急性跌倒風險早期檢測的制作方法

急性跌倒風險早期檢測的制作方法
【專利摘要】一種用于早期檢測跌倒風險的監測系統和方法。檢測占用床的對象的起立狀態。響應于檢測到起立狀態，觸發對對象的血壓測量。在所測量血壓不在選定血壓范圍內時引發警報。
【專利說明】
急性跌倒風險早期檢測
技術領域
[0001]本發明涉及用于對象的跌倒風險的早期檢測的監測系統和方法。
【背景技術】
[0002]當人站起來時，血管響應于重力而變窄。這種代償作用確保向大腦穩定供應氧合血液。直立性低血壓也被稱為體位性低血壓，是血壓升高的代償機制被延遲并可導致眩暈甚至跌倒的病癥。
[0003]對于老年人和身體虛弱的人而言，在站起來時由于這樣的降低的腦血壓而經常發生跌倒。老年人或體弱者的跌倒事故導致了很多痛苦和高昂的醫療費用。因此，跌倒風險情況的檢測是非常重要的。
[0004]在現有的系統中，包括壓力傳感器的墊子被放置在患者的床邊，并用于檢測患者是否站起來。墊子檢測何時患者將他的腳放于其上，并且為了避免跌倒的可能風險，警告醫護人員患者正在起床。
[0005]放置在床邊的獨立的墊子的問題在于在墊上姅倒的可能風險。此外，獨立的墊使清潔地板更復雜，而清潔地板尤其在醫院中是一個重要的方面。這種類型的裝置的問題還在于其會由于任何人踩在其上而發出警報警告，而不管踩踏者是不是患者，或者患者是否發生眩暈并且處于跌倒的風險中。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供用于檢測起床之對象的跌倒風險的改進的解決方案。本發明的目的是通過根據獨立權利要求的監測系統、床和方法以及計算機程序產品來實現的。
[0007]從屬權利要求中公開了本發明的一些優選實施方案。
[0008]本發明使用了床占用、位置感測和血壓感測的組合。檢測包括:檢測占用床的對象是否意圖起身，然后檢測對象的血壓是否適當地響應了對象安全地站起來。
[0009]通過下述實施方案更詳細地討論本發明的另一些優點。
【附圖說明】
[0010]在下文中，將參照附圖、結合一些優選實施方案對本發明進行更詳細的描述，在附圖中
[0011]圖1示出了在監測系統中應用的基本元件；
[0012]圖2示出了控制單元的功能元件；
[0013]圖3是示出了用于對象的跌倒風險的早期檢測之方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面的實施方案是示例性的。雖然說明書可提及“一個”或“一些”實施方案，但是這并不一定意味著每個這樣的提及指相同的實施方案，或者該特征僅應用于單個實施方案。可以組合不同實施方案的單一特征以提供另外的實施方案。
[0015]在下文中，將以用于跌倒風險的檢測之方法和系統的簡單實例來描述本發明的特征，其中可以實現本發明的各種實施方案。僅詳細描述了與說明實施方案相關的元件。可以在本文中不具體描述本領域的技術人員通常已知多種實現方式(例如血壓測量和傾斜(inclinat1n)檢測)。
[0016]圖1的示意性呈現示出了在本發明的實施方案中應用的基本元件。本發明的實施方案涉及監測系統，其包括用于檢測對象的起立狀態的裝置、用于測量對象的血壓的裝置和用于引發警報的裝置。
[0017]通常，對象是圖1中示意性地示出的人類對象100。但是，本發明可應用于具有心臟和血液循環、并且能夠從休息位置起身的任何類型的對象，因此也可以應用于一些動物種類。
[0018]監測系統有利地與床102(意指對象能夠安全地停留并且對象能夠根據其自己的意愿從其上起身的結構)一起應用。因此，術語床在本文指代對象在其中能夠休息而無需自身用力(通常是對抗重力的支撐)的任何類型的結構。有利地，床提供適于躺下的水平平面。床還可以包括至少部分可傾斜(即其中至少一端能夠傾斜或抬起使得床上的人以坐姿或半坐姿休息)的結構。床的實例包括具有框架和床墊的家具、醫院設備、擔架、鋪位等。
[0019]監測系統被配置成與床一起應用以監測對象。因此，監測系統可以包括以固定方式或可拆卸方式與床偶接、或者被包括作為床的組成部分的一個或更多個獨立的元件。本發明的實施方案因此還包括包含監測系統的至少一部分元件的床。
[0020]當對象100停留在床102上時，系統被配置成檢測床占用狀態。在一些常規的監測系統中，已經對床占用進行了監測，并且可以在本發明的范圍內應用這些已知方法中的任何已知方法。例如，可以將一個或更多個壓力傳感器放置在對象下方的位置處，并且響應于來自這些壓力傳感器的信號來檢測床占用狀態。
[0021 ]圖1的示例實施方案示出了通過附接至床的傾斜計(inclinometer) 104來檢測床占用的新的有利方法。當對象在床上時，他的心臟在周期性收縮過程中栗送血液通過動脈和靜脈的網絡。心臟的這種心肌活動造成對象的身體的機械移動。這些移動引起床的運動，并且能夠通過加速度計或用于傾斜測量的專用加速度計(傾斜計)來檢測這個床運動。因此能夠通過最小的設備來檢測床占用。同樣的加速度計或傾斜計甚至還能夠用于檢測對象的起立狀態，隨后將對此進行討論。
[0022]只要對象停留在床上，他就可能翻來覆去，但是總體而言他能夠被認為是安全的。當他決定起床時，他必須以特定的方式在床上移動。在本發明的實施方案中，檢測到的運動的特定組合(set)被解釋為表示對象意圖離開床，即表示對象的起立狀態。無論何時檢測到這組運動，監測系統都認為對象已經轉換到起立狀態。
[0023]可以從與對象相連接的傳感器來直接檢測起立狀態。例如，用于檢測起立狀態的裝置可以包括與對象上身部位(頭部、肩部等)相連接的測高儀106。測高儀的參考水平可以被設為床的水平面的水平。在對象能夠起身之前，他必須坐起來。當他在床上坐起來時，測高儀的高度相應地改變。在這個實例中，用于識別起立狀態的運動因此是檢測到的距離參考水平之高度的增加，并且當增加超過特定的閾值時可以檢測到起立狀態。
[0024]作為替代，可以根據伴隨對象之移動的床之移動來間接地檢測起立狀態。例如，用于檢測起立狀態的裝置可以包含與床102連接以檢測床102的傾斜之變化的MEMS傾斜計104。為了建模的目的，對象可以被視為床上的物體的重心。當對象躺在床上時，床上的重心相對于床的側邊位于中心，并且在縱向方向(床的水平面的長度尺寸的方向)上靠近床的頭端。當對象坐起來時，頭部和上身抬起，并且重心朝向床的足端移動。這改變床的縱向傾斜。另一方面，當對象朝向床的側邊移動并且移動他的腿越過床的側邊時，床上的重心朝向床的側邊移動。這改變了床在橫向方向上的傾斜。例如，可以根據檢測到的床的運動(本文通過連續檢測縱向傾斜的變化和橫向傾斜的變化)來檢測起立狀態。
[0025]用于檢測起立狀態的裝置可以包含一個或更多個傳感器。如先前所討論的，可以通過應用于檢測床占用狀態的加速度計或傾斜計來檢測起立狀態。例如，已經檢測到對象的身體對心跳的反沖傾向于使床在縱向上振動。可以通過先進的傾斜計在0.5Hz至3Hz的頻帶中(通常為約每分鐘60次搏動)檢測到這個振動。在床中使用的傳感器優選地可以是具有低信噪比(例如，20yG/.Hz至30yG/.Hz)的低噪聲傳感器，如Murata的SCA100T傾斜計。像這樣的傳感器可檢測心沖擊(balIistocard1logic)信號，并且還可檢測僅僅角之度數的幾分之一的傾斜的變化。振動的幅值在約Img的數量級上(g代表地球的標準重力加速度)，并且通常振動的心沖擊信號在進一步的模數轉換之前需要放大。同一傳感器可以用于檢測由對象的移動造成的縱向傾斜和/或橫向傾斜。通常不對運動信號進行放大以避免飽和。所述SCA100T是雙軸傾斜計，其實現縱向和橫向方向上的傾斜的檢測。
[0026]但是，需要注意的是本發明不限于任何具體的傳感器類型或任何數目的傳感器。在用于檢測起立狀態的裝置中，可以獨立或組合使用一個或更多個傳感器。此外，上述對象的檢測到的運動(坐起來，移動至側邊)提供了要與其起身的意圖相關聯的可易于識別的信號狀態。但是，在本發明的范圍內可以應用其他運動和信號狀態。
[0027]用于檢測起立狀態的系統可以包含具有一個或更多個傳感器的傳感器單元104，以及控制單元108，控制單元108與傳感器單元104通訊耦接以輸入信號用于進一步處理。
[0028]傳感器單元104在這里代表用于其中通過識別檢測到的對象或床之運動的特定組合來檢測占用床之對象的起立狀態的系統的功能元件。傳感器單元包括至少一個運動傳感器和用于將所述至少一個運動傳感器與對象或床的支撐結構機械耦接。機械耦接使得能夠生成表示檢測到的床或對象之運動的運動信號，該檢測到的運動是能夠識別對象從床起立之狀態的檢測到的運動的特定組合之一。傳感器單元還包括用于向系統的控制單元傳送運動傳感器之信號的接口。
[0029]傳感器單元可以是嵌入式元件，其中控制單元與傳感器單元之間的耦接是電耦接，以實現向傳感器單元的供電以及傳感器單元與控制單元之間的信號的有線交換二者。作為替代，傳感器單元104可以是具有自己的電源和/或到控制單元的無線接口的獨立單元。獨立傳感器單元的一個或更多個傳感器可以被并入到一個物理元件中，或者它們可以是物理上分離的在通信上彼此耦接或與控制單元耦接以組合用于起立狀態檢測的部件。傳感器單元和控制單元甚至可以在一個集成的物理設備中實現。
[0030]控制單元108在這里代表用于其中通過識別檢測到的對象或床之運動的特定組合來檢測占用床的對象之起立狀態的系統的另一功能元件。圖2的框圖更詳細地示出了控制單元108的功能元件。控制單元108是可以包含處理組件210的裝置。處理組件210指代用于基于預定的數據進行運算的系統性執行的一個或更多個計算設備的組合。處理組件可以包含一個或更多個算術邏輯單元，多個專用寄存器和控制電路。處理組件可包含或者可以與存儲器單元212連接，存儲器單元212提供其中能夠存儲計算機可讀數據或程序、或使用者數據的數據介質。存儲器單元可以包含一個或更多個單元的易失性或非易失性存儲器，例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件(f irmware)、可編程邏輯等。
[0031]控制單元204還可以包含接口單元214或與其連接，該接口單元214包含用于向控制單元的內部進程輸入數據的至少一個輸入單元和用于從控制單元的內部進程輸出數據的至少一個輸出單元。
[0032]在應用了線路接口的情況下，接口單元214通常包含插入式單元，該插入式單元充當用于將遞送信息至其外部連接點以及將信息饋送至連接至其外部連接點的線路的網關。在應用了無線接口的情況下，接口單元214通常包含無線收發器單元，該無線收發器單元包括發射器和接收器。無線收發器單元的發射器可以接收來自處理組件210的比特流，并且將其轉換成無線信號以用于通過天線來發送。相應地，通過天線接收到的無線信號可以被引導至無線收發器單元的接收器，該接收器將無線信號轉換成被轉發至處理組件210以用于進行進一步處理的比特流。不同的線路接口或無線接口可以在一個接口單元中實現。
[0033]接口單元214還可以包含使用者接口，該使用者接口具有用于輸入數據的鍵盤、觸摸屏、麥克風或等同物以及用于向設備的使用者輸出數據的屏幕、觸摸屏、揚聲器或等同物。使用者接口可以用于輸出被觸發的警報。
[0034]處理組件210、存儲器單元212和接口單元214相互電連接以提供用于根據預定的、本質上經編程的過程來對接收到的和/或所存儲的數據進行運算的系統性執行的裝置。這些運算包括用于圖1的監測系統的控制單元的本文所描述的過程。
[0035]回到圖1，圖1的傳感器單元104和控制單元108可以包括在對象旁邊的本地節點中。此外，本地節點可以與遠程節點110通信連接。遠程節點110可以是例如提供監測應用并且生成相關警報以作為對一個或更多個使用者的服務的應用服務器。作為替代，遠程節點可以是其中已經安裝有監測應用的計算設備。本地節點可以是專用設備或包括如上所述耦接在一起的傳感器單元和控制單元的設備的組合。作為替代，本地節點的至少一部分可以由與專用或多用途計算機放備(例如，使用者的手機、便攜式計算設備或網絡終端)中的客戶端應用程序對接(interface)的便攜式或可穿戴傳感器單元來實現。計算機設備中的客戶端應用程序可以與傳感器單元和服務器應用程序對接。服務器應用程序可以在控制單元108、物理遠程節點110中或者在通過通信網絡可訪問的遠程節點的云中獲得。
[0036]雖然可以將本發明的各個方面示出為并且描述為框圖、消息流程圖、流程圖和邏輯流程圖，或使用某些其他圖示示出并且描述本發明的各個方面，但是應該理解可以例如以硬件、軟件、固件、專用電路或邏輯、計算設備或它們的某些組合實現所示出的單元、模塊(block)、設備、系統元件、過程和方法。軟件例程(其也被稱為程序產品)是制品并且能夠被存儲在任何設備可讀的數據存儲介質中，并且它們包括執行具體的預定任務的程序指令。因此，本發明的實施方案還提供可由計算機讀取的、并且編碼用于監測本文中所描述的裝置或系統中的對象之指令的計算機程序產品。
[0037]如前面所討論的，跌倒風險在對象站起來的時刻是最大的。為了降低該風險，系統被配置成檢測對象的起立狀態，并且響應于檢測到的起立狀態來觸發對象的血壓測量。用于測量對象的血壓的裝置112可以包括生成代表檢測到的對象的動脈壓力波之特征的一個或更多個輸出值的任何裝置。這些值可以直接使用，或者可以被進一步處理以指示使用者的血壓信息。在每次心博過程中，血壓在最大壓力(收縮壓)與最小壓力(舒張壓)之間變化。測量血壓的傳統的非侵入性方式是使用加壓袖帶并且檢測血流開始脈動(袖帶壓力下降至舒張壓以下)時的壓力水平和完全沒有流動時(袖帶壓力超過收縮壓)的壓力水平。但是，已經發現使用者傾向于考慮測量情況以及加壓袖帶繁瑣并且甚至會造成緊張(尤其在長期監測過程中)。
[0038]有利的是，可以使用壓力脈沖傳感器來測量處于起立狀態的人的血壓。壓力脈沖傳感器在這里指包括與例如使用者的手臂或手腕可拆卸式連接的至少一個壓力傳感器和將來自壓力傳感器的信號轉換為輸出值的處理元件。配置不引人注意、簡單并且非常容易校準，但是其仍然提供非常準確的結果。這種類型的傳感器可以提供例如心博之間的時間和得到的心率，以及血壓脈沖高度和其他脈沖壓力數據。這個數據可以直接使用以確定是否需要警報。數據還可以用于計算收縮壓和舒張壓，收縮壓和舒張壓然后用于確定是否需要警報。
[0039]圖3是示出要在圖1的系統中實現的方法的流程圖。關于系統的更多細節可以參照圖1和圖2的描述。過程開始于安裝并打開系統、之后待機(階段30)以接收來自與對象和/或床相連接之傳感器的信號的狀態。首先檢查床是否被占用(階段31)。圖1示出了其中有利地由通過與床相連接的傾斜計獲得的心沖擊信號來確定這個床占用信息的實例。只要床還未被占用，系統就可以保持待機以等待行動。
[0040]—旦床被占用，就檢測到床占用狀態(階段32)，并且可以開始監測起立狀態的指示。在這個實例中，如果由對象的運動或者由床的縱向運動和/或橫向運動檢測到特定的起立運動(階段33)，則檢測起立狀態(階段34)，并且觸發血壓測量(階段35)。將一個或更多個血壓測量值(測量值或由測量值計算的值)與一個或更多個特定閾值進行比較(階段36)。一個或更多個閾值代表選定血壓范圍，而比較則指示被比較的血壓測量值是否在選定血壓范圍內。通常，選定血壓范圍與所估計的允許對象從躺或坐的姿勢站起來而不顯著增加跌倒風險的壓力相關。如果所測量值是可接受的，則不需要警報，對象可以站起來，并且系統可以返回至待機狀態(階段30)。如果值不可接受，則觸發警報(階段38)。在警報之后，過程可以返回至待機狀態或起立狀態。這意指如果對象不站起來，則會測量血壓并且重復警報，直到血壓達到可接受值。
[0041]提供警報的控制單元可以由可被對象穿戴的小型裝置實現。其可以適于通過音頻信號來警告對象跌倒的風險。有利的是，警報可以從包含用于測量血壓的壓力脈沖元件的可穿戴設備輸出。作為替代或另外，提供警報的控制單元可以是可以例如與床相連接或設置在靠近床的另一適當的位置的獨立裝置。
[0042]另一個替選方案是其中另外或單獨將警報引導至例如醫院或家居住宅中的工作人員的布置。這對于可能不能夠由他們自己對警報做出反應的對象而言是可行的選擇。這樣的對象可以是患有例如癡呆或阿爾茨海默病的患者。
[0043]在比較中使用以用于觸發警報的閾值可以是被存儲在系統中的預定值。作為替代，可以應用反映個體差異的預設適應性閾值。例如，被稱為壓力感受器的人體傳感器位于三個主要動脈，即主動脈和兩個頸動脈中。這些傳感器在對象從坐或躺的姿勢站起來時檢測血壓的下降。差值dp反映頸動脈所處的血壓測量點中的傳感器之間的流體靜壓的差異。
[0044]dp = p(坐起時測量的)-p0(平躺時，在一段時間內測量的)
[0045]其中p0是在平躺時(床占用狀態)測量的對象的正常血壓，而P是在坐起時(起立狀態)測量的正常血壓。術語正常在這里意指在兩種狀態中的任意一種狀態下，對象處于正常狀態，并且能夠起身而不增加跌倒風險。
[0046]由對象的心血管系統和自主神經系統來對下降進行緩慢或快速的代償，這取決于對象。差異的影響也隨著對象不同而不同。如果血壓傳感器位于手腕中，則對于舒張壓和收縮壓二者的代償通常應為30mmHg至35mmHg的量級。可以將針對例如舒張壓與收縮壓的總和的個體閾值設置在15mmHg至3 OmmHg的范圍內。優選的是使用例如舒張壓與收縮壓的總和作為閾值參數，因為總和對隨機測量誤差較不敏感。其他測量數據(例如脈搏速率數據)可以與收縮壓值以及舒張壓值結合以作為適應性閾值。
[0047]本發明提供了監測系統和方法，通過該檢測系統和方法，在降低對象的跌倒風險方面可以實現顯著改進。根據本發明的裝置能夠容易且經濟地實現，并且使用可靠。
[0048]應當注意的是本發明的實施方案的前述實例并非意在將本發明的范圍限制于上面所呈現的具體形式，而是本發明力圖覆蓋包含在如所附權利要求所限定的本發明的范圍之內的所有修改、類似方案和替選方案。對本領域技術人員而言明顯的所有另外的實施方案、修改和應用因此包含在如所附權利要求所闡述的本發明的精神和范圍內。
【主權項】
1.一種監測系統，其包含: 用于檢測占用床的對象的起立狀態的裝置； 用于響應于檢測到所述起立狀態而觸發對所述對象的血壓測量的裝置； 用于針對選定血壓范圍將血壓測量值與至少一個閾值相比較的裝置；以及 用于在所測量血壓不在所述選定血壓范圍內時引發警報的裝置。2.根據權利要求1所述的監測系統，其中用于檢測起立狀態的所述裝置包含與所述對象相連接的傳感器。3.根據權利要求1或2所述的監測系統，其中用于檢測起立狀態的所述裝置包含與所述床相連接的傳感器。4.根據權利要求2所述的監測系統，其中所述傳感器包括測高儀。5.根據權利要求3所述的監測系統，其中所述傳感器包括加速度計或傾斜計。6.根據前述權利要求中任一項所述的監測系統，其還包含用于檢測床占用的一個或更多個傳感器。7.根據權利要求6所述的監測系統，其中用于檢測床占用的所述傳感器包括加速度計或傾斜計。8.根據權利要求7所述的監測系統，其中用于檢測床占用的所述加速度計或傾斜計也用作用于檢測所述起立狀態的傳感器。9.根據前述權利要求2至8中任一項所述的監測系統，還包含與所述一個或更多個傳感器通訊耦接的控制單元。10.根據權利要求9所述的監測系統，其中所述控制單元被包含在可與所述對象可拆卸式連接的本地元件中。11.根據權利要求10所述的監測系統，其中所述控制單元是包含壓力脈沖元件的可穿戴單元。12.根據權利要求9所述的監測系統，其中所述控制單元是遠程節點。13.根據權利要求9至12中任一項所述的監測系統，其中所述控制單元適于接收來自用于檢測床占用的所述加速度計或傾斜計的心沖擊信號。14.根據權利要求9至13中任一項所述的監測系統，其中所述控制單元適于接收來自用于檢測所述對象之起立狀態的所述傾斜計的、表示所述床的縱向或橫向傾斜的信號。15.根據權利要求14所述的監測系統，其中所述控制單元適于由表示床縱向傾斜信號和表示床橫向傾斜信號的連續組合來檢測所述對象的起立狀態。16.根據前述權利要求中任一項所述的監測系統，其中所述閾值是存儲在所述控制單元中的預定值。17.根據前述權利要求中任一項所述的監測系統，其中所述閾值是針對所述對象而輸入到所述控制單元中的預設值。18.用于包含控制單元的系統的傳感器單元，所述控制單元配置成通過識別檢測到的對象或床之運動的特定組合來檢測占用床之對象的起立狀態，所述傳感器單元包含: 至少一個運動傳感器； 殼體，其用于將所述至少一個運動傳感器與所述床或所述對象機械耦接，所述機械耦接使得能夠產生表示檢測到的所述床或所述對象之運動的運動信號，所述檢測到的運動是檢測到的所述床之運動的特定組合之一；以及 接口，其用于將運動信號傳送到所述系統的控制單元。19.根據權利要求18所述的傳感器，其中所述運動傳感器是傾斜計，并且通過用所述傾斜計識別檢測到的所述床之運動的特定組合來檢測占用所述床的所述對象的起立狀態。20.—種包括根據權利要求18或19所述傳感器單元的床。21.—種用于檢測對象的跌倒風險的方法，其包括: 檢測占用床的對象的起立狀態； 響應于檢測到所述起立狀態而觸發對所述對象的血壓測量； 針對選定血壓范圍將血壓測量值與至少一個閾值相比較；以及 在所測量血壓不在所述選定血壓范圍內時引發警報。22.—種計算機程序產品，其能夠由計算機讀取，并且編碼在監測系統中執行權利要求21所述方法的指令。
【文檔編號】A61B5/11GK105979870SQ201580007564
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月6日
【發明人】烏爾夫·梅里黑內, 佩卡·科斯蒂艾寧
【申請人】株式會社村田制作所