性运动模式来检测所述对象经历的表观跌倒；在检测到的表观跌倒后监测由所述至少一个音频传感器提供的声音；基于监测到的由所述至少一个音频传感器提供的声音来确定检测到的表观跌倒是否是所述对象经历的实际跌倒；并且将所述实际跌倒的指示传送到监测系统，从而使得能够开始响应动作。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定检测到的表观跌倒是否是实际跌倒包括：使用针对所述对象的声学概况而调谐的预定模型来隔离由所述对象产生的和由所述至少一个音频传感器提供的声音信号；从隔离出的声音信号中提取与可听创伤相关线索相对应的段；并且基于所提取的段来确定检测到的表观跌倒是实际跌倒。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述可听创伤相关线索包括以下各项中的一项或多项：异常呼吸、叹息、呻吟、哼哼、咕噜、哭泣和/或对已经跌倒或受伤的言语表达。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：当确定检测到的表观跌倒是实际跌倒时，基于所述可听创伤相关线索来估计所述对象遭受的疼痛程度，并将所述实际跌倒的指示和所述疼痛程度传送到所述监测系统。5.根据权利要求2所述的方法，其中，使用具有双向长短期记忆(LSTM)的门控循环神经网络来从隔离出的声音信号中提取所述与可听创伤相关线索相对应的段。6.根据权利要求2所述的方法，其中，从隔离出的声音信号中提取与可听创伤相关线索相对应的段包括：从隔离出的声音信号中提取口头线索、语言线索和伴随语言的线索；并且基于所提取的口头线索、语言线索和伴随语言的线索以及确定的所述对象的心率来估计所述对象的疼痛水平，其中，当所述疼痛水平超过预定阈值时，检测到的表观跌倒被确定为实际跌倒。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于由所述至少一个音频传感器提供的监测到的声音来确定以下各项中的至少一项：所述对象的心率、所述对象的心率变异性，以及心音质量，确定检测到的表观跌倒是否是实际跌倒基于以下事实：所述对象的所述心率超过预定心率基线，和/或所述对象的所述心率变异性下降到预定心率变异性基线以下。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：基于以下各项中的至少一项来确定所述对象是否穿戴所述传感器：所确定的心率、所确定的心率变异性，以及所确定的心音质量。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：当确定所述对象未穿戴所述传感器时通知所述对象和/或所述监测系统以提示所述对象穿戴所述传感器。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，当所确定的心率与预定基线相比增大并且/或者所确定的心率变异性与预定基线相比减小时，检测到的表观跌倒被确定为实际跌倒。11.一种使用可穿戴传感器来执行对对象的身体活动监测的方法，所述可穿戴传感器包括至少一个音频传感器以及以下各项中的至少一项：加速度计、陀螺仪，以及磁力计，所述方法包括：使用以下各项中的所述至少一项来确定所述对象的身体运动：所述加速度计、所述陀螺仪，以及所述磁力计；提取由所述至少一个音频传感器提供的所述对象的心脏的心音；确定所提取的心音的声音质量；使用所确定的身体运动和所确定的所提取的心音的声音质量来确定所述传感器是否被所述对象穿戴；并且当确定所述对象未穿戴所述传感器时通知所述对象和监测系统中的至少一项以提示所述对象穿戴所述传感器。12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所确定的身体运动指示...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：