基于傳感器設(shè)計(jì)解決監(jiān)督和保護(hù)老人的問題

世界上許多國家的社會都在變老。首次加入勞動力隊(duì)伍的年輕男女比例低于進(jìn)入更久坐不動的人數(shù)，不幸的是，在許多人衰弱的時間。老齡化是一場我們最終都會失敗的戰(zhàn)斗，但潛在的問題是：少數(shù)人如何在照顧許多人的同時自己享受豐碩的生活呢？

人類不會讓我們的老人浮潛一座冰山，所以照顧他們是唯一的選擇。然而，癡呆癥等疾病的急劇增加以及降低人們照顧自己能力的類似情況正在加劇這一問題。只有兩種選擇：更多的人監(jiān)控這些患者，或者技術(shù)允許更少的人更有效地監(jiān)控更多的數(shù)據(jù)。本文著眼于基于傳感器的設(shè)計(jì)方法和可用于的可能的架構(gòu)解決方案監(jiān)督和保護(hù)老人。

獨(dú)立生活

前瞻性技術(shù)有望對老年人的生活質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，特別是那些能夠獨(dú)自生活或不會自愿進(jìn)入輔助生活設(shè)施的人。跌倒檢測傳感器是一個很好的例子，可以通過快速為已經(jīng)摔倒的人提供幫助來挽救生命，尤其是當(dāng)先前的解決方案如緊急呼叫按鈕無法工作因?yàn)槭芎φ咭呀?jīng)失去意識和/或沒有移動的能力。手機(jī)，智能手機(jī)和平板電腦的廣泛使用使得可靠，低成本的多軸加速度計(jì)可用于老年護(hù)理設(shè)備。以STMicroelectronics的3軸基于MEMS的FC30TR為例。這款小巧的表面貼裝重力參考14引腳器件具有高沖擊耐受性，可提供正交的6位3D感應(yīng)。它非常適合用于跌落檢測傳感器。

FC30TR在這方面的一個特別有趣的方面是如何使用肖像中斷簡化與低功耗，混合信號嵌入式處理器的接口和景觀變化。類似于3位真值表的界面表示6個相對位置變化中每一個都以重力為參考的運(yùn)動（圖1）。這樣可以讓微控制器休眠，在需要時消耗更少的功率。該部件還可以作為分接檢測器使用，并作為緊急呼叫按鈕使用，作為集成解決方案的一部分。

圖1：重力作為恒定參考，3軸檢測可用于指示跌落。

類似的部件可從飛思卡爾（MMA8652FCR1）和ADI公司（ADXL343BCCZ）獲得;兩者都是小尺寸，低功耗，低成本的3軸加速度計(jì)，具有串行總線，如I 2 C和SPI作為連接方式。

Analog Devices部分值得注意的是，因?yàn)樗臓顟B(tài)寄存器中有一個“自由落體”位，如果檢測到自由落體狀態(tài)超過預(yù)定（和可編程）的時間閾值，它就會跳閘。狀態(tài)寄存器中的類似位也可用作抽頭檢測器，為單擊和雙擊檢測提供中斷（圖2）。

圖2：單擊和雙擊檢測可以使同一個跌落檢測傳感器加倍作為緊急呼叫按鈕，提供更加集成的解決方案。

使用快速學(xué)習(xí)和開發(fā)過程加速度計(jì)，Parallax 28028等教育套件以及ST STEVAL-IDI003V2，Mikroelectronika MIKROE-1941和Sparkfun SEN-12786等幾款低于50美元的套件可以教授和測試幾種競爭技術(shù)，而無需花費(fèi)大量時間或資金。

流浪癖

在記憶中失誤的老年人可能會徘徊，有時只是走出他們的家園（甚至是從輔助生活設(shè)施走出來），沒有陪伴，也不知道他們在哪里。

在規(guī)定的空間內(nèi)，有幾種技術(shù)可以提供可行的解決方案。例如，腕帶中的簡單RFID標(biāo)簽可以指示某人何時超過閾值。這與商店多年來作為防盜技術(shù)使用的低成本，廣泛部署的技術(shù)相同。

對RFID最大的吸引力之一是實(shí)際的RFID標(biāo)簽不需要電源。讀取甚至寫入標(biāo)簽所需的所有能量來自RFID閱讀器。與加速度計(jì)一樣，可以從Digi-Key獲得RFID演示，評估和學(xué)習(xí)工具包。

RF轉(zhuǎn)發(fā)器標(biāo)簽只能讀?。ǖ?代），以實(shí)現(xiàn)最低成本或讀/寫（第2代，如艾利丹尼森600465）允許每個腕帶保存可以實(shí)時更新的患者特定信息。艾利丹尼森還提供了一個良好的RFID產(chǎn)品培訓(xùn)模塊，以協(xié)助開發(fā)。

當(dāng)在一個已知和受控設(shè)施外面時，尋找和跟蹤可能在迷霧中徘徊的人的唯一方法是通過通信網(wǎng)絡(luò)。模塊化解決方案最適合上市時間問題，特別是因?yàn)橛袊液蛧H標(biāo)準(zhǔn)需要應(yīng)對。 GSM，EDGE和GPRS無線模塊可用于試驗(yàn)和可行性測試，但最終使用單芯片手機(jī)收發(fā)器IC設(shè)計(jì)和認(rèn)證您自己的設(shè)計(jì)可能是大批量設(shè)計(jì)的最具成本效益的解決方案。 p>

此處，可以使用Lime Microsystems的LMS6002D現(xiàn)場可編程RF（FP-RF）收發(fā)器IC等部件，在并行工程設(shè)計(jì)周期內(nèi)從模塊轉(zhuǎn)換為離散。這種外圍式手機(jī)芯片可以耦合到您的嵌入式流程，以提供與點(diǎn)對點(diǎn)位置的全球連接，或作為基于云的聚合器，以驗(yàn)證被跟蹤個人的位置和狀態(tài)。 Lime Microsystems培訓(xùn)模塊和評估套件（指定為MyriadRF）均可用。

圖3：用于蜂窩連接的開發(fā)套件和評估單元等資源物聯(lián)網(wǎng)可以允許并行設(shè)計(jì)技術(shù)，以最大限度地縮短上市時間并降低最終成本。 （圖示：Lime Microsystems Myriad RF）

重要的是要注意，不僅位置感興趣。醫(yī)療設(shè)備可能需要與遠(yuǎn)程服務(wù)器通信以實(shí)時進(jìn)行醫(yī)療報(bào)告，并允許醫(yī)生操縱藥物輸注，調(diào)整心率并檢測冠狀動脈事件。在這里，使用蜂窩服務(wù)可以提供最高級別的連接。

但是，如果不需要基于時間的關(guān)鍵功能，則替代方案可能是Wi-Fi。通過許多可用的Wi-Fi熱點(diǎn)，低成本的解決方案將是基于嵌入式傳感器的系統(tǒng)搜索開放鏈路并以此方式報(bào)告。該解決方案還將消除對其他方式所需的有源蜂窩服務(wù)的昂貴訂閱。

Wi-Fi可進(jìn)一步用于以兩種方式定位流浪個體。第一種方式是在報(bào)告模式下：每當(dāng)感測到打開的鏈接時，設(shè)備都會通過消息。鏈接路線指示原點(diǎn)，因此監(jiān)控服務(wù)可以地理定位甚至重新創(chuàng)建人員行蹤的歷史地圖。第二種方式是轉(zhuǎn)發(fā)器模式。在這里，手持式跟蹤器可以與搜索團(tuán)隊(duì)一起攜帶，以找到響應(yīng)信號的來源。

與此難題的其他關(guān)鍵部分一樣，Wi-Fi模塊和Wi-Fi芯片隨時可用工程師和Wi-Fi開發(fā)套件一樣。在從模塊轉(zhuǎn)換到成品設(shè)計(jì)時可以使用并行工程技術(shù)，如果您進(jìn)行調(diào)查，您會發(fā)現(xiàn)許多單芯片Wi-Fi收發(fā)器制造商為Wi-Fi堆棧提供源代碼，從而提供成本和時間效益的解決方案。

總結(jié)

雖然我們無法逆轉(zhuǎn)衰老，但我們都可以安全地老去，并且在我們需要的時候給予我們最好的機(jī)會。正如我們在本文中所討論的那樣，基于傳感器的設(shè)計(jì)解決方案，特別是與高效的無線通信方式一起使用時，將使我們能夠在沒有無法管理的社會人力和財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)的情況下這樣做。