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作者: Keegan@TI

由於醫學和醫療保健不斷進步,人類的平均預期壽命持續延長。全世界幾乎各國的老年人口數量和比例都在成長,總人口年齡達到 65 歲或以上預計市值到 2050 年將成長一倍,達到 15 億之多。同時,居家照護或安養機構必須擴大規模才能因應如此的成長。

按照疾病控制和預防中心的資料,每年有將近 25% 的老年人跌倒,其中美國境內創傷相關住院的主因是老年人跌倒。瞭解跌倒或其他與健康有關的事件何時發生並且能夠迅速反應有助於確保個人獲得所需的護理。

現今的技術 - 居家健康

醫療感測器以及連線方面的創新有助於老年人享受正常的家居生活,並確保發生任何情況時都有人在附近提供協助。這些醫療感測器通常採用加速度計,藉以偵測跌倒等動作特徵,而且可以自動呼叫家人或護理人員給予協助。

老年人必須將這些電池供電的感測器戴在頸部或手腕;這些感測器在身體的部位上有助於感測器識別跌倒等大動作,並使用連線節點聯絡家人或護理人員。其他感測器 (例如心電圖或脈搏血氧機) 也可以提供健康參數的連續檢視,例如生命體徵或睡眠品質。

這些醫療感測器有本身的挑戰,如圖 1 所示。為了發揮效用,消費者必須記住要配戴這些醫療感測器並充電,這可能並不一定舒適或可行。某些機型需要在發生健康事件時按下按鈕,不過,如果此人沒有行為能力,則完全無法發揮作用。最後,感測器需要相當準確,足以區別跌倒事件和日常活動。有人迅速坐下或拍手時,現今的感測器很容易誤判。在家中放置光學相機中使用的感測器類型也會引發隱私疑慮。

1:技術可以解決偵測是否有人或人的移動、跌倒以及長期健康趨勢或睡眠品質的生命體徵等問題來協助實現居家健康

毫米波雷達:注重隱私的非接觸式感測

60 GHz 毫米波雷達是一種替代感測技術,用於偵測和追蹤居家的健康狀況和行為。雷達有助於解決多種感測挑戰,包括確定是否有人 (以及有多少人)、識別構成跌倒事件的動作特徵測量人的生命體徵藉以評估睡眠品質等問題。做為採用射頻的感測器,毫米波雷達在不接觸身體的情況下進行感應,而且由於感測器不提供任何視覺上可識別的資訊,因此可以安裝在敏感區域,例如臥室或浴室。在應用方面將這些功能相結合有助於親人和護理人員透過居家監控系統放心人平安健康。

IWR6843AOP使用晶片內建天線和配備微控制器和數位訊號處理器的機上處理來處理目標的範圍、速度和角度。範圍和角度資訊可用於產生「點雲」,這些資訊輸入於歷程追蹤器時,不僅可以確定室內是否有人,也可以確定某人在室內的位置。這個點雲和追蹤器資訊可用於確定人正在移動或久坐不動,或者人是否表現出正常行為,例如早上走進廚房。

使用指示跌倒的雷達點雲範例,圖 2 以綠點顯示點雲,並對於叢集標示紅色軌跡。右邊的圖表顯示人的瞬時和平均身高的測量值,演算法可以用來偵測人是否跌倒。

2:跌倒的人呈現的雷達點雲範例

速度資訊可以測量室內目標的動作特徵。透過客製化演算法或人工智慧,這些動作特徵可以識別步態不穩、跌倒或即將跌倒等行為。另一種用途是在床邊測量睡眠期間的動作並確定睡眠模式是否正在改變。如圖 3 所示,動作特徵甚至可以測量人坐著或躺下時的心率和呼吸頻率。

3:使用對於坐著的人安裝在與胸部高度相距 1.2 公尺和 2.5 公尺之處的 IWR6843AOP 感測器測得的心率和呼吸頻率。

在圖 3 中,上圖使用胸前商用心率監控器 (黑線) 與 IWR6843AOP 的處理輸出 (綠線) 進行比較。心率誤差小於 5 bpm (相對於胸前感測器的地面實況),達到良好的測量準確度,感測器完全不需要接觸身體。

結論

毫米波雷達是持續發展中的技術,相當適合居家監控和醫療領域的創新功能。請參考本文中連結和下方列出的一些資源,藉以深入瞭解毫米波雷達感測器,包括評估模組、展示軟體或我們的任何一個第三方合作夥伴提供的解決方案。

其他資源

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