Устройство для использования в детекторе падения или системе обнаружения падений и способ управления таким устройством - RU2629795C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к устройству для использования в детекторе падения или системе обнаружения падений, обнаруживающей падения, совершенные пользователем, и выдающей сигнал тревоги при совершении падения, чтобы пользователь мог получить помощь, а также способу управления таким устройством.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Миллионы людей ежегодно совершают падения, которые приводят к серьезным травмам, особенно среди пожилых людей. В действительности, по результатам оценок падения являются одной из трех основных причин смерти пожилых людей. Падение определяется как неожиданное, неконтролируемое и непреднамеренное смещение тела вниз к земле или на более низкий уровень, сопровождаемое контактом (например, соударением) с землей или более низким уровнем, после которого тело остается лежать на земле.

В распоряжении пользователей имеются кнопки вызова персональной помощи (PHB), при этом требуется, чтобы пользователь нажал на кнопку для вызова помощи в экстренных случаях. При нажатии PHB инициирует вызов в центр приема вызовов и далее позволяет пользователю общаться с персоналом центра приема вызовов, который в случае необходимости обеспечит оказание помощи пользователю. Однако если пользователь совершил серьезное падение (например, потерял сознание в результате удара), пользователь может оказаться не в состоянии нажать кнопку, а это может означать, что помощь не прибудет в течение продолжительного времени, особенно если пользователь живет один, и если нет свидетелей падения пользователя.

В связи с этим PHB были усовершенствованы с использованием одного или более датчиков перемещения, результаты измерений которых обрабатываются для обнаружения падения пользователя и инициировании вызова, не прибегая к необходимости нажатия кнопки пользователем. В большинстве существующих детекторов падения используется акселерометр (обычно акселерометр, измеряющий ускорение в трех измерениях), при этом предпринимаются попытки сделать заключение о совершении падения путем обработки временных рядов, генерируемых акселерометром. Некоторые детекторы падения могут также включать в себя датчик давления воздуха, например, описанный в публикации WO 2004/114245. Алгоритмы обнаружения обычно рассчитаны на малое потребление энергии, так что нет необходимости в частой замене или подзарядке батареи. Кроме того, в некоторых детекторах падения сигнал тревоги подается или инициируется, только если пользователь не поднимается в течение заданного периода времени после обнаруженного падения (который иногда называют "периодом аннулирования").

Использование периода аннулирования вводит задержку между событием падения и установлением связи с центром приема вызовов. Обычно период аннулирования составляет около 20-30 секунд, хотя могут быть установлены другие значения. Помимо этого, в зависимости от фактического количества вызовов, поступающих в центр приема вызовов при неотложных вызовах, вызов может быть поставлен в очередь, что еще более отсрочит оказание помощи пользователю. Для тех, кто упал и нуждается в экстренной помощи, любая задержка может существенно сократить шансы на выживание.

Задержка может также представлять серьезную опасность, если падение вызвано причиной, связанной со здоровьем. Например, если произошел сбой в работе жизненно важных органов пользователя, например, нарушение мозгового кровообращения или остановка сердца, любая задержка в оказании экстренной помощи может иметь серьезные последствия для пользователя.

Следовательно, существует потребность в усовершенствованном детекторе падения или системе обнаружения падений, а также способе управления таким устройством, которые позволят решить проблемы, связанные с использованием периода аннулирования. В более широком смысле существует потребность в усовершенствованном детекторе падения или системе обнаружения падений, а также способе их управления, при которых время, необходимое для оказания помощи пользователю, пострадавшему от падения, можно сократить, если этот пользователь срочно нуждается в помощи.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технический результат, обеспечиваемый заявленной группой изобретений, заключается в сокращении времени, необходимого для определения, что пользователь пострадал от сильного падения и нуждается в срочной помощи.

Согласно первому аспекту изобретения, предложен способ управления детектором падения, при этом способ содержит этапы, на которых: измеряют, по меньшей мере, одну физиологическую характеристику пользователя при обнаружении события падения, совершенного пользователем детектора; и используют результат измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение.

В одном предпочтительном варианте осуществления этап использования результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, содержит этапы, на которых: определяют, отклоняется ли результат измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики; и отправляют сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, если, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика отклоняется от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики.

В некоторых вариантах осуществления этап использования результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, дополнительно содержит этап, на котором, в иных случаях, выдают несрочный сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение.

В других вариантах осуществления этап использования результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, дополнительно содержит этап, на котором, если, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика не отклоняется от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики, инициируют сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, если определено, что пользователь не поднялся в течение заданного периода времени после обнаруженного события падения.

Предпочтительно этап определения, отклоняется ли результат измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики, содержит этап, на котором сравнивают результат измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики с пороговым значением или диапазоном нормальных значений, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики.

В некоторых вариантах осуществления нормальное значение, по меньшей мере, для одной физиологической характеристики зависит от пользователя.

Способ может дополнительно содержать этапы, на которых измеряют перемещения пользователя и анализируют измеренные перемещения для идентификации одного или более перемещений, указывающих на падение, совершенное пользователем. Одно или более перемещений, соответствующих падению, могут выбираться из следующего: совершение удара, изменение роста пользователя, вертикальная скорость и изменение ориентационного положения пользователя.

В предпочтительных вариантах осуществления измеренные перемещения дополнительно анализируются для получения результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики пользователя. В альтернативных вариантах осуществления этап измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики пользователя содержит этап, на котором используют датчик, отличный от того, который применяется для измерения перемещений пользователя.

Сигнал тревоги может содержать, по меньшей мере, одно из следующего: звуковой сигнал тревоги, вызов в центр приема вызовов, службу неотложной помощи или назначенному получателю информации, либо отправку данных в центр приема вызовов, службу неотложной помощи или назначенному получателю информации. Отправка сигнала тревоги может содержать один или более из следующих этапов, на которых: инициируют сигнал тревоги до истечения периода аннулирования, помечают вызов или сообщение как высокоприоритетное, так чтобы вызов или сообщение рассматривались получателем информации в первоочередном порядке по отношению к несрочному сигналу тревоги, инициируют сигнал тревоги по каналу с более высоким приоритетом или большей полосой пропускания в сети, чем для несрочного сигнала тревоги, инициируют сигнал тревоги в службу неотложной помощи вместо или в дополнение к центру приема вызовов, с которым связан детектор падения.

По меньшей мере, одна физиологическая характеристика может выбираться из следующего: частота сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, частота дыхания, вариабельность длительности дыхательного цикла, температура тела, проводимость кожи и кровяное давление.

Согласно второму аспекту изобретения, предложен компьютерный программный продукт, содержащий реализованный в нем машиночитаемый код, при этом код организован так, что при его выполнении соответствующим компьютером или процессором, компьютер или процессор реализует вышеописанный способ.

Согласно второму аспекту изобретения, предложено устройство, содержащее блок обработки, выполненный с возможностью определения результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики пользователя детектора падения при обнаружении события падения, совершенного пользователем, и использования результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение.

В одном предпочтительном варианте осуществления процессор выполнен с возможностью определения, что сигнал тревоги должен быть отправлен, если, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика отклоняется от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики.

Процессор может быть дополнительно выполнен с возможностью выдачи в ином случае несрочного сигнала тревоги о том, что пользователь совершил падение.

В качестве альтернативы процессор может быть выполнен так, что при определении отсутствия отклонения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики, процессор инициирует сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, если определено, что пользователь не поднялся в течение заданного периода времени после обнаруженного события падения.

Предпочтительно процессор может быть выполнен с возможностью определения, отклоняется ли результат измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики, путем сравнения результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики с пороговым значением или диапазоном нормальных значений, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики.

Предпочтительно процессор может быть выполнен с возможностью приема результатов измерений перемещений пользователя и анализа результатов измерений перемещений для идентификации одного или более перемещений, указывающих на падение пользователя.

В некоторых вариантах осуществления процессор может быть выполнен с возможностью дополнительного анализа измеренных перемещений для получения результата измерения, по меньшей мере, одной физиологической характеристики пользователя.

В альтернативных вариантах осуществления процессор может быть выполнен с возможностью приема результатов измерений, по меньшей мере, одной физиологической характеристики пользователя с датчика, отличного от того, с которого получены результаты измерений перемещений пользователя.

В некоторых вариантах осуществления процессор может быть выполнен с возможностью выдачи сигнала тревоги, выбранного из следующего: звуковой сигнал тревоги, вызов в центр приема вызовов, службу неотложной помощи или назначенному получателю информации, либо отправки данных в центр приема вызовов, службу неотложной помощи или назначенному получателю информации.

В некоторых вариантах осуществления процессор может быть выполнен с возможностью отправки сигнала тревоги путем инициирования сигнала тревоги до истечения периода аннулирования, пометки вызова или сообщения как высокоприоритетного, так чтобы вызов или сообщение рассматривались получателем информации в первоочередном порядке по отношению к несрочному сигналу тревоги, инициирования сигнала тревоги по каналу с более высоким приоритетом или большей полосой пропускания в сети, чем для несрочного сигнала тревоги, инициирования сигнала тревоги в службу неотложной помощи вместо или в дополнение к центру приема вызовов, с которым связан детектор падения.

Согласно другому аспекту изобретения, предложен детектор падения, выполненный с возможностью ношения пользователем, при этом детектор падения содержит вышеописанное устройство.

Детектор падения может дополнительно содержать датчик перемещения для измерения перемещения пользователя. Датчик перемещения может содержать, по меньшей мере, одно из следующих устройств: акселерометр, датчик давления воздуха, датчик воздушного потока, магнитометр и гироскоп.

Детектор падения может дополнительно содержать, по меньшей мере, один датчик физиологических характеристик. По меньшей мере, один датчик физиологических характеристик может содержать, по меньшей мере, одно из следующих устройств: кардиомонитор, монитор частоты дыхания, фотоплетизмограф (PPG), датчик кровяного давления, термометр и датчик проводимости кожи.

Согласно дополнительному аспекту изобретения, предложена система обнаружения падений, содержащая блок датчиков, выполненный с возможностью ношения пользователем, а также базовый блок, выполненный с возможностью обмена информацией с блоком датчиков и содержащий вышеописанное устройство.

Блок датчиков может дополнительно содержать датчик перемещения для измерения перемещения пользователя. В некоторых вариантах осуществления датчик перемещения содержит, по меньшей мере, одно из следующих устройств: акселерометр, датчик давления воздуха, датчик воздушного потока, магнитометр и гироскоп.

Блок датчиков может дополнительно содержать, по меньшей мере, один датчик физиологических характеристик. Датчик физиологических характеристик может содержать, по меньшей мере, одно из следующих устройств: кардиомонитор, монитор частоты дыхания, фотоплетизмограф (PPG), датчик кровяного давления, термометр и датчик проводимости кожи.

Таким образом, изобретение позволяет создать детектор падения или систему обнаружения падений, в которых используется измерение одной или более физиологических характеристик вслед за обнаруженным событием падения для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение и нуждается в помощи. Помимо этого, в предпочтительных вариантах осуществления, поскольку мониторинг физиологических характеристик запускается только при обнаружении падения, потребление энергии детектором падения или блоком датчиков в системе обнаружения падений может быть сведено к минимуму.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения далее будут описаны лишь в качестве примера со ссылкой на следующие чертежи, где:

На Фиг. 1 показана блок-схема детектора падения согласно одному варианту осуществления изобретения;

На Фиг. 2 показана блок-схема алгоритма, на которой проиллюстрирован пример способа управления детектором падения или системой обнаружения падений согласно изобретению;

На Фиг. 3 показана блок-схема алгоритма, на которой проиллюстрирован пример способа управления детектором падения или системой обнаружения падений согласно одному конкретному варианту осуществления изобретения, где использован период аннулирования.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1 показан пример детектора 2 падения согласно одному варианту осуществления изобретения. Детектор 2 падения выполнен в виде блока датчиков, который должен носить пользователь. Детектор 2 падения может быть создан в виде подвески со шнуром на шею для размещения вокруг шеи пользователя, но по альтернативному варианту детектор 2 падения может быть выполнен с возможностью ношения на разных частях тела пользователя, например на запястье, поясе, туловище, в области таза или на груди, и при этом содержать соответствующую конструкцию для крепления детектора 2 падения к этой части тела (например, пояс или ремешок).

Детектор 2 падения используется для измерения перемещения пользователя (например, ускорений, испытываемых пользователем), а также для обработки результатов измерений на предмет определения, не упал ли пользователь.

Детектор 2 падения содержит датчик 4 перемещения для измерения перемещения пользователя. Датчик 4 перемещения предпочтительно представляет собой акселерометр 4, при этом предпочтительно акселерометр 4, измеряющий ускорение вдоль трех ортогональных осей. Выходные сигналы с акселерометра 4 поступают в процессор 6 для анализа. В некоторых вариантах осуществления акселерометр 4 представляет собой акселерометр, основанный на микроэлектромеханических системах (MEMS). Ускорение, испытываемое акселерометром 4, может определяться с частотой дискретизации 30 Гц, хотя следует понимать, что могут быть использованы многие другие частоты выборки (например, 50 или 100 Гц). Детектор 2 падения содержит один или более компонентов для использования в выдаче сигнала тревоги, чтобы пользователь детектора 2 падения мог получить помощь. Как показано, одним из компонентов может быть блок 8 выдачи звукового сигнала тревоги, запускаемый процессором 6 при регистрации падения. Этот сигнал тревоги может вызвать помощь пользователю, оповещая окружающих. Однако следует понимать, что наличие блока выдачи звукового сигнала тревоги в детекторе 2 падения не является обязательным. Еще один компонент, используемый в качестве опции, - кнопка вызова помощи (на Фиг. 1 не показана), которую пользователь может нажать, чтобы вызвать помощь.

Другой компонент, который можно использовать для выдачи сигнала тревоги, представляет собой схему 10 передатчика или приемопередатчика совместно с антенной 12. Схема 10 передатчика или приемопередатчика и соответствующая антенна 12 могут быть использованы для направления неотложного вызова по проводной или беспроводной телефонной сети (или иной сети, такой как Интернет) в центр приема вызовов или назначенному лицу для вызова помощи в случае регистрации падения или в случае нажатия кнопки вызова помощи (если таковая имеется). Схема 10 или дополнительная схема (например, построенная по технологии беспроводной передачи данных в инфракрасном или другом ближнем диапазоне, такой как Bluetooth) также могут использоваться для передачи результатов обработки данных на удаленный (базовый) блок.

Детектор 2 падения может также содержать один или более дополнительных датчиков 13 для измерения перемещения и/или положения тела пользователя, результаты измерений которых могут быть использованы процессором 6 совместно с результатами измерений, полученных акселерометром 4, для определения, не совершил ли пользователь падение. Дополнительные датчики 13 могут содержать, например, гироскоп, магнитометр, датчик давления воздуха и/или датчик воздушного потока.

Детектор 2 падения в качестве опции также содержит запоминающее устройство 14, которое может использоваться для хранения результатов измерений, полученных с акселерометра 4 (а также дополнительных датчиков 13, если таковые имеются в детекторе 2 падения), результатов обработки данных процессором 6, а также программного кода, содержащего инструкции для работы процессора 6 согласно изобретению.

Как подробнее описано ниже, изобретение предполагает, что при регистрации падения или возможного падения замеряется, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика пользователя, при этом данное измерение может использоваться для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение. В частности, если измеренная физиологическая характеристика не соответствует норме или не лежит в диапазоне нормальных значений, может быть отправлен сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, поскольку физиологическая характеристика указывает на необходимость оказания срочной помощи пользователю. Однако если измеренная физиологическая характеристика в норме или в пределах диапазона нормальных значений, сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, может инициироваться «нормальным» путем (т.е. не в срочном порядке).

Сигналы тревоги обычно могут содержать направление вызова по проводной или беспроводной телефонной сети (или иной сети, такой как Интернет) в центр приема вызовов или назначенному лицу, передачу данных (в том числе отправку SMS-сообщений), указывающих, что пользователь совершил падение, в центр приема вызовов, активацию блока 8 выдачи звукового сигнала тревоги в детекторе 2 или другом устройстве, таком как базовый блок, предназначенный для детектора 2 падения, или любой другой пригодный тип сигнала тревоги.

Эти сигналы тревоги могут отправляться различными способами. Например, если в детекторе падения используется период аннулирования, чтобы определить, поднялся ли пользователь после падения, отправление сигнала тревоги может содержать запуск или инициирование сигнала тревоги незамедлительно, а не в ожидании завершения периода аннулирования.

Другой способ подачи сигнала тревоги - присвоить метку приоритетности вызову или сообщению, при этом данная метка приоритетности может считываться в центре приема вызовов или другим принимающим лицом и использоваться для ускорения обработки вызова или сообщения (например, путем рассмотрения в первоочередном порядке, определяемом системой очередности центра приема вызовов, или путем постановки вызова в иную очередь, чем та, что обычно используется для обработки вызовов, инициированных детектором падения). Кроме того, или в качестве альтернативы эта метка приоритетности может использоваться для ускорения обработки сигнала, передаваемого по телефону или другой сети (например, путем отправки сигнала по каналу сети, обладающему более высокой пропускной способностью).

Еще один способ отправки сигнала тревоги заключается в том, чтобы направить вызов в службу неотложной помощи (например, по телефону 911 или 999), а не в центр приема вызовов (или в дополнение к нему), с которым связан детектор падения и в который обычно направляется вызов или сообщение.

Следует понимать, что отправка сигнала тревоги может также включать в себя другие соответствующие действия, а также использование комбинаций этих действий и вышеописанных технологий.

Измеренные физиологические характеристики могут представлять собой любые характеристики, способные предоставить информацию, полезную для определения состояния пользователя, вслед за падением, например частоту сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, частоту дыхания, кровяное давление, проводимость кожи, температуру тела и т.д.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика измеряется с использованием одного или более датчиков перемещения, которые уже имеются в детекторе 2 падения (например, акселерометр 4). Это означает, что нет необходимости включать в состав детектора 2 падения дополнительные датчики. Например, пульс (биение сердца) проявляется в виде пиков сигнала, поступающего с акселерометра 4, в силу баллистических движений тела в ответ на нагнетание кровотока, а также в силу самой деятельности сердца. Частота дыхания будет проявляться в виде незначительного изменения ориентации (представленного в виде изменение измеряемого направления вектора гравитации), вызванного движениями грудной клетки или живота пользователя.

В альтернативных вариантах осуществления детектор 2 падения может содержать один или более раздельных датчиков 16 физиологических характеристик (показанных в виде дополнительного элемента на Фиг. 1). Эти датчики 16 физиологических характеристик могут включать в себя кардиомонитор, монитор частоты дыхания, фотоплетизмограф (PPG), монитор кровяного давления, датчик проводимости кожи, термометр, ЭКГ, ЭМГ, и т.д. В некоторых вариантах осуществления один или более датчиков 16 физиологических характеристик могут располагаться в корпусе или компоненте, отдельном от того, в котором содержится датчик 4 перемещения. Например, детектор 2 падения может быть выполнен в виде подвески, которую пользователь должен носить на шее, содержащей акселерометр 4 и процессор 6, а датчик 16 проводимости кожи может быть предусмотрен в отдельном браслете. В этом случае может быть предусмотрено средство для передачи результатов измерения с датчика 16 проводимости кожи в процессор 6 в подвеске для их обработки.

Отдельный компонент датчика может также включать в себя процессор, способный определять физиологическую характеристику по результатам измерения. Компонент датчика может также включать в себя схему приемопередатчика для инициирования сигнала тревоги, если характеристика не соответствует норме. Детектор 2 падения может быть выполнен с возможностью обмена информацией с отдельным компонентом датчика и отправлять запрос на проведение измерений. Результаты измерений могут направляться обратно в детектор 2 падения, либо отдельный компонент датчика может самостоятельно выносить решение об инициировании сигнала тревоги.

Следует понимать, что на Фиг. 1 показаны только те компоненты детектора 2 падения, которые необходимы для пояснения изобретения, при этом детектор 2 падения согласно изобретению может включать в себя дополнительные компоненты и функциональные возможности помимо тех, что представлены в настоящем описании. Например, следует понимать, что детектор 2 падения должен включать в себя некоторый источник питания, а также схему управления работой детектора 2 падения.

В одном альтернативном варианте осуществления может быть создана система обнаружения падений, в которой обработка результатов измерений, поступающих с датчика перемещения (а также при необходимости результатов измерений, поступающих с датчика физиологических характеристик), выполняется в базовом блоке, отдельном от блока датчиков (по структуре соответствующем детектору 2 падения, показанному на Фиг. 1), который носит пользователь. В этом случае результаты измерений с датчика перемещения (а также при необходимости результаты измерений с датчика физиологических характеристик) могут передаваться из блока 2 датчиков на базовый блок посредством схемы 10 приемопередатчика. В следующем альтернативном варианте осуществления блок 2 датчиков может выполнять некоторые из начальных этапов обработки результатов измерений, поступающих с датчика перемещения, перед передачей результатов в базовый блок, который, например, завершает обработку данных и определяет, совершил ли пользователь падение.

Способ работы детектора 2 падения показан на Фиг. 2. Следует понимать, что описанный способ может быть легко адаптирован к вышеописанной системе обнаружения падений. На первом этапе, этапе 101, измеряются перемещения пользователя. В частности, сбор результатов измерений перемещений пользователя осуществляется датчиком 4 перемещения (т.е. акселерометром 4), а также любым другим датчиком 13, имеющимся в детекторе 2 падения. Эти результаты измерений поступают в процессор 6, где они обрабатываются для определения, совершил ли пользователь падение (этап 103).

Падение в широком плане может характеризоваться, например, изменением высоты примерно от 0,5 до 1,5 метров (диапазон может быть разным в зависимости от части тела, на которой располагается детектор 2 падения, а также роста пользователя), завершающимся существенным ударом, сопровождаемым периодом времени, в течение которого пользователь практически не двигается. Другим примером характеристики является наличие значительной вертикальной (направленной вниз) скорости. Таким образом, чтобы определить, совершено ли падение, процессор 6 может обработать результаты измерений для выделения характерных признаков, в число которых входят изменение высоты (которое обычно получают из результатов измерений, поступивших от датчика 13 давления, но также можно получить из результатов измерений, поступивших от акселерометра 4), уровень максимальной активности (т.е. удар) примерно в момент времени, соответствующий изменению высоты (который обычно получают из результатов измерений, поступивших от акселерометра 4), а также вертикальная скорость. Другие признаки могут дополнительно повысить надежность алгоритма обнаружения. Например, изменение ориентационного положения в момент изменения высоты увеличивает вероятность того, что пользователь совершил падение. Это изменение ориентационного положения можно замерить с использованием акселерометра 4 и/или, по альтернативному варианту, с использованием магнитометра или гироскопа.

Событие падения может распознаваться, когда в результатах измерения перемещения присутствуют некоторые или все необходимые признаки (например, изменение высоты, совершение удара, наличие вертикальной скорости и изменение ориентационного положения). В качестве альтернативы значения для выделенных признаков могут комбинироваться (возможно, с использованием весовых коэффициентов для каждого выделенного признака) с целью определения, совершил ли пользователь падение, при этом выраженное присутствие одного или более выделенных признаков (т.е. особо сильный удар) компенсирует более слабое присутствие выделенного признака (т.е. относительно малого изменения высоты).

Анализ, выполняемый процессором 6 на этапе 103 по обнаружению события падения, далее подробно рассматриваться не будет, однако специалисты в данной области техники найдут информацию о различных алгоритмах и технологиях, которые могут применяться для определения, совершил ли пользователь падение, по результатам измерений, полученных от акселерометра, и/или по результатам измерений, полученных от других датчиков перемещения.

На этапе 103 из результатов измерений, полученных с датчика перемещения, процессор 6 может также извлекать значение для периода времени, в течение которого пользователь относительно неактивен вслед за ударом. Как и в отношении других признаков, описанных выше, это значение обычно можно получить из результатов измерений, полученных от акселерометра 4. В качестве альтернативы или в дополнение процессор 6 может определить из результатов измерений, полученных с датчика перемещения, поднялся ли пользователь после падения, что включает в себя подъем на ноги или иное возвращение к вертикальному положению тела после обнаруженного удара и/или изменения высоты. Пример этапов обработки данных, которые могут быть использованы для определения, поднялся ли пользователь, подробнее рассмотрены со ссылкой на Фиг. 3.

Если падение не произошло (этап 103), осуществляется возврат на этап 101 и мониторинг пользователя продолжается.

В традиционном детекторе падения сигнал тревоги инициируется при обнаружении события падения на этапе 103 или начинается отсчет времени периода аннулирования, чтобы дать пользователю время подняться после события падения.

Однако, как говорилось выше, любая задержка выдачи сигнала тревоги и оказания помощи пользователю может иметь серьезные последствия, если обнаруженное падение вызвано причиной, связанной со здоровьем, например, нарушением мозгового кровообращения или остановкой сердца. Таким образом, изобретение предусматривает измерение, по меньшей мере, одной физиологической характеристики пользователя при регистрации падения или возможного падения, при этом данное измерение используется для определения, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение и ему требуется помощь.

Таким образом, если на этапе 103 обнаружено падение или возможное падение, выполняется измерение одной или более физиологических характеристик пользователя (этап 105).

Если детектор 2 падения содержит специальные датчики 16 физиологических характеристик (будь то внутри единого корпуса или в виде отдельного компонента), этап 105 может содержать активацию датчиков 16 в ответ на обнаруженное падение или возможное падение и выполнение соответствующих измерений. В качестве альтернативы, если для измерения физиологических характеристик используется один из датчиков перемещения (например, акселерометр 4), процессор 6 может выделить соответствующие характеристики из результатов измерений, полученных датчиком перемещения, которые собраны непосредственно до, в течение и/или после обнаруженного падения. Специалистам в данной области техники известны различные алгоритмы и технологии, которые могут использоваться для извлечения результатов измерения физиологических характеристик на основе сигналов с датчиков перемещения, таких как акселерометр 4, а потому в настоящем описании они подробно рассматриваться не будут.

В одном предпочтительном варианте осуществления, поскольку датчики 16 физиологических характеристик или целевая обработка информации, выполняемая процессором 6 для определения физиологических характеристик, используются только при регистрации падения или возможного падения, потребление энергии процессором 6, а значит и детектором 2 падения, на отрезках времени, когда падения не совершались, можно минимизировать. Поскольку анализ на этапе 103 обычно проводится процессором 6 по существу в оперативном порядке или лишь с малой задержкой, физиологические характеристики могут определяться сразу же после фактического событие падения.

В одном альтернативном варианте осуществления датчики 16 физиологических характеристик могут использоваться в виде части системы мониторинга для периодических измерений физиологических характеристик пользователя (например, измерения могут проводиться каждые 15 минут). В этом случае обнаружение события падения на этапе 103 приводит к тому, что процессор 6 запросит результаты измерений физиологической характеристики, определяемых датчиками 16 физиологических характеристик, сразу после того как обнаружено событие падения, вне зависимости от нормального режима мониторинга, выполняемого датчиками 16 физиологических характеристик.

Далее на этапе 107 определяется, соответствуют ли норме физиологические характеристики, измеренные на этапе 105. Этот этап может содержать сравнение каждого результата измерения физиологической характеристики с соответствующим пороговым значением или диапазоном значений, представляющим нормальное значение этой физиологической характеристики. Следует понимать, что отсутствие физиологической характеристики (например, отсутствие поддающейся обнаружению частоты сердечных сокращений/пульса или частоты дыхания в результатах измерений, полученных датчиком перемещения, и/или результатах измерений, полученных датчиками физиологических параметров) также классифицируется как «аномалия». Дополнительно или в качестве альтернативы может выполняться оценка регулярности и формы паттерна физиологической характеристики (например, пульса или дыхания) по результатам измерений.

Например, пороговое значение для частоты сердечных сокращений может составлять 30 ударов в минуту, при этом любое измеренное значение ниже этого порога рассматривается как несоответствующее норме. В качестве альтернативы нормальный диапазон для частоты сердечных сокращений может составлять 30-90 ударов в минуту, при этом любое измеренное значение, не укладывающееся в этот диапазон, рассматривается как несоответствующее норме. Обычная частота дыхания составляет 16 дыханий в минуту, и в соответствии с этой частотой может устанавливаться нормальное значение или нормальный диапазон. Таким же образом нормальной является температура 37°C, в соответствии с которой может устанавливаться нормальный диапазон. Проводимость кожи у разных людей различна и среди прочего зависит от типа кожи. Несоответствие норме, таким образом, определяется как отклонение от нормального значения для данного человека.

Специалистам в данной области техники знакомы соответствующие пороговые значения или диапазоны, которые можно использовать для определения, соответствуют ли различные результаты измерений физиологических характеристик норме. Следует понимать, что падение - стрессовое событие для совершившего его человека, которое влияет на различные основные показатели состоянии организма (такие как частота сердечных сокращений, частота дыхания, проводимость кожи, и т.д.), и это обстоятельство можно учитывать при задании нормальных значений или диапазонов для физиологических характеристик. Следует также понимать, что нормальные значения или диапазоны значений могут устанавливаться одинаковыми для всех пользователей детектора 2 падения, либо может выполняться калибровка для каждого пользователя в отдельности.

Если измеренные физиологические характеристики в норме, может инициироваться сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение (этап 109). Этот сигнал тревоги выдается согласно нормальной процедуре подачи тревоги, разработанной для детектора 2 падения. Как говорилось выше, сигнал тревоги может содержать направление вызова по проводной или беспроводной телефонной сети (или иной сети, такой как Интернет) в центр приема вызовов или назначенному лицу, передачу данных (в том числе отправку SMS-сообщений), указывающих, что пользователь совершил падение, в центр приема вызовов, активацию блока 8 выдачи звукового сигнала тревоги в детекторе 2 или другом устройстве, таком как базовый блок, предназначенный для детектора 2 падения, или любого другого пригодного типа сигнала тревоги. В одном варианте осуществления, в котором используется период аннулирования (как показано ниже со ссылкой на Фиг. 3), нормальная процедура подачи сигнала тревоги может содержать тестирование для определения, поднялся ли пользователь в течение периода аннулирования, и если нет, то выдачи сигнал тревоги (например, сделать вызов).

Если на этапе 107 определено, что одна или более из измеренных физиологических характеристик не соответствуют норме, пользователю может требоваться помощь в более срочном порядке, чем другому пользователю, который упал, но чьи физиологические характеристики в норме, при этом может запускаться процедура подачи срочного сигнала тревоги (этап 111). В этой процедуре сигнал тревоги может быть ускорен одним или более способами, приведенными выше в качестве примера. Например, в одном варианте осуществления, в котором используется период аннулирования (как показано ниже), сигнал тревоги может выдаваться, как только определена аномальная физиологическая характеристика, т.е. не дожидаясь окончания периода аннулирования. Сигнал тревоги, выдаваемый в этом случае, может быть идентичен тому, что выдается в нормальной процедуре подачи сигнала тревоги (этап 109), однако он «ускорен» в том смысле, что выдается раньше, чем в нормальном режиме подачи сигнала тревоги.

В некоторых вариантах осуществления вызов, отправляемый на этапе 109 или этапе 111, может быть «помечен» детектором 2 падения в ответ на информацию, полученную на этапе 107, чтобы соответствующим образом установить приоритет вызова, направляемого в центр приема вызовов (и тем самым ускорить обработку вызова по необходимости). Например, если частота сердечных сокращений пользователя выходит за пределы нормального диапазона, направляется вызов, при этом сигнал, направляемый в центр приема вызовов, может указывать статус пользователя (т.е. «аномальная частота сердечных сокращений», «требуется срочная помощь» и т.д.), что позволит поставить вызов в начало очереди (или другую очередь «повышенного приоритета») в центре приема вызовов. Если частота сердечных сокращений пользователя лежит в нормальном диапазоне, сигнал может указывать «нормальный» статус частоты сердечных сокращений пользователя или саму измеренную частоту сердечных сокращений, при этом вызов будет рассматриваться в порядке общей очереди в центре приема вызовов. Данное «присвоение меток» может реализовываться с использованием битовой строки в сообщении, отправляемом в центр приема вызовов. «Значение» в битовой строке может определяться, например, на основе результатов, полученных на этапах 103 и 107. Битовая строка может также включать в себя один или более битов, указывающих, нажал ли пользователь вручную кнопку вызова помощи.

Данное «присвоение метки» может также использоваться, чтобы проинформировать оператора в центре приема вызовов о том, что можно не получить ответа при попытке общения с пользователем и что может понадобиться участие службы неотложной помощи.

Следует понимать, что физиологические характеристики, измеряемые детектором 2 падения, могут зависеть от того, в каком месте на теле пользователь должен носить детектор 2 падения. Например, детектор 2 падения обычно можно носить в качестве подвески на шее, на запястье или на поясе.

Будучи реализованным в виде подвески, детектор 2 может измерять частоту сердечных сокращений и/или частоту дыхания с использованием акселерометра 4, когда, например, пользователь сидит в кресле или стоит вертикально. Если подвеску пользователь носит под одеждой, она по-прежнему должна контактировать с пользователем после падения и по-прежнему использоваться для измерения частоты сердечных сокращений и/или частоты дыхания.

Будучи реализованным в виде устройства для регистрации падения, носимого на запястье, детектор 2 падения может включать в себя датчики 16 для измерения проводимость кожи и кровяного давления. Кроме того, частоту сердечных сокращений можно измерять, например, используя фотоплетизмограф (PPG).

Будучи реализованным в виде устройства, носимого на поясе, детектор 2 падения может измерять частоту сердечных сокращений и/или частоту дыхания, например, используя акселерометр 4.

Следует понимать, что отправка сигнала тревоги согласно изобретению приводит к оказанию помощи пользователю быстрее, чем в случае «нормального» (не в срочном порядке) сигнала тревоги. Таким образом, детектор падения согласно изобретению можно рассматривать как устройство, работающее в двух «режимах» подачи сигнала тревоги - в нормальном режиме подачи сигнала тревоги, используемом, когда физиологические характеристики пользователя в норме, а также в режиме срочной подачи сигнала тревоги, используемом, когда физиологические характеристики пользователя не соответствуют норме, что приводит к оказанию помощи пользователю в более срочном порядке, чем при выдачи нормального сигнала тревоги.

Способ управления детектором падения, в котором используется период аннулирования, показан на Фиг. 3. Этапы на Фиг. 3, соответствующие этапам, описанным выше на Фиг. 2, помечены теми же ссылочными позициями. Способ, показанный на Фиг. 3, в целом соответствует способу, представленному на Фиг. 2, однако отличие заключается в том, что при регистрации события падения (этап 103) запускается тестирование на период аннулирования (этапы 113 и 115) параллельно с измерением одной или более физиологических характеристик на этапе 105, при этом, если измеренные физиологические характеристики в норме, процессор 6 ожидает окончания периода аннулирования перед выдачей нормального сигнала тревоги (этап 109). Если измеренные физиологические характеристики не соответствуют норме, процессор инициирует срочную подачу сигнала тревоги, как описано выше (этап 111), вне зависимости от того, поднялся ли пользователь и завершился ли период аннулирования. Как указано выше, следует понимать, что сигналы тревоги, выданные на этапах 109 и 111, могут быть одинаковыми (например, вызов в центр приема вызовов), однако сигнал тревоги на этапе 111 «ускорен» в том смысле, что для выдачи сигнала тревоги не требуется ожидать окончания периода аннулирования (как в случае нормального сигнала тревоги, выдаваемого на этапах 113, 115 и 109). При этом следует также понимать, что в дополнение к инициированию сигнала тревоги до истечения периода аннулирования, этот сигнал тревоги может быть ускорен одним или более способами, описанными выше.

В частности, если на этапе 103 обнаружено событие падения, процессор 6 может запустить таймер и ожидать окончания заданного периода аннулирования перед выдачей нормального сигнала тревоги (который может включать в себя активацию звукового сигнала тревоги, вызов в центр приема вызовов или назначенному лицу, отправку информации (в том числе отправку SMS-сообщения) в центр приема вызовов, указывающей на состояние пользователя, и т.д.). Данный период аннулирования обычно может составлять 30 секунд, хотя можно использовать и другие временные интервалы. В течение этого периода аннулирования процессор 6 контролирует перемещения и/или ориентационное положение пользователя, чтобы определить, поднялся ли пользователь или как-то иначе вернулся в вертикальное положение вслед за падением или возможным падением. Это соответствует этапу 113 на Фиг. 3.

В отдельные моменты времени или периодически на протяжении периода аннулирования процессор 6 проверяет, поднялся ли пользователь (например, встал на ноги или вернулся в вертикальное положение) после обнаруженного падения (этап 113), и если пользователь не поднялся, процессор 6 продолжает проводить мониторинг пользователя до истечения периода аннулирования (этап 115).

В одном примере варианта осуществления обработка данных, используемая для определения, поднялся ли пользователь, содержит следующие этапы:

- идентификация части результатов измерений, выполненных акселерометром в некотором временном окне (например, 3 секунды) после обнаруженного удара, в которых разность между максимальным и минимальным значениями абсолютного ускорения за некоторый период времени (например, 0,5 секунды) составляет величину менее порогового значения (например, 0,4 м/с²). Для этого периода времени выполняются измерения высоты (например, с помощью датчика давления), при этом минимальное значение в этих измерениях принимается за «нижнюю высоту».

- если такая часть результатов измерения найдена, состояние определяется как «лежачее». В противном случае определяется минимальная высота, измеренная датчиком давления, а состояние определяется как «подвижное».

- в течение всего времени сохранения «лежачего» состояния проводится тестирование для определения, остается ли разность между максимальным и минимальным значениями абсолютного ускорения в пределах 0,4 м/с². Если нет, состояние определяется как «подвижное». При этом если измеряется нижняя высота, данное значение принимается за нижнюю высоту. Если «лежачее» состояние сохраняется в течение некоторого периода времени вслед за ударом (например, 30 секунд), выносится решение о том, чтобы не выполнять аннулирование (т.е. решение на этапе 115 - «Да»).

Если состояние определено как «подвижное», тестируется, совершает ли акселерометр 4 более мощное перемещение (например, превышает ли изменение ускорения пороговое значение и/или превышает ли изменение ориентационного положения некоторый порог). Если да, то состояние определяется как «вертикальное». Если подтверждение не получено в течение некоторого периода времени (например, 30 секунд) после удара, выносится решение о том, чтобы не выполнять аннулирование (т.е. решение на этапе 115 - «Да»). При этом если измеряется нижняя высота, данное значение принимается за нижнюю высоту.

Если состояние определено как «вертикальное», тестируется, превышает ли текущая высота более чем на заданную величину (например, 80 см) текущее значение нижней высоты. Если да, и это подтверждается в течение заданного периода времени после удара (например, 30 секунд), факт падения аннулируется, и сигнал тревоги не выдается (т.е. решение на этапе 113 - «Да»). Если нет, при этом заданный период после удара (например, 30 секунд) истек, выносится решение о том, чтобы не выполнять аннулирование (т.е. решение на этапе 115 - «Да»). При этом если измеряется нижняя высота, данное значение принимается за нижнюю высоту.

Если период аннулирования истек, а пользователь не поднялся, выдается (нормальный) сигнал тревоги (этап 109). Как говорилось выше, это предполагает активацию процессором 6 звукового сигнала 8 тревоги в детекторе 2 падения, неотложный вызов или отправку информации (в том числе отправку SMS-сообщения) в центр приема вызовов или назначенному лицу по телефонной сети (либо по беспроводной линии связи с детектора 2 падения, либо по стационарной линии связи, сопряженной с базовым блоком, предусмотренным для детектора 2 падения).

Однако если пользователь поднялся (т.е. встал на ноги или снова принял вертикальное положение) до того как период аннулирования истек (этап 113), предполагается, что пользователь «в порядке» (т.е. либо в действительности падения не было, либо падение не было особо тяжелым, при этом пользователь теперь в состоянии вызвать помощь вручную, используя кнопку вызова помощи или иное средство в случае необходимости). Таким образом, способ возвращается к этапу 101 и мониторинг перемещений пользователя продолжается.

Следует понимать, что в способе, проиллюстрированном на Фиг. 3, период аннулирования и тестирование для определения, поднялся ли пользователь (этапы 113 и 115), реализуются параллельно с измерением физиологических характеристик (этап 105). В альтернативном варианте осуществления период аннулирования и тестирование для определения, поднялся ли пользователь, инициируются, только если на этапе 107 определено, что физиологические характеристики в норме.

Как описано выше, алгоритм обнаружения падения проводит тестирование на выявление ряда признаков, таких как высота падения, наличие удара и изменение ориентационного положения, при этом обычно требуется определение всех признаков в движениях пользователя для распознавания падения, хотя выраженное присутствие одного или более признаков может компенсировать слабое присутствие другого. Однако в тех случаях, когда пользователь совершает падение в результате, например, нарушения мозгового кровообращения или остановки сердца, падение может принимать более мягкие формы коллапса, не сопровождаемые быстрым падением и сильным ударом о землю. Обычная обработка данных обнаружения падения может быть организована так, чтобы эти события падения классифицировались как «отсутствие падение», с целью сохранить частоту подачи сигналов ложной тревоги детектором 2 падения на низком уровне. Таким образом, эти события падения не должны классифицироваться как падения (что приводит к выдаче сигнала «отсутствие падение» на этапе 103), при этом способ возвращается к этапу 101.

Однако в дополнительном варианте осуществления изобретения детектор 2 падения может предусматривать работу в режиме «мягкого падения», при котором, когда происходит событие возможного падения и в сигнале перемещения идентифицируются один или более (но не обязательно все) требуемые признаки падения, детектором 2 падения (этап 105) может выполняться измерение физиологических характеристик пользователя, а результаты этого измерения использоваться для определения, является ли событие падения действительным падением (или нуждается ли пользователь в помощи независимо от этого), что приводит к срочной подаче сигнала тревоги (этап 111). В данном режиме «мягкого падения», если определяется, что физиологическая характеристика не соответствует норме, срочно подается сигнал тревоги (как на этапе 111). Однако определение на этапе 107, что результат измерения физиологической характеристики соответствует норме, приводит к тому, что способ возвращается к этапу 101, а не переходит на этап 109 (подачи нормального сигнала тревоги). В этом режиме сигнал тревоги на этапе 111 "отправляется в срочном порядке" в том смысле, что вышеописанный сигнал тревоги (в том числе «нормальный» сигнал тревоги) инициируется автоматически, при том что в ином случае он не был бы инициирован детектором 2 падения вовсе (однако, например, мог быть в последствии отправлен пользователем вручную путем нажатия кнопки вызова помощи). Обеспечение работы детектора 2 падения в данном режиме «мягкого падения» - одна из возможностей увеличения частоты распознавания сбоев в работе жизненно важных органов пользователя, позволяя при этом избежать необходимости непрерывного мониторинга физиологических характеристик детектором 2 падения (а значит, избежать соответствующего повышения расхода энергии).

Таким образом, предложены детектор падения и способ управления таким устройством, при использовании которых время, необходимое для оказания помощи пользователю, совершившему падение, может быть сокращено, если этот пользователь срочно нуждается в помощи.

Хотя изобретение подробно проиллюстрировано и описано на чертежах и в приведенном выше описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать как приведенные в качестве примера и не носящие ограничительного характера.

В дополнение к изложенным вариантам осуществления специалисты в данной области техники смогут предложить другие варианты на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а перечисление элементов в единственном числе не исключает их множества. Один процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких объектов, приведенных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные мероприятия изложены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мероприятий не может быть использовано с выгодой. Компьютерная программа может храниться/распределяться на соответствующем носителе, таком как оптический носитель информации и/или твердотельный носитель, поставляемом совместно с аппаратным обеспечением или в качестве его части, но может также распределяться в других формах, например через Интернет или посредством других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем. Ни одну из ссылочных позиций в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающую объем изобретения.

Реферат

Группа изобретений относится к средствам контроля движения пользователя. При обнаружении события падения, совершенного пользователем, измеряют, по меньшей мере, одну физиологическую характеристику пользователя; определяют, следует ли отправлять сигнал тревоги о том, что пользователь совершил падение, с учетом отклонения результатов измерения от нормального значения, по меньшей мере, для этой одной физиологической характеристики; отправляют сигнал тревоги до истечения периода аннулирования, если, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика отклоняется от нормального значения; и выдают несрочный сигнал тревоги, если, по меньшей мере, одна физиологическая характеристика не отклоняется от нормального значения. Группа изобретений позволяет дифференцировать сигналы тревоги, как срочные и несрочные, а также ускоряет процесс оказания помощи пользователю за счет инициирования сигнала тревоги до истечения периода аннулирования. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула