專利名稱：檢測異常情況的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及異常情況的檢測，更具體涉及用于檢測人跌倒的設備和方法。
背景技術：
保健在世界上變得越來越重要，特別是對于老年人和病人來說更是如此。在所有的潛在危險當中，每年數(shù)百萬的人因為跌倒而受到傷害。跌倒可以定義為身體突然失去控 制而非故意地跌到地面。人們已經(jīng)認識到跌倒是喪失自理的最重要原因，是老年人三大死 因之一。目前已有多種檢測方案。其中大多數(shù)可以歸為佩帶設備和基于環(huán)境的檢測系統(tǒng)。 基于環(huán)境的解決方案通常將攝像機和/或振動傳感器安裝到人家里，因此對節(jié)能方案不作 過多要求。佩帶設備系統(tǒng)對功耗就非常敏感，其通常包括加速計和傾斜傳感器。通常，佩帶 設備系統(tǒng)在不更換電池或充電的情況下只能用幾個月。有必要延長佩帶設備系統(tǒng)的壽命而 仍不降低檢測可能發(fā)生的跌倒的速度和精度。美國申請專利US 20030153836A1揭示了一種通過在行動傳感器(actimetric sensor)檢測到異常行動后引入對于生理信息的監(jiān)視來改善檢測可能發(fā)生的跌倒的精度的 方法。圖1示出了這種方法。對行動信息的分析12可以是三種類型正常111，在這種情況 下只有行動傳感器進行工作；明顯異常112，在這種情況下直接進至階段13，產(chǎn)生警報；以 及可能異常113，在這種情況下檢測到值得注意的行動，但不能確定是否涉及跌倒。在情況 113，執(zhí)行附加階段14，以確認該情況是否真的不正常?？紤]生理信息15，以確認情況是否 不正常。在不是不正常的情況下，就返回到正常的情況111。否則，自動或手動產(chǎn)生警報。然而，US 20030153836的這種方法不能滿足降低功耗的要求。因此有必要尋求一 種功效高而又不降低檢測精度的解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一些實施例的一個方面是提供一種檢測人的異常情況，特別是跌倒，的 高功效和精確檢測方法和設備。按照本發(fā)明的一些實施例，提供了一種用于監(jiān)視目標身體的異常情況的監(jiān)視系 統(tǒng)，這種監(jiān)視系統(tǒng)包括配置成監(jiān)視生理信號的生理信號監(jiān)視器；配置成該接收生理信號 監(jiān)視器的輸出信號和檢測生理信號的異?，F(xiàn)象的處理器；以及配置成接收該處理器的輸出 信號和工作在根據(jù)該處理器的輸出信號選擇的檢測模式以檢測異常情況的行動檢測子系 統(tǒng)。在正常情況下，行動檢測子系統(tǒng)可以工作在低功耗和低采樣的模式。如果在分析 生理信號后檢測到一個或多個生理信號異常，就可以指示行動檢測子系統(tǒng)工作在采樣率更 高的模式，以精確檢測患者的異常情況特別是身體行動。因此，同時考慮了功耗和檢測精度 兩方面?？蛇x的是，生理信號監(jiān)視器包括一個或多個各檢測一個生理信號的生物傳感器。生理信號可以是心跳、脈搏、血壓丄06丄1^、5 02(脈搏氧飽和)中的任一者，或者任何其他 表示目標身體的生理活動的信號。可選的是，處理器包括配置成根據(jù)生理信號監(jiān)視器的輸出信號檢測生理信號的異 ?，F(xiàn)象的檢測器和配置成產(chǎn)生一個模式選擇信號的模式選擇器，該模式選擇信號用于指示 行動檢測子系統(tǒng)工作在相應檢測模式。有利的是，可以按照生理信號的狀態(tài)設置行動檢測 子系統(tǒng)的工作模式，因此可以大大節(jié)省功耗，特別是在沒有出現(xiàn)異常情況的情況下。 檢測模式可以根據(jù)檢測器的檢測結果從至少以下幾種模式中選擇關閉、休眠、假 寐、常規(guī)和積極模式，但不限于這幾種模式。每個模式以采樣率或功耗水平表征?？蛇x的是，監(jiān)視系統(tǒng)還可以包括一個或多個配置成監(jiān)視目標身體所處環(huán)境的環(huán)境 傳感器。環(huán)境傳感器的輸出信號可以發(fā)送給處理器，以檢測環(huán)境的改變。在選擇行動檢測 子系統(tǒng)的檢測模式時也考慮環(huán)境的改變。因此，系統(tǒng)具有考慮環(huán)境改變的優(yōu)點?？蛇x的是，監(jiān)視系統(tǒng)還可以包括配置成存儲和發(fā)送行動檢測子系統(tǒng)和/或生理信 號監(jiān)視器的檢測結果的發(fā)射機?？梢岳脤ι硇盘柕臋z測結果的分析來指示發(fā)射機工作 在存儲模式或發(fā)送模式。按照本發(fā)明的一些實施例，所提供的是一種監(jiān)視方法，這種方法包括下列步驟；a) 監(jiān)視生理信號；b)檢測生理信號的異?，F(xiàn)象；以及c)在與步驟b)的輸出信號相應的檢測 模式監(jiān)視目標身體的身體行動。可選的是，這種監(jiān)視方法還可以包括監(jiān)視環(huán)境改變的步驟和考慮生理信號的異常 現(xiàn)象和環(huán)境改變來選擇檢測模式的步驟。本發(fā)明的基本思想是用生理信號的檢測結果，特別是生理信號出現(xiàn)異常的檢測結 果，來設置行動檢測子系統(tǒng)的檢測模式。在生理信號正常時，行動檢測子系統(tǒng)可以工作在低 采樣率和低功耗的模式。當生理信號在較大范圍改變時，例如患者正在鍛煉時，行動檢測子 系統(tǒng)工作在采樣率較高的模式，因此功耗上升。在生理信號異常時，例如血壓和/或心跳突 然上升時，行動檢測子系統(tǒng)工作在采樣率高得多的模式，從而對患者身體行動很敏感。從以下結合附圖所作的說明和所附權利要求書中可以更為清楚地看到本發(fā)明的 其他目的和效果，并且對本發(fā)明有更全面的了解。


圖1例示了 US 20030153836A1中所揭示的方法；圖2例示了本發(fā)明的根據(jù)監(jiān)視ECG傳感器的輸出設置加速計的工作模式的實施 例；圖3例示了按照本發(fā)明的一個實施例的監(jiān)視系統(tǒng)；圖4例示了按照本發(fā)明的一個實施例的監(jiān)視方法。在所有以上附圖中，應當理解相同或類似的附圖標記所標指的是相同或類似的部 件或功能。
具體實施例方式在圖1所示的實施例中，用監(jiān)視生理信號確認是否出現(xiàn)真正跌倒，從而改善跌倒 檢測的精度。在整個過程中，行動檢測器工作在全功率模式，這意味著沒有考慮節(jié)能問題。
按照本發(fā)明的基本思想，對一個或多個生理信號進行監(jiān)視，以檢測可能的異常情 況，特別是跌倒。在檢測到至少一個生理信號出現(xiàn)不正常時，將行動檢測子系統(tǒng)設置為不同 的工作模式，以精確檢測異常情況?？紤]到引起跌倒的因素，可以為一定類型的用戶(例 如，患有如高血壓之類的慢性病的患者)連續(xù)測量一些生理信號。與連續(xù)監(jiān)視身體的動作 和取向的方法不同，本發(fā)明所揭示的設備和方法可以連續(xù)測量用戶的必要生理信號和對跌 倒的可能性進行初始評估。例如，頭暈有引起跌倒的危險；血壓可以有助于檢測這種現(xiàn)象； 從正常的脈搏血氧或心跳大的偏離可以象征著有較大的危險；EMG(肌電圖)活動量持續(xù)上 升可以意味著有跌倒的危險。因此，在象征異常情況危險增加的生理信號異常的情況下，行 動檢測子系統(tǒng)將進一步切換到不同的模式。為了更好地理解本發(fā)明，圖2例示了一個實施例。行動檢測子系統(tǒng)，例如加速計和 傾斜傳感器，可以工作在以下這些模式-關閉模式加速計和傾斜傳感器關閉，不工作；-休眠模式只有一個加速計工作在相當?shù)偷牟蓸勇?，例?Hz，行動檢測子系統(tǒng) 的處理器也以較低的速度工作；-假寐模式加速計和傾斜傳感器工作在較高的采樣率，例如20Hz；-常規(guī)模式加速計和傾斜傳感器工作在常規(guī)采樣率，例如50Hz，行動檢測子系統(tǒng) 的處理器工作在節(jié)能速度，例如為最高速度的1/2 ；-積極模式加速計和傾斜傳感器工作在最高采樣率，例如IOOHz，行動檢測子系 統(tǒng)的處理器也以最高速度工作，以便迅速檢測跌倒。在這個實施例中以ECG(心電圖)信號作為示例。在常規(guī)情況下，ECG傳感器以完 整模式進行工作，檢測患者的ECG信號，如圖底部所示，標為A。在沒有不正常時，加速計工 作在采樣率為20Hz的假寐模式，如該圖左側部分所示，標為B。當檢測到ECG信號不正常 時，如圖中部所示，標為C，加速計切換到工作在采樣率為IOOHz的積極模式，如圖的右部所 示，標為D。從這個實施例中可以清楚地看到，在正常情況下可以大大節(jié)省監(jiān)視系統(tǒng)的功耗。 在出現(xiàn)不正常時，監(jiān)視系統(tǒng)可以迅速地切換到更為精確的監(jiān)視模式，而不會降低檢測精度。在其他情況下，在人睡眠時，他的生理信號表明動作很少，這意味著跌倒的危險較 小。因此，行動檢測子系統(tǒng)可以切換到精確度較低的模式。在人運動(如步行或跑動)時， 意味著跌倒的危險較大，行動檢測子系統(tǒng)可以切換到更為精確的模式。除了生理信號，環(huán)境因素也可用來指示出現(xiàn)跌倒的可能性。相應地，可用一個或多 個環(huán)境傳感器來連續(xù)或間斷地監(jiān)視環(huán)境。例如，可以用光傳感器來檢測環(huán)境是否太暗。如果 太暗，行動檢測子系統(tǒng)就可以切換到更精確的工作模式。溫度傳感器也可以起到類似的作 用。在另一個實施例中，環(huán)境傳感器的工作模式可以根據(jù)監(jiān)視生理信號的輸出來設置。例 如，如果檢測到患者正在睡眠，光傳感器就可以設置為工作在關閉模式；如果檢測到患者正 在快走或奔跑，光傳感器也可以設置為工作在關閉模式或假寐模式，因為通常人是在亮的 環(huán)境內快走或奔跑的。圖3例示了按照本發(fā)明的一個實施例的監(jiān)視系統(tǒng)。監(jiān)視系統(tǒng)300包括生理信號監(jiān)視器310、處理器320和行動檢測子系統(tǒng)330。生理信號監(jiān)視器310可用來監(jiān)視一個或多個 各代表一個目標身體的生理特征的生理信號。例如，生理信號可以是心跳、脈搏、血壓、ECG、 EMG、SP02中的任一者，或者任何其他代表目標身體的生理活動的信號。處理器320可用來接收生理信號監(jiān)視器310的輸出信號和檢測一個或多個生理信號的異?，F(xiàn)象。行動檢測子系統(tǒng)330配置成接收處理器320的輸出信號，根據(jù)處理器的輸出信號監(jiān)視目標身體的行動， 以檢測異常情況。通過使用監(jiān)視系統(tǒng)300，就可以有益地使用生理信號監(jiān)視器310的監(jiān)視結果作為 設置行動檢測子系統(tǒng)330的工作模式的觸發(fā)，因此節(jié)省了整個系統(tǒng)的功率。在這些生理信 號沒有出現(xiàn)異常時，這通常意味著目標身體處于良好的狀態(tài)，行動檢測子系統(tǒng)330可以工 作在較低的采樣率，即節(jié)能模式。在另一個實施例中，處理器320還可以包括檢測器322和模式選擇器324。檢測器 322配置成根據(jù)生理信號監(jiān)視器310的輸出信號檢測一個或多個生理信號的異?，F(xiàn)象。模 式選擇器324配置成產(chǎn)生用于指示行動檢測子系統(tǒng)330工作在相應工作模式的模式選擇信 號。實際上也可以進一步將處理器320配置成將生理信號監(jiān)視器310的輸出信號轉送給行 動檢測子系統(tǒng)330，這可以進一步用來幫助改善檢測精度。在另一個實施例中，行動檢測子系統(tǒng)330還可以包括一個或多個加速計332、一個 或多個傾斜傳感器334和第二處理器336。每個加速計332可用來測量目標身體的加速度。 每個傾斜傳感器334可用來測量目標身體的傾斜程度。第二處理器336可用來處理加速計 和傾斜傳感器的輸出信號，以檢測異常情況。加速計332、傾斜傳感器334和第二處理器336 都可以使用當前可得到的器件。此外，第二處理器336可以配置成在考慮生理信號監(jiān)視器 310的輸出信號的情況下檢測異常情況。行動檢測子系統(tǒng)330可以配置成工作在不同的工作模式。每個工作模式以采樣 率、功耗或者這兩者表征。例如，行動檢測子系統(tǒng)330可以工作在關閉、休眠、假寐、常規(guī)和 積極模式。在另一個實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)300內還可以采用一個或多個環(huán)境傳感器340，以利 用環(huán)境的改變改善檢測精度和功效。環(huán)境傳感器340的輸出信號耦合給處理器320，以檢測 環(huán)境改變。實際上也可以由處理器320將環(huán)境傳感器340的輸出信號轉送給行動檢測子系 統(tǒng) 330。在另一個實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)還可以包括可被配置成存儲和/或發(fā)送行動檢測子 系統(tǒng)的輸出信號的發(fā)射機350。如果將生理信號監(jiān)視器310和/或環(huán)境傳感器340的輸出 信號轉送給行動檢測子系統(tǒng)330，發(fā)射機350實際上可以就能存儲和/或發(fā)送生理信號監(jiān)視 器310和/或環(huán)境傳感器340的輸出信號。有益的是，根據(jù)處理器的輸出再根據(jù)生理信號 的異?，F(xiàn)象和/或環(huán)境的改變來控制發(fā)射機350的工作模式。如果生理信號沒有不正常而 且環(huán)境也沒有大的改變，發(fā)射機350就工作在存儲模式，這意味著它只是保存行動檢測子 系統(tǒng)330的輸出信號和/或生理信號監(jiān)視器310和環(huán)境傳感器340的輸出信號。如果出現(xiàn) 不正?；蛘甙l(fā)生大的環(huán)境改變，發(fā)射機350就切換到發(fā)送模式，實時將檢測到的信號發(fā)送 給例如醫(yī)生或任何其他救護中心。有益的是，這樣可以報告實時檢測結果并為患者獲取援 助。圖4例示了按照本發(fā)明的一個實施例的監(jiān)視異常情況的方法。在方法400中，在 步驟S410，監(jiān)視生理信號，以獲得目標身體的當前生理活動情況。在S420，其執(zhí)行以檢測一 個或多個生理信號中是否存在異常現(xiàn)象。如果檢測到異?，F(xiàn)象，就在S430，選擇順序行動檢 測器/系統(tǒng)的檢測模式。因此，在S440，行動檢測器/系統(tǒng)工作在所選擇的檢測模式。在S450，可以存儲或發(fā)送S440的輸出信號。此外，可以根據(jù)S430的輸出對S450的發(fā)送進行控制。也可行的是引入環(huán)境檢測。在S460，監(jiān)視目標身體所處環(huán)境。再在S470，檢測環(huán)境 是否有大的改變?？梢詫470的輸出信號饋入S430，以幫助選擇檢測模式，這進一步有助 于改善檢測精度。通過使用本發(fā)明所提出的系統(tǒng)和方法，可以有益地使用生理信號出現(xiàn)異常來觸發(fā) 通常要消耗較多功率的行動檢測子系統(tǒng)。因此降低了整個系統(tǒng)的功率。同樣有益的是，可 以將所監(jiān)視的生理信號與行動檢測的檢測結果相結合來改善檢測精度。在適當時間考慮環(huán) 境的改變也有利于節(jié)省更多的能量和改善行動檢測。以上對這些實施例的說明只是示例性的，并不是對本發(fā)明的技術方案有所限制。 本領域的技術人員應當理解，本發(fā)明的這些技術方案可以加以修改或同等替換，而不背離 本發(fā)明的技術方案的精神和范圍，因此也應落入本發(fā)明的權利要求書的保護范圍。
權利要求
一種用于監(jiān)視目標身體的異常情況的監(jiān)視系統(tǒng)，包括配置成監(jiān)視生理信號的生理信號監(jiān)視器；配置成接收該生理信號監(jiān)視器的輸出信號并檢測該生理信號的異?，F(xiàn)象的處理器；以及配置成接收該處理器的輸出信號并在選擇的檢測模式下工作以檢測異常情況的行動檢測子系統(tǒng)，該檢測模式是根據(jù)該處理器的輸出信號選擇的，用于檢測該目標身體的行動。
2.按照權利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該生理信號監(jiān)視器包括配置成檢測該生理信 號的生物傳感器。
3.按照權利要求1或2所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該生理信號是以下信號中的任意之一 心跳、脈搏、血壓、ECG、EMG、SP02或任何表示目標身體的生理活動的信號。
4.按照權利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該處理器包括配置成根據(jù)該生理信號監(jiān)視器的輸出信號檢測生理信號的異常現(xiàn)象的檢測器；以及配置成產(chǎn)生一個模式選擇信號的模式選擇器，該模式選擇信號用于指示該行動檢測子 系統(tǒng)工作在相應檢測模式。
5.按照權利要求4所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該處理器進一步配置成將該生理信號監(jiān)視器 的輸出信號轉發(fā)給該行動檢測子系統(tǒng)。
6.按照權利要求1或4所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該行動檢測子系統(tǒng)配置成工作在多個檢 測模式，其中每個檢測模式以采樣率和功耗水平中的至少一個性能來表征。
7.按照權利要求6所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中每個檢測模式都是關閉、休眠、假寐、常規(guī)和 積極模式中的任何一個。
8.按照權利要求6所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該行動檢測子系統(tǒng)包括至少一個配置成測量目標身體的加速度的加速計；至少一個配置成測量目標身體的傾斜程度的傾斜傳感器；以及配置成處理加速計和傾斜傳感器的輸出信號以檢測異常情況的第二處理器。
9.按照權利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該異常情況為目標身體跌倒。
10.按照權利要求9所述的監(jiān)視系統(tǒng)，進一步包括至少一個配置成監(jiān)視目標身體所處 環(huán)境的環(huán)境傳感器，其中該處理器進一步配置成根據(jù)該環(huán)境傳感器的輸出信號檢測環(huán)境改 變和根據(jù)環(huán)境改變的檢測結果和至少一個該生理信號的異常現(xiàn)象產(chǎn)生模式選擇信號。
11.按照權利要求10所述的監(jiān)視系統(tǒng)，其中該環(huán)境傳感器配置成監(jiān)視亮度、溫度和濕 度之中的至少任意一個。
12.按照權利要求1所述的監(jiān)視系統(tǒng)，進一步包括一個發(fā)射機，該發(fā)射機配置成存儲和 發(fā)送該生理信號監(jiān)視器和該行動檢測子系統(tǒng)的輸出信號之中的至少任意一個，其中該發(fā)射 機還配置成根據(jù)該處理器的輸出信號工作在存儲模式或發(fā)送模式。
13.一種用于監(jiān)視目標身體的異常情況的方法，所述方法包括下列步驟a)監(jiān)視生理信號；b)檢測生理信號的異?，F(xiàn)象；以及c)在與步驟b)的輸出信號相應的檢測模式中監(jiān)視目標身體的身體行動。
14.按照權利要求13所述的方法，其中該生理信號是心跳、血壓、脈搏、ECG、EMG和SP02 中的任何一個。
15.按照權利要求13所述的方法，其中步驟b)進一步包括下列步驟 i)檢測該生理信號的異?，F(xiàn)象；以及 )產(chǎn)生供在步驟c)中用于確定檢測模式的模式選擇信號。
16.按照權利要求13所述的方法，其中該檢測模式為關閉、休眠、假寐、常規(guī)和積極模 式中的任何一個。
17.按照權利要求13所述的方法，其中步驟c)進一步包括下列步驟 i)監(jiān)視該目標身體的加速度； )監(jiān)視該目標身體的傾斜程度；以及iii)處理步驟i)和ii)的輸出信號，以檢測異常情況。
18.按照權利要求13所述的方法，進一步包括下列步驟d)監(jiān)視目標身體所處環(huán)境的改變；其中所述步驟c)還配置成在與步驟b)和d)的輸出信號相應的檢測模式中監(jiān)視目標 身體的身體行動。
19.按照權利要求13所述的方法，進一步下列步驟e)按照步驟b)的輸出信號發(fā)送步驟c)的輸出信號。
全文摘要
為了改善監(jiān)視系統(tǒng)，特別是用于佩帶設備的監(jiān)視系統(tǒng)的功效，本發(fā)明提供了一種監(jiān)視系統(tǒng)(300)，這種監(jiān)視系統(tǒng)包括配置成監(jiān)視至少一個生理信號的生理信號監(jiān)視器(310)；配置成接收該生理信號監(jiān)視器的輸出信號和檢測至少一個生理信號的異常現(xiàn)象的處理器(320)；以及配置成接收該處理器的輸出信號和根據(jù)處理器的輸出信號監(jiān)視目標身體的行動以檢測異常情況的行動檢測子系統(tǒng)(330)。通過使用生理信號的監(jiān)視結果來觸發(fā)行動檢測子系統(tǒng)的檢測模式，可以降低整個系統(tǒng)的功耗。
文檔編號G08B21/04GK101802881SQ200880107686
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權日2007年9月19日
發(fā)明者H·鮑爾達斯, W·R·T·T·凱特, 彭揚, 金盛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司