[發明專利]一種基于三軸傳感器和心電傳感器的老人跌倒檢測方法及檢測系統

在審

• 申請號: 201710755632.2
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN108354610A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 顧林躍;張啟飛
• 申請（專利權）人: 浙江好絡維醫療技術有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/0402;A61B5/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

1.一種基于三軸傳感器和心電傳感器的老人跌倒檢測方法，其特征在于該檢測方法包括以下步驟：

1)使用心電傳感器采集具有跌倒應激反應以及正常情況下日常行為活動的心電樣本數據；

2)對樣本數據進行預處理；

3)提取樣本的特征；

4)用樣本的特征訓練分類器；

5)實時采集三軸傳感器和心電傳感器的數據；

6)實時預處理并計算三軸傳感器的加速度變化速率以及峰值并判斷是否超過閾值，如果超過就下一步判斷，否則判定為未跌倒；

7)提取心電傳感器中緩存的前后各10秒的心電數據，經過預處理，提取特征，輸入到已訓練好的分類器，判斷是否具有跌倒狀態的心跳應激反應，如果存在判定為跌倒，否則未跌倒。

2.根據權利要求1所述的基于三軸傳感器和心電傳感器的老人跌倒檢測方法，其特征在于：

所述的步驟1)中，所述心電傳感器采集數據的過程中，主要是采集具有跌倒應激反應狀態，包括向前傾倒、向后傾倒以及正常情況下日常行為活動狀態，包括如走、跑、坐、躺的心電樣本數據；

所述的步驟2)中，對樣本數據進行預處理，主要是使用常用的信號去噪方法進行去噪，去噪完成以后對樣本進行標注是否跌倒；

所述的步驟3)中，首先對心電信號數據進行R波定位，確定RR間期的數據點位，然后根據心電信號的RR間期序列的波形特點，提取若干個最能體現在心跳應激反應的RR間期序列的數學統計特征。

3.根據權利要求1所述的基于三軸傳感器和心電傳感器的老人跌倒檢測方法，其特征在于：

所述的步驟4)中，采用分類器模型如機器學習算法或深度學習算法對是否跌倒進行二分類，即將得到的每個樣本的特征和標注輸入到分類器模型中進行訓練，并將訓練完成的分類器模型用于實時檢測心電信號是否存在跌倒的心跳應激反應；

所述的步驟)中，要求老人在人體前胸心臟部位隨身佩戴三軸傳感器和心電傳感器，以便心電傳感器要實時采集心電數據；在使用之前根據佩戴方式校正三軸傳感器，在使用過程中需要實時地采集數據，并且心電傳感器可緩存某時刻前后各10秒的數據，這樣在利用心電信號判斷是否存在應激反應的過程中，可利用前后10秒的數據進行判斷。

所述的步驟6)中，實時預處理計算三軸傳感器的加速度變化速率以及峰值判斷是否超過特定閾值，如果超過就進入下一步判斷心電是否存在跌倒的應激反應，否則判定為未跌倒；在此過程中，由于傳感器在采集過程中具有噪聲干擾，因此需要對噪聲進去濾除，可使用濾波器進行過濾；加速度變化速率(RAC)和三軸傳感器向量峰值(SVM)定義如下：

其中，X_n、Y_n以及Z_n分別是經過去噪后的X、Y、Z三軸加速度幅值；

所述的步驟7)中，提取心電傳感器中此刻前后各10秒的數據，對數據進行預處理、提取特征并輸入到已經訓練好的分類器，判斷在此過程中是否存在跌倒應激反應，如果存在就判斷為跌倒，否則不是跌倒。

4.一種用于如權利要求1或2或3所述基于三軸傳感器和心電傳感器的老人跌倒檢測方法的檢測系統，其特征在于所述的系統采用B/S的架構實現，主要包括三軸加速傳感器、三軸陀螺儀以及心電信號傳感器模塊、智能手機、服務器、監測平臺軟件構成；所述的三軸加速傳感器、三軸陀螺儀以及心電信號傳感器模塊正確佩戴在老人胸前并校正傳感器模塊，所述傳感器模塊通過藍牙連接智能手機APP，并在連接成功后智能手機實時接收傳感器模塊采集的數據，智能手機通過移動網絡實時地將數據上傳到服務器，服務器內的監測平臺軟件實時地顯示數據并依據采集到的數據進行實時計算，并檢測是否跌倒，如果跌倒就會立即報警并發送消息給老人的監護人或護理人，旁邊的監控人員也會立即響應并采取急救措施。