TWI781378B - 跌倒偵測方法、單氣壓計裝置與系統 - Google Patents

Abstract

一種單氣壓計裝置、使用此氣壓計跌倒偵測方法以及系統，由配戴於使用者身上的單氣壓計裝置中的氣壓計連續量測多筆氣壓值，並儲存於記憶體中，接著量測一當下氣壓值，經比對由記憶體中取得的前一筆氣壓值，得出一氣壓差異值，再比對氣壓差異值與一門檻，根據比對結果判斷是否有一跌倒事件。於判斷氣壓差異值大於此門檻時，判斷有一跌倒事件，接著還能繼續以單氣壓計裝置的加速度計感測得出加速度變化確認此跌倒事件。

Description

跌倒偵測方法、單氣壓計裝置與系統

本發明關於一種跌倒偵測技術，特別是利用採用單一氣壓計的裝置執行跌倒偵測方法以及相關系統。

長期照護是一個老齡化社會重要的課題，長期照護常見的需求是照護人員，而照護系統還可採用一些科技方法，例如在居家照護時偵測被照護者是否處於危及的狀態，其中被照護者跌倒常常是一個危及的狀態，因此跌倒偵測是一個重要的長期照護需求。

習知有很多跌倒偵測的方法，其中常見的方式是在被照護者身上配戴一個跌倒偵測裝置，此裝置中設有一加速度計，加速度計又稱重力感測器，可以量測幾個方向（如X, Y, Z）的加速度值，因此可用於判斷被照護者移動產生的加速度值，包括跌倒事件。

更者，跌倒者因為配戴的偵測裝置會瞬間產生一個高度落差，高度落差可以由氣壓計量測得出，然而，若以氣壓計作為跌倒偵測的依據，將有很大的誤判機會，理由是氣壓這個資訊的變化很大，因為不同的溫度、地點與高度的氣壓有很大的誤差，因此單純地查看氣壓值來偵測跌倒並不是一個可靠的依據。

說明書公開一種跌倒偵測方法、單氣壓計裝置與系統，其中跌倒偵測方法由設有單一氣壓計的單氣壓計裝置所執行，由其中氣壓計連續量測多筆氣壓值，從這些氣壓值得出使用者所在環境以及所處狀態的氣壓變化，這些氣壓值儲存於單氣壓計裝置的一記憶體中。

當以氣壓計量測得出的當下氣壓值時，用以比對自記憶體中取得的前一筆氣壓值，得出一氣壓差異值，再比對此氣壓差異值與一門檻，藉此判斷是否有一跌倒事件。

進一步地，當氣壓差異值不大於所述的門檻，即繼續量測氣壓值的步驟；反之，當氣壓差異值大於門檻時，表示判斷有跌倒事件，即產生一警示信息。

進一步地，在一實施例中，還可以單氣壓計裝置中的加速度計進一步輔助確認跌倒事件，其中，當判斷氣壓差異值大於所述門檻時，再以裝置中的加速度計得出一加速度變化，再比對另一門檻，以確認之前所判斷的跌倒事件。

在一實施例中，跌倒偵測系統設有所述單氣壓計裝置，單氣壓計裝置配戴於使用者身上，由單氣壓計裝置中的微控制器中運行跌倒偵測方法。跌倒偵測系統更包括執行於一電子裝置的軟體程式，此電子裝置可以一無線通訊協定與單氣壓計裝置建立連線，再通過軟體程式取得單氣壓計裝置連續量測得出的氣壓值。

進一步地，在此系統中，單氣壓計裝置可通過電子裝置連線一外部系統。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

揭露書公開一種跌倒偵測方法、單氣壓計裝置與系統，其中特別的是使用單一氣壓計執行的跌倒偵測方法，單氣壓計裝置並不與另一氣壓計互動，沒有同步數據的需要，即便氣壓計在每個時刻受到溫度、高度與環境變化影響很大，但使用單一氣壓計執行的方法也沒有校正的需求，其中主要技術概念是，所用來進行跌倒偵測的數據為一個單氣壓計裝置在相近時刻的前後氣壓值得出的相對變化值，因此沒有與其他裝置同步與校正的需要。

所述單氣壓計裝置穿戴於被照護者身上，根據使用單氣壓計裝置執行跌倒偵測方法的實施例，主要是應用單氣壓計裝置中氣壓計量測當下被照護者所處位置的氣壓值，氣壓計所量測的氣壓值隨著所在位置的高度變化。但一般來說，環境造成氣壓的影響在一個有限時間內（如數秒內）並不會有太大變動，讓靈敏的氣壓計在此有限時間內受到環境影響的變數可被忽略，因此只要參考這一有限時間內前後兩筆或多筆氣壓值即可判斷被照護者的身體是否有較大的變化，例如跌倒，跌倒會使得穿戴於被照護者身上的單氣壓計裝置產生劇烈的高度變化，因此所量測的氣壓值也隨著改變，這個改變的程度就成為判斷跌倒事件的主要依據。

單氣壓計裝置穿戴於受到跌倒偵測管理的被照護者身上，利用單氣壓計裝置執行跌倒偵測的優點之一是被照護者配戴單氣壓計裝置，不需要再另外設置其他裝置，即可執行跌倒偵測，且其中運算需求並不大，並不需要運算能力好的晶片，且其中跌倒偵測方法採用相對氣壓值的變化，並不會受到環境（如溫度、高度）變動造成量測氣壓值變化的影響，具有可靠性。

圖1顯示採用單氣壓計裝置所實現用於跌倒偵測的系統實施例示意圖。

此圖例顯示被照護者穿戴一單氣壓計裝置10，除圖例顯示為項鍊形式的單氣壓計裝置10外，還可為胸針、手環或固定特定部位的方式穿戴於一使用者身上，使用者為一被照護者，如此，當被照護者跌倒或是有較大的高度變化時，所穿戴的單氣壓計裝置10將因為高度產生落差而量測到前後氣壓差，這個瞬間得到的氣壓差就是成為判斷是否發生跌倒事件的主要依據，根據這個方式執行的跌倒偵測，即便氣壓計本身有誤差，仍可以不必與其他裝置搭配同步信息或是校正再判斷跌倒事件。

單氣壓計裝置10的主要電路包括氣壓計（barometer），以氣壓計量測使用者所處位置在不同時刻的氣壓值，若以方便攜帶為目的，可為一種電子氣壓計，其中設計之一是在感測器設有形成電容的隔膜，隔膜受到壓力會變形，因而改變了電容值，也能因此計算出壓力。單氣壓計裝置10通過氣壓計連續量測氣壓值，氣壓值暫存於裝置內的記憶體，其中的處理電路可以判斷出氣壓值變化。或者，單氣壓計裝置10設有通訊電路，用以與外部裝置通訊，如圖示的電子裝置12，電子裝置12可為一行動裝置或一電腦裝置，目的是可以在電子裝置12中記錄並顯示氣壓量測的結果，並可通過電子裝置12中的運算能力判讀所取得的氣壓變化。

跌倒偵測系統提供了執行於電子裝置12中的一軟體程式，若以行動裝置為例，即為其中執行的行動應用程式（APP），電子裝置12可通過一無線通訊協定與單氣壓計裝置10建立連線，並傳輸數據，包括通過軟體程式取得單氣壓計裝置10連續量測得出的氣壓值。

所述跌倒偵測的程序可由單氣壓計裝置10本身執行，但仍可通過所示的電子裝置12執行，甚至可由通過網路14連接的外部系統16根據各終端的單氣壓計裝置10提供的數據確認跌倒事件。在執行照護的工作上，單氣壓計裝置10可以用以判斷被照護者是否發生跌倒等危險的變化，當判斷有跌倒事件後，可以通知外部系統16，如照護中心、醫療院所、保全系統或特定聯絡人，以能讓外部系統對跌倒事件執行後續措施。

圖2即顯示單氣壓計裝置的電路方塊實施例圖。

圖中顯示單氣壓計裝置中的主要電路元件，單氣壓計裝置為一種穿戴式氣壓偵測裝置，穿戴在被照護者身上，主要電路元件包括有一微控制器20以及其他電性連接此微控制器20的電路元件，如記憶體201，為單氣壓計裝置的儲存器，可儲存量測到的氣壓值；設有通訊電路202，可以如WiFi™、 Bluetooth™等（但不限於這些習知通訊電路）無線通訊電路所實現，用以與外部系統、連網設備、個人行動裝置連線；設有氣壓計204，用以量測到單氣壓計裝置所處位置的氣壓值；設有電源管理電路203，用以管理單氣壓計裝置的電力需求，特別是利用電池組205供電時，需要特定的電源管理機制，以利裝置長時間運作。

根據實施例之一，當單氣壓計裝置運作時，通過微控制器20處理氣壓計204產生的氣壓值，並通過微控制器20處理後，將氣壓值等數據儲存於記憶體201中，其中通過電源管理電路203控制提供裝置運作的電力，當沒有需要傳輸資料時，可以將其中通訊電路202關閉或是處於省電模式，直到條件（如跌倒偵測結果為正、被外部裝置觸發等）符合而被啟動為止。電源管理電路203同時管理電池組205的充放電。

在一實施例中，可以設有加速度計（accelerometer）206，加速度計206電線連接微控制器20，在一般正常狀態下可為關閉或處於省電模式下，當微控制器20中運算程式判斷有跌倒事件時，可以啟動加速度計206，產生加速度的感測數據，其中得出的方向、位移與加速度值可用以輔助確認跌倒事件，讓單氣壓計裝置的跌倒偵測結果更為準確。

在另一實施例中，加速度計206也可全時運作，偵測單氣壓計裝置的動作，所產生的加速度相關數據可以用來驗證通過氣壓計204得出的氣壓值以及前後氣壓值的變化。

所述通訊電路202為單氣壓計裝置連接外部裝置或系統的電路。當連線到外部的電腦裝置時，可以將所量測到的氣壓數據傳送到電腦裝置，可以通過電腦裝置中運行的軟體程式分析氣壓值，並顯示數值，還包括可將數據上傳到其他外部系統，或是將跌倒偵測的警示信息傳送到外部系統，如照護中心、醫療院所或其他聯絡人等，以執行後續措施。

在圖3所示利用單氣壓計裝置執行跌倒偵測的方法實施例流程圖中，即為使用單一氣壓計執行跌倒偵測的流程。在主要實施例中，可由單氣壓計裝置中的微控制器運行跌倒偵測方法。

跌倒偵測方法於單氣壓計裝置啟動後執行，在方法中，將連續量測氣壓值，每次量測包括一當下氣壓值（步驟S301），並且，運行於單氣壓計裝置的程序將所量測氣壓值隨著量測時間儲存於裝置的記憶體中，包括當下氣壓值以及由記憶體中取得的前一筆氣壓值，或是更多筆過去的氣壓值（步驟S303），值得一提的是，所述方法主要是比對當下氣壓值與前一筆氣壓值來判斷是否有跌倒事件，然而裝置記憶體所儲存過去的多筆氣壓值仍可用來驗證氣壓值變化足以確認是跌倒事件。儲存氣壓值的時間長度可隨記憶體的大小改變、由使用者設定，或是裝置設計者依照需要設定，通過單氣壓計裝置所執行的跌倒偵測方法即利用儲存的氣壓值進行跌倒偵測。

跌倒偵測方法的主要方式是在獲得當下氣壓值時，還從記憶體取得前一或多筆記錄的氣壓值，目的如步驟S305所示，將當下氣壓值比對前一筆氣壓值，形成一個氣壓差異值，這個氣壓差異值顯示出當下被照護者狀態是否相對前一時間有較大的變化，如步驟S307，將此差異比對一系統事先設定的門檻（根據圖4實施例，可稱第一門檻），以判斷氣壓差異值是否超過此門檻？所得出的比對結果用以判斷是否有跌倒事件。

然而，此門檻設定為個人化的，可以在單氣壓計裝置初始設定時讓照護者或被照護者，或是相關服務人員設定，設定的方式可以通過連線此單氣壓計裝置的電腦裝置中的軟體進行設定，主要是依照被照護者身高、單氣壓計裝置配帶的位置，或加上所處位置而彈性設定此門檻。舉例來說，當被照護者身高較高，身體的狀態改變往往會有較大的幅度，因此氣壓計容易在一般情況下也量測到較大變動，並且，當有跌倒時，顯得高度落差會較身高較矮者還大，因此門檻的設定可斟酌調大，更能準確地判斷出跌倒事件。反之，若單氣壓計裝置   配戴於身高較矮的人身上，則可能需要將門檻調得較小，讓單氣壓計裝置量測更為敏感，以避免忽略掉高度變化較小的跌倒事件。

在所述步驟S307的判斷中，當前後氣壓值的氣壓差異值不大於所述門檻（否），流程回到步驟S301，繼續量測氣壓值。反之，若前後氣壓值的氣壓差異值大於門檻（是），表示有跌倒事件，流程繼續執行步驟S309，產生警示信息，包括發出警報、通知特定聯絡人，或是聯繫外部系統等。

其中，警示信息可形成一通報信息，用以通知照護中心、醫療運算或特定人員。

在一實施例中，執行如步驟S307的判斷可以由外部系統執行。其中，當單氣壓計裝置將量測到的氣壓值上傳特定系統，如私有雲、本地伺服器、雲端伺服器等，可由其中軟體服務執行計算前後筆氣壓值的差異、比對門檻，並判斷是否產生警示信號等步驟。

「單氣壓計」仍可設有加速度計，用以輔助判斷是否真的跌倒。

在一實施例中，所述用於判斷是否有跌倒事件的門檻可以通過一方程式決定，可在單氣壓計裝置中運行的軟體程序中設計方程式，讓使用者輸入被照護者的身高、配戴位置（裝置形式、型號）與所處位置的高度等數據，讓此方程式自動計算得出門檻。其中數值與單位依照實際實施而定。

在另一實施例中，所述門檻還可以讓單氣壓計裝置內的軟體程序自行設定，此類軟體程序具有學習能力，當被照護者跌倒而單氣壓計裝置並未正確判斷，或是並未跌倒卻發出跌倒警示，使用者可以提供校正的資訊，讓軟體程序調整門檻值。

在一實施例中，可參考圖4所示利用單氣壓計裝置執行跌倒偵測的方法另一實施例流程圖，此圖提出利用單氣壓計裝置中的另一感測器來確認裝置所判斷的跌倒事件。

在此流程中，如步驟S401，先通過如圖3流程確認前後筆氣壓值差異大於所述的門檻，在此流程稱第一門檻，也就是已經確認是跌倒事件，然而，在此實施例中，再如步驟S403，進一步取得單氣壓計裝置中加速度計得到的前後時間的加速度變化，其中加速度計的感測時間可以是上述流程量測到前後兩筆或多筆氣壓值的時間內。

接著，如步驟S405，將所得到的加速度變化比對另一門檻，此流程稱第二門檻，在判斷出跌倒事件的結果的時間內，也判斷加速度變化是否大於第二門檻？通過加速度變化來確認跌倒事件。

若在此輔助流程中判斷加速度變化並未大於第二門檻（否），流程將可終止，並回到如圖3的開始步驟S301。反之，若此流程判斷出加速度變化大於第二門檻（是），才確認跌倒事件，並繼續步驟S407，產生警示信息，包括形成通報信息，傳送到外部系統或特定人員。

綜上所述，根據上述揭露書所提出的跌倒偵測方法、單氣壓計裝置與系統的實施方式，可知所提出的單氣壓計裝置特別是穿戴於被照護者身上的跌倒偵測裝置，可用以量測被照護者所處位置的氣壓，可以定時、持續地量測所處位置的氣壓，其特徵在於使用單一氣壓計的單氣壓計裝置並不需要特別的初始化設定，包括校準與時脈同步，也不需要與其他裝置搭配即可獨立運作跌倒偵測方法，若以其他裝置連線，也是方便可以記錄數據與聯繫其他系統。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

10:單氣壓計裝置 12:電子裝置 14:網路 16:外部系統 20:微控制器 201:記憶體 202:通訊電路 204:氣壓計 203:電源管理電路 205:電池組 206:加速度計 S301～S309:跌倒偵測的流程 S401～S407:跌倒偵測的流程

圖1顯示採用單氣壓計裝置所實現用於跌倒偵測的系統實施例示意圖；

圖2顯示單氣壓計裝置的電路方塊實施例圖；

圖3顯示利用單氣壓計裝置執行跌倒偵測的方法實施例之一流程圖；以及

圖4顯示利用單氣壓計裝置執行跌倒偵測的方法實施例之二流程圖。

S301:量測當下的氣壓值

S303:儲存於記憶體中

S305:比對前一次氣壓值

S307:判斷差異是否超過門檻？

S309:產生警示信息

Claims (5)

1. 一種跌倒偵測方法，應用於一單氣壓計裝置中，該單氣壓計裝置包括一氣壓計、一微控制器、一記憶體、一通訊電路以及一加速度計以及一電源管理電路，該跌倒偵測方法包括：以配戴於一使用者身上的該單氣壓計裝置中的該氣壓計連續量測多筆氣壓值，並儲存於該單氣壓計裝置的該記憶體中；以該氣壓計量測得出的一當下氣壓值比對前一筆氣壓值，得出一氣壓差異值，其中該前一筆氣壓值由該記憶體取得；比對該氣壓差異值與一第一門檻，根據比對結果判斷是否有一跌倒事件；以及當該氣壓差異值大於該第一門檻，比對該加速度計得出的加速度變化與一第二門檻，確認該跌倒事件，其中該加速度計產生加速度的感測數據，並得出方向、位移與加速度值，當確認該跌倒事件時，啟動該通訊電路發出一警示信息；當該氣壓差異值不大於該第一門檻，確定非跌倒事件，即繼續量測氣壓值的步驟；其中，由該單氣壓計裝置設定該第一門檻，該第一門檻依照被照護者身高、該單氣壓計裝置配帶的位置或被照護者所處位置其中之一或任意組合而設定。
2. 一種跌倒偵測系統，包括：一單氣壓計裝置，配戴於一使用者身上，該單氣壓計裝置設有一微控制器、一記憶體、一氣壓計、一加速度計、一通訊電路與一電源管理電路，以該氣壓計連續量測該使用者所處位置在不同時刻的氣壓值，並儲存於該記憶體中；其中，該微控制器中運行如請求項1所述的跌倒偵測方法。
3. 如請求項2所述的跌倒偵測系統，更包括執行於一電子裝置的 一軟體程式，其中該電子裝置以一無線通訊協定與該單氣壓計裝置建立連線，再通過該軟體程式取得該單氣壓計裝置連續量測得出的氣壓值。
4. 如請求項3所述的跌倒偵測系統，其中該單氣壓計裝置通過該電子裝置連線一外部系統。
5. 一種單氣壓計裝置，配戴於一使用者身上，其中該單氣壓計裝置包括：一微控制器；一記憶體，電性連接該微控制器；一氣壓計，電性連接該微控制器；一加速度計，電性連接該微控制器；一通訊電路，電性連接該微控制器；與一電源管理電路，電性連接該微控制器；其中，以該氣壓計連續量測該使用者所處位置在不同時刻的氣壓值，並儲存於該記憶體中，由該微控制器中運行如請求項1所述的跌倒偵測方法。

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