СИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПАДЕНИЯ
SYSTEM OF PREVENTION OF FALLS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе и способу предупреждения падения и, в частности, к системе и способу предупреждения падения, в которых пользователь предупреждается, что он подвержен риску падения, посредством сигнала тактильной обратной связи, подводимого к телу пользователя.
Уровень техники изобретения
Люди с неустойчивой походкой подвержены риску падения. Неустойчивая походка встречается у людей многих групп, например людей преклонного возраста, людей с церебральным параличом, двухсторонним нарушением вестибулярной функции (BVL), слабоумием или болезнью Паркинсона, людей, которые перенесли инсульт, ампутацию, перелом кости или эндопротезирование тазобедренного сустава, в частности, в период реабилитации после инсульта или эндопротезирования тазобедренного сустава, или женщин, которые находятся в состоянии беременности.
В распоряжении людей существует много устройств, пригодных для ношения, которые могут предупреждать пользователя, что пользователь может быть подвержен временно повышенному риску падения, например, если пользователь выведен из состояния равновесия. Конкретные устройства обеспечивают ремень, который носят вокруг талии пользователя, и который вибрирует в ответ на измерение угла наклона позы пользователя, который указывает, что пользователь выведен из состояния равновесия или подвергается повышенному риску падения. При восприятии вибрации, пользователь осознает, что он подвергается повышенному риску падения. Тип тактильной обратной связи, применяемой в упомянутых устройствах, иногда называется «вибротактильным».
При предупреждении падения, управление равновесием представляет меньший интерес, чем предупреждение пользователя, когда временно снижается устойчивость его равновесия, например, вследствие того, что человек обращает внимание на что-то еще, кроме ходьбы, или окружающие условия не оптимальны (например, при тусклом освещении, неровной поверхности грунта, перегрузке слуховой и зрительной систем из-за воздействия слишком большого числа стимулов, например разговоров, и т.п.).
В приведенных случаях, поскольку внимание пользователя отвлечено, обеспечение непрерывного сигнала обратной связи для пользователя относительно его позы не достаточно эффективно предотвращает падения.
В документе US2008/0108913 предложена система для контроля походки. В публикации WO2006/038712 предложена система поддержки ходьбы. В публикации WO2008/058567 приведено описание системы и способа обеспечения охвата тела или субъекта обратной связью по раскачиванию тела.
Поэтому существует потребность в усовершенствованных системе и способе предупреждения падения, которые устраняют недостатки известных устройств.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается система предупреждения падения, пригодная для ношения пользователем, содержащая датчик для определения показателя риска падения пользователя; по меньшей мере два устройства обратной связи для закрепления на соответствующих частях тела пользователя, при этом каждое устройство обратной связи выполнено управляемым для подведения сигнала обратной связи к упомянутой соответствующей части; и контроллер, выполненный с возможностью управления по меньшей мере двумя устройствами обратной связи таким образом, чтобы сигнал обратной связи подводился к конкретной части тела пользователя в ответ на определенный показатель.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается способ эксплуатации системы предупреждения падения, пригодной для ношения пользователем, при этом способ содержит этап закрепления по меньшей мере двух устройств обратной связи на соответствующих частях тела пользователя, причем, каждое устройство обратной связи выполнено управляемым для подведения сигнала обратной связи к упомянутой соответствующей части; этап определения показателя риска падения пользователя; и этап управления упомянутыми устройствами обратной связи для подведения сигнала обратной связи к одной из упомянутых соответствующих частей тела пользователя в ответ на определенный показатель.
Краткое описание чертежей
Ниже, исключительно для примера, представлено описание изобретения со ссылкой на нижеприведенные чертежи, на которых:
Фиг.1 - изображение пользователя, носящего примерную систему предупреждения падения в соответствии с изобретением;
Фиг.2 - блок-схема примерной системы предупреждения падения, показанной на фиг.1; и
Фиг.3 - блок-схема последовательности операций, поясняющая этапы способа в соответствии с изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг.1 изображена примерная система 2 предупреждения падения в соответствии с изобретением.
Система 2 предупреждения падения надевается на пользователя 4 и содержит центральный блок 6, который закрепляется вокруг торса пользователя лентой 8, и несколько устройств 10a, 10b и 10c обратной связи, которые закрепляются на соответствующих частях тела пользователя 4.
Например, устройство 10a обратной связи закреплено на левом запястье пользователя лентой 12, устройство 10b обратной связи закреплено на талии пациента ремнем 14, и устройство 10c обратной связи закреплено на левом плече пользователя.
В данном изображенном варианте осуществления устройства 10 обратной связи являются вибротактильными устройствами обратной связи, которые производят вибрацию, которая может ощущаться пользователем 4 на части тела, на которой закреплено устройство 10 обратной связи.
На фиг.2 представлено более детальное изображение системы 2 предупреждения падения. В частности, центральный блок 6 системы 2 предупреждения падения содержит датчик 16, например датчик наклона, для измерения наклона или угла наклона позы пользователя 4 относительно вертикали, контроллер 18, который принимает данные измерений из датчика 16 и шины 20, которая соединена с контроллером 18, и которая обеспечивает интерфейс между контроллером 18 и устройствами 10a, 10b и 10c обратной связи.
Датчик 16 может содержать преобразователь, который обеспечивает подачу сигнала, соответствующего наклону или углу наклона позы пользователя 4 относительно вертикали, в контроллер 18 для дальнейшей обработки (например, для определения показателя риска падения пользователя 4). В альтернативном варианте, датчик 16 может содержать какое-нибудь средство обработки, которое исполняет алгоритм для определения показателя риска падения пользователя 4 по сигналу из преобразователя и может обеспечивать подачу упомянутого показателя в контроллер 18.
Установлено, что чувствительность или эффективность вибротактильной обратной связи зависит от части тела, на которую подается сигнал обратной связи. В частности, соматосенсорная система человека очень чувствительна к вибрациям, так как данная система может обнаруживать вибрации с амплитудами меньше, чем 1 микрометр на частоте около 250 Гц (Sherrick, C. E., и R. W. Cholewiak. 1986. Cutaneous sensitivity In Handbook of Perception and Human Performance, том 1: Sensory Processes and Perception, стр. 12-1, 12-58).
Поэтому, предупреждение падений можно усовершенствовать путем подачи тактильного сигнала обратной связи к разным частям тела пользователя 4, в зависимости от текущего риска падения. В частности, контроллер 18 может быть выполнен с возможностью управления устройствами 10 обратной связи таким образом, чтобы сигнал обратной связи подводился к наиболее чувствительным частям тела пользователя, по мере того, как повышается показатель риска падания пользователя 4. Следовательно, контроллер 18 может быть выполнен с возможностью управления устройствами 10 обратной связи таким образом, чтобы сигнал обратной связи подводился к более чувствительной части тела пользователя, когда показатель риска падения пользователя является относительно высоким, и таким образом, чтобы сигнал обратной связи подводился к менее чувствительной части тела пользователя, когда показатель риска падения пользователя является относительно низким. В дальнейшем, определения «более чувствительная» и «менее чувствительная» следует понимать в том смысле, что им соответствует вызов более/менее сильной реакции у пользователя 4, когда к конкретным частям тела подводят сигнал обратной связи.
В частности, установлено, что вибротактильный сигнал обратной связи воспринимается как слабый, при подведении к талии, средний, при подведении к запястью, и как интенсивное предупреждение, при подведении к плечам. Таким образом, система 2 предупреждения падения в соответствии с настоящим изобретением предусматривает размещение устройств 10 обратной связи в местоположениях на теле с разной чувствительностью к вибротактильному сигналу обратной связи и подведение вибротактильного сигнала обратной связи к части тела в соответствии с измеренной опасностью ситуации (т.е. степенью риска того, что пользователь 4 упадет).
Поэтому, в соответствии с настоящим изобретением, система 2 предупреждения падения обеспечивает предупреждение для пользователя 4, что пользователь подвергается повышенному риску падения посредством подведения вибротактильного сигнала обратной связи к части тела пользователя, которая определяется в соответствии с текущим риском падения.
Например, в изображенном варианте осуществления, когда пользователь 4 находится в равновесии (или лишь немного, но в допустимых пределах, вышел из равновесия) к пользователю 4 не будет подводиться никакого вибротактильного сигнала обратной связи. Однако, если риск падения пользователя является «незначительным» (как определяется по данным измерения из датчика 16 наклона), то контроллер 18 может активизировать устройство 10 обратной связи, расположенное на талии пользователя (устройство 10b обратной связи). Таким образом, когда походка пользователя является нормальной, то не подается никакого сигнала обратной связи, или включается устройство 10b обратной связи на талии, как в известных системах, которые предназначены для поддержки управления равновесием.
Если риск падения пользователя определяется как «умеренный» (вновь, как определяется по данным измерения из датчика 16 наклона), то контроллер 18 может активизировать устройство 10a обратной связи, расположенное на левом запястье пользователя (и выключить другое устройство или устройства 10 обратной связи, если таковые активизированы). Однако если риск падения пользователя определяется как «серьезный», то контроллер 18 может активизировать устройство 10c обратной связи, расположенное на плече пользователя, так как его сигнал воспринимается пользователем 4 как наиболее тревожное ощущение.
Следует понимать, что, в вышеприведенном описании «незначительный» риск падения является относительно низким риском в сравнении с «умеренным» или «серьезным» риском; «умеренный» риск является относительно высоким риском в сравнении с «незначительным» риском и относительно низким риском в сравнении с «серьезным» риском; и «серьезный» риск падения является относительно высоким риском падения в сравнении с «незначительным» или «умеренным» рисками.
Таким образом, система 2 предупреждения падения будет извещать пользователя 4 о том, что он должен соблюсти осторожность, например проявить большую внимательность во время ходьбы или отдохнуть, и тогда риск падения должен снизиться. Если равновесие пользователя 4 (указываемое данными измерений датчика 16) не исправляется или становится хуже, то контроллер 18 может активизировать устройство обратной связи, расположенное на плече пользователя, сообщающее пользователю, что он должен принять реальные меры для исправления своего равновесия. Если равновесие пользователя 4 все же не исправляется, то система 2 может предупредить об опасности обеспечивающее уход лицо, возможно, по беспроводной линии связи с компьютером обеспечивающего уход лица.
Процедура, выполняемая системой 2 предупреждения падения в соответствии с настоящим изобретением, показана на фиг.3. На этапе 101 определяется показатель риска падения пользователя 4 по данным измерений из датчика 16. На этапе 103 контроллер 18 подводит вибротактильный сигнал обратной связи к выбранной части тела пациента в соответствии с показателем равновесия пользователя 4.
В изображенном варианте осуществления показатель риска падения пользователя 4 определяется в зависимости от его равновесия, с использованием инерционных датчиков, например датчика наклона. На основании измеренного направления силы тяжести можно оценить угол наклона (величину наклона) и азимут (направление наклона). Кроме того, стабильность характера походки пользователя 4 может оцениваться и применяться как критерий контроллером 18 для решения того, которое из устройств 10 обратной связи следует включать.
Конкретные пороги, применяемые к критерию равновесия пользователя 4, можно устанавливать в зависимости от конкретного пользователя 4. Например, так как отдельные люди имеют разную походку, то результат измерения угла наклона или походки, который считается «нормальным» (и равновесным) для одного пользователя 4, может быть, фактически, аномальным (т.е. потенциально неравновесным) для другого пользователя 4.
В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения система 2 предупреждения падения может ограничиваться устройствами 10 обратной связи всего на двух, вместо трех, разных частях тела пользователя. В таких вариантах осуществления по-прежнему можно подводить сигнал обратной связи к разным частям тела пользователя, чтобы передавать разные уровни предупреждения об опасности в ответ на текущее равновесие пользователя 4.
В дополнительных вариантах осуществления устройства 10 обратной связи можно размещать на по меньшей мере четырех частях тела пользователя. В данных вариантах осуществления (а также в вышеописанных вариантах осуществления) устройства 10 обратной связи и, по желанию, центральный блок 6 могут быть встроены в элемент одежды, который можно надевать на пользователя 4. Устройства 10 обратной связи могут быть распределены по торсу пользователя 4.
Следует понимать, что, в альтернативных вариантах осуществления, можно обеспечить устройства 10 обратной связи с обеих сторон (т.е. левой и правой) тела пользователя. В дополнительных вариантах осуществления устройства 10 обратной связи можно обеспечивать на передней и задней стороне тела пользователя. В любом из данных вариантов осуществления контроллер 18 может управлять подведением сигнала обратной связи к пользователю 4 на основании направления, в котором пользователь 4 выходит из равновесия. Например, если пользователь 4 выходит из равновесия влево (т.е. пользователь подвергается риску падения влево), контроллер 18 может подводить сигнал обратной связи к конкретной части пользователя 4 с использованием устройства 10 обратной связи, закрепленного на левой стороне тела пользователя, чтобы пользователю 4 стало известно, в какую сторону он, вероятно, должен упасть. Разумеется, следует понимать, что, в данном варианте осуществления, контроллер, в качестве альтернативы, может подводить сигнал обратной связи к стороне тела пользователя, противоположной стороне, в которую он, вероятно, должен упасть (т.е. сигнал обратной связи можно подводить к правой стороне, если пользователь 4, вероятно, должен упасть влево).
Систему 2 предупреждения падения можно снабдить дополнительной функцией, обычно, связанной с устройствами предупреждения или обнаружения падения, например, аварийной сигнализацией, которая включается в случае, когда обнаруживается падение, и/или кнопкой, которой пользователь 4 может воспользоваться для вызова помощи.
Выше изобретение подробно показано и описано на чертежах и в описании, при этом изображения и описание следует считать наглядными и примерными, а не ограничивающими; изобретение не ограничено представленными вариантами осуществления.
Варианты представленных вариантов осуществления могут стать понятными и могут быть реализованы специалистами в данной области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения, после изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения формулировка «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множественного числа. Единственный процессор или другой элемент может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что некоторые характеристики перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможность использования, в подходящем случае, сочетания упомянутых характеристик. Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, например, оптическом носителе данных или твердотельном носителе, поставляемом совместно с другой аппаратурой или в ее составе, но может также распространяться в других формах, например по сети Internet или в других проводных или беспроводных телекоммуникационных системах. Никакие позиции в формуле изобретения нельзя интерпретировать в смысле ограничения объема изобретения.