DE102016203325A1

DE102016203325A1 - Method, apparatus and system for determining a transition between postures of a person

Info

Publication number: DE102016203325A1
Application number: DE102016203325.5A
Authority: DE
Inventors: Tomislav Pozaic; Anna-Karina Grebe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2016-03-01
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Übergangs zwischen Körperhaltungen eines Menschen. Das Verfahren ist in Verbindung mit mindestens einem Bewegungssensor (310) und mindestens einem Lichtsensor (320) ausführbar, die an einem Körperteil des Menschen zu tragen sind. Dabei ist der mindestens eine Bewegungssensor (310) ausgebildet, um eine Beschleunigung des Körperteils zu erfassen. Der mindestens eine Lichtsensor (320) ist ausgebildet, um eine Beleuchtungsstärke in einer Umgebung des Körperteils zu erfassen. Das Verfahren weist einen Schritt des Überprüfens eines Bewegungssignals (315), das von einer Schnittstelle zu dem mindestens einen Bewegungssensor (310) empfangen wurde, auf ein Erfüllen einer Übergangsbedingung auf, die einen möglichen Übergang zwischen den Körperhaltungen repräsentiert. Das Verfahren weist auch einen Schritt des Ermittelns auf, ob ein Lichtsensorsignal (325), das von einer Schnittstelle zu dem mindestens einen Lichtsensor (320) eingelesen wurde, bei erfüllter Übergangsbedingung vor und nach dem möglichen Übergang einen einstellbaren Mindeständerungswert aufweist, der eine Verifikation des möglichen Übergangs repräsentiert. Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Bereitstellens oder Ausgebens eines Übergangssignals (335), das einen bestimmten Übergang repräsentiert, abhängig von einer Verifikation des möglichen Übergangs auf.The invention relates to a method for determining a transition between postures of a person. The method is executable in connection with at least one motion sensor (310) and at least one light sensor (320) to be worn on a body part of the human. In this case, the at least one motion sensor (310) is designed to detect an acceleration of the body part. The at least one light sensor (320) is designed to detect an illuminance in an environment of the body part. The method includes a step of examining a motion signal (315) received from an interface to the at least one motion sensor (310) for satisfaction of a transition condition representing a possible transition between the postures. The method also includes a step of determining whether a light sensor signal (325) read in from an interface to the at least one light sensor (320) has a settable minimum change value before and after the possible transition when the transition condition is satisfied; represents possible transition. The method further comprises a step of providing or outputting a transition signal (335) representing a particular transition, depending on a verification of the possible transition.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.

Zur Erfassung eines Übergangs vom Sitzen zum Stehen kann beispielsweise eine Kombination von Bewegungsmesser und Drucksensor oder irgendeinem anderen Sensor zum Messen einer Höhenänderung, zum Beispiel getragen am Brustbein an einer Halskette, eingesetzt werden. Bisher konnte eine solche Erfassung insbesondere in einer Klinikumgebung oder in weiter fortgeschrittenen Fällen zu Hause durchgeführt werden, wobei Sensoren am unteren Rücken oder Brustbein platziert sein und beispielsweise auf Bewegungs-Gyroskop- und/oder Drucksensoren beruhen konnten.For example, to detect a transition from sitting to standing, a combination of the motion meter and pressure sensor or any other sensor for measuring a change in altitude, for example worn on the sternum on a necklace, may be used. So far, such a detection could be carried out in particular in a hospital environment or in more advanced cases at home, with sensors placed on the lower back or sternum and could be based for example on movement gyroscope and / or pressure sensors.

Die WO 2013001411 beschreibt eine Erkennung eines Übergangs von einer Sitz-in eine Stehposition.The WO 2013001411 describes a detection of a transition from a sitting to a standing position.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, welche dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a method, a device which uses this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere eine Detektion eines Übergangs zwischen Körperhaltungen eines Menschen oder eines anderen Lebewesens, beispielsweise vom Sitzen zum Stehen, auf Basis zumindest eines Bewegungs- und zumindest eines Lichtsensors durchgeführt werden. Somit kann eine Erfassung von Übergängen zwischen Körperhaltungen, beispielsweise bei Aktivitäten des täglichen Lebens, unter Verwendung einer Kombination von an einem Körperteil, insbesondere zumindest einem Handgelenk, z. B. von einer sogenannten Smartwatch oder einem Armband, aufgenommenen Bewegungs- und Lichtsignalen ermöglicht werden. Unter einem Bewegungssensor kann vorliegend beispielsweise ein Beschleunigungssensor, ein Gyroskop (d. h. Drehratensensor) ein Magnetometer oder eine Kombination von diesen zwei bzw. drei Sensoren verstanden werden.According to embodiments, in particular, a detection of a transition between postures of a person or another living being, for example, from sitting to standing, based on at least one movement and at least one light sensor can be performed. Thus, detection of transitions between postures, for example, in activities of daily living, using a combination of on a body part, in particular at least one wrist, z. B. of a so-called smartwatch or a bracelet, recorded motion and light signals are possible. In the present case, a motion sensor can be understood to mean, for example, an acceleration sensor, a gyroscope (that is to say yaw rate sensor), a magnetometer or a combination of these two or three sensors.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere eine Erweiterung bestehender Vorgehensweisen und Vorrichtungen durch Verwendung eines Lichtsensors und eine Anpassung derselben zur Verwendung am Handgelenk als einem benutzerfreundlichen, unaufdringlichen Ort zur Sensoranbringung erreicht werden. Durch einen Einschluss zumindest eines Lichtsensors als zusätzlichem Merkmal kann eine Detektion des Übergangs zwischen Körperhaltungen, beispielsweise vom Sitzen zum Stehen, an sich bzw. eine Leistungsfähigkeit der Detektion verbessert werden, wobei eine präzise Beurteilung einer tatsächlichen menschlichen Bewegung während normaler täglicher Handlungen ermöglicht werden kann. Somit können insbesondere medizinisch relevante Informationen auf innovative, zuverlässige und kostenwirksame Weise bereitgestellt werden. Ferner kann zum Beispiel eine Kombination mit weiteren Merkmalen, wie beispielsweise Schrittzähler, Uhr, Aktivitätsverfolgung etc., und zusätzlich oder alternativ auf bestehenden Plattformen bzw. Systemen zum Tragen an einem Körperteil, z. B. dem Handgelenk, implementiert werden, die beispielsweise bereits einen Bewegungs- und einen Lichtsensor aufweisen, wobei Kosten verringert werden können und ein Zugriff auf eine große Bandbreite und Anzahl von Nutzern ermöglicht werden kann.Advantageously, according to embodiments, in particular, an extension of existing approaches and devices can be achieved by using a light sensor and fitting it for use on the wrist as a user-friendly, unobtrusive location for sensor attachment. By including at least one light sensor as an additional feature, detection of the transition between postures, for example, from sitting to standing, per se, or detection performance, can be improved, allowing precise assessment of actual human motion during normal daily activities. Thus, in particular, medically relevant information can be provided in an innovative, reliable and cost-effective manner. Further, for example, a combination with other features, such as pedometer, clock, activity tracking, etc., and additionally or alternatively on existing platforms or systems for carrying on a body part, for. As the wrist, for example, already having a motion and a light sensor, which costs can be reduced and access to a large bandwidth and number of users can be enabled.

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Übergangs zwischen Körperhaltungen eines Menschen vorgestellt, wobei das Verfahren in Verbindung mit mindestens einem Bewegungssensor und mindestens einem Lichtsensor ausführbar ist, die an einem Körperteil des Menschen zu tragen sind, wobei der mindestens eine Bewegungssensor ausgebildet ist, um eine Beschleunigung des Körperteils zu erfassen, wobei der mindestens eine Lichtsensor ausgebildet ist, um eine Beleuchtungsstärke in einer Umgebung des Körperteils zu erfassen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Überprüfen eines Bewegungssignals, das von einer Schnittstelle zu dem mindestens einen Bewegungssensor empfangen wurde, auf ein Erfüllen einer Übergangsbedingung, die einen möglichen Übergang zwischen den Körperhaltungen repräsentiert;
Ermitteln, ob ein Lichtsensorsignal, das von einer Schnittstelle zu dem mindestens einen Lichtsensor eingelesen wurde, bei erfüllter Übergangsbedingung vor und nach dem möglichen Übergang einen einstellbaren Mindeständerungswert aufweist, der eine Verifikation des möglichen Übergangs repräsentiert; und
Bereitstellen oder Ausgeben eines Übergangssignals, das einen bestimmten Übergang repräsentiert, abhängig von einer Verifikation des möglichen Übergangs.A method is provided for determining a transition between postures of a person, wherein the method is executable in connection with at least one motion sensor and at least one light sensor to be worn on a body part of the human, wherein the at least one motion sensor is adapted to a Acceleration of the body part, wherein the at least one light sensor is designed to detect an illuminance in an environment of the body part, the method comprising the following steps:
Checking a motion signal received from an interface to the at least one motion sensor for meeting a transition condition representing a possible transition between the postures;
Determining whether a light sensor signal read in from an interface to the at least one light sensor has a settable minimum change value before and after the possible transition when the transition condition is met and represents a verification of the possible transition; and
Providing or outputting a transition signal representing a particular transition, depending on a verification of the possible transition.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Bei dem Körperteil kann es sich um einen Arm, ein Handgelenk oder dergleichen handeln. Wenn im Schritt des Überprüfens festgestellt wird, dass das Bewegungssignal die Übergangsbedingung erfüllt, und im Schritt des Ermittelns festgestellt wird, dass das Lichtsensorsignal den Mindeständerungswert aufweist, ist der mögliche Übergang verifiziert und wird im Schritt des Bereitstellens das Übergangssignal ausgegeben.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit. The body part may be an arm, a wrist or the like. When in the step of Checking that the movement signal satisfies the transition condition, and in the step of determining that the light sensor signal has the minimum change value, the possible transition is verified, and in the step of providing, the transition signal is output.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Überprüfens das Bewegungssignal mit einer ersten Abtastrate abgetastet werden und kann ein Betrag jedes Abtastwertes des Bewegungssignals berechnet werden. Hierbei kann das Bewegungssignal die Übergangsbedingung erfüllen, wenn eine Differenz zwischen Beträgen aufeinanderfolgender Abtastwerte innerhalb eines vordefinierbaren Zeitraums einen Vorgabewert überschreitet. Die erste Abtastrate kann beispielsweise 10 Hz, 50 Hz, 60 Hz oder 100 Hz betragen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Feststellung eines möglichen Übergangs robust gegenüber unterschiedlichen Sensorbereichen bzw. Konfigurationen und möglicher Sensordrift realisiert werden kann.According to an embodiment, in the step of checking, the motion signal may be sampled at a first sampling rate, and an amount of each sample of the motion signal may be calculated. Here, the movement signal may satisfy the transition condition when a difference between amounts of successive samples within a predefinable period exceeds a default value. The first sampling rate may be 10 Hz, 50 Hz, 60 Hz or 100 Hz, for example. Such an embodiment offers the advantage that a determination of a possible transition can be realized robustly with respect to different sensor areas or configurations and possible sensor drift.

Auch kann im Schritt des Überprüfens das Bewegungssignal auf ein Erfüllen einer Ruhebedingung geprüft werden, die eine eingehaltene Körperhaltung repräsentiert. Hierbei kann das Bewegungssignal die Ruhebedingung erfüllen, wenn das Bewegungssignal für einen vordefinierbaren Zeitraum innerhalb eines Toleranzbereichs einer Schwankungsbreite bleibt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Ruhephasen bzw. ein Verharren in einer Körperhaltung zuverlässig festgestellt werden können.Also, in the step of checking, the motion signal may be checked for satisfying a rest condition representing an adhered posture. In this case, the movement signal can fulfill the rest condition if the movement signal remains within a tolerance range of a fluctuation range for a predefinable period of time. Such an embodiment offers the advantage that rest periods or persistence in a posture can be reliably detected.

Ferner kann im Schritt des Überprüfens ein Bewegungssignal überprüft werden, das eine Beschleunigung relativ zu mindestens zwei Bezugsachsen repräsentiert. Hierbei kann im Schritt des Überprüfens zumindest ein Winkel zwischen den mindestens zwei Bezugsachsen berechnet werden. Dabei kann das Bewegungssignal die Übergangsbedingung erfüllen, wenn zumindest ein berechneter Winkel innerhalb eines vordefinierbaren Zeitraums einen Vorgabewert überschreitet. Insbesondere kann das Bewegungssignal eine Beschleunigung relativ zu drei Bezugsachsen repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Übergang zwischen Körperhaltungen durch Berücksichtigung zumindest eines Winkels sicher und genau erkannt werden kann.Further, in the step of checking, a motion signal representing acceleration relative to at least two reference axes may be checked. In this case, in the step of checking at least one angle between the at least two reference axes can be calculated. In this case, the movement signal can fulfill the transition condition if at least one calculated angle exceeds a predefined value within a predefinable period of time. In particular, the motion signal may represent an acceleration relative to three reference axes. Such an embodiment offers the advantage that a transition between postures can be detected safely and accurately by taking into account at least one angle.

Zudem kann im Schritt des Ermittelns das Lichtsensorsignal mit einer zweiten Abtastrate abgetastet werden und kann eine Beleuchtungsstärke jedes Abtastwertes des Lichtsensorsignals berechnet werden. Hierbei kann das Lichtsensorsignal den einstellbaren Mindeständerungswert aufweisen, wenn eine Differenz zwischen Beleuchtungsstärken aufeinanderfolgender Abtastwerte innerhalb eines vordefinierbaren Zeitraums einen Vorgabewert überschreitet. Die zweite Abtastrate kann beispielsweise 1 Hz, 5 Hz oder dergleichen betragen. Die zweite Abtastrate kann geringer als die erste Abtastrate sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein möglicher Übergang durch eine erfasste Änderung des einfallenden Lichtes zuverlässig verifiziert werden kann.In addition, in the step of determining the light sensor signal can be sampled at a second sampling rate and an illuminance of each sample of the light sensor signal can be calculated. In this case, the light sensor signal may have the adjustable minimum change value if a difference between illuminances of successive samples within a predefinable time period exceeds a default value. The second sampling rate may be, for example, 1 Hz, 5 Hz or the like. The second sampling rate may be less than the first sampling rate. Such an embodiment offers the advantage that a possible transition can be reliably verified by a detected change in the incident light.

Auch kann das Verfahren einen Schritt des Einstellens des Mindeständerungswertes abhängig von einer Hüllkurve des Lichtsensorsignals aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Mindeständerungswert als Schwellenwert zum Erkennen einer durch den Übergang bedingten Änderung der Beleuchtungsstärke konfiguriert werden kann.Also, the method may include a step of setting the minimum change value depending on an envelope of the light sensor signal. Such an embodiment offers the advantage that the minimum change value can be configured as a threshold value for detecting a change in illuminance caused by the transition.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens oder Ausgebens ein Übergangssignal bereitgestellt oder werden, das einen Beginn und zusätzlich oder alternativ ein Ende des Übergangs repräsentiert. Hierbei kann der Beginn durch einen ersten Abtastwert des Bewegungssignals bei erfüllter Übergangsbedingung definiert sein. Das Ende kann durch einen ersten Abtastwert des Bewegungssignals bei unerfüllter Übergangsbedingung oder durch eine Vorgabedauer des Übergangs definiert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Übergangsphase zeitlich genau eingegrenzt werden kann.According to one embodiment, in the step of providing or outputting, a transition signal may be provided or representing a beginning and additionally or alternatively an end of the transition. In this case, the beginning can be defined by a first sample of the movement signal when the transition condition is met. The end may be defined by a first sample of the motion signal when the transition condition is unfulfilled or by a default duration of the transition. Such an embodiment offers the advantage that a transition phase can be limited precisely in time.

Optional kann das Verfahren einen Schritt des Vorverarbeitens des Bewegungssignals aufweisen. Hierbei kann das Bewegungssignal gefiltert werden. Insbesondere kann das Bewegungssignal mittels eines Butterworth-Filters gefiltert werden. Das Butterworth-Filter kann höherer Ordnung sein, insbesondere zumindest 10. Ordnung, beispielsweise 50. Ordnung oder bis 100. Ordnung. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige und aussagekräftige Auswertung des Bewegungssignals ermöglicht wird.Optionally, the method may include a step of preprocessing the motion signal. Here, the motion signal can be filtered. In particular, the motion signal can be filtered by means of a Butterworth filter. The Butterworth filter may be higher order, in particular at least 10th order, for example 50th order or 100th order. Such an embodiment offers the advantage that a reliable and meaningful evaluation of the movement signal is made possible.

Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Nachverarbeitens des Bewegungssignals, des Lichtsensorsignals und zusätzlich oder alternativ des Übergangssignals aufweisen. Hierbei kann eine quantitative und zusätzlich oder alternativ qualitative Auswertung durchgeführt werden. Dabei kann ein Merkmalsextraktionsprozess zum Messen eines Spitzensignals, einer Geschwindigkeit des Übergangs und zusätzlich oder alternativ einer Dauer des Übergangs durchgeführt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass aus einem bestimmten Übergang auch weitergehende, aussagekräftige Informationen gewonnen werden können.Furthermore, the method may comprise a step of post-processing the movement signal, the light sensor signal and additionally or alternatively the transition signal. In this case, a quantitative and additional or alternatively qualitative evaluation can be carried out. In this case, a feature extraction process for measuring a peak signal, a speed of the transition and additionally or alternatively a duration of the transition can be performed. Such an embodiment offers the advantage that from a certain transition more extensive, meaningful information can be obtained.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented herein further provides a device that is configured to perform the steps a variant of a method presented here to perform in appropriate facilities to drive or implement. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. For this purpose, the device may comprise at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the sensor Actuator and / or at least one communication interface for reading or outputting data embedded in a communication protocol. The arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit may be a flash memory, an EPROM or a magnetic memory unit. The communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output to a corresponding data transmission line.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Detektion eines Übergangs zwischen Körperhaltungen eines Menschen. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Bewegungssignale und Lichtsensorsignale zugreifen. Unter Verwendung der Bewegungssignale und Lichtsensorsignale kann ein Übergangssignal erzeugt werden. Die Signale können ausgewertet werden, um Informationen über den Übergang zu erhalten. Das Übergangssignal oder ausgewertete Signale können zumindest einer anderen Anwendung bereitgestellt werden, beispielsweise im Medizinbereich, Freizeitbereich oder dergleichen.In an advantageous embodiment, the device is used to detect a transition between postures of a person. For this purpose, the device can access, for example, sensor signals such as motion signals and light sensor signals. Using the motion signals and light sensor signals, a transition signal can be generated. The signals can be evaluated to obtain information about the transition. The transition signal or evaluated signals may be provided to at least one other application, for example in the medical field, recreational area or the like.

Es wird ferner ein System zum Bestimmen eines Übergangs zwischen Körperhaltungen eines Menschen vorgestellt, wobei das System an einem Körperteil des Menschen zu tragen ist, wobei das System folgende Merkmale aufweist:
mindestens einen Bewegungssensor, der ausgebildet ist, um eine Beschleunigung des Körperteils zu erfassen;
mindestens einen Lichtsensor, der ausgebildet ist, um eine Beleuchtungsstärke in einer Umgebung des Körperteils zu erfassen; und
eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtung, wobei die Vorrichtung signalübertragungsfähig mit dem mindestens einen Bewegungssensor und dem mindestens einen Lichtsensor verbindbar oder verbunden ist.There is further provided a system for determining a transition between postures of a person, the system being to be worn on a part of a human body, the system comprising:
at least one motion sensor configured to detect acceleration of the body part;
at least one light sensor configured to detect an illuminance in an environment of the body part; and
an embodiment of the above-mentioned device, wherein the device is signal transmitting capable connected to the at least one motion sensor and the at least one light sensor or connected.

Das System kann als ein eigenständiges Gerät oder Teil eines Gerätes ausgeführt sein. Unter einem Gerät kann hierbei ein Armband, welches das System aufweist, oder dergleichen verstanden werden.The system may be implemented as a stand-alone device or part of a device. Under a device in this case a bracelet, which has the system, or the like can be understood.

Gemäß einer Ausführungsform kann das System ein Gehäuse und zumindest zwei Lichtsensoren aufweisen. Hierbei können die Lichtsensoren in maximal voneinander beabstandeten Abschnitten des Gehäuses anordenbar oder angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Wahrscheinlichkeit dessen erhöht werden kann, dass die Beleuchtungsstärke auch dann gemessen werden kann, wenn einer der Lichtsensoren durch etwas abgedeckt ist, zum Beispiel Kleidung, eine Hand oder dergleichen.According to one embodiment, the system may include a housing and at least two light sensors. In this case, the light sensors can be arranged or arranged in maximally spaced-apart sections of the housing. Such an embodiment offers the advantage that a likelihood of being able to measure the illuminance even if one of the light sensors is covered by something, for example clothes, a hand or the like, can be increased.

Auch kann das System eine Speichereinrichtung aufweisen, die signalübertragungsfähig mit der Vorrichtung verbindbar oder verbunden sein kann. Hierbei kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um Bewegungssignale, Lichtsensorsignale, Übergangssignale, nachverarbeitete Bewegungssignale, nachverarbeitete Lichtsensorsignale und zusätzlich oder alternativ nachverarbeitete Übergangssignale zum Speichern an die Speichereinrichtung auszugeben. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass gegebenenfalls ausgewertete Signale für eine weitere Verarbeitung gespeichert werden können, um eine Verarbeitungsleistung bzw. eine Verarbeitungskapazität zu sparen. Zusätzlich oder alternativ können lediglich Ergebnisse einer Auswertung von Signalen gespeichert werden, um Speicherplatz zu sparen.The system can also have a memory device which can be connected or connected to the device in a signal-transmitting manner. In this case, the device can be designed to output motion signals, light sensor signals, transition signals, post-processed motion signals, post-processed light sensor signals and additionally or alternatively post-processed transition signals for storage to the memory device. Such an embodiment offers the advantage that optionally evaluated signals can be stored for further processing in order to save processing power or processing capacity. Additionally or alternatively, only results of an evaluation of signals can be stored in order to save storage space.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which is stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical disk Memory may be stored and used for carrying out, implementing and / or driving the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:

1 ein Diagramm von an einem Handgelenk aufgenommenen Beschleunigungs- und Drucksignalen; 1 a diagram of recorded on a wrist acceleration and pressure signals;

2 eine schematische Darstellung einer Achsenausrichtung eines Beschleunigungssensors bezüglich einer Hand; 2 a schematic representation of an axis alignment of an acceleration sensor with respect to a hand;

3 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel als Teil eines Armbands; 3 a schematic representation of a system according to an embodiment as part of a bracelet;

4 eine schematische Darstellung einer Bestimmungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 4 a schematic representation of a determination device according to an embodiment;

5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen gemäß einem Ausführungsbeispiel; 5 a flowchart of a method for determining according to an embodiment;

6 ein Flussdiagramm eines Algorithmus gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 6 a flowchart of an algorithm according to an embodiment; and

7 ein Diagramm von an einem Handgelenk aufgenommenen Bewegungs- und Lichtsensorsignalen gemäß einem Ausführungsbeispiel. 7 a diagram of recorded on a wrist movement and light sensor signals according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt ein Diagramm 100 von an einem Handgelenk aufgenommenen Beschleunigungs- und Drucksignalen 110 und 120. An einer Abszissenachse des Diagramms 100 sind Abtastwerte x bei einer Abtastfrequenz F_S = 100 Hz aufgetragen. An Ordinatenachsen des Diagramms 100 sind einerseits eine Beschleunigung in Meter geteilt durch Sekunden zum Quadrat bzw. m/s² und andererseits ein Druck in Pascal bzw. Pa aufgetragen. Ein 3-Achsen-Beschleunigungssignal 110 und ein Drucksignal 120 sind in dem Diagramm 100 eingezeichnet. Ferner sind Übergänge 130 vom Sitzen zum Stehen (STST; Sit-To-Stand-Transition) veranschaulicht. 1 shows a diagram 100 from recorded on a wrist acceleration and pressure signals 110 and 120 , At an abscissa axis of the diagram 100 samples x are plotted at a sampling frequency F _S = 100 Hz. At ordinate axes of the diagram 100 On the one hand, an acceleration in meters divided by seconds squared or m / s ² and on the other hand, a pressure in Pascal or Pa applied. A 3-axis acceleration signal 110 and a pressure signal 120 are in the diagram 100 located. There are also transitions 130 from sit-to-stand transition (STST).

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Achsenausrichtung eines Bewegungssensors bezüglich einer Hand. Gezeigt ist ein Körper 200 eines Menschen, wobei lediglich beispielhaft an jedem der beiden Handgelenke jeweils ein Armband 210 oder dergleichen mit einem System zum Bestimmen eines Übergangs zwischen Körperhaltungen angeordnet ist. Das System weist den Bewegungssensor auf. Auf das System wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 und 4 noch detaillierter eingegangen. Hierbei ist anzumerken, dass in der 2 an jeder Hand des Körpers 200 des Menschen zwei Sensoren in der Form des Armbandes 210 angeordnet sind. Denkbar ist jedoch auch, dass am Körper 200 des Menschen lediglich ein Armband mit einem Sensor angebracht ist, ohne dass dies die Funktionalität des hier vorgestellten Ansatzes beeinträchtigt. Unerheblich ist ferner, in welche Achse oder Achsen der Sensor eine entsprechende Bewegung, beispielsweise in der Form einer Beschleunigung, einer Drehrate oder dergleichen erfasst. Denkbar ist ebenfalls, dass in einem Sensor ein Messwertaufnehmer enthalten ist, der in zwei Messachsen Messwerte aufnehmen kann, beispielsweise in eine X-Achse und eine Y-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse oder in eine X-Achse und eine Z-Achse. In diesem Fall können mehrere Funktionen bzw. die Erfassung von mehreren Parametern auf technisch einfache Weise in einem Sensor integriert werden und somit Baukosten für die Implementierung dieses Ansatzes eingespart werden. 2 shows a schematic representation of an axis alignment of a motion sensor with respect to a hand. Shown is a body 200 of a human, with only a bracelet on each of the two wrists, for example 210 or the like is arranged with a system for determining a transition between postures. The system has the motion sensor. The system is described below with reference to 3 and 4 discussed in more detail. It should be noted that in the 2 on every hand of the body 200 of the human two sensors in the form of the bracelet 210 are arranged. However, it is also conceivable that on the body 200 the human being only a bracelet with a sensor is attached, without affecting the functionality of the approach presented here. It is also irrelevant in which axis or axes the sensor detects a corresponding movement, for example in the form of an acceleration, a yaw rate or the like. It is also conceivable that in a sensor, a transducer is included, which can record measured values in two measuring axes, for example in an X-axis and a Y-axis, a Y-axis and a Z-axis or in an X-axis and a Z-axis. In this case, several functions or the acquisition of several parameters can be integrated into a sensor in a technically simple manner and thus construction costs for the implementation of this approach can be saved.

Die dargestellte Achsenausrichtung einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse bezieht sich hierbei auf eine Hand bzw. ein Handgelenk des Körpers 200. Der Körper 200 ist in 2 in einer aufrecht stehenden Position mit herabhängenden Armen und Händen gezeigt, wobei die X-Achse einer Longitudinalachse des Körpers 200 entspricht, die Y-Achse einer Sagittalachse des Körpers 200 entspricht und die Z-Achse einer Transversalachse des Körpers 200 entspricht.The illustrated axis orientation of an X-axis, a Y-axis and a Z-axis here refers to a hand or a wrist of the body 200 , The body 200 is in 2 shown in an upright position with arms and hands hanging down, the x-axis being a longitudinal axis of the body 200 corresponds to the y-axis of a sagittal axis of the body 200 corresponds and the Z-axis of a transverse axis of the body 200 equivalent.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden, wird zunächst zusammenfassend auf Hintergründe und Vorteile von Ausführungsbeispielen eingegangen.Before embodiments of the invention are described in more detail, first of all a summary of the background and advantages of exemplary embodiments will be discussed.

Übergänge zwischen Körperhaltungen, beispielsweise vom Sitzen zum Stehen und vom Sitzen zum Gehen, sind aperiodische umgebungsbezogene Bewegungen, die beispielsweise bei älteren Menschen näherungsweise 50 mal am Tag vorkommen können. Eine Überwachung und Analyse einer solchen Bewegung kann ein Mittel zur Vorhersage von Stürzen, zur Früherkennung beispielsweise der Parkinsonkrankheit und eines Krankheitsverlaufs sowie zur Überwachung physischer Aktivität und eines Gleichgewichtsverhaltens sein.Transitions between postures, for example, from sitting to standing and sitting to walking, are aperiodic environmental movements that may occur approximately 50 times a day in the elderly, for example. Monitoring and analyzing such movement may be a means of predicting falls, for the early detection of, for example, Parkinson's disease and disease progression, as well as for monitoring physical activity and balance behavior.

Zur klinischen Beurteilung von Krankheitsbildern wurde häufig ein manuelles Verfahren mit einer Stoppuhr zur Messung des STST-Verhaltens angewandt. Heutzutage werden klinische Messsysteme, zum Beispiel Presskolben oder Kamerasysteme, zur Beurteilung von STST verwendet. For the clinical evaluation of clinical pictures, a manual procedure with a stopwatch was often used to measure the STST behavior. Today, clinical measurement systems, such as plungers or camera systems, are used to assess STST.

Gemäß Ausführungsbeispielen werden ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zum Erfassen und Beurteilen solcher Bewegungen bzw. Übergänge zwischen Körperhaltungen auf unauffällige Weise als Teil der Aktivitäten des täglichen Lebens, d. h. in der häuslichen Umgebung, bereitgestellt, wobei dieselben auch als eigenständiges Produkt oder als Teil eines bestehenden Produkts, zum Beispiel einer Smartwatch, Anwendung finden können. Verfahren, Vorrichtungen und Systeme gemäß Ausführungsbeispielen sind beispielsweise subjektiv, genau, kostengünstig, zeitsparend, unabhängig von einer Klinik oder spezifischen Körperposition.According to embodiments, a method, a device and a system for detecting and judging such movements between postures in an inconspicuous manner as part of the activities of daily living, i. H. in the home environment, which may also be used as a stand-alone product or as part of an existing product, such as a smartwatch. Methods, devices and systems according to exemplary embodiments are, for example, subjective, accurate, cost-effective, time-saving, independent of a clinic or specific body position.

Es wird ein Verfahren, eine Vorrichtung bzw. ein System zur Erfassung eines Übergangs vom Sitzen zum Stehen auf der Grundlage von beispielsweise am Handgelenk zu tragenden Bewegungs- und Lichtsensoren vorgeschlagen, wobei eine zuverlässige Beurteilung von STST bzw. Übergängen zwischen Körperhaltungen aus Daten einer heimischen Umgebung ermöglicht werden kann und aussagekräftige Informationen über einen Gesundheitszustand und eine körperliche Aktivität einer Person beispielsweise für klinisches Personal und Fitnesstrainer bereitgestellt werden können.A method, apparatus, or system for detecting a seated-to-standing transition based on, for example, wrist-worn motion and light sensors, is proposed, wherein a reliable assessment of STST or transitions between postures from data of a home environment meaningful information about a person's state of health and physical activity, for example, can be provided to clinical personnel and fitness trainers.

Somit kann eine objektive Beurteilung von Übergängen zwischen Körperhaltungen, insbesondere vom Sitzen zum Stehen, verbessert werden, können Kosten für Ausrüstung und Personal verringert werden und kann eine STST-Erfassung insbesondere am Handgelenk ermöglicht werden, was für die Nutzer komfortabler ist als an der Taille oder am Oberschenkel zu tragende Vorrichtungen. Zudem kann eine Integration in bestehende Vorrichtungen am Handgelenk ohne zusätzliche oder mit geringer zusätzlicher Hardware oder Kosten realisiert werden. Ein erheblicher Unterschied zu bestehenden Konzepten zur STST-Detektion besteht unter anderem in der Implementierung eines Lichtsensors und der damit verbundenen aussagekräftigen Informationen. Es kann eine zuverlässige Sturzrisikobewertung sowie Beurteilung von Änderungen der Körperhaltung für zahlreiche andere medizinische/sportliche Anwendungen ermöglicht werden, zum Beispiel zum Verfolgen einer körperlichen Aktivität, Überwachen des Krankheitsverlaufs etc.Thus, an objective assessment of transitions between postures, particularly from sitting to standing, can be improved, equipment and personnel costs can be reduced, and STST detection can be made particularly at the wrist, which is more comfortable for users than at the waist or on the thigh to be worn devices. In addition, integration into existing devices on the wrist can be accomplished without additional or little additional hardware or expense. A significant difference to existing concepts for STST detection is, inter alia, the implementation of a light sensor and the associated meaningful information. Reliable fall risk assessment and assessment of posture changes can be made possible for numerous other medical / athletic applications, for example, to track physical activity, monitor disease progression, etc.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel als Teil eines Armbands 210. Das Armband 210 ist in der Darstellung von 3 an einem Arm einer Person am Handgelenk getragen dargestellt. Bei dem Armband 210 handelt es sich um ein Armband, eine Armbanduhr, eine sogenannte Smartwatch, ein Armband um den Oberarm oder dergleichen. Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das System 300 als ein Teil des Armbands 210 ausgeführt, wobei das Armband 210 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel lediglich das System 300 aufweisen kann. 3 shows a schematic representation of a system 300 according to an embodiment as part of a bracelet 210 , The bracelet 210 is in the representation of 3 shown worn on an arm of a person on the wrist. At the bracelet 210 it is a bracelet, a wristwatch, a so-called smartwatch, a bracelet around the upper arm or the like. According to the in 3 illustrated embodiment, the system 300 as a part of the bracelet 210 Running, with the bracelet 210 according to another embodiment, only the system 300 can have.

Das System 300 ist ausgebildet, um einen Übergang zwischen Körperhaltungen eines Menschen zu bestimmen, insbesondere einen Übergang vom Sitzen zum Stehen. Das System 300 ist mittels des Armbands 210 beispielhaft an dem Handgelenk der Person getragen.The system 300 is designed to determine a transition between postures of a person, in particular a transition from sitting to standing. The system 300 is by means of the bracelet 210 exemplarily worn on the person's wrist.

Das System 300 weist zumindest einen Bewegungssensor 310, zumindest einen Lichtsensor 320 und eine Vorrichtung 330 zum Bestimmen bzw. Bestimmungsvorrichtung 330 auf. Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das System 300 einen Bewegungssensor 310, 2 Lichtsensoren 320 und die Bestimmungsvorrichtung 330 auf. Die Bestimmungsvorrichtung 330 ist signalübertragungsfähig mit dem Bewegungssensor 310 und den Lichtsensoren 320 verbunden.The system 300 has at least one motion sensor 310 , at least one light sensor 320 and a device 330 for determining 330 on. According to the in 3 illustrated embodiment, the system 300 a motion sensor 310 , 2 light sensors 320 and the determining device 330 on. The determination device 330 is signal transmitting with the motion sensor 310 and the light sensors 320 connected.

Der Bewegungssensor 310 ist ausgebildet, um eine Beschleunigung des Körperteils, hier des Handgelenks, des Arms bzw. der Hand, der Person zu erfassen. Dabei ist der Bewegungssensor 310 beispielsweise als ein 3-Achsen-Bewegungssensor 310 ausgeführt bzw. ausgebildet, um eine Beschleunigung bezüglich dreier Messachsen bzw. Referenzachsen zu erfassen. Der Bewegungssensor 310 ist ausgebildet, um ein Bewegungssignal 315 bereitzustellen, das die erfasste Beschleunigung repräsentiert.The motion sensor 310 is designed to detect an acceleration of the body part, here the wrist, the arm or the hand, the person. Here is the motion sensor 310 for example as a 3-axis motion sensor 310 executed or trained to detect an acceleration with respect to three measuring axes or reference axes. The motion sensor 310 is designed to be a motion signal 315 to provide that represents the detected acceleration.

Jeder der Lichtsensoren 320 ist ausgebildet, um eine Beleuchtungsstärke in einer Umgebung des Körperteils der Person zu erfassen. Die Lichtsensoren 320 sind gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel an entgegengesetzten Seiten, beispielsweise in entgegengesetzten Ecken, bzw. an entgegengesetzten Enden des Systems 300 angeordnet. Jeder der Lichtsensoren 320 ist ausgebildet, um ein Lichtsensorsignal 325 bereitzustellen, das die erfasste Beleuchtungsstärke repräsentiert.Each of the light sensors 320 is designed to detect an illuminance in an environment of the body part of the person. The light sensors 320 are according to the in 3 illustrated embodiment on opposite sides, for example in opposite corners, or at opposite ends of the system 300 arranged. Each of the light sensors 320 is configured to receive a light sensor signal 325 to provide the detected illuminance.

Die Bestimmungsvorrichtung 330 ist ausgebildet, um das Bewegungssignal 315 und das Lichtsensorsignal 325 bzw. die Lichtsensorsignale 325 einzulesen oder zu empfangen. Ferner ist die Bestimmungsvorrichtung 330 ausgebildet, um unter Verwendung des Bewegungssignals 315 und des Lichtsensorsignals 325 bzw. der Lichtsensorsignale 325 ein Übergangssignal 335 zu erzeugen und/oder bereitzustellen. Das Übergangssignal 335 repräsentiert einen bestimmten Übergang zwischen Körperhaltungen. Auf die Bestimmungsvorrichtung 330 wird nachfolgend insbesondere unter Bezugnahme auf 4 noch detaillierter eingegangen.The determination device 330 is designed to handle the motion signal 315 and the light sensor signal 325 or the light sensor signals 325 to read or receive. Furthermore, the determining device 330 designed to be using the motion signal 315 and the light sensor signal 325 or the light sensor signals 325 a transitional signal 335 to produce and / or provide. The transition signal 335 represents a certain transition between postures. On the determination device 330 is hereinafter referred to in particular with reference to 4 discussed in more detail.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das System 300 ferner eine Speichereinrichtung 340 auf. Die Speichereinrichtung 340 ist signalübertragungsfähig mit der Bestimmungsvorrichtung 330 verbunden. Hierbei ist die Speichereinrichtung 340 ausgebildet, um durch die Bestimmungsvorrichtung 330 zum Speichern an die Speichereinrichtung 340 ausgegebene Bewegungssignale 315, Lichtsensorsignale 325, Übergangssignale 335, nachverarbeitete Bewegungssignale, nachverarbeitete Lichtsensorsignale und/oder nachverarbeitete Übergangssignale zu speichern.According to one embodiment, the system 300 a memory device 340 on. The storage device 340 is signal transmitting capability with the determining device 330 connected. Here is the storage device 340 designed to pass through the determining device 330 for storing to the storage device 340 output motion signals 315 , Light sensor signals 325 , Transitional signals 335 to store postprocessed motion signals, postprocessed light sensor signals and / or postprocessed transient signals.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das System auch ein Gehäuse 350 auf. Hierbei sind die beispielhaft zwei Lichtsensoren 320 in maximal voneinander beabstandeten Abschnitten des Gehäuses 350 angeordnet.According to one embodiment, the system also includes a housing 350 on. Here are the exemplary two light sensors 320 in maximally spaced portions of the housing 350 arranged.

Anders ausgedrückt und zusammenfassend gesagt weist das System 300 zum Bestimmen bzw. für eine Detektion des Übergangs vom Sitzen zum Stehen gemäß einem Ausführungsbeispiel eine oder mehrere Handgelenksvorrichtungen auf, die einen oder mehrere Bewegungssensoren 310, einen oder mehrere Lichtsensoren 320, eine Bestimmungsvorrichtung 330 bzw. Verarbeitungseinheit und eine Speichereinrichtung 340 aufweisen. Der Bewegungssensor 310 wird zum Messen der Beschleunigung in drei Achsen verwendet und wird beispielsweise mit 100 Hz abgetastet. Der eine oder die mehreren Lichtsensoren 320 messen die Beleuchtungsstärke und werden beispielsweise mit 1 Hz abgetastet. Der Vorteil von mehr als einem Lichtsensor 320 besteht in der Möglichkeit der Platzierung derselben an entgegengesetzten Enden des Systems 300, wobei somit die Beleuchtungsstärke selbst dann gemessen werden kann, wenn einer der Lichtsensoren 320 durch etwas abgedeckt ist, wie zum Beispiel Kleidung, eine Hand oder dergleichen. Die Bestimmungsvorrichtung 330 ist ausgebildet, um die Signale 315 und 325 von den Sensoren 310 und 320 zu verarbeiten und bestimmte Übergänge entweder in der Speichereinrichtung 340 zur weiteren Verarbeitung offline zu speichern oder um die Übergänge direkt in dem System 300 zu beurteilen und lediglich eine quantitative und/oder qualitative Interpretation der bestimmten Übergänge zu speichern.In other words, and in summary, the system points 300 for determining, for example, a sitting-to-standing transition, according to an embodiment, one or more wrist devices including one or more motion sensors 310 , one or more light sensors 320 , a determination device 330 or processing unit and a memory device 340 exhibit. The motion sensor 310 is used to measure the acceleration in three axes and is sampled at 100 Hz, for example. The one or more light sensors 320 measure the illuminance and are sampled at 1 Hz, for example. The advantage of more than one light sensor 320 There is the possibility of placing them at opposite ends of the system 300 Thus, the illuminance can be measured even if one of the light sensors 320 covered by something, such as clothing, a hand or the like. The determination device 330 is trained to receive the signals 315 and 325 from the sensors 310 and 320 to process and certain transitions either in the storage device 340 to save offline for further processing or to make the transitions directly in the system 300 to assess and save only a quantitative and / or qualitative interpretation of the particular transitions.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Bestimmungsvorrichtung 330 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei der Bestimmungsvorrichtung 330 handelt es sich lediglich beispielsweise um die Bestimmungsvorrichtung aus 3 oder eine ähnliche Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Übergangs zwischen Körperhaltungen eines Menschen. 4 shows a schematic representation of a determination device 330 according to an embodiment. At the determination device 330 For example, it is merely the determining device 3 or a similar determination device for determining a transition between postures of a person.

Die Bestimmungsvorrichtung 330 weist eine Überprüfungseinrichtung 432, eine Ermittlungseinrichtung 434 und eine Bereitstellungseinrichtung 436 auf. Die Bestimmungsvorrichtung 330 ist ausgebildet, um das Bewegungssignal 315 von einer Schnittstelle zu dem Bewegungssensor zu empfangen und das Lichtsensorsignal 325 bzw. die Lichtsensorsignale 325 von einer Schnittstelle zu dem Lichtsensor 320 bzw. den Lichtsensoren 320 einzulesen.The determination device 330 has a verification device 432 , a determination device 434 and a provisioning device 436 on. The determination device 330 is designed to handle the motion signal 315 from an interface to the motion sensor and receive the light sensor signal 325 or the light sensor signals 325 from an interface to the light sensor 320 or the light sensors 320 read.

Die Überprüfungseinrichtung 432 ist ausgebildet, um das Bewegungssignal 315 auf ein Erfüllen einer Übergangsbedingung zu überprüfen. Die Übergangsbedingung repräsentiert hierbei einen möglichen Übergang zwischen den Körperhaltungen. Die Ermittlungseinrichtung 434 ist ausgebildet, um zu ermitteln, ob das Lichtsensorsignal 325 bzw. die Lichtsensorsignale 325 bei erfüllter Übergangsbedingung vor und nach dem möglichen Übergang einen einstellbaren Mindeständerungswert aufweist bzw. aufweisen, der eine Verifikation des möglichen Übergangs repräsentiert. Somit ist die Ermittlungseinrichtung 434 ausgebildet, um an dem Lichtsensorsignal 325 bzw. den Lichtsensorsignalen 325 zu ermitteln, wenn die Übergangsbedingung erfüllt ist. Die Bereitstellungseinrichtung 436 ist ausgebildet, um das Übergangssignal 335, das einen bestimmten Übergang repräsentiert, abhängig von einer Verifikation des möglichen Übergangs bereitzustellen. Anders ausgedrückt ist die Bereitstellungseinrichtung 436 ausgebildet, um das Übergangssignal 335 bereitzustellen, wenn bei erfüllter Übergangsbedingung das Lichtsensorsignal 325 bzw. die Lichtsensorsignale 325 vor und nach dem möglichen Übergang einen einstellbaren Mindeständerungswert aufweist bzw. aufweisen.The checking device 432 is designed to handle the motion signal 315 to check for a fulfillment of a transitional condition. The transition condition represents a possible transition between the postures. The determination device 434 is configured to determine if the light sensor signal 325 or the light sensor signals 325 if the transition condition is fulfilled before and after the possible transition, it has or have an adjustable minimum change value which represents a verification of the possible transition. Thus, the detection means 434 adapted to the light sensor signal 325 or the light sensor signals 325 to determine if the transition condition is met. The provisioning device 436 is designed to handle the transition signal 335 providing a particular transition, depending on a verification of the possible transition. In other words, the providing device 436 trained to the transition signal 335 when the transient condition is met, the light sensor signal 325 or the light sensor signals 325 has or have an adjustable minimum change value before and after the possible transition.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Bestimmen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 500 zum Bestimmen ist ausführbar, um einen Übergang zwischen Körperhaltungen eines Menschen zu bestimmen, insbesondere einen Übergang vom Sitzen zum Stehen. 5 shows a flowchart of a method 500 for determining according to an embodiment. The procedure 500 for determining is executable to determine a transition between postures of a person, in particular a transition from sitting to standing.

Dabei ist das Verfahren 500 zum Bestimmen allgemein in Verbindung mit mindestens einem Bewegungssensor und mindestens einem Lichtsensor ausführbar, die an einem Körperteil des Menschen zu tragen sind. Der mindestens eine Bewegungssensor ist ausgebildet, um eine Beschleunigung des Körperteils zu erfassen, und der mindestens eine Lichtsensor ist ausgebildet, um eine Beleuchtungsstärke in einer Umgebung des Körperteils zu erfassen.Here is the procedure 500 for determining generally executable in connection with at least one motion sensor and at least one light sensor to be worn on a body part of the human being. The at least one motion sensor is configured to detect an acceleration of the body part, and the at least one light sensor is configured to detect an illuminance in an environment of the body part.

Anders ausgedrückt ist das Verfahren 500 in Verbindung mit dem System aus 3 und der Bestimmungsvorrichtung aus 3 bzw. 4 oder einem ähnlichen System bzw. einer ähnlichen Bestimmungsvorrichtung ausführbar.In other words, the procedure 500 in conjunction with the system 3 and the determining device 3 respectively. 4 or a similar system or a similar determination device executable.

Das Verfahren 500 zum Bestimmen weist einen Schritt 510 des Überprüfens eines Bewegungssignals, das von einer Schnittstelle zu dem mindestens einen Bewegungssensor empfangen wurde, auf ein Erfüllen einer Übergangsbedingung auf. Die Übergangsbedingung repräsentiert einen möglichen Übergang zwischen den Körperhaltungen, d. h. ein mögliches Aufstehen des Menschen. Der Schritt 510 des Überprüfens ist beispielsweise fortlaufend ausführbar.The procedure 500 for determining has a step 510 checking a motion signal received from an interface to the at least one motion sensor for meeting a transient condition. The transitional condition represents a possible transition between postures, ie a possible rising of the human being. The step 510 for example, the check is continuously executable.

In einem nachfolgend ausführbaren Schritt 520 des Ermittelns wird bei dem Verfahren 500 ermittelt, ob ein Lichtsensorsignal, das von einer Schnittstelle zu dem mindestens einen Lichtsensor eingelesen wurde, bei erfüllter Übergangsbedingung vor und nach dem möglichen Übergang einen einstellbaren Mindeständerungswert aufweist. Der Mindeständerungswert entspricht einer Differenz zwischen einer Beleuchtungsstärke vor und nach dem möglichen Übergang. Dabei repräsentiert der Mindesterinnerungswert eine Verifikation des möglichen Übergangs.In a subsequent step 520 the determination is made in the process 500 determines whether a light sensor signal, which was read in from an interface to the at least one light sensor, has an adjustable minimum change value before and after the possible transition when the transition condition has been met. The minimum change value corresponds to a difference between a illuminance before and after the possible transition. The minimum reminder value represents a verification of the possible transition.

In einem wiederum nachfolgend ausführbaren Schritt 530 des Bereitstellens wird abhängig von einer Verifikation des möglichen Übergangs ein Übergangssignal bereitgestellt, das einen bestimmten Übergang repräsentiert. Somit wird im Schritt 530 des Bereitstellens das Übergangssignal dann bereitgestellt, wenn der im Schritt 510 des Überprüfens festgestellte, mögliche Übergang im Schritt 520 des Ermittelns verifiziert wurde.In an again executable step below 530 of providing, depending on a verification of the possible transition, a transition signal representing a particular transition is provided. Thus, in step 530 of providing the transient signal then provided when in step 510 checking, possible step-by-step transition 520 verified.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 500 zum Bestimmen auch einen Schritt 540 des Einstellens des Mindeständerungswertes für den Schritt 520 des Ermittelns abhängig von einer Hüllkurve des Lichtsensorsignals auf. Optional weist das Verfahren 500 zum Bestimmen einen Schritt 550 des Vorverarbeitens und/oder einen Schritt 560 des Nachverarbeitens auf. Im Schritt 550 des Vorverarbeitens wird vor dem Schritt 510 des Überprüfens das Bewegungssignal vorverarbeitet bzw. gefiltert, insbesondere mittels eines Butterworth-Filters. Im Schritt 560 des Nachverarbeitens wird oder werden, weisen nach dem Schritt 530 des Bereitstellens das Bewegungssignal, das Lichtsensorsignal und/oder das Übergangssignal nachverarbeitet. Dabei wird eine quantitative und/oder qualitative Auswertung durchgeführt. Beispielsweise wird hierbei ein Merkmalsextraktionsprozess zum Messen eines Spitzensignals, einer Geschwindigkeit des Übergangs und/oder einer Dauer des Übergangs durchgeführt.According to one embodiment, the method 500 for determining also a step 540 setting the minimum change value for the step 520 determining according to an envelope of the light sensor signal. Optionally, the procedure indicates 500 for determining a step 550 pre-processing and / or a step 560 of postprocessing. In step 550 the pre-processing is done before the step 510 of checking the motion signal preprocessed or filtered, in particular by means of a Butterworth filter. In step 560 of post-processing will or will indicate after the step 530 the post processing the motion signal, the light sensor signal and / or the transition signal. In this case, a quantitative and / or qualitative evaluation is performed. For example, a feature extraction process for measuring a peak signal, a velocity of the transition, and / or a duration of the transition is performed here.

Nachfolgend werden Schritte des Verfahrens 500 zum Bestimmen bzw. eines abtastbasierten Verfahrens zur STST-Detektion (STST = Sit-To-Stand-Transition; Übergang vom Sitzen zum Stehen) nochmals mit anderen Worten beschrieben.The following are steps of the procedure 500 for determining a scan-based method for STST detection (STST = sit-to-stand transition), in other words.

Im Schritt 550 des Vorverarbeitens wird das Bewegungssignal, das beispielsweise mit 100 Hz abgetastet wird, beispielsweise mit einem Butterworth-Filter einer Ordnung zwischen 10 und 100, beispielsweise 50. Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 10 bis 50 Hz, beispielsweise 20 Hz gefiltert.In step 550 For example, in the preprocessing, the motion signal sampled at 100 Hz, for example, is filtered with a Butterworth filter of order between 10 and 100, for example 50th order, with a cutoff frequency of 10 to 50 Hz, for example 20 Hz.

Im oder für den Schritt 510 des Überprüfens wird der Betrag des 3-Achsen-Bewegungssignals berechnet und die Differenz zwischen dem aktuell und dem vorhergehend berechneten Abtastwert geprüft. Sobald diese Differenz für Beispielsweise eine Zeitdauer t = 2 Sekunden konstant in einem Intervall g ± 0,01g (1 Prozent Schwankung ausgehend von einem vollkommen ruhigen Signal) liegt, wird eine Ruhephase erkannt. Eine Detektion einer Ruhephase löst eine weitere Verarbeitung aus. Durch eine Analyse lediglich der relativen Differenz in dem Betragssignal ist ein robustes Verhalten gegenüber unterschiedlichen Sensorbereichen bzw. Konfigurationen und möglicher Sensordrift erreichbar.In or for the step 510 the amount of the 3-axis motion signal is calculated and the difference between the current and the previously calculated sample is checked. For example, as soon as this difference is constant for a period t = 2 seconds in an interval g ± 0.01g (1% fluctuation starting from a perfectly quiet signal), a resting phase is detected. Detection of a rest phase triggers further processing. By analyzing only the relative difference in the magnitude signal robust behavior towards different sensor areas or configurations and possible sensor drift is achievable.

Ferner werden nach einer erfassten Ruhephase beispielsweise weitere 4 Sekunden des Bewegungssignals analysiert. Diese Zahl ist beispielsweise deshalb gewählt, weil die meisten Übergänge bei gesunden älteren Menschen in 1 bis 3 Sekunden durchgeführt werden, sodass das definierte Intervall beispielsweise sogar für eine Gruppe wie Fallsucht- oder Parkinson-Patienten (bei denen Übergangszeiten länger sind) den möglichen Übergang ganz abdecken kann. Die Bestimmungsvorrichtung bzw. Verarbeitungseinheit berechnet dann die Winkel zwischen den X-Y- und den Y-Z-Achsen wie folgt:

Furthermore, after a detected idle phase, for example, another 4 seconds of the motion signal are analyzed. This number is chosen, for example, because most of the transitions are performed in healthy older people in 1 to 3 seconds, so that the defined interval, for example, even for a group such as epilepsy or Parkinson's patients (where transitional periods are longer) the possible transition entirely can cover. The determining unit then calculates the angles between the XY and YZ axes as follows:

Hierbei bezeichnen acc_X, acc_Y und acc_Z Bewegungswerte bezogen auf eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse. Zu diesem Zweck sind die gezeigten Achsen bezogen auf den Körper des Menschen definiert, wie es beispielsweise in 2 gezeigt ist. Diese zwei Winkel, oder genauer gesagt die Veränderung bei diesen zwei Winkeln beschreibt eine häufige Drehbewegung eines Handgelenks während des Übergangs vom Sitzen zum Stehen. Here, acc _X , acc _Y and acc _Z denote motion values related to an X-axis, a Y-axis and a Z-axis. For this purpose, the axes shown are defined relative to the human body, as for example in 2 is shown. These two angles, or more precisely the change in these two angles, describes a frequent rotational movement of a wrist during the transition from sitting to standing.

Beispielsweise ließ sich in einer Videoanalyse an 28 älteren Menschen, die acht unterschiedliche Arten von STST als Teil von Handlungen des täglichen Lebens ausführten, empirisch beobachten, dass Drehbewegungen um die X- und Y-Bewegungsachse bei 56 Prozent der Fälle vorkommen und dass dieselben reguläre Sitzen-zu-Stehen-Bewegungen approximieren. Diese Beobachtung stützt auch den Gedanken einer Implementierung des STST-Detektionsalgorithmus am Handgelenk. Das Handgelenk ist zwar vom Schwerpunkt des Körpers entfernt, kann aber ein Bewegungsmuster approximieren und macht somit die Implementierung machbar und sinnvoll.For example, in a video analysis of 28 older people, the eight different types of STST could be considered as part of the actions of the empirically observe that rotational movements around the X and Y axes of motion occur in 56 percent of cases and that they approximate regular sitting-to-stand movements. This observation also supports the idea of implementing the STST detection algorithm on the wrist. Although the wrist is away from the center of gravity of the body, it can approximate a movement pattern and thus make the implementation feasible and meaningful.

Ferner wird im Schritt 510 des Überprüfens ein möglicher Übergang erfasst bzw. erkannt, falls φ_X-Y und φ_Y-Z in dem Intervall von beispielsweise 4 Sekunden eine definierte Schwelle von 80 Grad überschreiten. In diesem Fall wird ein erster Abtastwert, bei dem φ_Y-Z die Schwelle überschreitet, als ein Beginn des Übergangs definiert.Further, in step 510 a possible transition is detected in the checking, if φ _XY and φ _YZ exceed a defined threshold of 80 degrees in the interval of, for example, 4 seconds. In this case, a first sample in which φ _YZ exceeds the threshold is defined as a beginning of the transition.

Für den oder im Schritt 520 des Ermittelns werden, um den möglichen Übergang zu validieren, die nächsten zwei Abtastwerte des Lichtsensors um den Punkt des Übergangsbeginns herum analysiert. Empirisch wurde zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten eine Differenz der Beleuchtungsstärke (dE_V) als Minimalwert von 50 Lux für die Übergänge in der Laborumgebung ohne Fenster festgelegt. Für eine reale Anwendung kann eine anpassbare Schwelle eingesetzt werden, um unterschiedliche Lichtquellen, zum Beispiel Sonnenlicht, unterschiedliche Leuchtmittel oder dergleichen abzudecken. Ein Algorithmus auf Basis einer anpassbaren Schwelle kann in diesem Fall der Hüllkurve des Lichtsignals bzw. Lichtsensorsignals folgen und die Schwelle für die Änderung der Beleuchtungsstärke während des Übergangs konfigurieren. Die Änderung der Beleuchtungsstärke während des Übergangs liegt vor, da sich der Winkel zwischen dem Lichtsensor und der Quelle konstanten Lichtes aufgrund der Drehung des Handgelenks während des Übergangs ändert. Da der gesamte Übergang beispielsweise 1 bis 4 Sekunden dauert, lässt sich eine konstante Beleuchtungsstärke von der Lichtquelle während der Übergangszeit annehmen.For or in step 520 In order to validate the possible transition, the next two samples of the light sensor are analyzed around the point of the transition start. Empirically, between two successive samples, a difference in illuminance (dE _V ) was set as the minimum value of 50 lux for the transitions in the lab environment without windows. For a real application, an adjustable threshold may be used to cover different light sources, for example, sunlight, different bulbs, or the like. An algorithm based on an adjustable threshold may in this case follow the envelope of the light signal or light sensor signal and configure the threshold for the change in illuminance during the transition. The change in illuminance during the transition is because the angle between the light sensor and the source of constant light changes due to the rotation of the wrist during the transition. For example, since the entire transition takes 1 to 4 seconds, a constant illuminance from the light source can be assumed during the transitional period.

Ein Ende des validierten Übergangs ist entweder mit einer weiteren Ruhephase (falls nach dem Übergang stillgestanden wird) oder mit dem Beginn des ersten Schrittes (d. h. Armschwung) nach dem Übergang und als Teil einer erfassten Laufphase definiert. Falls keine dieser zwei Situationen erfasst wird, ist ein Ende des Übergangs vorgabemäßig nach einem Intervall von beispielsweise 4 Sekunden ausgehend von dem Beginn des Übergangs vorgegeben.An end of the validated transition is defined either with another idle phase (if paused after the transition) or with the beginning of the first step (i.e., arm swing) after the transition and as part of a detected run phase. If neither of these two situations is detected, an end of transition is defaulted after an interval of, for example, 4 seconds from the beginning of the transition.

Ein so definierter bzw. bestimmter Übergang kann dann abhängig von der Anwendung Schritt 560 des Nachverarbeitens nachverarbeitet bzw. weiter analysiert werden. Entweder kann ein Merkmalsextraktionsprozess angewandt werden (Messen des Spitzensignals, Geschwindigkeit des Übergangs, Übergangsdauer etc.) oder es kann eine einfache Quantifizierung des Übergangs durchgeführt werden.Such a defined or specific transition may then depend on the application step 560 post-processing or further analyzed. Either a feature extraction process can be applied (measuring the peak signal, speed of transition, transition time, etc.), or simple quantification of the transition can be performed.

Ein Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens 500 zum Bestimmen bezogen auf eine Anwendung am Handgelenk besteht in einer Detektion einer aperiodischen Bewegung, wie beispielsweise eines Übergangs vom Sitzen zum Stehen, durch Auffinden periodischer, einfach zu erfassender Bewegungen, wie beispielsweise Laufen und Ruhephasen. Eine Kombination von Lichtsensorsignal und Bewegungssignal ermöglicht eine hohe Spezifität und ausreichende Sensitivität, um genügend Übergänge während des Tages zu erfassen.An advantage of the proposed method 500 for determining with respect to an application on the wrist, there is a detection of an aperiodic movement, such as a transition from sitting to standing, by finding periodic, easily detectable movements, such as walking and resting. A combination of light sensor signal and motion signal provides high specificity and sufficient sensitivity to capture enough transitions during the day.

6 zeigt ein Flussdiagramm eines Algorithmus 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Algorithmus 600 handelt es sich um einen STST-Detektionsalgorithmus bzw. Algorithmus zur Detektion eines Übergangs vom Sitzen zum Stehen (STST). Der Algorithmus 600 ist beispielsweise in Verbindung mit dem System aus 3, der Bestimmungsvorrichtung aus 3 bzw. 4 und/oder dem Verfahren aus 5 anwendbar oder ausführbar. 6 shows a flowchart of an algorithm 600 according to an embodiment. In the algorithm 600 is an STST detection algorithm or algorithm for detecting a transition from sitting to standing (STST). The algorithm 600 is, for example, in connection with the system 3 , the determining device 3 respectively. 4 and / or the method 5 applicable or executable.

Bei einem Block 601 erfolgt eine Vorverarbeitung des Bewegungssignals. Von dem Block 601 geht der Algorithmus 600 zu einem Block 602 über, bei dem eine Betragsberechnung des Bewegungssignals durchgeführt wird. Bei einem nachfolgenden Block 603 wird eine Ruhephase erkannt. Der Algorithmus 600 kann den Block 603 iterativ durchlaufen. Wenn die Ruhephase t = 2 s beträgt, geht der Algorithmus 600 zu einem Block 604 über, bei dem eine Winkelberechnung durchgeführt wird. Ein nachfolgender Block 605 repräsentiert ein Auslöseereignis, das einen Winkel zwischen den Y-Z-Achsen φ_Y-Z oder den X-Y-Achsen φ_X-Y des Bewegungssensors von mehr als 80 Grad repräsentiert. Daraufhin erreicht der Algorithmus 600 einen Block 606, bei dem eine Beleuchtungsstärkedifferenz ermittelt wird. Wenn die Differenz der Beleuchtungsstärke dE_V größer als 50 Lux ist, wird bei einem Block 607 ein Übergang bestimmt bzw. erfasst. Wenn danach entweder ein erster Schritt oder eine Ruhephase erfasst wird oder eine Zeitdauer von beispielsweise 4 Sekunden verstrichen ist, wird bei einem Block 608 ein Ende des Übergangs definiert. Danach geht der Algorithmus 600 zu einem Block 609 über, bei dem eine Nachverarbeitung erfolgt.At a block 601 there is a preprocessing of the motion signal. From the block 601 goes the algorithm 600 to a block 602 in which an amount calculation of the movement signal is performed. At a subsequent block 603 a rest phase is detected. The algorithm 600 can the block 603 go through iteratively. If the idle phase is t = 2 s, the algorithm works 600 to a block 604 over, where an angle calculation is performed. A subsequent block 605 represents a triggering event that represents an angle between the YZ axes φ _YZ or the XY axes φ _{XY of} the motion sensor greater than 80 degrees. The algorithm then reaches 600 a block 606 in which a illuminance difference is determined. If the difference in illuminance dE _{V is} greater than 50 lux, is at a block 607 a transition is determined or recorded. If thereafter either a first step or a rest phase is detected or a time duration of, for example, 4 seconds has elapsed, then at a block 608 defines an end to the transition. After that the algorithm goes 600 to a block 609 over, where a post-processing takes place.

Zusammenfassend gesagt beschreibt das Flussdiagramm in 6 einen STST-Detektionsalgorithmus 600. Die Vorverarbeitung in dem Block 601 weist beispielsweise ein Abtasten eines Sensorsignals und ein Filtern auf. Die Nachverarbeitung in dem Block 609 weist beispielsweise eine Merkmalsextraktion basierend auf dem bestimmten Übergang oder eine andere Übergangsanalyse abhängig von dem Anwendungsfall auf.In summary, the flowchart in FIG 6 an STST detection algorithm 600 , The preprocessing in the block 601 has, for example, a sampling of a sensor signal and a filtering. The post-processing in the block 609 has, for example, one Feature extraction based on the particular transition or other transition analysis depending on the use case.

Ergebnisse des Algorithmus 600 mit und ohne Verwendung des Lichtsensors am Handgelenk für acht ältere Versuchspersonen (65–95 Jahre), von denen jede zwischen vier und acht unterschiedliche Arten von STST ausführte, betrugen im Fall eines Sensors ohne Lichtsensormerkmal 8 mal echt positiv und 25 mal falsch positiv und im Fall eines Sensors mit Lichtsensormerkmal 7 mal echt positiv und 14 mal falsch positiv. Die Signale wurden von dem Handgelenk mit einer Abtastfrequenz von 100 Hz für den Bewegungssensor und 1 Hz für den Lichtsensor bzw. Umfeldsensor gewonnen. Bei einer Implementierung des Lichtsensors wurde eine um 44 % bessere Spezifität bei lediglich 12,5 % Einbuße an Sensitivität gewonnen.Results of the algorithm 600 with and without use of the wrist light sensor for eight older subjects (65-95 years), each performing between four and eight different types of STST, in the case of a sensor without a light sensor feature was 8 times true positive and 25 times false positive and Case of a sensor with light sensor feature 7 times true positive and 14 times false positive. The signals were obtained from the wrist with a sampling frequency of 100 Hz for the motion sensor and 1 Hz for the light sensor or environmental sensor. In one implementation of the light sensor, a 44% better specificity was obtained with only a 12.5% loss of sensitivity.

7 zeigt ein Diagramm 700 von an einem Handgelenk aufgenommenen Bewegungs- und Lichtsensorsignalen 315 und 325 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei den Bewegungs- und Lichtsensorsignalen 315 und 325 handelt es sich um das Bewegungssignal und zumindest eines der Lichtsensorsignale aus 3 bzw. 4 oder ähnliche Bewegungs- und Lichtsensorsignale. 7 shows a diagram 700 of motion and light sensor signals recorded on a wrist 315 and 325 according to an embodiment. At the motion and light sensor signals 315 and 325 it is the motion signal and at least one of the light sensor signals 3 respectively. 4 or similar motion and light sensor signals.

An einer Abszissenachse des Diagramms 700 sind Abtastwerte x bei einer Abtastfrequenz F_S = 100 Hz aufgetragen. An Ordinatenachsen des Diagramms 700 sind einerseits eine Beschleunigung in Meter geteilt durch Sekunden zum Quadrat bzw. a [m/s²] und andererseits eine Beleuchtungsstärke in Lux bzw. E_V [lx] aufgetragen. Das Bewegungssignal 315 bzw. 3-Achsen-Bewegungssignal 315 und das Lichtsensorsignal 325 sind in dem Diagramm 700 eingezeichnet. Ferner sind durch ein Übergangssignal repräsentierte Übergänge 735 vom Sitzen zum Stehen (STST; Sit-To-Stand-Transition) veranschaulicht, beispielhaft oberhalb der Signale 315 und 325. Die Übergänge 735 sind auch im Bereich des Lichtsensorsignals 325 durch gestrichelte Ellipsen veranschaulicht.At an abscissa axis of the diagram 700 samples x are plotted at a sampling frequency F _S = 100 Hz. At ordinate axes of the diagram 700 on the one hand an acceleration in meters divided by seconds squared resp. a [m / s ² ] and on the other hand an illuminance in lux and E _V [lx] respectively. The motion signal 315 or 3-axis motion signal 315 and the light sensor signal 325 are in the diagram 700 located. Further, transitions represented by a transient signal are 735 Sit to Stand Transition (STST) exemplifies above the signals 315 and 325 , The transitions 735 are also in the range of the light sensor signal 325 illustrated by dashed ellipses.

Anders ausgedrückt veranschaulicht das Diagramm 700 in 7 auch ein Lichtsensormerkmal während STST-Ereignissen. In 7 ist ein Beispiel des an einem Handgelenk gewonnenen Bewegungssignals 315 und Lichtsensorsignals 325 dargestellt. Bei dem Bewegungssignal 315 sind die X-, Y- und Z-Bewegungsachsen getrennt eingezeichnet. Die gestrichelten Ellipsen veranschaulichen Veränderungen der Beleuchtungsstärke während jedes Übergangs. Es ist zu erkennen, dass es eine dominante Änderung der Beleuchtungsstärke während des Übergangs aufgrund einer Drehbewegung des Handgelenks gibt, d. h. aufgrund einer Änderung eines Winkels zwischen Lichtsensor und Lichtquelle.In other words, the diagram illustrates 700 in 7 also a light sensor feature during STST events. In 7 is an example of the motion signal obtained on a wrist 315 and light sensor signal 325 shown. At the motion signal 315 the X, Y and Z axes of movement are shown separately. The dashed ellipses illustrate changes in illuminance during each transition. It will be appreciated that there is a dominant change in illuminance during the transition due to wrist rotation, ie, due to a change in an angle between the light sensor and the light source.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2013001411 [0003]

Claims

Procedure ( 500 ) for determining a transition ( 735 ) between postures of a person, the method ( 500 ) in conjunction with at least one motion sensor ( 310 ) and at least one light sensor ( 320 ), which are to be worn on a body part of the human being, wherein the at least one movement sensor ( 310 ) is adapted to detect an acceleration of the body part, wherein the at least one light sensor ( 320 ) is adapted to detect an illuminance in an environment of the body part, wherein the method ( 500 ) has the following steps: Check ( 510 ) of a motion signal ( 315 ), which from an interface to the at least one motion sensor ( 310 ), to a fulfillment of a transition condition representing a possible transition between the postures; Determine ( 520 ), whether a light sensor signal ( 325 ) provided by an interface to the at least one light sensor ( 320 ) has been read in, if the transition condition before and after the possible transition has been met, has an adjustable minimum change value which represents a verification of the possible transition; and deploy ( 530 ) or outputting a transition signal ( 335 ), which has a certain transition ( 735 ), depending on a verification of the possible transition.

Procedure ( 500 ) according to claim 1, characterized in that in step ( 510 ) of checking the motion signal ( 315 ) is sampled at a first sampling rate and an amount of each sample of the motion signal ( 315 ), the motion signal ( 315 ) satisfies the transition condition when a difference between amounts of consecutive samples within a predefinable time period exceeds a default value.

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in step ( 510 ) of checking the motion signal ( 315 ) is checked for fulfilling a rest condition which represents a maintained posture, the movement signal ( 315 ) fulfills the rest condition when the motion signal ( 315 ) remains within a tolerance range of a fluctuation range for a predefinable period of time.

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in step ( 510 ) of checking a motion signal ( 315 ), which represents an acceleration relative to at least two reference axes (X, Y, Z), wherein in step ( 510 ) of checking at least one angle between the at least two reference axes is calculated, the motion signal ( 315 ) satisfies the transition condition if at least one calculated angle within a predefinable time period exceeds a default value.

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in step ( 520 ) of determining the light sensor signal ( 325 ) is sampled at a second sampling rate and an illuminance of each sample of the light sensor signal ( 325 ), the light sensor signal ( 325 ) has the adjustable minimum change value when a difference between illuminances of successive samples within a predefinable time period exceeds a default value.

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized by a step ( 540 ) of setting the minimum change value depending on an envelope of the light sensor signal ( 325 ).

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in step ( 530 ) of providing or outputting a transient signal ( 335 ) is issued or issued indicating a beginning and / or end of the transition ( 735 ), the beginning being represented by a first sample of the motion signal ( 315 ) is defined when the transition condition is met, the end being defined by a first sample of the motion signal ( 315 ) in the case of an unfulfilled transitional condition or by a default duration of the transition ( 735 ) is defined.

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized by a step ( 550 ) of preprocessing the motion signal ( 315 ), wherein the motion signal ( 315 ) is filtered, in particular by means of a Butterworth filter.

Procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims, characterized by a step ( 560 ) of the post-processing of the motion signal ( 315 ), the light sensor signal ( 325 ) and / or the transition signal ( 335 ), wherein a quantitative and / or qualitative evaluation is performed, wherein a feature extraction process for measuring a peak signal, a velocity of the transition ( 735 ) and / or a duration of the transition ( 735 ) is carried out.

Contraption ( 330 ), which is set up to take steps in the procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims in corresponding units.

System ( 300 ) for determining a transition ( 735 ) between postures of a person, whereby the system ( 300 ) is to be worn on a part of a human body, the system ( 300 ) has the following features: at least one motion sensor ( 310 ) configured to detect an acceleration of the body part; at least one light sensor ( 320 ) configured to detect illuminance in an environment of the body part; and a device ( 330 ) according to one of the preceding claims, wherein the device ( 330 ) signal transmitting capability with the at least one motion sensor ( 310 ) and the at least one light sensor ( 320 ) is connectable or connected.

System ( 300 ) according to claim 11, characterized by a housing ( 350 ) and at least two light sensors ( 320 ), the light sensors ( 320 ) in maximally spaced sections of the housing ( 350 ) can be arranged or arranged.

System ( 300 ) according to one of claims 11 to 12, characterized by a memory device ( 340 ) capable of signal transmission with the device ( 330 ) is connectable or connected, the device ( 330 ) is adapted to motion signals ( 315 ), Light sensor signals ( 325 ), Transient signals ( 335 ), post-processed motion signals, post-processed light sensor signals and / or post-processed transition signals for storage to the memory device ( 340 ).

Computer program adapted to perform the procedure ( 500 ) according to one of the preceding claims.

A machine readable storage medium storing the computer program of claim 14.