CN107077775A - 跌倒检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在使用者跌倒而与地面碰撞之前对此进行检测的跌倒检测方法，其包括如下步骤：设定步骤，利用由测试者穿戴的惯性传感器测定的第一测定值，导出在碰撞地面之前发生变化的特定变量，并利用所述特定变量，导出能够判断所述使用者跌倒与否的临界值；比较步骤，对在所述设定步骤中导出的所述临界值与穿戴于使用者身体上的所述惯性传感器测定的所述特定变量的第二测定值进行持续的比较；判断步骤，当在所述比较步骤中测定的所述第二测定值处于所述临界值以上时，利用独立的控制部，在使用者碰撞地面之前判断跌倒。

Description

跌倒检测方法

技术领域

本发明涉及一种跌倒检测方法，更加详细而言，涉及一种穿戴于使用者的身体上后，在跌倒时与地面碰撞之前对此进行检测并且能够启动附加的护具的跌倒检测方法。

背景技术

随着医疗技术的发展，出现以老年人或行动不便的步行者等为对象，帮助其安心经营日常生活的健康管理(healthcare)服务，但是随着老龄化社会的推进，因年事已高而行动不便的老弱病患的比重在增加，因此需要完善能够对其进行看护管理的人力或***。

由于人力不足，事实上不可能24小时一直看护日益增多的老弱病患，因此正在活跃地研究智能型照护***，特别是，以独居老人或独自生活时间较长的老人等为对象，用于应对因跌倒而产生的不体面的事故的跌倒救助服务正在备受关注。

特别是，行动不便的人或老弱者容易发生跌倒事故，为了解决这样的问题，开发了很多跌倒检测方法。

现有的跌倒检测方法可以大致分为三种，即基于影像的跌倒检测方法、相应于通过设置在患者发生跌倒的地点上的传感器的组合来检测跌倒的方法。

基于影像的跌倒检测方法是，通过影像装置获得图像数据，并通过信号处理技术对其进行处理，从而获知患者跌倒与否的方法，虽然没有拘束患者的装置，但是对患者的衣服颜色、花纹以及周边照明敏感，当被褥等外部物质遮挡患者时难以掌握患者的正确位置，并且由于通过信号处理以间接的方法检测跌倒，因此难以做到精准的检测。

另外，通过设置在患者发生跌倒的地点上的传感器组合来检测患者跌倒与否的方法因床铺周边的外部物质，对外部干扰因素比较脆弱，因此难以精密地检测跌倒与否。

另外，这样的现有的跌倒检测***在部分医院用作当老弱病患从床上摔下时通过短信等方式告知护士的***，但是需要设置并专门管理包括照相机及其附带控制装置，或者多个传感器及其附带控制装置等的特殊装置，因此一般家庭难以使用。

而且，这样的跌倒检测方法根本上仅具备发生跌倒事故后将此告知的功能，无法在使用者跌倒时对此进行检测并在碰撞地面之前使护具进行动作来保护使用者。

发明内容

所要解决的技术问题

本发明用于解决现有的技术问题，用于提供一种跌倒检测方法，通过安装于使用者身体上的独立的惯性传感器，设定使用者跌倒时测定的特定变量的临界值，并对其与惯性传感器持续测定的测定值进行比较，从而在使用者跌倒时，与地面碰撞之前对此进行检测。

解决技术问题的方案

用于解决如上所述的技术问题的本发明涉及一种跌倒检测方法，其在使用者跌倒而与地面碰撞之前对此进行检测，其包括：设定步骤，利用由测试者穿戴的惯性传感器测定的第一测定值，导出在碰撞地面之前发生变化的特定变量，并利用所述特定变量，导出能够判断所述使用者跌倒与否的临界值；比较步骤，对在所述设定步骤中导出的所述临界值与穿戴于使用者身体上的所述惯性传感器测定的所述特定变量的第二测定值进行持续的比较；判断步骤，当在所述比较步骤中测定的所述第二测定值处于所述临界值以上时，利用独立的控制部，在使用者碰撞地面之前判断跌倒。

另外，所述设定步骤可以包括：第一步骤，利用由测试者穿戴的惯性传感器测定的第一测定值中根据跌倒与否而发生变化的值，导出特定变量；以及第二步骤，利用从所述第一步骤中导出的所述特定变量的第一测定值，导出能够判断跌倒与否的所述特定变量的临界值。

另外，特征可以是，在所述第一步骤中，导出根据所述测试者跌倒与否而发生变化的所述第一测定值的相关系数，并导出处于预设的允许范围以上的值作为所述特定变量。

另外，特征可以是，所述特定变量是所述惯性传感器测定的值中的加速度之和、上下方向的变化引起的加速度、角度变化以及平均角速度中的至少一种。

另外，特征可以是，对于所述第二测定值，分别比较所述特定变量与各所述临界值，当至少一个所述特定变量值处于所述临界值以上时，由所述控制部判断为跌倒。

另外，特征可以是，将所述临界值被规定为，处于在测试者正常运动时测定的所述特定变量的所述第一测定值与在测试者跌倒时测定的所述特定变量的所述第一测定值之间的范围。

另外，特征可以是，进一步包括区间导出步骤，在所述区间导出步骤中导出独立的测定区间，所述独立的测定区间是从开始跌倒的时间点到碰撞地面之前的区间，在所述测定区间内测定所述第一测定值以及所述第二测定值。

特征可以是，其中，所述测定区间为，由所述惯性传感器测定的加速度递减的区间。

有益效果

本发明涉及的能够广泛应用的跌倒检测方法具有如下的效果。

第一，通过惯性传感器分别测定使用者正常运动状态和跌倒状态的测定值，在从使用者开始跌倒的时间点到碰撞地面之前的时间点，对各测定值与预设的临界值进行比较，从而能够在碰撞地面之前预先获知使用者跌倒与否。

第二，当使用者跌倒时，通过附着在使用者身体上的独立的惯性传感器，在与地面碰撞之前对此进行判断，并与附加的护具联动而使其进行动作，从而能够防止使用者受伤。

本发明的效果并不限于以上提及的效果，通过权利要求的记载，本领域技术人员能够明确地理解未提及的其它效果。

附图说明

图1是示出通过本发明涉及的跌倒检测方法，在使用者碰撞地面之前护具进行动作的状态的图；

图2是示出在图1的跌倒检测方法中跌倒时惯性传感器检测到的加速度的变化的图；

图3是示出通过图1的跌倒检测方法根据使用者的跌倒与否来对此进行检测的过程的图；

图4是示出在图1的跌倒检测方法中从惯性传感器检测到的第一测定值中导出的特定变量的图；

图5是示出在图1的跌倒检测方法中根据跌倒与否来测定的特定变量的临界值的一例的图。

具体实施方式

下面，参照附图对能够具体实现本发明目的的本发明的优选实施例进行说明。在说明本实施例时，对于相同的结构使用了相同的名称以及相同的附图标记，并省略对此的附加说明。

本发明是一种方法，即使用者穿戴在身体上后跌倒时，在与地面碰撞之前预先检测，并由此使独立的护具进行动作，以保护使用者的臀部，从而防止受伤。

下面，参照图1至图5，查看本发明涉及的跌倒检测方法。

图1是示出通过本发明涉及的跌倒检测方法，在使用者碰撞地面之前护具进行动作的状态的图，图2是示出在图1的跌倒检测方法中跌倒时惯性传感器检测到的加速度的变化的图，图3是示出通过图1的跌倒检测方法根据使用者的跌倒与否来对此进行检测的过程的图。

并且，图4是示出在图1的跌倒检测方法中从惯性传感器检测到的第一测定值中导出的特定变量的图，图5是示出在图1的跌倒检测方法中根据跌倒与否来测定的特定变量的临界值的一例的图。

首先，本发明涉及的跌倒检测方法大致包括设定步骤、比较步骤以及判断步骤。

在所述设定步骤中，利用测试者穿戴的惯性传感器测定的第一测定值，导出在碰撞地面之前发生变化的特定变量。并且，利用所导出的所述特定变量，设定能够判断使用者跌倒与否的临界值。

其中，所述惯性传感器是附着在使用者或者测试者的身体上，持续地测定运动信息即所述第一测定值以及第二测定值的构成要素，优选位于使用者的下腹部后方中央。

如上的所述设定步骤首先经历第一步骤，即在测试者穿戴的所述惯性传感器所测定的所述第一测定值中，利用根据跌倒与否而发生变化的值，导出特定变量。

具体而言，所述惯性传感器测定第一测定值，所述第一测定值包括在测试者运动时沿着X、Y、Z轴变化的加速度、后倾(tilt)角度变化以及X、Y、Z轴的各角速度等变量。

一般而言，在使用者的正常活动中也会测定所述第一测定值，在使用者跌倒时，上述变量中的一部分变量的所述第一测定值会发生变化。

由此，在使用者的正常活动和使用者跌倒时的活动中，所述惯性传感器均持续测定所述第一测定值。

并且，在所述惯性传感器如此测定的所述第一测定值中，利用根据使用者的跌倒与否而发生变化的值，导出所述特定变量。

其中，所导出的所述特定变量是所述惯性传感器测定的多种变量中相关系数相对较高的变量值。

如图4所示，在本实施例中，将所述惯性传感器反复测定的值中相关系数为0.7以上的值导出为所述特定变量。

当然，与此不同地，可以以大于0.7或小于0.7的相关系数为基准导出所述特定变量，相关系数越高，就意味着所述惯性传感器反复测定的所述第一测定值的偏差越小，从而可靠性越高。

如此导出的所述特定变量可以是所述惯性传感器测定的值中的加速度之和、根据上下方向上的变化的加速度、角度变化以及平均角速度等，在后述的所述比较步骤中，可以利用各所述特定变量中的至少一种来判断使用者的跌倒与否。

其中，从静止状态发生跌倒的时间段内，与其它变量相比，从所述惯性传感器测定的所述第一测定值中导出的所述特定变量是线性变化更大的变量，它们的相关系数也非常高。

这是其他测试者在将所述惯性传感器附着在身体上的状态下反复进行多次测试来测定相关系数的结果。

通过这样的第一步骤，从所述惯性传感器测定的所述第一测定值的多个变量中，导出根据测试者的跌倒与否而发生变化的特定变量。

并且，所述设定步骤具有第二步骤，即从所述第一步骤中导出的所述第一测定值中，利用各所述特定变量导出能够判断使用者跌倒与否的所述特定变量的所述临界值。

在所述第二步骤中导出的所述临界值，利用测试者穿戴所述惯性传感器后在正常运动状态和跌倒状态下分别测定的所述第一测定值的所述特定变量，导出根据测试者的跌倒与否而形成对比的所述特定变量的所述第一测定值。

具体而言，图5示出了所述特定变量中，在测试者跌倒的情形和进行诸如一般的步行以及跑步的正常运动的情形下分别由所述惯性传感器测定的所述第一测定值(未图示)的一例，并示出了所述第一测定值中加速度的合计。

其中，如图5所示，在测试者跌倒的情形和正常运动状态的情形下显示出不同的值。

此时，所述第一测定值表示并非使用者的其他测试者安装所述惯性传感器后根据多种运动情形进行测定的值，从所述第一测定值可以导出与后述的第二测定值相同的所述特定变量。

并且，可以对如此从所述第一测定值中导出的所述特定变量分别设定所述临界值。

在本实施例中，如图5所示，示出了从所述第一测定值中导出的所述特定变量中的加速度之和，分别在诸如自由落体(Free Fall)、滑落(Slider Fall)、步行(Walking)、跑步(Running)、倾斜(Lean)等的状态下进行了测定。

并且，对于如此测定的所述第一测定值的所述特定变量，将跌倒时测定的所述第一测定值的最小值设定为所述临界值。

如此导出的所述临界值作为预设值输入至独立的控制部，并成为用于日后与持续测定使用者运动的第二测定值进行比较的基准。

此时，可以将所述临界值的范围规定为，在测试者正常运动时测定的所述特定变量的所述第一测定值与在测试者跌倒时测定的所述特定变量的所述第一测定值之间，也可以与此不同地，以测试者跌倒时测定的所述特定变量的所述第一测定值中的最小值为基准来规定。

如此，所述设定步骤中，从通过测试者测定的所述第一测定值中导出所述特定变量，并根据使用者的跌倒与否来分别测定各所述特定变量的所述第一测定值，从而导出所述临界值。

另一方面，在所述比较步骤中，持续比较在所述设定步骤中导出的所述临界值与穿戴在使用者身体上的所述惯性传感器测定的所述特定变量的所述第二测定值。

具体而言，对应于所述临界值的所述特定变量，分别比较从所述第二测定值中导出的所述特定变量。

即，在所述比较步骤中利用所述惯性传感器测定的所述第二测定值导出所述特定变量，并比较各所述特定变量与预设的所述临界值的所述特定变量。

通过所述比较步骤比较所述临界值与各所述第二测定值的所述特定变量，从而能够判断使用者的跌倒与否。

此时，分别比较所述第二测定值的所述特定变量与各所述临界值，当至少一个所述特定变量的值在所述临界值以上时，独立的控制部判断为跌倒。

其中，所述特定变量可以由多个变量构成，优选构成为对应于所述临界值。

另一方面，当在所述比较步骤中测定的所述第二测定值为所述临界值以上时，所述判断步骤中通过独立的控制部在使用者碰撞地面之前判断跌倒与否。

具体而言，所述判断步骤中接收分别对预设的所述临界值与所述惯性传感器测定的所述第二测定值的各所述特定变量进行比较的结果，当所述第二测定值中的至少一个所述特定变量大于所述临界值时，识别为使用者正在跌倒，并将此传递至独立的护具以进行驱动。

如此，本发明涉及的所述检测方法，利用通过测试者的反复实验所收集的所述第一测定值来设定对应于各所述特定变量的所述临界值，日后对通过使用者的运动测定的所述第二测定值与所述临界值的所述特定变量分别进行比较，从而在使用者碰撞地面之前检测使用者的跌倒与否。

并且，如此，根据使用者跌倒与否的检测来与独立的护具联动，使其能够保护使用者。

其中，所述使用者和所述测试者可以是同一个人，也可以是不同的人。

另一方面，本发明可以进一步包括导出独立的测定区间的区间导出步骤，所述独立的测定区间是从使用者开始跌倒的时间点到碰撞地面之前的区间，可以在所述测定区间导出所述第一测定值和所述第二测定值。

图2是示出使用者跌倒时所述惯性传感器测定的所述特定变量中的加速度变化的曲线图，可知从开始跌倒的时间点A到碰撞地面之前，加速度在递减。

并且，当使用者碰撞地面时，成为加速度无变化的点，成为图2中的C点。

由此，所述测定区间为所述惯性传感器测定的加速度递减的区间，在图2的曲线图中是A点至C点之间的区间。

如此，在所述区间导出步骤中导出所述测定区间，所述控制部在所述惯性传感器测定的所述第一测定值以及所述第二测定值中，利用相应于所述测定区间的值，能够判断使用者的跌倒与否。

具体而言，为了在使用者碰撞地面之前使所述控制部检测跌倒与否，需要在开始时间点A至碰撞地面的时间点C点之间进行检测，通过上述的测试者导出并预设的所述临界值被设定为相应于B点的值。

并且，如此将所述临界值设定为相应于B点，从而当所述惯性传感器测定的所述第二测定值相应于B点时，所述控制部对此进行检测，判断为跌倒，并将此传递至外部装置。

如此，本发明涉及的跌倒检测方法通过附着在使用者身体上的所述惯性传感器测定的所述第二测定值的变化来检测使用者的跌倒与否，在跌倒时与地面碰撞之前展开独立的护具，从而能够保护使用者的身体。

通过如此构成的本发明的跌倒检测方法，当使用者跌倒时，与地面碰撞之前能够对此进行检测，可适用于具有上述护具的其它跌倒保护装置。

具体而言，作为采用本发明涉及的跌倒检测方法的一例，参照图1来概略地观察跌倒保护装置的结构，在构成为能够使使用者直接穿戴的外壳的内部包括所述惯性传感器和所述控制部，并具备独立的护具。

并且，当使用者跌倒时，所述惯性传感器对此进行检测，通过所述控制部使被收纳的所述护具200膨胀而包围使用者的臀部。

如图所示，在本实施例中，所述外壳100形成为腰带形式，以便能够穿戴于使用者的腰部上，在内部收纳所述惯性传感器、所述控制部以及所述护具200。

如此构成的跌倒保护装置通过本发明涉及的跌倒检测方法，由所述惯性传感器检测使用者的跌倒与否，所述控制部基于此使所述护具200进行动作，从而能够防止使用者受伤。

其中，所述护具200形成为气囊形式，当检测到使用者跌倒时进行膨胀，从而保护使用者的身体。

接着，图3是示出本发明涉及的跌倒检测方法的动作过程的图，首先，在其他测试者身上附着所述惯性传感器，在跌倒运动与正常运动中分别测定所述第一测定值，并从所测定的所述第一测定值中导出所述特定变量(S01)。

并且，经历从所述特定变量的测定值中导出各所述临界值(S02)，并将所导出的所述临界值输入至所述控制部的过程(S03)。

如此，在所述控制部中设定通过测试者测定的所述第一测定值中对应于各所述特定变量的根据跌倒与否的所述临界值，从而能够与日后通过使用者测定的所述第二测定值进行比较。

其中，所述测试者与所述使用者可以是同一个人，也可以是不同的人，通过所述第一测定值输入至所述控制部的所述临界值也可以构成为，能够利用根据使用者的正常运动来测定的所述第二测定值进行持续的反馈。

另一方面，以如此将所述临界值输入至所述控制部的状态，将本发明涉及的惯性传感器以及护具安装于使用者的身体上(S04)。

并且，如此设置在使用者身体上的所述惯性传感器持续地测定对应于使用者活动的所述第二测定值(S05)。

在所述比较步骤中，对如此由所述惯性传感器持续测定的所述第二测定值与预设的所述临界值的各所述特定变量分别进行比较(S06)。

并且，所述控制部判断在所述比较步骤中进行比较的所述第二测定值中是否有至少一个所述特定变量在所述临界值以上(S07)。

当所述第二测定值的至少一个所述特定变量大于所述临界值的所述特定变量时，所述控制部判断使用者正在跌倒，在与地面碰撞之前驱动内置的所述护具200(S08)。

并且，当所述第二测定值相对小于所述特定变量时，所述控制部不进行特别的动作，而使所述惯性传感器持续测定所述第二测定值。

当然，在本实施例中，当所述第二测定值的至少一个所述特定变量大于所述临界值的所述特定变量时，所述控制部判断为使用者正在跌倒，但是与此不同地，也可以仅在所述第二测定值的多个而非一个所述特定变量在所述临界值以上时判断为跌倒。

如上，观察了本发明涉及的优选实施例，对于本领域的普通技术人员来说，除前面所说明的实施例以外，本发明可以在不超出其宗旨或范畴的情况下以其它特定形式具体实施的事实是显而易见的。因此，上述的实施例并非是限定性，而应视为是例示性的，因此本发明并不限定于上述的说明，还可以在权利要求书及其等同的范围内进行变更。

附图标记

100：外壳

200：护具

Claims (8)

1.一种跌倒检测方法，其在使用者跌倒而与地面碰撞之前对此进行检测，其特征在于，包括：

设定步骤，利用由测试者穿戴的惯性传感器测定的第一测定值，导出在碰撞地面之前发生变化的特定变量，并利用所述特定变量，导出能够判断所述使用者跌倒与否的临界值；

比较步骤，对在所述设定步骤中导出的所述临界值与穿戴于使用者身体上的所述惯性传感器所测定的所述特定变量的第二测定值进行持续的比较；以及

判断步骤，当在所述比较步骤中测定的所述第二测定值处于所述临界值以上时，利用独立的控制部，在使用者碰撞地面之前判断跌倒。

2.根据权利要求1所述的跌倒检测方法，其特征在于，

所述设定步骤包括：

第一步骤，利用由测试者穿戴的惯性传感器测定的第一测定值中根据跌倒与否而发生变化的值，导出特定变量；以及

第二步骤，利用从所述第一步骤中导出的所述特定变量的第一测定值，导出能够判断跌倒与否的所述特定变量的临界值。

3.根据权利要求2所述的跌倒检测方法，其特征在于，

在所述第一步骤中，导出根据所述测试者跌倒与否而发生变化的所述第一测定值的相关系数，并导出处于预设的允许范围以上的值作为所述特定变量。

4.根据权利要求2所述的跌倒检测方法，其特征在于，

所述特定变量为，所述惯性传感器测定的值中的加速度之和、上下方向的变化引起的加速度、角度变化以及平均角速度中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的跌倒检测方法，其特征在于，

对于所述第二测定值，分别比较所述特定变量与各所述临界值，当至少一个所述特定变量的值处于所述临界值以上时，由所述控制部判断为跌倒。

6.根据权利要求2所述的跌倒检测方法，其特征在于，

所述临界值被规定为，处于在测试者进行正常运动时测定的所述特定变量的所述第一测定值与在测试者跌倒时测定的所述特定变量的所述第一测定值之间的范围内。

7.根据权利要求2所述的跌倒检测方法，其特征在于，

进一步包括区间导出步骤，在所述区间导出步骤中导出独立的测定区间，所述测定区间是从开始跌倒的时间点到碰撞地面之前的区间，

在所述测定区间内测定所述第一测定值以及所述第二测定值。

8.根据权利要求7所述的跌倒检测方法，其特征在于，

所述测定区间为，由所述惯性传感器测定的加速度递减的区间。