CN101032401A - 用于测量并报告步行速度变化的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于识别人步行速度变化的系统和方法。该系统包括：多个传感器，其布置在建筑物的多个不同房间中。这些传感器以提供表示人在建筑物中的运动和/或位置的信号。该系统还可包括基于处理器的系统，可从这些传感器接收表示人的运动和/或位置的信号。基于处理器的系统可基于表示人的运动和/或位置的信号，确定用于人穿过建筑物行进的路径的行进时间，并将该行进时间存储在基于处理器的系统中。基于处理器的系统可从人穿过建筑物行进的各条行进路径中识别出在一段时间内具有大体一致的行进时间的至少一条人穿过建筑物行进的路径。还可通过识别该至少一条人穿过建筑物行进的路径的行进时间的变化，来识别人步行速度的变化。

Description

用于测量并报告步行速度变化的系统和方法

技术领域

本发明大体涉及健康监视系统，更具体地涉及一种用于随时间监视人的步行速度以识别步行速度变化的系统和方法。

背景技术

许多老年人独自生活。老年人还处在病害和疾病的危险中。不幸地，因为他们独自生活，所以老年人不能以及时的方式寻求医疗救助。更糟的是，他们可能丧失能力并且不能呼救。此外，疾病或年龄的影响可缓慢发展，因此，病人或老年人不能完全意识到他们处于健康下降状态中。而且，由于其发展太慢以致于注意不到，与老年人经常接触的其他人不能意识到疾病或年龄的影响。

在其它症状中，当他们的健康下降时或者当他们生病时，人开始步行更缓慢。类似地，当他们的健康改善时，从疾病中恢复的人开始步行更快。因此，可使用人的步行速度作为健康指示。先前使用人的步行速度作为诊断工具的尝试已经在实验室环境中或在人的家外的其它环境中出现。例如，可使用医生办公室中的跑步机来测量人的步行速度。然而，在这些环境中执行的步行速度测试可引入导致测试结果较少地提供信息的因素。例如，人的表现可受到知道进行测试的影响，例如，病人可能试图在测试中做得更好而比正常情况步行地更快。此外，病人必须离开他们的家以进行测试，可能病人不想这样做。

因此，期望一种不引人注目地测量和监视个体的真实步行速度的技术。

发明内容

根据本技术的一方面，提供一种用于识别人步行速度变化的系统和方法。该系统包括在建筑物的各个房间里安装的多个传感器。这些传感器工作起来后可以提供代表人在该建筑物里运动和/或位置的信号。该系统还可包括基于处理器的系统，该基于处理器的系统可接收来自这些传感器的代表人的运动和/或位置的信号。基于代表人的运动和/或位置的这些信号，该基于处理器的系统可确定用于人行进穿过该建筑物的路径的行进时间，并且可在该基于处理器的系统中存储该行进时间。该基于处理器的系统可从人行进穿过该建筑物的各条行进路径中识别出在一段时间内具有一致的行进时间的至少一条人行进穿过该建筑物的路径。通过识别人行进穿过该建筑物的至少一条路径的行进时间变化，该基于处理器的系统还可识别人的步行速度变化。该系统可警示人或护理者以通知他们该系统识别到的步行速度变化。

本技术还包括用于操作监视系统以识别人步行速度变化的系统和方法。该方法可包括接收代表人在建筑中的运动的数据和发生运动的时间。该方法还可包括处理该数据以确定人沿着传感器的不同序列中的传感器的特定序列步行的代表性行进时间。此外，该方法还可包括周期性地比较人沿着该传感器的特定序列步行的当前行进时间与代表性的行进时间，以识别人沿着该传感器的特定序列步行的行进时间的变化趋势。如果有行进时间正在变化的趋势，那么人的步行速度随着时间正在变化。然后该系统可警示人或护理者人的步行速度出现了变化和/或需要医疗。

附图说明

当参考附图阅读下面的详细描述时，本发明实施例的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，整个附图中相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1是根据本技术的一方面在居住者家中设置的步行速度测量系统的图解视图，其说明了居住者选取的典型路径和通过传感器收集的传送到监视中心的数据；

图2是根据本技术的一方面的说明一个示范型传感器数据从居住者家中传送到监视中心的图解视图；

图3是根据本技术一方面的说明用于确定行进路线图和更新数据库的示例性方法的流程图；

图4是根据本技术一方面的说明在该数据库中存储的一组示例性的行进持续时间数据的表；

图5是图4中说明的表的续页；

图6是图5中说明的表的续页；和

图7是根据本技术一方面的说明用于确定和报告步行速度变化的示例性方法的流程图。

具体实施方式

在随后的段落中，将说明用于在他们自己家中不引人注目地测量人的步行速度和用于识别人的步行速度变化的技术的各个方面。

总地参考图1，说明了在居住者家12中安装的步行速度测量系统10的图解视图。该系统10是不引人注目的，并且监视居住者穿过家12的步行速度。在该图中，示出了居住者可选取的示例性路径，并且该示例性路径一般通过附图标记14表示。该步行速度测量系统10包括在居住者家12中的各种位置布置的传感器16。可以注意到在家12中可布置多个传感器以提供步行速度的更高精度和/或居住者可采取各种路径14。设计传感器16以检测居住者的运动和/或动作。例如，这些传感器可包括运动传感器，门开关和占用传感器。此外，设计这些传感器以当检测到这些事件之一时产生信号。

传送由传感器16产生的信号到监视中心18。该监视中心18可使用传感器16提供的数据以确定居住者的步行速度是否正在变化。可以注意到居住者可采取许多路径14穿过家12。而且，居住者可不沿着该路线走，因此使得路线不能代表该居住者的步行速度。如下面将更详细讨论的，可操作该系统10以识别居住者行进以一致的时间完成穿过家12的一个或多个路径14。然后监视中心18监视居住者在一段时间内步行每一个路径14所花费的持续时间以作为居住者步行速度随时间的指示器。如果该持续时间随着时间增加，那么它表示居住者的步行速度已经下降。类似地，如果该持续时间随时间下降，那么它表示居住者的步行速度已经增加。然后监视中心18可联系护理者以通知该护理者该居住者步行速度的变化。如果该持续时间保持不变，那么它表示居住者的步行速度没有变化。可对监视中心1 8编程以监视一天、几天或者更长时间内居住者步行每一条路线14所花去的时间。

在一个实施例中，示出的家12具有两层：顶层20和底层22。应当理解，可在具有单层或多于两层的家中或在居住或商业建筑中安装该系统10。所示出的居住者的路径14从顶层20上的主卧24延伸到第一层22上的厨房26。在所示出的路径14中，居住者从主卧24中的床28行进，下楼梯30经起居室32到厨房26。当居住者沿着该路径14步行时，各种传感器被触发并发送信号到监视中心18。

除了所说明的居住者的路径14，还可有居住者采取的许多其它路径。在居住者家中可设置多个传感器16以覆盖居住者可采取的穿过家12的大部分或所有可能的行进路径14。在该实施例中，这些传感器16包括在家12中的各个房间中设置的运动传感器，和可在房门、冰箱门、抽屉、橱柜等上布置的门开关。此外，多个传感器可包括可在床或椅子上布置的压力垫36，以当居住者躺在床上或坐在椅子上时通知监视中心18，并且当居住者起来时其还提供指示。然而，值得注意的是，所使用的传感器类型并不局限于本技术实施的范围，因此，如本领域普通技术人员将理解的一样，可使用能实现类似结果的任何其它类型的传感器。例如，压力垫传感器36可以是用于检测居住者占用床、椅子、睡椅或者其它就座位置的传感器的一个实施例。可使用的另一传感器是红外传感器，配置该红外传感器可不令人注目地检测床、椅子、睡椅等的占用。在该实施例中，在整个居住者家中设置的这些传感器16、34和36与通信面板38无线通信。然而这些传感器还可有线地连接到通信面板38。该通信面板38例如通过电话线、电缆或互联网依次耦连到监视中心18。

所示出的监视中心18具有与存储器42通信的处理器40，该存储器42存储了用于控制处理器40操作的计算机可读程序指令。处理器40与存储了从多个传感器16、34和36例如提供运动信号的传感器接收到的传感器数据和该信号的提供时间的数据库44通信。在存储器42中存储的程序指令还控制处理器40以确定来自不同传感器的触发事件之间的时间周期。例如，可对处理器40编程以确定该时间，该时间在当楼下的运动传感器16停止传感居住者的运动与当厨房26中的运动检测器16在厨房26中第一次检测到运动之间。这仅仅是所确定的路径的一个示例。同样可对处理器40编程以确定时间周期，该时间周期在沿着该路线的其它传感器检测到的触发事件例如起居室32中设置的运动传感器16检测到的运动之间。

对处理器40编程以识别一个或多个穿过家的路径14，完成该一个或多个穿过家的路径14具有一致的持续时间。可注意到持续时间不一致的路径14可能是那些居住者执行附加活动例如停下来梳头、停下来捡起东西等等的路径。这里，将路径14定义为居住者穿过家12的行程，该行程触发多于一个传感器16。例如穿过家12的另一路径14可以是从厨房26到楼上的淋浴间46。当厨房26中的运动传感器16停止发送表示居住者在厨房26中运动的信号时，该路径14的持续时间可开始，当居住者打开到淋浴间46的门、触发门开关34时该路径14可结束。也可对处理器40编程以查看一天的某一部分的路径14，以识别具有最一致的持续时间的路径。

总体参考图2，示出了传送来自家12中的多个传感器16、34和36的数据到监视中心18的图解视图。如上所述，来自传感器16、34和36的数据48包括特定传感器提供的数据和通过该传感器指示的行为。此外，监视中心18记录接收来自这些传感器的数据48时的日期和时间50。可替换地，可通过该传感器或布置在家中的其它相关设备更精确地捕捉事件的日期和时间50。捕捉该事件的时间的精度越高，由任何外部影响例如在传感器数据通信中的延迟或通信等待引起的变化就越少。因此，在这种情况下通信等待将不会影响传感器数据的分析。

该处理器40使用数据48和50以识别在多个传感器16、34和36之间的具有一致的持续时间或行进时间的路径14。在图2提供的示例中，在2003年4月10日早上6:30，在主卧24中的床28的床垫上安装的压力垫传感器36提供了信号以指示居住者已经离开床28。在早上大约6:38，楼上的运动传感器16提供了存在楼上运动的信号，指示居住者已经离开卧室24并且运动到楼梯周围。接着，在早上7:00，起居室32中的运动传感器16提供在起居室32中检测到运动的信号。最后，在早上7:06，在厨房26中安装的运动传感器16提供信号以指示已经在厨房26中检测到运动。为了估算居住者的步行速度，实际上有可考虑的通过该数据表示的几条路径。例如，从床28步行到厨房26代表一条路径。类似地，如果居住者从厨房26步行到卧室24，那么这将指示另一路径，因为触发这些传感器的序列就限定了行进路径。

总体参考图3，对监视中心18编程以识别家中的在持续时间和通过频率方面一致的路径。图3说明了该过程，通过该过程确定、排列并存储具有用作参考行进时间(T_r)的最一致的持续时间数据的路径14，并且该过程一般通过附图标记52表示。如通过方块54所表示的，收集来自家12中的各个位置设置的各种传感器16、34和36的数据并将其存储在数据库44中。然后，如方块56所表示的，确定居住者各个传感位置之间的行进周期。然后，如方块58所表示的，基于大量参数例如穿过的路径长度、行进时间的一致性和通过这些路径的频率，排列各条行进路径14。在下面的描述中各条行进路径14的排列将变得更好理解。最后，如通过方块60所表示的，将行进路径14、它们的相关持续时间、通过那些路径的频率和它们的排列存储到图1中示出的数据库44中。

参考图4到图6，说明了穿越通过家的各条路径14的持续时间的示例表。该表总体上由附图标记62表示。该表62包括列出每一种情况下的居住者穿过通过家的具体行进路径所需的行进持续时间的列64。在列66中列出了每一条行进路径14。每一条行进路径14对应于沿着该路径触发的传感器的序列。在该示例中，住处有11个传感器，每一个传感器具有与该传感器关联的1-11的对应数字。然而可使用任意数量的传感器。还提供列68以指示在定义的时间周期中行进每一条路径14的次数。

在该示例中，表62的每一行对应行进路径。当居住者沿着穿过家的行进路径行进时，总体由附图标记70表示的该表中的第一行进路径由以该次序的传感器1、2、5、6、9、11和7的触发为表现而走过家中的一条路。在该示例中，居住者已经以与已经行走该路径大约相同的持续时间行进了第一路径。表62的第二行中提供的第二行进路径总地由附图标记72表示，其包括步行穿过家以该次序1、2、3、4、5、7、8和9触发传感器。在第二行进路径72中，行进持续时间处在7分2秒钟到7分10秒钟之间的范围。如所述的，行进第二路径72的频率高于第一行进路径70。

在表62中提供了第三行进路径，其总体上由附图标记74表示。第三行进路径74由居住者绕家步行时以次序1、3、7、9、10和11触发传感器。在该示例中，在限定的时间周期中穿过第三行进路径74二十二次。用于该行进路径74的持续时间一般处在9分6秒钟到9分22秒钟之间的范围。然而，如附图标记76所示，该行进持续时间在一种情况下高达17分6秒钟长。该值可能不是真实的行进时间。相对其它持续时间，17分6秒的更长持续时间可能表示居住者为了一些活动例如换衣服而中途停下来。因此，这种数据可不用理会。在表62中提供了顺序地激励传感器2、4、5和7的第四行进路径，第四行进路径总体上由附图标记78表示。如已经描述的，在给定的一个月中穿过该行进路径78二十六次。。然而，关于该路径的行进持续时间，居住者表现出了大量变化。尽管居住者一般在3分2秒钟到3分29秒钟之间穿过第四行进路径78，但是有居住者在2分46秒钟内或在10分10秒钟内穿过该路径的情况。

基于数据的一致性和数据的频率可排列这些行进路径。例如，第一行进路径70可具有最一致的数据，但是因为它的行进如此不频繁所以可将它排列在其它行进路径下面。相反，第四行进路径78可能是最频繁行进的行进路径，但因为它的数据较不一致所以它排列较下。行进路径的长度还可以是用于排列这些行进路径的标准。例如，人沿着路径步行的距离越长，该路径将最可能反映人实际的步行速度。因此，在相同的频率和统计的一致性数据的情形下，将它分级为高于较短的行进路径。

总体参考图7，说明了该过程的一种实施例，通过该过程该系统10随时间监视居住者的步行速度，并且该过程总地用附图标记80表示。在所说明的实施例中，如方块82所示，处理器40登记由各种传感器发射的激励事件，该激励事件代表居住者沿着路径的运动/活动。如方块84所示，识别居住者当前的行进路径，并且如方块86所示，通过利用与居住者的运动/活动对应的临时数据50，确定用于该路径的当前行进时间(T_c)。可注意到，通过触发这些顺序的传感器来决定行进路径的识别。

然后如方块88所示，将当前行进时间(T_c)与用于各个传感器之间的路径的参考行进时间(T_r)比较。参考行进时间(T_r)可以是单一值例如百分点或最大值。可替换地，参考行进时间(T_r)可以是表示历史数据的分布。可以使用正态的分布并且可将正态的分布表示为平均的且标准的偏差。然而，也可使用其它分布。参考行进时间(T_r)可适用于反映居住者的行为，并且只要捕捉到了新的测量结果就可对于每一个地点或位置更新参考行进时间(T_r)。

当对于参考行进时间(T_r)使用单一值时，通过简单的关系运算，可比较当前行进时间(T_c)与参考行进时间(T_r)。可替换地，通过确定参考行进时间(T_r)是否落入了正态分布的限制范围中，例如对正态分布的平均数的标准偏差的倍数限定的范围里，可比较当前行进时间(T_c)与参考行进时间范围。换言之，可相对于‘n’倍标准偏差比较参考行进路径(T_r)，其中‘n’表示精度，护理者需要该精度以确定参考行进时间(T_r)范围的限制。‘n’值越小将给出越紧凑的范围。本领域普通技术人员可以认识到，可使用许多不同的比较方法。如方块90所示，如果当前行进时间(T_c)远大于或小于参考行进时间(T_r)以使该差值(t_c-T_r)大于预定值，那么处理器40将删去该数据，因为这样的行进时间(T_c)是不表示居住者真实的步行速度的界外值。例如，如果居住者沿着路线停下来，那么当前行进时间(T_c)将远大于应当的参考行进时间(T_r)。该行进时间的一个示例是通过图4中的附图标记76表示的行进时间。被选择作为阈值以删去该当前行进时间(T_c)的值(即(T_c-T_r))被优先选择，以只删去不真实地表示居住者步行速度的数据。

如方块92所示，在数据库44中存储真实表示居住者步行速度的其它当前行进时间(T_c)，并且使用其来为参考行进时间(T_r)确定新的或初始值。如方块94所示，使用这样的当前行进时间(T_c)以随时间分析居住者的步行速度。如方块96所示，进行分析以确定行进时间是否随时间变化。如方块98所示，如果随时间居住者的行进时间表现出连续的增加或减少，那么这表示居住者的步行速度正在改变并且可自动发送警示给护理者。可采取其它行动，例如打电话给居住者以询问居住者的健康。当完成时，在数据库44中存储当前行进时间(T_c)并且可使用其为参考行进时间(T_r)确定新的或初始值。

可替换地，可使用旧数据例如表示一周或一月前的步行速度的数据，和最近的数据并比较值来检查数据。例如，当将持续时间表示为正态分布时，那么可比较该平均数和标准偏差以确定它们在统计上是否不同，并且确定行进该路径的持续时间是否真正地在改变。然而，如果对居住者穿过的各条路径的行进持续时间没有显著地变化，那么该系统将根据传感器数据继续更新自身，并且监视步行速度以确定变化。

而且，如果对于单一事件来说，当穿过楼梯30时行进时间有显著下降，这可能证明居住者已经跌下楼梯30。因此，根据该传感器的位置可将该传感器数据列入优先地位，并且可允许处理器由此发起报警/警示。通过例如在蜂窝电话或寻呼机上的电子邮件服务或者电子文本讯息系统警示护理者。类似地，还可使用警示护理者的其它方法，例如可使用视觉警示、声音警示、电视文本(tele-textual)信号等。然后护理者在该情况下照顾该居住者。可替换地，一天中沿着几条路径步行的持续时间显著增加可能是表示居住者已经经历了突发的严重健康问题。然后该监视中心18可向该护理者或居住者发警示。

在另一实施例中，还可根据相同技术的方面确定路线图，在该路线图中这些路线图的持续时间变化小于这些持续时间的预期变化。例如，当居住者覆盖了穿过顶部和底部处安装有传感器的楼梯30的路径时，居住者每次花费近似相同的时间上楼，例如大约30秒钟。然后，如果居住者开始花费长50％的时间(例如约45秒钟)来爬该楼梯30，因为他们频繁地呼吸，那么该系统可检测到步行速度的变化。然而，如果该偏移量小，例如仅仅1％(30.3秒)，那么监视中心18可能不会激励或发警示给护理者。因为每一个传感器的激励顺序可用来区分这些路径，所以楼梯的每一个行进方向是单独的路径可能是难以忍受的。

类似地，本领域普通技术人员可以理解，可利用上文中所述的方法和算法来看居住者的步行速度是否已经增加。例如，可期望居住者所采用的药物治疗将改善居住者的健康。可通过居住者的步行速度在时间周期上的增加，其将导致更短的行进时间来证明该改善。例如，如果居住者从旁通外科手术中恢复，则可通过居住者提高的步行速度证明该恢复。可使用上述的方法和算法来监视步行速度的提高，并因此随着几天、周或月数监视恢复的进展。因此，可将该统计的步行速度数据用作预测工具。

本领域普通技术人员将理解，将上述的这些方法和算法嵌入专用处理器例如ASIC(专用集成电路)或者配置以用于处理这些信号的数字信号处理器。可替换地，计算机可读指令可嵌入监视中心18的处理器40中，以处理上述传感器数据。

当仅仅结合了有限数量的实施例详细描述了本发明时，可容易理解地是，本发明不限于这些公开的实施例。然而，可以修改本发明以并入迄今没有描述的任何数量的变化、改变、置换或等价装置，但是这些是与本发明的精神和范围相称的。此外，当已经描述了本发明的各种实施例时，可以理解的是，本发明的一些方面可只包括一些所述实施例。因此，本发明不被视为由前面的描述限定，而只通过所附权利要求书的范围限定。

Claims (10)

1、一种用于识别人步行速度变化的系统(10)，该系统(10)包括：

多个传感器(16、34和36)，其布置在建筑物(12)的多个不同房间中，其中多个传感器(16、34和36)的每一个工作时检测人的运动或人的位置之一，以提供表示人的运动或人的位置之一的信号；和

基于处理器的系统(18)，其工作时从多个传感器(16、34和36)接收表示人的运动的信号和表示人的位置的信号；

其中基于处理器的系统(18)工作时基于来自多个传感器(16、34和36)的表示人的运动和人的位置的信号，确定人穿过建筑物(12)行进的路径(14)的行进时间，并将该行进时间存储在基于处理器的系统(18)中；

其中，基于处理器的系统(18)工作时从人穿过建筑物(12)行进的多条行进路径(14)中识别在一段时间内具有大体一致的行进时间的人穿过建筑物(12)行进的至少一条路径(14)，和

其中基于处理器的系统(18)工作时通过识别人穿过建筑物(12)行进的至少一条路径(14)的行进时间的变化，来识别人步行速度的变化。

2、如权利要求1所述的系统(10)，其中基于处理器的系统(18)工作时基于在基于处理器的系统(18)中存储的行进时间来确定穿过至少一条路径(14)的参考行进时间。

3、如权利要求2所述的系统(10)，其中基于处理器的系统(18)工作时比较至少一个当前行进时间与参考行进时间，以确定行进时间是否随时间变化。

4、如权利要求3所述的系统(10)，其中配置基于处理器的系统(18)以当基于处理器的系统(18)确定行进时间随时间变化时发送警示给护理者。

5、一种操作监视系统(18)以识别人步行速度变化的方法，包括：

接收表示人在建筑物(12)里运动的数据和该运动发生的时间；

处理该数据以确定代表性行进时间，该代表性行进时间用于人沿着来自传感器(16、34和36)的多个不同顺序的传感器(16、34和36)的一个特定顺序步行；和

周期性地比较人沿着传感器(16、34和36)的该特定顺序步行的当前行进时间与代表性行进时间，以识别人沿着传感器(16、34和36)的特定顺序步行的行进时间变化。

6、如权利要求5所述的方法，其中处理数据包括：

确定人沿着传感器(16、34和36)的多个顺序步行的行进时间，并且识别传感器(16、34和36)的多个顺序中具有大体一致的行进时间的那些传感器(16、34和36)的特定顺序，其中该代表性行进时间包括用于具有大体一致的行进时间的传感器(16、34和36)的特定顺序之一的代表性行进时间。

7、如权利要求5所述的方法，其中包括：

当识别到行进时间在这些传感器(16、34和36)的顺序之间的变化趋势时，联系护理者。

8、一种操作监视系统(18)以识别人步行速度变化的方法，包括：

从建筑物(12)中布置的多个传感器(16、34和36)的每一个接收表示人运动的信号；

基于从建筑物(12)中布置的多个传感器(16、34和36)接收的表示人的运动的信号，确定人在建筑物的房间之间步行所花费的行进时间；

识别穿过建筑物(12)中的第一多个房间的至少一条路径(14)，其从穿过建筑物(12)中的多个房间的多个路径(14)中产生一致的行进时间；和

随时间存储沿着路径(14)步行穿过第一多个房间的代表性行进时间，以作为用于比较的参考。

9、一种程序，包括：

在有形的媒介中存储的程序指令，其中这些程序指令可使基于处理器的装置(40)能够基于从建筑物(12)中布置的多个传感器(16、34和36)接收的数据来确定人在建筑物(12)的房间之间步行的行进时间，并且该程序指令可使基于处理器的装置(40)能够识别人步行穿过的产生一致的行进时间的房间的特定顺序。

10、一种用于识别人步行速度变化的系统(10)，包括：

监视系统(18)，其与工作时检测建筑物(12)里的人的多个传感器(16、34和36)通信，其中监视系统(18)工作时确定在多个传感器(16、34和36)之间的每一行程的行进时间，并且在存储器(42)中存储该行进时间，以使该系统能够为多个传感器(16、34和36)之间的该行程产生参考行进时间。

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