CN108778122A - 用于实施椅子起立测试的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在厕所使用期间监测对象的移动的监测系统包括传感器的集合，所述传感器的集合用于检测卫生间中所述对象的存在以及所述对象的坐姿或站姿。计时器确定在所述厕所使用期间从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间，并且这使得能够估计关于椅子起立测试的信息。

Description

用于实施椅子起立测试的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于实施椅子起立测试的系统和方法。

背景技术

椅子起立测试是一项体能测试，其通常用于对老年人的研究。五次从坐到站的测试(5XSST)是一个常见的范例。该测试评估功能性下肢力量、移行运动、平衡性，以及跌倒风险。该测试通常由理疗师进行监督，并以下列方式来施行：

(i)患者双臂交叉放在胸前且背部倚靠椅子坐下；

(ii)治疗师发出指令，在开始命令后，患者尽其所能尽快站立并坐下五次；

(iii)治疗师使用秒表来跟踪测试的持续时间。当给出开始指令时开始计时，并且在第五次重复之后患者触碰椅子时结束。

许多研究已经评估了该测试的有效性和可靠性。例如，J.M.Guralnik、L.Ferrucci、C.F.Pieper、S.G.Leveille、K.S.Markides、G.V.Ostir、S.Studenski、L.F.Berkman和R.B.Wallace的文章“Lower Extremity Function and SubsequentDisability Consistency Across Studies,Predictive Models,and Value of GaitSpeed Alone Compared With the Short Physical Performance Battery”(J.Gerontol.A.Biol.Sci.Med.Sci.，第55卷，第4期，第M221–M231页，2000年1月)示出在13.6秒之内无法从椅子起立五次与增加的体力不足和发病率相关联。另一项研究发现，针对预测复发性摔倒者执行从坐到站的测试的最优截止时间是15秒。另一项研究发现，12秒的截止评分使得能够区分健康老年对象和慢性中风对象。

因此，五次从坐到站的测试是一项有价值的体能测试。然而，定期进行测试并不令人愉快，因为它需要老年患者付出时间和努力。此外，尽管测试本质上是简单的，但是它需要理疗师来监督测试并跟踪持续时间。

发明内容

本发明由权利要求来定义。

根据本发明的一个方面的范例，提供了一种用于在厕所使用期间监测对象的移动的监测系统，包括：

传感器的集合，其用于检测卫生间中所述对象的存在以及所述对象的坐姿或站姿；

控制器，其适于确定从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间，其中，所述控制器还适于基于所述持续时间的信息来估计针对所述对象的从坐到站的测试表现；以及

用于存储所述持续时间的信息的存储器或者用于将所述持续时间的信息输出到外部设备的输出部。

该系统提供了用于以日常方式(特别是在家庭环境中)进行椅子起立测试的更自然的环境。该系统不需要老年对象的额外努力，也不需要理疗师。因此，这也提供了更频繁地进行测试的机会。

该系统通过利用在一天中自然发生的从坐到站的活动和从站到坐的活动来模拟老年对象的家庭环境中的从坐到站的测试。在厕所环境中，坐的活动和站的活动经常发生并且是明确定义的。此外，每次测试条件都非常相似。例如，房间装饰以及厕所位置和高度通常是固定的，对于例如起居室中的椅子来说可能不是这种情况。

所述控制器还适于基于所述持续时间的信息来估计针对所述对象的从坐到站的测试表现。这可以通过根据个人上厕所进行推断(例如通过使用作为测试或校准流程的部分而获得的真实的从坐到站的测试表现的信息来训练对持续时间的信息的解读)来获得。通过这种方式，可以根据从个人从站到坐和从坐到站的转变收集的持续时间的信息来估计用户进行从坐到站的测试(例如，三次、五次或十次从坐到站的测试)的表现。

因此，监测系统可以仅仅监测个人每次上厕所时坐的活动和站的活动，以便推断到从坐到站的测试。然而，该系统还可以允许对象进行测试。对象可以仅仅决定每当他们想起来时每隔一段时间(例如，每周一次)进行从坐到站的活动。然后，该系统能够自动检测该活动并将持续时间的信息用作校准数据。替代地，所述系统可以具有用于指示对象进行从坐到站的测试的机构，例如通过与对象佩戴的设备(例如，智能电话或智能手表)通信。

在一些情况下，由控制器估计的测试表现是五次从坐到站的测试表现。

传感器优选被安装在卫生间中，使得传感器不需要由对象佩戴。通过这种方式，传感器根本不会干扰对象的正常日常生活。

所述传感器的集合可以包括至少一个PIR传感器。PIR传感器能够用于检测存在、一般移动以及移动方向。例如，至少一个PIR传感器可以用于检测卫生间中的存在和垂直移动。

所述传感器的集合还可以包括麦克风。这能够用于增强事件检测以提高持续时间的信息的准确性。

所述传感器的集合还可以包括心率传感器。这可以用于确定对象的努力水平，这可以再次用于增强事件检测并因此提高持续时间的信息的准确性。传感器优选由对象佩戴，但是传感器也可以是远程传感器。

所述传感器的集合还可以包括由所述对象佩戴或携带的加速度计。这可以用于提高检测坐的活动和站的活动的发生时间的准确性。此外，这样的加速度计还可以用于提供对站的活动或坐的活动的性质的指示(例如，平稳或不平稳)以及对施加的努力的量的指示。

所述控制器还适于对坐的活动的持续时间以及在所述坐的活动之前和之后的站的活动的持续时间进行计时。虽然这些持续时间可能与从站到坐的运动或从坐到站的运动无关，但是这些持续时间可以提供关于可能感兴趣的对象的额外信息。

本发明还提供了一种监测装备，其包括被安装在卫生间中的如上所述的监测系统。

根据本发明的第二方面的范例包括一种用于在厕所使用期间监测对象的移动的方法，包括：

检测卫生间中所述对象的存在，并检测所述对象的坐姿或站姿；

确定从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间；并且

存储所述持续时间的信息或将所述持续时间的信息输出到外部设备。

该持续时间的信息使得能够估计从坐到站的表现，而无需对象采取任何特殊措施来进行测试或记住要进行测试。

所述方法可以包括检测所述卫生间中的存在并检测垂直移动。所述方法可以包括检测所述卫生间中的声音和/或检测所述对象的心率和/或从由所述对象佩戴或携带的加速度计设备接收移动信息。也可以对坐的活动的持续时间以及在所述坐的活动之前和之后的站的活动的持续时间进行计时。

根据持续时间的信息，获得针对对象的五次从坐到站的测试表现。

本发明可以至少部分地以软件来实施，并且本发明还提供了用于此目的的计算机程序。

附图说明

现在将参考附图来详细描述本发明的范例，在附图中：

图1示出了具有安装的监测系统的卫生间；

图2示出了监测系统；

图3示出了监测方法；并且

图4示出了用于实施所需要的处理的通用计算机架构。

具体实施方式

本发明提供了一种用于在厕所使用期间监测对象的移动的监测系统，所述监测系统包括传感器的集合，所述传感器的集合用于检测卫生间中对象的存在以及所述对象的坐姿或站姿。计时器确定在所述厕所使用期间从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间，并且这使得能够估计关于椅子起立测试的信息。

图1示出了被安装在卫生间10(即，盥洗室，或浴室或淋浴室)中的监测系统。该房间包括厕所12，并且这就是“卫生间”。

传感器系统包括传感器的集合，所述传感器的集合用于检测房间10中的人的从坐到站的活动和从站到坐的活动。传感器的一种选择是被动式红外(PIR)传感器14。麦克风16还可以用于识别不同类型的活动，例如，移动、撤离和冲洗。

这些传感器被安装在卫生间中，因此这些传感器是房间基础设施的部分。因此，这些传感器不需要由对象佩戴或携带。因此，在大多数基本和最小干扰性的实施方式中，对象不需要觉察到传感器，因为这些传感器都可以是在卫生间内提供的远程传感器。

对象可能佩戴额外的传感器。这些额外的传感器可以是专门用于监测系统的传感器。然而，这些额外的传感器可能是对象已经用于其他监测目的的传感器。

例如，可以使用非干扰性心率传感器来基于心率的增加和减小而提供与站和坐的行为有关的额外指示。可以分别通过心率的稳定减小或增加来检测坐和站。另外，心率的增加和恢复可以提供关于老年对象的健康水平的重要信息。能够利用类似腕表的设备来容易地测量心率动态，并且能够将测得的心率动态与计时持续时间值进行关联。也可以使用不可穿戴解决方案来测量心率，例如，多普勒雷达，或者所谓的生命体征相机。

可以添加麦克风以提高系统的准确性并获得关于在上厕所期间的各种事件的更详细信息。例如，麦克风能够用于检测撤离、洗手和冲洗。因此，能够使用麦克风来增加能够检测到的事件的集合及它们的时序。

加速度计也可以由对象佩戴(或携带)，用于监测对象的移动。然后，加速计可以与主系统控制器通信，例如在卫生间中，或者加速度计可以通过互联网(例如，云)与远程数据库通信。加速度计可以被提供为要由对象佩戴的挂件。存在用于由老年人佩戴的加速度计挂件设备，例如，飞利浦生命线(商标)挂件，其构成用于提供跌倒检测的医学警报系统的部分。

除了提供用于提高检测坐事件和站事件的计时的准确度的另外的信息以外，这种类型的体上加速度计还使得能够估计在坐到站的功能期间的力量使用。这可以基于垂直加速度曲线来进行，该曲线指示体能。

此外，基于加速度信号，还可以确定对象是否在从坐到站的一个流程中平稳地移动，或者移动是否较不规则(例如，对象正在用他的手抓住一种扶手或其他物体以帮助站立过程)。

可以使用的另一传感器是厕所座圈上的压力传感器，使得能够准确地确定与厕所座圈接触的时间和然后与厕所座圈脱离接触的时间。

基于对不同事件的检测，系统确定从坐到站的活动的持续时间和从站到坐的活动的持续时间以及在厕所室中花费的总时间。然后，该持续时间的信息能够被发送到护理人员的设备，或者被存储在存储器中以供以后检索。然后能够随时间对数据进行跟踪。这使得能够及早检测到对象表现的任何恶化。

图2示出了该系统的部件。

控制器20接收来自PIR传感器的集合22的传感器信号以及来自任选的其他传感器(例如，心率传感器24、加速度计25和麦克风16)的传感器信号。如上所述，可能存在其他额外的传感器。在该范例中，控制器使用无线发送器26来发送数据。控制器20具有处理器28和存储器29。控制器20跟踪时间，以便记录不同事件的发生时间。例如，这可以产生以下计时点，每个计时点对应于这样的“事件”：

t0：老年对象进入卫生间的时间，

t1：坐的过程开始的时间，

t2：老年对象完全就坐的时间，

t3：老年对象开始起立的时间(在厕所使用完毕后)，

t4：老年对象站起的时间，

t5：老年对象离开卫生间的时间。

用于提供关于这些事件的时间戳的计时器基于控制器20的时钟系统。

能够使用PIR传感器的集合来检测事件。能够使用标准PIR存在检测来直接检测进入房间和离开房间。除了检测存在以外，PIR传感器还可以用于基于由于人与传感器之间的距离改变而引起的红外辐射的变化来检测移动。当例如被放置在天花板上时，可以检测垂直移动，例如，站和坐。

典型的PIR传感器包括两个检测器，将这两个传感器的信号相减以优化对横向变化的检测。如果特定的PIR传感器对检测垂直位置变化不够灵敏，则可以添加另外的检测器以优化垂直移动检测。

随后，计算各个时间点之差以导出持续时间的集合T_(i，i+1)＝t_(i+1)-t_i。这些持续时间参数例如被发送到远程护理人员的服务器。随时间跟踪持续时间参数并且使用持续时间参数来检测可能引起远程护理人员发出通知甚至触发警报的变化。该数据还可以用于向老年对象提供反馈，以更深入地了解他/她的行为。

PIR传感器不是用于检测对象的存在和位置的唯一可能的传感器。PIR传感器提供了低成本的解决方案，但是其他布置也是可能的。

一种方法是使用基于视觉的相机系统，其中，使用图像处理来识别身体的位置并随时间跟踪身体的位置。当使用基本PIR检测传感器检测到对象存在时，可以触发相机系统工作。这样的图像感测可以利用被放置在对象身上的标记，但是如上所述，优选是不需要对象采取特殊措施。相机系统可以使用基于深度的感测来确定来自例如距天花板的深度，从而区分坐与站。

另一种方法是检测不同水平扇区内的存在，从而指示是否采用站位或坐位。WO2013/014578中已经提出该方法用于检测的对象的跌倒，例如在浴室中。传感器可以再次包括PIR传感器，但是其他传感器类型也是可能的，例如，超声传感器、微波传感器或毫米波传感器。通过提供不同高度的传感器(其检测水平空间带内的移动)，可以获得姿态信息。

如上所述，传感器系统至少被部分集成到卫生间的结构中。传感器中的一些可以由对象佩戴。例如，通过跟踪身体的不同部位之间的相对移动，可以确定坐的活动或站的活动。

本发明可以由提供对坐与站的足够可靠的区分而可以进行计时测量的任何传感器布置或传感器的组合来实施。

持续时间值可以用作针对真实的五次从坐到站的测试(5XSST)的代理值。如果已经进行了真实的5XSST测量，则可以使用实际值来校准各种计时持续时间值的代理量度。

可以通过根据个人上厕所进行推断来获得5XSST值，例如通过使用作为测试或校准流程的部分而获得的真实的五次从坐到站的测试表现的信息来训练对持续时间的信息的解读。通过这种方式，监测系统仅需要监测个人每次上厕所时的坐的活动和站的活动，以便推断5次从坐到站的测试。

监测系统还可以使用从个人的坐的活动和站的活动收集的持续时间的信息，以便外推到涉及一个或多个从坐到站的活动和/或从站到坐的活动的任何从坐到站的测试，例如，两(2)次从坐到站的测试、三(3)次从坐到站的测试、四(4)次从坐到站的测试、十(10)次从坐到站的测试，或认为合适的多次坐从坐到站的测试。

然而，该系统还可以允许对象进行五次测试，五次测试不仅作为系统校准的部分，而且在此之后周期性地进行。对象可以仅仅决定每当他们想起来时每隔一段时间(例如，每周一次)进行五次从坐到站的活动。然后，系统能够通过在单次上厕所期间检测按顺序的坐的活动和站的活动来自动检测该活动，并将持续时间的信息用作新的校准数据。替代地，该系统可以具有用于指示对象进行五次从坐到站的活动的机构，例如通过与对象佩戴的设备(例如，智能电话或智能手表)通信。替代地，可以在护理人员访问期间进行新的校准，以便老年对象不需要记住要进行新的校准。

通过使用相同的环境(即，相同的厕所)来进行关于活动监测的校准，结果更加可靠。

图3示出了用于在厕所使用期间监测对象的移动的方法，包括：在步骤30中，检测卫生间中对象的存在。在步骤32中，基于对坐姿或站姿的检测来记录事件的集合的计时t0-t5。

在步骤34中，计时值被用于确定从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间。

在步骤36中，存储持续时间的信息以供以后输出，或者将持续时间的信息实时输出到外部设备。

上述系统利用控制器20或处理器来处理数据。

图4图示了用于实施上述控制器或处理器的计算机40的范例。

计算机40包括但不限于PC、工作站、膝上型计算机、PDA、掌上设备、服务器、存储设备等。通常，就硬件架构而言，计算机40可以包括一个或多个处理器41、存储器42，以及经由本地接口(未示出)通信地耦合的一个或多个I/O设备53。本地接口能够例如是但不限于如本领域中已知的一个或多个总线或其他有线或无线连接。本地接口可以具有额外的元件(例如，控制器、缓冲器(高速缓冲存储器)、驱动器、中继器和接收器)以实现通信。另外，本地接口可以包括寻址、控制和/或数据连接，以实现上述部件之间的适当通信。

处理器41是用于运行能够被存储在存储器42中的软件的硬件设备。处理器41实际上能够是与计算机40相关联的若干处理器中的任何定制的或商用的处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)或辅助处理器，并且处理器41可以是基于半导体的微处理器(以微芯片的形式)或微处理器。

存储器42能够包括易失性存储器元件(例如，随机存取存储器(RAM)，例如，动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)等)和非易失性存储器元件(例如，ROM、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁带、压缩盘只读存储器(CD-ROM)、磁盘、软盘、卡盘、盒式磁带等)中的任何一个或其组合。此外，存储器42可以包含电子、磁性、光学和/或其他类型的存储媒介。注意，存储器42可以具有分布式架构，其中各种组件彼此远离，但是能够由处理器41访问。

存储器42中的软件可以包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。根据示范性实施例，存储器42中的软件包括合适的操作系统(O/S)44、编译器45、源代码46和一个或多个应用程序47。

应用程序47包括许多功能部件，例如，计算单元、逻辑单元、功能单元、过程、操作、虚拟实体和/或模块。

操作系统44控制计算机程序的执行，并提供调度、输入-输出控制、文件与数据管理、储器管理以及通信控制和相关服务。

应用程序47可以是源程序、可执行程序(目标代码)、脚本或包括要执行的指令集的任何其他实体。在为源程序时，则程序通常经由编译器(例如，编译器45)、汇编器、解读器等进行转译，其可以被包括或不被包括在存储器42中，以便与操作系统44一起正常工作。此外，应用程序47能够被编写为面向对象的编程语言(其具有数据和方法的类)或者流程编程语言(其具有例程、子例程和/或函数，例如但不限于C、C++、C#、Pascal、BASIC、API调用、HTML、XHTML、XML、ASP脚本、JavaScript、FORTRAN、COBOL、Perl、Java、ADA、.NET等)。

I/O设备43可以包括输入设备，例如但不限于鼠标、键盘、扫描仪、麦克风、相机等。此外，I/O设备43还可以包括输出设备，例如但不限于打印机、显示器等。最后，I/O设备43还可以包括传送输入和输出两者的设备，例如但不限于网络接口控制器(NIC)或调制器/解调器(用于访问远程设备、其他文件、设备、系统或网络)，射频(RF)或其他收发器、电话接口、桥接器、路由器等。I/O设备43还包括用于通过通过各种网络(例如，互联网或内联网)进行通信的部件。

当计算机40正在工作时，处理器41被配置为运行被存储在存储器42内的软件，以将数据传送到存储器42和从存储器42传送数据，并且通常根据软件来控制计算机40的操作。应用程序47和操作系统44全部或部分地由处理器41读取，可能在处理器41内进行缓存，并且然后被运行。

当应用程序47以软件来实施时，应当注意，应用程序47能够被存储在几乎任何计算机可读介质上，以供任何计算机相关系统或方法使用或与之结合使用。在本文的上下文中，计算机可读介质可以是电子、磁性、光学或其他物理设备或器件，其能够包含或存储计算机程序以供计算机相关系统或方法使用或与之结合使用。

作为老年护理服务解决方案的部分，本发明是令人感兴趣的。该系统可以例如与对象的腕戴电子患者文件(存储电子病历(EHR))通信。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于在厕所使用期间监测对象的移动的监测系统，包括：

传感器的集合(14、16、24、25)，其用于检测卫生间(10)中所述对象的存在以及所述对象的坐姿或站姿；

控制器(20)，其适于确定从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间，其中，所述控制器还适于基于所述持续时间的信息来估计针对所述对象的从坐到站的测试表现；以及

用于存储所述持续时间的信息的存储器(29)或者用于将所述持续时间的信息输出到外部设备的输出部。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器(20)适于基于所述持续时间的信息来估计针对所述对象的五次从坐到站的测试表现。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述传感器的集合包括至少一个PIR传感器(14)。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个PIR传感器(14)用于检测所述卫生间中的存在和垂直移动。

5.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述传感器的集合还包括麦克风(16)。

6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述传感器的集合还包括心率传感器(24)和/或加速度计(25)。

7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述控制器(20)还适于对坐的活动的持续时间以及在所述坐的活动之前和之后的站的活动的持续时间进行计时。

8.一种监测装备，其包括被安装在卫生间(10)中的根据任一前述权利要求所述的监测系统。

9.一种用于在厕所使用期间监测对象的移动的方法，包括：

(30)检测卫生间中所述对象的存在，并检测所述对象的坐姿或站姿；

(34)确定从站到坐的活动的持续时间和从坐到站的活动的持续时间；并且

(36)存储所述持续时间的信息或将所述持续时间的信息输出到外部设备。

10.根据权利要求9所述的方法，包括检测所述卫生间中的存在并检测垂直移动。

11.根据权利要求9或10所述的方法，包括检测所述卫生间中的声音和/或检测所述对象的心率和/或从由所述对象佩戴或携带的加速度计设备接收移动信息。

12.根据权利要求9至11中的一项所述的方法，包括对坐的活动的持续时间以及在所述坐的活动之前和之后的站的活动的持续时间进行计时。

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，包括基于所述持续时间的信息来估计针对所述对象的五次从坐到站的测试表现。

14.一种包括代码模块的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述代码模块适于实施根据权利要求9至13中的任一项所述的方法。

15.根据权利要求14所述的计算机程序，其被实施在计算机可读介质上。