專利名稱:人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析裝置，提供了一種人體體位變化監(jiān)測傳感器以及一種包括人體體位變化監(jiān)測傳感器的老人行為分析裝置。所述的人體體位變化監(jiān)測傳感器能夠辨別緩慢變化的身體狀態(tài)，且識別率高，測量結(jié)果準(zhǔn)確，并且能夠記錄長時間連續(xù)的運動變化情況。所述的老人行為分析裝置采用了上述的人體體位變化監(jiān)測傳感器，能夠采集到相應(yīng)的老人體位變化信息，判別老人是否在睡覺，并提示老人是否應(yīng)該活動了。同時該裝置還能通過無線網(wǎng)絡(luò)把老人活動或睡眠體位變化的信息告訴老人的家人或其他看護者，以便他們及時了解老人的活動情況或睡眠情況。該裝置靈敏度高，準(zhǔn)確率高。
【專利說明】人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及對老人的行為分析，屬于醫(yī)療保健行業(yè)，特別是一種人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前,我國已進入人口老年化社會,老年人在我國人口中所占比例越來越重。如何保障老年人特別是單身老人的生命安全，是我們迫切需要解決的問題。醫(yī)學(xué)研究表明，老年人長時間不活動容易加重腰椎疾病、頸椎病、心臟病，或使動脈硬化、冠心病、高血壓等病癥提前發(fā)生；另一方面，良好的睡眠質(zhì)量是保證老人身體健康的重要因素之一，而睡眠質(zhì)量情況又能間接反映老人的身體健康狀況。目前，即能監(jiān)測老人是在靜坐還是在走動、又能把監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給老人的家人或其他看護者，這樣的智能系統(tǒng)已經(jīng)有，比如基于加速度傳感器的運動分析系統(tǒng)和基于紅外傳感技術(shù)的警戒系統(tǒng)。對于睡眠質(zhì)量的監(jiān)測系統(tǒng)很多，較簡單的有睡眠體位監(jiān)測系統(tǒng)。目前已發(fā)明的較理想的睡眠體位監(jiān)測系統(tǒng)也是基于加速度傳感器和紅外傳感技術(shù)。以上系統(tǒng)中，基于加速度傳感器的系統(tǒng)對靜態(tài)信號和身體位置的快速變化的識別率較高，測量結(jié)果比較準(zhǔn)確，但對于緩慢變化的身體狀態(tài)的識別率卻比較低，測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確?；诩t外傳感技術(shù)的警戒系統(tǒng)雖然對體位變化的識別率高，但通常只能實現(xiàn)單次報警功能，無法記錄長時間連續(xù)的運動變化情況，而且還不可攜帶，使用起來很不方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析的硬件裝置，可用于老人狀態(tài)信息采集。
[0004]本實用新型采用以下方案實現(xiàn):一種人體體位變化監(jiān)測傳感器，其特征在于:包括一空心圓柱體、一第一空心圓錐體、一第二空心圓錐體、一活動珠子，所述的第一空心圓錐體與第二空心圓錐體的底面分別與所述的空心圓柱體兩底面相接，以形成一內(nèi)置所述活動珠子的空腔；所述的空心圓柱體內(nèi)表面沿圓周等距離設(shè)置有紅外發(fā)射管、第一紅外接收管、第二紅外接收管與第三紅外接收管；所述的第一空心圓錐體錐頂內(nèi)表面處設(shè)有第四紅外接收管，所述的第二空心圓錐體錐頂內(nèi)表面處設(shè)有第五紅外接收管。所述的人體體位變化監(jiān)測傳感器連接有相應(yīng)的輸入電路、輸出電路以及控制電路。
[0005]進一步地，所述的活動珠子為小鋼珠。
[0006]進一步地,所述的紅外發(fā)射管為低功率發(fā)射管。
[0007]本實用新型的另一目的是提供一種老人行為分析裝置，其特征在于:包括一設(shè)置有上述的人體體位變化監(jiān)測傳感器的腕表和一輔助裝置；所述的腕表包括一信息處理器以及與該信息處理器相連的人體體位變化監(jiān)測傳感器、無線接收模塊、第一無線發(fā)射模塊、語音提示模塊與顯示模塊；所述的輔助裝置包括一壓力傳感器與一用于與所述無線接收模塊通信的第二無線發(fā)射模塊，所述的壓力傳感器與所述的第二無線發(fā)射模塊相連。
[0008]進一步地，所述的輔助裝置設(shè)置于使用者床上。
[0009]進一步地，所述的信息處理器外接有一型號為DS1302實時時鐘電路。
[0010]進一步地，所述的信息處理器為8位單片機STC15W408AS。
[0011]進一步地，所述的顯示模塊包括一觸摸式液晶顯示屏。
[0012]進一步地，所述的第二無線發(fā)射模塊和所述的無線接收模塊選用低功耗近距離傳輸模塊。
[0013]具體地，當(dāng)老人由于活動、睡覺翻身導(dǎo)致體位發(fā)生變化時，某一方位的紅外接收管將受活動珠子阻擋而無法接收到紅外發(fā)射管發(fā)射來的紅外光，這紅外接收管兩端將輸出高電平。光路未受活動珠子阻擋的紅外接收管可以接收到紅外發(fā)射管發(fā)射來的紅外光，兩端輸出低電平。
[0014]其中，所述的信息處理器記錄每個紅外接收管輸出高電平的具體時間和其由低電平變成高電平的總次數(shù)(該次數(shù)等于老人體位變化的次數(shù))。當(dāng)某個紅外接收管持續(xù)處于高電平時，信息處理器將判斷出老人處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0015]同時為了識別老人是否在睡覺，老人床上安裝一個壓力傳感器和第二無線發(fā)射模塊作為輔助裝置。當(dāng)老人在床上躺下時，壓力傳感器有響應(yīng)，則第二無線發(fā)射模塊發(fā)出信號，老人身上腕表內(nèi)的無線接收模塊接收到信號，信息處理器將判斷出老人是在躺下睡覺。
[0016]特別的，信息處理器還可設(shè)定紅外接收管持續(xù)處于高電平的最長時間，作為老人相鄰兩次活動所間隔的最長時間。當(dāng)老人不在睡覺而是在活動時，如果靜止的時間超過設(shè)定的時間，說明老人長時間沒活動了，語音提示模塊將提醒老人該活動了。
[0017]另外，所述的顯示模塊包括一觸摸式液晶顯示屏，用以顯示老人活動或睡眠體位變化的次數(shù)和時間分布，也可以當(dāng)時間顯示器顯示日期和時間。
[0018]較佳的，所述信息處理器每隔一定的時間就會將信息傳給第一無線發(fā)射模塊，第一無線發(fā)射模塊將通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送給老人的家人或其他看護者，以便他們及時了解老人的活動情況或睡眠情況。例如，利用wifi無線發(fā)射模塊和室內(nèi)的無線路由器，就可以將信息定期發(fā)送到老人的家人或其他看護者的手機或微信上，以便他們及時了解老人活動或睡眠情況。
[0019]本實用新型提供的一種人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析裝置，該硬件裝置結(jié)構(gòu)簡單，可連續(xù)監(jiān)測老人是在靜坐還是活動，又可連續(xù)監(jiān)測老人的睡眠情況。當(dāng)老人由于活動、睡覺翻身等導(dǎo)致體位發(fā)生變化時，該裝置還可以采集到相應(yīng)的老人活動或睡眠體位變化的信息，并把這些信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給老人的家人或其他看護者。由于其特殊的傳感器結(jié)構(gòu)，能提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能記錄長時間連續(xù)的運動變化情況，同時還可攜帶，使用方便。

【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型的整體框圖。
[0021]圖2為本實用新型的人體體位變化監(jiān)測傳感器整體示意圖。
[0022]圖3為本實用新型的人體體位變化監(jiān)測傳感器內(nèi)紅外發(fā)射管、紅外接收管空間分布示意圖a。
[0023]圖4為為本實用新型的人體體位變化監(jiān)測傳感器內(nèi)紅外發(fā)射管、紅外接收管空間分布示意圖b。
[0024]圖5為本實用新型的人體體位變化監(jiān)測傳感器內(nèi)紅外發(fā)射管、紅外接收管空間分布示意圖C。
[0025]圖6為本實用新型的人體體位變化監(jiān)測傳感器內(nèi)紅外發(fā)射管、紅外接收管空間分布示意圖d。
[0026][主要組件符號說明]
[0027]圖中:1為人體體位變化監(jiān)測傳感器空心圓柱體、2為實心不透光部分、3為紅外發(fā)射管、4為第一紅外接收管、5為第二紅外接收管、6為第三紅外接收管、7為活動珠子、8為人體體位變化監(jiān)測傳感器第一空心圓錐體、9為人體體位變化監(jiān)測傳感器第二空心圓錐體、10為第四紅外接收管、11為第五紅外接收管。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。
[0029]本實施例中提供了一種人體體位變化監(jiān)測傳感器，如圖2所示，其特征在于:包括一空心圓柱體1、一第一空心圓錐體8、一第二空心圓錐體9、一活動珠子7 (如圖4所示)，所述的第一空心圓錐體8與第二空心圓錐體9的底面分別與所述的空心圓柱體I兩底面相接，以形成一內(nèi)置所述活動珠子7 (如圖4所示)的空腔；所述的空心圓柱體I內(nèi)表面沿圓周等距離設(shè)置有(如圖4所示)紅外發(fā)射管3、第一紅外接收管4、第二紅外接收管5與第三紅外接收管6 ;所述的第一空心圓錐體8錐頂內(nèi)表面處設(shè)有第四紅外接收管10，所述的第二空心圓錐體9錐頂內(nèi)表面處設(shè)有第五紅外接收管11。所述的人體體位變化監(jiān)測傳感器連接有相應(yīng)的輸入電路、輸出電路以及控制電路。
[0030]本實施例還提供了一種老人行為分析裝置，如圖1所示，其特征在于包括:包括一設(shè)置有上述的人體體位變化監(jiān)測傳感器的腕表和一輔助裝置；所述的腕表包括一信息處理器以及與該信息處理器相連的人體體位變化監(jiān)測傳感器、無線接收模塊、第一無線發(fā)射模塊、語音提示模塊與顯示模塊；所述的輔助裝置包括一壓力傳感器與一用于與所述無線接收模塊通信的第二無線發(fā)射模塊，所述的壓力傳感器與所述的第二無線發(fā)射模塊相連。
[0031]在本實施例中，如圖2-5所示，其中圖3—圖5是人體體位變化監(jiān)測傳感器內(nèi)紅外發(fā)射管、紅外接收管的空間分布圖。這部分的空間分成3部分，其中圖3中的I是圓柱體部分。坐標(biāo)原點ο表示圓柱體I中心，圓柱體I沿I軸方向的高大約1cm。圓柱體I橫截面位于坐標(biāo)平面O-Xz上。圖4中，陰影部分2代表實心不透光部分，非陰影部分代表活動珠子7運動的空心部分。紅外發(fā)射管3發(fā)出紅外線，如常用的850nm紅外線；發(fā)射半角可選30° —60°，視實際情況而定，必須保證所有紅外接收管都在發(fā)射管的發(fā)射角范圍內(nèi)。所有紅外接收管的接收波長和發(fā)射管發(fā)射的紅外線波長一致，如常用的850nm?；顒又樽?的大小必須滿足以下兩個要求:一個是當(dāng)老人活動導(dǎo)致珠子向發(fā)射管運動時，很快就能完全遮擋住發(fā)射管發(fā)出的紅外線，如圖6所示，使得所有接收管都接收不到紅外線而兩端輸出高電平；另一個是當(dāng)老人活動導(dǎo)致珠子向其中一個接收管運動時，能很快完全遮擋住這個接收管，如圖4所示，使其接收不到紅外管發(fā)射來的紅外線而兩端輸出高電平。如選用球泡形紅外發(fā)射管和接收管直徑3mm，活動珠子直徑選用6mm等。圓柱體內(nèi)陰影部分2表面和活動珠子7表面必須足夠光滑，以保證珠子在表面滾動時摩擦阻力足夠小?；顒又樽涌蛇x用小鋼珠。由于紅外發(fā)射管和紅外接收管之間的距離很短，只有幾厘米，所以可選用低功率的發(fā)射管以減少能耗。
[0032]在本實施例中，如圖5所示，第四紅外接收管10與第五紅外接收管11位于坐標(biāo)平面o-yz上，并分別位于第一空心圓錐體與第二空心圓錐體錐頂內(nèi)表面。圖6表示坐標(biāo)平面o-yz上紅外發(fā)射管和紅外接收管的分布情況。
[0033]在本實施例中，人體體位變化監(jiān)測傳感器把各個紅外接收管兩端的高低電平傳輸給信息處理器，經(jīng)信息處理器處理后變成數(shù)字信號，I代表高電平，O代表低電平，信號從O變成I代表老人在活動或睡覺體位發(fā)生變化(說明老人睡覺時在動，睡眠不夠好)，而所有紅外接收管的信號都保持不變(一直是I或O)代表老人靜止或睡覺時體位沒發(fā)生變化(說明老人睡覺時身體不動，睡眠較好)。信息處理器將記錄所有紅外接收管兩端信號從O變成I的總次數(shù)。通過外接時鐘電路，信息處理器還可以記錄每個紅外接收管兩端信號從O變成I的具體時間。由此，信息處理器就能收集到老人活動或睡眠體位變化的次數(shù)和時間分布信息。信息處理器可選低功耗的8位單片機STC15W408AS，時鐘電路可詵美國DALLAS公司推出的DS1302型號的高性能、低功耗實時電路。
[0034]較佳的，在本實施例中，為了識別老人是否在睡覺，可在老人床上安裝一個壓力傳感器和第二無線發(fā)射模塊作為輔助裝置。當(dāng)老人在床上躺下時，壓力傳感器有響應(yīng)，則第二無線發(fā)射模塊發(fā)出信號，戴在老人身上的腕表內(nèi)的無線接收模塊接收到信號，信息處理器將判斷出老人是在躺下睡覺。這第二無線發(fā)射模塊和腕表內(nèi)的無線接收模塊可選用低功耗近距離傳輸模塊。
[0035]在本實施例中，信息處理器外接一個帶觸摸功能的液晶顯示屏，用于顯示老人活動或睡眠體位變化的次數(shù)和時間分布，也可以當(dāng)時間顯示器顯示日期和時間。信息處理器還外接一個語音提示裝置，當(dāng)老人不在睡覺而靜止的時間大于預(yù)先設(shè)定的時間時，語音提示裝置發(fā)出聲音提醒老人該活動了。
[0036]在本實施例中，信息處理器收集到的老人活動或睡眠體位變化的次數(shù)和時間分布信息還可以通過圖1中的第一無線發(fā)射模塊定期傳輸給老人的家人或其他看護者。比如，利用wifi無線發(fā)射模塊和室內(nèi)的無線路由器，就可以將信息定期發(fā)送到老人的家人或其他看護者的手機或微信上，以便他們及時了解老人活動或睡眠情況。
[0037]綜上所述，本實用新型提供的一種人體體位變化監(jiān)測傳感器及老人行為分析裝置測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，還能記錄長時間連續(xù)的運動變化情況，同時還可攜帶，使用方便。
[0038]值得一提的是，本實用新型保護的是硬件結(jié)構(gòu)，至于設(shè)計通信軟體不要求保護。以上僅為本實用新型實施例中一個較佳的實施方案。但是，本實用新型并不限于上述實施方案，凡按本實用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產(chǎn)生的功能作用未超出本方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種人體體位變化監(jiān)測傳感器，其特征在于:包括一空心圓柱體、一第一空心圓錐體、一第二空心圓錐體、一活動珠子，所述的第一空心圓錐體與第二空心圓錐體的底面分別與所述的空心圓柱體兩底面相接，以形成一內(nèi)置所述活動珠子的空腔；所述的空心圓柱體內(nèi)表面沿圓周等距離設(shè)置有紅外發(fā)射管、第一紅外接收管、第二紅外接收管與第三紅外接收管；所述的第一空心圓錐體錐頂內(nèi)表面處設(shè)有第四紅外接收管，所述的第二空心圓錐體錐頂內(nèi)表面處設(shè)有第五紅外接收管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體體位變化監(jiān)測傳感器，其特征在于:所述的活動珠子為小鋼珠。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體體位變化監(jiān)測傳感器，其特征在于:所述的紅外發(fā)射管為低功率發(fā)射管。4.一種老人行為分析裝置，其特征在于:包括一設(shè)置有權(quán)利要求1中所述的人體體位變化監(jiān)測傳感器的腕表和一輔助裝置；所述的腕表包括一信息處理器以及與該信息處理器相連的人體體位變化監(jiān)測傳感器、無線接收模塊、第一無線發(fā)射模塊、語音提示模塊與顯示模塊；所述的輔助裝置包括一壓力傳感器與一用于與所述無線接收模塊通信的第二無線發(fā)射模塊，所述的壓力傳感器與所述的第二無線發(fā)射模塊相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種老人行為分析裝置，其特征在于:所述的輔助裝置設(shè)置于使用者床上。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種老人行為分析裝置，其特征在于:所述的信息處理器外接有一型號為DS1302實時時鐘電路。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種老人行為分析裝置，其特征在于:所述的信息處理器為8位單片機STC15W408AS。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種老人行為分析裝置，其特征在于:所述的顯示模塊包括一觸摸式液晶顯示屏。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種老人行為分析裝置，其特征在于:所述的第二無線發(fā)射模塊和所述的無線接收模塊選用低功耗近距離傳輸模塊。
【文檔編號】G06F19-00GK204302977SQ201420585947
【發(fā)明者】陳美香, 許濟金, 劉銀春 [申請人]福建農(nóng)林大學(xué)