可穿戴式跌倒检测及防护装置的研究现状

跌倒是影响老年人身心健康的主要因素之一,因此研制有效检测跌倒且能够保护跌倒老人的装置显得尤为重要。跌倒检测及防护装置主要包含三大模块:检测模块、控制模块和防护模块。本文总结了现有的可穿戴式跌倒检测和防护技术,对系统三大模块的功能和技术以及系统中所用的主要算法进行了具体分析,比较了现有的三种可穿戴式跌倒检测和防护装置的结构原理及各自技术上的优缺点,最后探讨了可穿戴式跌倒检测及防护装置未来的发展趋势,认为可穿戴式跌倒检测及防护装置还有很大的发展空间与市场前景。     

基于隐马尔可夫模型的老年人跌倒行为检测方法研究

随着社会老龄化程度的加剧,老年人的安全健康监护需求日益增加。跌倒行为在老年人日常生活中比较常见,它会给老年人带来严重的身体及心理伤害。因此,跌倒检测对于保护老年人的健康及安全具有重要意义。针对跌倒的运动过程,分析人体加速度变化特征,提出基于隐马尔可夫模型(HMM)的跌倒检测方法。将人体跌倒的加速度信号提取为加速度观测序列,并以此为训练样本训练隐马尔可夫模型,建立跌倒过程的概率模型进行跌倒检测。在验证实验中,采集10名志愿者共300例样本,采用5折交叉检验方法,对模型的有效性进行验证。验证结果表明,该方法检测跌倒的准确率为98.2%,灵敏度为91.3%,特异性为99.6%,具有良好的检测效果,可实现对跌倒行为的准确检测。     

基于多传感器数据融合的跌倒检测算法

目的跌倒在老年人生活中是一种常见的现象,是致使老年人发病和死亡的主要原因之一。实时的跌倒检测系统能够及时报警,缩短等待救治的时间,减少由跌倒引起的意外伤害。可是,在大多数的跌倒检测系统中,人们仅利用加速度计设计检测系统,基于单一数据的算法不能完整表征跌倒时身体姿态变化的信息。为此本文拟采用陀螺仪和加速度计的数据设计跌倒检测的算法。方法首先介绍了利用MEMS惯性传感器设计置于腰间的可穿戴的跌倒检测系统,然后对跌倒的规律进行了分析,基于此提出了基于多传感器数据融合的跌倒检测算法,即通过数据融合的技术提取出身体加速度及其动态量和静态量、加速度变化量、身体姿态角、角速度绝对值之和等特征参数,利用多参数设计了基于阈值判定的跌倒检测算法。结果收集10名志愿者做模拟跌倒以及日常活动的数据,对算法的有效性进行验证,取得96.67%的灵敏度和97%的特异性,并且此指标高于Kagans等算法的结果。结论本文提出的算法在跌倒检测中具有较好的有效性及优点。     

基于MSP430及安卓系统的老年人生理信息监护系统

目的：随着老龄化的不断加剧,老年人的监护需求量也在不断的增加,为了解决相应的老年人监护问题,介绍了一种基于MSP430单片机和安卓系统结合的老年人生理信息采集监护系统的工作原理。方法：以MSP430为核心,配以血氧、体温等传感器模块对老年人生理信息进行采集,利用传感器技术与嵌入式技术相结合。设计了生理信息采集终端。设计中采用了跌倒检测,在老年人出现跌倒时,能够及时通知监护人员,防止出现救治不及时的情况,同时还利用蓝牙通信,将采集的信息上传到基于Android系统的智能手机终端。利用Android系统上传数据到服务器,为老年人建立生理监护系统。结果：对设计进行了实验测试．经试验表明系统能够正常的进行数据采集,体温测量数据误差在±0．3℃,血氧饱和度的测量在正常范围95％-98％之间,跌倒检测很准确的检测到了跌倒状况,满足测试的标准,达到了设计的预期效果。结论：该系统能够很好的实现老年人的生理信息监护．对老年人的血氧、体温进行了很好的监测．在老年人出现跌倒时能够及时的进行报警,得到救治,具有良好的扩展性和广泛的应用前景。     

眼科老年患者跌倒的预防及护理

老年人跌倒已成为诱发其死亡的重要因素之一,对老年人健康生活造成严重危害。而导致老年人跌倒的原因主要有两个方面,自身因素和环境因素。因此预防老年人跌倒就必须从这两个主要因素着手。做到确立高危人群,加强预见性措施,加强护理风险管理,切实有效地进行健康教育,创造有利于老年患者的安全环境。对于医院而言要将安全护理纳入病房管理。做好有效全面的预防措施,才能较好地防止老年人跌倒,保障老年人的生命健康。     

基于MEMS传感器的可穿戴式老年人跌倒监测系统的设计

为了缩短老年人跌倒后的救助时间和提高安全保障,我们设计了一种基于加速度和角速度传感器的跌倒监测装置。该装置结合机械微电子系统(microelectro mechanical system,MEMS)传感器、数字信号处理及无线传输技术应用于智能手机上。为区分人体跌倒事件和日常行为,结合人体三轴加速度和角速度联合对跌倒事件进行判断,通过大量实验选取合适阈值。针对老年人的生活特点,数据通过蓝牙装置发送至手机上进行处理,通过手机语音报警、手机GPS定位系统和短信通知医院和用户监护人,使得老年人跌倒后能够在第一时间获得救治,减小伤害。经过大量的实验测试结果统计,相比较于传统的三轴加速度判断跌倒事件,结合三轴加速度和加速度联合判断使该系统的准确率从84.29%提高至100%。结果表明:基于MEMS传感器的可穿戴式跌倒监测系统具有便捷、准确、功耗低的特点,能够准确监测出跌倒事件并进行报警。     

基于倾角的跌倒检测方法与系统研究

跌倒作为一种伤害性动作,威胁着人的安全与健康,特别是对于老年人,跌倒往往造成损伤甚至因伤死亡的严重后果。本文提出一种基于角度的跌倒检测方法。首先,利用安装在腰部的便携式角度传感装置,采集人体运动时的角度信息,并通过无线数据传输装置发送到计算机。然后,将跌倒过程分为3个检测阶段(跌倒初期、跌倒碰撞、倒后姿势),通过对每个阶段的角度数据进行短时特征提取与分析,做出基于阈值的判决。最终,综合3个阶段的判决结果给出较为稳健的跌倒检测结果。实验结果表明,本文采用的基于角度的跌倒检测方法较为有效,跌倒检测正确率达到97.23%,且同时漏检率为0。     

一种老年人移动健康监护系统的研究

目的:设计一种老年人移动监护系统,实现移动心率检测,跌倒检测,紧急情况自动电话呼叫与GPS定位,减少突发事件对老年人的健康威胁。方法:采用分层的体系结构,第一层为传感器层,用于采集并实时分析ECG信号以及加速度数据,第二层为手持终端,用于汇集各传感器数据,综合判断并实现数据远程传输、呼叫以及定位,第三层位于远程服务器,实现数据库管理,数据显示等。结果:分层的体系结构有利于系统功能的扩展,有利于传感器单元的可穿戴性。结论:基于无线传感器网络与GPRS网络的移动健康监护系统能够有效实时地对老年人的健康与安全状况进行监护,对老年人生命安全保障具有重要意义。     

基于极限学习机的跌倒检测分类识别研究

由于年龄和身体条件的限制,在老年人群中跌倒是非常普遍的现象。因此,根据老年人跌倒的运动特征,远程监测他们在各个时间段的状态,以便在其摔倒或突发状况时及时采取措施显得尤为重要。针对人体运动状态进行监测,分析人体运动学特征,提出基于极限学习机的跌倒检测算法。运用三维加速度传感器采集人体的三维加速度值,建立跌倒检测特征模型。在此基础上,建立基于极限学习机的跌倒检测分类器,完成对老年人的计算机辅助跌倒检测。实验数据共540例样本,选用了不同数量的训练集和测试集,其中440例作为训练数据,其余100例为测试数据。测试结果表明,准确率为93%,敏感度为87.5%,特异性为91.7%,具有良好的分类性能。在对分类训练的运行时间方面,基于极限学习机的跌倒检测方法与传统的机器学习方法相比具有明显优势。     

不同运动速率下心率检测算法效果评估

心脑血管疾病对人类健康的威胁日益严重，实时心率的检测与过快心率预警愈加重要。但现有的穿戴式心电研究及心率检测算法，主要应用于临床数据及静息状态数据，针对运动状态的相关研究并不全面。使用穿戴式心电衣与惯性导航仪器相结合的方式，选取5名志愿者进行实验，获取共433段实时数据，以手动标注结果为真值，对速度与心率进行相关性分析。同时，将实验数据以1.5 m/s为分界点分块，选取如下5种QRS检测算法，原始Pan & Tompkins算法、Hamilton & Tompkins算法、JQRS算法、Sixth-power算法、DOM算法，分别进行在低速与高速区间上的心率检测，对检测误差进行对比。结果表明，速度和心率存在正相关关系，5种算法中，DOM算法的心率检测准确率最高，适宜于穿戴式运动心电相关领域应用，Sixth-power算法检测结果最差。     

Combining novelty detectors to improve accelerometer-based fall detection

Research on body-worn sensors has shown how they can be used for the detection of falls in the elderly, which is a relevant health problem. However, most systems are trained with simulated falls, which differ from those of the target population. In this paper, we tackle the problem of fall detection using a combination of novelty detectors. A novelty detector can be trained only with activities of daily life (ADL), which are true movements recorded in real life. In addition, they allow adapting the system to new users, by recording new movements and retraining the system. The combination of several detectors and features enhances performance. The proposed approach has been compared with a traditional supervised algorithm, a support vector machine, which is trained with both falls and ADL. The combination of novelty detectors shows better performance in a typical cross-validation test and in an experiment that mimics the effect of personalizing the classifiers. The results indicate that it is possible to build a reliable fall detector based only on ADL.     

可穿戴式跌倒防护装置充气机构的设计与研究

目的跌倒对老年人身心健康有着巨大威胁。针对现存跌倒防护装置结构复杂且充气方式不安全等问题,设计一套基于检测跌倒能自动充气的机械装置,以帮助老人在意外跌倒时能够通过气囊充气防护免受伤害。方法该保护装置由压缩二氧化碳气瓶、充气机构和保护气囊3部分组成,首先防护模块以CO_2为充气源,传动机构采用大功率舵机带动同轴的凸轮旋转,随着凸轮旋转刺针直线运动刺破气瓶;然后采用拉伸机对刺针刺破钢瓶力度进行测试,进而通过最大刺穿力和凸轮推程选定合适扭矩舵机;最后利用气体动力学等熵流公式预测气囊充气时间。结果对身高在163~174 cm的学生进行测试,模仿老人步态分别进行向前、向后和侧面跌倒实验,测得3种方式跌倒的时间分别为(865±41.49)ms、(788±53.56)ms和(852±65.37)ms;同时通过模拟气囊充气过程,获得气囊充气时间为(441±29.6)ms。将实验获得的跌倒时间和气囊充气时间进行对比可知,在老人跌倒过程中有较为充裕的时间为气囊充气,验证了利用压缩二氧化碳对气囊充气实现跌倒保护的可行性。结论本跌倒防护装置在跌倒检测的基础上,能够实现跌倒防护、减少跌倒带来的伤害,且装置具有结构简单、可靠性高、价格低廉等优点,适宜于推广应用。     

A Review of Approaches to Mobility Telemonitoring of the Elderly in Their Living Environment

Rapid technological advances have prompted the development of a wide range of telemonitoring systems to enable the prevention, early diagnosis and management, of chronic conditions. Remote monitoring can reduce the amount of recurring admissions to hospital, facilitate more efficient clinical visits with objective results, and may reduce the length of a hospital stay for individuals who are living at home. Telemonitoring can also be applied on a long-term basis to elderly persons to detect gradual deterioration in their health status, which may imply a reduction in their ability to live independently. Mobility is a good indicator of health status and thus by monitoring mobility, clinicians may assess the health status of elderly persons. This article reviews the architecture of health smart home, wearable, and combination systems for the remote monitoring of the mobility of elderly persons as a mechanism of assessing the health status of elderly persons while in their own living environment.     

基于步态特征的老年人跌倒风险预警模型

目的根据6种步态的测试参数分别构建老人跌倒风险预警模型。方法使用数字化场地采集有跌倒史和无跌倒史老年人的6种步态参数,采用二项logistic回归分析法,建立预测老人跌倒风险的回归方程,构建跌倒预警模型。结果根据6种步态的测试参数所构建的回归方程均具有统计学意义,预测总体正确率由高到底依次为:闭眼正走(97.1%)、睁眼倒走(92.9%)、闭眼倒走(88.6%)、睁眼正走(87.1%)、睁眼上下转头(85.7%)、睁眼左右转头(82.9%)。所构建的老年人跌倒风险预警模型主要包括判定、测试、提取、计算、预警5个步骤,适合在实验室内对老年人进行步态测试与跌倒风险评估。结论 6种步态的测试参数都能够预测老年人的跌倒风险,其中闭眼正走的预测效果最好,是预测老年人跌倒风险的最佳步态。所构建的老年人跌倒风险预警模型用于预测65～75岁老年人1年内的跌倒风险,并可根据跌倒概率发出预警,对预防老年人跌倒具有积极作用。     

Regulatory concepts to guide and promote the accelerated but safe clinical development and licensure of COVID-19 vaccines in Europe

The ongoing COVID-19 pandemic caused by the SARS-CoV-2 coronavirus has affected the health of tens of millions of people worldwide. In particular, in elderly and frail individuals the infection can lead to severe disease and even fatal outcomes. Although the pandemic is primarily a human health crisis its consequences are much broader with a tremendous impact on global economics and social systems. Vaccines are considered the most powerful measure to fight the pandemic and protect people from COVID-19. Based on the concerted activities of scientists, manufacturers and regulators, the urgent need for effective countermeasures has provoked the development and licensure of novel COVID-19 vaccines in an unprecedentedly fast and flexible manner within <1 year. To ensure the safety and efficacy of these novel vaccines during the clinical development and the routine use in post-licensure vaccination campaigns existing regulatory requirements and procedures had to be wisely and carefully adapted to allow for an expedited evaluation without compromising the thoroughness of the regulatory and scientific assessment. In this review, we describe the regulatory procedures, concepts and requirements applied to guide and promote the highly accelerated development and licensure of safe and efficacious COVID-19 vaccines in Europe.