老人心率監(jiān)護(hù)定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及定位手環(huán)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種老人屯、率監(jiān)護(hù)定位手環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002] 截至目前，中國(guó)60歲W上老年人數(shù)量已超過(guò)2個(gè)億，占總?cè)丝诘?4.9%，中國(guó)有100 萬(wàn)W上失獨(dú)家庭，每年新增失獨(dú)家庭7.6萬(wàn)個(gè)，且專家預(yù)計(jì)，到2030年我國(guó)老齡人口將近3 億，而空巢老人家庭比例或?qū)⑦_(dá)到90%，運(yùn)意味著屆時(shí)將有超過(guò)兩億的空巢老人，在2011城 鄉(xiāng)普查結(jié)果表明，60歲W上人口中，VD患病率為324/10萬(wàn)人口，而AD患病率為238/10萬(wàn)人 口，總數(shù)在920萬(wàn)左右，關(guān)注我國(guó)老年人的健康刻不容緩，他們需要運(yùn)動(dòng)健康管理，來(lái)更好的 調(diào)整身體機(jī)能和精神健康，而目前沒(méi)有一款手環(huán)可W較好的實(shí)時(shí)監(jiān)控老人健康狀況，防止 老年人意外摔倒。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，采用可穿戴設(shè)備，例如智能手環(huán)實(shí)現(xiàn)老人的身體狀態(tài)監(jiān)控及定位 功能，已有不少產(chǎn)品面世，但是，該類型產(chǎn)品依然存在較大的缺陷。在例如申請(qǐng)?zhí)枮?CN201520445139.7的專利申請(qǐng)中，其僅僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)老人的屯、率、體溫監(jiān)控W及與遠(yuǎn)程終端 的信息互通，但并未增加其他的例如摔倒監(jiān)測(cè)、自動(dòng)警示、血壓監(jiān)控等功能，并且也沒(méi)有加 入在實(shí)際生活中佩戴手環(huán)時(shí)造成的體征參數(shù)誤讀現(xiàn)象的解決設(shè)計(jì)及方案，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng) 今社會(huì)對(duì)老年人安全及健康監(jiān)控的需求;又例如在申請(qǐng)?zhí)枮镃N102410459649.X的專利申請(qǐng) 中，僅是將常規(guī)的屯、率監(jiān)控與行為狀態(tài)監(jiān)控(姿態(tài)監(jiān)控)進(jìn)行了整合，同樣未考慮結(jié)合其他 體征數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)老人狀態(tài)的提前警示提醒作用，也沒(méi)有提出解決數(shù)據(jù)誤讀的問(wèn)題。
[0004] 又例如，在公開(kāi)號(hào)為CN201510039875.7、CN201420696695.7的專利申請(qǐng)中，其中大 量引入了各類傳感器，W實(shí)現(xiàn)對(duì)老人多項(xiàng)體征指標(biāo)的監(jiān)控及報(bào)警，甚至加入了可實(shí)現(xiàn)除顫 功能的放電模塊，但是，上述專利申請(qǐng)中同樣存在如下的問(wèn)題:一、沒(méi)有考慮到各項(xiàng)體征指 標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，存在由于某一體征的誤讀而造成的誤報(bào)警;二、沒(méi)有很好地在設(shè)計(jì)上解決 佩戴中因外界環(huán)境因素而造成的體征指標(biāo)的誤讀問(wèn)題，提高準(zhǔn)確率。
[0005] 鑒于上述社會(huì)需求及現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種佩戴舒適，且能夠很好 地滿足日常監(jiān)護(hù)功能、提高報(bào)警準(zhǔn)確率的監(jiān)控手環(huán)，成為市場(chǎng)當(dāng)前的急切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種老人屯、率監(jiān)護(hù)定位系 統(tǒng)及方法。具體而言，本發(fā)明提供了 W下技術(shù)方案：
[0007] 首先，本發(fā)明提供了一種老人屯、率監(jiān)護(hù)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括手環(huán)、服務(wù)器;所述 手環(huán)包含屯、率傳感器、血壓傳感器、體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、血氧探頭、巧螺儀傳感 器、無(wú)線收發(fā)模塊、處理器模塊、定位模塊;所述手環(huán)通過(guò)所述無(wú)線收發(fā)模塊與所述服務(wù)器 建立通信連接;所述無(wú)線收發(fā)模塊至少包含遠(yuǎn)程無(wú)線通信模塊、近場(chǎng)無(wú)線通信模塊。當(dāng)檢測(cè) 到特定的近場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，手環(huán)中的近場(chǎng)無(wú)線通信模塊則自動(dòng)建立起手環(huán)與近場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 中的控制終端的無(wú)線連接，運(yùn)樣，當(dāng)老人在例如家中、敬老院、指定的醫(yī)療機(jī)構(gòu)等地時(shí)，可W 方便地將老人的手環(huán)與該些地方的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立連接，從而將老人的信息及身體狀況數(shù)據(jù) 等與該些網(wǎng)絡(luò)中的終端建立傳輸，方便醫(yī)療機(jī)構(gòu)、敬老院等工作人員對(duì)老人狀態(tài)的實(shí)時(shí)關(guān) 注該近場(chǎng)無(wú)線連接包括RFID、WIFI等方式;此外，手環(huán)還可W通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等建立遠(yuǎn)程 的無(wú)線連接，例如2G、3G、4G等，W方便出口在外，或者與家人隨時(shí)保持聯(lián)系，方便醫(yī)生、家人 對(duì)老人的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解。
[0008] 優(yōu)選地，所述手環(huán)中還包括存儲(chǔ)器及電源模塊，電源模塊可W是充電式電池，也可 W是普通電池，或者太陽(yáng)能電池、手搖電池等形式，也可W是上述多種電池的組合方式，W 避免因?yàn)殡娏坎蛔愣o使用造成不便。此外，手環(huán)中還設(shè)置有電源報(bào)警，當(dāng)電量不足時(shí)，會(huì) 提醒用戶充電。此外，手環(huán)顯示屏可W當(dāng)做普通手表顯示屏使用，顯示正常的時(shí)間、日期等 信息，當(dāng)手環(huán)待機(jī)時(shí)或者用戶通過(guò)操作切換時(shí)，可W顯示為手表界面，也可W根據(jù)用戶操作 或者人體狀態(tài)監(jiān)控有不健康狀態(tài)時(shí)，切換為人體狀態(tài)監(jiān)控界面，也可W設(shè)置為周期性地在 手表界面與身體狀態(tài)界面間進(jìn)行切換，本發(fā)明僅作為舉例，并不W此為限定。
[0009] 優(yōu)選地，所述近場(chǎng)無(wú)線通信模塊包含RFID模塊、ZIG邸E模塊、藍(lán)牙模塊中的一種或 其組合;所述遠(yuǎn)程無(wú)線通信模塊包含2G、3G、4G中的一種或其組合;所述定位模塊包含北斗、 GPS和GLONASS中的一種或其組合。
[0010] 優(yōu)選地，為提高手環(huán)的佩戴舒適度，并且也要保證手環(huán)對(duì)身體信號(hào)采集的功能不 受嚴(yán)重影響，所述手環(huán)包括：智能表頭（1)，所述智能表頭（1)上設(shè)有第一連接帶（2)和第二 連接帶（10)，第一連接帶(2)上設(shè)有兩行排列的通孔，第二連接帶（10)上設(shè)有與通孔相適配 的連接扣，所述智能表頭（1)的一側(cè)設(shè)有智能按鍵(3)、SIM卡座(9)和開(kāi)關(guān)鍵(5)，所述智能 表頭（1)的另一側(cè)設(shè)有出聲孔(6)和緊急通話鍵(7 )，所述智能表頭（1)的底部設(shè)有USB座子， 所述智能表頭（1)的上端設(shè)有顯示單元(8)和語(yǔ)音采集孔(4)，所述智能表頭（1)內(nèi)包含語(yǔ)音 播報(bào)單元和語(yǔ)音采集單元。
[0011] 優(yōu)選地，所述智能表頭（1)、第一連接帶(2)和第二連接帶（10)為一體成型，且所述 智能表頭（1)、第一連接帶(2)和第二連接帶（10)的制作材料均為環(huán)保熱塑性聚氨醋彈性體 橡膠。
[0012] 優(yōu)選地，所述SIM卡座(9)為推拉結(jié)構(gòu)，所述SIM卡座(9)支持熱插拔。當(dāng)然本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，該SIM卡座的設(shè)計(jì)也可W采用其他的可W有通信功能的卡結(jié)構(gòu)代替，該類 代替方式均應(yīng)視為落入本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0013] 優(yōu)選地，所述處理器模塊進(jìn)一步包含人體狀態(tài)評(píng)估模塊，所述人體狀態(tài)評(píng)估模塊 基于所述屯、率傳感器、血壓傳感器、體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、血氧探頭捜集的數(shù)據(jù)，進(jìn) 行人體狀態(tài)評(píng)估。
[0014] 優(yōu)選地，所述巧螺儀傳感器同時(shí)進(jìn)行人體姿態(tài)檢測(cè)，并在檢測(cè)結(jié)果為摔倒時(shí)，向處 理器模塊發(fā)出信息，并觸發(fā)報(bào)警。
[0015] 優(yōu)選地，所述人體狀態(tài)評(píng)估模塊將屯、率傳感器、血壓傳感器、呼吸頻率傳感器捜集 的數(shù)據(jù)作為一組分析數(shù)據(jù)，將體溫傳感器、呼吸頻率傳感器、血氧探頭捜集的數(shù)據(jù)作為另一 組分析數(shù)據(jù)，并依據(jù)上述兩組分析數(shù)據(jù)獲得人體狀態(tài)評(píng)估值。運(yùn)一設(shè)計(jì)方式，可W充分利用 手環(huán)中的多個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)，多數(shù)據(jù)判斷，并進(jìn)行適當(dāng)融合，避免單一數(shù)據(jù)的誤判，有 效提高了判斷結(jié)論的準(zhǔn)確性。
[0016] 在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理時(shí)，可W采用本領(lǐng)域中常規(guī)的歸一化方法，本發(fā)明優(yōu)選 地，提供了 W下一種歸一化處理方法:所述人體狀態(tài)評(píng)估模塊將屯、率傳感器、血壓傳感器、 呼吸頻率傳感器、體溫傳感器、血氧探頭采集的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行歸一化處理， 上述各傳感器采樣頻率相同；
[0017]上述各傳感器在同一采樣時(shí)間點(diǎn)采集的信號(hào)依次為（x(l)、x(2)、x(3)、x(4)、x (5))，所述歸一化按照下式進(jìn)行：
[0019]其中，x(i)為歸一化前的值，X(i)為歸一化后的值，i = l，2,…，5;設(shè)每組傳感器在 一個(gè)采樣周期中的采樣次數(shù)為k，則采樣并歸一化處理后后形成的兩組分析數(shù)據(jù)為：
[0021 ]優(yōu)選地，所述人體狀態(tài)評(píng)估模塊預(yù)存儲(chǔ)兩狀態(tài)判斷函數(shù):函數(shù)1、函數(shù)2;
[0022] 所述函數(shù)IW屯、率傳感器、血壓傳感器、呼吸頻率傳感器采集的數(shù)據(jù)作為輸入，所 述函數(shù)2W呼吸頻率傳感器、體溫傳感器、血氧探頭采集的數(shù)據(jù)作為輸入;所述函數(shù)1、函數(shù)2 的輸出均分為健康、亞健康、報(bào)警=個(gè)級(jí)別；
[0023] 所述函數(shù)1、函數(shù)2均通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，此處對(duì)判斷函數(shù)的獲取，也 可W采用本領(lǐng)域中的其他常規(guī)方式，例如近鄰法、遺傳算法等，本發(fā)明的方法并不W該些具 體算法為限定，上述BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法僅作為一個(gè)可選的優(yōu)化方式。而對(duì)于函數(shù)的數(shù)量，則是 本領(lǐng)域技術(shù)人員可W進(jìn)行調(diào)整的，例如當(dāng)數(shù)據(jù)類型較多時(shí)，可W訓(xùn)練3個(gè)或更多的函數(shù)，也 即設(shè)置更多的分類器，進(jìn)行融合判斷，W提高判斷結(jié)果的精確性，本申請(qǐng)W2個(gè)函數(shù)為一種 優(yōu)化方式，并不W此為范圍限定。
[0024] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程如下：
[0025] (1)設(shè)置初始系數(shù)及闊值;所述闊值依據(jù)臨床醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取;獲取訓(xùn)練樣本， 所述訓(xùn)練樣本由臨床醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0026] (2)計(jì)算各隱含層及輸出層的輸出值:隱含層第i個(gè)單元的輸出為： 巧
[0027] 婷=/(X 皆 + C J J=I
[002引輸出層單元的輸出為： 打'
[0029] 二 /運(yùn)'1',. X";+C ) 1=\
[0030] 其中，i = l,2,…，n;j = l,2,…，m;p=l,2,…，N;m為輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)，n為隱含層節(jié)點(diǎn) 數(shù)，N為訓(xùn)練樣本數(shù)，WU為第j輸入對(duì)隱含層第i個(gè)神經(jīng)元的系數(shù)，Wi為第i隱含層單元對(duì)輸入 的加權(quán)系數(shù)，Cl為隱含層第i個(gè)神經(jīng)元的闊值，為輸入樣本，fO為傳遞函數(shù)，C為輸出層單 元闊值；
[0031] (3)計(jì)算各層誤差，并進(jìn)行系數(shù)及闊值修正：
[0032] 輸出層誤差為：
[0033] AP = bP(l-bP)(dP-bP)，其中Cf為針對(duì)樣本P的各傳感器參數(shù)，該傳感器參數(shù)為本領(lǐng) 域公知的經(jīng)驗(yàn)值；<