Спосіб індикації виникнення критичної ситуації у орієнтації положення тіла людини та сигналізації про його зміну

1. Спосіб індикації виникнення критичної ситуації у орієнтації положення тіла людини та сигналізації про його зміну, який передбачає застосування як датчика виникнення критичної ситуації акселерометра, встановлення акселерометра на тілі людини, моніторування положення тіла людини за допомогою сигналу акселерометра, встановленого на тілі людини, виявлення визначеного рівня пікового значення сигналу акселерометра та наявності за ним постійного рівня сигналу з визначеним проміжком часу, який відрізняється тим, що попередньо визначають різницю рівнів постійної складової сигналу застосовуваного акселерометра при зміні його положення на 90 град., в процесі моніторування положення людини за допомогою сигналу акселерометра, встановленого на тілі людини, виявляють дві послідовно розміщені ділянки проходження постійних рівнів сигналу, кожна з яких тривалістю більше 2 секунд (з коливанням рівня сигналу в межах ділянки на рівні шуму), визначають рівень коливань сигналу між двома зазначеними ділянками, а також визначають наявність змін рівня постійної складової сигналу відповідно між двома ділянками, у випадку, якщо рівень коливання сигналу між цими виявленими ділянками перевищує подвоєну різницю рівня постійної складової сигналу акселерометра при зміни його положення на 90 град., і, якщо величина зміни рівня постійної складової перевищує рівень шуму у два рази, досліджують попередні 5-10 секунд результати моніторування сигналу другого акселерометра, розміщеного на тілі людини, в якому виявляють дві ділянки послідовного проходження постійних рівнів сигналу, кожна з яких тривалістю більше 2 секунд з коливанням їх рівня на рівні шуму, визначають рівень коливань сигналу між двома зазначеними ділянками, у випадку, як 2 (19) 1 3 38088 Розробка загалом має відношення до контролюючих систем які забезпечують індикацію виникнення критичної ситуації у орієнтації положення тіла людини та сигналізації про його суттєву зміну протягом короткого терміну, за якою, у випадку відсутності зовнішнього втручання, наприклад елементарної немедичної допомоги, можливе наступне виникнення суттєвої зміни фізіологічного стану людини, яке потребує наступного дослідження та втр учання. Розробка може забезпечити індикацію виникнення критичної ситуації у самотніх людей, особливо похилого віку, та інвалідів, з обмеженими фізичними можливостями що знаходяться поза людським оточенням, наприклад в окремих кімнатах, або на певному віддалені від людського оточення, і потребують в першу чергу підвищеної уваги до себе. Відомий спосіб індикації виникнення критичної ситуації у орієнтації положення тіла людини [див. WO2007057692, МПК G08B21/04; G08B21/22; G08B21/00, дата публікації 2007-05-24] якій передбачає: застосування в якості датчика виникнення критичної ситуації акселерометру, встановлення акселерометру на тілі людини, створення бази даних сигналів акселерометру які показують виникнення критичної ситуації у положенні тіла певної людини, моніторування положення тіла цієї людини за допомогою дослідження сигналу акселерометру встановленого на тілі людини, виявлення моменту коли поточне значення форми сигналу співпадає з зразком з бази даних сигналів акселерометру які показують виникнення критичної ситуації у положенні тіла певної людини. У випадку якщо зазначені обставини мають місце - роблять висновок про наявність падіння тіла людини. Висновок перевіряють за допомогою дослідження температури тіла досліджуваної людини. Недоліком такого способу в першу чергу є те, що для його реалізації необхідно попереднє створення бази даних сигналів акселерометру які показують виникнення критичної ситуації у положенні тіла для кожної людини, що суттєво підвищує трудомісткість реалізації способу. Необхідність існування бази даних сигналів акселерометру, та оперативне багаторазове звернення до неї, а також пошук в ній, та порівняння з наявними зразками потребують застосування достатньо потужної апаратури, задля здійснення способу. Існує велика імовірність того, що падіння в конкретних умовах, які неможливо передбачити заздалегідь, буде мати унікальні амплітудні та часові показники сигналів, викликаних наприклад багатоманітними видами поштовхів пов'язаних з переміщенням, некритичним стиканням з випадковою перешкодою, невдалим сіданням на стілець або крісло невідповідного тілу розміру та т.і., а створена база даних сигналів акселерометру які показують виникнення критичної ситуації у положенні тіла для кожної людини не будемати таких 4 сигналів, що у критичній ситуації буде виглядати як відсутність проблеми. Температурний показник може підвищити достовірність висновку лише у випаду коли датчик знаходиться на тілі людини, що обмежує зону застосування способу. Однак критична зміна температури тіла людини, зокрема її зниження здійснюється за певний термін часу, що суттєво подовжує термін надання висновку, пов'язаний з цим термін подання сигналу про критичну ситуацію та відповідно термін надання допомоги. Застосування цього показника по суті може підвищити достовірність висновку лише для випаду коли допомога вже не потрібна. Відомий спосіб контролю фізичної діяльності людини переважно хворого у госпіталі [див. US6160478, МПК А61В5/11; G08B5/22; G08B21/04; А61В5/00; А61В5/021; А61В5/024; 2000-12-12] якій передбачає застосування в якості датчика контролю фізичної діяльності людини акселерометру, встановлення акселерометру на тілі людини, моніторування положення людини за допомогою дослідження сигналу акселерометру встановленого на тілі людини, виявлення ситуації коли тіло займає одну з позицій, вертикальну, горизонтальну, або перехідну між ними, виявлення ситуації коли тіло має прискорення заданого рівня, додаткове дослідження щонайменше одного фізіологічного параметра людини наприклад серцевої аритмії, і корелюючи таку подію з іншими ознаками падіння. Зазначений спосіб контролю фізичної діяльності людини має недостатньо визначені ознаки падіння тіла людини, він заснований на демонстрації набору показників, що потребують наступного недостатньо формалізованого багатофакторного аналізу отриманих показників зокрема додаткових показників що мають аналізуватися лікарем безпосередньо в період їх появи, що прийнятно для виконання обслуговуючим персоналом хворого переважно у госпіталі. Включення в оцінку дослідження додаткового параметра зокрема фізіологічного параметра, наприклад серцевої аритмії, як обов'язкової підстави для здійснення висновку про наявність критичної ситуації обмежить кількість виявлених фактів наявності критичних ситуацій тому, що в значній кількості критичних ситуацій, що стосуються наприклад не хворих інвалідів, або людей похилого віку, які мають проблеми з рухом наявна критична ситуація може і не супроводжуватися кардіологічними проблемами. Відомий спосіб індикації виникнення критичної ситуації у орієнтації положення тіла людини [див. WO2006101587, МПК G08B23/00; G08B23/00; дата публікації 2006-09-28] якій передбачає: застосування в якості датчика виникнення критичної ситуації трьох акселерометрів, кожний з яких показує прискорення тіла в одній із трьох площин певної точки тіла людини, встановлення цієї групи акселерометрів на тілі людини, моніто 5 38088 6 рування положення тіла людини за допомогою ляганням на ліжко та т.і., внаслідок чого виникає дослідження сигналів акселерометрів по показнисукупність коливань тіла та навколишніх предмеках прискорення в 3-х площинах переміщення тіла тів, які можуть відповідати коливанням визначеним людини, виявлення моменту коли поточне значенспособом як падіння. ня співпадаючих у часі (суми квадратів) піків ампОтримані за допомогою акселерометру реальлітуд сигналів з всіх акселерометрів відповідає ні графіки динамічних рухів людини мають внасліпевному заздалегідь встановленому рівню порогу док не лінійності показників акселерометру в зацього сигналу, У випадку якщо зазначені обставизначених динамічних умовах, окремі пікові ділянки, ни мають місце - роблять висновок про наявність які не відносяться до критичних ситуацій, але пепадіння тіла людини. ревищують зміну постійної складової рівню сигнаБудь-якій процес падіння тіла людини має делу акселерометру при його статичному повороті кілька пікових значень амплітуди на акселерометна 90 град. рах викликаних різними причинами, наприклад До критичних падінь поза межами границь сичерез те, що частини його тіла і предмети, що знагналів, які мають бути прийняті згідно способу за ходяться при ньому, є не жорстко зв'язані елеменне критичні, відносяться наприклад сукупність пати, а елементи, що мають певну міру свободи педінь, які супроводжуються штучною затримкою реміщення і в процесі падіння здійснюють рухи терміну падіння через перешкоди в зоні падіння, відмінні від інших частин і додаватимуть до отриабо затримку процесу падіння самою особою, що муваного сигналу свої пікові значення амплітуди. падає, через утримання за навколишні предмети Все зазначене дозволяє використовувати вкаруками. заний метод тільки як засіб детального дослідженНа отримувані сигнали також впливають рухи ня різноманіття фактів падіння, а не як спосіб, що акселерометра по відношенню до тіла, до якого дає однозначне визначення факту падіння, тому він прикріплюється не жорстко. що наявність піків та їх співпадіння в часі може Завданням розробки є створення нового спобути наслідком некритичних рухів системи з наявсобу індикації виникнення критичної ситуації у оріними у ній не жорстко зв'язаними елементами, що єнтації положення тіла людини та сигналізації про мають певну міру свободи переміщення. його зміну в якому за рахунок застосування нових, Відомий спосіб індикації виникнення критичної вибраних емпіричним шляхом сукупностей сигнаситуації у орієнтації положення тіла людини [див. лів забезпечується підвищення точності визначенпатент US6433690, МПК А61В5/11; G08B5/22; ня критичних ситуацій та зниження впливу на виG08B21/04, дата публікації 2002-08-13] якій передсновок не лінійності характеристик акселерометра, бачає : нерівномірності прискорень об'єкту, обумовлених застосування в якості датчика виникнення кринерівномірністю швидкості поступального і інших тичної ситуації акселерометру, встановлення аквидів його руху або зміною напряму руху об'єкту, селерометру на тілі людини, моніторування полоабо поштовхами викликаними стиканням з випадження людини за допомогою дослідження сигналу ковою перешкодою. акселерометру встановленого на тілі людини, виДля вирішення цього завдання спосіб індикації явлення моменту, постійного рівня сигналу з вивиникнення критичної ситуації у орієнтації полозначеним проміжком часу (2 сек.), та наявності ження тіла людини та сигналізації про його зміну перед ним зміни рівню сигналу менше за 0,335 передбачає застосування двох датчиків. В якості секунд, при цьому визначене за допомогою акседвох да тчиків виникнення критичної ситуації залерометру положення тіла протягом зазначених стосовують два акселерометри, встановлюють 0,335 секунд змінюється не менше як на 50 град., акселерометри на тілі людини, моні торують поУ випадку якщо зазначені послідовності сигналів ложення тіла людини за допомогою сигналів з має місце - роблять висновок про наявність падіндвох акселерометрів, виявляють визначені рівні ня тіла людини. пікових значень сигналів від двох акселерометрів Зазначена сукупність та послідовність застота наявності за ними постійних рівнів сигналів з сованих у способі показників характеризується визначеними проміжками часу. недостатньою точністю визначення критичних сиНовим у способі є те, що попередньо визнатуацій, зокрема визнання критичними рухів які не є чають різницю рівнів постійної складової сигналу критичними та відсутність висновку про наявність одного з двох застосованих акселерометрів при падіння у значної кількості випадків коли має місце зміни його положення на 90 град., в процесі монікритичне падіння. торування положення людини за допомогою сигБільшість критичних падінь відбувається не в налу акселерометру встановленого на тілі людини теоретичних умовах падіння на широку плоску виявляють дві послідовно розміщені ділянки проповерхню, а відбувається у житлових та інши х походження постійних рівнів сигналу кожна з яких мешканнях з різноманітними перешкодами. тривалістю більше 2 секунд (з коливанням рівня До некритичних рухів, які наближуються за сигналу в межах ділянки на рівні шуму), визначаформою до прийнятих згідно способу за критичні, ють рівень коливань сигналу між двома зазначевідносяться наприклад сукупність повільних рухів ними ділянками, а також визначають наявність літньої людини, або людини з порушеннями коорзмін рівня постійної складової сигналу відповідно динації руху, які часто супроводжуються багатоміж двома ділянками, у випадку якщо рівень колиманітними видами поштовхів пов'язаних з перемівання сигналу між цими виявленими ділянками щенням, некритичним стиканням з випадковою перевищує подвоєну різницю рівню постійної перешкодою, невдалим сіданням на стілець або складової сигналу акселерометру при зміни його крісло невідповідного тілу розміру невдалим приположення на 90 град., і якщо величина зміни рів 7 38088 8 ня постійної складової перевищує рівень шуму не термін між сусідніми постійними рівнями сигналів менш ніж у два рази, досліджують попередні 5-10 коротший. секунд результатів моніторування сигналу другого В конкретних варіантах реалізації способу пеакселерометру розміщеного на тілі людини, в якорший акселерометр встановлюють на щиколотці му виявляють дві ділянки послідовного прохоноги. дження постійних рівнів сигналу кожна з яких триЗастосування показників акселерометру вставалістю більше 2 секунд (з коливанням їх рівня на новленого на щиколотці ноги додатково підвищує рівні шуму), визначають рівень коливань сигналу точність визначення критичних ситуацій оскільки між двома зазначеними ділянками, у випадку якщо траєкторія руху щиколотці ноги при критичній сирівень коливання сигналу між двома зазначеними туації має ще менше різновидів руху і більш чітко ділянками перевищує подвоєну різницю рівню повизначені постійні рівні сигналу та більшу амплітустійної складової сигналу акселерометру при зміни ду сигналу між ними, термін між сусідніми постіййого положення на 90 град., а також при цьому ними рівнями сигналів коротший. моменти виникнення піків зазначених коливань В конкретних варіантах реалізації способу дасигналів з обох акселерометрів не виходять за тчики зв'язують радіозв'язком, отримання інформежи 100 мс, роблять висновок про наявність памації з другого датчику здійснюють за допомогою діння тіла людини. автоматичного дистанційного зчитування накопиЗастосування зазначеної послідовності показчених даних після радіокоманди надісланої з перників від двох датчиків, встановлених на різних шого акселерометра до другого. частинах тіла забезпечує додаткове підвищення В наслідок застосування зазначеного механізточності визначення критичних ситуацій оскільки му взаємодії двох датчиків у др угому акселеромесуттєво підвищується об'єм інформації яка відотрі включення роботи алгоритму розпізнавання бражає наявні рухи в критичних станах, що дозвопадіння відбувається тільки після отримання їм ляє виділити нові інформативні параметри вже радіокоманди від першого акселерометра в модвох акселерометрів, на основі аналізу яких суттємент фіксації першим акселерометром факту паво підвищується достовірність розпізнавання падіння. Це забезпечує економію електроенергії що діння та його наслідків. потребляє цей акселерометр. Оброблений за способом сигнал суттєво менЗапропонований спосіб ілюструється графікаше залежить від нерівномірності прискорень об'єкми показників акселерометрів в процесі реалізації ту(тіла), обумовлених нерівномірністю швидкості варіантів виконання способу. поступального і інших видів його руху, впливу одНа Фіг.1 представлено графіки показників акночасно різних рухів різних частин тіла, різких поселерометрів в процесі реалізації способу із заворотів, багатоманітністю видів поштовхів пов'язастосуванням двох акселерометрів, на Фіг.2, 3 та 4 них з переміщенням, некритичним стиканням з представлено графіки показників акселерометрів в випадковою перешкодою, невдалим сіданням на процесі реалізації способу із застосуванням двох стілець або крісло з розмірами що не відповідають акселерометрів із дослідженням за способом напропорціям тіла. явності критичної ситуації після встановлення фаВ конкретних варіантах реалізації способу інкту падіння. дикації виникнення критичної ситуації у орієнтації Зазначені в прикладах варіанти виконання положення тіла людини та сигналізації про його способу та його варіантів можуть бути реалізовані зміну після констатації падіння продовжують моніяк за допомогою оператора, що дистанційно слідторування положення за допомогою сигналів аккує за показниками акселерометрів та виявляє селерометрів встановлених на тілі людини, у виумови здійснення та здійснює по отриманих показпадку коли після констатації падіння виявляють никах дії варіантів способів, а також за допомогою факт що другий акселерометр показує протягом автоматично функціонуючих пристроїв в тому чис20-60 секунд синусоїдально подібну зміну сигналу лі заснованих на мікропроцесорах, що забезпечу(з рівнем, що перевищує рівень шуму) констатують ють виконання дій способів в автоматичному ревідсутність критичної ситуації, у випадку коли після жимі для дослідження із застосуванням констатації падіння виявляють факт що обидва запропонованих варіантів способів значної групи акселерометри показують постійний рівень сигнаосіб. лу з коливаннями на рівні шуму на протязі 20-60 Приклад 1 секунд констатують наявність критичної ситуації, у При здійсненні приклада способу із застосувипадку коли після констатації падіння виявляють ванням двох акселерометрів (що ілюструється факт що один з акселерометрів показує протягом наведеними на Фіг.1 графіками рівнів сигналів ак20-60 секунд рівень сигналу на рівні шуму, а друселерометрів) попередньо визначають різницю гий акселерометр показує зміну сигналу вище за рівнів постійної складової сигналу кожного із зарівень шум у - констатують наявність критичної стосовуваних акселерометрів шляхом зміни їх поситуації. ложення на 90 град.(на Фіг.1 ділянки а=90°) На В конкретних варіантах реалізації способу пепідставі виявленого значення встановлюють порорший акселерометр встановлюють на нозі. гове значення різниці рівнів постійної складової Застосування показників акселерометру встасигналу застосовуваних в процесі моніторування новленого на нозі суттєво підвищує точність виакселерометрів, яке має відповідати подвоєній значення критичних ситуацій оскільки траєкторія різниці рівнів сигналу акселерометру при зміни руху ноги при критичній ситуації має менше різнойого положення на 90 град., встановлюють аксевидів руху і більш чітко визначені постійні рівні лерометри на тілі людини, моніторують положення сигналу та більшу амплітуду сигналу між ними, тіла людини за допомогою сигналів акселеромет 9 38088 10 рів встановлених на різних часинах тіла людини, Аналогічно, як при виконанні дій приклада 1 виявляють за допомогою одного акселерометру способу із застосуванням двох акселерометрів два послідовних проходження постійних рівнів здійснюють моніторування та встановлюють наявсигналу кожен з яких тривалістю більше 2 секунд ність падіння тіла людини. (з коливанням їх рівня на рівні шуму див. відмічені Після цього продовжують моніторування повідрізки «2 сек.» на Фіг.1), визначають рівень колиложення за допомогою сигналів акселерометрів вань сигналу між двома зазначеними ділянками встановлених на тілі людини. У цьому прикладі (відміченими відрізками «2 сек.» на Фіг.1), а також після констатації падіння виявляють факт що провизначають наявність змін рівня постійної складотягом 20-60 секунд обидва акселерометри покавої сигналу відповідно між двома ділянками. У зують постійний рівень сигналу з коливаннями на випадку якщо рівень коливання сигналу між цими рівні шуму). На підставі цього відповідно до спосовиявленими ділянками перевищує подвоєну різнибу констатують наявність критичної ситуації. Нацю рівнів постійної складової сигналу акселеромеявність таких сигналів акселерометрів та зазначетру при зміни його положення на 90 град., (див. ної їх форми свідчить про те, що моніторована позначення «b>2а» на Фіг.1), і якщо величина зміособа в прийнятний час після падіння не в змозі ни рівня постійної складової перевищує рівень здійснити низку рухів потрібних для прийняття шуму не менш ніж у два рази досліджують сигнали природного положення і відповідно не в змозі саіншого акселерометру. Також виявляють за два мостійно організувати вирішення своїх проблем і послідовних проходження постійних рівнів сигналу потребує зовнішнього втручання. кожен з яких тривалістю більше 2 секунд (з колиПриклад 4 ванням їх рівня на рівні шуму див. відмічені відрізАналогічно, як при виконанні дій приклада 1 ки «2 сек.» на Фіг.1), визначають рівень коливань способу із застосуванням двох акселерометрів сигналу між двома зазначеними рівнями (відмічездійснюють моніторування та встановлюють наявними відрізками «2 сек.» на Фіг.1). У випадку якщо ність падіння тіла людини. виявлено рівень коливання сигналу між зазначеПісля цього продовжують моніторування поними рівнями що перевищує подвоєну різницю ложення за допомогою сигналів акселерометрів рівню сигналу акселерометру при зміни його повстановлених на тілі людини, у випадку коли після ложення на 90 град. (див. позначення «t>2a» на констатації падіння протягом 20-60 секунд один з Фіг.1), та також при цьому моменти виникнення акселерометрів показує рівень сигналу на рівні обох піків зазначених коливань сигналів з обох шуму, а др угий акселерометр показує зміну сигнаакселерометрів не виходять за межи 100 мс, роблу ви ще за рівень шуму. На підставі цього відповілять висновок про наявність падіння тіла людини. дно до способу констатують наявність критичної Приклад 2 ситуації. Наявність таких сигналів акселерометрів Аналогічно, як при здійсненні дій приклада 1 та зазначеної їх форми свідчить про те, що моніспособу із застосуванням двох акселерометрів торована особа в прийнятний час після падіння не здійснюють зазначені етапи моніторування та в змозі здійснити комплекс рухів потрібних для встановлюють наявність падіння тіла людини. Пісприйняття природного положення і відповідно не в ля цього продовжують моніторування положення змозі самостійно організувати вирішення своїх за допомогою сигналів акселерометрів встановлепроблем і потребує зовнішнього втручання. них на тілі людини. У цьому прикладі після констаІснує велика імовірність того, що падіння в тації падіння виявляють факт що другий акселеконкретних умовах, які неможливо передбачити рометр показує протягом 20-60 секунд циклічну заздалегідь, буде мати унікальні амплітудні та часинусоїдально подібну зміну сигналу (з рівнем, що сові показники сигналів, викликаних наприклад перевищує рівень шуму). На підставі цього відпобагатоманітними видами поштовхів пов'язаних з відно до способу констатують відсутність критичпереміщенням, некритичним стиканням з випадконої ситуації. Наявність зазначеної форми сигналу вою перешкодою, невдалим сіданням на стілець свідчить про те, що моніторована особа в прийняабо крісло невідповідного тілу розміру та т.і., а тний час після падіння здійснила низку кроків і відстворена база даних сигналів акселерометрів, які повідно не потребує зовнішнього втручання і в показують виникнення критичної ситуації у полозмозі самостійно організувати вирішення своїх женні тіла для кожної людини не буде мати таких проблем. сигналів, що у критичній ситуації буде виглядати Приклад 3 як відсутність проблеми. 11 38088 12 13 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 38088 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601