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毫米波傳感器如何為獨(dú)立的“輔助”生活創(chuàng)造技術(shù)優(yōu)勢

發(fā)布時(shí)間:2022-11-16 來源:TI 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】隨著醫(yī)學(xué)和醫(yī)療保健的進(jìn)步,人類的平均預(yù)期壽命不斷增加。世界上幾乎每個(gè)國家/地區(qū)的老年人口規(guī)模和比例都在增長,65 歲及以上的人口總數(shù)預(yù)計(jì)到 2050 年將翻一番,達(dá)到 15 億。與此同時(shí),為了應(yīng)對這一老齡化發(fā)展趨勢,必須擴(kuò)大居家照護(hù)或護(hù)理設(shè)施的規(guī)模。


疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù)顯示,每年有近 25% 的老年人跌倒,老年人跌倒是美國創(chuàng)傷性入院的主要原因。了解跌倒或其他與健康相關(guān)的事件何時(shí)發(fā)生,并能夠快速做出反應(yīng),有助于確?;颊叩玫剿璧淖o(hù)理。


當(dāng)前技術(shù) – 家庭健康


醫(yī)用傳感器以及連接技術(shù)的創(chuàng)新正幫助老年人在家中過上正常的生活,并確保在發(fā)生意外時(shí)能夠及時(shí)提供幫助。這些醫(yī)用傳感器通?;诩铀儆?jì)來檢測跌倒等運(yùn)動特征,并可自動呼叫家人或護(hù)理人員尋求幫助。


老年人必須在脖子或手腕上佩戴這些由電池供電的傳感器;將他們佩戴在身體上有助于傳感器識別諸如跌倒等宏觀運(yùn)動,并使用連接節(jié)點(diǎn)聯(lián)系家人或護(hù)理人員。其他傳感器(如心電圖或脈搏血氧計(jì))也可以提供健康參數(shù)的連續(xù)視圖(如生命體征或睡眠質(zhì)量)。


如圖 1 所示,這些醫(yī)用傳感器均面臨各自的挑戰(zhàn)。為確保有效運(yùn)行,消費(fèi)者必須記得佩戴并為其充電,這可能會影響舒適性或可行性。有些型號需要患者在發(fā)生健康事件時(shí)按下按鈕,但如果患者無行為能力時(shí),便無法發(fā)揮作用。最后,傳感器需要非常準(zhǔn)確,以便區(qū)分跌倒事件和日?;顒?。當(dāng)一個(gè)人快速坐下或拍手時(shí),當(dāng)前的傳感器往往會誤判。某些類型的傳感器(如光學(xué)攝像頭中使用的傳感器)放置在家中時(shí),也會產(chǎn)生隱私問題。


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圖 1:通過解決久坐或移動、跌倒以及表示長期健康趨勢或睡眠質(zhì)量的生命體征檢測等問題的技術(shù),可幫助實(shí)現(xiàn)家庭健康。


毫米波雷達(dá):具有隱私保護(hù)功能的非接觸式感應(yīng)


60GHz 毫米波雷達(dá)是另一種可用于檢測和跟蹤家庭健康和行為的傳感技術(shù)。雷達(dá)有助于解決多種傳感挑戰(zhàn),包括確定房間是否有人(以及有多少人),識別運(yùn)動特征以辨別跌倒事件,以及測量一個(gè)人的生命體征以評估睡眠質(zhì)量等問題。毫米波雷達(dá)本質(zhì)上是一種基于射頻的傳感器,可在不接觸身體的情況下進(jìn)行感應(yīng),由于該傳感器不提供任何視覺識別信息,因此可安裝在臥室或浴室等敏感區(qū)域。在應(yīng)用層面將這些功能結(jié)合在一起,有助于通過家庭監(jiān)控系統(tǒng)獲取家人的安全和健康信息,從而讓親人和護(hù)理人員放心。


IWR6843AOP 利用片上天線以及微控制器和數(shù)字信號處理器的板載處理功能來處理目標(biāo)的距離、速度和角度信息。距離和角度信息可用于生成“點(diǎn)云”,當(dāng)將其輸入歷史跟蹤器時(shí),不僅可以確定一個(gè)房間內(nèi)是否有人,還可以確定這個(gè)人在房間內(nèi)的位置。該點(diǎn)云和跟蹤器信息可用于確定一個(gè)人是在移動還是久坐,或者他們是否具有正常行為,例如早晨步行到廚房。


以指示跌倒的雷達(dá)點(diǎn)云為例,圖 2 用綠點(diǎn)表示點(diǎn)云,并為這一簇點(diǎn)云分配了一條紅色軌跡。右圖顯示了人的瞬時(shí)高度和平均高度,可以使用算法來檢測一個(gè)人是否跌倒。


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圖 2:一個(gè)人跌倒后的雷達(dá)點(diǎn)云示例


速度信息可以測量房間內(nèi)目標(biāo)的運(yùn)動特征。通過量身定制的算法或人工智能,這些運(yùn)動特征可以識別諸如步態(tài)不穩(wěn)、跌倒或近乎跌倒等行為。另一種用途是放在床邊測量睡眠期間的活動,并確定睡眠模式是否發(fā)生變化。如圖 3 所示,運(yùn)動特征甚至可以測量一個(gè)人坐著或躺下時(shí)的心率和呼吸頻率。


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圖 3:使用 IWR6843AOP 傳感器測量的心率和呼吸頻率,該傳感器安裝在胸部高度位置,分別距離坐著的人 1.2m 和 2.5m 處。


在圖 3 中,上面部分的圖片顯示了使用胸掛式商用心率監(jiān)測器(黑線),與 IWR6843AOP 處理過的輸出(綠線)的比較。心率誤差小于 5bpm(相對于胸掛式傳感器的真實(shí)值),表明無需傳感器接觸身體,即可保障良好的測量精度。


結(jié)語


毫米波雷達(dá)是一項(xiàng)不斷發(fā)展的技術(shù),非常適合在家庭監(jiān)控和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全新的創(chuàng)新功能。請前往 TI 官網(wǎng),了解有關(guān)毫米波雷達(dá)傳感器的更多信息,包括評估模塊、演示軟件或來自我們第三方合作伙伴提供的解決方案。



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