一種老人跌倒監測裝置及跌倒風險評估方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種老人跌倒監測裝置，包括慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊、信息接收通訊模塊以及移動處理終端；慣性傳感模塊負責采集人體行走過程中的步態運動信息，足底壓力傳感模塊負責采集人體行走過程中的步態壓力信息，信息接收通訊模塊分別連接著慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊，負責接收慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊的數據信息，并與移動處理終端通信連接，將數據信息發送至移動處理終端，由移動處理終端處理判斷是否跌倒。本發明專利技術還提供了一種老人跌倒風險評估方法，通過慣性傳感模塊與足底壓力傳感模塊結合的方式采集姿態與步態信息，提高了跌倒監測以及風險評估的準確性。

Fall monitoring device for old people and fall risk assessment method

The invention discloses a fall monitoring device, including inertial sensing module, plantar pressure sensor module, communication module and information receiving mobile terminal; inertial sensing module for gait information acquisition in the process of walking, plantar pressure gait information acquisition module is responsible for sensing pressure in the process of walking, receiving information communication module respectively. Connected with the inertial sensing module, plantar pressure sensor module, inertial sensing module is responsible for receiving and plantar pressure sensor module and data processing terminal is connected to the mobile communication, the data information is sent to the mobile terminal by the mobile terminal processing, processing processing to determine whether fall. The invention also provides a fall risk assessment method, through the combination of inertial sensing module and the plantar pressure sensing module collected posture and gait information, improve the accuracy of fall monitoring and risk assessment.

【技術實現步驟摘要】
一種老人跌倒監測裝置及跌倒風險評估方法
本專利技術涉及移動健康領域，具體為一種老人跌倒監測裝置及跌倒風險評估方法。
技術介紹
目前中國人口的老齡化進程在不斷加速,由此帶來大量的老年化人口。隨著社會的進步，老年人往往選擇與子女分開居住，老年人的看護問題日趨重要，然而老年人意外傷害的首要原因是跌倒，因此如何對跌倒進行監測并對跌倒風險進行評估與干預是一個非常重要的現實需求。現有對跌倒的監測方式主要有三類：(1)視頻監控：視頻監控主要通過計算機視覺技術來對視頻中的人體行為進行分析，這種方法具有直觀和準確率較高的特點，但是其功能受限于攝像頭的位置并且還涉及到隱私問題：(2)音頻監控：音頻監控則主要通過在老人活動場所布置一些聲音捕捉設備來進行跌倒檢測，這種方案比較隱蔽對老人的生活干擾比較小，但是目前準確率不高且成本較高；(3)可穿戴傳感器：這種方案成本較低準確率也較低，且隨著設備的微型化對于人體的舒適度影響越來越小，然而由于人體動作的復雜性，為了提高準確性，很多方案往往通過在不同部位穿戴多個傳感器的方式來實現，這在一定程度上影響了舒適度。目前對跌倒的監測大都只關注于跌倒的檢測與報警，而忽略跌倒的風險評估，這給老人跌倒預測以及必要防護措施的采取都會造成延誤。
技術實現思路
本專利技術的主要目的是提供一種老人跌倒監測裝置，具體是通過以下技術方案實現的：一種老人跌倒監測裝置，包括慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊、信息接收通訊模塊以及移動處理終端；所述慣性傳感模塊設在人體軀干下部，負責采集人體行走過程中的步態運動信息；所述足底壓力傳感模塊設在鞋上，負責采集人體行走過程中的步態壓力信息；所述信息接收通訊模塊，分別連接著慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊，負責接收慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊的數據信息，并與移動處理終端通信連接，將慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊采集的數據信息發送至移動處理終端，由移動處理終端處理判斷是否跌倒。所述慣性傳感模塊包括加速度計、陀螺計，加速度計負責采集人體行走加速度信息，陀螺計負責采集人體行走角速度信息。所述足底壓力傳感模塊包括壓力鞋墊、采集通信模塊，壓力鞋墊設在鞋內底部，壓力鞋墊上設有柔性陣列壓力傳感器，采集通信模塊設在鞋外，采集通信模塊負責采集壓力鞋墊上柔性陣列壓力傳感器的壓力信息、并將信息傳輸至信息接收通訊模塊。所述移動處理終端為內帶藍牙功能的智能手機或智能平板電腦。所述信息接收通訊模塊為連接有藍牙模塊的單片機，單片機接收慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊的數據信息，通過藍牙模塊與帶有藍牙功能的移動處理終端傳輸信息。所述慣性傳感模塊安裝在人體腰部或大腿膝蓋上部或腳踝處。所述慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊均內置有供電電池，供電電池通過USB接口實現充電。本專利技術的另一目的是提供一種老人跌倒風險評估方法，包括以下步驟:(一)：開啟慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊，啟動移動處理終端，通訊連接匹配完成后，慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊開始采集老人行走信息，并上傳至移動處理終端內；(二)：移動處理終端對接收的慣性運動信息與足底壓力信息進行加工，提取步態特征信息和姿態特征信息；(三)：提取的步態特征信息以及姿態特征信息與移動處理終端內的離線訓練模型融合，移動處理終端根據融合信息分析判斷出不同的人體姿態，實現對跌倒風險的評估。步態特征信息包括運動學信息、動力學信息，運動學信息包括單腳著地時間、滯空時間以及雙腳著地時間，動力學信息包括足底各著力點處的力學信息。本專利技術的有益技術效果：(1)、本專利技術采用慣性傳感模塊與足底壓力傳感模塊結合的方式采集姿態與步態信息，利用信號處理技術來提取時頻域特征，最后通過機器學習技術來訓練和識別跌倒步態和姿態，并且通過捕捉一些典型的可致跌倒的步態來進行跌倒風險的評估，此外由于本專利技術的跌倒監測基于兩種信息的融合，故而可以識別不同特點的步態，從而提高了系統的預測準確率。(2)、本專利技術采用足底壓力鞋墊來采集足底的動力學信息，一方面可以補充步態信息，提供慣性傳感模塊所不能提供的更為細節的步態分段信息，如著地時間、滯空時間，另一方面足底不同區域的動力變化也可以為姿態的估計提供依據，進一步提高了跌倒風險評估的準確性。(3)、本專利技術的跌倒監測裝置穿戴舒適度好，使用單一的慣性傳感模塊，足底壓力鞋墊的壓力傳感器采用柔性壓力傳感器，相較現有傳感監測方式而言，大大提高了穿戴的便捷性和舒適性。(4)、本專利技術的操作通過移動處理終端來實現，移動處理終端可以是智能手機等具有數據存儲、處理以及分析能力的電子產品，移動處理終端支持語音設別，提高了視力不佳者的使用率，移動處理終端內還設有通訊模塊，當老人跌倒后負責通過短信或微信的方式實現報警，使子女及時了解老人的情況。附圖說明圖1為本專利技術跌倒監測裝置連接示意圖。圖2為本專利技術的慣性傳感模塊示意圖。圖3為本專利技術跌倒監測評估示意圖。圖4為本專利技術移動處理終端對慣性運動數據識別處理流程圖。具體實施方式參見圖1、圖2，一種老人跌倒監測裝置，包括慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊、信息接收通訊模塊以及移動處理終端；所述慣性傳感模塊設在人體腰部或大腿膝蓋上部或腳踝處，慣性傳感模塊內置有供電電池，供電電池通過USB接口實現充電；慣性傳感模塊包括加速度計、陀螺計，加速度計負責采集人體行走加速度信息，陀螺計負責采集人體行走角速度信息，通過加速度計和陀螺計的信息采集得出人體行走過程中的步態運動信息；所述足底壓力傳感模塊負責采集人體行走過程中的步態壓力信息，足底壓力傳感模塊內置有供電電池，供電電池通過USB接口實現充電；足底壓力傳感模塊包括壓力鞋墊、采集通信模塊，壓力鞋墊設在鞋內底部，壓力鞋墊上設有柔性陣列壓力傳感器，采集通信模塊設在鞋后跟處或其他不影響穿戴的鞋子部位處，采集通信模塊負責采集壓力鞋墊上柔性陣列壓力傳感器的壓力信息、并將信息傳輸至信息接收通訊模塊；所述信息接收通訊模塊為連接有藍牙模塊的Msp430單片機，慣性傳感模塊的加速度計、陀螺計均通過I2C總線與單片機相連，單片機接收慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊的數據信息，單片機通過SPI總線將存放在緩存中的傳感信號通過藍牙模塊與帶有藍牙功能的移動處理終端傳輸信息；所述移動處理終端為內帶藍牙功能的智能手機或智能平板電腦，信息接收通訊模塊與移動處理終端通信連接，將慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊采集的數據信息發送至移動處理終端，由移動處理終端處理判斷是否跌倒。移動處理終端內設有通訊模塊，當老人跌倒后負責向老人子女手機終端以短信或微信的方式實現實時報警，使子女及時了解老人的情況。本專利技術還提供了一種老人跌倒風險評估方法，其特征在于，包括以下步驟：(一)：開啟慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊，啟動移動處理終端，通訊連接匹配完成后，慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊開始采集老人行走信息，并上傳至移動處理終端內；(二)：移動處理終端對接收的慣性運動信息與足底壓力信息進行加工，提取步態特征信息和姿態特征信息；(三)：提取的步態特征信息以及姿態特征信息與移動處理終端內的離線訓練模型融合，移動處理終端根據融合信息分析判斷出不同的人體姿態，如慌亂步伐、傾斜姿態以及跌倒等狀態，實現對跌倒風險的評估。步態特征信息包括運動學信息、動力學信息，運動學信息包括單腳著地時間、滯空時間以及雙腳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種老人跌倒監測裝置，其特征在于：包括慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊、信息接收通訊模塊以及移動處理終端；所述慣性傳感模塊設在人體軀干下部，負責采集人體行走過程中的步態運動信息；所述足底壓力傳感模塊設在鞋上，負責采集人體行走過程中的步態壓力信息；所述信息接收通訊模塊，分別連接著慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊，負責接收慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊的數據信息，并與移動處理終端通信連接，將慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊采集的數據信息發送至移動處理終端，由移動處理終端處理判斷是否跌倒。

【技術特征摘要】
1.一種老人跌倒監測裝置，其特征在于：包括慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊、信息接收通訊模塊以及移動處理終端；所述慣性傳感模塊設在人體軀干下部，負責采集人體行走過程中的步態運動信息；所述足底壓力傳感模塊設在鞋上，負責采集人體行走過程中的步態壓力信息；所述信息接收通訊模塊，分別連接著慣性傳感模塊、足底壓力傳感模塊，負責接收慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊的數據信息，并與移動處理終端通信連接，將慣性傳感模塊和足底壓力傳感模塊采集的數據信息發送至移動處理終端，由移動處理終端處理判斷是否跌倒。2.根據權利要求1所述的一種老人跌倒監測裝置，其特征在于：所述慣性傳感模塊包括加速度計、陀螺計，加速度計負責采集人體行走加速度信息，陀螺計負責采集人體行走角速度信息。3.根據權利要求1所述的一種老人跌倒監測裝置，其特征在于：所述足底壓力傳感模塊包括壓力鞋墊、采集通信模塊，壓力鞋墊設在鞋內底部，壓力鞋墊上設有柔性陣列壓力傳感器，采集通信模塊設在鞋外，采集通信模塊負責采集壓力鞋墊上柔性陣列壓力傳感器的壓力信息、并將信息傳輸至信息接收通訊模塊。4.根據權利要求1所述的一種老人跌倒監測裝置，其特征在于：所述移動處理終端為內帶藍牙功能的智能手機或智能平板電腦。5.根據權利要求1所述的一種老人跌倒監測裝置，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏懿，李彥琳，梁路，盧一相，張德祥，章軍，高清維，
申請(專利權)人：安徽大學，
類型：發明
國別省市：安徽,34