專利名稱：跌倒預(yù)防系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種跌倒預(yù)防系統(tǒng)和方法，并且本發(fā)明具體地涉及一種通過施加到用戶身體的觸覺反饋來向用戶警告他們正處于跌倒的風險中的跌倒預(yù)防系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
步態(tài)不穩(wěn)定的人存在跌倒的風險。不穩(wěn)定的步態(tài)出現(xiàn)在許多人群中，例如老年人， 患有大腦性麻痹、雙側(cè)前庭損失(BVL)、癡呆癥或帕金森氏疾病的人，遭受中風、截肢、骨折或髖關(guān)節(jié)置換的人，特別是在中風或髖關(guān)節(jié)置換之后的康復(fù)期間或在婦女懷孕期間。存在很多適合人佩戴的能夠警告用戶他們處于暫時增大的跌倒風險中(例如如果他們失去平衡)的設(shè)備。特定的設(shè)備提供了圍繞用戶腰部佩戴并且響應(yīng)于用戶姿勢的傾斜度的測量結(jié)果而振動的腰帶，所述測量結(jié)果表明用戶失去平衡或者處于增大的跌倒風險中。一旦感覺到振動，則使用戶意識到他們處于增大的跌倒風險中。在這些設(shè)備中使用的觸覺反饋類型有時被稱為“振動觸覺”。在跌倒預(yù)防中，較少地關(guān)注對平衡的控制，而是關(guān)注當用戶的平衡暫時減小時向用戶告警，用戶平衡的暫時減小例如是由以下原因造成的人注意到除了行走之外的其他事情，或者環(huán)境條件未達最佳標準(例如存在暗淡的照明、不規(guī)則的地表、由于諸如交談等過多刺激而導致的聽覺和視覺系統(tǒng)的超負荷)。在這些情況中，因為用戶分心，所以將關(guān)于用戶姿勢的連續(xù)反饋提供給用戶在預(yù)防跌倒方面是較低效的。因此，存在對克服已知設(shè)備缺點的改進的跌倒預(yù)防系統(tǒng)和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其包括適合由用戶佩戴的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，所述跌倒預(yù)防系統(tǒng)包括傳感器、兩個或更多的反饋設(shè)備、以及控制器，所述傳感器確定所述用戶的跌倒風險的指標；所述兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的相應(yīng)部位，每個反饋設(shè)備可控制地向所述相應(yīng)部位施加反饋；并且所述控制器被配置為控制所述兩個或更多的反饋設(shè)備，使得響應(yīng)于所確定的指標來向所述用戶的身體的特定部位施加反饋。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種對由用戶正在佩戴的跌倒預(yù)防系統(tǒng)進行操作的方法，所述方法包括將兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到用戶的身體的相應(yīng)部位，每個反饋設(shè)備可控制地向所述相應(yīng)部位施加反饋；確定所述用戶的跌倒風險的指標；以及響應(yīng)于所確定的指標來控制所述反饋設(shè)備向所述用戶的身體的所述相應(yīng)部位之一施加反饋。


現(xiàn)在將僅借助于示例，參考以下附圖來描述本發(fā)明，在附圖中圖1是佩戴根據(jù)本發(fā)明的示例性跌倒預(yù)防系統(tǒng)的用戶的4
圖2是圖1中的示例性跌倒預(yù)防系統(tǒng)的方框圖；以及圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的步驟的流程圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性跌倒預(yù)防系統(tǒng)2。跌倒預(yù)防系統(tǒng)2由用戶4佩戴并且包括中央單元6以及若干反饋設(shè)備10a、IOb和 10c，所述中央單元6是通過帶子8而附著在用戶軀干的周圍的，所述若干反饋設(shè)備10a、10b 和IOc分別附著到用戶4的身體的相應(yīng)部位。例如，反饋設(shè)備IOa通過帶子12附著到用戶的左手腕，反饋設(shè)備IOb通過腰帶14 附著在用戶的腰部，并且反饋設(shè)備IOc附著到用戶的左肩部。在這個舉例說明的實施例中，反饋設(shè)備10是振動觸覺反饋設(shè)備，所述振動觸覺反饋設(shè)備在反饋設(shè)備10附著的身體部位處產(chǎn)生能夠由用戶4感覺到的振動。圖2更詳細地示出了跌倒預(yù)防系統(tǒng)2。具體地，跌倒預(yù)防系統(tǒng)2的中央單元6包括傳感器16、控制器18和總線20，所述傳感器16例如是傾斜傳感器，用于測量用戶4的姿勢相對于垂直方向的傾斜或傾斜度，所述控制器18接收來自傳感器16的測量結(jié)果，所述總線 20連接到控制器18并且在控制器18與反饋設(shè)備10a、10b和IOc之間提供接口。傳感器16可以包括變送器，所述變送器向控制器18提供與用戶4的姿勢相對于垂直方向的傾斜或傾斜度相對應(yīng)的信號以用于進一步的處理(例如確定用戶4的跌倒風險的指標)。可替代地，傳感器16可以包括一些處理模塊，所述處理模塊執(zhí)行算法以根據(jù)來自變送器的信號來確定用戶4的跌倒風險的指標，并且所述傳感器16可以向控制器18提供該指標。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，振動觸覺反饋的敏感性或有效性取決于反饋施加的身體部位。具體地， 人類軀體感覺系統(tǒng)對振動是非常敏感的-它可以檢測到大約250Hz的幅度小于1微米的振動(Sherrick, C. E.禾口 R. W. Cholewiak. 1986. Cutaneous sensitivity In Handbook of Perception and Human Performance，第 1 卷Sensory Processes and Perception, M 12-112-58 頁)。因此，可以通過依據(jù)用戶4的瞬時跌倒風險向不同的身體部位施加觸覺反饋來改進跌倒預(yù)防。具體地，控制器18可以被配置為控制反饋設(shè)備10，使得隨著用戶4的跌倒風險的指標增大，向用戶身體的更加敏感部位施加反饋。因而，控制器18可以被配置為控制反饋設(shè)備10，使得當用戶的跌倒風險的指標相對高時向用戶身體的更加敏感部位施加反饋，并且使得當用戶的跌倒風險的指標相對低時向用戶身體的較不敏感部位施加反饋。在下文中，“更加敏感”和“較不敏感”應(yīng)當被理解為以下含義當反饋被施加到特定身體部位時，它們在用戶4中引起了較多/較少的警覺響應(yīng)。具體地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當振動觸覺反饋被施加到腰部時，該振動觸覺反饋的感覺被感知為是輕微的，當振動觸覺反饋被施加到手腕時，該振動觸覺反饋的感覺被感知為是中度的，而當振動觸覺反饋被施加到肩部時，該振動觸覺反饋的感覺被感知是嚴重的警告。因而，根據(jù)本發(fā)明的跌倒預(yù)防系統(tǒng)2將反饋設(shè)備10放置在對振動觸覺反饋具有不同敏感度的身體的多個位置，并且跌倒預(yù)防系統(tǒng)2根據(jù)所確定的狀況的嚴重程度(即用戶4將跌倒的風險有多高)來向身體的部位施加振動觸覺反饋。
因此，根據(jù)本發(fā)明，跌倒預(yù)防系統(tǒng)2通過向用戶身體的部位施加根據(jù)跌倒的瞬時風險而確定的振動觸覺反饋來向用戶4提供他們處于增大的跌倒風險的警告。例如，在所說明的實施例中，當用戶4平衡時(或者輕微失去平衡，但在可接受的限度內(nèi))，不向用戶4施加振動觸覺反饋。然而，如果用戶的跌倒風險為“輕微”時(根據(jù)來自傾斜傳感器16的測量結(jié)果來確定)，則控制器18可以激活位于用戶腰部的反饋設(shè)備 10 (反饋設(shè)備IOb)。因而，當用戶的步態(tài)正常時，不施加反饋或者激活位于腰部的反饋設(shè)備 10b，這與旨在幫助控制平衡的已知系統(tǒng)是相當?shù)?。如果用戶的跌倒風險被確定為“中度”時(也根據(jù)來自傾斜傳感器16的測量結(jié)果來確定)，控制器18可以激活位于用戶左手腕的反饋設(shè)備IOa (并且如果其它一個反饋設(shè)備 10或多個反饋設(shè)備10是活躍的，則對它或它們進行去激活)。然而，如果用戶的跌倒風險被確定為“嚴重”時，則控制器18可以激活位于用戶肩部的反饋設(shè)備10c，因為這是由用戶 4感知到的最具警告性的感覺。應(yīng)當意識到，在以上的討論中，當與“中度”或“嚴重”的風險進行比較時，“輕微” 的跌倒風險是相對低的風險；當與“輕微”的風險進行比較時，“中度”的風險是相對高的風險，并且當與“嚴重”的風險進行比較時，“中度”的風險是相對低的風險；以及當與“輕微” 或“中度”的風險進行比較時，“嚴重”的跌倒風險是相對高的跌倒風險。禾Ij用這種方式，跌倒預(yù)防系統(tǒng)2向用戶4發(fā)出他們應(yīng)當小心的警告，例如用戶通過對他們的步行給予更多的注意或者通過休息來小心跌倒，并由此降低跌倒的風險。如果用戶4的平衡(由來自傳感器16的測量結(jié)果來指示)沒有得到改善或變得更差，則控制器18 可以激活位于用戶肩部的反饋設(shè)備，以向用戶指示他們確實應(yīng)當采取一些行動來改善他們的平衡。如果用戶4的平衡仍然沒有得到改善，則系統(tǒng)2或許可以使用與護理者的計算機相連接的無線連接來向護理者發(fā)出警報。在圖3中說明了由根據(jù)本發(fā)明的跌倒預(yù)防系統(tǒng)2執(zhí)行的流程。在步驟101，根據(jù)來自傳感器16的測量結(jié)果來確定用戶4的跌倒風險的指標。在步驟103，控制器18根據(jù)用戶 4的平衡指標來向所選擇的用戶身體部位施加振動觸覺反饋。在所說明的實施例中，通過使用諸如傾斜傳感器等慣性傳感器，依據(jù)用戶4的平衡來確定用戶4的跌倒風險的指標。基于所測量的重力的方向，可以估算出傾斜度(傾斜的量)和方位角(傾斜的方向)。另外，用戶4的步態(tài)方式的穩(wěn)定性可以被估算出，并且可以將用戶4的步態(tài)方式的穩(wěn)定性作為量度由控制器18使用，以決定要激活哪些反饋設(shè)備10?？梢愿鶕?jù)特定用戶4來設(shè)置特定閾值，應(yīng)用該特定閾值來對用戶4的平衡進行度量。例如，因為步態(tài)因人而異，所以對于一個用戶4為“正?！钡?和平衡的)傾斜度或步態(tài)測量結(jié)果可能實際上對于另一個用戶4是不正常的(即可能失去平衡)。在本發(fā)明的可替代實施例中，跌倒預(yù)防系統(tǒng)2可以包括位于用戶身體的僅兩個 (而不是三個)不同部位的反饋設(shè)備10。在這些實施例中，為了響應(yīng)于用戶4的當前平衡而傳送不同級別的警報，仍然可能向用戶身體的不同部位施加反饋。在又一個實施例中，反饋設(shè)備10可以位于超過三個的用戶身體部位上。在這些實施例中(以及上文描述的實施例中)，反饋設(shè)備10和中央單元6 (可選地)可以被集成到能夠由用戶4穿的一件衣服中。反饋設(shè)備10可以分布在用戶4的軀干上。應(yīng)當意識到，在可替代的實施例中，可以在用戶身體的兩側(cè)(即左側(cè)和右側(cè))設(shè)置反饋設(shè)備10。在又一個實施例中，反饋設(shè)備10可以被設(shè)置在用戶身體的正面和背面。在任何這些實施例中，控制器18可以基于用戶4失去平衡的方向來對向用戶4施加反饋進行控制。例如，如果用戶4向左側(cè)失去平衡(即他們處于向他們左側(cè)跌倒的風險中)，則控制器18可以通過使用附著在用戶身體左側(cè)的反饋設(shè)備10來向用戶4的特定部位施加反饋， 以使用戶4意識到他們很可能跌倒的方式。當然，應(yīng)該意識到，在該實施例中，控制器可以替代地向用戶很可能跌向一側(cè)的用戶身體的相反側(cè)施加反饋(即如果用戶4很可能向左側(cè)跌倒，則可以將反饋施加到右側(cè))。跌倒預(yù)防系統(tǒng)2可以具有通常與跌倒預(yù)防設(shè)備或跌倒檢測設(shè)備相關(guān)的進一步的功能，該跌倒預(yù)防設(shè)備或跌倒檢測設(shè)備例如是在檢測到跌倒的情況下觸發(fā)的警報器和/或用戶4用于召喚幫助的按鈕等。雖然已經(jīng)在附圖和前述說明書中詳細地說明和描述了本發(fā)明，但是這種說明和描述被認為是說明性的或示例性的而非限制性的；本發(fā)明不限于已公開的實施例。在通過對附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研究而實踐所要求保護的發(fā)明時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解和實施已公開實施例的變型。在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一個”或“一種”不排除多個或多種。單個處理器或其他單元可以實現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的多個物件的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載了某些手段這一事實并不表示這些手段的組合不可以被使用以便獲得優(yōu)點。計算機程序可以被存儲/分布在諸如光學存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)等適當?shù)慕橘|(zhì)(該適當?shù)慕橘|(zhì)與其他硬件一起被供應(yīng)或者該適當?shù)慕橘|(zhì)作為其他硬件的一部分而供應(yīng))上，但是計算機程序也可以以諸如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或者其他有線或無線遠程通信系統(tǒng)等其他形式而分布。權(quán)利要求中的任何附圖標記不應(yīng)被理解為對保護范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種適合由用戶佩戴的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，包括傳感器，所述傳感器用于確定所述用戶的跌倒風險的指標；兩個或更多的反饋設(shè)備，所述兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的相應(yīng)部位，每個反饋設(shè)備可控制地向所述相應(yīng)部位施加反饋；以及控制器，所述控制器被配置為控制所述兩個或更多的反饋設(shè)備，從而使得響應(yīng)于所確定的指標來向所述用戶的身體的特定部位施加反饋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其中，所述兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的、對所述反饋具有不同敏感度級別的相應(yīng)部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為控制所述反饋設(shè)備，以使得當所述用戶的跌倒風險的指標相對高時，向所述用戶的身體的更加敏感的部位施加反饋，以及當所述用戶的跌倒風險的指標相對低時，向所述用戶的身體的較不敏感的部位施加反饋。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為控制所述反饋設(shè)備，以使得隨著所述用戶的跌倒風險的指標增大，向所述用戶的身體的更加敏感的部位施加反饋。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其中，所述兩個或更多的反饋設(shè)備中的每一個反饋設(shè)備附著到所述用戶的腰部、所述用戶的手腕和所述用戶的肩部中的相應(yīng)一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為控制所述兩個或更多的反饋設(shè)備，以使得在所述指標表明相對低的跌倒風險的情況下，向所述用戶的身體的部位中的較下的一個部位施加反饋；以及在所述指標表明相對高的跌倒風險的情況下， 向所述用戶的身體的部位中的較上的一個部位施加反饋。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，包括三個或更多的反饋設(shè)備， 其中所述反饋設(shè)備中的至少兩個反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的部位的相應(yīng)側(cè)；所述指標還表明具有跌倒風險的所述用戶的跌倒方向，并且所述控制器被配置為控制所述三個或更多的反饋設(shè)備，以使得響應(yīng)于所確定的指標來向所述用戶的身體的所述部位的特定側(cè)施加反饋。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，其中，所述反饋設(shè)備中的每一個反饋設(shè)備都包括振動觸覺反饋設(shè)備。
9.一種對由用戶正在佩戴的跌倒預(yù)防系統(tǒng)進行操作的方法，所述方法包括將兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的相應(yīng)部位，每個反饋設(shè)備可控制地向所述相應(yīng)部位施加反饋；確定所述用戶的跌倒風險的指標；以及控制所述反饋設(shè)備以便響應(yīng)于所確定的指標來向所述用戶的身體的所述相應(yīng)部位之一施加反饋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述附著的步驟包括將所述兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的、對所述反饋具有不同敏感度級別的相應(yīng)部位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述控制的步驟包括控制所述反饋設(shè)備，以使當所述用戶的跌倒風險的指標相對高時，向所述用戶的身體的更加敏感的部位施加反饋；以及當所述用戶的跌倒風險的指標相對低時，向所述用戶的身體的較不敏感的部位施加反饋。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述控制的步驟包括控制所述反饋設(shè)備，以使得隨著所確定的所述用戶的跌倒風險的指標增大，向所述用戶的身體的更加敏感的部位施加反饋。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項所述的方法，其中，所述附著的步驟包括將所述兩個或更多的反饋設(shè)備附著到所述用戶的腰部、所述用戶的手腕和所述用戶的肩部中的相應(yīng)一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述控制的步驟包括控制所述兩個或更多的反饋設(shè)備，以使得在所述指標表明相對低的跌倒風險的情況下，向所述用戶的身體的部位中的較下的一個部位施加反饋；以及在所述指標表明相對高的跌倒風險的情況下，向所述用戶的身體的部位中的較上的一個部位施加反饋。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中的任一項所述的方法，其中，每個反饋設(shè)備可控制地向所述相應(yīng)部位施加振動觸覺反饋。
全文摘要
提供了一種適合由用戶佩戴的跌倒預(yù)防系統(tǒng)，該跌倒預(yù)防系統(tǒng)包括傳感器、兩個或更多的反饋設(shè)備以及控制器，所述傳感器用于確定所述用戶的跌倒風險的指標；所述兩個或更多的反饋設(shè)備分別附著到所述用戶的身體的相應(yīng)部位，每個反饋設(shè)備可控制地向所述相應(yīng)部位施加反饋；并且所述控制器被配置為控制所述兩個或更多的反饋設(shè)備，以使得響應(yīng)于所確定的指標來向所述用戶的身體的特定部位施加反饋。
文檔編號G08B21/04GK102414727SQ201080019444
公開日2012年4月11日 申請日期2010年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者F·M·H·克羅姆富特斯, W·R·T·坦恩卡特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司