CN104077887B - 人体跌倒健康监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种人体跌倒健康监测方法和装置，所述人体跌倒健康监测方法包括步骤S01判断人体是否跌倒；S02若是人体跌倒，则进行采集人体特征参数并形成健康评估指数；S03比较健康评估指数与危险阈值；S05信号发送，若健康评估指数达到或超出危险阈值则进行所述人体危险信息报警，若健康评估指数未达到危险阈值则进行跌倒信息报送。本发明的人体跌倒健康监测装置包括中央处理单元及分别与所述中央处理单元连接的跌倒监测单元、人体体征监测单元和报警单元。本发明的人体跌倒健康监测方法和装置能够在人体跌倒后进行健康危险程度评估，并根据评估结果生成报警信息，当健康危险程度大于阈值的时候，报警单元自动进行远程跌倒报警与健康报警，否则只进行跌倒报警，可以便与监护人及监护中心全面了解人体健康情况，并在最短的时间内对老年人提供医疗救治。
Description
技术领域
本发明涉及动物和人体健康监测技术领域，特别是涉及人跌倒监测及跌倒后健康信息采集与评估的方法和装置。
背景技术
随着社会的发展，人们对身体健康关注度进一步提高，尤其是在发生意外的情况下，往往需要更多的健康监护和及时救治，然而如何进行身体健康状况进行即时获知目前还存在困难，往往出现健康问题时因无法即时发现并导致延误就医或救治，容易导致生命安全隐患，尤其是对于那些需要监护的个人而言，比如老年人，在跌倒后容易引起脑卒中、脑溢血等导致伤残和死亡的疾病患者，因此对人体进行实时跌倒监测和健康评估显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的解决上述技术问题，在于提供一种在人体跌倒后能即时进行健康监测的方法和装置，能快速有效的判断人体是否跌倒，并且在跌倒后进行健康评估，在评估存在健康风险时发出报警信息，以便及时获得救治。
本发明的第一方面是提供一种人体跌倒健康监测方法，包括如下步骤：
S01:判断人体是否跌倒；
S02:若是人体跌倒，则进行采集人体特征参数并形成健康评估指数ρ；
S03:比较健康评估指数ρ与危险阈值；
S04：对所述人体当前所在位置进行GPS定位；
S05:信号发送，若健康评估指数达到或超出危险阈值则将所述人体位置信息和所述人体危险信息向信号接收端进行报警发送，若健康评估指数未达到危险阈值则将所述人体位置信息和跌倒信息向信号接收端进行报送。
通过以上方法，使得在人体跌倒后及时获知身体健康情况，即使在人体昏迷的状态下也能及时发出报警信息，方便救援人员快速发现并找到需要救治人员，以便及时进行救治，在安全的情况下，监护人员可以更及时的掌握受监护人员的基本健康情况。
进一步的，据本发明的一个实施例，在步骤S05中向信号接收端发送信号的方式为无线通信发送方式，如此可以突破信号发送端与信号接收端的距离限制。
进一步的，据本发明的一个实施例，在步骤S01中，判断人体跌倒的方式是比较人体实际的加速与设定的正常行为加速度和角速度，若所述人体实际的加速度和角速度超过设定的正常行为加速度和角速度则判定为跌倒。如果人体的实质加速度的大于正常的加速度，说明人体受到异常行为的突然袭击或撞击或跌倒，人体特征将会发生剧烈变动。
进一步的，据本发明的一个实施例，在步骤S02中，所述人体特征参数包括脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率。这些特征参数是反映一个人体健康的最基本最重要的指标，通过这些指标参数能判断一个人体基本健康状态。
进一步的，据本发明的一个实施例，在步骤S02中，在获得包括脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率参数后，健康评估指数ρ通过BP神经网络模型形成，所述BP神经网络模型包括输入层、隐含层和输出层，输入层的结点数与人体体征参数的个数一致，具体的，所述输入层包括四个一级子结点，所述四个一级子结点一一对应输入所述脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率在跌倒前后的变化值并输出一级信息，所述隐含层包括四个二级子结点，所述四个二级子结点分别接收每个所述一级子结点的一级输出信息并输出二级信息，所述输出层包括一个三级子结点，所述三级子结点接收所述每个二级信息并输出健康评估指数ρ。在一级子结点中传递函数选择线性函数，二级子结点和三级子结点的传递函数选择sigmoid函数。BP神经网络模型将危险指数ρ归一到[0,1]区间内。ρ越大，表示危险指数越高，即老年人跌倒后的健康危险程度越高，当ρ大于阈值T时，进行跌倒报警与健康报警。
本发明的另一方面，还提供一种人体跌倒健康监测装置，所述人体跌倒健康监测装置，包括中央处理单元及分别与所述中央处理单元连接的跌倒检测单元、人体体征检测单元和报警单元，其中：
中央处理单元，用于接收、处理信息并发送指令；
跌倒监测单元，用于监测人体实际的加速度和角速度信息至所述中央处理器；
人体体征检测单元，在跌倒检测单元检测到人体跌倒后用于检测人体体征参数并输出至所述中央处理器；
报警单元，用于发送危险报警信息。
所述人体跌倒健康监测装置能实现人体的是否跌倒的判断，并在判断已经跌倒后进行人体体征参数检测和健康判断，在判断为危险的情况下向外界发出危险报警信息，外界可以及时了解人体的健康状态并组织有效的抢救。
进一步的，所述的人体跌倒健康监测装置还包括与所述中央处理单元连接的存储单元，所述存储单元存储有包括人体的姓名、血型、住址、联系人姓名及联系人电话在内的个人信 息中的至少一个，所述危险报警信息中包括所述个人信息。如此方便救护人员了解所述跌倒人体的基本情况，也可以方便及时与监护人员取得联系。
进一步的，如上所述的人体跌倒健康监测装置还包括危险提示单元，所述危险提示单元用于接收所述报警单元通过无线通信方式所发送的危险报警信息并进行提示，所述危险提示单元包括声音提示模块及图像和/或文字提示模块。所述提示单元可以为一体式连接于报警单元，也可以是分体式的远距离独立于所述报警单元，亦可以为分体式和一体式都存在的情形。分体式的提示单元便于远方的监护或/和监护人员及时获知信息，一体式的提示单元便于跌倒人员或就近人员获知信息，达到快速进行救治的目的，通过无线发送和接收报警信息，方便远距离监护人员和/或医护人员及时掌控信息，通过听觉或视觉上的警示信息，监护或救护人员更容易辨别出危险信息，以便及时应对救治。
进一步的，所述人体跌倒健康监测装置还包括与中央处理器连接的位置定位单元，所述位置定位单元用于确定所述人体当前所处位置的地理位置信息，所述地理位置信息通过所述中央处理单元处理后由所述报警单元发送至所述危险提示单元。如此，可以让监护和抢救人员及时找到需要救治的人。
进一步的，所述跌倒检测单元包括与所述中央处理单元连接的加速度传感器和角速度传感器，所述传感器检测人体的加速度信息并传递至所述中央处理单元，所述角速度传感器用于检测所述人体的角速度并传递至所述中央处理单元。
进一步的，所述人体体征检测单元包括分别与所述中央处理单元联连接的用于检测人体脉率及血氧饱和度的脉搏和血氧采集模块、用于检测人体血压的血压检测模块、用于检测人体呼吸率的呼吸率检测模块。
进一步的，所述脉搏和血氧采集模块包括依次连接的反射式光电脉搏血氧饱和度传感器、双发光二极管驱动电路、红光和红外光分离电路、信号放大电路、低通滤波电路、AD转换电路，所述AD转换电路的输出端连接至所述中央处理单元。
所述反射式光电脉搏血氧饱和度传感器包括由红光二极管和红外光二极管组成的光发射部分及由光电二极管构成的光接收部分，所述光电接收部分的输出端连接至所述双发光二极管驱动电路。
本发明的有益效果是，在判断出老年人发生跌倒事件之后，对跌倒后的老年人进行健康危险程度评估，并根据评估结果生成报警信息，当健康危险程度大于阈值的时候，报警单元自动进行远程跌倒报警与健康报警，并上传人体体征参数至监护人与监护中心，否则只进行跌倒报警，可以便使监护人及监护中心全面了解老年人的情况，并在最短的时间内对老年人提供医疗救治。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面效果和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的人体跌倒健康监测方法流程示意图；
图2本发明的人体跌倒健康监测方法中用于评估人体跌倒后健康危险程度的BP神经网络模型；
图3是本发明实施例的人体跌倒健康监测装置构成示意图；
图4是人体跌倒健康监测装置的脉搏和血氧采集单元构成示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照附图描述根据本发明一些实施例。
本发明提供的人体跌倒健康监测方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：
S01：判断人体是否跌倒；
S02：若是人体跌倒，则进行采集人体特征参数并形成健康评估指数ρ；
S03：比较健康评估指数ρ与危险阈值；
S04：对所述人体当前所在位置进行GPS定位；
S05：信号发送，若健康评估指数达到或超出危险阈值则将所述人体位置信息和所述人体危险信息向信号接收端进行报警，若健康评估指数未达到危险阈值则将所述人体位置信息和和跌倒信息向信号接收端进行报送。
根据所述第一方面实施例所述的人体跌倒健康监测方法，进一步的，步骤S05中所述向信号接收端发送信号的方式为无线通信发送方式。
根据所述第一方面实施例所述的人体跌倒健康监测方法，进一步的，所述步骤S01中的判断人体是否跌倒的方式是
比较人体实际的加速和角速度与设定的正常行为加速度和角速度，若所述人体实际的加速度和角速度超过设定的正常行为加速度和角速度则判定为跌倒。
根据所述第一方面实施例所述的人体跌倒健康监测方法，所述步骤S02中的人体特征参数包括脉率(PR)、血氧饱和度(SpO2)、血压(BP)和呼吸率(BR)。
根据所述第一方面实施例所述的人体跌倒健康监测方法，进一步的，所述步骤S02中，所述健康评估指数ρ通过BP神经网络模型形成，其中所述BP神经网络模型如图2所示，包括输入层、隐含层和输出层，其中输入层的结点个数等于所采集的人体体征参数的个数，具体的，所述输入层包括四个一级子结点，所述四个一级子结点一一对应输入所述脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率在跌倒前后的变化值并输出一级信息，既所述四个一级子结点一一对应输入ΔPR、ΔSpO2、ΔBP和ΔBR，其中
ΔPR＝LPR-FPR；ΔSpO2＝LSpO2-FSpO2；ΔBP＝LBP-FBP；ΔBR＝LBR-FBR；LPR、LSpO2、LBP、LBR分别表示老年人跌倒后的脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率；
FPR、FSpO2、FBP、FBR分别表示老年人跌倒前的脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率；
所述隐含层包括四个二级子结点，所述四个二级子结点分别接收所述的每个所述一级子结点输出的一级信息并输出二级信息，所述输出层包括一个三级子结点，所述三级子结点接收每个所述二级信息并输出健康评估指数ρ。其中所述输入层的传递函数选择线性函数，所述隐层和所述输出层的传递函数选择sigmoid函数。BP神经网络模型将危险指数归一到[0,1]区间内。ρ越大，表示危险指数越高，即老年人跌倒后的健康危险程度越高。当ρ大于阈值T时，进行跌倒报警与健康报警，并上传人体体征参数到监护人与监护中心；否则只进行跌倒报警。
本发明第二方面的实施例是提供一种人体跌倒健康监测装置，所述装置如图3所示，包括中央处理单元100，以及分别与所述中央处理单元100相连接的跌倒监测单元200、用于提示危险的提示单元300、位置定位单元400、人体体征参数采集单元500、报警单元600和存储单元700，其中所述中央处理单元100分别接收所述人体跌倒检测单元200输出的人体实际的加速度和角速度信息，并比较与存储有的正常行为人体的加速度和角速度，若所述人体实际的加速度和角速度超过设定的正常行为加速度和角速度则判定为跌倒，所述中央处理单元100向所述人体体征参数采集单元500发出进行人体体征参数采集的指令，所述人体体征参数采集单元500将采集到的人体体征参数反馈至所述中央处理单元100，所述中央处理单元100对所述人体体征参数按照图2所示的BP神经网络模型得到健康评估指数ρ，并与 危险阈值T比较，当ρ≧T时，所述中央处理器100向所述报警单元600发出危险报警指令，所述报警单元600接到报警指令后向外发出危险报警信息。
一个具体的实施例，所述存储单元700存储有跌倒人体的个人信息和联系信息，所述个人信息可以包括人体的姓名、血型和住址，所述联系信息可以包括联系人姓名、联系电话和联系人地址，当人体跌倒后所述报警单元也将这些个人信息和联系信息随同报警信息一并发出。
一个具体的实施例，所述用于提示危险的提示单元300接收所述报警单元600所发出的报警信息、个人信息和联系信息并进行提示，所述用于提示危险的提示单元300包括生意提示模块及图像和/或文字提示模块。
一个具体的实施例，所述位置定位单元400通过GPS定位用于确定人体当前所处位置的地理位置信息，所述地理位置信息通过所述中央处理单元100处理后由所述报警单元600发送至所述用于提示危险的提示单元300。
进一步的，所述跌倒检测单元200包括加速度传感器210和角速度传感器220，
进一步的，所述人体体征参数采集单元500包括脉搏和血氧采集单元510，血压监测单元520、呼吸率监测单元530；所述脉搏和血氧采集单元510包括依次连接的反射式光电脉搏血氧饱和度传感器511、发光二极管驱动电路512、红光和红外光分离电路513、信号放大电路514、低通滤波电路515和AD转换电路516，所述AD转换电路516的输出端连接至所述中央处理单元100。脉搏和血氧采集单元510通过光电容积描记法计算出人体的脉率和血氧饱和度，具体为所述反射式光电脉搏血氧饱和度传感器511用于测量脉搏和血氧饱和度，包括光发射与光电接收两部分，其中光发射部分选择光波长为660nm的红色发光二极管和光波长为940nm的红外光发光二极管作为脉搏血氧饱和度检测电路的光源，采用红光和红外光交替发光；光接收电路部分的核心元件是光电二极管，接收反射光，并将光信号转换成电信号并通过发光二极管驱动电路512连接至所述中央处理单元100，再通过光电容积描记法计算出人体的脉率和血氧饱和度。所述血压监测单元520采用脉搏波传导速度(pulseWaveVeloeity，pWV)或脉搏波传导时间(pulseWaveTransitTime，pWTT)法，脉搏波传播时间与血压呈线性关系，根据脉搏波传播时间就可以计算得到血压值，实现连续无创测量血压。所述呼吸率监测单元530，从光电容积脉搏波信号中检测呼吸率。由光电容积描记法获得的光电容积脉搏波中蕴含了呼吸信息，可以利用如小波变换、自回归(autoregressive，AR)模型、傅里叶变换、神经网络、可变频率解调(PPG)等方法从光电容积脉搏波中提取呼吸率，这在医学领域是相 关的公知常识，具体需再展开。
根据本发明的一个实施例，所述用于提示危险的提示单元300包括一个有线接收所述报警单元600所发送危险报警信息的第一接收显示模块和至少一个无线远程接收所述报警单元600所发送危险报警信息的第二接收显示模块，其中所述第二接收显示模块可以由监护人和/或医疗中心掌控及管理，方便在人体跌倒后危险报警的情况下及时做出救护行动。
在本发明的描述中，术语“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是电信号连接，光信号连接或其他信号连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种人体跌倒健康监测方法，包括如下步骤：
S01：判断人体是否跌倒；
S02：若是人体跌倒，则进行采集包括脉率、血氧饱和度、血压和呼吸率的人体特征参数并形成健康评估指数ρ；
S03：比较健康评估指数与危险阈值；
S04：对所述人体当前所在位置进行GPS定位；
S05：信号发送，若健康评估指数达到或超出危险阈值则将所述人体位置信息和所述人体 危险信息向信号接收端进行报警发送，若健康评估指数未达到危险阈值则将所述人体位置信 息和跌倒信息向信号接收端进行报送；
S02所述健康评估指数ρ，通过BP神经网络模型形成。
2. 根据权利要求1所述的人体跌倒健康监测方法，其特征是：所述BP神经网络模型包括输入层、隐含层和输出层，其中所述输入层包括四个一级子结点，所述四个一级子结点一一对应输入所述脉率、血氧饱和度、 血压和呼吸率在跌倒前后的变化值并输出一级信息，所述隐含层包括四个二级子结点，所述 四个二级子结点分别接收每个所述一级子结点输出的一级信息并输出二级信息，所述输出层 包括一个三级子结点，所述三级子结点接收所述每个二级信息并输出健康评估指数ρ。
3.根据权利要求1所述的人体跌倒健康监测方法，其特征在于所述步骤S05中向信号接收端 发送信号的方式为无线通信发送方式。
4.根据权利要求1所述的人体跌倒健康监测方法，其特征在于所述步骤S01中，所述判断人体是否跌倒的方式是比较人体实际的加速度和角速度与设定的正常行为加速度和角速度，若所述人体实际的加速度和角速度超过设定的正常行为加速度和角速度则判定为跌倒。
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