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    技術干貨 | 毫米波傳感器如何為獨立的“輔助”生活創造技術優勢

    2025China.cn   2022年04月25日

      隨著醫學和醫療保健的進步,人類的平均預期壽命不斷增加。世界上幾乎每個國家/地區的老年人口規模和比例都在增長,65 歲及以上的人口總數預計到 2050 年將翻一番,達到 15 億。與此同時,為了應對這一老齡化發展趨勢,必須擴大居家照護或護理設施的規模。

      疾病控制與預防中心的數據顯示,每年有近 25% 的老年人跌倒,老年人跌倒是美國創傷性入院的主要原因。了解跌倒或其他與健康相關的事件何時發生,并能夠快速做出反應,有助于確?;颊叩玫剿璧淖o理。

    當前技術 – 家庭健康

      醫用傳感器以及連接技術的創新正幫助老年人在家中過上正常的生活,并確保在發生意外時能夠及時提供幫助。這些醫用傳感器通?;诩铀儆媮頇z測跌倒等運動特征,并可自動呼叫家人或護理人員尋求幫助。

      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動,并使用連接節點聯系家人或護理人員。其他傳感器(如心電圖或脈搏血氧計)也可以提供健康參數的連續視圖(如生命體征或睡眠質量)。

      如圖 1 所示,這些醫用傳感器均面臨各自的挑戰。為確保有效運行,消費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生健康事件時按下按鈕,但如果患者無行為能力時,便無法發揮作用。最后,傳感器需要非常準確,以便區分跌倒事件和日?;顒?。當一個人快速坐下或拍手時,當前的傳感器往往會誤判。某些類型的傳感器(如光學攝像頭中使用的傳感器)放置在家中時,也會產生隱私問題。

    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量的生命體征檢測等問題的技術,可幫助實現家庭健康。

     

    毫米波雷達:具有隱私保護功能的非接觸式感應

      60GHz 毫米波雷達是另一種可用于檢測和跟蹤家庭健康和行為的傳感技術。雷達有助于解決多種傳感挑戰,包括確定房間是否有人(以及有多少人),識別運動特征以辨別跌倒事件,以及測量一個人的生命體征以評估睡眠質量等問題。毫米波雷達本質上是一種基于射頻的傳感器,可在不接觸身體的情況下進行感應,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域。在應用層面將這些功能結合在一起,有助于通過家庭監控系統獲取家人的安全和健康信息,從而讓親人和護理人員放心。

      IWR6843AOP 利用片上天線以及微控制器和數字信號處理器的板載處理功能來處理目標的距離、速度和角度信息。距離和角度信息可用于生成“點云”,當將其輸入歷史跟蹤器時,不僅可以確定一個房間內是否有人,還可以確定這個人在房間內的位置。該點云和跟蹤器信息可用于確定一個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。

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

    圖2:一個人跌倒后的雷達點云示例

      速度信息可以測量房間內目標的運動特征。通過量身定制的算法或人工智能,這些運動特征可以識別諸如步態不穩、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生變化。如圖 3 所示,運動特征甚至可以測量一個人坐著或躺下時的心率和呼吸頻率。

    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值),表明無需傳感器接觸身體,即可保障良好的測量精度。

    結語

      毫米波雷達是一項不斷發展的技術,非常適合在家庭監控和醫療領域實現全新的創新功能。請前往 TI 官網,了解有關毫米波雷達傳感器的更多信息,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。

    (文章來源:德州儀器)

    標簽:德州儀器 毫米波傳感器 我要反饋 
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