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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 穿戴式老年人摔倒檢測(cè)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)結(jié)合目前先進(jìn)的通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和成熟的信號(hào)處理算法，在基于模式識(shí)別方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)人體三軸加速度值和單臂心電信號(hào)的變化對(duì)老年人摔倒動(dòng)作做出準(zhǔn)確判斷。當(dāng)檢測(cè)到被測(cè)人體的異常摔倒情況時(shí)，通過短信通知家人，并顯示發(fā)生摔倒的位置，從而避免摔倒可能產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。同時(shí)，隨身佩戴的摔倒檢測(cè)裝置不影響老年人的日常活動(dòng)，一方面使得老年人的安全保障有了很大提高，另一方面也減輕了社會(huì)和子女的壓力。
- 詳細(xì)介紹：
- 當(dāng)今世界各地人口的逐漸老化，使整個(gè)國際社會(huì)對(duì)老齡化問題日趨關(guān)注。摔倒是老年人經(jīng)常發(fā)生的意外，嚴(yán)重影響了身心健康，甚至威脅到了生命安全。根據(jù)美國國家安全委員會(huì)的報(bào)告顯示，在65歲以上的人口中，摔倒所造成的死亡居所有意外死亡原因的第一位，占此年齡段意外死亡的33％。 本系統(tǒng)結(jié)合目前先進(jìn)的通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和成熟的信號(hào)處理算法，在基于模式識(shí)別方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)人體三軸加速度值和單臂心電信號(hào)的變化對(duì)老年人摔倒動(dòng)作做出準(zhǔn)確判斷。當(dāng)檢測(cè)到被測(cè)人體的異常摔倒情況時(shí)，通過短信通知家人，并顯示發(fā)生摔倒的位置，從而避免摔倒可能產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。同時(shí)，隨身佩戴的摔倒檢測(cè)裝置不影響老年人的日?；顒?dòng)，一方面使得老年人的安全保障有了很大提高，另一方面也減輕了社會(huì)和子女的壓力。 本系統(tǒng)實(shí)時(shí)地將被監(jiān)護(hù)者的三維加速度信號(hào)和心電信號(hào)無線傳送到終端軟件上，當(dāng)被監(jiān)護(hù)對(duì)象摔倒時(shí)，三維加速度信號(hào)會(huì)有相應(yīng)的變化，然后繼續(xù)檢測(cè)心電信號(hào)，輔助判斷摔倒情況。通過所得的信號(hào)波形，做相應(yīng)的分析。如果摔倒并且情況嚴(yán)重，系統(tǒng)通過報(bào)警模塊通知被監(jiān)護(hù)者家屬或急救人員，讓被監(jiān)護(hù)者得到及時(shí)救護(hù)。 本系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分，分別是硬件模塊，軟件模塊和摔倒檢測(cè)算法。硬件模塊實(shí)現(xiàn)人體3D加速度信號(hào)，心電信號(hào)的采集和無線發(fā)送。軟件部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收顯示并進(jìn)行分析處理，如檢測(cè)到摔倒情況，通過報(bào)警模塊將異常信息發(fā)送給患者的親屬或者救護(hù)人員。 本系統(tǒng)針對(duì)老年人和傷殘病弱者等這類特殊的群體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，由于他們是意外發(fā)生的高危人群，容易發(fā)生摔倒行為并且一般后果很嚴(yán)重。但就監(jiān)護(hù)范圍來講，本系統(tǒng)還可適用于小型居民小區(qū)或社會(huì)福利站等小型社區(qū)。隨著中國步入老齡化的社會(huì)以及老年人健康監(jiān)護(hù)需求的增長(zhǎng)，本系統(tǒng)能很好的適應(yīng)市場(chǎng)需求，創(chuàng)造價(jià)值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 當(dāng)今世界各地人口的逐漸老化，使整個(gè)國際社會(huì)對(duì)老齡化問題日趨關(guān)注。根據(jù)美國國家安全委員會(huì)的報(bào)告指出，在65歲以上的人口中，摔倒所造成的死亡居所有意外死亡原因的第一位，占此年齡段意外死亡的33％。為使老人在摔倒后能得到及時(shí)救助，避免摔倒引起更嚴(yán)重的后果，我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了本系統(tǒng)。 本系統(tǒng)分為三個(gè)部分來完成，分別是硬件模塊，軟件模塊和摔倒檢測(cè)算法。硬件模塊實(shí)現(xiàn)人體3D加速度信號(hào)，心電和脈搏多路信號(hào)的采集和無線發(fā)送。軟件部分實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收顯示并進(jìn)行分析處理，如檢測(cè)到摔倒信號(hào)，通過報(bào)警模塊將異常信息發(fā)送給患者的親屬或者救護(hù)人員。如在室內(nèi)，軟件端接收來自基于Zigbee協(xié)議的單片機(jī)的RSSI無線信號(hào)進(jìn)行定位；如在室外，則使用GPS模塊來進(jìn)行定位。 本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)在于針對(duì)老年人和傷殘病弱者等這類特殊的群體，由于他們是意外發(fā)生高危人群，容易發(fā)生摔倒行為并且一般后果很嚴(yán)重，實(shí)時(shí)的監(jiān)護(hù)十分必要。另外本作品將3D加速度模塊和心電脈搏采集模塊結(jié)合起來，能準(zhǔn)確地判斷出被監(jiān)護(hù)者是否摔倒和摔倒是否嚴(yán)重。 實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)關(guān)鍵在于實(shí)時(shí)采集人體3D加速度，脈搏和心電等多路信號(hào)，通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)無線傳輸。并設(shè)計(jì)摔倒檢測(cè)算法，集成到軟件端，可實(shí)時(shí)處理分析生理信號(hào)。另外通過Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行室內(nèi)定位，GPS模塊進(jìn)行室外定位也十分重要。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)使用了飛思卡爾公司的3D加速度傳感器及TI公司的CC2430MCU,集合了由AD620放大器和相應(yīng)濾波電路組成的前端心電采集電路，組成了心電采集模塊的單臂穿戴式摔倒檢測(cè)系統(tǒng)。通過CC2430MCU以無線形式傳送到PC端。用MFC進(jìn)行軟件的編寫，使用摔倒檢測(cè)算法及心電信號(hào)準(zhǔn)確判斷出摔倒。通過加速度信號(hào)和心電信號(hào)的結(jié)合，可以更準(zhǔn)確地判斷出摔倒，減少誤判率。當(dāng)摔倒發(fā)生時(shí)可以及時(shí)給親屬發(fā)送報(bào)警信息。同時(shí)單臂穿戴式的設(shè)計(jì)，也極大方便了使用者的佩戴。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平，且切實(shí)可行并容易實(shí)現(xiàn)；遵循國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外有關(guān)的規(guī)范要求；符合加速度傳感技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程的最新發(fā)展潮流。主要有以下特點(diǎn)： 1.穿戴式摔倒檢測(cè)模塊，不影響正?；顒?dòng)。 2.整合心電采集模塊，加速度采集模塊和無線發(fā)送模塊，多種信號(hào)共同判斷。 3.獨(dú)特的模式識(shí)別方法，準(zhǔn)確判斷出摔倒動(dòng)作。 4.報(bào)警功能，通知特定的親人。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 第四批國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃國家級(jí)項(xiàng)目
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)是將不同的模塊進(jìn)行整合，并通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下兩點(diǎn)： 1.有效地將不同的生理信號(hào)采集模塊進(jìn)行整合，集成化和微型化，適合穿戴，可實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)患者。 2.基于模式識(shí)別的摔倒算法可以很準(zhǔn)確的判斷摔倒，具有很好的魯棒性。 隨著人們健康意識(shí)和保健要求的不斷加強(qiáng)， 近年來醫(yī)療器械的市場(chǎng)需求持續(xù)快速增長(zhǎng)， 。近10余年來，我國醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)正以15—18％的平均年增長(zhǎng)率持續(xù)高速發(fā)展。2010年我國醫(yī)療器械總產(chǎn)值達(dá)125億美元，在世界醫(yī)療器械市場(chǎng)銷售額中的份額占到5％，預(yù)計(jì)到2050年，這一份額將達(dá)到25％?？梢?，我國醫(yī)療器械的需求量將呈繼續(xù)上升態(tài)勢(shì)， 而醫(yī)療器械市場(chǎng)前景十分廣闊。 本系統(tǒng)主要面向老年人和老弱病殘等行動(dòng)不便者，但就監(jiān)護(hù)范圍來講，本系統(tǒng)還可適用于小型居民小區(qū)或社會(huì)福利站等小型社區(qū)。在該范圍的老人或患者都能夠得到實(shí)時(shí)的監(jiān)護(hù)，可有效地保障他們的生命健康。隨著中國步入老齡化的社會(huì)以及老年人健康監(jiān)護(hù)需求的增長(zhǎng)，本系統(tǒng)能很好的適應(yīng)市場(chǎng)需求，創(chuàng)造價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)大多數(shù)針對(duì)老人的技術(shù)研究依然只是停留在醫(yī)療照顧的消極被動(dòng)層面。而在西方發(fā)達(dá)國家，特別是美國、日本。近些年，有許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)在政府和社會(huì)的支持下開展了人性化的、以改善老人的生活品質(zhì)為目標(biāo)的各種技術(shù)的研究工作。其中，可以探測(cè)老人摔倒并能夠及時(shí)將這一危險(xiǎn)狀況報(bào)告到醫(yī)療監(jiān)護(hù)中心的摔倒檢測(cè)技術(shù)也越來越得到各大研究機(jī)構(gòu)的重視。 摔倒檢測(cè)技術(shù)的方法很多，根據(jù)信號(hào)采集的渠道，摔倒檢測(cè)技術(shù)可分為三類：基于視頻的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)，基于聲學(xué)的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)，基于穿戴式傳感器的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)。基于視頻的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)是通過一個(gè)或幾個(gè)視頻攝像頭捕捉人體運(yùn)動(dòng)的畫面，運(yùn)用圖像處理算法，確定是否存在具有摔倒的圖像特征。如由加拿大的Caroline Rougier設(shè)計(jì)的通過在被監(jiān)測(cè)者家中安裝視頻攝像頭，利用計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)提供了一種分析人體姿態(tài)的解決方案，他們通過將運(yùn)動(dòng)過程和人體的形態(tài)變化相結(jié)合的方法，探測(cè)被監(jiān)測(cè)者是否發(fā)生了摔倒。但是，基于視頻的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)通常因?yàn)閿z像機(jī)安裝在固定的地點(diǎn)，只能在安裝了攝像機(jī)的地點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，而人體是一個(gè)活動(dòng)的對(duì)象，當(dāng)被監(jiān)測(cè)者離開視頻攝像頭可監(jiān)測(cè)的范圍時(shí)，該系統(tǒng)就無法檢測(cè)摔倒。另外，基于視頻的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)還可能導(dǎo)致被監(jiān)測(cè)者個(gè)人隱私的泄漏?；诼晫W(xué)的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)是通過分析摔倒時(shí)的音頻信號(hào)來檢測(cè)的，通常，這種方法無法得到很好的精度，一般只能作為其它檢測(cè)方法的輔助檢測(cè)。 基于穿戴式傳感器的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)是指嵌入了微型傳感器的可穿戴的設(shè)備，包括衣服，帽子等 ，這種檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的活動(dòng)，當(dāng)人體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，通過算法判斷是否發(fā)生了摔倒。如由西安交通大學(xué)研究的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩臺(tái)計(jì)算機(jī)和一部帶有固定外盒的手機(jī)，探測(cè)盒內(nèi)主要包括加速器傳感器和單片機(jī)，加速度信號(hào)通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)通過無線發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包到遠(yuǎn)程服務(wù)器。另外，法國的Norbert Noury也利用加速度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的姿態(tài)，通過算法判斷是否發(fā)生摔倒，并在發(fā)生摔倒時(shí)進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警?；诖┐魇絺鞲衅鞯乃さ箼z測(cè)系統(tǒng)不會(huì)受到檢測(cè)地點(diǎn)的限制，所以基于穿戴式傳感器的摔倒檢測(cè)系統(tǒng)比基于視頻或聲學(xué)系統(tǒng)更適合應(yīng)用于摔倒探測(cè)器。
