CN102356299A - 用于固定在生物上的状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于固定在生物（22）上、尤其是人（21）上以检测生物（22）的身体（23）的位置状态的状态检测装置（1），具有构成为加速度传感器（7）和/或陀螺仪传感器（9）的第一传感器（6）。在此设置构成为高度测量传感器（13）的其它的第二传感器（11）。此外本发明涉及一种相应的方法。

Description

用于固定在生物上的状态检测装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于固定在生物上、尤其是人上以检测生物身体的位置状态的状态检测装置。此外建议一种相应的方法。

背景技术

多年以来，生物、尤其是人的运动检测在体育、健康（Wellness）、健身（Fitness）的范围内以及尤其是在医疗中，例如在诊断、治疗和康复时越来越重要。在此，例如公知在体育和健身领域内测量运动时间和步数或步序列的系统，如例如在WO1998058236中所建议的。此外，尤其是在医疗领域中感兴趣的有行程参数，如踩踏时间、左侧/右侧的行程对称性以及着地力，其中目前可以买到具有软件的运动监视器，所述软件可以确定这样的参数。为此，借助固定在身体上的加速度传感器检测身体在纵向、横向和/或竖直方向上的加速度值。对这样的信号的分析典型地用计步器算法进行。此外尤其是对于特殊的医疗检查，尤其是在老年病学中或在慢性疾病的治疗管理时，根据“走”、“坐”、“站”和“躺”对所检测的运动的有差别的分类是值得期望的，其中应当可以在日常环境中进行这样的分类而无大的有关仪器的耗费，以便不通过要随身携带的仪器以及多重的电缆连接来限制所涉及的人。由于相应的人群应当尽可能持续地在身边携带这种设备，但同时通常在其可动性和运动机能（Motorik）方面受限，因此从现有技术公知的装置是不合适的。此外，利用从现有技术公知的检测装置确定的数据一般不能在状态“坐”和“站”之间进行可靠的区分或不能可靠地识别从坐到站或从站到坐的过渡。此外，从JP-2004096457公知一种用于病床的监视装置，该监视装置借助三维传感器监视患者在病床上的躺着。其缺点是，该装置只有非常有限的使用范围。

发明内容

按照非常有利的方式，通过本发明建议的状态检测装置消除从现有技术公知的限制，该状态检测装置可以实现在体育、健身/健康和医疗或治疗和康复领域中的非常广泛的使用。为此建议一种用于固定在生物上、尤其是人上以检测生物的身体的位置状态的状态检测装置，具有构成为加速度传感器和/或陀螺仪传感器的第一传感器。在此设置构成为高度测量传感器的其它的第二传感器。借助该高度测量传感器可以验证由第一传感器检测的、身体的位置状态的变化。例如，可以借助高度测量传感器验证如所述由第一传感器检测的从坐到站的过渡，使得在起立时检测例如大腿长度的高度差。虽然原则上也可以根据如由第一传感器检测的纯粹的加速度值来确定从坐到站或从站到坐的这样的过渡。但是在此存在实际上是否存在这样的位置状态变化的提高的不确定性。为了纯粹验证这样的位置状态变化，例如可以考虑简单和成本低的、整体的高度测量器用于验证身体的位置状态变化。

在另一种实施方式中规定，所述高度测量传感器是气压检测传感器。气压检测传感器在现有技术中作为高度测量传感器公知。高度在此间接通过占优势的气压的变化来确定。优选地，在此使用微机械制造的、非常精确的高度测量传感器/气压检测传感器用于能够也可靠地检测小的气压差，该气压差例如在人的大腿长度范围内与高度位置变化相应。

在另一种实施方式中，设置气压检测传感器的补偿装置来用于补偿不是因位置变化引起的气压波动。在通过气压间接确定在位置状态中高度或高度变化时，可能出现由这样的气压波动引起的误差源，这样的气压波动不能归因于位置变化，而是归因于环境中的其它影响，例如归因于在空调房间内窗户或门的打开，这些其它影响有规律地导致在短时间内环境压力的改变。通过所述补偿装置检测这种气压波动并且在检测位置状态变化方面得到补偿。由此避免有错误地假定位置状态变化。

一种优选的实施方式具有合理性装置（Plausibilitätseinrichtung），该合理性装置将由第一传感器感测的、生物的身体的位置状态变化与来自高度测量传感器的数据进行比较。在此，在由如所述那样构成为加速度传感器和/或陀螺仪传感器的第一传感器提供的数据与这样的由高度测量传感器提供的数据之间进行比较。来自第一和第二传感器的数据的比较允许对身体的位置状态变化做出可靠的陈述。在此也就是将如由第一传感器检测的位置状态变化与第二传感器的数据检测进行比较，或者反过来，从而仅当两个传感器的数据具有这样的位置状态变化时才实际上假定位置状态变化。从而同时可以对位置状态变化进行精确的量化。

优选地，所述状态检测装置构成为组件。这意味着，在单个组件中组合第一和两个传感器，优选与诸如合理性装置和补偿装置的其它装置一起，从而只有该一个组件承担状态检测装置的全部功能，尤其是还有存储和/或分析和/或提供接口或还有信号通知（报警音，报警显示）。由此例如作为在髋关节上方固定在生物身体上的组件，舒适的、在日常使用中无阻碍的和/或限制的结构形式是可能的。在此，尤其是对于伤者、病人或老年患者来说，简单地可以按照有利的方式将状态检测装置方便地随身携带。通过非常可靠地识别位置状态变化，尤其是高度变化，例如还可以非常有利地实现报警装置，该报警装置例如识别携带所述状态检测装置的患者的跌落并例如通过紧急呼叫装置（移动电话，无线电）促使召唤急救医师或急救服务。这样的跌落识别例如可以非常有利地通过以下方式进行，即将身体的位置状态变化（尤其是作为高度变化）与时基进行比较，该时基能以非常简单的方式通过数字的时间测量装置集成在状态检测装置中。也即与有意识的、意愿的起立或坐下不同，跌落以其它运动/时间分布图（Bewegungs/Zeitprofil）进行，从而在为高度变化而确定的持续时间上可以在有意的坐下、躺下或起立与跌落之间进行非常可靠的区分。特别优选的是，在此可以在这样的跌落检测之后等待患者例如通过按压按钮回复。如果这样的回复不在可预定的时间间隔内进行，则促使紧急呼叫，因为必须认为患者不再能够自我帮助。但是如果患者在所述状态检测装置的请求之后在该时间间隔内回复，则不发生紧急呼叫，因为由于该回复而假定该患者能够自我帮助。通过这种方式可以按照有益的方式提供误警报安全的紧急情况警报系统。

此外建议一种用于检测生物的身体的位置状态的方法，其中借助固定在身体上的第一传感器检测身体的加速度和/或角度位置。在此规定，借助其它传感器确定身体的高度位置。按照有利的方式，除了由固定在身体上的第一传感器在恰好该身体的加速度和/或角度位置方面提供的位置状态数据之外，还确定其它传感器的关于该身体的高度位置的数据。因此，该身体的位置状态变化可以通过将第一传感器的数据与其它的第二传感器的数据的平衡和比较来确定、合理化和验证。在此，身体的加速度、角度变化和高度位置的变化可以按照非常有利的方式被考虑用于运动分布图以及用于运动分析。

其它有利的实施方式由从属权利要求以及从属权利要求的组合得出。

附图说明

下面借助实施例更详细地解释本发明，但是并不限于该实施例。

图1示出本发明的状态检测装置的示意图，以及

图2示出所述状态检测装置的工作原理的原理图。

具体实施方式

图1示出用于借助诸如皮带3的固定装置2固定在未示出的生物上的状态检测装置1。状态检测装置1构成为组件4，该组件4在紧凑的外壳5中具有第一传感器6，该第一传感器6当前由加速度传感器7、也就是多轴加速度传感器8，和陀螺仪传感器9构成，以及其它传感器10、也就是第二传感器11，该第二传感器11是作为高度测量传感器13通过经由环境气压P的间接高度测量发挥作用的气压检测传感器12。在此，加速度传感器7作为多轴加速度传感器8检测在该加速度传感器的（这里未示出的）轴上、尤其是也即在空间的3个轴上作用于该加速度传感器的加速度。陀螺仪传感器9检测角度位置的变化，这些变化通过组件4的运动或携带组件4的未示出的生物的运动而引起。当然作为第一传感器6只具有加速度传感器8（没有陀螺仪传感器9）的实施方式也是可能的。

第一传感器6的数据借助合适的电连接15、例如印制导线16被导向分析装置14，该分析装置14借助来自第一传感器6的数据分析、绘制组件4的位置变化，并且通过接口17使得可用于在状态检测装置1之外进行的分析，例如通过未示出的计算机系统。同时通过合适的电连接15连接用于显示状态消息或警报消息的显示器17。来自第一传感器6和作为运动数据由分析装置14分析的数据不是在所有情况下都是可靠的。为此，第二传感器11作为高度测量传感器13向分析装置14提供其它数据、也就是涉及状态检测装置1（组件4）的高度位置的高度数据，其中将所述其它数据与来自第一传感器6的数据进行比较。为了提高高度测量传感器13的高度数据的可靠性，为分析装置14分配补偿装置18，该补偿装置18向分析装置14用信号通知环境气压P的不是由位置变化引起的空气波动并且由此补偿（例如通过压力变化分布图和/或其它气压传感器）。由此避免在环境气压P变化时通过气压检测传感器12错误地识别高度位置的变化。

如果由第一传感器、尤其是由加速度传感器7识别出组件4的加速度，则这可以在分析装置14中解释为位置状态变化。如果同时由第二传感器11未识别出高度位置的变化（尤其是在通过补偿装置18进行补偿之后），则不能认为高度变化。如果由第一传感器6、尤其是由陀螺仪传感器9识别出角度位置的变化，则当第二传感器11未通知高度变化时同样不能认为高度变化。通过这种方式明显提高在作为身体（未示出）的状态的高度位置变化方面整个系统的精度，在该身体处布置状态检测装置1以例如用于诊断目的。如果高度测量传感器13向分析装置14提供意味着高度位置变化的数据，只要不同时将（至少）角度位置变化通过第一传感器6的陀螺仪传感器9和/或将加速度通过第一传感器6的加速度传感器7告知给分析装置14，则这（必要时也在无补偿装置18的情况下）被归因于气压变化。此外，为分析装置14分配精确的时间检测装置19，例如作为数字钟20，该时间检测装置19允许对状态变化/高度和角度位置和/或加速度的变化的时间序列作出陈述。由此例如可以容易地将跌落与有意识的坐下区分开来，因为跌落通常在短得极多的时间内进行。这里未示出的报警装置在识别出跌落的情况下例如可用于报警/发生紧急呼叫。该报警装置优选集成在状态检测装置、也就是组件4中。

图2示出人21作为生物22，该人在腰带上在舒适的位置并且按照固定的方式随身携带示意性示出的状态检测装置1。示出人21一次在站立的位置上，一次在坐着的位置上，其中高度延伸的差Δh大约相应于人21的大腿长度H。状态检测装置1通过针对图1描述的第一传感器6和第二传感器11检测在作为人21的身体23在房间中的相应位置状态的站状态和坐状态之间的过渡，其中尤其是第二传感器11面临确定高度延伸的差Δh的任务。为了验证从坐到站的位置状态或从站到坐的位置状态的这种过渡而考虑大腿长度H，该大腿长度H可以对状态检测装置1预先给定，例如在状态检测装置1的分析装置14的存储区中。可以通过这种方式非常精确地检测恰好是坐的位置与站的位置之间的状态过渡。在起立时，即所谓的坐-站转换时，第二传感器11（未在图2中示出的全部附图标记可从图1中得到）检测高度延伸的正差Δh，该正差大约相应于携带相应状态检测装置1的人21的大腿长度H。为此，状态检测装置1可用相应的单独的人21的相应的、单独的大腿长度H校准，例如该大腿长度H可以被作为程序输入或者通过其它方式输入，或者借助执行一次的或多次重复的起立和坐下在状态检测装置1的校准模式中通过这样确定的高度延伸的差Δh来确定。对于这种校准和其它交互，状态检测装置1具有这里未示出的操作元件，例如按键。在从站的位置状态坐下（所谓的站-坐转换）时确定高度延伸的相应负差Δh。除了高度延伸的所述差Δh之外，还由加速度传感器7确定加速度和/或由陀螺仪传感器9确定角度位置变化，该加速度和/或角度位置变化被考虑用于验证和合理性检验。利用所建议的、具有所描述的本发明特征的状态检测装置1，可以检测分别携带状态检测装置的人21的身体23的大量不同的运动数据和/或位置数据，从而状态检测装置1可以非常广泛地使用，并且除了照料上了岁数的或衰弱的人之外尤其是还可以用在健身和健康的领域中以及用在体育中。在优选的实施方式中，状态检测装置具有这里未示出的、适宜长时间检测的存储元件，所述存储元件分配给分析装置14并且允许在设备本身上实时地或者根据询问在线分析，并且同样允许在这里未示出的计算机系统上离线分析，从而尤其是可以检测和分析训练结果、运动机能和运动流程的偏差以及运动机能的行为模式。此外可以非常好地监视衰弱的或无助的人，使得可以例如比利用从现有技术公知的解决方案可靠得多地识别跌落。尤其是在所建议的、其中将（这里未示出的）报警系统例如通过无线电或移动电话分配给状态检测装置1或者集成在该状态检测装置1中的变型方案中，对于相应的携带者可以实现非常高的安全性。例如，当应当涉及了有意识的运动时，这样的系统还可以在发出警报之前在可预定的时间间隔内请求回复。如果进行了回复，则不发出警报，如果没有进行回复，则状态检测装置1认为携带者跌落，并且向所存入的目标报警。通过这种方式在非常高的误警报安全性的情况下可以引起非常好的监视。

Claims (6)

1.用于固定在生物（22）上、尤其是人（21）上以检测生物（22）的身体（23）的位置状态的状态检测装置（1），具有构成为加速度传感器（7）和/或陀螺仪传感器（9）的第一传感器（6），其特征在于，构成为高度测量传感器（13）的其它的第二传感器（11）。

2.根据权利要求1所述的状态检测装置，其特征在于，所述高度测量传感器（13）是气压检测传感器（12）。

3.根据上述权利要求之一所述的状态检测装置，其特征在于，气压检测传感器（12）的补偿装置（18）用于补偿不是因位置变化引起的气压波动。

4.根据上述权利要求之一所述的状态检测装置，其特征在于，合理性装置，该合理性装置将由第一传感器（6）感测的、生物（22）的身体（23）的位置状态的变化与来自高度测量传感器（13）的数据进行比较。

5.根据上述权利要求之一所述的状态检测装置，其特征在于，所述状态检测装置构成为组件（4）。

6.用于检测生物的身体的位置状态的方法，其中借助固定在身体上的第一传感器检测该身体的加速度和/或角度位置，其特征在于，借助其它传感器确定身体的高度位置。

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