TW201500033A - 三階段感應跌倒偵測裝置 - Google Patents

Abstract

一種三階段感應跌倒偵測裝置，該偵測裝置具有一連結件，透過連結件可將偵測裝置配戴在老人復健病患身上，且該偵測裝置係包含有微控制器、三軸加速度感測器、陀螺儀模組、電子羅盤模組、Zigbee通訊模組、呼叫單元及取消按鈕者。

Description

三階段感應跌倒偵測裝置

本發明係有關於一種「三階段感應跌倒偵測裝置」，尤指一種利用三軸加速度值來比對預設的門檻值，加入陀螺儀模組及電子羅盤模組此兩種感測器用以輔助偵測身體姿態與活動狀態，以及以人為方式來確認跌倒情況是否發生等三階段式判定演算法的跌倒偵測裝置者。

「家有一老、如有一寶」，這是大家都能朗朗上口的一句話，但這也說明了高齡化社會來臨對一般家庭所造成的衝擊，年長者的居家安養係相當不容易，而其中又以老人的防跌倒照護最為重要，根據調查統計，門診就醫記錄中老人的事故傷害係以跌倒最為常見，而跌倒也像個隱形殺手般與年長者形影不離，如稍有不慎跌倒，或跌倒了沒有即時被發現送醫，就可能對生命產生威脅。

目前市面上雖有跌倒的偵測裝置，但該裝置一般係使用三軸加速感測器偵測老人的跌倒，此方式容易受老人復健病患穿戴位置的影響，而需調整以提高偵測的可靠度，另外，不同的身高及體重也可能會影響到三軸加速感測器的量測數值，故穩度度不高者。

本發明人即有鑑於此，乃思及創作的意念，遂以多年的經驗加以設計，經多方探討並試作樣品試驗，及多次修正改良，乃推出本發明。

習知三軸加速感測器容易受老人復健病患穿戴位置的影響，而需調整以提高偵測的可靠度，另外，不同的身高及體重也可能會影響到三軸加速感測器的量測數值，此乃欲解決之技術問題點者。

本發明之三階段感應跌倒偵測裝置，該偵測裝置具有一連結件，透過連結件可將偵測裝置配戴在老人復健病患身上，且該偵測裝置係包含有微控制器、三軸加速度感測器、陀螺儀模組、電子羅盤模組、Zigbee通訊模組、呼叫單元及取消按鈕，其中，微控制器具備有A/D轉換功能及UART通訊，藉由三個A/D通道將三軸加速度感測器的感測值轉換成數位資料，再經過校正後得到正確的X、Y及Z軸的加速度值，此三軸的加速度值會用來比對預設的門檻值，以此判定是否發生跌倒情況，又因應使用者身體的穿戴位置、身高和體重不同，調整觸發警報所預設的三軸加速度感測器門檻值，找出三軸加速度感測器門檻值修正量與穿戴位置(L)、身高(H)和體重(W)這三大參數之間的關係式，建立預設門檻值的調整量(A)，其公式為 A=f(L,H,W)，有助於自動調整的智慧程式設計，陀螺儀模組可用來量測老人復健病患在身體活動時的肢體角速度與角度變化，用以辨識身體活動中的姿態與行走，電子羅盤模組可以檢知目前行進的方向，結合陀螺儀模組及電子羅盤模組此兩種感測器所提供的資料，可以研判身體姿態與活動狀態，輔助三軸加速度感測器來判定跌倒情況是否發生，Zigbee通訊模組為一種無線網路感測通訊機制，其具有低成本、低功耗、低耗電、支援大量網路節點及支援多種網路拓樸等特色，且利用Zigbee作為溝通媒介，將能提供一對多的多向傳輸，故轉傳的延伸性佳，及該Zigbee通訊模組係用於偵測裝置與醫療護理站，呼叫單元具有一蜂鳴器與一LED燈；藉此，係能構成該三階段感應跌倒偵測裝置者。

本發明之三階段感應跌倒偵測裝置，其利用三軸加速度值來比對預設的門檻值，加入陀螺儀模組及電子羅盤模組此兩種感測器用以輔助偵測身體姿態與活動狀態，以及以人為方式來確認跌倒情況是否發生等三階段式判定演算法，將可提高老人復健病患跌倒偵測系統的可靠與穩定度者。

本發明部份：

(1)‧‧‧偵測裝置

(10)‧‧‧微控制器

(20)‧‧‧三軸加速度感測器

(30)‧‧‧陀螺儀模組

(40)‧‧‧電子羅盤模組

(50)‧‧‧Zigbee通訊模組

(60)‧‧‧呼叫單元

(61)‧‧‧蜂鳴器

(62)‧‧‧LED燈

(70)‧‧‧取消按鈕

第一圖：係本發明之方塊架構圖。

第二圖：係本發明之整體架構圖。

第三圖：係本發明偵測到跌倒情況的狀態圖。

第四圖：係本發明之取消狀態圖。

第五圖：係本發明之通報狀態圖。

為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：通常根據本發明，請由第一圖持續搭配至第五圖所示觀之，本發明之偵測裝置(1)具有一連結件，透過連結件可將偵測裝置(1)配戴在老人復健病患身上，且該偵測裝置(1)係包含有微控制器(10)、三軸加速度感測器(20)、陀螺儀模組(30)、電子羅盤模組(40)、Zigbee通訊模組(50)、呼叫單元(60)及取消按鈕(70)，其中，微控制器(10)具備有A/D轉換功能及UART通訊，藉由三個A/D通道將三軸加速度感測器(20)的感測值轉換成數位資料，再經過校正後得到正確的X、Y及Z軸的加速度值，此三軸的加速度值會用來比對預設的門檻值，以此判定是否發生跌倒情況，又因應使用者身體的穿戴位置、身高和體重不同，調整觸發警報所預設的三軸加速度感測器(20)門檻值，找出三軸加速度感測器(20)門檻值修正量與穿戴位置(L)、身高(H)和體重(W)這三大參數之間的關係式，建立預設門檻值的調整量(A)，其公式為A=f(L,H,W)，有助於自動調整的智慧程式設計，陀螺儀模組(30)可用來量測老人復健病患在身體活動時的肢體角速度與角度變化，用以辨識身體活動中的姿態與行走，電子羅盤模組(40)可以檢知目前行進的方 向，結合陀螺儀模組(30)及電子羅盤模組(40)此兩種感測器所提供的資料，可以研判身體姿態與活動狀態，輔助三軸加速度感測器(20)來判定跌倒情況是否發生，Zigbee通訊模組(50)為一種無線網路感測通訊機制，其具有低成本、低功耗、低耗電、支援大量網路節點及支援多種網路拓樸等特色，且利用Zigbee作為溝通媒介，將能提供一對多的多向傳輸，故轉傳的延伸性佳，及該Zigbee通訊模組(50)係用於偵測裝置(1)與醫療護理站，呼叫單元(60)具有一蜂鳴器(61)與一LED燈(62)者。

其實際使用時，由於日常生活的作息活動中，例如坐下、下樓梯或是其他易產生較高三軸加速度值的正常動作等，容易造成跌倒情況的誤判，因此有需要進一步檢查身體姿態與活動狀態，本裝置加入陀螺儀模組(30)及電子羅盤模組(40)此兩種感測器用以輔助偵測身體姿態與活動狀態，陀螺儀模組(30)可用來量測老人復健病患在身體活動時的肢體角速度與角度變化，用以辨識身體活動中的姿態與行走，電子羅盤模組(40)可以檢知目前行進的方向，結合陀螺儀模組(30)及電子羅盤模組(40)此兩種感測器所提供的資料，可以研判身體姿態與活動狀態，輔助三軸加速度感測器(20)來判定跌倒情況是否發生。

另當老人復健病患跌倒經偵測裝置(1)判定跌倒情況發生時，會驅動蜂鳴器(61)大聲鳴叫且LED燈(62)會持續閃爍(請同時由第三圖所示觀之)，若是因為跌倒情況的誤判，老人復健病患可以按下取消按鈕(70)結束蜂鳴器(61)及LED燈(62)的示警動作(請同時由第四圖所示觀之)；若是 跌倒情況真的發生了，老人復健病患處於無助或是昏迷狀態下，則等待一小段時間過後仍無人取消的情況下，偵測裝置(1)會立即透過Zigbee通訊模組(50)以無線網路緊急通報護理站的值班工作人員(請同時由第五圖所示觀之)，緊急前往處理，此最後確認階段以人為方式來取消，可以避免因為跌倒偵測裝置(1)誤判，造成救護人員無謂的困擾，且蜂鳴器(61)大聲鳴叫能提醒周遭人員注意，俾進而提供協助幫忙，該會比遠距離的值班工作人員更具立即性，而LED燈(62)的持續閃爍主要是讓聽力不佳的老人復健病患能用肉眼察覺到，趕緊按下取消按鈕(70)結束蜂鳴器(61)及LED燈(62)的示警動作者。

藉由上述三階段感應跌倒偵測裝置具有下列之優點：其利用三軸加速度值來比對預設的門檻值，加入陀螺儀模組(30)及電子羅盤模組(40)此兩種感測器用以輔助偵測身體姿態與活動狀態，以及以人為方式來確認跌倒情況是否發生等三階段式判定演算法，將可提高老人復健病患跌倒偵測系統的可靠與穩定度者。

唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧偵測裝置

(10)‧‧‧微控制器

(20)‧‧‧三軸加速度感測器

(30)‧‧‧陀螺儀模組

(40)‧‧‧電子羅盤模組

(50)‧‧‧Zigbee通訊模組

(60)‧‧‧呼叫單元

(61)‧‧‧蜂鳴器

(62)‧‧‧LED燈

(70)‧‧‧取消按鈕

Claims (4)

1. 一種三階段感應跌倒偵測裝置，該偵測裝置包含有微控制器、三軸加速度感測器、陀螺儀模組、電子羅盤模組、Zigbee通訊模組、呼叫單元及取消按鈕，其中：微控制器具備有A/D轉換功能及UART通訊，藉由三個A/D通道將三軸加速度感測器的感測值轉換成數位資料，再經過校正後得到正確的X、Y及Z軸的加速度值，此三軸的加速度值會用來比對預設的門檻值，以此判定是否發生跌倒情況，又因應使用者身體的穿戴位置、身高和體重不同，調整觸發警報所預設的三軸加速度感測器門檻值，找出三軸加速度感測器門檻值修正量與穿戴位置(L)、身高(H)和體重(W)這三大參數之間的關係式，建立預設門檻值的調整量(A)，其公式為A=f(L,H,W)，有助於自動調整的智慧程式設計；陀螺儀模組可用來量測老人復健病患在身體活動時的肢體角速度與角度變化，用以辨識身體活動中的姿態與行走；電子羅盤模組可以檢知目前行進的方向，結合陀螺儀模組及電子羅盤模組此兩種感測器所提供的資料，可以研判身體姿態與活動狀態，輔助三軸加速度感測器來判定跌倒情況是否發生；Zigbee通訊模組為一種無線網路感測通訊機制，其具有低成本、低功耗、低耗電、支援大量網路節點及支援多種網路拓樸等特色，且利用Zigbee作為溝通媒介，將能提供一對多的多向傳輸，故轉傳的延伸性 佳，及該Zigbee通訊模組係用於偵測裝置與醫療護理站者。
2. 如請求項1所述之三階段感應跌倒偵測裝置，其中，偵測裝置具有一連結件，透過連結件可將偵測裝置配戴在身上。
3. 如請求項1所述之三階段感應跌倒偵測裝置，其中，呼叫單元具有一蜂鳴器者。
4. 如請求項1所述之三階段感應跌倒偵測裝置，其中，呼叫單元具有一蜂鳴器與一LED燈者。