摘要：跌倒检测装置可以有效检测老年人是否发生跌倒并及时报警，本文对跌到检测技术领域的专利申请进行分研究，主要从国内外专利年度申请量、主要申请人、技术发展脉络等方面进行分析，同时介绍了跌倒检测系统的通用组成和常见分类，为跌倒检测技术创新提供技术参考。
关键词：跌倒检测；专利分析；可穿戴；图像；环境
跌倒检测装置是一种新兴的远程监护装置，其可以有效检测老年人是否发生跌倒并及时报警，保护老年人的健康安全。跌倒是危害老年人身心健康的重要因素，老年人发生意外跌倒的概率和频率要高于普通人，且老年人在跌倒之后发生病死率的概率很高。
在提倡建设“创新型”国家的今天，对跌倒检测技术领域的专利申请进行分析和研究具有重要意义，对于促进自主创新也将起到不可估量的作用。本文通过对国内跌倒检测专利技术的调查分析，为跌倒检测技术创新提供技术参考。
1跌倒检测技术的组成、分类
跌倒检测装置主要由检测装置、报警装置和通信模块组成，检测装置由传感器和控制器组成。传感器用于采集信号，控制器根据传感器采集的信号判断人是否处于跌倒状态，报警装置用于提醒路人或远程报警，通信模块将报警信号发送至远程的监护中心或看护者，使得用户在跌倒时得到及时的救助。
跌倒检测装置分为三类，一是基于视频图像的跌倒检测系统，通过安装在特定区域内的摄像机，拍摄该区域内的人体活动，通过相关图像算法将跌倒活动和日常活动区分来。二是可穿戴式的跌倒检测系统，其将一种或多种传感器嵌入到一个适合人体佩戴的装置中，该装置可以是手环、腰带、拐杖等，使用的传感器通常包括加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等。三是环境式跌倒检测系统，其在人体活动的区域内安装红外线传感器、麦克风等来获取人体的运动状态和姿势等信息，然后通过对采集到的人体音频、压力、速度等信息进行跌倒判断。
跌倒检测方法分为两大类：1阈值法；2模式识别法。基于穿戴式传感器的方案主要采用阈值判断的方法，基于视频图像和基于声学信号的方案主要采用模式识别的方法。
2基于专利申请的技术发展脉络
1990年之前，国外跌倒检测技术开始起步，可穿戴设备的远程报警装置开始出现，如皮带中有按钮，用户可以在危急时按下按钮主动报警，此阶段是用户自身判断报警，并不属于严格的跌倒检测技术。
1990-1997年，跌倒检测技术处于萌芽期，出现了环境式跌倒检测系统和真正意义上的可穿戴检测设备。环境式跌倒检测技术主要使用红外传感器等布置在监测区域。可穿戴式跌倒检测装置开始发展，但是其检测装置形式简单、单一，通常是水银开关、倾角开关等，用户佩戴的检测装置探测用户身体角度大于某个阈值时，进行本地声光报警或远程报警。此阶段的可穿戴跌倒检测装置误报率居高不下，无法分辨跌倒与主动卧倒、弯腰等活动范围较大的动作之间的区别。
1998-2004年，该阶段国外的跌倒检测技术平稳发展，出现了基于视频图像的跌倒检测系统，主要通过相机和摄像机作为检测装置，如US20020203130A、JP2001029497A等，都是早期通过图像系统来识别人体跌倒。同时，可穿戴检测设备的传感器进一步改进，如使用了加速度计、陀螺仪等多种传感器，从采集的加速度变化、倾角变化来判断用户的姿势，从而判断用户是否跌倒。
2005-2008年，跌倒检测技术迅速发展，检测装置不仅包括加速度传感器、陀螺仪等运动传感器，还出现了结合足底压力传感器、大气压力传感器来辅助判断的技术；同时，检测装置还结合脉搏、心率、呼吸等体征检测数据来进一步提高准确率。此阶段，国内的跌倒检测技术快速发展，高校、研究所开始集中对跌倒检测技术进行研究。
2009年至今，跌倒检测技术继续快速发展，此阶段主要集中在传感器的改良以及跌倒检测算法的改进，如模式识别法应用到跌倒检测技术的改进。阈值法的改进主要集中在多传感器的数据融合，模式识别法主要集中在图像处理和多传感器融合两方面。
3跌倒检测技术专利申请态势
本文对国内外有关跌倒检测技术的专利情况进行统计分析，用以反映全球各年度和全球各个国家的专利分布。图1示出了跌倒检测系统国内外专利年申请量趋势图，图2全球专利申请人分布情况。
图1 国内外专利年申请量趋势图
由图1可知，国外关于跌倒检测技术的专利申请比中国早了12年，在2014年之前，国外申请量都远大于国内申请量，2014年持平，2014年以后国内申请量超过了国外申请量。2009年以后，我国专利申请量和全球申请量的增长趋势大致相同，表明我国跌倒检测技术的研究起步较晚，但在2009年以后迎头猛进、快速追赶。
图2 全球专利申请人分布情况
由图2可知，申请量前五位的国家分别为荷兰、美国、中国、英国、德国，而法国、台湾地区、韩国、日本、西班牙紧随其后。
各大高校、研究机构以及各大公司也加强了对跌倒检测技术的研究，其中上海交通大学、中国科学院对跌倒检测技术研究较多，公司中研究较多的有皇家飞利浦电子股份有限公司、成都手杖科技有限公司和广东乐源数字技术有限公司等。
参考文献：
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[2]谢凌钦，石萍，可穿戴式智能设备关键技术及发展趋势[J]．生物医学工程与临床，2015，19（6）.
[3]李东方．中国可穿戴设备行业产业链及发展趋势研究[D]．广州：广东省社会科学院，2015．
论文作者:郝洁
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/4
标签：检测技术论文; 传感器论文; 装置论文; 穿戴论文; 专利论文; 专利申请论文; 检测系统论文; 《基层建设》2017年第19期论文;