離床監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】提供一種用于監(jiān)測用戶并且確定用戶何時(shí)已經(jīng)離床的離床監(jiān)測裝置，所述裝置包括處理器，所述處理器被配置為接收作用于被附接至用戶的設(shè)備上的三維加速度的測量結(jié)果；并且處理所述測量結(jié)果，以確定用戶是否已經(jīng)離床。
【專利說明】離床監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測用戶以確定他們是否將要或正在離床的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 患者跌倒是醫(yī)院報(bào)道中的最常發(fā)生的事件之一，也是65歲或以上人群死亡的主 要原因。在跌倒的患者中，多達(dá)一半會遭受減少移動性和獨(dú)立性并且增加過早死亡的風(fēng)險(xiǎn) 的中度至重度損傷。約50%的因髖部骨折住院的老年人無法恢復(fù)其先前的功能水平。老年 人中大約10%的致命跌倒發(fā)生在醫(yī)院。
[0003] 因此，目的是減少由跌倒導(dǎo)致患者傷害的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有的跌倒預(yù)防策略依賴于識別 跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加的患者，以及使用集成到其床上的設(shè)備或系統(tǒng)，以監(jiān)測患者并且在患者正離 床的時(shí)候，向護(hù)理人員提供警報(bào)。會要求這個(gè)監(jiān)測的特定類型的患者包括老年人、幼兒和具 體條件或環(huán)境下(諸如術(shù)后）的患者。
[0004] 應(yīng)當(dāng)意識到，這些監(jiān)測系統(tǒng)也能夠應(yīng)用于除被認(rèn)為具有跌倒風(fēng)險(xiǎn)之外的其他患 者，例如，他們能夠用于警告護(hù)理人員，需要輔助移動小車保持點(diǎn)滴和附接至患者的其他醫(yī) 療器材的患者正在離開其床。
[0005] 當(dāng)前在醫(yī)院中使用的離床檢測技術(shù)，常常依賴于集成到患者床的壓敏墊或測壓元 件。其他常見類型的傳感器基于在平行于床的側(cè)軌安裝的紅外射束檢測器。備選地，能夠 使用基于超聲的床存在檢測器。盡管這些技術(shù)可能有效地檢測患者實(shí)際上已經(jīng)離開了床， 但由這些技術(shù)提供的警報(bào)常常來的太晚，并且無法為護(hù)理人員提供足夠的時(shí)間來反應(yīng)并抵 達(dá)患者，以預(yù)防跌倒。這些技術(shù)的另一常見問題是他們具有相對高的誤警率。在每種情況 下，要求專用器械安裝在床上或周圍，其能夠僅僅用于檢測用戶是否已經(jīng)離床。
[0006] 因此，需要一種備選離床監(jiān)測系統(tǒng)，其能夠檢測患者或用戶何時(shí)已經(jīng)離床(并且其 能夠潛在地檢測患者或用戶將要離床)，從而盡早向護(hù)理人員提供警報(bào)，同時(shí)使誤警的發(fā)生 最小化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種離床監(jiān)測裝置，其用于監(jiān)測用戶并確定用戶已 經(jīng)離床，所述裝置包括處理器，所述處理器被配置為接收作用于被附接至用戶的設(shè)備上的 三維加速度的測量結(jié)果；并且處理所述測量結(jié)果，以確定用戶是否已經(jīng)離床。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理器被配置為處理所述測量結(jié)果，以估計(jì)用戶的隨時(shí)間 變化的姿勢，并且如果估計(jì)的姿勢從臥姿或坐姿變?yōu)橹绷⒌淖藙?，確定所述用戶已經(jīng)離床。
[0009] 在另一實(shí)施例中，所述處理器被配置為處理所述測量結(jié)果，以從加速度的測量結(jié) 果中估計(jì)設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化，并且如果設(shè)備高度變化超過閾值，確定用戶已經(jīng) 離床。
[0010] 在優(yōu)選實(shí)施例中，所述處理器被配置為處理所述測量結(jié)果，以通過從加速度的測 量結(jié)果中確定設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化；估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿勢；并且如果高 度變化大于閾值，這發(fā)生在估計(jì)的臥姿或坐姿和估計(jì)的直立的姿勢之間，確定用戶已經(jīng)離 床。
[0011] 在本發(fā)明的備選實(shí)施例中，所述處理器還被配置為接收設(shè)備處的氣壓的測量結(jié) 果；并且其中，所述處理器被配置為通過處理氣壓測量結(jié)果來確定用戶是否已經(jīng)離床，以確 定設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化；處理加速度的測量結(jié)果，以估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿 勢；以及，如果高度變化大于閾值，這發(fā)生在估計(jì)的臥姿或坐姿與估計(jì)的直立姿勢之間，確 定用戶已經(jīng)離床。
[0012] 在上述實(shí)施例中，所述處理器還能夠被配置為接收設(shè)備的取向的測量結(jié)果；并且 使用所述設(shè)備的取向的測量結(jié)果與加速度的測量結(jié)果來估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿勢。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為處理加速度的測量結(jié)果，以通過確定從加 速度的測量結(jié)果中得到的加速度矢量和對應(yīng)于用戶的參考系的軸的一個(gè)或多個(gè)參考矢量 的方向上的對應(yīng)的測量結(jié)果，估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿勢，在加速度矢量和每個(gè)參考矢 量的方向上對應(yīng)的測量結(jié)果的絕對值或量值指示加速度的測量結(jié)果與用戶的特定姿勢的 對應(yīng)。
[0014] 參考矢量能夠分別對應(yīng)于：在后前方向上的用戶的參考系的Z-軸、從底部到頂部 垂直的用戶參考系的y-軸以及在內(nèi)外方向上的用戶的參考系的X-軸；加速度矢量和針對 用戶的參考系的Z-軸的參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度能夠指示加速度的測量結(jié)果與 用戶的俯臥或仰臥姿勢的對應(yīng)；加速度矢量和針對用戶參考系的y-軸的參考矢量的在方 向上的對應(yīng)的量度能夠指示加速度的測量結(jié)果與用戶的直立姿勢的對應(yīng)；以及，加速度矢 量和針對用戶參考系的X-軸的參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度能夠指示加速度測量與 用戶正在側(cè)臥的姿勢的對應(yīng)。
[0015] 在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為確定加速度矢量和對應(yīng)于用戶的參考系的 軸的多個(gè)參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度；并且基于在具有最大絕對值或量值的方向上 的對應(yīng)的量度來估計(jì)針對加速度矢量的用戶的姿勢。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述處理器還被配置為在確定用戶是否已經(jīng)離床之前執(zhí)行校準(zhǔn) 程序，在所述校準(zhǔn)程序中，確定對應(yīng)于用戶的參考系的軸的參考矢量，所述校準(zhǔn)程序包括搜 索加速度矢量的集合，所述該組加速度矢量來源于針對用戶處于第一姿勢的第一時(shí)間周期 和用戶處于第二不同姿勢的第二時(shí)間周期的加速度的測量結(jié)果；對在第一時(shí)間周期和第二 時(shí)間周期中的每個(gè)中的加速度矢量取平均值，以針對第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期中的每 個(gè)給出相應(yīng)的第一平均矢量和第二平均矢量，第一矢量和第二矢量被認(rèn)為分別是針對用戶 參考系的第一軸和第二軸的參考矢量；以及，將用作針對用戶的參考系的第三軸的參考矢 量的第三矢量確定為正交于第一矢量和第二矢量的矢量。
[0017] 在一些實(shí)施例中，所述處理器被配置為在加速度的特定成分超過閾值的時(shí)間周期 內(nèi)搜索加速度矢量的集合。
[0018] 在一些實(shí)施例中，所述處理器還被配置為將所述閾值設(shè)置為在先前識別的時(shí)間周 期內(nèi)的特定成分的平均值，在所述先前識別的時(shí)間周期內(nèi)，加速度的特定成分超過閾值。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種被配置為由用戶佩戴的設(shè)備，所述設(shè)備包括加 速度計(jì)，其測量在三個(gè)維度上作用于所述設(shè)備的加速度；以及如以上描述的裝置。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種離床監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括被配置為由用戶 佩戴的設(shè)備，所述設(shè)備包括加速度計(jì)，其測量在三個(gè)維度上作用于所述設(shè)備的加速度；以及 基本單元，其被配置為與所述設(shè)備通信，并且其包括如以上描述的裝置。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種監(jiān)測用戶并且確定用戶何時(shí)已經(jīng)離床的方法， 所述方法包括測量作用于被附接至用戶的設(shè)備上的三維加速度；以及處理測量結(jié)果，以確 定用戶是否已經(jīng)離床。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，處理所述測量結(jié)果的步驟包括，處理所述測量結(jié)果，以估計(jì)用戶 的隨時(shí)間變化的姿勢，以及如果估計(jì)的姿勢從臥姿或坐姿變?yōu)橹绷⒌淖藙?，則確定用戶已 經(jīng)離床。
[0023] 在另一實(shí)施例中，處理所述測量結(jié)果的步驟包括，處理所述測量結(jié)果，以從加速度 的測量結(jié)果估計(jì)設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化，以及如果設(shè)備高度變化超過閾值，則確定 用戶已經(jīng)離床。
[0024] 在優(yōu)選實(shí)施例中，處理所述測量結(jié)果以確定用戶是否已經(jīng)離床的步驟包括：從加 速度的測量結(jié)果中確定設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化；估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿勢；以 及，如果高度變化大于閾值，這發(fā)生在估計(jì)的臥姿或坐姿姿勢和估計(jì)的直立姿勢之間，則確 定用戶已經(jīng)離床。
[0025] 在本發(fā)明的備選實(shí)施例中，所述方法還包括接收所述設(shè)備處的氣壓的測量結(jié)果的 步驟；并且其中，處理所述測量結(jié)果以確定用戶是否已經(jīng)離床的步驟包括：處理氣壓測量 結(jié)果，以確定所述設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化；處理加速度的測量結(jié)果，以估計(jì)用戶的隨 時(shí)間變化的姿勢；以及，如果高度變化大于閾值，這發(fā)生在估計(jì)的臥姿或坐姿姿勢和估計(jì)的 直立姿勢之間，則確定用戶已經(jīng)離床。
[0026] 在上述實(shí)施例中，所述方法還能夠包括接收所述設(shè)備的取向的測量結(jié)果的步驟； 并且其中，處理所述測量結(jié)果的步驟包括使用所述設(shè)備的取向的測量結(jié)果與加速度的測量 結(jié)果來估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿勢。
[0027] 在一些實(shí)施例中，處理加速度的測量結(jié)果以估計(jì)用戶的隨時(shí)間變化的姿勢的步驟 包括確定從加速度的測量結(jié)果中得到的加速度矢量和對應(yīng)于用戶的參考系的軸的一個(gè)或 多個(gè)參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度，加速度矢量和每個(gè)參考矢量的在方向上的對應(yīng)的 量度的絕對值或量值指示加速度的測量結(jié)果與用戶的特定姿勢的對應(yīng)。
[0028] 參考矢量能夠分別對應(yīng)于：處于后前方向上的用戶的參考系的Z-軸、從底部到頂 部垂直的用戶的參考系的y-軸以及處于內(nèi)外方向上的用戶的參考系的X-軸；加速度矢量 和針對用戶的參考系的Z-軸的參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度能夠指示加速度的測量 結(jié)果與用戶的俯臥或仰臥姿勢的對應(yīng)；加速度矢量和針對用戶的參考系的y-軸的參考矢 量的在方向上的對應(yīng)的量度能夠指示加速度的測量結(jié)果與用戶的直立姿勢的對應(yīng)；以及， 加速度矢量和針對用戶的參考系的X-軸的參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度能夠指示加 速度測量與用戶正在側(cè)臥的姿勢的對應(yīng)。
[0029] 在一些實(shí)施例中，處理所述測量結(jié)果的步驟包括確定加速度矢量和對應(yīng)于用戶的 參考系的軸的多個(gè)參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度；以及，基于在具有最大絕對值或量 值的方向上的對應(yīng)的量度，估計(jì)針對加速度矢量的用戶的姿勢。
[0030] 在一些實(shí)施例中，所述方法還包括在處理所述測量結(jié)果的步驟之前執(zhí)行校準(zhǔn)過程 的步驟，在所述校準(zhǔn)過程中，確定對應(yīng)于用戶的參考系的軸的參考矢量，所述校準(zhǔn)過程包括 搜索從針對用戶處于第一姿勢的第一時(shí)間周期和用戶處于第二不同姿勢的第二時(shí)間周期 的加速度的測量結(jié)果中得到的加速度矢量的集合；對第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期的每個(gè) 中的加速度矢量取平均值，以給出針對第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期中的每個(gè)的相應(yīng)的第 一平均矢量和第二平均矢量，第一矢量和第二矢量分別被認(rèn)為是針對用戶的參考系的第一 軸和第二軸的參考矢量；以及，將用作針對用戶的參考系的第三軸的參考矢量的第三矢量 確定作為正交于第一矢量和第二矢量的矢量。
[0031] 在一些實(shí)施例中，搜索的步驟包括搜索針對加速度的特定分量超過閾值的時(shí)間周 期的加速度矢量的集合。
[0032] 在一些實(shí)施例中，所述校準(zhǔn)過程還包括將所述閾值設(shè)置為在加速度的特定分量超 過閾值的先前識別的時(shí)間周期內(nèi)的特定分量的平均值的步驟。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括具 有其中包含計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為使得當(dāng)由計(jì)算機(jī) 或處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序代碼時(shí)，所述計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行如以上描述的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 現(xiàn)在將僅通過范例的方式，參考以下附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：
[0035] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的離床監(jiān)測系統(tǒng)的方框圖；
[0036] 圖2 (a)是圖示了在用戶離床期間由加速度計(jì)獲得的信號的曲線圖，并且圖2 (b) 是圖示了在離床期間用戶的傾斜的曲線圖；
[0037] 圖3是圖示了在離床期間在全局坐標(biāo)系中的用戶的位置變化的曲線圖；
[0038] 圖4是圖示了從氣壓變化的測量結(jié)果中得到的離床期間的海拔或高度變化的曲 線圖；
[0039] 圖5是圖示了處理系統(tǒng)的用戶移動的測量結(jié)果以便確定用戶是否正在或?qū)⒁x 床的方法的流程圖；
[0040] 圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的校準(zhǔn)所述設(shè)備的方法的流程圖；
[0041] 圖7是圖示了從加速度計(jì)測量結(jié)果中估計(jì)用戶的姿勢的方法的流程圖；
[0042] 圖8是圖示了來自加速度計(jì)的測量結(jié)果和從加速度計(jì)測量結(jié)果中估計(jì)的姿勢的 一對曲線圖；
[0043] 圖9是用于確定檢測到的高度變化和估計(jì)的姿勢是否對應(yīng)于離床的方法的流程 圖；
[0044] 圖10是用于確定檢測到的高度變化和估計(jì)的姿勢是否對應(yīng)于離床的備選方法的 流程圖；
[0045] 圖11是圖示了處理加速度計(jì)信號以確定高度變化的方框圖；
[0046] 圖12是圖示了處理加速度計(jì)信號以確定高度變化的方法的流程圖；
[0047] 圖13是示出了在處理以確定高度變化的不同階段處的信號的一系列曲線圖；
[0048] 圖14是示出了從加速度測量結(jié)果的范例性集合中估計(jì)的高度和高度變化的曲線 圖的集合；
[0049] 圖15是子中值濾波器的方框圖；
[0050] 圖16是圖示了子中值濾波器的操作的基本原理的曲線圖；
[0051] 圖17是圖示了子中值濾波器的操作的另一曲線圖；
[0052] 圖18是圖示了操作子中值濾波器的范例性方法的流程圖；
[0053] 圖19是圖示了將子中值濾波器應(yīng)用于包括一組正弦信號和高斯噪聲的信號中的 結(jié)果的曲線圖；
[0054] 圖20是圖示了由自適應(yīng)中值濾波器使用的中值濾波器子窗的曲線圖；以及
[0055] 圖21是范例性自適應(yīng)中值濾波器的方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056] 在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的以離床監(jiān)測系統(tǒng)2的形式的離床監(jiān)測裝置的實(shí)施 例。所述系統(tǒng)2包括由用戶佩戴的設(shè)備4。能夠以具有脖繩的墜飾的形式提供所述設(shè)備4， 以設(shè)置在用戶頸部周圍，但是備選地，所述設(shè)備4能夠被配置為被佩戴在用戶身體的不同 部位處或上，諸如手腕、腰部、軀干、胸部、骨盆或胸骨，并且將包括用于將設(shè)備4附接至身 體的該部位的適當(dāng)布置(例如皮帶或帶子)。
[0057] 所述設(shè)備4包括傳感器6,所述傳感器用于測量作用于設(shè)備4的加速度，假設(shè)設(shè)備 4由用戶正確佩戴，所述加速度對應(yīng)于由用戶經(jīng)歷的加速度。該傳感器6,例如加速度計(jì)，將 加速度測量結(jié)果(信號)輸出至在設(shè)備4中的處理器8。在一些實(shí)施例中，加速度計(jì)6是微機(jī) 電系統(tǒng)（MEMS)加速度計(jì)。盡管應(yīng)當(dāng)注意，能夠使用很多其他的采樣頻率(例如50和125Hz)， 以30Hz的速率可以對由加速度計(jì)6經(jīng)歷的加速度進(jìn)行采樣。
[0058] 使用具有被附接至用戶的加速度計(jì)6的設(shè)備4的優(yōu)點(diǎn)是能夠處理加速度計(jì)信號， 以便識別用戶是否正在執(zhí)行與用戶正在離床一致的移動，以及所述系統(tǒng)2能夠使用加速度 計(jì)測量結(jié)果來測量用戶的生命體征，諸如呼吸和/或脈搏率。另外，在設(shè)備4中存在加速度 計(jì)6,連同適當(dāng)?shù)奶幚?，允許設(shè)備4確定用戶的狀況或當(dāng)前狀態(tài)（S卩，站起、行走、跌倒等)。這 與常規(guī)系統(tǒng)形成對比，所述常規(guī)系統(tǒng)利用僅僅能夠檢測用戶離床的壓敏墊或紅外射束檢測 器（即，它們不提供任何其他監(jiān)測或檢測功能)。而且，一旦用戶已經(jīng)離床，這些常規(guī)系統(tǒng)不 能夠提供對用護(hù)的狀態(tài)或狀況的任何指示。最后，為了達(dá)到離床檢測的目的，它們需要由醫(yī) 院人員進(jìn)行安裝，導(dǎo)致額外的負(fù)擔(dān)。
[0059] 設(shè)備4中的處理器8分析或處理來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果，以確定用戶是否正 在或即將離床。
[0060] 所述設(shè)備4還包括警報(bào)單元10 (其可以包括揚(yáng)聲器)，如果檢測到離床，能夠由處 理器8觸發(fā)所述警報(bào)單元，以便為用戶尋求幫助。然而，應(yīng)當(dāng)注意，設(shè)備4中的警報(bào)單元10 的存在是任選的。
[0061] 所述設(shè)備4還包括存儲器模塊12,其被連接到處理器8,并且其能夠存儲在由處理 器8處理測量結(jié)果之前、期間或之后的來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果。存儲器模塊12也能夠 存儲由處理器8執(zhí)行的處理結(jié)果。另外，存儲器模塊12可以存儲涉及由處理器8執(zhí)行的處 理步驟的計(jì)算機(jī)代碼或程序指令，以便確定是否發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生離床，這能夠根據(jù)需要由 處理器8檢索和執(zhí)行。
[0062] 所述設(shè)備4還包括發(fā)射機(jī)（TX)或收發(fā)機(jī)（TRX)電路16和相關(guān)天線18,其能夠用 于將加速度計(jì)測量結(jié)果或處理的結(jié)果(其能夠包括警報(bào)信號)發(fā)射至基本單元18。例如，所 述基本單元18可以位于靠近用戶的床，或例如，其可以是在護(hù)士站的計(jì)算機(jī)終端。在其他 實(shí)施例中，可以存在位于靠近用戶的床的基本單元18,其接收來自設(shè)備4的測量結(jié)果或處 理的結(jié)果，并且將所述信息發(fā)射至另一單元，諸如位于護(hù)士站的計(jì)算機(jī)終端。
[0063] 所述基本單元18包括相應(yīng)的接收器（RX)或收發(fā)機(jī)（TRX)電路20和天線20,其用 于接收來自設(shè)備4的發(fā)射(諸如加速度計(jì)測量結(jié)果、處理結(jié)果和/或警報(bào)信號)，并且處理器 24用于控制基本單元18的操作。所述基本單元18可以使用TRX電路20來向設(shè)備4發(fā)射 設(shè)置或配置信息。盡管未圖示，基本單元18也可以包括顯示器，其用于圖示處理的結(jié)果(例 如，呼吸和/或脈搏率)。
[0064] 基本單元18也任選地包括存儲器模塊26,其用于存儲從設(shè)備4接收的信息，以及 涉及由處理器24執(zhí)行的處理步驟的計(jì)算機(jī)代碼或程序指令，以便控制基本單元18的操作。
[0065] 所述基本單元28也包括警報(bào)單元(其可以包括揚(yáng)聲器)，如果檢測到離床，能夠由 處理器24觸發(fā)所述警報(bào)單元。
[0066] 盡管在本文中描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，所述處理器8執(zhí)行加速度計(jì)測量結(jié)果的 處理，以確定用戶是否正在或即將離床，應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的備選實(shí)施例中，設(shè)備4中的 處理器8能夠經(jīng)由收發(fā)機(jī)電路14簡單地將加速度計(jì)測量結(jié)果發(fā)射至基本單元18,并且基本 單元18的處理器24能夠執(zhí)行加速度計(jì)測量結(jié)果的處理，以確定用戶是否正在或即將離床。 [0067] 在又一備選方案中，在向基本單元18發(fā)射結(jié)果之前，設(shè)備4中的處理器8可以執(zhí) 行對加速度計(jì)測量結(jié)果的初始處理步驟中的一些，例如，所述基本單元18完成處理并且確 定用戶是否正在離床。
[0068] 簡言之，處理來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果，以便確定用戶是否正在離床。如下文更 詳細(xì)地描述的，該處理目的在于識別與用戶正在離床一致的移動和/或姿勢。例如，通常的 離床將涉及用戶翻身至其一側(cè)，使得他們面對床的邊緣(假設(shè)他們開始處于俯臥或仰臥位 置)，坐起，并且然后站起直立。由此，能夠處理加速度計(jì)測量結(jié)果，以識別與用戶正在離床 一致的移動、移動模式、身體姿勢變化、取向變化和/或高度變化中的任何一個(gè)或多個(gè)。盡 管有可能處理測量結(jié)果來識別僅僅一個(gè)姿勢或僅僅高度變化，以確定用戶是否正在離床， 應(yīng)當(dāng)注意，通過識別多個(gè)姿勢連同來自測量結(jié)果的高度變化能夠減少生成誤警的風(fēng)險(xiǎn)。而 且，通過確定是否以離床的正確時(shí)間順序發(fā)生姿勢和高度變化，能夠進(jìn)一步減少誤警的風(fēng) 險(xiǎn)。
[0069] 圖2 (a)和圖2(b)示出了當(dāng)人離床時(shí)來自加速度計(jì)6的信號的典型范例。在圖2 (a)中，用戶初始平躺處于仰臥位置。線32、34和36分別表示沿著加速度計(jì)6的z-、y-和 X-軸的加速度的測量結(jié)果。通常設(shè)備4和加速度計(jì)6被取向，使得大體垂直于用戶的身體 對齊Z-軸（即，其垂直于在朝向用戶前面的用戶背部皮膚的平面，使得當(dāng)用戶躺仰臥或俯 臥時(shí)，通過該軸測量重力)，大體垂直沿著用戶身體從地面向上對齊y_軸，并且X-軸正交于 y-軸和Z-軸。在生物力學(xué)角度，Z-軸處于后前方向上，y軸是從底部到頂部垂直的，并且 X-軸處于內(nèi)外方向上(其中X-、y-和Z-軸正交，右旋)。線38表示加速度信號的范數(shù)，當(dāng) 不存在其他加速度時(shí)其等于重力的尺寸。在該圖中，設(shè)備4的取向使得沿著x-、y_和Z-軸 中的每個(gè)找到對應(yīng)于重力的加速度分量。
[0070] 然后，用戶翻轉(zhuǎn)到其一側(cè)，面對床的邊緣，并且起身站立。圖2 (b)示出了以角度 測量的傾斜，當(dāng)用戶朝床的邊緣彎曲時(shí)，所述傾斜上升，并且在用戶站起之前，甚至假設(shè)向 前彎曲姿勢。傾斜信號的端部對應(yīng)于直立姿勢。理想地，（即如果將加速度計(jì)6正確地取向 在用戶上)，根據(jù)在Z-軸方向上觀察的重力，當(dāng)用戶正在站起時(shí)傾斜將是90度。
[0071] 從臥姿到坐姿直立(或向前傾斜的坐姿)的姿勢次序是能夠由離床監(jiān)測系統(tǒng)2檢測 到的特征。在另一實(shí)施例中，能夠分析發(fā)生在姿勢轉(zhuǎn)換中的中間姿勢步驟，以增加檢測的可 靠性。例如，如果同時(shí)地檢測到在向前和側(cè)向方向上的軀干移動(可能另外檢測到軀干的高 度變化)，這意味著對象通過對象在仰臥位置上將其自己拉向床的邊緣并且然后將他們的 腿懸在床外以獲得地板接觸，從而試圖離床。
[0072] 通過使用濾波器以估計(jì)加速度的垂直分量(例如，通過計(jì)算加速度信號的范數(shù)）并 且移除對應(yīng)于來自加速度計(jì)信號的重力的加速度，通過對(經(jīng)濾波的）加速度計(jì)信號進(jìn)行二 次積分，能夠測量軀干的上升（即，離床之后從臥姿或坐姿位置到站起直立)。這個(gè)上升提供 能夠在檢測離床中使用的另一特征。在圖3中示出了在圖2 (a)中示出的從加速度信號中 計(jì)算的高度上升。
[0073] 在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備4能夠包括一個(gè)或多個(gè)額外的傳感器30、32和/或34， 所述傳感器30、32和/或34能夠提供除加速度計(jì)測量結(jié)果以外的測量結(jié)果，所述測量結(jié)果 能夠用于補(bǔ)充對加速度計(jì)測量結(jié)果的處理，并且從而允許檢測其他移動或姿勢，并且由此 增加離床檢測的可靠性。
[0074] 例如，所述設(shè)備4還可以包括提供氣壓測量結(jié)果的氣壓傳感器30,能夠處理所述 氣壓測量結(jié)果，以確定設(shè)備4的高度或海拔。圖4示出了表示從氣壓傳感器信號中得到的 海波或高度的信號，在離床期間從氣壓傳感器30獲得所述氣壓感應(yīng)信號。
[0075] 圖4圖示了對氣壓傳感器信號與加速度計(jì)測量結(jié)果的分析的組合的愿望。尤其， 這個(gè)組合可能從由高度導(dǎo)致的物理變化中區(qū)分氣壓的環(huán)境變化。在另一方面，當(dāng)使用加速 度計(jì)信號以確定高度差時(shí)，氣壓傳感器信號的使用允許由設(shè)備4的運(yùn)動導(dǎo)致的明顯高度變 化區(qū)分于實(shí)際高度變化。例如，如果不再恰當(dāng)?shù)匦?zhǔn)加速度計(jì)6,設(shè)備4的旋轉(zhuǎn)可以導(dǎo)致測 量到的重力的量值的變化，其能夠被解釋為由移動導(dǎo)致的加速度并且由此將導(dǎo)致明顯的高 度變化。
[0076] 另外，由于難以使用加速度計(jì)6來圍繞垂直線測量旋轉(zhuǎn)，所述設(shè)備4也可以或備選 地包括磁力計(jì)32或回轉(zhuǎn)儀34,其提供用于確定設(shè)備4在水平面上的取向的測量結(jié)果（即， 確定用戶圍繞垂直重力場的旋轉(zhuǎn)或前進(jìn))。由于在床緣的邊緣處坐起也通常涉及用戶側(cè)轉(zhuǎn)， (即，用戶執(zhí)行圍繞垂直軸的旋轉(zhuǎn))，增加磁力計(jì)32或回轉(zhuǎn)儀34能夠改善離床檢測。
[0077] 除了檢測用戶是否將要離床之外，應(yīng)當(dāng)注意，有可能處理傳感器測量結(jié)果，以確定 用戶是否已經(jīng)實(shí)際離床。例如，能夠處理測量結(jié)果，以確定用戶是否已經(jīng)站起或已經(jīng)正在站 立或行走。根據(jù)檢測到給出的高度增加和/或特征性移動模式(例如，僅僅在高度增加之 前軀干后前擺動)，能夠確定站起。根據(jù)檢測到直立軀干姿勢和輕微搖動(其區(qū)分于坐姿直 立)，可以確定站起。根據(jù)同時(shí)檢測到直立軀干姿勢和增加移動水平(例如，在加速度計(jì)信號 中的能量或變型方面)，可以確定行走。
[0078] 圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法中的一些范例性步驟的流程圖。在步驟 101 (其為任選的）中，在將以上描述的設(shè)備4附接至用戶期間或之后，校準(zhǔn)設(shè)備4。該校準(zhǔn) 涉及校準(zhǔn)設(shè)備4,使得來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果能夠被轉(zhuǎn)換為用戶的參考系，從而允許使 用測量結(jié)果來更準(zhǔn)確地確定用戶的姿勢。應(yīng)當(dāng)注意，可以在使用設(shè)備4期間周期性地執(zhí)行 校準(zhǔn)步驟，并且可以與方法中的后續(xù)步驟平行執(zhí)行所述校準(zhǔn)步驟。
[0079] 在步驟103中，從加速度計(jì)6獲得作用于設(shè)備4上的加速度的測量結(jié)果。
[0080] 在方法的以下步驟中，如參考步驟105至111圖示的，處理加速度計(jì)測量結(jié)果，以 便確定用戶是否即將或正在離床。應(yīng)當(dāng)注意，能夠以與以下圖示和描述的不同順序執(zhí)行步 驟105至111，和/或如果前述步驟的結(jié)果與已經(jīng)發(fā)生離床一致，可以僅僅執(zhí)行步驟中的一 些。
[0081] 尤其，在步驟105中，從加速度計(jì)測量結(jié)果中估計(jì)設(shè)備4的隨時(shí)間變化的高度或高 度變化。
[0082] 在設(shè)備4不包括除加速度計(jì)6之外的任何額外的傳感器的情況下，從加速度計(jì)測 量結(jié)果中能夠唯一地確定設(shè)備4的高度或高度變化，例如，如在歐洲專利申請?zhí)?1/524813 (U. S?專利申請)標(biāo)題為"Estimating velocity in a horizontal or vertical direction from acceleration measurements"中描述的，其以皇家飛利浦電子的名義在61/524813 (U.S.專利申請)中申請，在此通過引用將其全文并入。在該說明書的結(jié)尾處的附錄中列舉 并且在圖11至圖21中圖示在所述專利申請中描述的用于估計(jì)速度和高度或高度變化的技 術(shù)。
[0083] 備選地，在所述設(shè)備4包括高度傳感器(諸如氣壓傳感器30)的情況下，例如通過 使用傳感器融合技術(shù)，氣壓傳感器能夠用于確定高度或高度變化，替代或連同加速度計(jì)測 量結(jié)果。在所述設(shè)備4包括又一傳感器(諸如磁力計(jì)32或回轉(zhuǎn)儀34)的情況下，來自這些 傳感器的測量結(jié)果能夠連同來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果用于識別加速度的垂直分量，并且 由此輔助確定設(shè)備4的高度或高度變化。
[0084] 之后，將估計(jì)的高度或高度變化與閾值(步驟107)進(jìn)行比較，以確定高度或高度變 化是否與用戶離床一致。能夠基于多種因素設(shè)置閾值，包括設(shè)備4在用戶上的位置、用戶的 高度、床的高度等。在一些實(shí)施方式中，閾值可以被設(shè)置為成比例地對應(yīng)于當(dāng)用戶躺下和用 戶站起直立時(shí)的腰部的高度差。由此，在床相當(dāng)高和/或在用戶相對矮的情況下，閾值將被 設(shè)置為相對低值。例如，在所述設(shè)備4被附接至用戶的腰部的情況下，高度變化的適當(dāng)閾值 能夠是4厘米（0.04米)。
[0085] 如果估計(jì)的高度或高度變化超過閾值，所述方法轉(zhuǎn)到步驟111。如果估計(jì)的高度或 高度變化不超過閾值，所述方法回到步驟103 (S卩，針對當(dāng)前測量結(jié)果不執(zhí)行后續(xù)步驟）并 且重復(fù)加速度測量結(jié)果的新的集合。
[0086] 除了在步驟105中估計(jì)高度變化之外，處理器8估計(jì)在許多時(shí)間瞬間的用戶的姿 勢(步驟109)。
[0087] 正如上述高度變化估計(jì)，以下更詳細(xì)地描述僅僅使用來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果 能夠完成姿勢估計(jì)。備選地，從加速度計(jì)測量結(jié)果連同來自又一傳感器(諸如磁力計(jì)32或 回轉(zhuǎn)儀34)的測量能夠估計(jì)姿勢。來自磁力計(jì)32或回轉(zhuǎn)儀34的測量結(jié)果允許提高對設(shè)備 4的取向的估計(jì)。
[0088] 在步驟111中，在該實(shí)施例中，在高于閾值的高度或高度變化的肯定的確定之后 發(fā)生步驟111，確定估計(jì)的高度變化和估計(jì)的姿勢是否與離床一致。以下更詳細(xì)地描述該 步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，確定高度超過閾值的時(shí)刻發(fā)生在用戶處于臥姿(仰臥、俯臥或側(cè)臥） 位置和處于直立位置之間。如果不是，則確定測量到的高度變化和移動不對應(yīng)于用戶離床， 并且所述方法返回步驟103。
[0089] 如果高度超過閾值的時(shí)刻或在高度變化超過閾值期間的時(shí)間周期發(fā)生在從臥姿 位置至直立位置的過渡期間，確定已經(jīng)發(fā)生離床或試圖離床(步驟113)。在這種情況下，能 夠觸發(fā)警報(bào)(步驟115)。
[0090] 現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述在圖5中示出的方法的步驟中執(zhí)行的處理。在下文中，假設(shè) 所述設(shè)備4被附接至用戶的腰部。
[0091] 柃準(zhǔn)
[0092] 如上所述，由于設(shè)備4的精確取向以及由此加速度計(jì)6關(guān)于用戶的參考系是未知 的，因此期望執(zhí)行涉及校準(zhǔn)設(shè)備4的校準(zhǔn)步驟，使得來自加速度計(jì)6的測量結(jié)果能夠被轉(zhuǎn)換 為用戶的參考系，從而允許使用測量結(jié)果，以更準(zhǔn)確地確定設(shè)備4的高度變化和/或用戶的 姿勢。
[0093] 如上所述，設(shè)備4的形式因素/形狀(尤其外殼）能夠被設(shè)計(jì)使得例如當(dāng)附接至用 戶的腰部區(qū)域時(shí)，大體垂直于用戶的身體對齊加速度計(jì)6的Z-軸（S卩，其垂直于在用戶背部 的皮膚的平面)，大體穿過用戶身體垂直向下朝向地面對齊y-軸（即，當(dāng)設(shè)備4被附接至腰 部時(shí)，其指向用戶的腿)，并且X-軸正交于y-軸和Z-軸（即，其指向側(cè)向方向）。設(shè)備4可 以在設(shè)備4的外殼具有標(biāo)記，當(dāng)其被附接至用戶時(shí)，所述標(biāo)記指示優(yōu)選取向，或其可以是針 對用戶身體的特定部位的人體工程學(xué)形狀，使得當(dāng)被附接至用戶時(shí)，設(shè)備4假設(shè)大體正確 的取向。
[0094] 當(dāng)設(shè)備4與用戶參考系大體對齊時(shí)，由于重力將作用于y_方向，當(dāng)用戶處于站起 直立時(shí)，在該方向上感應(yīng)的加速度應(yīng)當(dāng)具有加速度的最大分量(假設(shè)不存在過多移動，否則 "DC"分量將沿著y-方向上是最大的)。y-軸向下對齊，當(dāng)用戶站起直立時(shí)，對應(yīng)于重力的 加速度將具有正號。類似地，當(dāng)用戶仰臥（即，背部朝下臥倒)，對應(yīng)于重力的加速度將導(dǎo)致 沿著Z-軸上最大的信號(也具有正號)。當(dāng)用戶側(cè)臥時(shí)，沿著X-軸的信號將是最大的(記號 取決于用戶躺在右側(cè)或左側(cè))。
[0095] 有可能，以加速度計(jì)6的測量軸足夠緊密地對齊用戶的參考系的方式將設(shè)備4附 接至用戶，能夠省略校準(zhǔn)步驟。
[0096] 在范例性實(shí)施例中，使用在圖6中以方框形式圖示的算法，能夠執(zhí)行校準(zhǔn)步驟。這 個(gè)算法試圖提高對在用戶在床上、離床期間和/或離床時(shí)發(fā)生的主要姿勢中的兩個(gè)或三個(gè) 的檢測的可靠性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，以下描述的備選技術(shù)可以用于實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)設(shè) 備的步驟。
[0097] 校準(zhǔn)過程操作如下。首先，在方框52中，由低通濾波器對3D加速度信號的三個(gè)分 量(S卩，X-軸、y-軸和Z-軸信號）進(jìn)行平滑。在該方框52中能夠使用的低計(jì)算復(fù)雜性過濾 器是移動平均（M)過濾器，其通過對該采樣及其附近采樣（S卩，緊鄰當(dāng)前采樣之前和之后的 采樣）的平均值取代三個(gè)測量信號中的每個(gè)的每個(gè)采樣。盡管應(yīng)當(dāng)意識到能夠使用其他的 窗口尺寸，MA過濾器的典型半窗尺寸是1. 6秒。
[0098] 隨后，在標(biāo)準(zhǔn)化方框54中，對低通濾波信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。尤其，每個(gè)3D采樣（即， 在特定時(shí)間瞬間的x、y和z值）被認(rèn)為是3維矢量，并且被標(biāo)準(zhǔn)化為單位長度。執(zhí)行該標(biāo) 準(zhǔn)化，以啟動下述閾值步驟。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，在不具有首先標(biāo)準(zhǔn)化信號 的情況下，能夠備選地實(shí)現(xiàn)下述閾值步驟。
[0099] 在方框56中，針對用戶處于第一姿勢的第一時(shí)間周期(第一組采樣)和用戶處于第 二(不同)姿勢的至少第二時(shí)間周期搜索標(biāo)準(zhǔn)化信號。例如，方框56能夠搜索針對用戶處于 仰臥的周期的標(biāo)準(zhǔn)化信號，并且尤其，針對Z-分量超過閾值的連續(xù)時(shí)間周期搜索標(biāo)準(zhǔn)化信 號。連續(xù)時(shí)間周期能夠短至1秒，但是被認(rèn)為"連續(xù)"的經(jīng)識別的時(shí)間周期的典型初始最小 持續(xù)時(shí)間是15秒。要求被識別的最小持續(xù)時(shí)間越長，算法的可靠性越好。
[0100] 標(biāo)準(zhǔn)化信號具有在范圍[1，-1]的值，并且當(dāng)用戶正躺下時(shí)，Z-分量應(yīng)當(dāng)最大。閾 值的典型初始值(當(dāng)信號被標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)以及能夠如以下描述修改閾值時(shí))是0.6。如果不使用 下述閾值修改，閾值的典型值會是〇. 8。如果識別連續(xù)時(shí)間周期，該周期被認(rèn)為是當(dāng)用戶正 躺仰臥時(shí)的時(shí)間周期。
[0101] 優(yōu)選地，所述算法還包括閾值修改方框58,其被配置為如果搜索方框56找到連續(xù) 時(shí)間跨度的末端（即，如果搜索中的先前采樣在閾值以上，以及當(dāng)前采樣在閾值以下)，并且 當(dāng)前時(shí)間跨度的長度超過最后使用的時(shí)間跨度的長度(最后使用時(shí)間跨度是Z-分量超過 閾值的最后連續(xù)時(shí)間周期)，則修改閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，方框58被配置為將閾值設(shè)置為 在最后使用的時(shí)間跨度中的(標(biāo)準(zhǔn)化信號的)z分量的均值。另外，更新參數(shù)"最后使的用時(shí) 間跨度的長度"，以反映剛剛結(jié)束的連續(xù)時(shí)間跨度的長度。
[0102] 顯然，能夠以若干種方式精化以上算法。例如，在使用10分鐘之后，或已經(jīng)更新一 定數(shù)量的次數(shù)(例如僅僅一次）之后，例如可以停止(凍結(jié)）信號搜索和閾值修改。
[0103] 應(yīng)當(dāng)意識到，通過針對(優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)化信號的)y_分量在閾值以上的連續(xù)周期進(jìn)行搜 索，信號搜索方框56能夠識別用戶何時(shí)處于坐姿或站起直立。初始閾值能夠是如上述針 對仰臥姿勢指示的閾值(即，〇. 6)，但是針對連續(xù)期的初始最小持續(xù)時(shí)間將更短，通常為2-5 秒。
[0104] 同樣地，通過針對(優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)化信號的)x_分量的量值在閾值以上的連續(xù)周期進(jìn)行 搜索，信號搜索方框56能夠識別用戶何時(shí)處于側(cè)臥。對于確定用戶躺在左側(cè)或右側(cè)，閾值 將不同。
[0105] 為了將加速度計(jì)6的測量軸與用戶的參考系對齊，對于兩個(gè)識別姿勢(例如，在圖 6中經(jīng)識別的"仰臥"姿勢和經(jīng)識別的"直立"姿勢)，在經(jīng)識別的時(shí)間周期中的每個(gè)上計(jì)算 全部三維標(biāo)準(zhǔn)化信號的三維均值。通過圖6中的矢量平均方框60執(zhí)行該過程。應(yīng)當(dāng)意識 至IJ，對于每個(gè)測量軸(例如，對經(jīng)識別的時(shí)間周期中的加速度信號的X-分量取平均值，以給 出針對三維均值的X-分量的值)，通過對經(jīng)識別的時(shí)間周期中信號值取平均值來計(jì)算三維 均值(其是矢量)。
[0106] 然后在標(biāo)準(zhǔn)化方框62中對這些均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。"仰臥"時(shí)間周期的標(biāo)準(zhǔn)化均值產(chǎn) 生(現(xiàn)在校準(zhǔn)）"離體"（"z"）方向i z。"直立"時(shí)間周期的標(biāo)準(zhǔn)化均值產(chǎn)生(現(xiàn)在校準(zhǔn)）"自 下而上"（"y"）方向iy。
[0107] 考慮到這兩個(gè)校準(zhǔn)方向，"側(cè)向"（"x")方向被定義為垂直于這兩個(gè)：ix=cr 〇SS (iy， iz)，其由矢量乘法方框64計(jì)算。還對側(cè)向方向進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(但是如果仁和iz已經(jīng)得到標(biāo) 準(zhǔn)化，則是所述情況)。應(yīng)當(dāng)注意，在所述校準(zhǔn)之后，^和iy可以不正交的。
[0108] 在偽（MatLab)代碼中，使用如下代碼能夠?qū)崿F(xiàn)方框60和62 :
[0109] -for d=l:3, iz (d) =mean (accNormalized (kSupO: kSupl, d)) ; end
[0110] -accSz=norm(iz, 2);
[0111] -iz=iz/accSz;
[0112] 其中，accNormalized是（3D)加速度計(jì)信號，所述加速度計(jì)信號中的每個(gè)采樣已 經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化，kSupO:kSupl指示采樣范圍(通過方框56的(最后）時(shí)間周期)，d是維度（x，y, z)，i z是得到的三維均值(三個(gè)分量的矢量)。除以accSz使該iz標(biāo)準(zhǔn)化。以相同的方式計(jì) 算i y (但是由iy取代iz并且由kUprO:kUprl取代kSupO:kSupl (對于從找到直立期的采 樣)。ix由矢量叉積iyxiz產(chǎn)生(方框64)。
[0113] 得到的ix、iy、和12用于后續(xù)處理中，以確定高度變化，并且估計(jì)用戶的(一個(gè)或多 個(gè)）姿勢。如果省略該校準(zhǔn)步驟，代替使用i x= (l，〇,〇)，iy= (〇，1，〇)，和、=(〇,〇，1)。
[0114] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，經(jīng)過對矢量平均方框60和矢量乘法方框64的操作 的適當(dāng)?shù)母?，能夠省略或更改上述?biāo)準(zhǔn)化操作中的一個(gè)或兩個(gè)。備選地，或額外地，應(yīng)當(dāng) 意識到，矢量平均方框60不必計(jì)算三維(標(biāo)準(zhǔn)化）加速度矢量的均值，但是能夠確定在經(jīng)識 別的時(shí)間周期中的每個(gè)的三維加速度矢量的平均值的備選量度。
[0115] 姿勢估計(jì)
[0116] 在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖7中的方框形式圖示的，使用算法執(zhí)行估計(jì)姿勢步驟109。 所述算法目的在于確定發(fā)生在加速度計(jì)信號中的離床期間的三個(gè)主要姿勢的存在，即，仰 臣卜、側(cè)臥的離床和站起直立。
[0117] 算法的第一部分對應(yīng)于上述校準(zhǔn)算法。尤其，在方框82中，由低通濾波器對3D加 速度信號的三個(gè)分量(即x-，y-和Z-軸信號，記作A)進(jìn)行平滑(經(jīng)濾波的信號被記作A lpf)。 能夠在該方框82中使用的低計(jì)算復(fù)雜性的濾波器是移動平均（M)濾波器。盡管應(yīng)當(dāng)意識 到能夠使用其他窗口尺寸，MA過濾器的典型半窗尺寸是1. 6秒。標(biāo)準(zhǔn)化方框84對低通濾 波信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化低通濾波信號被記作^pf。應(yīng)當(dāng)意識到，該算法可以利用如圖6 中所示的相同的低通濾波方框和標(biāo)準(zhǔn)化方框。
[0118] 在對低通濾波信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后，從低通濾波信號和針對姿勢：躺仰臥、側(cè)臥和 站起直立中的每個(gè)的(經(jīng)校準(zhǔn)的）軸矢量i x、iy和iz中計(jì)算信號。
[0119] 具體地，提供矢量點(diǎn)乘方框86,其接收標(biāo)準(zhǔn)化低通濾波信號^lpf和(經(jīng)校準(zhǔn)的)軸矢 量,并且針對每個(gè)采樣k計(jì)算點(diǎn)乘如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于監(jiān)測用戶并且確定所述用戶何時(shí)已經(jīng)離床的離床監(jiān)測裝置，所述裝置包 括： 處理器，其被配置為： 接收作用于被附接至所述用戶的設(shè)備上的三維加速度的測量結(jié)果；以及 處理所述測量結(jié)果，以確定所述用戶是否已經(jīng)離床。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器被配置為處理所述測量結(jié) 果，以估計(jì)所述用戶的隨時(shí)間變化的姿勢，并且如果估計(jì)的姿勢從臥姿或坐姿姿勢變化為 直立姿勢，則確定所述用戶已經(jīng)離床。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器被配置為處理所述測量結(jié) 果，以從加速度的所述測量結(jié)果中估計(jì)所述設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化，并且如果所述 設(shè)備的所述高度變化超過閾值，則確定所述用戶已經(jīng)離床。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器被配置為處理所述測量結(jié) 果，以通過如下操作確定所述用戶是否已經(jīng)離床： 從加速度的所述測量結(jié)果中確定所述設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化； 估計(jì)所述用戶的隨時(shí)間變化的所述姿勢；以及 如果高度變化大于發(fā)生在估計(jì)的臥姿或坐姿姿勢和估計(jì)的直立姿勢之間的閾值，則確 定所述用戶已經(jīng)離床。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器還被配置為接收所述設(shè)備 處的氣壓的測量結(jié)果；以及 其中，所述處理器被配置為通過如下操作確定所述用戶是否已經(jīng)離床： 處理所述氣壓測量結(jié)果，以確定所述設(shè)備的隨時(shí)間變化的高度變化； 處理加速度的所述測量結(jié)果，以估計(jì)所述用戶的隨時(shí)間變化的所述姿勢；以及 如果高度變化大于發(fā)生在估計(jì)的臥姿或坐姿姿勢和估計(jì)的直立姿勢之間的閾值，則確 定所述用戶已經(jīng)離床。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器還被配置為： 接收所述設(shè)備的取向的測量結(jié)果；以及 使用所述設(shè)備的所述取向的所述測量結(jié)果與加速度的所述測量結(jié)果，以估計(jì)所述用戶 的隨時(shí)間變化的所述姿勢。
7. 根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器被配置為處理 加速度的所述測量結(jié)果，以通過如下操作來估計(jì)所述用戶的隨時(shí)間變化的所述姿勢： 確定從加速度的所述測量結(jié)果中得到的加速度矢量和對應(yīng)于所述用戶的參考系的軸 的一個(gè)或多個(gè)參考矢量的在方向上的對應(yīng)的量度，所述加速度矢量和每個(gè)參考矢量的在方 向上的所述對應(yīng)的所述量度的絕對值或量值指示加速度的所述測量結(jié)果與所述用戶的特 定姿勢的所述對應(yīng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的離床監(jiān)測裝置，其中， 所述參考矢量分別對應(yīng)于：處于后前方向上的所述用戶的所述參考系的z-軸、從底部 到頂部垂直的所述用戶的所述參考系的y-軸以及處于內(nèi)外方向上的所述用戶的所述參考 系的X-軸； 所述加速度矢量和針對所述用戶的所述參考系的所述z-軸的所述參考矢量的在方向 上的所述對應(yīng)的所述量度指示加速度的所述測量結(jié)果與所述用戶的俯臥或仰臥姿勢的所 述對應(yīng)； 所述加速度矢量和針對所述用戶的所述參考系的所述y-軸的所述參考矢量的在方向 上的所述對應(yīng)的所述量度指示加速度的所述測量結(jié)果與所述用戶的直立姿勢的所述對應(yīng)； 以及 所述加速度矢量和針對所述用戶的所述參考系的所述X-軸的所述參考矢量的在方向 上的所述對應(yīng)的所述量度指示加速度的所述測量結(jié)果與所述用戶正在側(cè)臥的姿勢的所述 對應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器還被配置為在確定所述 用戶是否已經(jīng)離床之前執(zhí)行校準(zhǔn)過程，在所述校準(zhǔn)過程中，確定對應(yīng)于所述用戶的所述參 考系的所述軸的參考矢量，所述校準(zhǔn)過程包括： 搜索從所述用戶處于第一姿勢的第一時(shí)間周期和所述用戶處于第二不同姿勢的第二 時(shí)間周期內(nèi)的加速度的所述測量結(jié)果中得到的加速度矢量的集合； 對所述第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期的每個(gè)中的所述加速度矢量取平均值，以給出針 對所述第一時(shí)間周期和第二時(shí)間周期的每個(gè)的相應(yīng)的第一平均矢量和第二平均矢量，所述 第一矢量和第二矢量分別被認(rèn)為是針對所述用戶的所述參考系的第一軸和第二軸的參考 矢量；以及 將用作針對所述用戶的所述參考系的第三軸的參考矢量的第三矢量確定為正交于所 述第一矢量和第二矢量的矢量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器被配置為搜索在加速度的 特定分量超過閾值的時(shí)間周期內(nèi)的加速度矢量的所述集合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的離床監(jiān)測裝置，其中，所述處理器還被配置為將所述閾值 設(shè)置為在加速度的所述特定分量超過所述閾值的先前識別時(shí)間周期中的所述特定分量的 所述平均值。
12. -種被配置為由用戶佩戴的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 加速度計(jì)，其測量在三個(gè)維度上作用于所述設(shè)備的所述加速度；以及 根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的裝置。
13. -種離床監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 設(shè)備，其被配置為由用戶佩戴，所述設(shè)備包括加速度計(jì)，所述加速度計(jì)測量在三個(gè)維度 上作用于所述設(shè)備的所述加速度；以及 基本單元，其被配置為與所述設(shè)備通信，并且其包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng) 所述的裝置。
14. 一種監(jiān)測用戶并且確定所述用戶何時(shí)已經(jīng)離床的方法，所述方法包括： 測量作用于被附接至所述用戶的設(shè)備的所述三維加速度；以及 處理所述測量結(jié)果，以確定所述用戶是否已經(jīng)離床。
15. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括其中包含計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算 機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序代碼被配置為使得當(dāng)由計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序 代碼時(shí)，所述計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法。
【文檔編號】A61B5/11GK104244821SQ201280042058
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】W·R·T·坦卡特, H·杜里克, T·范登赫費(fèi)爾, J·埃斯皮納佩雷斯, A·賓德蘇斯, H·格賴納 申請人:皇家飛利浦有限公司