Investigating an IoT-integrated cane system for accurate gait analysis and fall detection

• Autorzy: Inthasuth Tanakorn , Yeng Hamdee , Maehtimoh Farida , Kaewjumras Yongyut , Boonsong Wasana

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.03.40

Warianty tytułu

PL

Badanie systemu laski zintegrowanego z IoT w celu dokładnej analizy chodu i wykrywania upadków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thailand has a population of 67 million, and the country has entered an aging society. According to the World Health Organization (WHO) statistics, 10% of the population is elderly (over 60 years old). For this reason, the IoT-Integrated Cane System is researched and implemented to enhance elderly mobility and safety. This research investigates the potential of an IoT-based cane system integrated with the GY-521 module and NB-IoT wireless communication device for gait analysis and fall detection among the elderly. The proposed smart IoT cane brings the concept of a 3 axis accelerometer with a range of -10 to +10 g average. The three orthogonal parts of the acceleration caused by gravity are measured. Namely, By collecting and analyzing sensor data in diverse scenarios – walking on flat, stair, and sloped surfaces and during a walk-fall-walk test – the study evaluates the sensor's ability to discern movement patterns. Statistical analysis, including Coefficient of Variation (CV) calculation, validates the sensor's accuracy in detecting and differentiating various scenarios. Visual representations enhance our understanding of the sensor's responses. The outcomes endorse its utility in gait analysis, fall detection, and activity recognition, yielding insights for improving the safety and well-being of the elderly.

PL

Tajlandia liczy 67 milionów mieszkańców, a kraj ten wkroczył w starzejące się społeczeństwo. Według statystyk Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) 10% populacji to osoby starsze (powyżej 60 roku życia). Z tego powodu system IoT-Integrated Cane jest badany i wdrażany w celu zwiększenia mobilności i bezpieczeństwa osób starszych. Badania te badają potencjał systemu laski opartego na IoT zintegrowanego z modułem GY-521 i bezprzewodowym urządzeniem komunikacyjnym NB-IoT do analizy chodu i wykrywania upadków wśród osób starszych. Proponowana inteligentna laska IoT wprowadza koncepcję 3-osiowego akcelerometru o średnim zakresie od -10 do +10 g. Mierzone są trzy prostopadłe części przyspieszenia spowodowanego grawitacją. Mianowicie, poprzez gromadzenie i analizowanie danych z czujników w różnych scenariuszach – chodzenie po płaskich, schodowych i pochyłych powierzchniach oraz podczas testu chodu, upadku i chodzenia – badanie ocenia zdolność czujnika do rozpoznawania wzorców ruchu. Analiza statystyczna, w tym obliczenie współczynnika zmienności (CV), potwierdza dokładność czujnika w wykrywaniu i rozróżnianiu różnych scenariuszy. Reprezentacje wizualne poprawiają nasze zrozumienie reakcji czujnika. Wyniki potwierdzają jego przydatność w analizie chodu, wykrywaniu upadków i rozpoznawaniu aktywności, dając wgląd w poprawę bezpieczeństwa i dobrego samopoczucia osób starszych.

Słowa kluczowe

EN

loT-based cane system; gait analysis; fall detection; elderly mobility; sensor integration

PL

system laski oparty na IoT; analiza chodu; wykrywanie upadku; mobilność osób starszych; integracja czujników

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 3
• Strony: 228--231
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Inthasuth Tanakorn

• Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Srivijaya, Thailand

• https://orcid.org/0000-0002-3682-7080

autor

Yeng Hamdee

• Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Srivijaya, Thailand

autor

Maehtimoh Farida

• Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Srivijaya, Thailand

autor

Kaewjumras Yongyut

• Faculty of Engineering, Rajamangala University of Technology Srivijaya, Thailand

autor

Boonsong Wasana

• Faculty of Industrial Education and Technology, Rajamangala University of Technology Srivijaya, Thailand

Bibliografia

• [1] United Nations. (2019). World Population Prospects 2019: Highlights. Department of Economic and Social Affairs, Population Division.
• [2] Beard, J. R., et al. (2015). The World report on ageing and health: a policy framework for healthy ageing. The Lancet, 387(10033), 2145-2154.
• [3] Zang, P., Lu, Y., Ma, J., Xie, B., Wang, R., and Liu, Y. (2019). Disentangling residential self-selection from impacts of built environment characteristics on travel behaviors for older adults, Social Science & Medicine, Volume 238, 112515, ISSN 0277- 9536, https://doi.org/10.1016/j.socscimed.2019.112515.
• [4] Xie, M., Chu, C., Cao, C. (2023). What Affects the Continued Use of Smart Wearable Devices in Older Adults?. In: Stephanidis, C., Antona, M., Ntoa, S., Salvendy, G. (eds) HCI International 2023 Posters. HCII 2023. Communications in Computer and Information Science, vol 1833. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-35992-7_72.
• [5] Guo, X., He, T., Zhang, Z., Luo, A., Wang, F., Ng, E., Zhu, Y., Liu, H. and Lee, C. (2021) “Artificial Intelligence-Enabled Caregiving Walking Stick Powered by Ultra-Low-Frequency Human Motion,” ACS Nano 15 (12), 19054-19069.
• [6] Pramkeaw, P., Ganokratanaa, T., Ketcham, M. Intelligent IoT-enabled Ankle Brace: Enhancing Mobility and Safety. Preprints 2023, 2023071118. https://doi.org/10.20944/ preprints202307. 1118.v1.
• [7] Adamkiewicz, P. and Styła, M. (2022). "Optimization of building control systems with use of alternative tracking methods using the RSSI index and artificial intelligence mechanisms," Przeglad Elektrotechniczny, vol.98, no.2, pp. 199-202.
• [8] Boonsong. W., Senajit, N. (2022). Remote Patient Body Temperature Monitoring Based- IEEE802.11a Internet of Things (IoT), Przeglad Elektrotechniczny, vol.98, no. 6, pp. 95- 98.
• [9] Inthasuth, T. and Chuayniam, P. (2021). "Development and RSSI Testing of IoT Ambient Device for Building Energy Management System," International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC), Jeju, Korea (South), 2021, pp. 1-2, doi: 10.1109/ICEIC51217.2021.9369746.
• [10] Bunsiri, A., Inthasuth, T., and Boonsong, W. (2023). "Packet Delivery Measurement between Narrowband Internet of Things Devices and Cloud Platform," International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers, and Communications (ITC-CSCC), Jeju, Korea, Republic of, 2023, pp. 1-6, doi: 10.1109/ITC-CSCC58803.2023.10212889.
• [11] Jahanjoo. A., Tahan. M. N., Rashti. M. J. (2017). Accurate Fall Detection Using 3-Axis Accelerometer Sensor And MLF Algorithm, 3rd International Conference on Pattern Recognition and Image Analysis, pp. 90-95.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).